计算机局域网组建与互连毕业研发设计.docx

1、计算机局域网组建与互连毕业研发设计 本文由ninhao5337贡献 doc文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 长治职业技术学院信息工程系毕业班设计 摘 要 随着网络的逐步普及，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 及时、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及实施方案为

2、设计方向，为校园网的建设提供理论依据和 实践指导。 关键字：局域网、Internet、计算机网络、网络协议、服务器、防火墙矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。 -1- 长治职业技术学院信息工程系毕业班设计 目 录 前言 第一章 计算机网络 3 第二章 局域网简介 3 2.1 网络体系结构2.2 按网络的拓扑结构分类 2.3 共享介质局域网的介质控制机制 第三章 常用网络设备 5 3.1 中继器（Repeater） 3.2 网桥（Bridge） 3.3 路由器(Router) 3.4 网关（Gateway） 3.5 集线器(HUB) 3.6 交换机(Switch) 3.7 服 务 器 （ Server ）聞創

3、沟燴鐺險爱氇谴净。 7 第四章 局域网组建 4.1 局域网组网步骤 4.2 校园网的建设规划 8 4.3 网络操作系统 9 4.4Internet 接入技术10 Internet 4.6 建网方案 10 第五章 网络安全残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。 5 防火墙10 第 六 章 总 结 12 -2- 长治职业技术学院信息工程系毕业班设计 前 言 当今世界，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

4、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，校园网的建设 已经进入到一个蓬勃发展的阶段。校园网的建成和使用，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及使 教学多出人才、科研多出成果有着十分重要而深远的意义。其主要包括各种局域网 的技术思想、 网络设计方案、 网络拓

5、扑结构、 布线系统、 Intranet/Internet 的应用、 网络安全，网络系统的维护等内容。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及所涉及到的各种网络技术，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。酽锕极額閉镇桧猪訣锥。 -3- 长治职业技术学院信息工程系毕业班设计 第一章 计算机网络 计算机网络是计算机技术与通信技术发展到一定阶段相互渗透和紧密融合的产 物，是实现信息交换、资源共享和分布式应用的重要手段。它是用通信线路和网络 连接设备，将分散在不同地点的多台计算机系统互相连接，以功能完善的网络软件 实现资源共享，为网络用户提供各种

6、应用服务的信息系统。计算机网络有大有小， 功能多种多样，主要为了共享资源和进行在线通信。计算机网络如按网络的组建规 模 和 延 伸 范 围 来 划 分的 话 ， 可 分 为 局 域 网(Local Area Network,LAN) 、 城 域 网 (Metropolitan Area Network,MAN)、广域网(Wide Area Network,WAN)。我们经常 用到的因特网(Internet)属于广域网，校园网属局域网。未来的网络技术将向着使 用简单、高速快捷、多网合一、安全保密方向发展。彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。 -4- 长治职业技术学院信息工程系毕业班设计 第二章 局域网简介 一

7、般来说，局域网是一个通信系统，它在一定的地理区域（同一建筑、同一校 园、方圆几公理远的地域）内，可使多个相互独立的设备在同一共享的介质上以一 定的速率进行通信，其中的设备包括计算机终端、打印机、电话机等网络设备。计 算机局域网是计算机网络的重要组成部分，自 20 世纪 70 年代中期产生的，在经过 20 多年的发展，得到了飞速的发展。得到了广泛应用，在校园网上也得到了很好的 应用，几乎所有的校园网都应用到了局域技术。局域网必将在 21 世纪中得到更加快 速的发展，技术更先进，特别是局域网与 Internet 网络的互连，更为局域的发展提 供了更为广阔和美好的未来。局域网已成为计算机网络中使用最

8、广的网络形式，它 具有 11000Mbps 的传输速率。地域范围为 10m10km 左右，可以连接几百个相互独 立的设备，各设备平等访问网络资源。能进行网络广播，还能有效使用包括通信媒 体在内的各种共享资源，在高负载条件下的稳定性高、可靠性好、易于安装、配置 和维护简单，造价低等特点。根据上述局域网的特点，局域网非常适合于在校园网 中使用，因此校园网一般都使用以局域网为主的网络技术来组建。组成局域网系统 主要的网络硬件设备包括网络服务器、网络工作站、网络适配器（网卡） 、集线器、 交换机、 路由器及传输介质等， 在软件方面则包括网络操作系统(如： Windows 系列 、 Unix 、 Lin

