《局域网组网工程》PPT课件.ppt

第9章局域网组网工程,本章学习目标掌握局域网组网工程的基本路线学会中、小型局域网设计的基本方法理解网络系统集成的基本内容,第9章局域网组网工程,本章内容要点局域网工程设计的方法、原则、步骤局域网中如何划分子网及确定子网掩码局域网的系统集成,第9章局域网组网工程,本章学前要求对局域网的设备和连接有一定的了解，或者已经学完了本书前8章的内容。已经掌握了局域网拓扑结构的知识，对局域网组网有一定程度的实践操作。已经具有局域网中应用服务器的安装和配置的技能，并学会了局域网中安全管理的操作。,第9章局域网组网工程,9.1局域网工程概述9.2局域网设计9.3子网划分和地址分配9.4局域网的系统集成,9.1局域网工程概述,9.1.1局域网规划9.1.2设备选型与工程实施9.1.3局域网测试,9.1.1局域网规划,局域网工程分为三个阶段：（P271）局域网规划的概念1.用户需求分析概要设计局域网的地理分布用户设备类型用户业务需求通信类型和通信量估算容量和性能局域网现状,9.1.1局域网规划,2.系统可行性分析拓扑结构接入Internet服务器网络管理能力,在局域网设计阶段，所选技术应当满足“成熟可靠、先进完整、安全开放、兼顾扩展”的基本原则来进行设计，选择成熟可靠的技术方案，工程风险最低；在此前提下，还要尽量采用相对先进的技术，为以后升级留下余地。局域网设计中，如果网络规模比较大，还要按照用户对网络速率的需求和用途划分出多个子网，便于管理、维护和提高网络效率。一般按部门或使用要求划分子网，同一部门或同一使用要求的用户连接在一个子网中，具体实现可用物理电缆连接或虚拟局域网技术达到划分子网的目的。在局域网设计的最后阶段，还要根据网络规模进行逻辑网络的设计，即确定局域网的拓扑结构、网段互连、层次型网络结构。,分层结构方法,三层结构是指把网络分为核心层、汇聚层和接入层。在三层拓扑结构中，通信量被接入层导入网络，然后被汇聚层聚集到高速链路流向核心层。从核心层流出的通信量被汇聚层发散到低速链接上，经接入层流向用户。核心层是由高端路由器、交换机组成的网络中心。处理高速数据流，其主要任务是数据包的交换；汇聚层由路由器和交换机构成。负责聚合路由路径，收敛数据流量；接入层由网络集线器、交换机和其它设备组成，用来连接用户入网；将流量导入网络，执行网络访问控制等网络边缘服务。我们以校园网拓扑结构设计为例，介绍分层结构方法的应用。校园的各栋教学楼、办公楼、图书馆等内部网络属于接入层，连接学校各个园区的设备属于汇聚层，互联汇聚层设备的骨干设备以及连接在骨干设备上的各种服务器属于核心层。,分层结构方法,校园网分层结构,分层结构方法,没有汇聚层的校园网,分层结构方法,9.1.2设备选型与工程实施,1.局域网的技术选取和布线(p274)2.设备选型3.远程访问设计4.局域网实施的主要步骤工程实施计划设备验收设备安装系统测试系统试运行系统切换人员培训,9.1.3局域网测试,分为如下三个测试层次：1.局域网设备测试(P275)功能测试用于验证产品是否具有设计的每一项功能。可靠性和稳定性测试往往通过加重负载的办法来分析和评估系统的可靠性和稳定性。一致性测试验证产品的各项功能是否符合标准。网络产品的最大特点是必须符合标准，否则，不同网络产品之间就难以互连。互换性测试考察一个网络产品是否能在不同厂家的多种网络产品互连的网络环境中很好地工作。性能测试的主要目的是分析产品在各种不同的配置和负载条件下的容量和对负载的处理能力、如交换机的吞吐量、转发延迟等。,9.1.3局域网测试,2.局域网系统测试最基本的局域网系统测试是物理连通性、基本功能和一致性测试。除此之外，还包括网络系统的规划验证测试、网络系统的性能测试、网络的可靠性与可用性的测试与评估、网络流量的测量和模型化等。3.