第8章 局域网的规划与组建.docx
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第8章局域网的规划与组建
第8章局域网的规划与组建
万事俱备，只欠东风，在了解过网络各种连接设备和传输介质之后，我们就可以组网实战了。
不过，无论是组建中小型企业网还是做简单的双机互联，都需要做一个或详或简的局域网规划。
8.1局域网规划与设计
8.1.1需求分析与组网原则
1．需求分析
（1）拓扑结构需求分析
在进行网络的总体设计前，应当首先搞清楚给哪些建筑物布线，每座建筑物中的哪些房间布线，每个房间的哪个位置要预留信息插座，建筑物之间的距离、建筑物的垂直高度和水平长度等。
只有事先调查好这些情况，才能合理地设计网络拓扑结构，选择适当的位置作为网络管理中心以及作为设备间放置连网设备，有目的地选择组建网络所使用的通信介质和交换机。
（2）数据传输需求分析
用户对数据传输量的需求决定了网络应当采用何种连网设备和布线产品。
就目前情况来看，多媒体已经成为局域网络所必须支持的功能之一。
基于这种大传输量的需求，以1000Mb/s光纤作为主干和垂直布线，以100Mb/s超五类双绞线作为水平布线，从而实现100Mb/s交换到桌面的网络，已经成为最普通的网络架构。
基于这种大传输量的需求，100Mb/s高性能交换机也已逐步从部门走向工作组。
（3）发展需求分析
网络设计者不仅要考虑到容纳网络中当前的用户，而且还应当为网络保留至少3-5年的可扩展能力，从而使在用户增加时，网络依然能够满足增长的需要。
这一点非常重要，因为布线工程一旦完毕，就很难再进行扩充性施工。
所以，在埋设网线和信息插座时，一定要有足够的余量，而连网设备则可以在需要时随时购置。
（4）性能需求分析
不同厂家乃至同一厂家不同型号的交换机在性能和功能上都有较大差异，有的安全性高、有的稳定性好、有的转发速率快、有的拥有特殊性能。
因此，应当慎重考察和分析本网络对性能的根本需求，以便选择相应品牌和型号的交换机。
2．网络设计原则
（1）高性能
网络作为企业信息运行的承载平台，涉及到众多不同的应用及众多用户。
众多的用户、不同类型的应用，包括一些实时性强的交互业务应用（如语音、图像等），势必对网络的性能提出更高的要求。
因此，设计时首先要考虑有足够的骨干带宽、合理的网络拓扑结构、先进适用的技术，同时还要努力实现网络的无阻塞性，而不能使网络成为业务应用的瓶颈。
（2）高可靠性
网络系统的稳定可靠是应用系统正常运行的关键保证。
在网络设计时，应选用高可靠性的网络产品、合理的网络架构，制订可靠的网络备份策略，保证网络具有较好的故障自愈能力，以减少网络中断时间。
在网络投入运营后，企业和用户会对网络产生依赖性，一旦网络中断，将造成巨大的影响和损失。
从企业应用的角度来看，此时再考虑网络的可靠性问题，无疑是一种投资浪费。
（3）安全性
解决安全性问题需制定统一的网络安全策略和过滤机制，充分使用各种不同的网络技术，如虚拟局域网络（VLAN）、代理、防火墙等。
从数据安全的角度来讲，还应将重要的数据服务器集中放置，构成服务器群，以方便采取措施集中保护，并对重要数据进行备份。
（4）可管理性
企业网络作为一种地理范围，分布较大的园区网（甚至是一种多个园区网连接而成的广域网），日常管理及维护的工作量较大。
为了尽可能提高工作效率，减少网络停顿时间，同时为未来网络的发展打下基础，必须使园区网具有良好的可管理性。
选择方案时应考虑以下几个方面：
①对网络实行集中监测，分权管理，并统一分配资源；
②选用先进的网络管理平台，可以集中对全网设备（路由器，以太网交换机等）实施具体到端口的管理能力，并可提供及时的故障报警和日志；
③选用的网络设备及其他连接在网络上的重要设备都应支持远程管理；
④设计时需充分考虑运行维护的问题，特别在工程结束时，应要求建设方提供足够的设计及实施文档。
