现代企业网络系统的组建.docx

1、现代企业网络系统的组建现代企业网络系统的组建姜文婷 2006年4月一概述 11.1 引言 11.2 企业网络系统的发展与现状 1二企业网络系统的建网原则及总体结构 32.1建网原则 32.1.1采用先进、成熟的技术 32.1.2采用国际标准，坚持开放性原则 32.1.3灵活性和可扩充性原则 32.1.4稳定性和可靠性 32.1.5系统的安全性 32.2 总体结构 32.2.1 OSI网络模型 32.2.2网络拓扑结构 42.2.3 企业网络系统的总体结构 5三企业网络系统的组网技术及网络设备 73.1 组网技术 73.1.1 快速以太网和千兆以太网技术 73.1.2 光纤分布数据接口FDDI技

2、术 73.1.3 异步传输ATM技术 73.1.4无线局域网WLAN技术 73.2 网络设备 83.2.1 服务器和浏览器 83.2.2路由器 83.2.3集线器和交换机 83.2.4网关 83.2.5网卡 8四 企业网络系统组网实例分析 94.1 网络结构 94.1.1 网络管理中心 94.1.2 管理层与执行层 104.1.3 现场层 104.2 应用软件 104.2.1 企业资源管理（ERP）系统 104.2.2 动态WEB网站 114.2.3 计算机辅助/设计/工艺（CAD/CAPP/CAM）制造系统 114.2 系统布线 12五 企业网络系统的维护 135.1 硬件维护 135.2

3、软件维护 13六小结 156.1 结论与体会 156.2 不足与改进 156.3 若干展望 16致谢 17参考文献 18摘要:加强企业信息化建设，实现企业数字化，是当今企业提高市场竞争力和经营效益的重要途径。企业数字化是基于企业网络系统的基础, 因此企业网络建设是企业数字化建设的第一步。本文详细讨论了企业网络系统的主要特点及其组网方案。在第一章中，介绍了企业网络系统的发展和现状，分析了现代企业信息化、网络化的背景。第二、三章详细阐述了企业网络系统的建网原则、组网技术和网络设备。第四章对企业网络系统实例进行分析。第五章主要讨论了企业网络系统的维护。最后，对本文的主要内容进行了总结，并说明本论文的

4、创新和局限之处，以及对企业网络系统的未来作了展望。关键词:企业网络系统组网一概述1.1 引言随着IT技术的飞速发展，人类已步入信息化时代，信息技术正改变着人们的思维方式。作为信息化的主要标志，计算机正在以惊人的速度在人类生活的每一个角落发挥重大作用。在企业中，计算机的作用也是日益明显。我国在经济全球化的大背景下取得了快速的经济发展，企业运行步入良性轨道，企业间的相互竞争也十分激烈。如何建立科学的企业管理和运作机制，提高企业运行效率，对于企业的发展特别关键。时代要求我们应坚持以信息化带动工业化，以工业化促进信息化，走出一条新型工业化路子。加强企业信息化建设，实现企业数字化，是当今企业提高市场竞争

5、力和经营效益的重要途径。近年来，计算机集成制造系统（CIMS）在企业中得到了蓬勃发展。所谓CIMS，就是依靠网络技术，让计算机参与企业管理，使整个企业运作“有机集成”。它分为四个功能子系统：管理信息系统、工程设计自动化系统、制造自动化系统和质量保证系统，而这四个功能模块又以计算机网络为支撑。因此，企业网络建设是企业数字化建设的第一步。1.2 企业网络系统的发展与现状计算机和网络技术的发展，不断地改变着企业网络应用模式。在上个世纪70年代采用以中型机或小型机为主的集中模式，称为主机/终端(Main Frame/Terminal)模式，其特点是一切信息处理均依赖于主机，集中的应用软件、集中的数据、

