校园网组网方案的研究与设计说明

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1、. . . . 轻工业学院专科毕业设计（论文）题 目 校园网组网方案的研究与设计 学生 专业班级 学 号 系 别 计算机系 指导教师(职称)完成时间 2009年 4 月 17 日 31 / 36校园网组网方案的研究与设计摘要 自从1946年在美国宾夕法尼亚大学研制成功世界上第一台电子计算机以来，计算机技术、通信技术等信息科技得到飞速地发展与普与，使人类逐步进入了信息社会。伴随着人们对于信息资源共享以与信息交流的迫切需求，促使网络技术的产生和快速发展，计算机网络的产生和使用为人类信息文明的发展带来了革命性的变化。1995年中国教育教研网（CERNET）建成后，已经进入到一个蓬勃发展的阶段。校园网

2、的建成和使用，对于提高教学和科研的质量、改善教学和科研条件、加快学校的信息化进程，开展多媒体教学与研究以与使教学多出人才、科研多出成果有着十分重要而深远的意义。进行校园网络的建设是学校向信息化发展的必然选择，校园网网络系统是一个非常庞大而复杂的系统，它不仅为现代化教学、综合信息管理和办公自动化等一系列应用提供基本操作平台，而且能提供多种应用服务，使信息能与时、准确地传送给各个系统。而校园网工程建设中主要应用了网络技术中的重要分支局域网技术来建设与管理的，因此本毕业设计课题将主要以校园局域网络建设过程可能用到的各种技术与实施方案为设计方向，为校园网的建设提供理论依据和实践指导。其主要包括各种局域

3、网的技术思想、网络设计方案、网络拓扑结构、布线系统、Intranet/Internet的应用、网络安全，网络系统的维护等容。通过本毕业设计课题的论述，希望使读者能够了解校园网的建设过程以与所涉与到的各种网络技术，并能对今后大家在学习网络技术知识或是进行校园网的工程建设中有所借鉴。关键字：校园网;局域网;网络设计方案Campus Network Research and Design ProgramABSTRACTSince 1946, the University of Pennsylvania in the United States successfully developed the w

4、orlds first electronic computer, the computer technology, communication technology, such as information technology has been rapid development and spread, so that mankind has entered a progressive information society. Along with the sharing of information resources for people and the urgent need of i

5、nformation exchange to promote the emergence of network technology and the rapid development of computer networks, generation and use of information for human civilization has brought a revolutionary change.1995 Chinas education and research network (CERNET), upon completion, has entered into a phas

6、e of vigorous development. Completion of the campus network and use to improve the quality of teaching and research, teaching and research conditions improve and speed up the process of schools to carry out multi-media teaching and research, and teaching more people, more research results have impor

7、tant and far-reaching significance.Campus network construction is the development of information technology in schools to an inevitable choice for the campus network system network is a very large and complex system, it not only for modern teaching, integrated information management and office autom

8、ation applications, such as a series of basic operating platform, and can provide a wide range of applications, so that information can be timely and accurately transmitted to the various systems. Campus network and the construction of the main application of the network technology to the important

9、branch of local area network technology to the construction and management, and therefore the subject of this graduation project will be mainly in the construction of the campus local area network may be used in a variety of technical and implementation options for the design direction, building for

10、 the campus network and provide a theoretical basis and practical guidance. Its main LAN technologies include a variety of ideas, the network design, network topology, cabling systems, Intranet / Internet applications, network security, network system maintenance and so on.The passage of the graduat

11、ion project on the subject, I hope so that readers can understand the process of building a campus network, as well as involved in a variety of network technologies and the future we can learn from the knowledge of network technology to the campus network or the construction of some reference .Keywo

12、rds: Campus Network; LAN; network design program目 录第一章 校园局域网的技术思想11.1 计算机网络简介11.2 局域网技术11.3局域网的主要应用技术3第二章 设备型号的选择72.1 网络设备设计72.2 常用网络设备152.3 服务器162.4 设备选型17第三章 技术方案与拓扑图193.1校园网的建设规划193.2Internet接入技术213.3 防火墙技术27第四章 校园网的运行状况284.1 校园网的应用状况284.2 网络管理294.3 网络故障排除方法30结 束 语33致 34参 考 文 献35第一章 校园局域网的技术思想1.1

13、 计算机网络简介计算机网络，是指将地理位置不同的具有独立功能的多台计算机与其外部设备，通过通信线路连接起来，在网络操作系统，网络管理软件与网络通信协议的管理和协调下，实现资源共享和信息传递的计算机系统。简单地说，计算机网络就是通过电缆、线或无线通讯将两台以上的计算机互连起来的集合。 计算机网络的发展经历了面向终端的单级计算机网络、计算机网络对计算机网络和开放式标准化计算机网络三个阶段。1.2 局域网技术1.2.1局域网（Local Area Network；LAN）通常我们常见的“LAN”就是指局域网，这是我们最常见、应用最广的一种网络。现在局域网随着整个计算机网络技术的发展和提高得到充分的应

