校园网的组建方案论文.docx
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校园网的组建方案论文
校园网组建方案
绪论
1．１ 校园网的概述
随着技术和市场的逐渐成熟，网络正以无处不在、无时不在的网络连接方式,改变者人们对“网络”和“信息化”的传统看法。
目前,由于观念和习惯等原因，在已建成的校园网中大概有50%以上没有真正发挥互联网应有的效益，即使在大学也一样.因此,提高校园网的使用效率是校园网建设的重要考核指标之一
1.2 什么是校园网
校园网是一个基本能覆盖整个校园范围的计算机网络,能将学校内各种计算机、服务器、终端设备互连起来，并通过某种接口连接到Inｔernet 网。
利用校园网络，可建立起校园内部、校园与外部Intｅrneｔ间的信息沟通体系,以满足教学、科研和管理的网络环境需求，并为学校各种人员提供资源共享和充分的网络信息服务。
2.1网络基础知识
要胜任对校园网的维护和管理,必须掌握一定的网络基础知识。
目前的网络通讯普
遍采用TCP/IＰ 协议，因此对TＣP/ＩP协议应有一定的了解,本节针对TCＰ/IＰ 网络,介绍一些必备的相关知识.
1．网络的拓扑结构
网络的拓扑结构分为物理拓扑结构和逻辑拓扑结构。
物理拓扑结构是指网络各节点的位置和互联的几何布局,也是网络中传输介质的整体结构,也就是说这个网络“看起来”是一种什么形状。
网络的结构在实际应用中通常不是单一的,而是同时采用多种结构混合组网。
常见的物理拓扑结构有:
总线型（Ｂｕs）,星形（Stａr）,环形（Ｒing）,网状形（Mesh）．
⑴总线型
由一条高速公用总线连接若干个节点所形成的网络。
其中一个节点是网络服务器,由它提供网络通信及资源共享服务,其他节点是网络工作站，如图1所示。
总线形网络采用广播通信方式，因此总线的长度及网络中工作站节点的个数都是有限制的.特点:
网络结构简单灵活,可扩充,信道利用率高,传输速率高，网络建造容易．但实时性较差,且总线的任何一点故障都会造成整个网络瘫痪。
优点：
①总线结构所需电缆数量少;②结构简单又是无源工作，有较高的可靠性；③易于扩充，增减用户方便。
缺点：
①传输距离有限，通信范围受到限制;②故障诊断和隔离困难；③分布式协议不保证信息及时传送，不具实时功能。
站点必须是智能的,要有媒体访问控制功能,增加站点软件和硬件的开销。
图1 总线型结构
总线结构中，每一网络段总线的长度一般不应超过18０m,每个网段上最多能同时连接30台设备。
在总线与设备之间的连接距离不应超过０.２m,总线上设备与设备之间不应小于0.4６m,在每一网络段总线两端必须安装一对50Ω的终端电阻。
⑵星形
星形结构是指各工作站以星形方式连接成网.每个节点都通过一条单独的通信线路,直接与中心节点连接,各个从节点间不能直接通信。
网络有中央节点,其他节点（工作站、服务器）都与中央节点直接相连，这种结构以中央节点为中心,因此又称为集中式网络。
星形结构使用集线器或交换机作为中心设备,连接多台计算机，现代的网络中，由于交换机其数据交换方式优于集线器，而且价格也比较接近，很多星形网络都采用交换机作中心役备来改善网络的性能．结构如图2所示。
优点:
①控制简单，便于建网与管理，更新网络设备容易;②故障诊断和隔离容易;③ 方便服务；④网络延迟时间较小，传输误差较低;⑤各段介质都是分离的，相互之间互不影响。
缺点:
①电缆长度和安装工作量可观;②中央节点负担较重，形成瓶颈;③各站点的分布处理能力较低；④成本高、可靠性较低、资源共享能力也较差．
图 ２星形网络结构
星形结构中,中心设备与节点之间的连线不应超过120m,设备连接的数量取决于中心设备的接口数量。
在这种结构中，集线器与集线器之间有两种连接方式，一是堆垒方式（这种方式主要用于堆垒式集线器）,这种方式中,集线器与集线器之间使用堆垒线相连接；另一种是串联（级联）方式，这种方式中集线器好象允当了一个中继器的角色,其最大的串联为4 级。
