小型局域网网络拓扑结构图

设计一个小型局域网，要求将某小学办公室的计算机互联起来实现资源的共享和信息的网上发布，小学校内有8个部门，分布在一栋楼的三层，其中一层有2个教学组，二层为校长办公室和教务处，三层有4个教学组，每个办公室内最多有4台计算机，网络组建完成后由教务处负责管理，因此服务器放在教务处，具体要求如下：（1）制定局域网的规划方案，包括网括的拓扑结构，网络操作系统的选择，网络硬件的选择，组网的总费用。（2）画出网络拓扑结构图。（3）写出局域网的组建过程。（4）写出局域网规划设计的文档。备注：主要要拓扑结构图

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内容提要：

本书是根据计算机局域网技术的发展和应用情况，依据各类计算机网络教学和培训的需要编写而成的。本书的特点是：先概括后具体，以构建一个中小规模的局域网为主线，详细介绍了一个局域网的规划、组建、管理的步骤和方法；以项目驱动为特征的实训内容，将一个完整的项目实施过程带进实验室，实验的过程也就是项目的实施过程。

本书内容由浅入深、系统性与实用性相结合，可作为大、中专院校计算机网络课程教材，也可供计算机局域网技术培训班使用。

局域网概述

局域网是一种小范围内实现资源共享的计算机网络,它具有结构简单,投资少,数据传输速率高和可靠性高等优点

决定局域网特性的三个主要技术是:传输介质,拓扑结构和信道访问协议在这三种技术中最为重要的是信道访问协议,它对网络的吞吐量,响应时间,传输效率等网络特性起着十分重要的作用

31 局域网概述

1 局域网的特点

局域网的通信传输速率高

局域网覆盖的地理范围较小

局域网具有较好的传输质量,误码率低

局域网可以支持多种传输介质等

局域网一般为一个部门或单位所有,建网,维护以及扩展等较容易,系统灵活性高

在局域网中,通信处理功能一般都被固化在一块称为网络适配器(网卡)的电路板上

31 局域网概述

2 局域网拓扑结构

总线型拓扑

总线型拓扑是将服务器和工作站都连到一条公共的电缆线上,如图3-1所示网络所有节点共享这条公用通信线路

31 局域网概述

环型拓扑

它是一种所有的节点通过环路接口分别连接到它相邻的两个节点上,从而形成的一种首尾相接的闭环通信网络,如右图所示

31 局域网概述

星型拓扑

星型拓扑是网络上所有节点都和中心节点进行点对点的连接,中心节点可以是服务器,也可以是连接器等设备,如右图所示

31 局域网概述

3 局域网的信道访问协议

信道访问协议的分类

按常用的三种不同网络拓扑结构分类

①IEEE8023:CSMA/CD

②IEEE8024:Token Bus

③IEEE8025:Token Ring

按使用通信线路的访问方式分类

①争用型

②定时型

31 局域网概述

CSMA/CD访问控制方式

CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection),即载波监听多路访问/冲突检测,是一种争用型的介质访问控制协议网中各节点都能独立地决定数据帧的发送与接收每个站点在发送数据帧之前,首先要进行载波监听,只有介质空闲时,才允许发送帧这时,如果两个以上的站同时监听到介质空闲并发送帧,则会产生冲突现象每个站必须有能力随时检测冲突是否发生,一旦发生冲突,则应停止发送,然后随机延时一段时间后,再重新争用介质,重发该帧

我们把检查信道上有无数据信号传输称为"载波监听",而把同时有多个节点在监听信道是否空闲和发送数据,称为"多路访问"

31 局域网概述

令牌环访问控制方式

令牌的含义

令牌是一种特殊的控制帧,其特点是:①一个环只有一个令牌;②令牌是站点能进行数据发送的凭证,只有获得令牌的站点才能进入数据发送工作方式;③令牌绕环行驶

Token-Ring基本原理

Token-Ring是一种适用于环型拓扑的分布式介质访问控制方法这种介质访问技术使用一种称为令牌的特殊帧沿着环网循环当一个站要发送数据时,必须等待空令牌通过本站,然后将空令牌改为忙令牌,紧跟着忙令牌之后,把数据帧发送到环网上由于令牌是忙状态,其他站必须等待而不能发送数据因此,也就不可能产生任何冲突

31 局域网概述

令牌总线访问控制方式

令牌总线是令牌控制方式在总线结构上的应用其特点是:物理上是总线结构,逻辑上是令牌环在令牌总线中,总线上的站不能像CSMA/CD那样随机地访问总线,而只有令牌持有者才能访问总线令牌的传递不是按站的物理顺序,而是按逻辑顺序如右图所示站点A→B→E→D→A构成一逻辑环另外,称逻辑环外的站点为非活动站