14、用和普与，几乎每个单位都有自己的局域网，有的甚至家庭中都有自己的小型局域网。很明显，所谓局域网，那就是在局部地区围的网络，它所覆盖的地区围较小。局域网在计算机数量配置上没有太多的限制，少的可以只有两台，多的可达几百台。一般来说在企业局域网中，工作站的数量在几十到两百台次左右。在网络所涉与的地理距离上一般来说可以是几米至10公里以。局域网一般位于一个建筑物或一个单位，不存在寻径问题，不包括网络层的应用。 这种网络的特点就是：连接围窄、用户数少、配置容易、连接速率高。目前局域网最快的速率要算现今的10G以太网了。IEEE的802标准委员会定义了多种主要的LAN网：以太网（Ethernet）、令牌环

15、网（Token Ring）、光纤分布式接口网络（FDDI）、异步传输模式网（ATM）以与最新的无线局域网（WLAN）。1.2.2局域网传输介质传输介质是网络息传输的媒体，是网络通信的物质基础之一。传输介质的性能特点对传输速率、通信的距离、可连接的网络结点数目和数据传输的可靠性等均有很大的影响。因此，必须根据不同的通信要求，合理地选择传输介质。目前在局域网中常用的传输介质有双绞线、同轴电缆和光导纤维等。双绞线（又称双扭线）是最普通的传输介质，它由两根绝缘的金属导线扭在一起而成，通常还把若干对双绞线对（2对 或4对），捆成一条电缆并以坚韧的护套包裹着，每对双绞线合并作一根通信线使用，以减小各对导线

16、之间的电磁干扰。双绞线分为有屏敞双绞线（STP）和无屏蔽双绞线（UTP）。有屏蔽双绞线外面环绕一圈金属屏蔽保护膜，可以减少信号传送时所产生的电磁干扰，但是，相对来讲价格较贵。 无屏蔽双绞线没有金属保护膜，对电磁干扰的敏感性较大，电气特性较差。它的最大优点是价格便宜，所以广泛应用于传输模拟信号的系统中。但是，此类双绞线的最大缺点是，绝缘性能不好，分布电容参数较大，信号衰减比较厉害，所以，一般来说，传输速率不高，传输距离也很有限。1990年9月28日，IEEE认可了10BASET标准，并作为官方的标准加以颁布。从此，10BASET己逐渐被广泛用于办公大楼的局域网布线。由于有了这个标准，以太网、令牌

17、环网和ARCnet网均可以直接使用已经布好的线路。同轴电缆（CoaxiaI Cable）是网络中最常用的传输介质，共有四层，最层是中心导体，从里往外，依次分为绝缘 层、导体网和保护套，按带宽和用途来划分，同轴电缆可以分为基带（Baseband）和宽带（Broadband）。基带同轴电缆传输的是数字信号，在传输过程中，信号将占用整个信道，数字信号包括由0到该基带同轴电缆所能传输的最高频率，因此，在同一时间，基带同轴电缆仅能传送一种信号。宽带同轴电缆传送的是不同频率的信号，这些信号需要通过调制技术调制到各自不同的正弦载波频率上。传送时应用频分多路复用技术分成多个频道传送，使数据、声音和图像等信号，

18、在同一时间，在不同的频道中被传送。宽带同轴电缆的性能比基带同轴电缆好，但需要附加信号处理设备，安装比较困难，适用于长途网、电缆电视系统与宽带计算机网络。光导纤维电缆简称光纤电缆或光缆。随着对数据传输速度的要求不断提高，光缆的使用日益普遍。对于计算机网络来说，光缆具有无可比拟的优势。光缆由纤芯。包层和护套层组成。其中纤芯由玻璃或塑料制成，包层由玻璃制成，护套由塑料制成。光纤通信具有许多优点，首先是传输速率高，目前实际可达到的传输速率为几十至几千Mbit/s：其次是抗电磁干扰能力强，重量轻，体积小，韧性好，安全性高等。目前，多用于作为计算机网络的主于线。光纤的最大问题是与其他传输介质相比，价格昂贵

19、。另外，光纤衔接和光纤分支均较困难，而且在分支时，信号能量损失很大。1.3局域网的主要应用技术. 131.3.1局域网概述局域网是一种小围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. 1.3.2CSMA/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

20、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. 令牌的含义:令牌是一种特殊的控制帧,其特点是:一个环只有一个令牌;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;令牌绕环行驶. 1.