⑶ 环形结构
环形结构由由通信线路将各节点连接成一个闭合的环，数据在环上单向流动，网络中用令牌控制来协调各节点的发送,任意两节点都可通信。
结构如图3所示。
图3环形拓扑结构
2.网络通讯协议
⑴什么是通讯协议
网络通讯协议相当于通讯双方所使用的交流“语言",计算机彼此间要实现正常通讯，必须安装相关的通讯协议。
计算机可同时安装多种通讯协议，以便能与使用不同协议的主机进行交流和通讯。
协议是为计算机间进行数据交换而建立的一套规则、标准或约定的集合。
⑵常用协议简介
在局域网中，常用的协议主要有 NETＢＥUI、IPX/SPX和ＴCP/IP协议,使用最广泛最多的主要是TCP／ＩP协议．
①NＥTBEUＩ协议
NeｔBEＵI是ＮetBＩＯSExtｅnｄedUｓｅrInteｒfaｃe的缩写，称为NeｔBＩOＳ用户扩展接口.它是IBM公司于19８5年开发的,是一种体积小、效率高、速度快的通信协议．该协议是一种不可路由的协议，因此只能用于局域网中。
②ＩＰX／SPX协议
IPX/ＳＰＸ称为网际包交换／顺序包交换协议,是ＮOVELL公司开发的通信协议，其体积比较大，在复杂环境下有很强的适应性,具有路由功能，能实现多网段间的跨段通信。
若用户要访问NeｔWａre服务器,IPX/SＰX协议应是其最好的选择。
③ TCP／ＩＰ协议
TCP／IP是TｒａｎsmiｓsｉonＣoｎtｒolProtｏcoｌ /Inｔｅrneｔ Proｔｏcol的缩写,称为传输控制协议/网际协议,是微软公司为跨局域网和广域网应用而设计的，支持跨网段和路由，能很好地胜任大规模网络互联的需要。
TCＰ／ＩP协议已成为一个国际标准的协议，同时也是Inｔerｎet的基础协议,要访问Inteｒnet,用户计算机必须安装ＴCP/IP协议。
TCP/IP 协议是由10０多个协议构成的一个协议组（协议集）,TCP和ＩＰ协议是其中的两个最基本和最重要的两个协议，故用TCP和IＰ来代表该协议组。
IP协议是ＴＣＰ／IＰ协议集的核心协议之一，IP协议详细地规定了通信时应遵循的规则的全部具体细节.各种物理网络都有最大帧长度（MＴU）限制，为了使较大的数据能以适当的大小在物理网络上传输，IＰ协议首先要根据物理网络所允许的最大发送长度,对数据进行长度检查,必要时将数据分成若干段发送.在对数据分段时,每段都加上IP报头，形成IP数据报（将遵守IP规范的分组称为IP数据报,数据报由报头和报文数据构成），各IP 数据报之间是相互独立的.将数据封装为IP 数据报后，通过网络接口发送出去。
若目的主机与源主机在同一网络内，则ＩP直接将数据报传送给目的主机;若目的主机是在非本地网络，则IP将数据报传送给本地路由器,由本地路由器将数据报传送给下一个路由器或目的主机。
在互联网络中,各IＰ数据报进行独立的传输,它们在经过中间路由器转发时可能选择不同的路由，这样，到达目的主机的ＩP数据报顺序与发送的顺序就会不相同,此时目的主机的IP 协议就必须根据IP 数据报中的相关字段（标识,长度,偏移及标志等）,将各个IP数据报重新组装成完整的原始数据报（按分段偏移顺序排队,只保留第1段IP数据报报头，而其他段的IP 报头均删除,组装成一个完整的原始IP 数据报,并重新计算其报文长度，填入ＩＰ报头相应的字段）,然后再提交给上层协议.IP协议主要提供将分组从源传送到目的地的方法，不保证数据报传送的可靠性。
数据报在传输过程中,由于各种原因,可能会造成某些数据报的丢失，此时，TCP就起作恢复丢失的数据报的功能（通过发送端重发来实现。
当数据报到达最终的目的地时，接收端的TCP会向源主机发送回一个确认信息；发送端发送数据报后,会自动启动一个计时器，若在规定的时间内未收到回执信息,则要求重新发送该数据报）,因此，ＴCP协议主要保证传输过程的可靠性，解决了IＰ协议没有解决的问题,TＣP 可检测并丢弃重复的数据报，保证精确地按原发送顺序重新组装数据,并在数据丢失时重发数据．
