第四章校园网规划与设计课件

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1、,,,,,,,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,,,*,第四章 校园网规划与设计,,第四章 校园网规划与设计,1,目录,本章提要,第一节 校园网的规划设计概述,第二节 拓扑结构设计,第三节 校园主干网技术,第四节 综合布线系统设计,第五节 网络设备选型,第六节 网络设备连接,第七节 IP地址规划,小结,习题,,,目录本章提要,2,本章提要,本章着重于如何规划、设计一个校园网。进行校园网规划时，要考虑哪些问题？遵循哪些原则？校园网从功能上、性能上、管理上要达到什么样的目标？有哪些主干网技术？有哪些拓扑结构，各自有什么优缺点？如何选择服务器、路由器

2、、交换机、防火墙等网络设备？网络设备之间进行连接时，有哪些限制？有哪些连接规则？如何划分IP地址？这些都是本章要讨论的问题。,,,,本章提要本章着重于如何规划、设计一个校园网。进行校园网规划时,3,第一节 校园网规划设计概述,一、需求分析,1．功能问题。,校园网在功能上需要达到哪些目标？具体需要校园网提供哪些服务？例如，需要Email服务吗？需要Web服务吗？需要FTP服务吗？需要管理信息化平台吗？需要教学支持平台吗？需要VOD视频点播吗？今后还可能有哪些扩充业务？等等。,,,,第一节 校园网规划设计概述一、需求分析,4,第一节 校园网规划设计概述,2．规模以及网络覆盖范围问题。,学校哪些部门

3、需要接入网络？办公楼、教室都需要接入网络吗？学生宿舍是否也需要接入网络？网络及终端设备的数量大致有多少？网络终端用户预计会有多少？哪些资源需要上网？随着接入用户的增多，网络的可扩展性怎么样？等等。,,,第一节 校园网规划设计概述2．规模以及网络覆盖范围问题。,5,第一节 校园网规划设计概述,3．管理问题。,谁来负责校园网规划建设？是否需要成立专门的领导小组？网络建设好以后，谁来负责网络管理？是否需要成立专门的网络管理部门？都需要哪些管理功能？怎样管理？是否需要对网络进行远程管理？等等。,,,,第一节 校园网规划设计概述3．管理问题。,6,第一节 校园网规划设计概述,4．资金问题。,完成所需求的

4、功能大致需要多少资金？学校可以承担多少？,做好需求分析后要整理成正式的需求分析报告，在此报告基础上，进行校园网的总体设计。,,,第一节 校园网规划设计概述4．资金问题。,7,第一节 校园网规划设计概述,二．总体规划,（一）网络功能目标,1．校园网的用户节点支持能力,规划中的校园网能够支持多少用户节点，覆盖哪些区域，哪些部门，需要给出详细的描述。通常小型校园网支持100个左右用户节点，中型校园网支持的用户节点在100～500个之间，大型校园网支持的用户节点大于500个。,,,,第一节 校园网规划设计概述二．总体规划,8,第一节 校园网规划设计概述,2．校园网的业务支持能力,校园网的建设，最终目标

5、是为全校的教学科研、管理等提供支持服务。因此，它是一个集教学、管理和信息发布为一体的综合服务平台，需要具有良好的业务支持能力，能够为学校的教学，管理，日常办公，内外交流各方面提供全面，切实的支持。目前规划的校园网能够支持哪些业务需要在网络的功能目标中进行详细的描述，例如，支持办公自动化，教师备课，学生学习，教务管理，财务管理，人事管理，总务管理，图书资料管理等方面的应用。通过网络互连，能够实现对外交流，校际之间的信息共享。,,,,第一节 校园网规划设计概述2．校园网的业务支持能力,9,第一节 校园网规划设计概述,3．校园网的数据支持能力,校园网中的数据不仅有文本数据、表格数据、图形图像数据，还

6、有很多音频数据和视频数据，需要进行音频、视频通信。随着学校的发展，业务的增强，校园网中的数据库、软件包等也会持续增大。因此，规划的校园网要能够支持多种数据传输，支持高性能数据库、软件包的持续增长。,,,第一节 校园网规划设计概述3．校园网的数据支持能力,10,第一节 校园网规划设计概述,（二）网络性能目标,1．可靠性,可靠性是校园网最重要的目标。校园网对外是窗口，是门户，对内是一个面向全校师生提供信息服务的综合网络，由于校园网中的数据通常具有不可再生性，这就势必对网络的安全性、可靠性有更高的要求。,,,,第一节 校园网规划设计概述（二）网络性能目标,11,第一节 校园网规划设计概述,（1）网络

7、的连通性。,这是最基本的要求。当一条链路或一个节点发生故障时，数据包的交换会受到影响，要将这种影响减小到最低。例如，要留有适当的备用线路，以便在一条链路出现故障时，数据包可以通过另一条链路传送。,,（2）硬件的可靠性。,网络平台常常是24小时连续不断地工作，因此要知道网络设备硬件能够无故障连续运行的时间，即MTBF值。在网络设备的关键部分要有冗余机制，如双交换引擎，双电源等。中高端设备都支持相应的冗余机制。,,,第一节 校园网规划设计概述（1）网络的连通性。,12,第一节 校园网规划设计概述,（3）软件的可靠性。,网络操作系统要稳定。目前还没有对应用平台的可靠性作出评估的参数，但软件的设计是否