21、3.3Token-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. 1.3.4 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

22、.如右图所示.站点ABEDA构成一逻辑环.另外,称逻辑环外的站点为非活动站。 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. 。10 BASE-2以太网是采用IEEE802.3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. 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

23、缆以太网的最大长度可达到925米. 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IEEE802.3i.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 1.3.5 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,其元头5个字节,信息段48个字节 . 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

24、域网。ATM交换机和ATM网卡支持的速率一般为155Mb/s24Gb/s,满足不同用户的需要,标准ATM的组网速率是622 Mb/s.。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. 交换局域网和虚拟局域网：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

25、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. 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. 利用100Mb/s交换机组网

26、实例 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。 第二章 设备型号的选择2.1 网络设备设计2.1.1 理解产品要求和设计局限在创造一个智能的网络化设备时，第一步是要理解这个嵌入式产品本身含的规格要求，小异不仅仅是产品的功能要求。基本的元素，如处理器类型，会对吞吐量、可裁剪性和开发周期的长短产生广泛的影响。这一点一定在事先就了然于

27、胸。同样重要的成本，因为多数嵌入式产品对成本是敏感的。因此，材料清单的成本需要比传统设计低很多。典型的具有以太网能力的嵌入式产品生产的材料清单的花费为$45$100元。这些限制要求对性价比做很好的分析。对于串口、USB、I2C接口的设计决定也会对性价比产生影响。找到带集成接口的处理器并不难，比如带以太网口、串口、USB与其它接口。在合适的价位找到这样的处理器，并且还能提供产品的可裁剪性，就不那么容易了。还有2个重要的事项有时会被忽略，就是电源要求和温度涠。如果产品是电池供电，要考虑系统所有部件的电流消耗；如果产品本身要求满足工业级温度要求，那么这个盒子中的所有部件都要是工业级的。最后一点，由于

28、本文的焦点在硬件，需要记住，产品可裁剪性取决于软件。除了辨别一个产品的功能要求外，对于该产品功能环境的理解也同样重要。这个产品将在何处度过它的整个生命周期，那里的环境是否有特殊性？这样的问题，设计者可以利用环境的先天优势，同时为最坏的情形做打算。如考虑暴露情况、环境污梁情况、温度极限和更多的将影响性能和潜在的生命周期的情况。人机交互同样是重要因素。如程序改动的频繁度、产品可能维护计划等。一定要关注技术环境。比如，如果一个智能网络设备接到一个局域网上，相关的信息流量会如何影响周围的设备？如果该产品是一个串口到以太网的网关，只负责从串口得到数据然后将它转换成以太网包，反之亦然，那么不仅要考虑最大的

29、数据延时允许网包，还要考虑有多少数据要传送。虽然延时对许多应用不是一个主要考虑因素（如当一个产品只是不时地收集数据，定期地被取走），但在一些应用中，延时是以太网拓扑中的限制因素。在需要对紧急情况作出立即反应的地址，如工厂地面上的阀门控制、通信和反应，一定要真正实时地完成。2.1.2 通信、部件和协议在基于以太网网络中有2个常用术语是10BaseT和100BaseT。为了高效地设计一个产品，理解这些术语的含义是很必要的。10BadeT和100BaseT是线速度。线速度和能占用的持续速度是不同的。通常意义上讲，10BaseT线速度是10Mbit/s，100BaseT线速度是100Mbit/s。作为

30、一个共享的资源，所有局域网上的设备都要能互相通信。因此，设备没有能力百分之百地拥有全部的带宽。如果真的存在这种情况，其它设备就不能进行任何通信了。由此可知，在100BaseT的连接中，设备可以用100BaseT的解码机制进行通信，而不是维持100Mbit/s的速度。总吞吐量可以被视作理论吞吐量，而净吞吐量可以视为实际的流量。许多应用在设计时遵循所谓的“30%规则”。简单讲，在有其它设备共享网络的环境中，一个设备应被设计为能使用30%的带宽。在一个100BaseT的网络中，这意味着30Mbit/s。很明显，智能化设备网络意味着设计一个嵌入式产品应用到一个已存在的网络中。在这里，设计得必须面对此设

31、计要素，即必须估计在这个水平上，将不得不在什么条件下进行工作。网络的布线费用通常是网络中比较贵的部分。由于这个费用，许多其它介质和协议，尤其是无线，正在被研究用于承载通信。802.11和蓝牙是2个无线的协议。网络设备本身的价格在不断地下落。由于这个原因，许多应用着眼于现存的线路来保持以太网布线。这在楼宇控制应用系统中是很常见的。因为数公里长的485或422的线路已经存在，这些线路通常保留。因为要和楼宇控制外设进行通信。因此，应用系统作为网关，用软件来桥接遗留的串口协议和以太网之间的通信。如今，在许多建筑的物理布线常包含标准的、屏蔽或非蔽的双绞线。不管屏蔽的还是非屏蔽的，双绞线在抗电磁干扰上是很

32、有效的。基本的差别在于（不比较成本）屏蔽的双绞线能提供更好的噪音保护。除了从设施中现有部件产生的噪音外，比如电力线、变压器和发电机等，线路自身的数据传输也会产生噪音。这一情况使得安装和调试一个新硬件成为一种挑战。在最坏情况下的可能影响，包括从传输灯亮时网络的不稳定，到高速传输数据时的数据错误。一种特殊级别的双绞线名叫5类电缆，可以用于许多普通双绞线难于应付的情况。5类线支持100Mbit/s数据传输，而出错概率很低。光纤线路也在以太网络中得到应用，特别是在电磁干扰敏感的环境中，光纤是抗电磁干扰的，没有辐射，防窃听，完全适合极高速率的数据传输。需要强调的是，以太网拓扑与其它网络拓扑相比是非常不一

