浅谈住宅小区计算机局域网的设计及其实现

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1、目录浅谈住宅小区计算机局域网的设计及其实现摘要：随着互联网逐步普及与发展，小区网络的建设是向信息化发展的必然选择，小区计算机局域网系统是一个非常庞大而复杂的系统，它不仅为现代化住宅、综合信息管理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，使信息能及时、准确地传送给各个系统。而住宅小区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小区计算机局域网络建设过程可能用到的各种设备、技术及实施方案为设计方向，其主要包括小区网络的设计思路、建设原则、网络技术等，为小区网络的建设提供理论依据。关键词：计算机网络、局域网、网络技术、服务器、防火墙绪论：当

2、今世界，各种先进的科学技术飞速发展，给人们的生活带来了深远的影响，它极大的改善我们的生活方式。在以计算机技术为代表的信息科技的发展更是日新月异，从各个方面影响和改变着我们的生活，而其中的计算机网络技术的发展更为迅速，已经渗透到了我们生活的各个方面，人们已经离不开计算机网络，并且随着因特网的迅速普及，给我们的学习与生活条件带来更大的方便，我们与外部世界的联系将更加的紧密和快速。随着人们对于信息资源共享以及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。自1995年中国教育教研网（CERNET）建成后，小区网的建设已经进入到一个蓬勃发

3、展的阶段。小区网的建成和使用，即具备物业管理中办公自动化、家居服务、日常生活资讯、小区内居民交流、小区内的信息公告、远程电子通讯、Internet通讯浏览等基本功能。第一章 网络简介第一节 计算机网络介绍计算机网络是现代计算技术与通信技术互相渗透，密切结合的产物，是随着社会对信息的共享和信息传递的日益增强而发展起来的。所谓计算机网络即利用通信设备与线路将地理位置不同的、功能独立的多个计算机系统互连起来，以功能完善的网络软件实现网络中的资源共享与信息传递的系统。计算机网络如按网络的覆盖范围来划分的话，可分为局域网LAN(Local Area Network)、城域网MAN(Metropolita

4、n Area Network)、广域网WAN(Wide Area Network)。我们经常用到的因特网(Internet)属于广域网，小区网属局域网。未来的网络技术将向着使用简单、高速快捷、安全保密方向发展。第二节 局域网局域网是同一建筑、同一小区、方圆几百米甚至几公里远的地域内的专用网络。局域网通常用来连接公司办公室或企业内部的个人计算机和工作站，以共享软、硬件资源。美国电气和电子工程师协会（IEEE）局域网标准委员会员会曾提出局域网的一些具体特征：局域网在通信距离有一定的限制，一般在12Km的地域范围内。比如在一个办公楼内、一个小区；较高传输率的物理通信信道也是局域网的一个主要特征，因为

5、连接线路都比较短，中间几乎不会受任何干扰，所以局域网还具有始终一致的低误码率；局域网一般是一个单位或部门专用的，所以管理起很方便；另外局域网的拓扑结构比较简单，所支持连接的计算机数量也是有限的，组网时也就相对很容易连接。第二章、需求分析第一节 网络要求满足小区信息化的要求,为各类应用系统提供方便、快捷的信息通路；具有良好的性能，能够支持大容量和实时性的各类应用；能够可靠运行，具有较低的故障率和维护要求。提供网络安全机制，满足小区信息安全的要求，具有较高的性价比，未来升级扩展容易，保护用户投资；用户使用简单、维护容易。主干网负责各个子网和网络中心的连接，为信息交换提供有效的高速通道。系统采用千兆

6、以太网技术，网络协议采用TCP/IP协议，整个网络应考虑语音、视频、数据等的综合应用。交换机要求采用主流、成熟、信誉和售后服务均佳的产品，核心交换机采用千兆以太网交换机，支持VLAN等功能，能较好解决突发数据量和密集服务请求的实时响应问题，在内部用户终端进行视频信号、数据交换时交换引擎不会出现过载现象和数据包碰撞、丢失的现象，还要考虑预防瓶颈出现和补救的相应措施。子网接入交换机可采用相对低一档的产品；本系统处理的信息包括数据、语音和图像等，因此要考虑实时性问题，特别要考虑包括视频会议在内的信息共享等方面的实时性要求；UPS电源的配备，配置要保证网络中所有的服务器、交换机、路由器等设备的连续、正