9、ux)以及各种网络管理软件和应用软件等。各种组成要素通过一定的连 接和安装在一起，集成了局域网系统。 2.1 网络的体系结构 为了更好地规划网络功能结构，可以把网络的功能划分成许多层次来完成，这 就产生了网络体系结构，网络体系结构是网络分层和协议的集合。现在主要的网络 体结构有 OSI 体系结构和 TCP/IP 体系结构。謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。 2.1.1 网络分层结构 （1）OSI 体系结构 OSI 是开放系统互连基本参考模型 OSI/RM（Open System Interconnection厦礴恳蹒骈時盡继價骚。 -5- 长治职业技术学院信息工程系毕业班设计 Reference Mode

10、l）缩写，它被分成 7 层，这 7 个层次分别定义了不同的功能。几乎 所有的网络都是基于这种体系结构的模型进行改进并定义的，这些层次从上到下分 别是应用层、表示层、会话层、传输层、网络层，数据链路层和物理层，其中物理 层是位于体系结构的最低层，它定义了 OSI 网络中的物理特性和电气特性。 （2）TCP/IP 体系结构 TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol,传输控制协议 和网际互连网协议）缩写，TCP/IP 体系结构是当前应用于 Internet 网络中的体系结 构，它是由 OSI 结构演变来的，它没有表示层，只有应用层、

11、传输层，网际互连层 和网络接口层。 2.1.2 网络协议 网络协议是通信双方共同遵守的约定和规范，网络设备必须安装或设置各种网 络协议之后才能完成数据的传输和发送， 在校园局域网上用到的协议主要有， ICP/IP 协议、IPX/SPX 协议等。 (1) TCP/IP 协议 TCP/IP 协议是目前在网络中应用得最广泛的协议，ICP/IP 实际上是一个关于 Internet 的标准，并随着的 Internet 广泛应用而风靡全球，它也成为局域网的首选 协议。TCP/IP 是一种分层协议，它共被分为个 4 层次，大约包含近期 100 个非专有 协议，通过这些协议，可以高效和可靠地实现计算机系统之间

12、的互连。TCP/IP 协议 中的核心协议有 TCP（传输控制协议） 、UDP（用户数据报协议）和 IP（因特网协议） TCP 协议可以在网络用户启动的软件应用进程之间建立通信会话， 并实现数据流量控 制和错误检测，这样就可以在不可靠的网络上提供可靠的端到端数据传输。UDP 协议 是一种无连接的协议，它在传输数据之前不建立连接，也不提供良好的可靠性和差 错检查， 只仅仅依赖于校验来保证可靠性。 不进行流量控制， UDP 没有序列或者确认， 因此它处理和传输数据的速度快，还被用来传输关键的网络状态消息。IP 协议的基 本功能是提供数据传输、数据包编址、数据包路由，分段等。通过 IP 编址约定，可

13、以成功地将数据通过路由传输到正确的网络或者子网。每个网络站点具有一个 32 位 的 IP 地址，它和 48 位 MAC 地址一起协作，完成网络通信，IP 协议也是一种无连接 的协议。茕桢广鳓鯡选块网羈泪。 -6- 长治职业技术学院信息工程系毕业班设计 （2）超文本传输协议(HTTP) HTTP(HyperText Transfer Protocol ,超文本传输协议)是 WWW 浏览器和 WWW 服 务器之间的应用层协议，是用于分布式协作超文本信息系统的、通用的、面向对象 的协议，HTTP 协议还是基于 TCP/IP 协议之上的应用层协。 （3）文件传输协议(FTP) FTP(File Tra

14、nsfer Protocol ,文件传输协议)是由支持 Internet 文件传输的各 种规则所组成的集合。这些规则能使网络用户把文件从一个主机拷贝到另一个主机 上，FTP 是采客户/服务器方式服务的。 （4）远程登录协议（Telnet） 远程登录协议的目的是提供一个全面的、 双向的、 面向 8 个比特字节的通信工具， 其主要目标是提供终端设备与面向进程接口的标准方法，Telnet 是应用层的协议， 采用客户/服务器模式工作的，Telnet 不仅允许用户登录到远端主机上，还允许用执 行远端主机的命令，这样用户就能以极小的网络资源代价完成大型的网络应用。 2.1.3 网络技术标准 在信息工业中，