8、稳定，是否有较多的bug，可以作为衡量的参考标准。,,（4）数据的可靠性和安全性。,一方面要保证一般性服务数据的畅通访问，例如浏览新闻，收发电子邮件等，另一方面，更要确保关键数据的安全传输，例如学生成绩信息，学校的财务信息等等。,,,,第一节 校园网规划设计概述（3）软件的可靠性。,13,第一节 校园网规划设计概述,2．灵活性、可扩展性,随着技术的不断发展，管理机制的改变，应用需求的增加，学生的流动，校园网也将面临网络结构重组，增减信息节点数量和位置变化等问题，这就要求校园网有良好的扩展性和灵活的重构机制，同时也应为将来的信息预留一定的空间。,,,,第一节 校园网规划设计概述2．灵活性、可扩展

9、性,14,第一节 校园网规划设计概述,3．可恢复性,网络环境十分复杂，可能出现的问题也很多。为了确保网络的正常运行，具有有效的网络恢复手段是很必要的。确保无单点故障后，网络的中断恢复时间一般要控制在几秒到两分钟内。,,,第一节 校园网规划设计概述3．可恢复性,15,第一节 校园网规划设计概述,（三）网络管理目标,目前规划的校园网在管理上大致要达到什么样的目标，也需要进行详细的描述。例如，要尽量改善网络运行效率，提高响应速度，减少系统和网络的故障时间，校园网一旦出现问题，例如网络不通，无法登录数据库等，要在确定的时间内予以解决回应；监督、审查、限制、规范网络用户的使用行为，限制消耗资源的聊天、游

10、戏、外发资料、BT恶性下载；对网络的通信量予以分析，适时调整网络资源分配，消除网络瓶颈；对网络的IP地址、域名、数据线路、带宽等实行统一管理和分配等等。,,,,第一节 校园网规划设计概述（三）网络管理目标,16,第一节 校园网规划设计概述,三、系统设计,系统设计是根据总体规划的目标，将校园网系统建设分解成许多具体的任务，确定采用的技术方案。,总体说来，可以用如下六个短语概括：统一规划、分步实施；安全实用、适度超前；留有冗余，保障扩充。,,,,第一节 校园网规划设计概述三、系统设计,17,第一节 校园网规划设计概述,系统设计具体包括如下内容：,1．确定网络的拓扑结构。,2．确定网络的技术路线，例

11、如主干网技术的选择，核心层、汇聚层、接入层的设计。,3．综合布线系统的设计。,4．网络设备的选型以及具体的指标要求，例如网络服务器的选购，交换机的选购等等。,5．网络能够达到的具体的性能指标，例如时延，带宽的指标等等。,……,,,第一节 校园网规划设计概述系统设计具体包括如下内容：,18,第一节 校园网规划设计概述,网络的性能指标，主要两个：带宽和时延。,（1）带宽（Bandwidth）,在计算机网络中，带宽用来表示网络的通信线路传输数据的能力，表示在单位时间内从网络中的某一点到另一点所能通过的最高数据率，单位是b/s或者bit/s，即比特/秒，有时也写作bps。,,,,第一节 校园网规划设计

12、概述网络的性能指标，主要两个：带宽和时,19,第一节 校园网规划设计概述,（2）时延（Delay）,网络的时延，也叫延迟或迟延，是指数据包从网络的一端传送到另外一端所花费的时间，随着数据的大小、参与通信的两台计算机的位置不同而有所不同。时延包括信号在介质中（例如光纤）传输的传播时延，节点在发送数据时，数据包从节点进入传输媒体所花费的发送时延，数据包在交换设备中的排队时延等。,,,第一节 校园网规划设计概述（2）时延（Delay）,20,第一节 校园网规划设计概述,实际应用系统中，人们更关心的是响应时间。数据包从网络一端输入第一个数据单元再到从另一端输出第一个数据单元之间的时间叫做响应时间，它包

13、括数据包沿给定路径的传播时间、各有关节点的链路排队时延和处理时间。响应时间如果太长，用户会不耐烦。一般在设计中，常把各种数据包在网络中传送的平均时延作为比较参数，或者规定数据包传送的最大时延限度，作为优化设计的约束条件。由于影响时延的因素较多，特别在应用系统规模较难确定的情况下，一般在校园网设计时需要给出具体的时延指标。,,,,第一节 校园网规划设计概述实际应用系统中，人们更关心的是响应,21,第一节 校园网规划设计概述,四、系统实施与测试,系统实施是在设计的基础上，现场勘测建筑，根据建筑平面图等资料估算线材的用量，信息插座的数目和机柜定位、数量，做出综合布线调研报告。根据前期勘测数据做出布线