32 100兆局域网组网技术

1 以太网组网技术概述

以太网组网非常灵活和简便,可使用多种物理介质,以不同拓扑结构组网,是目前国内外应用最为广泛的一种网络,已成为网络技术的主流

以太网按其传输速率又分成10Mb/s,100Mb/s,1000Mb/s

细缆以太网10 BASE-2

10 BASE-2以太网是采用IEEE8023标准,它是一种典型的总线型结构,如下图所示采用细缆为传输介质,通过T型接头与网卡上的BNC接口相连的总线型网络

32 100兆局域网组网技术

一个细缆以太网电缆段长度超过185米或工作站个数多于30个时,应采用支持BNC接口的中继器来延长距离,或增加节点个数使用4个中继器的细缆以太网的最大长度可达到925米

32 100兆局域网组网技术

双绞线以太网10 BASE-T

10 BASE-T是采用无屏蔽双绞线(UTP)作为传输介质的以太网,其标准为IEEE8023i在网络拓扑结构中增加了集线器(HUB),采用RJ45连接头实现网络连接,如右图所示

32 100兆局域网组网技术

10 BASE-T以太网的基本硬件组成:

(1)网络服务器和工作站

(2)交换机或集线器(HUB)

(3)3类或5类UTP

(4)带有RJ45接口的Ethernet网卡

(5)RJ45连接头(水晶头)

32 100兆局域网组网技术

2 100 BASE-T组网技术

目前,具有代表性的100M局域网技术有:

100 BASE-T技术

100 VG-AnyLAN技术

FDDI快速光纤网技术

其中100 BASE-T是由10 BASE-T以太网直接升级得到的,100 BASE-T技术在介质访问控制层(物理层)上支持100 BASE-TX,100 BASE-T4和100 BASE-FX三种介质协议传输介质可以是3,5类UTP或光纤

32 100兆局域网组网技术

100 BASE-TX

100 BASE-TX使用5类非屏蔽双绞线(UTP)或1类屏蔽双绞线(STP)作为传输介质100 BASE-TX使用其中的两对,连接方法和10 BASE-T完全相同,这意味着不必改变布线格局便可直接将10 BASE-T的布线系统移植到100 BASE-TX上100 BASE-TX是全双工系统,站点可以在以100Mb/s的速率发送的同时,以100Mb/s的速率进行接收100 BASE-TX规定5类UTP电缆采用RJ45连接头,而1类STP电缆采用9芯D型(DB-9)连接器

32 100兆局域网组网技术

100 BASE-T4

100 BASE-T4使用4对UTP 3类线,这是为已使用UTP 3类线的大量用户而设计的它是一项新的信号发送技术,采用8B6T编码技术,即把8位二进制码组编码成6位三进制码组,再经过不归零(NRZ)编码后输出到3对数据线上每对线的传输速率为333Mb/s,三对线的总传输速率为100Mb/s,即在音频级的3类UTP电缆上实现了100Mb/s的传输速率在4对线中,3对线用于数据传输,1对线用于冲突检测

32 100兆局域网组网技术

100 BASE-FX

100 BASE-FX是多模光纤系统,它使用两束625/125μm光纤,每束都可用于两个方向,因此它也是全双工的,并且在每个方向上速率均为100Mb/s100 BASE-FX特别适用于长距离或易受电磁波干扰的环境,站点与集线器之间的最大距离可达2km

33 1000兆局域网组网技术

1 千兆位以太网技术

千兆以太网是对100M以太网的升级,其技术标准如下表

千兆以太网标准

传输介质类型

传输距离

(m)

1000 BASE-LX

(8023z)

625μm多模光纤

50μm多模光纤

10μm单模光纤

550

550

5000

1000 BASE-SX

(8023z)

625μm多模光纤

50μm多模光纤

275

550

1000 BASE-CX

(8023z)

屏蔽铜缆

25

1000 BASE-T

(8023ab)

4对5类UTP

100

33 1000兆局域网组网技术

目前,千兆以太网技术是网络界公认的网络技术发展方向之一,千兆以太网具有如下优点:

高传输速率和速率提升潜力

高性能价格比

兼容性好

网络设计灵活

组网方式灵活

简化的管理

33 1000兆局域网组网技术

2 ATM组网技术

ATM的基本概念

异步传输模式ATM(Asynchronous Transfer Mode)是一种快速分组交换技术,它是以信元为信息传输和交换的基本单位,是一种面向连接的交换技术为了简化信元的传输控制,在ATM中采用了固定长度的信元,规定为53字节,其中信元头5个字节,信息段48个字节