局域网应用测试应用测试包括网络应用软件配置是否合理、各种网络服务是否实现、网络安全性及可靠性是否符合要求等，测试局域网对应用的支持水平。,9.2局域网设计,9.2.1小型局域网设计9.2.2单元实训：小型局域网工程的方案设计9.2.3中型局域网设计9.2.4单元实训：中型局域网工程的规划设计9.2.5大型局域网设计,9.2.1小型局域网设计,小型局域网一般采用“对等网络”或“客户机/服务器”结构，局域网组成如图9-3所示。在小型局域网中，可以用Internet共享或代理服务器方式实现一条线使小型局域网连上Internet。下面就以一个小型办公环境网络的建设为例，来说明一下小型局域网中的基本组件、局域网的设计、组建等基础工作。,图9-3小型局域网组成示意图,9.1.3小型局域网设计,现在这种方式很少用。,1.分析现有条件及要求，确定局域网系统结构2.选择并确定主要部件3.局域网布线设计4.网卡的安装、设置与连接5.软件系统的主要名称和软件清单6.组建小型办公室的工作组网络7.开放和使用共享资源8.远程访问服务和共享接入Internet9.调试各服务子系统的功能,9.1.3小型局域网设计,9.2.2小型局域网工程的方案设计,1.实训目的学习小型局域网工程方案设计的方法，了解小型局域网组建的过程。2.实训条件可供参考的小型局域网设计方案。小型局域网的虚拟操作环境。小型局域网所需要的硬件设备与软件程序。,3.实训内容及步骤对一个小型局域网(节点数在50台左右)进行实际调研，进行系统需求分析与方案设计，调查局域网应用情况和维护中常见的问题。假定当前新建了一所职业技术学校(教学楼和办公楼在一栋5层的大楼中)，需要进行局域网建设。该局域网需求为：教师能够进行网络办公和网络教学，学生能够进行网络课程学习和讨论，以及局域网能够连接Internet，并且任何一个网络节点可以访问Internet资源。根据以上信息为用户做详细的需求报告，并且以建设者的身份写出局域网组网方案，例如，根据需求作可行性报告、局域网设计、设备安装的软件调试的计划表、用户使用说明书等。,9.2.2小型局域网工程的方案设计,9.2.3中型局域网设计,对于小型企业、中小学校或机关单位来说，拥有几十台计算机和少数共享设备，要组成一个中、小型局域网，其网络构成原理与前述小型局域网差别不大。只是位置分散，计算机之间最大距离往往会超过100米。如何使用网络互连设备扩展网络距离是一个要解决的问题。一般可采用增加交换机的方式来延长网络距离。将一个或多个主干交换机安放在整个网络的相对中心位置，由交换机向各个计算机集中的地点提供信号，再用交换机将信号分配到每台计算机上。这一基本思路的简图如图9-4所示。,一个全交换式的中型局域网,9.2.2小型局域网工程的方案设计,9.2.3中型局域网设计,在图9-4中，利用主干交换机向用户交换机提供信号，主干交换机之间用光缆或粗通道信号电缆相连，由主干交换机向用户交换机提供最大100Mbps的带宽，最终为用户桌面级提供10/100Mbps的自适应带宽。显然，同一局域网内，两台计算机的距离可以大大超出100米。这是由于使用多个互连设备之间将网络自然划分成多段，使用UTP-5类线时，每一段不超过100米、逐级串行不超过5段即可；在主干交换机之间如果使用光纤作为传输介质，两主干交换机之间的距离可达几十上百公里。对一个居民小区或一个办公大楼，有一个主干交换机，再有几个用户交换机，就可支撑一个上百台计算机组成的网络。而一个大型局域网工程，在某一个城市，只要有几个主干交换机也就足够开展业务，再利用路由器与Internet相连接，就可成为Internet的一个节点。,9.2.4中型局域网工程的规划设计,1.实训目的学习中型局域网工程规划设计的方法，了解中型局域网工程实施的步骤。2.