14、材料预算表，工程进度安排表，规划安排校园网建设的实施步骤。协调施工单位与学校进行职责商谈，提出布线许可，主要是钻孔、布线、信息插座定位、机柜定位、做线缆标识，进行布线施工和技术安装，例如打信息模块，打配线架，机柜内部安装。,,,,第一节 校园网规划设计概述四、系统实施与测试,22,第一节 校园网规划设计概述,在系统实施的过程中，要注意布线材料的适当，以免留下不稳定因素；选择正规的配套产品，以免出现掉线、掉数据包等故障；布线方案设计时，不仅弱电系统内部需要统筹安排，强电和弱电系统之间也要一起考虑；在设备选型、施工安装过程中要严格按照技术标准，所选择的设备彼此之间要兼容；布线必须走管，不同电压、不

15、同回路、不同信号的导线不能穿在同一线管内；线缆不能拉得过紧，更不能一线多用；布线要远离大功率电器、热源，弯管不能连续超过4个，避免线缆扭结、紧绷或弯曲过度，管内不能有接头，接头只能在预埋的暗盒中。此外，布线，尤其是机房布线，还要注意散热、防雷击、防静电、排除电磁干扰等。当布线工作完成后应立即把多余的线材、设备清除，防止他人乱接这些线材。,,,第一节 校园网规划设计概述在系统实施的过程中，要注意布线材料,23,第一节 校园网规划设计概述,最后进行信息点测试，一般测试采用12点测试仪，主要测试通断情况。深层测试须用线缆测试仪，根据ANSI/TIA/EIA TSB-67标准，对接线图、长度、衰减量、

16、近端串扰、传播延迟五方面数据测试，再打印出测试报告。整个过程要建立详细文档，保存好各验收测试结果，并对测试结果加以编号，要将测试仪提供的测试报告做成工程技术文件，入档管理以备查用，也便于今后系统的维护、扩展和升级。最后检查应配置软件是否齐全，并逐一进行操作检验。软件应运行畅通，圆满实现各种功能 。,,,第一节 校园网规划设计概述最后进行信息点测试，一般测试采用1,24,第二节 拓扑结构设计,计算机网络中，各种网络设备与传输媒体相互连接形成的物理连接模式，叫做网络的拓扑结构，通常将拓扑结构抽象成图的形式进行表示，用点表示网络中的节点，用线表示传输媒体。,校园网的拓扑结构基本结构单元有总线拓扑，星

17、型拓扑，环形拓扑，扩展单元有树型拓扑、混合型拓扑和网状拓扑。,,,第二节 拓扑结构设计计算机网络中，各种网络设备与传输媒体相互,25,第二节 拓扑结构设计,一、星型拓扑结构,（一）星型拓扑结构概述,,,,第二节 拓扑结构设计一、星型拓扑结构,26,第二节 拓扑结构设计,（二）多级星型结构,,,,,,,第二节 拓扑结构设计（二）多级星型结构,27,第二节 拓扑结构设计,,,,,,第二节 拓扑结构设计,28,第二节 拓扑结构设计,,,,,,,第二节 拓扑结构设计,29,（三）星型结构优点,1．成本低，实现容易。,2．故障容易检测，可靠性高。,3．扩展、维护容易。,4．网络传输数据快。,,第二节 拓

18、扑结构设计,,,（三）星型结构优点第二节 拓扑结构设计,30,（四）星型结构缺点,1．对核心交换机可靠性要求较高。,2．网络布线较复杂，工作量大，线缆使用多，利用率不高。,第二节 拓扑结构设计,,,（四）星型结构缺点第二节 拓扑结构设计,31,二、环形拓扑结构,（一）环型拓扑结构概述,,,第二节 拓扑结构设计,,,,二、环形拓扑结构第二节 拓扑结构设计,32,（二）环型结构优点,1．电缆长度短，利用率高。,2．投资成本低。,3．网络路径选择简单。,,,第二节 拓扑结构设计,,,,（二）环型结构优点第二节 拓扑结构设计,33,（三）环型结构缺点,1．传输效率低。,2．扩展性能差。,3．可靠性差，

19、维护困难。,,第二节 拓扑结构设计,,,,（三）环型结构缺点 第二节 拓扑结构设计,34,第二节 拓扑结构设计,,,,,,,,第二节 拓扑结构设计,35,第二节 拓扑结构设计,,,,,,,,,第二节 拓扑结构设计,36,第二节 拓扑结构设计,,,,,,,,,,第二节 拓扑结构设计,37,三、总线拓扑结构,第二节 拓扑结构设计,,,,,三、总线拓扑结构 第二节 拓扑结构设计,38,第二节 拓扑结构设计,,,,,,第二节 拓扑结构设计,39,（二）总线结构优点,1．电缆长度短，利用率高，投资成本低，网络结构简 单，易于布线。,2．用户入网灵活，扩展容易。,3．易于维护，可靠性高。,第二节 拓扑结