33 1000兆局域网组网技术

ATM局域网组网技术

以ATM交换机为中心连接计算机所构成的局域网络叫ATM局域网ATM交换机和ATM网卡支持的速率一般为155Mb/s～24Gb/s,满足不同用户的需要,标准ATM的组网速率是622 Mb/s右图是ATM局域网组网示意图

33 1000兆局域网组网技术

ATM是将分组交换与电路交换优点相结合的网络技术,可以工作在任何一种不同的速度,不同的介质和使用不同的传送技术,适用于广域网,局域网场合,可在局域网/广域网中提供一种单一的网络技术,实现完美的网络集成

ATM组网技术的不足之处是协议过于复杂和设备昂贵带来的相对较高的建网成本

34 交换局域网和虚拟局域网

1 交换局域网

交换局域网的核心部件是局域网交换机局域网交换机一般有多个端口,每个端口可以直接和网络中的一般节点连接,也可以和集线器连接交换局域网与共享式局域网的不同是:

"共享式"局域网

共享式集线器是共享式局域网络上使用的中心控制设备它的工作原理是建立在"共享介质"基础上的,相应的介质访问控制方法是CSMA/CD,Token Ring和Token Bus如某共享式以太网上的数据传输速率为10Mb/s,当10个节点同时使用时,每个节点平均分配的带宽就只有1Mb/s

34 交换局域网和虚拟局域网

"交换式"局域网

交换机是交换式局域网上使用的中心控制设备在交换式局域网中,可以通过交换机为所有节点建立并行,独立和专用带宽的连接不管有多少工作站,各工作站均可以得到并行,独立的带宽若某交换式以太网数据传输速率为10Mb/s,每个节点均可以得到10Mb/s的带宽

34 交换局域网和虚拟局域网

利用100Mb/s交换机组网实例

34 交换局域网和虚拟局域网

2 虚拟局域网

虚拟局域网是建立在局域网交换机或ATM交换机的基础上的,以软件方式来实现逻辑工作组的划分与管理,逻辑工作组的节点组成不受物理位置的限制

逻辑工作组将网络上的节点按工作性质与需要划分而得到,一个逻辑工作组就是一个虚拟网络

构成虚拟局域网的条件是:所有用户终端都连接到支持虚拟局域网的交换机端口上

35 局域网组网设备

1 常用的组网设备

网络适配器(网卡)

网卡的基本功能主要有3个方面:①数据转换;②数据缓存;③通信服务

市场上常见的网卡种类繁多按所支持的带宽分有10Mb/s网卡,100Mb/s网卡,10/100Mb/s自适应网卡和1000Mb/s网卡;按组网类型网卡又分为以太网卡,令牌环网卡,FDDI网卡和ATM网卡等

35 局域网组网设备

集线器(HUB)

集线器的基本功能是信息分发,它把一个端口接收的所有信号向所有端口分发出去一些集线器在分发之前将弱信号重新生成,一些集线器整理信号的时序以提供所有端口间的同步数据通信

35 局域网组网设备

交换机(Switch)

交换机是一种高性能的集线设备用交换机组成的交换式网络,传输速率可以高达吉比特每秒随着交换机价格的不断降低,它已经逐渐取代集线器 具有堆叠功能的交换机可以堆叠,下图是交换机堆叠的连接图

35 局域网组网设备

网线

目前,局域网组网使用的传输介质主要是双绞线和光纤,有时也使用同轴电缆和微波

35 局域网组网设备

2 网络的物理连接

使用同轴电缆的物理连接步骤

⑴分别在服务器和工作站的主机内选择合适的扩展槽,插入网卡

⑵用制作好的带BNC T型连接头的细同轴电缆连接服务器和工作站

⑶将50Ω的终结器分别安装在细缆两端的BNC T型连接头上

35 局域网组网设备

2 网络的物理连接

使用双绞线的物理连接步骤

⑴分别在服务器和工作站的主机内选择合适的扩展槽,插入网卡

⑵用制作好的双绞线级连交换机或集线器

⑶用制作好的双绞线连接服务器和交换机或集线器

⑷用制作好的双绞线连接工作站和交换机或集线器

35 局域网组网设备

用双绞线连接的局域网

最简单的组网方式自然是使用硬件路由器，即：“Internet→路由器→集线器/交换机→每台单网卡电脑”，一般家用的路由器能提供基于WEB方式的全中文用户操作界面，提供了配置向导，用户可通过配置向导，按ISP的要求配置路由器的各种参数。这种方式下，每台电脑同样可以单独开机上网，不需要主机或服务器。可惜的是，路由器需花费数百元甚至数千元，这是一种成本较高的组网方式。不用硬件路由器，“小区宽带”接入能否实现共享上网呢？答案是肯定的。