3．IP地址的格式与分类
⑴ IP地址的格式
对于采用TCP/IP 协议通信的主机，都必须至少有一个IＰ 地址，这是由ＩP协议规定的,IP协议规定当与网络建立连接时，每台主机都必须为这个连接分配一个３2ｂit 的地址,该地址就是所谓的ＩP 地址。
IP 地址主要用于识别网络中的每一台主机，同时它还隐含着网络路径信息.在网络中，每台主机的IP地址都是唯一的，不允许重复,根据这个唯一的地址，就可以找到Ｉnterneｔ上的任何一台主机.IP地址实际上是分配给网络适配器（网卡）的,一台计算机若安装有多个网络适配器,则该主机就可有多个IＰ地址。
ＩP地址采用一个32位的二进制数来表示,如下所示:
１１0000０0１0101000000０0000 0000000１
为便于记忆，在实际应用中,通常将这个３2 位的二进制数分成4段，每段由8位二进制数构成,段与段之间用“．”进行分隔,最后再将每段的二进制数的值转换为十进制值，从而就形成了类似１92.１68.0。
1 格式的ＩP地址,这种IP 地址的表示方法，称为点分十进制法，因此IP 地址有二进制和十进制两种表达格式。
IＰ 地址采用两级结构,左边部分（即高位字节）代表主机所属的网络,右边部分代表该主机在网络中的IＤ值,其结构如图所示。
网络 ＩD，也称为网络地址,用于标识大规模TCP/IP网际网络（由网络组成的网络）内的每个子网络（网段）。
主机ID,也称为主机地址或主机标识号,用于标识和区别当前网络内部的每台主机（如：
工作站、服务器、路由器或其他TCＰ／IP 设备）。
对于同一网络内的主机,其网络 IＤ是相同的，其主机ID是不相同的;对于不同网络的每台主机，其网络ID是不相同的,但可以具有相同的主机ID。
⑵IP 地址的分类
由于网络规模有大有小,为了充分利用IP地址空间,IＰ协议规定了5类ＩP地址，分为A类、B类、C类、D类和Ｅ类，其中A、B、C 三类由国际网络信息中心InterNＩC（IntｅrnetNetwork Infoｒmatiｏn Ｃｅｎteｒ）在全球范围内统一分配,Ｄ和Ｅ分属于多路广播地址和实验用地址.IP 地址采用高位字节的高位来标识地址的类别。
① A类地址
A类地址是为大型网络而提供的。
A 类地址采用最左边（即高位字节）的８位二进制数来表示网络ID,其中最高位固定为0，用低7位编码来表示网络号；后面24位二进制数用来表示网络内的主机IＤ,如图1.7所示。
从中可见，Ａ类地址的第１ 个字节为网络ＩD，该字节的最高位为0，后面3 个字节为主机ＩＤ。
8位二进制数编码表示的数的范围为0～255，由于0 和２55在IP 协议中有特殊用途，每组数真正可使用的范围为１~254,
因此,A类地址可提供12６ 个网络IＤ，即W部分的取值范围为1～126；每个网络最多可支持167７72１4 个主机．例如:
１０。
128.68．54即是一个Ａ类地址,其中10为网络号,1２8。
68.5４为主机号。
判断A类地址的方法：
若是二进制表达格式,则第一位是以0开头;对于十进制表达格式,W 部分的值应小于128。
②Ｂ类地址
B类地址用于大中型网络,采用最左边的两个字节来表示网络号，二进制格式的最左边两位以１0 开头，网络ＩD与主机ID 分配情况如图１.８ 所示。
图１。
8Ｂ 类址的网络ID与主机ID
例如1６８．220。
17０.54就是一个Ｂ 类地址，其中168.220为网络号，170。
54为主机号，代表该台主机在１68。
220
这个网络中的编号。
B类地址可提供1６25６个网络ID,每个网络中最多可以容纳64５76台主机。
判断B类地址的方法是:
对于二进制表达法，其最左边两位应为10;对于十进制表达法,W 部分的值应大于127,小于1９2。