33、样的。拓扑选择将影响布线的费用。以太网不是基于多跳的网络，比如10Base-2的雏菊链网。以太网拓扑组成的是星状的配置。星上的每一个设备在物理上要么连在一个集线器上，要么连在一个交换机上。在以太网上，一个设备与另一个设备的通信起处于发送设备端，然后到它连接的集成器或交换机。以太网有2种基于类型：平面式和多层结构式。在一个平面式的以太网，连接在一个集线路上的所有设备可以看到这个集线器接角到的所有数据包。这还包括相互连接在一起的集线器上的所有设备。在多层结构式以太网中，由于集线路之间由交换机连接，只有连接在一个集一器上的设备可以看到那些包，此外，交换机还能决定哪些设备可以看到包，而哪些不能。值得注

34、意的是，不管是平面式还是多层结构式，以太网一个共同的好处是不会受故障设备所牵连；而在雏菊链网络中，一旦1个网络设备贪婪工作，其它网上设备的通信就无法进行了。在以太网的多层结构网中，数据冲突被最小化了。但它的最大不足就是线路总量和安装总费用增加了。2.1.3 存储器的考虑对一个系统来讲，选择RAM是设计的一个很重要的方面，它会影响到产品的使用环境以与产品的全面的功能需求。应用本身往往会确定使用何种存储器。其它因素和成本、实性、产品稳定性也会影响RAM的选择。静态RAM以使用方便和速度快而著称。例如，SRAM的脉冲，通常由1个2-1-1-1的周期组成，意味着它要用2个时钟周期来取第1个长字，然后每

35、1个时钟周期取1个。在设计中，SRAM也易于实现。受限制的因素包括低密度的封装以与较高的价格。EDORAM和DRAM在老一点的设计中径常见到。但由于这些类型的RAM曼慢被淘汰，现在很少能见到了。而且,EDORAM很难找到适合嵌入式设计的通用密度（1、2或8MB）。SDRAM是今天的智能网络设备中最常见的RAM。SDRAM可用性很好，与SRAM相比，每兆字节的成本比也不错。处理器易于和SDRAM交互，而且SDRAM也能提高效率。SDRAM的脉冲周期如果为3-1-1-1，但SDRAM第1个指令获取之后，每下一个获取必须与时钟的上升沿步。DRAM在信号产生上有很地址和列地址之分。行地址和列地址在DR

36、AM类型中都要给出来定位一个存储器地址。DRAM还有刷新周期，SDRAM有列地址延迟的值，以与需要存储器控制器控制的其它信号。在处理器中集成一个SRAM、DRAM和SDRAM的控制器在做嵌入式设计时绝对会让你受益非浅。许多处理器需要一个负责存遇像保存和程序执行的外部存储器子系统。对于映像存储，许多设备使用Flash。Flash有2个大的供应商AMD和Intel。Flash本身与RAM来讲是相对较慢的，因此，多数应用中，程序在Flash中的执行效率不高特别是在实时应用中。在大多数的设计中，16位的Flash用来降低成本，而通过在RAM中执行映像文件，这种结构被采用后可以不影响产品的运行。另一种非

37、易失存为电可擦除可编程只读存储器。EEPROM在许多应用中被用于为设备保存配置信息。这些参数通常至少包括MAC地址和IP地址。其它参数可包括子网掩码、序列号、网关、波特率或其它板级参数。EEPROM可以作为一个简单静态RAM类型设备来被设置和访问。虽然EEPROM通常很慢，但它一般不会影响到嵌入式设备，因为它的主要用途是在启动时提供参数。为了高效地选取Flash适应产品，Flash的密度要决定好。决定一个系统中Flash的大小，实际上就决定了设备的材料消耗费（BOM）。在Flash的问题上界限要很好地划定：太少，则限制了软件角度上的可裁剪性；太多，则为产品带来了成本上不必要的增加。2.1.4

38、增加价值的特性许多工程开始就有一些限定的要求使一个产品更快地投放市场和保持一个合理的成本。当产品经受住市场的考验时，产品修正需要从现存的硬件得到支持。这包括了在保证了附加软件的设计中，能增加价值的特性。录找一个TCP/IP层存需求罗小的操作系统，有助于将材料成本保持在一个较低的价位，因为它对存的需求减少了。比如，使用NetSilicon的NET+OS集成的硬件和软件解决方案，操作系统和栈基本上只占用240 KB的存。加上Web服务器和FTP服务器，整个系统只需310KB就可以启动了。当有嵌入式Web服务器的时候，对于Web页面的构建需要仔细考虑。普通的页面设计，用来控制和监视，350KB以的F

