大型园区网络建设与管理.pdf

1、书书书大型园区网络建设与管理魏楚元等编著机 械 工 业 出 版 社本书从基础入手，以一个大型网络建设为主线，系统地介绍了一个园区网络规划、设计与实施的原理、方法、技术和管理。本书首先介绍了一个大型园区网络的基本原理、基本概念和关键要素及设计方法。然后分章节、较全面、系统地介绍了网络互连设备、服务器与存储技术、网络安全原理与技术、综合布线系统、网络机房与数据中心和网络管理的设计方法与关键技术。本书涵盖了一个大型网络规划、设计的全过程。作者结合多年从事网络规划设计与管理的实践经验，为读者提供了一个完整的大型园区网络设计方法和当前流行的技术案例，涵盖一个大型园区网络的网络设备、综合布线系统、机房建设

2、、服务器与存储系统、网络管理与安全等主要内容。本书内容通俗易懂，结构清晰、实例丰富、实用性强。本书适合高等院校计算机科学与技术、网络工程、信息安全、软件工程等专业的学生使用，也适合作为网络工程人员的自学教材和培训教材，特别适合作为网络工程技术人员和网络管理人员的工程实践指导书。图书在版编目（C I P）数据大型园区网络建设与管理/魏楚元等编著.北京：机械工业出版社，2 0 1 4.8I S B N9 7 8-7-1 1 1-4 7 7 2 2-8.大.魏.计算机网络管理.T P 3 9 3.0 7中国版本图书馆 C I P数据核字（2 0 1 4）第 1 9 1 6 8 5号机械工业出版社（北

3、京市百万庄大街 2 2号邮政编码 1 0 0 0 3 7）策划编辑：林春泉责任编辑：翟天睿版式设计：赵颖喆责任校对：程俊巧责任印制：刘岚北京京丰印刷厂印刷 2 0 1 5年 3月第 1版第 1次印刷 1 8 4 m m 2 6 0 m m 1 6.5印张3 9 9千字 00 0 1 30 0 0册 标准书号：I S B N9 7 8-7-1 1 1-4 7 7 2 2-8 定价：4 9.0 0元凡购本书，如有缺页、倒页、脱页，由本社发行部调换电话服务网络服务社 服 务 中 心：（0 1 0）8 8 3 6 1 0 6 6销 售 一 部：（0 1 0）6 8 3 2 6 2 9 4销 售 二 部

4、：（0 1 0）8 8 3 7 9 6 4 9教 材 网：h t t p：/w w w.c m p e d u.c o m机工官网：h t t p：/w w w.c m p b o o k.c o m机工官博：h t t p：/w e i b o.c o m/c m p 1 9 5 2读者购书热线：（0 1 0）8 8 3 7 9 2 0 3封面无防伪标均为盗版前言据中国互联网络信息中心（C N N I C）2 0 1 3年 7月 1 7日在京发布的第 3 2次 中国互联网络发展状况统计报告显示：截至 2 0 1 3年 6月底，我国网民规模达到 5.9 1亿，互联网普及率为 4 4.1%。在今

5、年上半年的互联网发展中，手机作为上网终端的表现抢眼，不仅成为新增网民的重要来源，在即时通信、电子商务等网络应用中均有良好的表现。进入 2 1世纪以来，近 1 0年时间，我国网络产业的发展十分迅猛，华为、中兴、锐捷等知名网络厂商推动了网络产业的迅猛发展。中国俨然是一个网络大国，国家层面上推动物联网产业、云计算产业的发展，基础网络设施的建设变得十分重要。行业的发展热潮势必催生了网络基础设施建设的高潮，对网络工程行业的人才需求也变得旺盛。何为一个大型园区网络，并没有一个严格的定义。人们经常讨论的大型园区网络，通常是指这个网络所服务的用户数、信息点数、网络设备台套数等。如一所大学，拥有人数两三万人，这

6、所大学只有一个网络出口，那么这所大学所建设的园区网络覆盖到全校 1 0 0多栋建筑物，构成了这所大学的局域网，这个局域网通常称为校园网。校园网拥有网络核心与数据中心机房，拥有中心机房至全校各单体建筑的主干光缆，每栋楼宇都有覆盖各单体办公室的双绞线缆，每栋楼宇的弱电间都有网络交换机，数据中心机房拥有多台服务器和存储系统等。这些关键要素就构成了一个大型园区网络。如何设计一个大型园区网络呢？业界很多企业、厂商、专家、学者都提出了很多解决方案，如知名网络厂商推出的交换、路由方案。实际上，一个大型园区网络的规划、设计与建设是一个系统工程。从系统论的角度，可以把它分解为几大块：第一，一个以网络设备为主的网