（5）技术先进性
先进合理的技术是投资保护的重要方面。
网络核心设备应考虑使用国内外主流厂家生产的设备，同时要把先进的技术与国际公认的标准结合起来，使网络支持国际上通用的标准网络协议。
另外我们还应当注意以下几点：
注意多倾听第三方专家的意见，对由厂商自己介绍的先进技术必须加以确认；注意从使用的角度倾听集成公司或其他用户的意见；各主流厂商都有其优秀产品，关键看是否符合自己的实际需求，性价比是否合理等。
8.1.2网络拓扑选择
选择网络拓扑结构是网络建设的基础和前提，网络拓扑结构可以决定网络的特点、速度、实现的功能等。
网络的拓扑结构是抛开网络物理连接来讨论网络系统的连接形式，网络中各站点相互连接的方法和形式称为网络拓扑。
拓扑图给出网络服务器、工作站的网络配置和相互间的连接，它的结构主要有星型结构、总线结构、树型结构、网状结构、蜂窝状结构、分布式结构等。
星型结构
星型结构具有如下特点：
结构简单，便于管理；控制简单，便于建网；网络延迟时间较小，传输误差较低。
但缺点也是明显的：
成本高、可靠性较低、资源共享能力也较差。
环型结构
环型结构具有如下特点：
信息流在网中是沿着固定方向流动的，两个节点仅有一条道路，故简化了路径选择的控制；环路上各节点都是自举控制，故控制软件简单；由于信息源在环路中是串行地穿过各个节点，当环中节点过多时，势必影响信息传输速率，使网络的响应时间延长；环路是封闭的，不便于扩充；可靠性低，一个节点故障，将会造成全网瘫痪；维护难，对分支节点故障定位较难。
总线型结构
总线型结构的网络特点如下：
结构简单，可扩充性好。
当需要增加节点时，只需要在总线上增加一个分支接口便可与分支节点相连，当总线负载不允许时还可以扩充总线；使用的电缆少，且安装容易；使用的设备相对简单，可靠性高；
维护难，分支节点故障查找难。
分布式结构
分布式结构的网络具有如下特点：
由于采用分散控制，即使整个网络中的某个局部出现故障，也不会影响全网的操作，因而具有很高的可靠性；网中的路径选择最短路径算法，故网上延迟时间少，传输速率高，但控制复杂；各个节点间均可以直接建立数据链路，信息流程最短；便于全网范围内的资源共享。
缺点为连接线路用电缆长，造价高；网络管理软件复杂；报文分组交换、路径选择、流向控制复杂；在一般局域网中不采用这种结构。
树型结构
与星型相比，树型结构的通信线路总长度短，成本较低，节点易于扩充，寻找路径比较方便，但除了叶节点及其相连的线路外，任一节点或其相连的线路故障都会使系统受到影响。
网状拓扑结构
这种连接不经济，只有每个站点都要频繁发送信息时才使用这种方法。
它的安装也复杂，但系统可靠性高，容错能力强
蜂窝拓扑结构
蜂窝拓扑结构是无线局域网中常用的结构。
它以无线传输介质（微波、卫星、红外等）点到点和多点传输为特征，是一种无线网，适用于城市网、校园网、企业网。
网络拓扑结构的选择往往和传输介质的选择、介质访问控制方法的确定等紧密相关。
选择拓扑结构时，应该考虑的主要因素有以下几点：
第一，费用。
不论选用什么样的拓扑结构都需进行安装，如电缆布线等。
要降低安装费用，就需要对拓扑结构、传输介质、传输距离等相关因素进行分析，选择合理的方案。
第二，灵活性。
在设计网络时，考虑到设备和用户需求的变迁，拓扑结构必须具有一定的灵活性，能容易被重新配置。
此外，还要考虑原有站点的删除、新站点的加入等问题。
第三，可靠性。
在局域网中有两类故障：
一类是网中个别结点损坏，这只影响局部；另一类是网络本身无法运行。
拓扑结构的选择要使故障的检测和隔离较为方便。
目前我们最常见的办公室小型局域网的结构一般采用星型，这是因为星型网络的构造简单，连接容易，使用双绞线和网卡再加上Hub就可以架设一个局域网，管理也比较简单，建设费用和管理费用都较低。
而且这种结构的网络易于改变网络容量，方便增加和减少计算机，并易于扩充和管理，容易发现、排除故障。