6、集中的管理。在这种高度集中模式中，唯一的主机成为系统可靠性的极大隐患，如果主机因为某种原因停止工作，那么整个系统将趋于瘫痪。因而该模式现已逐渐淡出。随后出现的客户机/服务器(Client/Server，简称C/S)模式是典型的两层结构，它是基于分布式的应用模式1，分布式真正发挥了网络的优势，其网络的数据总流量大大增加，系统性能大大提高，容错能力也大大加强。迄今为止，客户机/服务器模式仍在大量信息处理应用中担任主角并取得了很大进展。一个典型的两层C/S结构如图1-1所示。图1-1 典型的两层结构但是随着信息系统结构的复杂和规模的日益扩大，两层C/S结构成功的背后却逐渐暴露出其构架上的缺陷。由于客

7、户端和服务器端直接连接，服务器将消耗部分系统资源用于处理与客户端的连接工作。另外，客户机/服务器模式对客户端软件功能要求较高，导致在实际开发和应用中存在一些不足之处，如客户机的软、硬件系统的复杂性，使得客户机升级与维护非常麻烦。随着Internet技术不迅速发展，企业在进行网络建设时纷纷转向基于Internet和分布式对象技术的应用模式，即Intranet模式2，也就是(Bowser/Web Server/Data Server，简称B/W/D) 模式。B/W/D 模式把C/S模式中的服务器（S）进一步分解成Web服务器和数据服务器（D），而在客户机（C）上则通过浏览器（B）来存取和显示服务器

8、上的数据，从而成为如图1-2的所示的三层结构。图1-2 Intranet的三层结构企业信息大致可分为技术信息和管理信息。技术信息包括产品设计信息和制造技术信息等，其特点是数据流量大，数据源相对集中。管理信息包括企业经营销售信息和生产制造信息等，其特点是数据流量相对较小，数据源分散。企业的技术信息和管理信息是不可分割的整体，企业网络系统应该兼容这两类信息系统，不能人为地将它们分开，造成信息流通的阻塞。现代企业网络系统已发展为多层次的网络结构。企业内部网络大多采用以太网结构。利用Web的概念与技术作为平台，通过防火墙对外可接至Internet。另一方面，计算机网络技术和自动化技术相结合，通过网关可

9、以接入车间级的基于现场总线3的基层网络，由此实现了企业的外部数字接口和基层数据传输。现代企业网络系统把企业内部的生产管理、技术管理、销售管理、财务管理、采购管理、仓储管理、质量管理、人力资源管理以及公司的上层决策所有环节紧密结合起来，使完成一定任务的运行周期大大缩短。二 企业网络系统的建网原则及总体结构2.1 建网原则2.1.1 采用先进、成熟的技术在规划网络、选择网络技术和网络设备时，应重点考虑目前主流的网络技术和网络设备，保证建成的网络具有良好的性能。网络稳定可靠地运行，可以有效地保护建网投资。2.1.2 采用国际标准，坚持开放性原则计算机网络建设应遵循国际标准，采用大多数厂家支持的标准协

10、议及标准接口。从而为不同的网络设备、异种操作系统的互联提供极大的便利和可能。2.1.3 灵活性和可扩充性原则网络的灵活性体现在连接容易、设备简单和管理灵活以及使用方便。网络的可扩充性表现在数量的增加、质量的提高和新功能的扩充。网络的主干设备要采用功能强、扩充性好的设备，如模块化结构、软件可升级、总线速度高等。主干设备的核心是中心交换机，应具有较高的性能。2.1.4 稳定性和可靠性选择计算机网络设备，最重的一点就是注意稳定性的可靠性。关键的网络设备和重要的服务器应考虑是否具有良好的电源备份系统，不应追求功能大而全但不可靠的产品，也不要选择没有形成规范的产品。2.1.5 系统的安全性在企业网络系统

11、中，安全性十分重要。对于内部用户，可分别授予不同的访问权限，使它们对不同的部门进行不同的访问。对于外部互联网，要考虑设置网络防火墙，阻止黑客和其它不法分子的破坏，防止网络病毒的传播。2.2总体结构2.2.1 OSI（Opened System Interconnection）网络模型OSI即开放系统互联参考模型4，于1983年成为正式的国际标准。它将开放系统的通信功能分为七个层次，由下至上为一至七层，分别为物理层(Physical layer)、数据链路层(Data link layer)、网络层(Network layer)、传输层(Transport layer)、会话层(Session