15、需要有标准来规定通信设备的热物理、电气和规程特性。标准 化的主要优点是可以促进设备的在批量生产、使产品的价格降低和使设备的连接更 加的简单方便。随着标准技术的广泛应用，产生了许多的标准化组织，如美国电子 与电气工程师协会(IEEE)与国际标准化组织(ISO)等。他们根据通信工业的发展状况 来制定了多项标准。其中在计算机网络系统中应用最多的是由 IEEE802 委员会制定 的局域网技术标准。 （1）局域网的技术标准简介 局域网技术标准 20 世纪 80 年代由美国电子与电气工程师协会 IEEE 802 委员 会建立以来有了不断的发展和改进，在各种网络技术的迅速发展下，局域网的技术 也得到了不断的

16、发展和完善，使局域网的速率从 10Mbps 发展到了 100Mbps 和 1000Mbps，甚至 10000Mbps 的技术也将很快投入使用。在新的局域网的出现下，新 的局域网技术标准也必将产生，现在使用的局域网标准主要有 IEEE802 标准，FDDI 标准，ATM 标准等。 （2）IEEE802 标准鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。 -7- 长治职业技术学院信息工程系毕业班设计 IEEE（美国电子与电气工程师学会）是一个由工程专业人士组成的国际社团， 其目的在于促进电气工程和计算机科学领域的发展和教育。 IEEE802 标准已被 ISO 作 为国际标准，称之为 ISO 8802。这些标准在物理层和

17、MAC 子层上有所不同，但在数 据链路层上是兼容的。这些标准分成几个部分。802.1 标准对这组标准做了介绍并且 定义了接口原语；802.2 标准描述了数据链路层的上部，它使用了逻辑链路控制 LLC(logical link control)协议。802.3 到 802.5 分别描述了 3 个局域网标准，分 别是 CSMA/CD、 令牌总线和令牌环标准， 每一标准均包括物理层和 MAC 子层协议。 IEEE 的技术论文和标准在网络专业受到高度重视，该学会共制定了 12 个标准，它定义了 各种局域网的拓扑结构以及连接的物理介质和接口方式等。 按网络的拓扑结构分类 2. 2 按网络的拓扑结构分类

18、网络的拓扑结构是指网络中通信线路和站点（计算机或设备）的几何排列形式。 * 星型网络 各站点通过点到点的链路与中心站相连。特点是很容易在网络中增加新的站点， 数据的安全性和优先级容易控制，易实现网络监控，但中心节点的故障会引起整个 网络瘫痪。籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。 * 环形网络 各站点通过通信介质连成一个封闭的环形。环形网容易安装和监控，但容量有 限，网络建成后，难以增加新的站点。預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。 -8- 长治职业技术学院信息工程系毕业班设计 * 总线型网络 网络中所有的站点共享一条数据通道。总线型网络安装简单方便，需要铺设的 电缆最短，成本低，某个站点的故障一般不会影响整个网络。但介质

19、的故障会导致 网络瘫痪，总线网安全性低，监控比较困难，增加新站点也不如星型网容易。渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。 树型网、簇星型网、网状网等其他类型拓扑结构的网络都是以上述三种拓扑结 构为基础的。现在网络建设，最长用的是树型网结构，我们的小区网络采用的也是 这种结构。树型结构是分级的集中控制式网络，与星型相比，它的通信线路总长度 短，成本较低，节点易于扩充，寻找路径比较方便，易诊断、易维护，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。 2.3 共享介质局域网的介质控制机制 以太网(Ethernet) IEEE 802.3 定义了基带传输和和宽带传输俩大类标准， 基带传

20、输标准有 10Base5、 10Base2、10BaseT、1Base5、100BaseT 等，宽带传输标准只有一个 10Broad36。 以太网是应用最为广泛的网络技术,它基于 CSMA/CD(冲突检测媒体访问/载波监听) 机制,采用共享介质的方式实现计算机之间的通讯,带宽为 10Mbps.CSMA/CD 技术采用铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。 -9- 长治职业技术学院信息工程系毕业班设计 总线控制技术及退避算法.当一个站点要发送时,首先需监听总线以决定介质上是否 存在其它站的发送信号.如果介质是空闲的,则可以发送,如果介质是繁忙的,则隔一 次间隔后重发,即采用某种退避算法。快速以太网继承了传统共享

21、以太网的所有特点, 但是带宽增大了 10 倍.快速以太网的应用主要是基于它的交换模式.在交换模式下, 快速以太网完全没有 CSMA/CD 这种机制的缺陷,除了上面谈到的交换以太网的优点以 外,交换模式下的快速以太网可以工作在全双工的状态下,使得网络带宽可以达到 200Mbps.因此快速以太网是一种在局域网技术中性能价格比非常好的网络技术,在 支持多媒体技术的应用上可以提供很好的网络质量和服务. 令牌环网(Token Ring) IEEE 802.5 标准规定了令牌环的媒体访问控制子层和物理层所使用的协议数据 单元格式和协议，规定了相邻实体间的服务及连接令牌环物理媒体的方法。令牌网 使用一种标记