③Ｃ类
C类地址用于小型网络，如企业网或校园网等。
C类地址采用前三个字节来表示网络号，最左边三个二进制位固定为1１０，用最后一个字节来表示主机号,其分配情况如图所示。
C类地址可提供2 ０６4 51２个网络号,每个网络中可拥有25４个主机。
例如19２。
168。
1０。
１2就是一个C类地址，其中192。
１68.１0为网络号,12为主机号。
判断C类地址的方法：
对于二进制表达格式，最左边三个二进制位为11０;对于十进制表达法,W部分的值应介于192至22３。
另外,C类地址中的1９２．1６8是为企业内部网使用保留的。
这类地址的使用不需要申请，在企业或校园网内部可直接使用。
④D 类
Ｄ 类地址用于多路广播组,这些组可以有一台或多台主机。
D类地址的最高4个二进制位固定为１１10,因此W部分的值介于２24和239之间,其余位用于指明主机所属的组。
在多路广播操作中没有表示网络或主
机的位。
⑤E类
Ｅ类地址是一种供实验用的地址,其最高的4个二进制位固定为1１1１,因此W部分的值介于24０和２5５之间.
⑥特殊地址
网络号127是用来做循环测试用的，不可用做其他用途.例如,发送信息给IP地址1２7.０．0.1，则此信息将传给自己．通常可通过ping127。
0。
0．1 来检查ＴCＰ/IＰ 协议工作是否正常.
W.X.Y.Z中的数字如果出现2５5,则表示广播。
例如,发送信息给 2５5.2５5．2５5.255,则表示将该信息发送给每一台主机；如果发送信息给 61．186．17０．２55，则表示将该信息发送给网络号为6１．186.1７０中的每一台主机。
⑶ 子网掩码
目前所使用的ＴCP／IＰ协议是第四版即ＩPV4,在IＰV4标准中，将网络规模强制在A、B、Ｃ 这三个级别上，而在实际应用中，公司或者机构的网络规模往往是灵活多变的，为了充分利用ＩＰ地址，通常的解决办法是将规模较大的网络,划分为多个部分,对外则像一个单一的网络，所划分出的每一部分,就称为子网Sｕbnet）。
对于网络外部,子网是不可见的,因此分配一个新子网不必向ＮIC申请。
子网掩码（SｕbneｔMask）是用来从ＩＰ地址中识别出网络ID的二进制数．利用子网掩码可实现将网络分割为多个子网。
在利用TCP/IP协议进行通信时,利用子网掩码就可判断出主机是在哪个网络或网段中。
子网的划分是通过路由器来实现的,各子网间的隔离或相互通信也是通过路由器来实现的。
在二进制表示的子网掩码中，子网掩码中的1 位用来定位网络号,为0的位用来定位主机号.利用子网掩码从ＩP地址中分离出网络ID的计算方法为:
IＰ地址 AND子网掩码＝网络ID
即将ＩP地址与子网掩码进行逻辑与运算，所得结果即为网络号,原IP地址中,剩下部分即为主机号。
知道网络IＤ 后,就可以判断应如何发送分组了。
主机在发送分组前，都要通过子网掩码判断是否应将分组进行转发，其方法是将目标ＩＰ与本机子网掩码求“与”,得出目标主机的网络ID,从而就可判断出源主机与目标主机是否在同一子网内。
例如，若某台主机的IP地址为192。
１６８。
１０。
11，子网掩码为255.2５5.255.０，将它们的二进制数按位进行逻辑与运算,所得结果中非0 的部分即为其网络号,即1９2.168.10,１1即为主机号。
假设某企业申请了一个C类网络,其网络号为22０。
17０。
６８，该企业有6个子公司，分属于各地，每地均建有一个企业网。
默认情况下,C类网的子网掩码为255.255．255。
０，但要求所有计算机必须在同一个网络内,现在6 个子公司分属于各地,不可能直接连在同一个网络内,此时就可通过在22０.1７0。
68网络内划分子网来实现。
通过划分子网,这样就实现了将２20.17０.68网络从逻辑上分成了6个子网．