实训条件实训将虚拟一个企业运作的场景，来进行局域网的规划设计，并在虚拟机环境中模拟实施其规划。假定虚拟企业已经在虚拟环境中安装Windows2003Server网络操作系统，并且已经申请了公共域名(www.v-)。在此基础上，规划和设计虚拟企业网络。,9.2.4中型局域网工程的规划设计,3.实训内容及步骤构建网络应用服务器活动目录的安装与管理用户帐户管理规划和设计文件系统管理实施组策略安全规划与管理远程访问管理信息发布和文件传输,9.2.5大型局域网设计,对大型企业甚至跨国集团、著名大学，其网络分布在较大范围，中、小型局域网难以满足其应用要求。如果要建立企业级的网络，常称Intranet(实际是Internet在企业的应用，可看作是企业广域网)，仅有主干交换机提供的百兆级网络速率就远远不够了，还应该在上面有千兆级的网络核心层次。在核心层，可以是由中心交换机、单模光纤(线路速率在10Gbps以上，距离达几百分里)组成的企业网/互联网核心层，如图9-4所示结构；也可以是由中心路由器和单模光纤组成的核心层，如本章图9-1所示结构。,9.3子网划分和地址分配,9.3.1子网划分9.3.2地址分配9.3.3单元实训：子网规划,9.3.1子网划分,1.划分子网的引例一个单位有五个部门，其中，部门一有10台计算机，部门二有20台，部门三有30台，部门四有15台，部门五有20台，总的网段有一个C类地址192.168.2.0/24，如何划分单独的网段？,图9-5子网掩码中表示子网号,9.3.1子网划分,192.168.2.0/24中的24是表示子网掩码中1的个数是24个，这是255.255.255.0的另外一种表示方法，每一个255表示一个二进制的8个1，最后个0表示二进制的8个0，以二进制数表示为11111111111111111111111100000000，最后一位字节的高3位表示子网号，低5位表示主机号，3位子网号可以表示23-2=6个子网。5位主机号可分配给25-2=30台主机。子网掩码用于辨别IP地址中哪部分为网络地址，哪部分为主机地址，有1和0组成，长32位，全为1的位代表网络号。不是所有的网络都需要子网，因此就引入一个概念：默认子网掩码(defaultsubnetmask)，A类IP地址的默认子网掩码为255.0.0.0；B类的为255.255.0.0；C类的为255.255.255.0。图9-5给出了子网掩码中子网号的表示方法。,9.3.1子网划分,表9-1给出了五个部门的IP地址段分配，以及最多主机数和使用主机数。,上面的例子说明：子网划分是借助于取走主机位，把这个取走的部分作为子网位。因此这个意味划分越多的子网，主机将越少。,9.3.1子网划分,2.划分子网的作用划分子网可以起到4个方面的作用，对用户进行分组，隔离不同用户组之间的通信；利于分层结构设计；利于地址分配；利于流量聚合。对用户进行分组，隔离不同用户组之间的通信。利于分层结构设计利于地址分配利于流量聚合,9.3.1子网划分,如果不进行子网划分主要存在如下问题：进行子网划分的网段号，只能表示一个网段，尽管这个网段上实际存在的主机数目可能远远小于该网段所能容纳的主机数目。浪费编号资源。在划分子网后，网段和编号的问题得到解决，有效地利用编号资源。进行子网划分后，可以将一个能够容纳大量主机的大网段的网段号细分成表示若干个小网段的网段号。,9.3.1子网划分,3.子网的划分原则子网的划分一般按照其用户所在的地址位置进行。换句话说，地址位置分布相对集中的机器要划分到一个子网中。例如，校园内一栋楼里的机器，要属于同一个子网。这样，无论这栋楼里有多少台机器，它们只在与之相连的路由器的路由表中占有一条表项，该栋楼只需一条到路由器的链路就可把多台机器接入校园网。其原理如图9-6所示。