39、lash仍能满足使用。但当动态的GIF文件、复杂的徽标和JPEG文件被引进时，存的需求会急剧增加。许多设计带FTP、和Email功能，加上客户的应用，0.5MB甚至更少的Flash仍然放得下。放1MB的Flash在板子上可以在板子不用重新设计布线的情况下增加有意义的特性。RAM用来执行指令和数据储存。因此，最小的RAM也要是Flash的大小加上数据存和以太缓冲区的大小。有其它能影响RAM大小的考虑，比如，产品要不要在线升级。在有的机制中，比如NetSilicon公司的Net+Works方案提供的FTP可升级特性，RAM的大小需要是程序映像大小的2倍。比如，刚提到的FTP实现需要的一个保存新程序

40、的缓冲区。这个缓冲区会通过网络接收1个新的映像文件，然后将它保存在RAM的1个区里。升级例程然后会将新映像烧到Flash中。因此，在这个例子中，存需求的增加包括可执行代码的大小、另外增加的用于暂时保存升级程序的缓冲区以与为数据和网络缓冲区增加的空间。最后，堆的大小一定要考虑，堆的大小会有很多职能，如对每一个Socket连接分配存。具体的例子，如NET+OS中，每一个Socket连接需要大约400字节。在这种情况下，通常用将执行文件大小加倍的方案来确定RAM的大小。2.1.5 执行、访问和速度在Flash中执行，对许多低端应用来说并不坏。如一个简单的串口到以太网的网关设备，在Flash中运行通常

41、不需要性能上的补偿。有一些处理器，如NET+ARM，可以利用部产生的与Flash相关的信号来获得效率。例如，对于一个16位的AMD Fash设备，Flash的片选可以接地，从而在100%的时间，它都是活动的。当电源可以承担这样的消耗，此特性可以提高Flash的效率。 使能和输出使能信号可以直接从处理器得到。例如，NET+ARM处理器有5个可用的片选。一个普通的写使能和输出使能存在于存外设中。片选0通常用于Flash。我们不将NET+ARM的片选0接到Flash上，也就是不用NET+ARM的片选0的输出使能和写使能。与此对应，将Flash上的片选使能接地，而同时写使能和输出使能用NET+ARM的

42、26、27地址线来驱动。这样，数据有效是依赖输出使能而不是片选使能。从而，就可以绕过与Flash设备相关的几个慢速访问周期。除了理解不同的类型和存需求，找到正确的存大小依赖于存允许的访问时间。存速度直接影响传输率性能，而传输率直接影响到处理器能处理多少数据。存慢导致取指令慢，接着就降低了整个产品效率。理解这些产品需求中的依赖性对建造一个嵌入式产品是必不可少的。要理解存速度的需求，需要对NET+ARM了解得更详细一些。NET+ARM的系统周期在它的总线主控制者之间共享。也就是说，系统时钟周期在ARM7核和部10通道的DMA控制器之间分享。在这样的设计中，ARM核每得到一个时钟周期，DMA也同样得

43、到一个时钟周期，在将总线交回下一个控制者之间，总线主控制者被允许可以突发至4个长字。下一个较关键的性能是时钟速度。NET+ARM通常使用33MHz的时钟。这样就给它的处理时间差据周期的单位数，将结果乘上30ns，再将所得结果乘2，就得到了整个系统时钟周期的时间。请注意每一个总线控制者都可以突发至4个字长或16个字节。整个系统周期基本上是ARM、DMA1、ARM、DMA2，依次类推。我们看一下DMA通道1（以太网接收通道），可以简单地将每个系统周期移动16个字节转换成每秒多少兆字节。除了Flash，附加的NVRAM有时会被忽略。许多RTOS广商推荐使用一些如EEPROM的小型NVRAM设备来存储

44、配置信息。为了增强易用性，NetSilicon推荐用EEPROM来保存如MAC地址、序列号、IP地址一类的设备配置。当产品的IP地址或配置设定被改动时，程序可以简单地将新的值写到EEPROM中，而不需要保存配置信息的Flash的该扇区重新擦写。由于需要的EEPROM的容量通常较小，使用的NVRAM设备也是小设备。在NetSilicon公司的NET+ARM开发包中，有针对MAC地址、IP配置、序列号的程序。利用这些工具可以大节省时间和开发精力。板级部件之间的通信有一个通用的机制是存映射。处理器通常有一个系统总线，由地址和数据总线组成，它们都会被用来与外设进行通信。存，如Flash和SDRAM，一

45、般会驻留在处理器的系统总线上。其它的外围部件，如FPGA、LCD显示、编码器、其它类型的设备等，也会需要添加到这个总线上。这一类型的实现通常有2个原因：效率和易用性。与许多其它类型的接口比较，系统总线上的效率是非常重要的。需要慎重考虑的是，究竟是何种其它外设是通过系统总线进行通信的。如果有许多高带宽的部件要进行通信，那么总线争用就会出现。从易用性角度出发，所有系统总线上的设备基本上类似于存。使用智能的存处理器，可以使得应用的硬件之间的通信容易得如同访问一存区。缓存的概念，就是检查每一次存访问，看它是否在缓冲区中。如果不是，一个常规的存访问会进行。如果该地址出现在在缓冲区中，指令或数据会直接在缓