20、构设计,,,,（二）总线结构优点第二节 拓扑结构设计,40,（三）总线结构缺点,1．故障诊断困难。,2．故障隔离困难。,3．容易发生数据碰撞，网络效率不高。,第二节 拓扑结构设计,,,,（三）总线结构缺点第二节 拓扑结构设计,41,四、树型拓扑结构,（一）树型拓扑结构概述,第二节 拓扑结构设计,,,,,四、树型拓扑结构第二节 拓扑结构设计,42,第二节 拓扑结构设计,,,,,,第二节 拓扑结构设计,43,（二）树型结构优点,1．具有良好的可扩展性。,2．网络维护容易，可靠性高。,,第二节 拓扑结构设计,,,,（二）树型结构优点第二节 拓扑结构设计,44,（三）树型结构缺点,1．对根节点过分依赖

21、。,2．投资成本高。,3．系统响应时间长。,,第二节 拓扑结构设计,,,,（三）树型结构缺点第二节 拓扑结构设计,45,五、混合型拓扑结构,（一）混合型结构概述,第二节 拓扑结构设计,,,,,,,五、混合型拓扑结构第二节 拓扑结构设计,46,第二节 拓扑结构设计,,,,,,,,第二节 拓扑结构设计,47,（二）混合型结构优点,1．扩展灵活,2．应用广泛,,第二节 拓扑结构设计,,,,（二）混合型结构优点第二节 拓扑结构设计,48,（三）混合型结构缺点,1．性能差,2．较难维护,第二节 拓扑结构设计,,,,（三）混合型结构缺点第二节 拓扑结构设计,49,六、网状拓扑结构,（一）网状拓扑结构概述,

22、,第二节 拓扑结构设计,,,,,,,六、网状拓扑结构第二节 拓扑结构设计,50,（二）网状结构优点,1．可靠性高,2．故障定位与隔离容易,,第二节 拓扑结构设计,,,,（二）网状结构优点第二节 拓扑结构设计,51,（三）网状结构缺点,1．结构复杂，投资高。,2．不易扩充、管理和维护。,第二节 拓扑结构设计,,,,（三）网状结构缺点第二节 拓扑结构设计,52,一、主干网概述,主干网是构建校园网的一个重要的体系结构元素，是一种大型的传输网络。在本地层面，它是一条或一组线路，贯穿建筑物或校园，提供本地网络与广域网的连接，或者提供本地局域网之间跨距离的有效传输，并传送数据，例如，两栋大楼之间的连接。主

23、干网通过路由器把不同的子网连接起来，提供校园内计算机主干通信服务，通常采用光纤作为传输媒体，具有较高通信带宽和稳定可靠的特点。,,第三节 校园主干网技术,,,,一、主干网概述第三节 校园主干网技术,53,二、主干网关键技术,目前，校园主干网主要采用四种技术：光纤分布数据接口、异步传输模式、快速以太网和千兆以太网。ATM和千兆以太网对于多媒体应用有较高的服务质量。,第三节 校园主干网技术,,,,二、主干网关键技术第三节 校园主干网技术,54,1．光纤分布数据接口（FDDI）,FDDI是“Fiber Distributed Data Interface”的缩写，中文名为“光纤分布数据接口”，起源于

24、20世纪80年代中期，产品在1988年问世。FDDI基于IEEE802.5令牌环标准的MAC协议，传输媒体采用光纤，逻辑结构是环型，物理结构可以是环型，也可以是带树形或带星型的环。分组长度最大为4500字节，数据率可达100Mbps，最多支持1000个物理连接。最大站间距离为2km，环路长度为100km。具有动态分配带宽的能力，能够同时提供同步和异步数据服务。,第三节 校园主干网技术,,,,1．光纤分布数据接口（FDDI）第三节 校园主干网技术,55,2．异步传输模式（ATM）,随着Internet与多媒体技术的飞速发展，网页上的图像、音频、视频等多媒体内容越来越多，用户需要有更高的接入速率。

25、而现有的电路交换和分组交换很难胜任宽带高速的交换任务。对于电路交换，当数据的传输速率及其突发性变化很大时，交换的控制就变得十分复杂；对于分组交换，当数据传输速率很高时，协议数据单元在各层的处理将成为很大的开销，无法满足实时性很强的业务的时延要求。ATM就是建立在电路交换和分组交换基础上的一种面向连接的分组交换技术，它可以很好地进行宽带信息交换，具有高速数据传输率，支持许多种类型如声音、数据、传真、实时视频、CD质量音频和图像的通信。,第三节 校园主干网技术,,,,2．异步传输模式（ATM）第三节 校园主干网技术,56,ATM采用固定长度的数据传输单元，叫做信元。所有信元具有同样的大小，即53字

26、节，首部为5个字节，支持不同速率的各种业务，使得网络带宽可以调节、预置和即时申请；ATM所有信息在光纤信道中传输，误码率低，容量大，不需要链路对链路的纠错和流量控制，协议简单，数据交换率高；网络传输延迟小，适应实时通信的要求；数据传输率在155Mbps~2.4Gbps之间；具有灵活的组网拓扑结构和负载平衡能力，伸缩性、可靠性高。,第三节 校园主干网技术,,,,ATM采用固定长度的数据传输单元，叫做信元。所有信元具有同样,57,3．快速以太网（Fast Ethernet）,快速以太网是指速率为100Mbps的以太网。随着网络的发展，传统标准的以太网技术已难以满足日益增长的网络数据流量速度需求。,