12、layer)、表示层(Presentation layer)、应用层(Application layer)。各层分别有对应的协议。其中上三层称之为高层，定义应用程序之间的通信和人机界面。下四层称之为底层，定义的是数据如何传输，物理规范以及数据与光电信号间的转换等等。图2-1表明了OSI模型的层次结构。 图2-1OSI网络模型的层次结构下面分别介绍每层的含义。应用层，就是应用程序。这一层负责确定通信对象，并确保由足够的资源用于通信。表示层，负责数据的编码、转化，确保应用层的正常工作。这一层，是将人们看到的界面与二进制间互相转化的地方，就是人类语言与机器语言间的转化。数据的压缩、解压，加密、解密都

13、发生在这一层。会话层，负责建立、维护、控制会话，区分不同的会话，以及提供不同的通信模式的服务。传输层，负责分割、组合数据，实现端到端的逻辑连接，TCP协议即为典型的传输层协议。网络层，负责管理网络地址，定位设备，决定路由。我们所熟知的IP地址和路由器就是工作在这一层。上层的数据段在这一层被分割，封装成为两种包，一种叫做用户数据包，是上层传下来的用户数据；另一种叫路由更新包，是直接由路由器发出来的，用来和其他路由器进行路由信息的交换。数据链路层，负责准备物理传输，CRC校验，错误通知，网络拓扑等。我们所熟知的交换机就工作在这一层。上层传下来的包在这一层被分割封装后叫做帧。物理层，就是实实在在的线

14、路，例如网络电缆、光纤及其电气连接。2.2.2 网络的拓扑结构拓扑结构是数学上的概念，现在已广泛地应用到信息网络等领域当中。网络拓扑结构是指用传输媒体互连各种设备的物理布局。将参与局域网工作的各种设备用媒体互连在一起有多种方法，但实际用在局域网建设上的方式主要有星型拓扑结构、环型拓扑结构和总线拓扑结构三种模式。星型结构。它是一种经典的连接模式，我们每天都使用的电话就属于这种结构。它是由控制中心和与之相连的端用户组成。这种结构便于集中控制，因为端用户之间的联系和通信必须经过中心站。由于这一特点，也带来了易于维护和安全等优点。端用户设备因为故障而停机时也不会影响其他端用户间的联系和通信。因而星型结

15、构广泛用于企业网络系统中。环型结构。它是传输媒体从一个端用户到另一个端用户，直到将所有端用户连成环型的一种结构模式。星型结构最不利的一点是中心系统必须具有极高的可靠性，然而环型结构消除了用户端对中心系统的依赖性。但同时也体现了其不利点：它们的联系是上下端点的联系，如要和其它端点联系，则需要相邻端点的联系和互动。该结构在企业网络系统中的典型应用为FDDI主干网。总线结构。它是使用同一媒体或电缆连接所有端用户的一种模式，也就是说，连接端用户的物理媒体由所有设备共享。这种结构具有费用低、数据端用户入网灵活、站点或某个端用户失效不影响其他站点的优点。其布线要求简单，扩充容易，端用户失效、增删不影响全网

16、工作，所以它也是目前企业网络建设中使用较普遍的一种。2.3企业网络系统的总体结构按照网络连接结构及组织管理功能不同，企业网络系统又可分为管理层、执行层和现场层。对应于一个企业的高层管理、中层管理和基层管理。图2-2说明了企业网络系统的总体结构。图2-2企业网络系统的总体结构按照OSI模型，企业网络系统也可分为不同的逻辑层次。一般来说，企业主干网在传输层采用TCP协议，在网络层采用IP协议，物理层上采用以太网、FDDI等方式。管理层和执行层网络广泛采用星形结构和总线型结构，以TCP/IP协议组作为网络的通讯协议，这里的TCP/IP是整个协议组的代名词，它包括主机网络层、互联层、传输层和应用层，它