46、存中存取，而不需要尝试总线来进行外部的访问。这样一来，DMA控制器就可以继续使用总线而ARM核直接从缓存控制器中取得指令。2.1.6 其它网络因素以太网通信所需的包含MAC、PHY、1个电压转换器和1个连接器。选择一个集成了MAC的处理器是非常有益处的，因为许多设计部件减少了。在有外部MAC的情况下，有时附加的存是需要的。通过集成MAC，系统的成本也会跟着降低。MAC的主要任务包括处理以太网上的冲突情况。当侦测到一个冲突时，MAC会将包放入发送单元，一直到将包发送出去为止。许多应用为了与其它外设进行通信，既需要部接口，也需要外部接口。部接口通常是部件之间通信板级接口。许多情况下，处理器的系统总

47、线会用来为外设做存映射，比如USB、LCD、FPGA、MPEG编码器等。GPIO（通用I/O）可以用来构造像串行EEPROM的接口设备。除了外部设备（如硬盘或相机）的接口，还可以用来做部件通信相关设备（如Modem、CODEC）接口。对于很多类型的产品和部件，串行接口是常见的。串行拓扑，如RS232、422、485，在与外部设备通信时经常用到。用到485的有2个主要市场：工业自动化和楼宇控制。而现在以太网成了很多应用的常见连接方式，就像过去串行、并行连接一样。无线以太网又增添了远程的应用和功能，使得以太网可以延伸到那些不可能布线或布线成本太高的地点。802.11和蓝牙技术正在被不断地改进。2.

48、1.7 重启重启也是设计中的关键因素。理解什么类型的重启可用，它们将对系统产生保种影响，以帮助设计者利用特定的情况。在NET+ARM芯片中，有5种重启可以使用：加电重启、通过RESET引脚的硬重启、看门狗重启、ENI重启和软件重启。ENI重启允许NET+ARM被一个外部处理器重启。这是在NET+ARM作为一个协处理器负责网络通信的情况下使用的。加电重启、硬重启和看门狗重启都会导致NET+ARM部模块重启。但ENI重启却不会影响到NET+ARM的存控制器和ENI模块本身。软件重启不会影响ARM处理器、ENI和存模块。通过了解可用的重启类型，就可以在得启个别部分时无须影响到整个系统。有2点本文没有

49、讨论，分别是电源的稳定性和设备失效后的恢复。当系统中只有一闪存设备时（在成本敏感的设计中往往如此），如果电源失效，闪存就会瘫痪。这种情况如果发生，就得被迫用另外的方式来访问处理器。在NET+ARM的设计中，可选的方式包括JTAG连接，它允许编程者获得处理器的控制来纠正闪存中映像。2.2 常用网络设备网络适配器:又称网络接口卡(网卡),它插在计算机的总线上将计算机连到其他网络设备上,网络适配器中一般只实现网络物理层和数据连路层的功能. 网络收发器:是网络适配器和传输媒体的接口设备.它提供信号电平转换和信号的隔离. 网络媒体转换设备:是网络中不同传输媒体间的转换设备.如双绞线和光纤等. 多路复用器

50、:终端控制器的一种.用于提高通信信道的利用率. 中断器:也称为转发器,延伸传输媒体的距离,如以太网中断器可以用来连接不同的以太网网段,以构成一个以太网；集线器:简称,hub,可看成多端口中断器(一个中断器是双端口的) 。以上的几中设备都是工作在物理层的网络设备. 网桥:可将两个局域网连成一个逻辑上的局域网.工作在物理层和数据连路层的交换机:早期的交换机相当于多端口网桥。路由器:工作在网络层的多个网络间的互连设备.它可在网络间提供路径选择的功能。网关:可看成是多个网络间互连设备的统称,但一般指在运输层以上实现多个网络互连的设备又称应用层网关。2.3 服务器2.3.1服务器定义 从广义上讲，服务器

51、是指网络中能对其它机器提供某些服务的计算机系统（如果一个PC对外提供ftp服务，也可以叫服务器）。从狭义上讲，服务器是专指某些高性能计算机，能通过网络，对外提供服务。相对于普通PC来说，稳定性、安全性、性能等方面都要求更高，因此在CPU、芯片组、存、磁盘系统、网络等硬件和普通PC有所不同。2.3.2服务器解析服务器作为网络的节点，存储、处理网络上80的数据、信息，因此也被称为网络的灵魂。做一个形象的比喻：服务器就像是邮局的交换机，而微机、笔记本、PDA、手机等固定或移动的网络终端，就如散落在家庭、各种办公场所、公共场所等处的机。我们与外界日常的生活、工作中的交流、沟通，必须经过交换机，才能到达

52、目标；同样如此，网络终端设备如家庭、企业中的微机上网，获取资讯，与外界沟通、娱乐等，也必须经过服务器，因此也可以说是服务器在“组织”和“领导”这些设备。它是网络上一种为客户端计算机提供各种服务的高性能的计算机，它在网络操作系统的控制下，将与其相连的硬盘、磁带、打印机、Modem与各种专用通讯设备提供给网络上的客户站点共享，也能为网络用户提供集中计算、信息发表与数据管理等服务。它的高性能主要体现在高速度的运算能力、长时间的可靠运行、强大的外部数据吞吐能力等方面。 服务器的构成与微机基本相似，有处理器、硬盘、存、系统总线等，它们是针对具体的网络应用特别制定的，因而服务器与微机在处理能力、稳定性、可