27、1993年10月，Grand Junction公司推出了世界上第一台快速以太网集线器Fast Switch 10/100和网络接口卡Fast NIC 100，快速以太网得以正式应用。,1995年3月，IEEE把100BASE-T的快速以太网正式定为标准，代号为IEEE802.3u，用户可以得到更多的选择和更好的服务，快速以太网的时代开始了。  IEEE：是Institute of Electronic and Electronics Engineers 的缩写，表示电气与电子工程师协会。,第三节 校园主干网技术,,,,3．快速以太网（Fast Ethernet）第三节 校园主干,58,快速以

28、太网物理结构采用星型拓扑，逻辑仍是总线拓扑，相比于在100Mbps带宽下工作的FDDI，优点是快速以太网技术可以有效地保障用户在布线基础实施上的投资，既可以支持高质量的五类线缆、光纤，也可以支持低质量的三类线缆，最常用的是五类线缆。缺点是快速以太网仍是基于CSMA/CD技术，当网络负载较重时，会造成效率的降低，当然这可以使用交换技术来弥补。,第三节 校园主干网技术,,,,快速以太网物理结构采用星型拓扑，逻辑仍是总线拓扑，相比于在,59,4．千兆以太网（Gigabit Ethernet）,千兆以太网又叫吉比特以太网，是建立在以太网技术基础上，对10Mbps以太网和100Mbps快速以太网连接标准

29、的扩展，网络主干带宽可达1Gbps。传输速度比快速以太网提高10倍，比以太网提高100倍。1996年夏天，千兆以太网产品问世。1997年，IEEE通过了千兆以太网的标准IEEE 802.3z，并在1998年成为了正式标准。,,第三节 校园主干网技术,,,,4．千兆以太网（Gigabit Ethernet）第三节 校,60,一、综合布线概述,综合布线系统标准基本上都是由一些具有影响力的国际标准组织制定的。对于布线行业有重要影响的组织有：,1．国际标准化组织（International Organization for Standardization，ISO）,2．国际电工委员会（nternati

30、onal Electrotechnical Commission，IEC）,3．电气与电子工程师协会（Institute of Electrical and Electronics Engineers，IEEE）,第四节 综合布线系统设计,,,,一、综合布线概述第四节 综合布线系统设计,61,4．美国国家标准学会（American National Standards Institute，ANSI）,5．美国通信工程协会（Telecommunications Industry Association，TIA）,6．美国电子工程协会（Electronic Industries Alliance，

31、EIA）,7．欧洲电工标准化委员会（法文名称缩写为CENELEC）与欧洲标准化委员会（法文名称缩写为CEN）,第四节 综合布线系统设计,,,,4．美国国家标准学会（American National S,62,,标准,中国国标,国际标准,欧洲标准,北美标准,综合布线系统性能和系统设计,GB 50311-2007,ISO/IEC/11801,-2002,ISO/IEC61156-5,ISO/IEC61156-6,EN50173-2000,EN50173-2002,ANSI/TIA/EIA-568A,ANSI/TIA/EIA-568B,ANSI/TIA/EIA TSB67-1995,ANSI/TI

32、A/EIA/IS-729,安装、测试和管理,GB 50312-2007,ISO/IEC14763-1,ISO/IEC14763-2,ISO/IEC14763-3,EN50174-2002,ANSI/TIA/EIA 569,ANSI/TIA/EIA 606,ANSI/TIA/EIA 607,连接,器件,GB/T9771.1-2000,YD/T1092-2001,IEC61156,CENELEC EN,50288-X-X,ANSI/TIA/EIA 455-25C-2002,防火,测试,GB12666-1990,GB/T18380-2001,ISO/IEC60332,ISO/IEC1034-1/2,

33、NES-713,UL910,NFPA 262-1999,,,标准中国国标国际标准欧洲标准北美标准 综合布线系统,63,根据北美的ANSI/TIA/EIA-568A和ANSI/TIA/EIA-568B标准，综合布线系统包括6个子系统：,建筑群子系统（Campus Backbone Subsystem）,垂直干线子系统（Riser Backbone Subsystem）,水平子系统/配线子系统（Horizontal Subsystem）,设备间子系统（Equipment Subsystem）,管理子系统（Administration Subsystem）,工作区子系统（Work Area

34、 Subsystem）,第四节 综合布线系统设计,,,,根据北美的ANSI/TIA/EIA-568A和ANS,64,第四节 综合布线系统设计,,,,第四节 综合布线系统设计,65,第四节 综合布线系统设计,,1．建筑群子系统（Campus Backbone Subsystem）,,,第四节 综合布线系统设计1．建筑群子系统（Campus Ba,66,第四节 综合布线系统设计,,2．垂直干线子系统（Riser Backbone Subsystem）,,,第四节 综合布线系统设计2．垂直干线子系统（Riser Ba,67,第四节 综合布线系统设计,,3．水平布线子系统（Horizontal Sub