22、数据作为令牌,它始终在环上传输,当无帧发送时,令牌为空闲状态, 所有的站点都可以俘获令牌,只有当站点获得空闲令牌后,才将令牌设置成忙状态, 并发送数据.数据随令牌至目的站点后,目的站点将数据复制,令牌继续环行返回到 发送站点,这时发送站点才将俘获的令牌释放,令牌重新成为空闲状态. 令牌总线网(Token Bus) 基于 IEEE802.4 标准的 Token Bus 是一种物理上的总线结构,而其站点组成一个 逻辑的环形结构,令牌则在逻辑环上运行,其运行原理与 Token Ring 基本一样.目前 Token Bus 非常少用;Token Ring 是基于 IEEE 802.5 标准的网络结构,

23、目前说的令牌 环网络多是指 IBM 的令牌传递环形网络的实现,它有 4Mb/s 和 16Mb/s 两种传输速率. 令牌环网络传输的主要特点是可以保证每个节点设备在可以预定的时间间隔获得对 网络的访问,适用于对实时性要求较高的应用.由于这种网络设备的价格较高,不利 于普及,另外缺乏对多种服务和 QoS 的支持.在国内应用的例子较少. 无线网（WLAN） 无线局域网的传输介质才采用无线媒体，包括无线电波、激光和红外线等。通 过无线集线器、无线访问接入点、无线网桥、无线网卡等设备。IEEE802.11 标准定 义和有线网络一样，也采用 ISO RM 七层网络模型， 只是在其模型的最底两层中使用 了无

24、线传输方式。擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。 - 10 - 长治职业技术学院信息工程系毕业班设计 第三章 常用网络设备 数据在网络中是以“包”的形式传递的，但不同网络的“包”, 其格式也是不 一样的。 如果在不同的网络间传送数据，由于包格式不同, 导致数据无法传送，于 是网络间连接设备就充当“翻译”的角色，将一种网络中的“信息包”转换成另一 种网络的“信息包” 。 信息包在网络间的转换，与 OSI 的七层模型关系密切。如果两个网络间的差别 程度小，则需转换的层数也少。例如以太网与以太网互连，因为它们属于一种网络， 数据包仅需转换到 OSI 的第二层 （数据链路层） 所需网间连接设备的功能也简单 ， （如

25、 网桥） ；若以太网与令牌环网相连，数据信息需转换至 OSI 第三层（网络层） ，所需 中介设备也复杂（如路由器） ；如果连接两个完全不同结构的网络（如 PC LAN 与 IBM 主机） ，其数据包需做全部七层的转换，需要的连接设备也最复杂（如网关） 。 中继器（Repeater） 3.1 中继器（Repeater） 在一种网络中，每一网段的传输媒介均有其最大的传输距离（如细缆最大网段长 度为 185 米， 粗缆的是 500 米等） 超过这个长度， ， 传输介质中的数据信号就会衰减。 如果需要比较长的传输距离，就需要安装一个叫做“中继器”的设备。贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。 中继器 中继器可以“延长

26、”网络的距离，在网络数据传输中起到放大信号的作用。数 据经过中继器，不需进行数据包的转换。中继器连接的两个网络在逻辑上是同一个 网络。它不仅起到扩展网络距离的作用，还可将不同传输介质的网络连接在一起。 中继器工作在物理层，对于高层协议完全透明。坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚。 - 11 - 长治职业技术学院信息工程系毕业班设计 网桥（Bridge） 3.2 网桥（Bridge） 当两种相同类型但又使用不同通信协议的网络进行互连时，就需要使用桥接器， 也就是通常所说的网桥。例如，LAN A 与 LAN B 是两个以太网络，LAN A 使用的是 IPX 协议，LAN B 使用 TCP/IP，当连接 A 与

27、B 时，就必须用网桥。蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。 网桥 网桥的工作原理是这样的：当网桥刚安装时，它对网络中的各工作站一无所知。 在工作站开始传送数据时，网桥会自动记下其地址，直到建立起一张完整的网络地 址表为止，这是一个“学习”的过程。一旦地址表建完，信息数据在通过网桥时， 网桥就根据信息包比较其目地地址的网络号与源地址的网络号是否相同。若不同， 则进行格式转换，将信息包传过“桥”去；否则，不转换，也不过“桥” 。网桥对应 OSI 参考模型的第二层（包括物理层与链路层） 。因此网桥只能连接同一类型的网络 （如以太网与以太网） 。 路由器(Router) 3.3 路由器(Router) 当两个不同类