53、靠性、安全性、可扩展性、可管理性等方面存在差异很大。尤其是随着信息技术的进步，网络的作用越来越明显，对自己信息系统的数据处理能力、安全性等的要求也越来越高，如果您在进行电子商务的过程中被黑客窃走密码、损失关键商业数据；如果您在自动取款机上不能正常的存取，您应该考虑在这些设备系统的幕后指挥者服务器，而不是埋怨工作人员的素质和其他客观条件的限制。2.3.3 服务器分类按照体系架构来区分，按应用层次划分，按应用层次划分通常也称为按服务器档次划分或按网络规模分，是服务器最为普遍的一种划分方法，它主要根据服务器在网络中应用的层次（或服务器的档次来）来划分的。要注意的是这里所指的服务器档次并不是按服务器C

54、PU主频高低来划分，而是依据整个服务器的综合性能，特别是所采用的一些服务器专用技术来衡量的。按这种划分方法，服务器可分为：入门级服务器、工作组级服务器、部门级服务器、企业级服务器。2.4 设备选型在园区网建设的过程中，做好整体规划、项目预算之后，接下来的一个关键问题就是设备选型。园区网建设中设备选型包括网络系统的交换机、路由器，主机系统的PC服务器、中小型机、备份灾难恢复系统连同网络安全产品。面对众多的国外厂商的产品，面对各种测评、技术参数，总是让人有无所适从的感。2.4.1设备选型的一般原则标准化原则：所选择的设备必须基于国际标准或行业标准。因为只有基于标准的产品才有可能和其他厂商的产品互连

55、互通（需要指出的是，并非只要基于标准的产品，彼此之间才能够互连互通）。 技术简单性原则：对网络需求必须十分明确。对于普通用户而言，在满足需求的前提下，尽可能选择简单实用的技术和设备。否则，今后的运行管理、故障诊断等，都需要请专业人员，开销巨大，运行效果不见得好。 环境适应性原则：不要轻信外国某些机构的评测报告，其中不乏商业因素。而且，即使是权威机构的评测报告，也只是在特定网络环境下取得的结果，不能作为产品选型的全部依据。 对于大型网络，往往技术需要新、应用需求多，能够根据自身网络环境的需要，结合具体的设备和技术，度身定做。在借鉴上述原则基础上，还需要考虑以下因素。 可管理性原则: 对于大型网络

56、而言，这一点是至关重要的，他不但关系到系统的性能指标，甚至关系到系统的可用性。主要考查网管系统对所选设备的监管、配置能力，连同设备能够提供的统计信息和故障检测手段，如骨干交换机必须具备端口映像能力。这对于故障诊断，连同今后的网络规划具备特别重要的价值。 容错冗余性原则: 除了在网络设计时要考虑冗余，骨干设备的容错冗余也是必须的。所谓容错，就是设备的某一模块出现故障时，是否会影响其他模块，乃至其他设备的正常工作；是否支持热插拔；是否支持备份设备的自动转换等。所谓冗余，就是配置的设备，是否能够安装多个一样功能的模块，在工作正常的情况下实施负载分担，当其中一个出现问题时自动转换。 2.4.2设备选型

57、关键点： 满足需求: 满足需求不是指简单地满足用户现有的需求，而应该综合考虑用户在将来的一段比较长的时间的扩展性。大多数时候，单位投资都是分期进行的，但规划必须尽可能一步到位；不能出现一期满足需要，到了二期就不能再扩的情况，设备选型必须在最大程度上保护用户的投资。 实用: 当然，设备选型也不能太超前，一定要经济实用。对于模块化的网络设备，要注意模块的有效利用，同时建议要用的时候再购买模块。 第三章 技术方案与拓扑图3.1校园网的建设规划校园网是为学校师生提供教学、科研和综合信息服务的宽带多媒体网络；是学校信息化教学环境的基础设施和实现各项管理的物质基础；是建立远程教育体系的基本保证；是提高全民

58、素质的重要手段。可见，校园网的建设和应用是一项灵魂工程。教育信息化是我国国民经济和社会信息化的重要组成部分，并已纳入我国的十五计划中。近期在京召开的全国中小学信息技术教育工作会议与印发的三个重要文件，无疑地说明了中小学信息化建设的紧迫性和重要性。 校园网建设规划是一项技术性、系统性狠强的工程。它由计算机网络系统、表面上看综合布线系统，已与覆盖学校教学、管理等各个方面的应用软件组成，同时还要考虑到技术的可行性、资金的可行性、拓展的可行性等诸多因素。下面就软、硬件两方面来谈谈校园网建设和规划。 3.1.1 校园网的硬件建设目前，在校园网网络建设中，较为普遍采用的技术主要有两种：百兆/千兆以太网AT