7、络解决方案；第二，一个网络与数据中心机房建设方案；第三，一个与网络解决方案相匹配的综合布线系统解决方案；第四，一个完备的网络管理与网络安全解决方案。可以把这四个关键的解决方案及其实践，归结为网络基础设施的建设。本书系统性地以一个大型网络建设为主线，介绍了一个园区网络规划、设计与实施的原理、方法、技术和管理。本书的作者结合多年从事网络规划设计与管理的实践经验，为读者提供一个完整的大型园区网络设计方法和当前流行的技术案例，涵盖一个大型园区网络的网络设备、综合布线系统、机房建设、服务器与存储系统、网络管理与安全等主要内容。业界不断推出新的产品、新的解决方案，推陈出新，内容繁杂。作者从基础层面着手，抓

8、住主要的要素，由浅入深地介绍一些解决方案。本书最大的特点是实用性强，基本上围绕实践层面，从解决问题入手。这些方案可以供读者理解如何规划一个大型园区网络，如何以最快捷、最实用的方式构建一个大型网络。本书也有部分理论基础，以方便读者理解掌握。本书共分为 8章，各章的主要内容如下：第 1章园区网络工程概述。主要介绍了计算机网络的基本组成、功能、局域网的基础知识。对一个大型园区网络规划与设计的要素进行了介绍，并介绍网络逻辑设计、物理设计、网络弱电工程设计的一些基本概念和方法。第 2章网络互连设备。主要介绍了网络互连的基本概念和常用的网络设备，重点介绍了交换机和路由器的构造、基本原理和性能指标。第 3章

9、数据中心服务器与存储技术。主要介绍了服务器与存储系统的设备特点、构造、板卡、性能指标，给出了一些存储系统的解决方案。第 4章网络安全技术。介绍了网络安全的基本概念、基本攻防技术、给出了网络防火墙、入侵检测、入侵防御系统等关键安全设备的解决方案。第 5章综合布线系统。主要介绍了综合布线系统的规划、设计与施工技术。第 6章网络核心机房建设。主要以一个网络核心机房与数据中心机房建设案例为主，阐述了网络机房建设的一些关键要素。第 7章网络管理。主要介绍了网络管理的基本概念、基本原理和常用的网络管理手段。第 8章大型园区网络规划与设计案例。主要以高校校园网络建设为案例，介绍了园区网络规划与设计的基本方法

10、。本书内容通俗易懂、结构清晰、实例丰富、实用性强。本书适合高等院校计算机科学与技术、网络工程、信息安全、软件工程、智能建筑弱电工程等专业的学生使用，也适合作为网络工程人员的自学教材和培训教材，特别适合于作为网络工程技术人员和网络管理人员的工程实践指导书。本书在编写过程中参考了国内外知名企业、厂商提出的一些经典的解决方案和产品资料，也参考了国内同仁编写的专著、教材的新成果、新知识，在此一并表示感谢。本书的写作得到了张蕾、孙绪华、宋军、李勇振、王东亮、牟综磊等的大力帮助和支持，他们参与编写了部分内容，在此表示感谢。网络是一个复杂系统。本书内容较为全面，但限于篇幅和章节，很多内容并未深入阐述清楚，再

11、限于作者水平有限，书中难免存在很多错误和不完善的地方，敬请读者批评指正。编者2 0 1 4年 6月 大型园区网络建设与管理目录前言第 1章园区网络工程概述11.1 计算机网络概述11.1.1 计算机网络的定义11.1.2 计算机网络的功能11.1.3 计算机网络的分类21.2 局域网31.2.1 局域网的定义及功能31.2.2 局域网的分类41.3 园区网络规划与设计71.3.1 园区网络的概念71.3.2 大型园区网络规划与设计81.3.3 大型园区网络工程设计原则1 01.3.4 组网需求分析1 21.3.5 园区网络建设的性能目标1 41.3.6 园区网络建设的步骤1 71.4 园区网络