17、与ISO参考模型之间的对应关系如图2-3所示。图2-3TCP/IP与OSI参考模型的对应关系显然传输层和互联层分别采用TCP和IP协议，而主机网络层（即物理层和数据链路层）可采用局域网的一个重要标准IEEE8025，它主要包括物理层和数据链路层部分，同时也包括网络层的相关部分。IEEE802可分为许多子标准，对应于不同的物理层和介质访问控制子层，但在链路控制子层，它们是兼容的。图2-4表明了IEEE802与ISO参考模型的对应关系。图2-4IEEE802与OSI参考模型的对应关系相对于管理与执行层的网络而言，现场层则广泛采用现场总线（FCS）的方式，其特点是数据量少，实时性高，一般不采用以太网

18、和TCP/IP协议，而采用工业控制中的各种现场总线协议。通过网关可以实现不同协议的转换。三企业网络系统的组网技术及网络设备3.1 组网技术组建网络的一个重要内容在于根据实际情况确定网络的物理层连接方式。从目前的技术条件和市场角度看，高速网络技术主要有:快速以太网技术、千兆以太网技术、光纤数据分布接口（FDDI）技术和异步传输(ATM)技术。它们在企业主干网的建设上应用广泛。另外，无线局域网技术在现代企业网络系统中也发挥了越来越重要的作用。3.1.1快速以太网与千兆以太网技术以太网（Ethernet）执行IEEE802.3标准。IEEE802.3是IEEE802的组成部分之一，在IEEE802.

19、3中，把以太网按照基带传输速率10Mbps, 100Mbps, 1000Mbps分为不同的标准。快速以太网6是近年来发展起来的，它采用100Mbps传输标准，克服了共享式以太网随着站点的增加网络有效带宽严重下降的缺点，从而保证了与之连接站点工网络设备单独站占用网络带宽，提高了网络的传输速度。快速以太网的传输介质按不同的子标准可采用3类双绞线、5类双绞线和光纤。千兆以太网7执行IEEE802.3z标准，传输速率为1000Mbps，目前主要支持光纤传输。它能兼容现有的以太网技术，设备简便，应用灵活，价格也较低。千兆以太网交换骨干技术的特点是：具有高速数据传输带宽，提供高速交换能力及多媒体应用对服务

20、质量的要求，具有良好的性价比。3.1.2 光纤数据分布接口(FDDI)网络技术光纤数据分布接口采用高速双环网络拓扑结构，以光纤为主要传输介质，通过高速交换器与子网连接，是一种高速非碰撞网络，通常被用作骨干网络的技术。但由于其为双环结构，网络扩展困难，而且主要网络设备昂贵，使得网络的造价比较高。3.1.3 异步传输(ATM)网络技术ATM网络技术是在上世纪90年代才兴起的一种网络技术，它采用称作信元(CELL)的较小数据单位对来自网络上不同的数据进行交换，有效地解决了数据在网络上传输的延迟问题，它极其适合音频和视频等对时间要求较高的应用。其缺点是目前没有统一的标准，互操作性较差，价格也高于快速以

21、太网。3.1.4 无线局域网(WLAN)技术无线局域网8执行IEEE802.11系列标准。其中IEEE802.11B和IEEE802.11G为当今WLAN的主流标准。它能在2.4G的频带上提供11Mbps的传输速率，而且可以根据信号强弱情况自动调整通信速率。无线局域网在数据链路层之上与以太网完全一致，所以可以它集成在有线局域网系统中去。使用无线AP（Access Point）即可方便地实现无线接入。WLAN以及移动性和灵活性，具有极大的发展前景。3.2网络设备3.2.1 服务器和浏览器服务器事实上是对硬件、软件系统要求较高的计算机。在企业网络系统中，服务器主要包括Web服务器、DNS服务器、E