28、型的网络彼此相连时， 必须使用路由器。 例如 LAN A 是 Token Ring， LAN B 是 Ethernet，这时就可用路由器将这两个网络连接在一起。買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄。 路由器 - 12 - 长治职业技术学院信息工程系毕业班设计 路由器工作在 OSI 模型的第三层（网络层） ，因此它与高层协议有关；又由于它 比网桥更高一层，因此智能性更强。它不仅具有传输能力，而且有路径选择能力。 当某一链路不通时，路由器会选择一条好的链路完成通信。另外，路由器有选择最 短路径的能力。由于路由器的复杂化，其传输信息的速度比网桥要慢，比较适合于 大型、复杂的网络连接。 路由器根据分类方法的不同可分为

29、：近程路由器和远程路由器；内部路由器和 外部路由器； “静态”路由器和“动态”路由器；单协议路由器和多协议路由器等。 路由器在工作时需要存在初始的路径表，它使用这些表来识别其他网络，以及通往 其他网络的路径和最有效的选择方法。路由器与网桥不同，它并不是使用路径表来 找到其他网络中指定设备的地址，而是依靠其它的路由器来完成此任务。也就是说， 网桥是根据路径表来转发或过滤信息包，而路由器是使用它的信息来为每一个信息 包选择最佳路径。静态路由器需要管理员来修改所有网络的路径表，它一般只用于 小型的网间互连；而动态路由器能根据指定的路由协议来完成修改路由器信息。使 用这些协议，路由器能自动地发送这些信

30、息，所以一般大型的网间连接均使用动态 路由器。路由器能够在多个网络和介质之间提供网络互连能力，但路由器并不要求 在两个网络之间维持永久的连接。与网桥不同，路由器仅在需要时建立新的或附加 的连接，用以提供动态的带宽或拆除空闲的连接。 此外，当某条路径被拆除或因拥挤阻塞时，路由器提供一条新路径。路由器还 能够提供传输的优先权服务，给每一种路由配置提供最便宜或最快速的服务，这些 功能都是网桥所没有的。 网关（Gateway） 3.4 网关（Gateway） 当连接两个完全不同结构的网络时，必须使用网关。例如 Ethernet 网与一大型 电脑主机网络（例如 IBM SNA）相连，你必须用网关来完成这

31、项工作。綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。 网关 - 13 - 长治职业技术学院信息工程系毕业班设计 网关工作在 OSI 模型的最高层（应用层） ，在转换信息包格式时，必须将各层协 议一一转换。由于网关提供了一个协议到另一个协议的转换功能，因此它的效率比 较低，透明性不强，而且更具有针对性。网关的管理一般比网桥、路由器更复杂， 因此它通常用于提供某种特殊用途的连接而不是不同网络之间一般目的的通信连 接。 需要说明的是，现在的一些网络操作系统提供了内置网桥、内置路由器甚至内 置网关的能力。具体实现方法是：在文件服务器内插入两块网卡，一块网卡连接 Ethernet 网段，一块网卡连接 ARCnet 网络，这样

32、该机器可以实现路由器的功能。驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。 双网卡实现路由和网关功能 集线器(HUB) 3.5 集线器(HUB) 如果你接触过网络，那么你对“HUB”一定不陌生，这就是组建 10BASE-T 网络 时所使用的集成器。从 HUB 的作用来看，它不属于网间连接设备，而应叫做网络连 接设备。因此它与前面介绍的网桥、路由器、网关等不同，不具备协议翻译功能， 而只是分配频宽。HUB 分配频宽，使得每台工作站的传输速率达不到 10Mbps。例如 使用一台 N 个接口的 HUB 组建 10BASE-T Ethernet 网，每个接口所分配的频带宽度 是 10Mbps/N。 从功能上分，HUB 可分为下面四种类型 ： HUB） 1、基本型集线器（Dumb HUB） 基本型集线器（ 2、智能型 HUB(Intelligent HUB) 3、机架式 HUB(Chaiss concentrator)猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。 - 14 - 长治职业技术学院信息工程系毕业班设计 4、堆栈式 HUB 交换机(Switch) 3.6 交换机(Switch) 在计算机网络系统中，交换概念的提出是对于共享工作模式的改进。锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。 交换机 交换机拥有一条很高带宽的背部总线和内部交换矩阵。 交换机的所有的端口