12、逻辑设计1 81.4.1 网络拓扑的选择1 81.4.2 网络分层结构设计1 91.4.3 I P地址规划与分配2 11.4.4 I P v 6地址规划与分配2 31.4.5 子网划分与 V L A N2 71.4.6 网络 I n t e r n e t 出口设计2 81.5 园区网络物理设计2 91.5.1 网络传输介质的选择2 91.5.2 结构化布线3 01.5.3 设备选型3 01.5.4 网络弱电机房设计与施工3 3本章小结3 4第 2章网络互连设备3 52.1 网络互连3 52.1.1 网络互连的基本概念3 52.1.2 网络互连的目的及意义3 52.1.3 网络互连的基本原理3

13、 62.2 常用的网络设备3 82.2.1 网络适配器3 82.2.2 中继器4 02.2.3 网桥4 12.2.4 集线器4 22.2.5 网关4 32.3 交换机4 42.3.1 交换机的基本概念4 42.3.2 交换机的工作原理4 42.3.3 以太网交换机的基本功能4 52.3.4 以太网交换机的分类4 52.3.5 交换机的主要性能指标4 62.4 路由器4 72.4.1 路由器的基本概念4 72.4.2 路由器的工作原理4 82.4.3 路由器的基本功能4 92.4.4 路由器的分类4 92.4.5 路由器的主要性能指标5 02.5 主流网络产品介绍5 02.5.1 交换机简介5

14、12.5.2 路由器简介5 3本章小结5 5第 3章数据中心服务器与存储技术5 63.1 服务器技术概述5 63.2 服务器硬件基础5 73.2.1 服务器的 C P U5 73.2.2 服务器的关键部件5 93.2.3 服务器主要性能指标6 23.3 服务器分类6 33.3.1 按服务器的外形结构分类6 33.3.2 按应用层次分类6 53.3.3 按服务器的处理器类型分类6 83.3.4 按服务器的用途分类6 93.4 服务器系统的主要技术7 03.4.1 服务器的基本技术7 03.4.2 服务器的群集与容错技术7 23.4.3 服务器的负载均衡技术7 43.4.4 服务器虚拟化技术7 5

15、3.5 网络存储系统7 83.5.1 网络存储的基本概念7 83.5.2 存储系统相关协议7 93.5.3 存储技术的分类8 03.6 云存储技术8 23.6.1 云存储技术的基本概念8 23.6.2 云存储技术的优势8 33.6.3 云存储的结构模型8 43.6.4 云存储的特点8 53.6.5 云存储解决方案8 7本章小结9 1第 4章网络安全技术9 24.1 网络安全概述9 24.1.1 网络安全的重要性9 24.1.2 网络面临的不安全因素9 24.1.3 网络安全的定义及特征9 34.2 网络安全策略及防护体系9 54.2.1 网络安全策略9 54.2.2 网络安全防护体系9 54.

16、3 常见的网络黑客攻击方法及防范9 64.3.1 网络攻击的步骤9 64.3.2 网络攻击的原理和手段9 74.3.3 I P欺骗攻击9 94.3.4 保护口令安全1 0 14.4 网络安全技术基础理论1 0 24.4.1 密码技术的基本概念1 0 24.4.2 密码体制1 0 34.4.3 认证技术1 0 54.4.4 P K I 技术1 0 74.5 虚拟专用网络1 0 94.5.1 V P N的基本概念1 0 94.5.2 V P N的工作原理1 0 94.5.3 V P N的关键技术和主要协议1 1 04.5.4 V P N常见的三种组网类型1 1 34.5.5 V P N解决方案1

17、1 44.6 防火墙技术1 1 74.6.1 防火墙的基本概念1 1 74.6.2 防火墙的基本功能1 1 84.6.3 防火墙的实现技术1 1 84.6.4 防火墙的分类1 2 04.6.5 防火墙的应用与发展趋势1 2 04.7 入侵检测系统1 2 14.7.1 入侵检测系统的基本概念及功能1 2 24.7.2 入侵检测系统的工作原理1 2 24.7.3 入侵检测系统的分类1 2 44.7.4 入侵检测系统产品的选用方法1 2 54.8 网络安全综合解决方案案例分析1 2 64.8.1 基本思想1 2 64.8.2 安全方案设计1 2 64.8.3 安全防范措施1 2 7本章小结1 2 9