一、使用代理软件“sygateOfficeNetwork”共享上网，组网方式：“Internet→集线器/交换机→每台单网卡电脑”。

sygateOfficeNetwork45（下载地址：http：//njonlinedownnet/soft/10215htm）是一款支持多用户共享访问互联网的软件，能在目前流行的Windows95/98/NT/2000/XP等多种操作系统上运行，支持多种互联网连接方式，尤其有特色的是，它支持单网卡模式，这项技术使用虚拟网卡和局域网中的其他计算机进行通信，解决了共享Internet连接问题，用户无须安装第二块网卡，是一种成本最低的组网方式。

实现方法：在其中一台电脑上按ISP的要求设置好Internet网络连接，然后安装sygateOfficeNet�work，由于这台电脑即将担任共享上网的服务器，因此在安装时应选择“servermode”即服务器模式，安装过程中，sygate将自动检测可用的连接及配置。

安装完成，启动“sygateman�ager”（图1），单击工具栏上“configuration”按钮，进入配置界面，因为要使用单网卡模式，所以，应当在“singlenicmodeset�ting”（单一网卡模式设置）中选中“usingsinglenicmode”，并使用Internet连接的默认网关19216801，然后在“localareanetworkconnection”（本地网络连接）设置中，选取电脑已有的连接（这个连接其实是个虚拟的）。在“option”中，分别有“auto-detectnewerversion”（自动侦测新的访问者）、“enableinternetsharingatstartup”（允许启动Internet共享连接）、“enableaddressserv�er”（启用SYGATE内嵌的DHCP服务器）、“enableactivelog”（启用访问日志）、“enablebandwidthmanagement（允许带宽管理）”等设置，考虑到均可用到，全部选中即可，单击“OK”，主机设置完成（图2）。

Sygate有客户端模式，但不要求客户端安装，只要将客户端网络连接的TCP/IP属性设为“自动获取IP地址”，SyGate将自动检测客户端，由SyGate内建的DHCP服务器为客户端分配IP地址，并和它们建立网络连接。

为方便多台电脑随机共享上网，可将家庭网络中每台电脑都按sygate服务器模式配置，第一个上网的电脑将充当其他电脑共享上网的服务器，其他随后上网的电脑一旦上网时发现IP地址冲突，即说明已经有一台电脑连接上网，且可以充当服务器，只需将本机网络连接的TCP/IP属性设为自动获取IP地址即可……

二、一台双网卡、安装WIN98/ME/XP/2000操作系统的电脑＋集线器＋多台单网卡电脑。

这是一种花钱不多的组网方式。Windows2000和Windows98第二版以上的操作系统中，已经集成了Internet共享功能，可以让家庭局域网中的计算机共享上网线路，前提条件是，其中一台电脑作为ICS（Internet连接共享）主机，要具有两个连接，一个用于连接Internet，另一个用来连接内网。在以太网方式下，作为ICS（Internet连接共享）主机的电脑必须有安装双网卡以形成两个连接，此时，连接方式为：“Internet→一台双网卡电脑→集线器/交换机→每台单网卡电脑”。其中，作为共享上网服务器的ICS主机，最好使用配置最高的电脑，以保证有较高的数据吞吐能力，而在操作系统的选择上，由于WindowsXP具有强大的功能和良好的易用性，建议安装WindowsXP。ICS主机配置（以WindowsXP为例，其他类似）：安装双网卡后，该主机的“网络连接”中将出现两个连接（图3），单击连接ISP的一个连接，将其命名为“Inter�net共享连接”，鼠标右键单击该连接“属性”，按ISP的要求配置IP地址、网关、子网掩码和域名服务器地址，再单击属性菜单的“高级”选项，选中“允许其他网络用户通过此计算机的Internet连接来连接”复选框，将此连接设置为共享的Internet连接（图4）。