8.1.3网络布线规划
局域网布线直接影响到局域网未来的发展，如果布线不当，就很有可能造成日后局域网升级的困难。
由于布线要考虑到整体性和系统性，因此这就要求我们在布线之前，应该小心谨慎、认认真真，做充分的调查研究，收集相关的布线资料，例如需要布线的建筑物的设计图纸、布线需要考虑的事项以及细节等，同时应该综合考虑到布线的施工进度、应用需求以及经济条件等方面的内容。
要是建筑物还在建筑之中时就进行布线的话，布线时就要根据建筑物的建筑设计要求、建筑物对布线、走线的具体需求来进行实施了，比方说提出上下楼层间走线的通道规格、预埋一些管道等等。
这些要求可以在建筑物的设计图中体现出来，以便在施工的同时就把一些布线在前期工程完成，免除许多后期施工的弊端，减少重复劳动，提高工作效率，做到合理易行。
如果是在已经建好的建筑物基础上与室内装潢工程同步进行综合布线的话，就应该根据实际观察分析并掌握现有建筑物的资料以及装潢设计情况进行综合布线。
在布线之前还必须做好以下工作：
1．估计客户端、服务器和设备的数量
现有网络上的客户端、服务器和设备包括防火墙、无线AP、交换机、打印机、客户端工作站和远程管理卡等网络设备。
应将当前网络上的有线设备的数量用作确定网络设备必须支持的最低端口数的基准。
按照与网络布线相关的设备的位置对设备数进行分类。
如果办公室网络电缆的末端都在一个中心位置，则网络交换机可以定位在这一中心位置。
如果网络电缆末端分别是在两个或更多个位置，则各个末端分别需要一台交换机。
规划网络布局和选择网络硬件时需要使用此信息。
2．规划网络布局
按照物理位置找出环境中的所有设备、服务器和客户端，并创建一个略图，标示出这些元素在现有环境中的位置。
设计网络布局时请考虑以下因素：
确定放置现有网络连接设备的位置。
画一个平面图，标示出设备所在的位置。
记下连接的设备之间的距离。
确定现有网络布线需要并规划出未来的需要。
网络电缆的末端是在一个位置，还是在多个位置？
如果网络电缆末端在多个位置，是否所有这些末端都需要交换机？
是否需要将各台交换机互相连接起来以便让所有客户端位于同一网络中？
交换机相互距离多远？
当客户端访问服务器和其他连接到网络的计算机时，交换机之间将传输多少数据？
确定办公室中使整个办公室与Internet相连的Internet连接所在的位置。
确定放置服务器、打印机和其他设备的位置。
确定不同位置、家庭办公用户和Internet之间的可用Internet带宽和必需的Internet带宽。
确定网络计算机和需要以太网的计算机之间需要10Mbps以太网、100Mbps以太网还是千兆以太网。
确定连接交换机和客户端所需的电缆类型。
这可能包括光缆、5类（UTP）电缆或其他网线。
在对局域网布线做出详细的规划之后，即可展开布线工作了。
现在局域网布线的工作包括，电源布线、弱电布线和接地布线3种：
1．电源布线
在进行电源布线时，应根据机房的布局来对电源进行安排，而且在规划中，每个服务器附近应有相应的电源插座，并且要根据接入设备的功率来制定插座，并且插座应该留有一定的冗余量。
2．弱电布线
弱电布线主要指网线的铺设，其中包括同轴细缆、五类网线和电话线等线缆的铺设。
弱电布线时应注意在每个接入点的位置，每个设备后面有足够长的线缆，并考虑为了以后的发展，各种线缆应分门别类的固定，最好用不同颜色的绳索捆扎好。
并且在每个线上用记号笔对其进行标记，这样在日后的网络连接预测时，也比较方便。
3．接地布线
由于局域网中服务器端的网络通讯设备都比较昂贵，所以在这里对接地有着比较严格的要求。
一般接地的目的是消除公共阻抗，防止电容耦合干扰，从而保护设备安全，可以使计算机系统稳定可靠的运行。
另外，布线工作中需要注意的是要根据实地考察的资料给出网络可靠性的防护措施。
为了防止网线意外地被人破坏，在室外的电缆一般应埋在地下的管道内。