35、system）,,,第四节 综合布线系统设计3．水平布线子系统（Horizont,68,第四节 综合布线系统设计,,4．工作区子系统（Work Area Subsystem）,,,第四节 综合布线系统设计4．工作区子系统（Work Area,69,第四节 综合布线系统设计,,5．管理子系统（Administration Subsystem）,,,第四节 综合布线系统设计5．管理子系统（Administra,70,第四节 综合布线系统设计,,6．设备间子系统（Equipment Subsystem）,,,第四节 综合布线系统设计6．设备间子系统（Equipment,71,一、网络设备选型的基本考

36、虑,在校园网的整体结构设计好后，就可以根据各个功能实现的具体要求，选择传输媒体与设备，这是非常重要的一环，选型的好坏直接影响系统的实用性、稳定性、可靠性等等。实际应用中，传输媒体的选择相对较容易，一般分为两部分：第一部分为网络出口干线与核心交换机，以及各交换机之间，例如楼与楼之间，楼层之间的传输媒体，目前选择光纤较多；第二部分为接入层交换机到用户的计算机桌面，一般选择五类或超五类双绞线。,第五节 网络设备选型,,,一、网络设备选型的基本考虑第五节 网络设备选型,72,1．设备是否遵循国际标准或行业标准,2．技术的成熟性和领先性,3．设备的可管理性、可升级性,4．容错冗余能力,5．是否具有良好的

37、安全性,6．厂商,第五节 网络设备选型,,,1．设备是否遵循国际标准或行业标准第五节 网络设备选型,73,二、服务器的选购,1．网络服务器的应用环境,2．处理器架构,3．服务器架构,4．可扩展能力,第五节 网络设备选型,,,二、服务器的选购第五节 网络设备选型,74,三、路由器的选购,1．支持何种路由协议,2．背板能力,3．处理时延,4．丢包率,5．路由表能力,6．网络管理能力,第五节 网络设备选型,,,三、路由器的选购第五节 网络设备选型,75,四、交换机的选购,1．端口,2．背板带宽,3．数据转发方式,4．可扩展性,5．网络管理能力,6．品牌以及服务支持,第五节 网络设备选型,,,四、交换

38、机的选购第五节 网络设备选型,76,五、防火墙的选购,1．安全性,2．LAN端口类型和数量,3．访问控制规则,4．数据处理性能,5．记录和报表功能,6．协议支持,第五节 网络设备选型,,,五、防火墙的选购第五节 网络设备选型,77,一、网络设备连接的影响因素,1．网络设备的角色,2．网络设备所处位置,3．连接线缆长度限制,,第六节 网络设备连接,,,一、网络设备连接的影响因素第六节 网络设备连接,78,二、几种网络连接规则,（一）交换机之间的连接规则,1．不同性能交换机之间连接,,这三种交换机之间的连接规则是：,核心交换机——汇聚层交换机——接入层交换机。,第六节 网络设备连接,,,二、几种网

39、络连接规则第六节 网络设备连接,79,,第六节 网络设备连接,,,,第六节 网络设备连接,80,2．不同端口速率的交换机之间连接,通常校园网中会有很多交换机，尤其是在较大型的网络中，不同的交换机端口速率可能不同，例如有l0Mbps、100Mbps、10/100Mbps的，还可能有1000Mbps，等等。在这种情况下，不同端口速率的交换机之间进行相互连接时，通常用高速率端口连接下级交换机或者其他网络连接设备，例如服务器；低速率端口则用于直接连接普通的工作站。,,第六节 网络设备连接,,,2．不同端口速率的交换机之间连接第六节 网络设备连接,81,,第六节 网络设备连接,,,,第六节 网络设备连接

40、,82,3．相同端口速率的交换机之间连接,第六节 网络设备连接,,,,,3．相同端口速率的交换机之间连接第六节 网络设备连接,83,（二）交换机、路由器、防火墙之间的连接规则,1．路由器是边界路由器,如果路由器连接的是校园网与外网，那么该路由器叫做边界路由器，边界路由器则是内、外部网络间的第一个接入关口。遵循的连接方法是：核心交换机——防火墙——路由器。,内部网络核心交换机与网络防火墙的内部网络专用端口连接，防火墙的外部网络专用端口与边界路由器的局域网（LAN）端口连接，最终通过路由器的广域网端口与其他网络连接，当然包括外部专用网和广域网，如因特网等。,,第六节 网络设备连接,,,（二）交换机

41、、路由器、防火墙之间的连接规则第六节 网络设备连,84,第六节 网络设备连接,,,,,第六节 网络设备连接,85,2．路由器是中间节点路由器,如果路由器用来连接校园内部不同网络或者子网，那么该路由器叫做中间节点路由器。遵循的连接方法是：交换机——路由器——交换机。,,第六节 网络设备连接,,,2．路由器是中间节点路由器第六节 网络设备连接,86,第六节 网络设备连接,,,,,第六节 网络设备连接,87,（三）集线器之间的连接规则,随着技术的发展，现在硬件设备的价格也越来越低，现在建设校园网时，很少会采用10BASE-T的集线器了。但是在一些过去建设的小型校园网中，或者学生宿舍中，集线器还在使用