7、常地运转；网络带宽的分配：应根据所属小区网络的信息流量情况合理分配网段，以充分利用网络带宽，提高网络的运行效率。第二节 系统要求配置简单方便：所有的客户端和服务器系统应该是易于配置和管理的，并保障客户端的方便使用;广泛的设备支持：所有操作系统及选择 的服务应尽量广泛的支持各种硬件设备;稳定性及可靠性：系统的运行应具有高稳定性，保障系统的高性能无故障运行。可管理性：系统中应提供尽量多的管理方式和管理工具，便于系统管理员在任何位置方便的对整个系统进行管理;更低的成本：系统设计应尽量降低整个系统的成本；安全性：在系统的设计、实现及应用上应采用多种安全手段保障网络安全。网络还应具有开放性、可扩展性及兼

8、容性，全部系统的设计要求采用开放的技术和标准选择主流的操作系统及应用软件，保障系统能够适应未来几年公司的业务发展需求，便于网络的扩展和集团的结构变更。第三节 用户要求要求计算机应用系统能处理大信息量的传输和计算；要求易于用户管理、界面简单、逻辑清晰；满足用户使用网络系统的运行质量，提高网络运行速度；要求采用千兆以太网作为主干的网络技术，提供标准化的高速度主干网连接，可以在同一个网络中支持多种服务质量，以支持目前和未来的应用和服务为标准。网络中使用的设备、技术和协议完全符合国际通用的标准，兼容现有的网络环境，提供良好的互联性；要求网络提供足够的带宽，丰富的接口形式，满足用户对应用带宽的基本要求，

9、并保留一定的余量供扩展使用，最大可能地降低网络传输延迟；要求网络有很高的可靠性、稳定性及冗余，网络能够提供良好的安全性策略，能避免内部操作失误造成的损害和来自外部的恶意攻击。第四节 设备要求根据小区的网络功能需求和实际的布线系统情况，楼层接入设备需要选择同一型号的设备;子系统主交换机可以根据需要通过堆叠方式进行灵活的升级扩容;核心交换机需要具有升级到最大可用背板带宽的能力。网络设备必须在技术上具有先进性、通用性，必须便于管理、维护，应该满足小区现有计算机设备的高速接入，应该具备良好的可扩展性、可升级性，保护用户的投资。网络设备在满足功能与性能的基础上必须具有良好的性价比。网络设备应该选择拥有足

10、够实力和市场份额的厂商的主流产品，同时设备厂商必须要有良好的市场形象与售后技术支持。第三章、网络系统设计第一节 住宅小区网络设计路思想住宅小区网络的建设是一项非常复杂的系统工程，住宅小区作为一个特殊的网络应用环境，它的建设与使用都有其自身的特点。在选择局域网的网络技术时要体现开放式、分布式、安全可靠，维护简单的原则。住宅小区网络的建设主要应用局域网技术以互联网络技术为主的各种网络应用技术。局域网技术是一项在20世纪70年代发展起来的计算机互联技术，经过多年的发展，技术已经成熟，并得到了广泛的应用，局域网技术成为网络技术的重要组成部分。计算机多媒体技术是伴随着多媒体信息的应用而得到迅速的计算机应

11、用技术，在网络环境下，多媒体得到了更快更好的应用，使我们得到了更好更多的信息。小区网是使用了局域网技术以及各种多媒体应用技术，并结合Internet应用等其它的技术来建设。建设住宅小区网络中心，并通过一定的网络拓扑结构构建连接小区网络中心，使之能通过一定的应用软件完成行政办公管理、小区内居民交流、小区内的信息公告、远程电子通讯、Internet通讯浏览等基本功能。第二节 住宅小区网络的建设原则 住宅小区网络建设是一项综合性非常强的系统工程，它包括了网络系统的总体规划、硬件的选型配置等诸多方面。因此在住宅小区网络的建设工作中必须处理好实用与发展、建设与管理、使用与培训等关系，从而使住宅小区网络的

12、建设工作健康稳定地开展。首先，在住宅小区网络的规划建设过程中，住宅小区网络长远发展规划出发，以服务于小区服务为基本点，结合小区当前的实际需要，做出科学的规划部署。小区的网络的建设原则：(1).先进性原则 充分利用当前计算机软硬件技术的新成果，建立一个符合国际标准、开放、高性能、易管理的计算机网络系统。(2).实用性原则 符合当涂供电局当前业务要求和一定时期发展的需要，建立一个具有现代化管理、通信手段的计算机网络，满足共享资源、提高业务能力和工作效率。(3).可靠性原则 系统应能保证长时间的稳定、可靠运行。(4).经济性原则 在一定的资金资源下，建立一个高水平、完善的计算机网络。(5).可变性、