如果网线采用架空方式进行敷设，则架高在4米以上。
而且一定要固定一个比较牢固的物体上，如墙壁或电杆上。
但不能搭接在电线上、墙头上或者门框上，这样不仅容易造成干扰，而且网线容易出现损坏。
对于室内的电缆，则一般应敷设在墙壁顶端的电缆槽内。
企业局域网都应进行结构化布线，以此提高企业局域网的规范性和稳定性水平。
网络环境指的就是企业局域网结构化布线系统的周边环境。
结构化布线系统由六个子系统组成：
（1）工作区子系统
用户设备与信息插座之间的连接线缆及部件。
（2）水平子系统
楼层平面范围内的信息传输介质（双绞线、同轴电缆、光缆等）。
（3）主干子系统
连接网络中心和各子网设备间的信息传输介质（双绞线、同轴电缆、光缆等）。
（4）设备室子系统
安装在设备室（网络中心、子网设备间）和电信室的布线系统，由连接各种设备的线缆及适配器组成。
（5）建筑群子系统
在分散建筑物之间连接的信息传输介质（同轴电缆、光缆等）。
（6）管理子系统
配线架及其交叉连接（HC—水平交叉连接，IC—中间交叉连接、MC—主交叉连接）的端接硬件和色标规则，线路的交连（Cross-Connect）和直连（Inter-Connect）控制。
对于网络环境来说，现行国家标准《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》（GB/T50311-2000）、《计算站场地技术条件》（GB2887-89）、《电子计算机机房设计规范》（GB50174-93）、《计算站场地安全要求》（GB9361-88）有明确的规定，可参照执行。
网络中心是局域网的核心，总配线架、网络交换机、网络服务器、路由器、防火墙、网关、海量存储设备、网管设备等重要网络实体都放置在这里。
网络中心的环境除应满足上述规定的一般要求外，在某些方面宜执行上述规定中的A级标准。
具体描述如下：
（1）安全要求
场地选择、防火、内部装修、供配电系统、空调系统、火灾报警及消防设施、防水、防静电、防雷击、防鼠害、电磁波防护11项，宜执行《计算站场地安全要求》（GB9361－88）中的A级标准。
（2）温度和湿度
夏季温度22±2℃，冬季温度20±2℃，相对湿度45%～65％，温度变化率小于5℃/h。
（3）尘埃限制
粒度≥0.5μm，个数≤10000粒/dm3
（4）腐蚀性气体
二氧化硫（so2）≤0.15，硫化氢（h2s）≤0.01。
（5）网络电源
电压的变动范围为-5%～+5%，频率变化范围为-0.2hz～+0.2hz,波形失真率≤±5%；网络电源应采用不间断电源供电系统。
（6）接地
交流工作地的接地电阻不宜大于4Ω；安全保护地的接地电阻不应大于4Ω；信号地和屏蔽地的接地电阻不应大于3Ω；防雷保护地的接地电阻不应大于10Ω。
子网设备间一般放置分配线架、子网交换机、子网服务器、子网打印机等子网设备。
一般情况下，配线架和交换机应锁闭在机柜之中，以免误动。
子网设备间宜参照计算机机房的一般环境要求执行。
工作区子系统、水平子系统、主干子系统、建筑群子系统的环境要求主要考虑如何对网络线缆和接插件进行保护，即网络线缆和接插件的防火、防水、防磁、防鼠害、防雷击、防静电、防自然损害和人为破坏等。
8.1.4局域网操作系统和服务器的选择
网络操作系统的选择与局域网的规模、所采用的应用软件、网络技术人员与管理的水平、网络建设机构的投入等多种因素有关。
它是整个网络的核心，也是整个网络服务和管理的基础。
目前局域网中主要存在以下几类网络操作系统：
1．Windows类
Microsoft公司的Windows系统不仅在个人操作系统中占有绝对优势，它在网络操作系统中也是具有非常强劲的力量。
这类操作系统配置在整个局域网配置中是最常见的，但由于它对服务器的硬件要求较高，且稳定性能不是很高，所以微软的网络操作系统一般只是用在中低档服务器中，高端服务器通常采用UNIX、LINUX或Solairs等非Windows操作系统。