,9.3.1子网划分,按地理位置划分子网,9.3.2地址分配,局域网工程设计中地址分配是一项不可忽视的任务。地址分配要按照先分配子网号，再分配主机号的二步法进行。这种分级分配方法便于地址的分配和管理，更重要的是，按子网分配地址便于路由表配置，便于流量的聚合。不要采用按申请顺序、按行政单位或其他方式分配地址，要按照利于流量汇聚的方式分配地址。分配地址的同时，要告诉用户地址对应的子网掩码，以便用户配置机器的IP地址属性,9.3.2地址分配,1.子网划分的层次结构IP地址是一种层次型的编址方案。通过划分子网，形成一个三层的结构，即网络号、子网号和主机号。通过网络号确定了一个站点，通过子网号确定一个物理子网，而通过主机号则确定了与子网相连的主机地址。因此，一个IP数据包的路由就涉及到三部分：传送到站点、传送到子网、传送到主机。,9.3.2地址分配,2.子网具体的划分方法对子网的划分，可以将单个网络的主机号分为两个部分，其中一部分用于子网号编址，另一部分用于主机号编址。,主机号分为两个部分,9.3.2地址分配,划分子网号的位数，取决于具体的需要。若子网号所占的比特越多，可分配给主机的位数就越少，也就是说，在一个子网中所包含的主机就越少。例如一个B类网络172.25.0.0，将主机号分为两部分，其中8个比特用于子网号，另外8个比特用于主机号，那么这个B类网络就被分为254个子网，每个子网可以容纳254台主机。,8个比特表示子网号，8个比特表示主机号,9.3.2地址分配,172.25,16.51,172.25,16.52,IP地址一,IP地址二,如图所示，划分子网后，如何区分IP地址一和IP地址二？即如何确定这两个IP地址是否属于同一个网络？,地址一和地址二属于同一个子网？,9.3.2地址分配,子网掩码(SubnetMask)是一个“点分十进制”表示的32位二进制数，通过子网掩码，可以指出一个IP地址中的哪些位对应于网络地址(包括子网地址)、哪些位对应于主机地址。对于子网掩码的取值，通常是将对应于IP地址中网络地址(网络号和子网号)的所有位都设置为“1”，对应于主机地址(主机号)的所有位都设置为“0”，如表9-2所示。,表9-2子网掩码的取值,9.3.2地址分配,3.通过子网掩码识别网络地址TCP/IP对子网掩码和IP地址进行“按位与”的操作。经过按位与运算，可以将每个IP地址的网络地址取出，从而知道两个IP地址所对应的网络，如图9-10所示。,图9-10通过子网掩码识别网络地址,9.3.2地址分配,9.3.2地址分配,由于网络号全为“0”代表的是本网络，所以网络地址中的子网号也不能全为“0”，子网号全为“0”时，表示本子网网络。由于网络号全为“1”表示的是广播地址，所以网络地址中的子网号也不能全为“1”，全为“1”的地址用于向子网广播。如图9-11所示给出了子网掩码与主机IP地址范围的计算方法。,子网掩码与主机IP地址范围的计算,9.3.2地址分配,4.子网划分的步骤在划分子网之前，需要确定所需要的子网数和每个子网的最大主机数，有了这些信息后，就可以定义每个子网的子网掩码、网络地址(网络号+子网号)的范围和主机号的范围。划分子网的具体步骤如下：确定需要多少子网号来唯一标识网络上的每一个子网。确定需要多少主机号来标识每个子网上的每台主机。定义一个符合网络要求的子网掩码。确定标识每一个子网的网络地址。确定每一个子网上所使用的主机地址的范围，以及每个子网中每台主机的地址分配。,9.3.2地址分配,5.地址分配示例示例1：假设某单位已从网络信息中心得到一个C类IP地址211.70.248.0，现根据需要将它划分为12个不同的子网，每个子网主机数不超过14台。请确定每个子网的网络地址、开始和结束地址和广播地址，并计算出该网络的子网掩码。,9.3.2地址分配,5.