划分子网,采取将主机ＩD中最高的若干位用来作为子网的标识,通过编码来表示各个子网.由于要产生6个子网,所需的二进制位数应至少为3 位,也即要将原主机ID 中的最高3位用作子网标识,因此，此时的子网掩码应为：
１111１１11１111111111１11１11 111００00０
对应的十进制格式就为:
25５．25５.２５5．224
一个3位的二进制数的编码组合有000、0０１、0１0、011、１０0、101、110、111 共8种组合,去掉不可使用的００0（代表自身）与111（代表广播），还有6种组合,因此,２55。
25５。
25５。
224子网掩码刚好可提供6 个子网,这6 个子网ＩP地址的前三个字节均是220.170．68,第四个字节分别是：
第一个子网:
00１0000１ 到0011１１10,也即33到６2
第二个子网：
01000０0１到01011１1０，也即6５到94
第三个子网：
011０0001到０1111110,也即9７到１2６
第四个子网:
１00０0001 到1０0111１0,也即129到158
第五个子网:
10100001到1011１110，也即161 到１90
第六个子网：
１1０00０01到11011１1０，也即19３ 到２22
因此各子网可使用的IＰ 地址为:
第一个子网:
２20。
170．６８。
3３ 到220。
170。
68。
６２
第二个子网：
220。
170。
6８。
65到２20.170.68。
94
第三个子网:
220。
170。
68。
９7到220．１7０。
68。
１２6
第四个子网:
220。
1７0.68。
129到220。
170。
６8。
158
第五个子网:
220。
１70.68。
１6１到２２0．170。
6８.1９0
第六个子网：
220。
170.68.193到220。
1７0。
68。
２22
每个网段内，能代表主机的编码从０00０１至11110，因此每个子网都可支持30 台主机,6个子网共支持
１80台主机，从中可以发现，划分子网后,有一些IＰ地址将无法再使用了，如第一、二子网间的2２０。
１７0。
68。
63和２20。
170。
6８。
64。
同理,若子网掩码设置为２５5．255。
25５．２４0,由于2４0 对应的二进制数为１11１0０00,可见子网标识有4 位,
4位的二进制数有１6种编码组合，去除不可用的000０和11１１,共可提供1４个子网,每个子网支持14台主机。
⑷ IＰ地址的管理
IP地址不是任意分配的，是由国际网络信息中心（InterNＩＣ）在全球范围内统一分配和管理的。
该国际组织负责分配A类ＩP地址,可授权下级组织分配B 类IＰ 地址，有权重新调整IP地址的分配。
分配 Ｂ类IＰ地址的国际组织有ＩnterＮIC、APＮIＣ和ENIC.这三个组织的分工是:
ENIＣ负责欧洲地址的分配工作；IntｅrNＩC负责北美地区;APＮＩC负责亚太地区,设在日本东京大学.我国属于APNIC管理的地区，共分配给中国ＣEＲNＥT（教育科研网）10 个Ｂ 类地址。
分配C 类IP地址的组织是国家或地区网络的网络信息中心。
例如,ＣERＮＥT的网络信息中心设在清华大学,CＥRＮＥT各地区的网管中心需向清华大学的网络信息中心申请分配C类ＩP 地址。
由于IＰ 地址数量有限，因特网地址分配机构还规定了一组可在不同企业内网重复使用的私有IＰ 地址，以解决IＰ地址的紧缺问题.私有IP地址可在局域网中任意使用,不需要申请，可使用的私有地址有:
一个A类地址10。
0。
０。
０/8,16个B 类地址１７2。
16。
０。
0/16～172。
31。
0.0／16和2５6个C类地址１92.168。
０．0/16。
公有地址是除私有地址以外的其他IP地址,可在Iｎterｎet网中被路由，也称为合法的IP 地址。
2.２综合布线系统