在局域网中，微软的网络操作系统主要有：
WindowsNT4.0Serve、Windows2000Server/AdvanceServer，以及最新的Windows2003Server/AdvanceServer等，工作站系统可以采用任一Windows或非Windows操作系统，包括个人操作系统，如Windows9x/Me/XP等。
在整个Windows网络操作系统中最为成功的还是要算了WindowsNT4.0这一套系统，它几乎成为中、小型企业局域网的标准操作系统，一则是它继承了Windows家族统一的界面，使用户学习、使用起来更加容易。
再者它的功能也的确比较强大，基本上能满足所有中、小型企业的各项网络求。
虽然相比Windows2000/2003Server系统来说在功能上要逊色许多，但它对服务器的硬件配置要求要低许多，可以更大程度上满足许多中、小企业的PC服务器配置需求。
2．NetWare类
NetWare操作系统虽然远不如早几年那么风光，在局域网中早已失去了当年雄霸一方的气势，但是NetWare操作系统仍以对网络硬件的要求较低（工作站只要是286机就可以了）而受到一些设备比较落后的中、小型企业，特别是学校的青睐。
人们一时还忘不了它在无盘工作站组建方面的优势，还忘不了它那毫无过分需求的大度。
且因为它兼容DOS命令，其应用环境与DOS相似，经过长时间的发展，具有相当丰富的应用软件支持，技术完善、可靠。
目前常用的版本有3.11、3.12和4.10、V4.11，V5.0等中英文版本，NetWare服务器对无盘站和游戏的支持较好，常用于教学网和游戏厅。
目前这种操作系统有市场占有率呈下降趋势，这部分的市场主要被WindowsNT/2000/2003和Linux系统瓜分了。
3．Unix系统
目前常用的UNIX系统版本主要有：
UnixSUR4.0、HP-UX11.0，SUN的Solaris8.0等。
支持网络文件系统服务，提供数据等应用，功能强大，由AT&T和SCO公司推出。
这种网络操作系统稳定和安全性能非常好，但由于它多数是以命令方式来进行操作的，不容易掌握，特别是初级用户。
正因如此，小型局域网基本不使用Unix作为网络操作系统，Unix一般用于大型的网站或大型的企、事业局域网中。
4．Linux
这是一种新型的网络操作系统，它的最大的特点就是源代码开放，可以免费得到许多应用程序。
目前也有中文版本的Linux，在国内得到了用户充分的肯定，主要体现在它的安全性和稳定性方面，它与Unix有许多类似之处。
但目前这类操作系统目前使仍主要应用于中、高档服务器中。
以上介绍几种网络操作系统，其实这几种操作系统是完全可以实现互联的，也就是说在一个局域网中完全可以同时存在以上几种类型的网络操作系统。
各种服务器既是局域网的控制管理中心，也是提供各种应用和信息服务的数据服务中心。
服务器的类型和档次，应该同局域网的规模、应用目的、数据流量和可靠性要求相匹配。
如果是服务于几十台计算机的小型局域网，数据流量不大，工作组级的服务器基本上就可以满足要求；如果是服务于数百台计算机的中型局域网，一般说来至少需要选用部门级服务器，甚至企业级服务器；对于大型局域网来说，用于网络主干的服务和应用必须选择企业级服务器，其下属的部门级应用则可以根据需求选择服务器。
对于一个需要与外部世界通过计算机网络进行通信并且有联网业务需求的机构来说，选择功能与档次合适的服务器用于电子邮件服务、网站服务、Internet访问服务及数据库服务非常重要。
根据业务需要，可用一台物理服务器提供多种软件服务器，也可能需要多台服务器共同完成一种软件服务。
8.1.5局域网建设方案分析
局域网按照其规模可以分为大型局域网、中型局域网和小型局域网三种。
1．小型局域网
小型局域网（如图8-1所示）主要是用来实现网内用户全部信息资源共享，例如实现文件共享、打印共享、收发电子邮件、Web发布、财务管理以及人事管理等功能。