42、。因此，这里有必要提及一下集线器的连接规则。10BASE-T集线器之间的连接通常遵循5-4-3规则，即：在10Mbps以太网中，一个网段的任意两个端点之间最远不得超过5条连接电缆，中间最多只能运用4台集线器，且5条电缆中只有3条可以用来连接其他网络设备，如工作站用户和服务器等。,,第六节 网络设备连接,,,（三）集线器之间的连接规则第六节 网络设备连接,88,第六节 网络设备连接,,,,,,第六节 网络设备连接,89,一、校园网中的IP地址概述,IP地址有两大类，一类是全球地址，俗称公网IP地址，另外一类是本地地址，俗称内部私网IP地址。公网IP地址是全球唯一的，需向因特网管理机构申请。内部私

43、网IP地址仅在本机构内有效。校园网中也同样使用这两类地址。,,第七节 IP地址规划,,,一、校园网中的IP地址概述第七节 IP地址规划,90,公网IP地址主要分配给学校服务器、路由器、防火墙等，另外需预留一部分公网IP地址划入DHCP地址池，供校园网内主机连接外网时动态获取。对于大学的校园网来说，公网IP地址的作用更大，因为大学相对于中学，有更多接入互联网的需求。例如，华东师范大学的校园网，有更多的应用服务器，有更多的路由器或三层交换机，公网IP地址首先需要分配给学校的各个服务器、交换机、网络中心、图书馆、电子阅览室、部分实验室等专用，同时学生机房、教师办公、学生无线接入ECNU-Pub网等都

44、需要DHCP动态获取公网IP地址。,,第七节 IP地址规划,,,公网IP地址主要分配给学校服务器、路由器、防火墙等，另外需预,91,内部私网IP地址，用来给校园网内的主机配置IP地址，满足校园网内的主机互连通信的需求，例如学生机房。常用的私网IP地址有192.168.0.0～192.168.255.255，172.16.0.0～172.31.255.255和10.0.0.0～10.255.255.255，显然，后者的IP地址数量比前者大得多。通常192.168.0.0～192.168.255.255网段所允许的最大主机数对于一个学校来说已经足够了。,,第七节 IP地址规划,,,内部私网IP地址

45、，用来给校园网内的主机配置IP地址，满足校园,92,二、校园网中IP地址分配方法,网络管理者向因特网管理机构申请到IP地址后，要根据各部门网络接入的实际情况，划分子网。,所谓划分子网，就是从32位IP地址的主机号中，划分出若干位作为子网号，网络号不变。这样，原来的IP地址是二级结构,：,第七节 IP地址规划,子网掩码中，前n位是连续的1，后面的（32－n）位是连续的0。,,,,二、校园网中IP地址分配方法第七节 IP地址规划子网掩码中，,93,进行了子网划分以后，IP地址变成了三级结构：,,,,,这样，一共可以划分出（2m－2）个子网（全0和全1的子网号通常不用），每个子网最多可以连接[2（3

46、2-n-m）－2]台主机。,子网掩码中，前（n＋m）位是连续的1，后面的（32－n－m）位是连续的0。,第七节 IP地址规划,,,,进行了子网划分以后，IP地址变成了三级结构：第七节 IP地址,94,具体使用时，可以每个部门构成一个子网，或者按照楼群进行划分，一栋教学楼是一个子网，还可以按照功能进行划分，例如，多媒体教室构成一个子网，教师办公室构成一个子网，学生宿舍构成一个子网。每个单位可以根据自己从因特网管理机构申请到的IP地址类型和自己学校的实际情况，综合考虑每个部分所占的位数。,,为了便于记忆和管理，校园网中的IP地址，尽量采用统一的编码规则。例如，对于上述例1，采用每个部门构成一个子网

47、的划分方法，编码时可以按照子网划分，将每个IP地址分成三部分：学校标识、部门标识、网络地址空间。,,第七节 IP地址规划,,,具体使用时，可以每个部门构成一个子网，或者按照楼群进行划分，,95,第七节 IP地址规划,学校标识：,用于表示使用的IP范围，相当于网络地址。,部门标识：,用于表示各个使用部门，相当于子网号。例如，多媒体教室从30-40，语音教室从60-70，教师办公从80-90，服务器使用100，宿舍楼110-120等。,网络地址空间：,用于各个部门的主机和网关使用，一共254个可用地址，当然，这里单个部门中所能使用公网IP地址的主机数不能超过254个。如果要求使用公网IP地址的主机

48、数比较多，就需要更换编码结构了。例如，可以适当缩短部门标识，增加网络地址空间，或者采用CIDR的方法来分配IP地址。,,,,第七节 IP地址规划学校标识：用于表示使用的IP范围，相当于,96,CIDR的方法取消了传统的网络号概念，而是采用各种长度的网络前缀来代替网络号，使得IP地址又回到两级结构。,第七节 IP地址规划,这里的子网掩码，前n位是连续的1，后面的（32－n）位是连续的0。,,,,CIDR的方法取消了传统的网络号概念，而是采用各种长度的网,97,假设某学校申请到的IP地址块是219.228.0.0/16，表示该地址中，前16位是网络前缀，后面的16位表示主机号。具体可以根据每个部门