59、M。百兆/千兆交换式以太网具有结构简单、投资较少、建设周期短、维护方便等特点，为大多数学校所采用。ATM相对来说从网络建设、投入与维护等方面都较复杂，但它的稳定性、可拓展性，以与通讯协议等方面有以太网无法比拟的优势，现许多高校以经采用或即将ATM技术组建校园网，它将成为校园网的发展方向。各个学校可根据自身的实际情况进行选择。网络布线应采用全球统一的超五类结构化综合布线系统，校园的各个教学楼之间的连接应选用多模/单模光纤线缆，以减少数据在传输途中的衰减。主服务器要配置有RAID卡、SCSI卡和千兆光纤接口，客户端要加装十兆/百兆自适应网卡，千兆交换机和百兆堆叠交换机组成为强劲的数据动力源。为了方

60、便接入INTERENET或CERNET，可以采用DDN、帧中继、PSTN、ISDN、无线网等接入方式，应在做好学校的信息流量分析和承受能力的基础上进行选择，同时为了防止网上黑客或恶意入侵者通过INTERNET对学校部数据的破坏，各种病毒对学校数据造成巨大的危害，以与系统崩溃或以外灾害造成学校数据的全部丢失，对这些不可预知的突发事情，在校园网络规划过程中也应充分考虑到。如选择防火墙软硬件、主服务器采用双机热备份或磁带动态备份，UPS不间段电源、系统监控和灾难恢复软件等，防患于未然。 3.1.2 校园网软件系统建设稳定强健的硬件基础，必须要与系统平台和应用软件相配合，才能使校园网发挥应有的作用。因

61、此，软件规划就必不可少。一个完善的软件规划可以减少事后不必要的重复工作。 目前网络操作系统主要有WINDOWS NT SERVER、WINDOWS 2000 SERVER、UNIX、LINUX等。WINDOWS系列具有操作界面友好，易于维护，应有软件丰富的特点。但对于访问量较大的服务器来说，要求有较高配置。同时其下的应用软件，如SQL SERVER、BACK OFFICE等价格不斐。UNIX平台具有优秀的网络性能，但一台配置优良的UNIX服务器价格惊人，软件的安装相对复杂，自从X-WINDOWS问世以来，它的可操作性有所改善。LINUX是网络操作系统中的新秀。与UNIX一样，它的网络性能卓越，

62、并且LINUX支持现今几乎所有的连网技术（以太网、高速以太网、ATM、调制解调器、ISDN、令牌环）和网络协议（TCP/IP、PPP、SLIP等）。在一样的硬件上其性能已超过WINDOWS系列与其它的UNIX。同时LINUX以近乎免费的价格和高性能的应用体系已为大多数所采用。目前，有许多软件开发商为其开发相应的应用软件，其中包括基于WEB的校园网应用软件。因此，它已成为基于WEB应用软件的最理想的网络平台。 网络安全是指网络系统的硬件、软件与其系统中的数据受到保护，不受偶然的或者恶意的原因而遭到破坏、更改、泄露，系统连续可靠正常地运行。校园网络特别是已与INTERNET相连的校园网络，对于网络

63、的安全防就显得特别重要。因为一次的恶意破坏或管理人员的误操作都会带来巨大的损失。因此，一方面要加强管理人员与使用者的技术培训与有关法律和道德教育，另一方面，要建立起一套有效的软、硬件的监控、防护体系。有条件的学校可以采用高性能的防火墙软、硬件。它应具有强大的包过滤功能、图形化的配置界面、建立URL的访问限制、流量分析、实时入侵检测、入侵告警与网络数据流量分析等功能。 此外校园网的应用的实践过程中，还要针对本学校自身的教学特点，开创性地开展基于网络的教育、科研活动，为我国信息技术教育的发展做出应有的贡献。3.2Internet接入技术. 233.2.1 拨号连接拨号接入业务是用户通过拨打特服接入

64、中国公众计算机（CHINANET）的一种低速上网方式。采用拨号入网方式的用户需配备一台个人电脑，一套普通的拨号软件，一台调制解调器和一条线（普通或ISDN），通过拨打特别的接入进入互联网。拨号上网用户获得动态IP地址，普通拨号上网的最高速率可达56K，ISDN拨号上网的最高速率可达128K。使用拨号接入网络的客户端计算机要求必须安装有调制解调（MODEN），俗称“猫”。调制解调器分为置和外置两种。在安装好调制解调器之后，客户端用户需使用拨号软件拨通接入号16300（公用16300，密码16300），或接入号16900（公用16900，密码16900）。拨号接入网络，用户上网速度很慢且通讯链路十分不稳定。另外，拨号上网所需的线路因被调制解调器占用，所以无法提供语音服务。用户上网除了要支付网络流量所产生的费用外，还需要支付拨通接入所产生的费用。现在，拨号接入方式基本已经很少被使用，只有在需要网络接入而其他接入方式又不能实现的情况下才会使用。3.2.2 ADSLADSL的全称是Asymmetrical Digital Subscriber Loop，即非对称数字用户环