由于此类局域网往往接入的计算机节点比较少，一般在20~50台之间，而且各节点相对集中，每个站点与集线器或交换机之间的距离不超过100m，采用双绞线进行结构化布线就足够了。
在选用硬件方面，由于交换机十分强调端口交换能力，内置交换模块，性能比集线器高出许多，采用交换机可以提高整个网络的性能；另一方面现在低端桌面交换机价格比较便宜，与集线器相比价格已经贵不了多少，所以可以采用桌面交换机。
图8-1图8-2
此外由于现在10/100Mb/s自适应网卡与10Mb/s网卡价位相差无几，因此所有计算机（包括服务器和PC机）都可以选用10/100Mb/s自适应网卡，如果交换机端口不够，可以考虑采用PC机通过集线器相连然后接入交换机。
考虑到更好的电磁特性和将来的可升级性，所有的连线均采用UTP5类或超5类线，并且严格按照EIA/TIA568规范进行综合布线。
综合布线的优点不仅仅是使办公环境整洁，更重要的是规范、可靠安全。
由于在设计网络的时候采用了桌面交换机，所以网络传输速度比较快，能适应高速网络的发展，并且升级容易。
2．中型局域网
中型局域网（如图8-2所示）需要连接的计算机节点一般都在60台以上，并且各节点之间的距离也较远，一般都会超过100m甚至更远，利用双绞线作为传输介质已经远远不够。
此时企业办公环境对网络的性能要求较高，对网络的传输速度也有一定的要求，相对来讲企业往往有较多的资金投入，可以使用光纤介质来连接整个企业园区的主干网络，因为光纤的有效传输距离可以达到两公里（多模光纤）或更长（单模光纤）。
中型局域网可以采用两层结构，即中心交换机层和供各个节点连入的桌面交换机层。
中心交换机可以采用一台高档的企业级交换机，提供多个千兆网络端口。
各个节点的桌面交换机连接到中心交换机上，这些桌面交换机内部就相当于一个小型局域网。
中心服务器为了适应整体性能要求，采用千兆服务器网卡。
这种方案需要大量的资金，不过相对于企业来说，可以提供优质的服务和得到较高的数据传送速度，性价比（即性能价格比）还是比较高的。
中型局域网可采用拥有2个端口的非网管千兆交换机，将2个千兆接口中的1个连接服务器，另外1个接口与其他交换机建立千兆连接，充分满足中小企业对带宽的需求。
用户接入部分则可通过级联10/100Mb/s自适应交换机来增加端口用户数量。
该方案的特点是性价比高，即插即用，无需进行配置。
3．大型局域网
大型的企业局域网的覆盖范围极广。
因此，必须采用性能优良、功能强大的设备才能保证整个系统稳定、安全、可靠地运行。
建造大型局域网时需要考虑的因素很多，可分为总体局域网络的建设、部门局域网的组织、Internet的接入系统、远程广域网的实施等几个部分。
需要大型局域网的企业一般都把高性能的网络通信作为性能需求的第一位，这种大型局域网应该采用千兆以太网，中心交换机可选用企业级高密度中心交换机。
适宜采用两层结构或者三层结构。
这两种方案的选择应该根据具体情况来定，如果整个局域网比较分散，部分节点比较集中，则采用三层结构较好。
如果各个节点之间都比较分散，桌面交换机连接到骨干交换机上路程较远，则采用两层结构比较合理。
当然，也可以采用两层结构和三层结构混合的方法，把相对集中的桌面交换机通过骨干交换机汇集起来连接到中心交换机，分散的节点直接连接到中心交换机。
我们确定局域网的规模后，就要按照局域网中各个节点的位置、系统的复杂程度以及网络实现的功能来确定局域网的连接方式。
一般来说，企业和公司局域网常用的连接方式有两种：
（1）集中式网络连接
大多数中小企业都采用较为集中的办公方式，即所有部门和人员都在同一座建筑内办公。
由于网络的整体规模有限，局域网的覆盖范围不广，所以比较适合采用集中式
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