13、扩展性原则 整个支撑平台系统将采用开放的结构，符合国际标准，适应技术的发展和变化。充分考虑到目前的业务需求和今后较长时间内业务发展需要，网络采用高速主干技术、智能化网络管理等技术，适应业务的发展和变化。第三节 网络技术 众所周知，当前网络技术的飞速发展，在规划一个网络系统的方案时，可选择的网络技术很多。网络系统的建设应遵循高可靠性、技术先进、开放性、成熟标准、易于扩展、可维护性好等原则，并充分考虑性能价格比和今后技术的发展。要求系统兼容性好，易于平滑连接，避免网络瓶颈。如何选择网络技术，归纳为以下三点：(1).要充分了解每种网络技术的特点。(2).选择网络技术应考虑到今后的升级。(3).选择网

14、络技术要和应用结合起来。当前比较流行的技术主要有：FDDI、千兆以太网、ATM交换网。FDDI是几年前十分流行的高速网络技术，虽然技术十分成熟，但网络管理复杂且成本较高，现已被逐渐淘汰。ATM是比较先进的网络技术，它采用信元交换方式，以很高的速率在任意两点间建立直接的虚拟通信链路，有较强的传输质量控制能力，ATM网络可以同时支持数据、数字化语音/图像传输、支持多媒体传输应用，不同的应用需求具有不同的策略，资源预留机制可以支持高实时的应用需求。特别适合于多媒体信息的传输。但在实际使用事因端口价格过高，难以大规模采用。千兆以太网的优点：(1).与现有大多数网络设施兼容。权威统计表明大多数网络都是以

15、太网，因此千兆以太网与现有网络有天然的兼容性。(2).技术的成熟性和稳定性。以太网技术是十分成熟的，它所组成系统的可靠性接近一般的电话通信系统。(3).简便的网络升级操作。千兆以太网完全与以前的10M、100M的以太网兼容。因此，自然简便的网络升级使得千兆以太网可以完全的融入现存以太网环境中解决网络管理员面临的网络升级问题。第四节 网络设计 一、主干网因为千兆以太网的种种优点，所以采用千兆以太网来构建小区网的主干网。如(图3.1)主干网的逻辑结构。网络中心小中心小中心Internet 图3.1二、小区网络拓扑结构小区网的结构采取分层设计原则。主干网由一个中心和两个分中心共三个交换机构成干路，核

16、心交换机(Catalyst6500)设在网络中心，两个分中心设在小区网络和一幢。分中心往下采取的星型拓扑，向上通过代理服务器和路由器与因特网相连，二级子网采用交换式以太网技术，通过高速的交换机与核心交换机相连。每个子网网段均采用1000M的链路同中心交换机(Cataly3500)相连，然后与核心交换机相连。如(图3.2)小区网络拓扑结构图。物业管理一幢二幢三幢四幢图书室购物中心健身中心小区网络网络中心Internet服务器路由器防火墙光纤粗同轴电缆图3.2三、网络中心如(图3.3)网络中心。中心交换机与小中心连接与小中心连接与小中心连接服务器路由器管理机图3.3四、楼层网络的组建楼层采用细同轴

17、电缆在楼道内排线，在居民家中使用双绞线。如(图3.4)子网结构图。交换机交换机图3.4第五节 网络应用系统选择根据小区用户对操作系统的要求：操作系统要求选择最新版本，所选操作系统需要提供方便的更新与升级方法，服务器操作系统需要能够提供目录服务功能，服务器及客户机操作系统都需要支持TCP/IP协议，所选操作系统应能够方便的实现用户和权限的管理，所选操作系统应能够运行大多数应用软件，我们选择Linux，它具有极高的稳定性、先天的安全性、软件安装的便利性、多任务、多使用者、免费或少许费用、有强大的网络功能、在相关软件的支持下，可实现WWW、FTP、DNS、DHCP、E-mail等服务。建立WWW服务

18、器，实现Internet上浏览和查询；建立FTP服务器，结合小区实际和需要逐步建立远程FTP服务；建立服务器把图文信息组织成分布式的超文本，并用信息指针指向存有相关信息的服务器，使用户可以方便地访问这些信息。当网上用户增多时，网络访问很频繁，通信量很大，随机性强。作为小区的通讯枢纽，需要配备高性能的服务器设备，主要的需求是高性能的、体系结构、高速通道和网络通道。建立域名服务器，各地名字服务器管理下属主机和子域，并由高一级名字服务器监管。数据量不大，但访问频繁。第六节 网络安全系统设计一、内网安全设计访问控制，通过密码、口令（不定期修改、定期保存密码与口令）等禁止非授权用户对服务器的访问。二、

19、外网安全设计安装软件、硬件、防火墙，网络防病毒软件，客户端防病毒软件；利用代理服务器提供Internet与Intranet之间的防火墙功能；通过网管实时记录网络的运行状态。设置远程访问身份认证，防止垃圾邮件等第七节 网络管理维护设计 根据小区和服务器应用模式及全网范围资源集中管理的原则，在小区网络中心建立中心管理机房，统一网络中的交换设备的管理配置，虚拟网设计和配置，各种服务建立等。网管工作站对全网所有交换设备和路由设备进行统一管理、配置和维护；进行故障隔离、分析、统计、报警、设置；网管软件采用图形化界面，支持广泛的网管平台。第四章、网络布线系统设计本小区采用了综合布线技术，所谓综合布线即是一