地址分配示例示例2：现需要对一个局域网进行子网划分，其中，第一个子网包含2台计算机，第二个子网包含260台计算机，第三个子网包含62台计算机。如果分配给该局域网一个B类地址128.168.0.0，请写出IP地址分配方案。,9.3.3单元实训：子网规划,1.实训目的了解子网掩码的作用，掌握划分子网，以及确定子网掩码和地址分配的方法。2.实训设备和条件为实验中心规划IP地址，该中心有5个局域网，每个局域网最多有25台主机(或网络设备)。,9.3.3单元实训：子网规划,3.实训内容和步骤申请IP地址确定子网地址的位数与子网地址主机地址分配方案子网掩码的确定,9.4局域网的系统集成,教材P295集成的概念9.4.1局域网的系统集成9.4.2局域网的系统集成目标、方法和内容9.4.3企业局域网系统集成实例,9.4.1局域网的系统集成,局域网的系统集成是指在系统科学方法的指引下，根据对用户需求的分析、计算机软硬件工程开发的技术规范，提出局域网系统的解决方案，并将组成该网络的硬件系统、软件系统、应用技术和操作人员进行集成，具体内容分为硬件系统、软件系统、人员系统三个方面。,9.4.2局域网的系统集成目标、方法和内容,网络系统集成是一个复杂的系统工程，包括目标、方法和内容三大部分，涉及计算机、网络、通信和管理方面的知识和技术。一个网络系统的成功与否、性能好坏与网络系统集成的质量高低有直接联系。,网络集成目标（P296）分为用户目标和系统集成目标两个部分网络集成方法三种形式：独立完成网络系统集成、联合完成网络系统集成和委托网络系统集成商完成网络系统集成。网络集成内容4个方面的具体内容：完整的规划方案（概要设计）；网络系统设计（详细设计）；网络系统施工；网络系统测试与验收。,9.4.2局域网的系统集成目标、方法和内容,9.4.3企业局域网系统集成实例,这里以一个中型企业为实例，模拟如何进行网络系统集成的全过程。1.用户需求2.系统目标3.网络规划(概要设计)4.网络设计(详细设计)5.网络经费概预算6.设备采购、验收7.网络施工8.网络验收9.人员培训,本章小结,网络规划就是局域网组网工程的“谋”，实施局域网工程的首要工作就是要进行规划，然后才是局域网技术设计，局域网设备选型，综合布线系统，局域网系统集成，局域网测试，局域网工程实施等过程，通过科学合理的规划能够取得用最低的成本建立最佳的局域网，达到最高的性能，提供最优的服务等完美效果。按照一定的设计方案和组织流程进行的局域网组建工作能够满足一定的应用需求，达到一定的功能目标。,课后习题,1.简答题如果企业的某一部门与网络中心机房相距超过100米，能否用双绞线连接主干交换机与用户交换机？网络工程分为几个阶段？有哪些方面的具体内容？了解学校校园网或公司的企业内部网，考察其网络拓朴、硬件连接和软件配置情况。并确定局域网中的集线器、交换机、路由器等设备型号与技术指标，其布局和配置是否合理，如果让你自己设计，怎样选择设备和配置局域网。什么是子网？举例说明如何划分子网及确定子网掩码。,2.填空题三层结构是_、_、_。按照分层结构规划网络拓扑时，应遵守两条基本原则：_、_。核心层的主要工作是_。汇聚层的设计要达到_、_个目标。接入层的基本设计目标包括_、_、_。划分子网的作用包括_、_、_、_。子网的划分一般按照其用户_进行。,课后习题,3.撰写一份“虚拟企业”信息化网络的设计书用户需求：网络化办公、数据和文件传输服务，要求与Internet接通。20台PC机，所有设备、配件、材料均采购。所有用户分布在一个楼层的几个写字间内。要求做一个网络设计招标书，具体包括如下内容：用户需求分析；网络规划；经费概预算，设备、材料价格可从市场调查取得，应当有两套预算；施工前准备，设备采购、验收等；施工，应当有工程进度表；验收，从用户需求转化为系统目标，按系统目标进行验收。其它方面的内容可以是虚拟的。,课后习题,