22、-mail服务器、FTP服务器等。在小型企业局域网中，各类服务器可以由一台计算机担任。但对于要求较高的网络系统，则应分别设置服务器。浏览器即网络系统中的使用终端，一台装有网络工具的PC机即可作为浏览器。3.2.2 路由器路由器是实现异构网络互联的重要设备，它在网络层实现包的存储与转发，从而把众多的网络连接成一个大型网络。在企业网络系统中，通过路由器实现LAN与Internet的连接。3.2.3HUB和交换机HUB即集线器。早期的集线器仅工作于物理层，用于连接网络设备的线路集中在一起，以便于网络管理和维护，性质类似于多路中继器，同时完成集线和信号再生功能。随着技术的不断发展，集线器具备了交换功能

23、，它趋于和交换机有机组合。交换机是目前构建网络的非常重要的设备。从外观上看，它与集线器类似。交换机与集线器的主要区别在于前者的并行性。在企业网络系统中，与网络中心的服务器相联用交换机，而某个办公室中计算机的互联则用集线器。3.2.4 网关网关也是用于异构型网络互联的设备。网关的主要功能是将OSI模型的高层协议进行转换，将数据重新分组，从而实现两个不同类型网络之间的通信。在企业网络系统中，要实现管理层和生产车间数据的交互，则需要网关把TCP/IP协议转换为现场总线协议，例如PROFIBUS协议。网关可以是专门的设备，也可以是具有特定硬件、软件的计算机。3.2.5 网卡网卡又称网络适配器，它是PC

24、机的重要外设，由网卡接入网络。我们通常说的网卡一般是指安装在PC机的PCI扩展槽中的以太网卡，它是基于TCP/IP控制芯片的网络控制终端。为了接入Internet,在每一块以太网卡都存有全世界唯一的地址。在企业网络系统中，还存在支持现场总线协议的网卡，如CAN网卡、PROFIBUS网卡和FF网卡等。这些网卡使PC机（或工业控制计算机）能够直接接入现场层网络。四企业网络系统实例分析在前几个部分，分别介绍了企业网络系统的组建原则、总体结构、关键技术和主要设备。下面就具体实例来讨论企业网络系统。在毕业设计阶段，我参与了合肥市某企业网络系统的组建。如图4-1所示，这是一个基于快速以太网的网络系统，其主

25、干网采用快速以太网技术，整个网络采用星形拓扑结构，中心结点是以服务器和中心交换机为主要设备的网络管理中心。图4-1企业网络系统实例4.1 系统组成4.1.1 网络管理中心 网络管理中心是整个系统信息交换和服务中心，一台带“防火墙”功能的路由器作为和Internet的接口。在网络管理中心可进行整个网络系统的管理的维护。中心配置两台服务器，其中一台作为域名系统（DNS）服务器和电子邮件（EMAIL）服务器，另一台作为文件（FTP）服务器和网页（WEB）服务器。其中，域名服务器提供企业内部计算机域名与IP地址之间的转换服务；电子邮件服务器处于常开状态，使用户发送邮件时不必担心对方系统是否处于开启状态

26、，并可在不同的计算机系统上发送或接收邮件；文件服务器用于存储公共数据文件和用户数据文件，使用户在任何系统上都可以很方便地远程访问文件服务器上的文件。为了与基层网络相联，在网络中心设有网关。该网关实际上是一台嵌入式计算机，上面分别配置以太网卡和PROFIBUS网卡，并装有相关软件。它是管理层与现场层之间联系的纽带，使企业中信息由上至下畅通无阻。另外，在网络中心还设置了无线AP，以实现无线网络的接入，使得在一些不便布线的特殊场合也能方便连入企业网络系统，大大增加了系统灵活性。4.1.2 管理层及执行层由于公司的管理层与网络中心为同一幢楼，总经理办室、总务部、财务部、研发中心和销售中心分别通过HUB

27、直接从中心交换机接入网络系统。生产一部、生产二部和生产三部与网络管理中心有较大的物理距离，它们作为另外的网络主干节点，各自拥有自己的交换机和终端，通过光纤接入中心交换机。这样使企业网络系统覆盖整个范围。企业建有完善的数据库，包括财务数据、技术数据、库存数据、生产工艺数据，它们对不同的部门有不同的权限，保证整个信息系统的快捷和安全。4.1.3 现场层现场层网络是基于PROFIBUS协议的现场总线控制系统（FCS），这是典型的总线型结构。管理层和执行层的数据经过处理可以分别传至现场层的特定结点。例如管理层确定的生产数量以及执行层确定的生产工艺，经过计算机的数据融合与分析，可送往某一数控设备进加工，