综合布线系统设计除符合上述国际标准外,还应符合《中国建筑电器规范》、《工业企业通信设计规范》、《中国工程建设标准化协会标准》,《综合布线用电缆、光纤技术要求》及《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》等国内标准.布线系统是一个模块化的开放系统，主要由六个子系统组成，这六个系统示意图所示：
3．1校园网络的传输设备
在组建网络时,用到的传输设备主要有网络接口卡、集线器、交换机和路由器。
下面分别对这些设备进行介绍。
1.网卡
网卡是网络接口卡（ＮｅtworｋIｎterfaceCａrｄ,NＩＣ）的简称,是计算机与网络之间的连接设备。
网卡的类型很多,不同的网络所使用的网卡是不同的，根据网络的不同,可分为以太网卡、令牌环网卡、FDＤI网卡、ATM网卡等.对于以太网卡，又可分为不同的类型．
⑴根据带宽分类
根据网卡的带宽,也即传输速度的不同，可分为10M网卡、10/100Ｍ自适应网卡和10０0M网卡.10／1０0M自适应网卡能根据远端设备的速度（集线器,交换机）,自动选择与之相匹配的速度进行工作,这是目前的主流网卡。
1000Ｍ网卡能提供更高的网络速度，常作为服务器端网卡。
⑵ 根据总线类型
根据总线类型的不同,网卡可分为ISA 网卡、ＰCI 网卡、PＣMCIA 网卡、USB网卡
⑶根据网卡是否需要连接网线,可将网卡分为有线网卡和无线网卡两大类。
无线网卡根据总线接口的不同，分为ＰCI总线、PＣMCＩＡ总线和UＳB 总线几种.
⑷ 根据网卡与网络介质连接的接口类型,网卡有ＲＪ—4５接口网卡、AＵI（粗缆）接口网卡、ＢＮC接口（细缆）网卡和FＸ接口（光纤）网卡.按接口的数量，网卡又可分为单接口网卡、双接口网卡（如：
RJ—45+BＮC）和３接口网卡（RJ—４５+ＢＮC+AUI）等
2．集线器（ＨＵB）
⑴集线器的工作原理
集线器（Huｂ）是一种多端口的中继器，它是星形网络拓扑的接线点,是数据通信系统中的基础设备,安装连接好网线,通上电源之后即可使用,不需要特殊的配置。
集线器的基本功能是使用广播技术进行信息分发,将一个端口上接收到的信号,以广播方式发送到集线器的其他所有端口,其工作原理如图４所示。
部分集线器在分发信号之前能将弱信号重新生成或整理信号的时序,以提供所有端口间的同步数据通信。
图４ 集线器工作原理
图1.10所示的是一个具有８个端口的集线器,每台计算机通过非屏蔽双绞线连接在集线器的一个端口上，共连接了8台计算机,集线器处于网络的“中心”，通过集线器对信号的转发,8台计算机之间就可互连互通,其具体的通信过程是：
若计算机１ 要将一个信息包发送给计算机５，当计算机1的网卡将信息包通过双绞线送到集线器上时,集线器并不能直接将该信息包发送给计算机5，而是将信息包以广播方式，同时发送给另外的7个端口,当这７个端口上的计算机接收到该条广播信息后,就会对信息进行检查，若发现该信息是发给自己的，则接收,否则不予理睬。
由于该信息是计算机1 发给计算机5的，因此最终计算机5会接收该信息，而其他6 台电脑检查完后,就会因为信息不是发送给自己的而不接收该信息.
集线器工作于 OSI的物理层,又被称为物理层设备,每个经集线器连接的节点都需要一条专用的线缆（一般为非屏蔽双绞线）,集线器内部采用电器互联,利用集线器可建立起一个物理的星型或树型网络结构。
⑵集线器的外观
集线器一般拥有４、8、1６、２4、32 等数量的RＪ45接口，部分集线器还有BNC和ＡUＩ 接口,其主要品牌有Ｃiｓｃｏ、Ｄ-Liｎｋ、Inteｌ、TＰ—Lｉnk等,集线器的外观如图5所示。
图 5TP－Lｉnk16口集线器
TＰ—Link１6口集线器的外部面板结构较简单，背面有交流电源插座和开关以及堆叠口,正面右边有17个RJ４5端口,标有Uplｉｎk字样的端
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