有了共享Internet的连接后，要安装网络。在ICS主机上，单击“开始”→“程序”→“附件”→“通讯”→“网络安装向导”，根据提示，选择网络连接方式（图5），在此种情况下，应选择“这台计算机连接到Internet，我的网络上其他计算机通过这台计算机连接到Internet”，单击“下一步”，在连接的列表中，选中已设置为共享的一个连接（图6），在随后出现的向导菜单中，分别填入计算机名——“familyroomcomput�er”（默认，建议使用），工作组名——“MSHOME”（默认，建议使用，家里连网的电脑的工作组名要相同），然后会显示网络连接设置状态，电脑会自动对网络进行配置，同时根据向导创建一张网络安装向导盘，用于在其他客户机上安装网络。

客户端配置：用刚才创建的网络安装向导盘在其他电脑上进行安装，安装时，“网络连接方式”选择为“我的这台电脑通过我的网络中的另一台电脑或家庭网关连接到Internet”，分别填入计算机名、工作组名等，安装完毕后，重新启动客户机，即可实现家庭所有电脑的共享上网。

由于客户机上网时，需要ICS主机处于开机状态，计算机又分布在不同的房间，考虑到方便、节电的要求，建议在这种方式下ICS主机应启用远程唤醒功能（需主板和网卡支持），并在客户机上安装运行远程唤醒软件“Magic＿pktexe”（下载地址：http：//wwwamdcom/products/npd/software/pcnet＿family/drivers/magicpackethtml或http：//dlpconlinecomcn/html/1/6/dlid＝4206＆dltypeid＝1＆pn＝0＆html），需要时，ICS主机将自动被启动，从而保证客户机在ICS主机无人值守的情况下随时上网。

三、每台WINXP/2000操作系统、双网卡电脑＋集线器。

按第二种方法，服务器是安装双网卡的电脑，是固定的，其最不方便的地方是其他电脑上网时，作为服务器的电脑必须始终处于开机状态。能不能任何一台电脑都能在不需要其他电脑开机的情况下上网呢？答案也是肯定的。

这种情况下的连接方式为：“Internet→集线器/交换机→每台双网卡电脑”。每台电脑都按（图4）中的双网卡电脑进行配置，基本原理是，谁先开机上网，谁当服务器，其他后开机的电脑通过最先开机的电脑上网。在上网时会出现下面的情况：

任何一台电脑第一个开机上网，此时使用的是ISP提供的IP地址，可以正常上网，不会有任何问题。如果过了一会，第二台电脑又开机上网，由于它也使用的是和第一台电脑一样的IP地址，两台电脑都会提示，“错误，IP地址冲突”，这时，第二台电脑将已有的两个连接中设为共享的“Internet”连接设为“禁用”，然后重新进行网络安装：单击“开始”→“程序”→“附件”→“通讯”→“网络安装向导”，根据提示，选择网络连接方式（图5），在此种情况下，应选择“这台计算机通过我的网络上的另一台计算机或住宅网关连接到Internet”，选择第二个连接与服务器（第一台电脑）相连，填入计算机名、工作组名等（默认即可），安装完毕后，即可以客户机的身份共享上网。如果第一台电脑关机，第二台电脑可重新进行网络安装，将本机设置为家庭网络中“这台计算机连接到Internet，我的网络上其他计算机通过这台计算机连接到Internet”，从而担当起服务器的任务，提供其他电脑共享上网的路由。

常见的局域网拓扑结构

网络中的计算机等设备要实现互联，就需要以一定的结构方式进行连接，这种连接方式就叫做"拓扑结构"，通俗地讲这些网络设备如何连接在一起的。目前常见的网络拓扑结构主要有以下四大类：

（1）星型结构

（2）环型结构

（3）总线型结构

（4）星型和总线型结合的复合型结构

可以，有带网络打印的打印机，打印机型号上带N字母的就是带网络打印的打印机，可以直接把打印机接到局域网上，所有局域网内的电脑都能够使用这台打印机打印。

一般来说专门的服务器都要7X24小时不间断地工作，特别像一些大型的网络服务器，如大公司所用服务器、网站服务器，以及提供公众服务iqdeWEB服务器等更是如此。对于这些服务器来说，也许真正工作开机的次数只有一次，那就是它刚买回全面安装配置好后投入正式使用的那一次。

扩展资料：

可扩展性：

服务器必须具有一定的“可扩展性”，这是因为企业网络不可能长久不变，特别是在当今信息时代。如果服务器没有一定的可扩展性，当用户一增多就不能胜任的话，一台价值几万，甚至几十万的服务器在短时间内就要遭到淘汰，这是任何企业都无法承受的。

可扩展性具体体现在硬盘是否可扩充，CPU是否可升级或扩展，系统是否支持WindowsNT、Linux或UNIX等多种可选主流操作系统等方面，只有这样才能保持前期投资为后期充分利用。

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