28、以得到所需的产品。反之现场的工作过程可以上传到管理层和执行层，以供技术分析或市场决策。4.2 应用软件网络硬件建设和软件建设的关系犹如“公路”和“汽车”，在企业网络系统中，它们都是不可或缺的因素。有了“高速公路”，还要有“奔驰汽车”，才能保证信息系统的正常运行。现将这个网络的软件系统介绍如下：4.2.1 企业资源管理（ERP）系统 ERP是指利用计算机网络技术，以整体规划为主线实现对企业整体资源进行综合管理的现代企业管理理念。Internet技术的成熟为企业信息管理系统增加与客户或供应商实现信息共享和直接的数据交换的能力，从而强化了企业间的联系，形成共同发展的生存链，体现企业为达到生存竞争的供

29、应链管理想。在本文所述的企业网络系统中，ERP是一个重要的应用软件系统，它主要包括以下功能模块： 销售管理：实现了对订单的动态跟踪，全面掌握销售情况，提高市场响应速度和客户满意程度。 采购与库存管理：可以在恰当的时间得到恰当的物料，降低了库存，提高采购金额的利用率。 生产管理：生成准确的物料需求计划，降低了生产成本，缩短生产周期。 质量管理：有效控制了产品的质量。 财务管理：分为总账及明细账管理、现金管理、应收/付管理、成本管理、固定资产管理、工资管理。动态真实反映企业财务状况、业务数据与财务数据；确保业务数据的唯一和准确性，为实现财务管理的预算、控制和分析提供了基础；减少了财务坏帐、呆帐金额

30、。 人力资源管理：生成人力资源的科学需求、提高人力资源的整体素质。 设备管理：对设备进行科学维护。4.2.2 动态Web网站由于信息时代的迅速发展，人们的需求也不断提高，在基于Intranet的企业网络系统中，动态Web网站应运而生。动态Web网站不仅提供了一些生动的界面，在内容与交互性上也有更出色的体现。通过后台数据库操纵的Web页面像一个应用程序，具有极强的功能，能够方便快捷地提供大量的信息。本文所述的网络系统实例也使用了动态Web网站。相对于静态页面存以文件的形式存在硬盘上，动态Web页面则通过模板文件这一方式，通过向模板里动态装载内容，形成页面，因而网站管理也容易得多。使用动态Web网

31、站，该网络系统中的网页具有极好的动态性和交互性。4.2.3 计算机辅助设计/工艺/制造（CAD/CAPP/CAM）系统9如果说动态Web网站实现了管理层内部、执行层内部以及两层之间的高效沟通，那么CAD/CAPP/CAM则实现了执行层和现场层的无缝连接。计算机辅助设计（CAD）和计算机辅助制造（CAM），是指以计算机作为主要技术手段来生成和运用各种数字信息与图形信息，以进行产品设计和制造。CAD和CAM之间以CAPP为纽带，正如在硬件系统中，网关是管理层和现场层的纽带。有了完善的CAPP系统，就真正实现了CAD/CAPP/CAM的集成。设计与制造过程中的CAD、CAPP和CAM三个环节的软件集成保证了设计、工艺、制造的连续性，是数字化企业的重要内容。在这个网络系统中，执行层计算机装有大量的CAD/CAM设计软件，如3D-max、Pro/E、UG和PROTEL等。我们以电子电路CAD软件PROTEL为例说明CAD/CAPP/CAM系统。当一个电原理路设计完毕，系统可以自动生成PCB文件和相关工艺文件，把设计和生产有机结合起来，由网络直接传送给现场层的数控设备。工程师仅需从电路原理角度去考虑问题，就可通过PROTEL这样一个简单的CAD/CAPP/CAM系统，由计算机及其网络自动完在了生产工艺每一个具体环节，最终制造出高质量的线路板。4.3 系统布线系统采用集中式布