20、种模块化的、灵活性极高的建筑物内或建筑物群之间的信息传输通道。它既能使语音、数据、图像设备和交换设备与其它信息管理系统彼此相连，也能使这些设备与外部相连接。它还包括建筑物的外部网络或电信线路的连接点与应用系统设备之间所有线缆及相关的连接部件。第一节 布线系统总体结构设计在小区网络中，从总部机房用8.3um/125um突变型单模光纤(SMF)与其它小中心的设备间相连，每个小中心设备间用粗同轴电缆与每幢楼的设备间相连，并用五类非屏蔽双绞线连接到用户终端，小区网采用同干线相同的光纤接入到因特网服务提供商的网络，然后接入到因特网中，使小区实现与外界的信息交换和网络通信。小区通过网络中心的一个出口访问I

21、nternet，网络中心能够控制网络的安全。 第二节 工作区子系统设计工作区子系统由各个单元区域构成，是计算机、电话和信息插座的连接部分，包括连接跳线和信息插座。信息插座面板具备：通用、超薄、简易、防尘等特点；信息插座的模块采用类RJ-45模块；线缆采用五类非屏蔽双绞线；水晶头采用RJ-45标准水晶头。为降低成本和结合客户终端的位置多变的特点，跳线可采用原装跳线与自制跳线相结合的方式，中心机房内设备之间、楼宇机柜内设备之间、服务器、重点客户终端的跳线采用原装成品跳线，其余采用自制跳线。跳线制作统一采用ANSI/EIA/TIA 568-B标准，以使系统具有更好的兼容性。第三节 水平子系统设计水平

22、子系统主要是建筑物各层的配线间至各个工作区所配置的线缆构成。水平子系统为星形拓扑。在水平子系统中采用细同轴电缆，这种电缆可支持工作区中的语音、数据、图像传输，而且能传输足够的速度。第四节 管理子系统设计管理子系统设置在楼层配线间，是水平子系统电缆端接的场所，也是主干系统电缆端接的场所，由小区大楼的主配线架、楼层分配线架、跳线、转换插座组成。用户可以在此子系统中更改、增加、交换、扩展线缆用于改变线缆路由。由各种规格的配线架实现水平、垂直主干线缆的端接及分配；由各种规格的跳线实现布线系统与各种网络、通讯设备的连接，并提供灵活方便的线路管理能力。分配线间是各治理子系统的安装场所，可安装配线架和计算机

23、网络通信设备。对于信息点不是很多，使用功能近似的楼层，为便于治理，仅设置一个共用的子配线间;对于信息点较多的楼层则在该层设立配线间。第五节 干线子系统设计干线子系统即建筑物主馈线缆，包括网络中心到小中心、网络中心到因特网接口、小中心到各幢楼层的连接线缆。干线子系统中，网络中心到小中心、网络中心到因特网接口链，采用8.3um/125um突变型单模光纤进行连接，小中心到各幢楼层的连接线缆，则选用粗同轴电缆。干线子系统采用星型拓扑结构。第六节 设备间子系统设计设备间是安装用户通信装置的场所，是通信设施、配线设备的所在地，也是线路管理的集中点。设备间的位置及大小应根据楼层的结构、设备的数量、规模等内容

24、综合考虑确定，在此小区把设备间设在建筑物的一层，并为以后的扩展留有余地，而且干线的线缆进入设备间时设有过流、过压的保护措施。设备间室温保持在1027，相对湿度保持在30%80%。致谢这次毕业论文能够得以顺利完成，并非我一人之功劳，是所有指导过我的老师，帮助过我的同学的教诲、帮助和鼓励的结果。我要在这里对他们表示深深的谢意。感谢我的指导老师-李老师，没有您的悉心指导就没有这篇论文的顺利完成。感谢系主任吴老师，从您身上我学到了太多，必将终身受益。感谢所有教授过我课程的安徽高新学院的老师们，是你们诲人不倦才有了现在的我。参考文献1、何新权.网络工程师.高等教育出版社，20082、胡亚峰.局域网组建.航空工业出版社，20033、杨明福.计算机网络原理.经济科学出版社，20074、闫书磊.局域网组建与维护.人民邮电出版社，20085、尹敬齐.局域网组建与管理.机械工业出版社，20096、中国知网.局域网的设计与实现，20027、中国电脑教育报.如何设计局域网，2009