49、需要接入的主机数进行分配，可能不同部门需要采用公网IP地址的主机数差别很大，通常先满足需要公网IP地址数多的部门，再考虑需要公网IP地址数第二多的部门，这样逐步递减，最后考虑需要公网IP地址数最少的部门。,,第七节 IP地址规划,,,假设某学校申请到的IP地址块是219.228.0.0/16，,98,三、案例分析,假设某学校申请到的IP地址块是219.228.151.0/24。办公楼需要100个公网IP地址，实验楼需要60个公网IP地址，第一教学楼需要26个公网IP地址，第二教学楼需要10个公网IP地址，宿舍楼需要4个公网IP地址，机房需要4个公网IP地址。此外，机房中又60台计算机，也需要接

50、入网络，请你给出IP地址分配方案。,第七节 IP地址规划,,,三、案例分析第七节 IP地址规划,99,本章主要讨论如何规划、设计一个校园网，并从进行校园网规划时，要考虑哪些问题，遵循哪些原则，在功能上、性能上、管理上要达到什么样的目标等问题入手，讨论了以下六个方面：,1．讨论了光纤分布数据接口（FDDI）、异步传输模式（ATM）、快速以太网、千兆以太网（Gigabit Ethernet）四种主干网技术。,2．讨论了综合布线系统。综合布线系统包括6个子系统：即建筑群子系统、垂直子系统/干线子系统、水平子系统/配线子系统、设备间子系统、管理子系统和工作区子系统。各个子系统的布线情况。,,小结,,,

51、本章主要讨论如何规划、设计一个校园网，并从进行校园网规,100,3．讨论了星型、环型、总线型三种基本的网络拓扑结构，以及树型、混合型、网状型三种扩展的拓扑结构，并给出了各自的优缺点。,,4．讨论了网络设备的选型问题，需要考虑得因素，对服务器、路由器、交换机、防火墙等网络设备的选择。,,5．讨论了网络设备的连接问题。需要考虑网络设备所处的位置、作用以及连接线缆长度的限制等因素。具体连接时，需要遵循的不对称交换网络的连接规则、对称交换网络的连接规则、不同性能交换机的连接规则、10BASE-T集线器的5-4-3规则。,,6．最后讨论了在校园网中如何划分子网，如何分配IP地址。,,小结,,,3．讨论了

52、星型、环型、总线型三种基本的网络拓扑结构，以及树型,101,习题,1．你所在学校的校园网规模多大？有哪些部门接入了网络？网络及终端设备的数量大致有多少？网络终端用户大致有多少？主干网采用什么技术？网络的拓扑结构是什么样的？建设该校园网耗资多少？,2．请选择一些学校，对题目1的内容进行调研，进行对比分析，做一份调研报告，并根据报告的结果，考虑一下，如果让你规划设计一个校园网，你会如何做？请写一个初步的设计方案。,3．一个学生宿舍6台计算机通过一个HUB连接到校园网上，请问这是哪种网络拓扑结构？,,,,习题 1．你所在学校的校园网规模多大？有哪些部门接入了网络？,102,习题,4．请说明下列国际组

53、织的英文全称是什么？,（1）国际标准化组织（ISO）,（2）国际电工委员会（IEC）,（3）美国电气与电子工程师协会（IEEE）,（4）美国国家标准学会（ANSI）,（5）美国电信工业协会（TIA）,（6）美国电子工业协会（EIA）,,,,习题4．请说明下列国际组织的英文全称是什么？,103,习题,5．选购服务器、路由器、交换机、防火墙时，需考虑哪些因素？,6．校园网的拓扑结构可以分成哪几种？各自具有哪些优缺点？,7．网络布线具有哪些标准？,8．根据ANSI/TIA/EIA-568A,、ANSI/TIA/EIA-568B标准，校园网的综合布线系统包括哪些子系统？,,,习题 5．选购服务器、路由

54、器、交换机、防火墙时，需考虑哪些因,104,习题,9．现有一个学校需要建立局域网，学校有两栋建筑，一栋是办公楼，一栋是教学楼，要求两栋建筑物连网。教学楼有90～100台计算机需要接入，分布在四层楼，办公楼有50台计算机需要接入，分布在三层楼。请你进行网络设计，要求：,（1）设计网络拓扑结构，画出网络拓扑图，并说明理由。,（2）选择网络产品，包括交换机，路由器，集线器等网络设备，以及相应的网络传输媒体。,（3）要说明你所选择网络产品的原因，和所选择产品的价格。,,,习题9．现有一个学校需要建立局域网，学校有两栋建筑，一栋是办,105,习题,10．192.168.xxx.xxx和10.xxx.xxx.xxx所能允许连接的最大主机数是多少？,11．查阅相关资料，说明什么是VLSM（可变长子网掩码）技术？,12．查阅相关资料，说明192.168.128/25中，192.168.128表示什么含义？/25表示什么含义？,,,习题10．192.168.xxx.xxx和10.xxx.xx,106,