18、第 5章综合布线系统1 3 05.1 综合布线系统概述1 3 05.1.1 综合布线系统简介1 3 05.1.2 综合布线系统的定义1 3 15.1.3 综合布线系统的特点1 3 15.2 综合布线系统的结构1 3 25.2.1 综合布线系统的总体结构1 3 25.2.2 综合布线系统的组成1 3 35.3 网络传输介质1 3 55.3.1 双绞线1 3 65.3.2 同轴电缆1 3 85.3.3 光纤1 3 95.3.4 光缆与光纤连接器1 4 05.4 综合布线系统设计1 4 25.4.1 综合布线系统设计原则1 4 25.4.2 综合布线系统设计标准1 4 35.4.3 综合布线系统设计

19、步骤1 4 45.4.4 综合布线系统设计时需考虑的问题1 4 45.4.5 综合布线各子系统设计1 4 55.5 综合布线系统工程施工技术1 5 25.5.1 综合布线系统工程施工要点1 5 25.5.2 综合布线工程施工常用工具与使用1 5 45.5.3 配线架的安装与端接1 5 65.6 综合布线系统工程测试1 5 95.6.1 综合布线系统测试的必要性1 5 95.6.2 测试标准与测试模型1 5 95.7 综合布线系统设计方案案例1 6 15.7.1 工程概况1 6 15.7.2 功能需求1 6 35.7.3 总体设计思路1 6 35.7.4 各子系统设计1 6 45.7.5 设备间

20、的环境要求1 7 0 大型园区网络建设与管理5.7.6 管道设计1 7 0本章小结1 7 1第 6章网络核心机房建设1 7 26.1 网络核心机房基本概念1 7 26.1.1 网络核心机房的概念1 7 26.1.2 网络核心机房的组成1 7 26.1.3 电子机房的类型及特点1 7 36.2 网络核心机房规划与设计1 7 46.2.1 机房布局规划设计1 7 46.2.2 机房工程1 7 56.3 网络机房选址及机房装修1 7 66.3.1 机房选址考虑的因素1 7 66.3.2 机房室内装修1 7 66.4 供配电系统1 7 76.4.1 供配电概述1 7 76.4.2 不间断电源1 8 1

21、6.4.3 机房照明系统1 8 46.4.4 防雷接地系统1 8 56.4.5 静电防护1 8 66.5 机房空调及新风系统1 8 66.5.1 机房空调系统1 8 66.5.2 精密空调的选择1 8 86.5.3 精密空调机容量的计算方法1 8 96.5.4 新风系统1 9 26.6 机房消防系统1 9 36.6.1 气体灭火消防系统1 9 36.6.2 消防报警及联动控制系统1 9 46.7 机房弱电系统1 9 56.7.1 网络核心机房综合布线系统1 9 56.7.2 K V M系统1 9 96.7.3 机房动力环境监控系统1 9 96.8 网络核心机房设计案例2 0 16.8.1 设计

22、案例情况概述2 0 16.8.2 机房装修工程2 0 26.8.3 机房供配电、照明及防雷接地系统2 0 36.8.4 机房空调及新风系统2 0 56.8.5 综合布线系统工程2 0 66.8.6 消防系统2 0 66.8.7 机房环境及设备集中监控系统2 0 66.9 网络核心机房未来发展趋势2 0 76.9.1 传统数据中心的弊端2 0 76.9.2 数据中心能耗效率计算2 0 76.9.3 绿色数据中心2 0 8本章小结2 0 9第 7章网络管理2 1 17.1 网络管理的基本概念2 1 17.1.1 什么是网络管理2 1 17.1.2 网络管理系统的概念2 1 27.2 网络管理的目标

23、和内容2 1 37.2.1 网络管理的基本目标2 1 37.2.2 网络管理的主要内容2 1 47.2.3 网络管理的基本方式2 1 57.2.4 网络管理的对象2 1 67.3 网络管理的基本功能2 1 67.3.1 配置管理2 1 67.3.2 故障管理2 1 77.3.3 性能管理2 1 87.3.4 安全管理2 1 97.3.5 计费管理2 1 97.4 8 0 2.1 x 认证管理技术2 2 07.4.1 8 0 2.1 x 协议介绍2 2 07.4.2 8 0 2.1 x 认证体系2 2 07.4.3 8 0 2.1 x 认证过程2 2 17.4.4 8 0 2.1 x 认证技术在

24、组网中的应用2 2 37.4.5 8 0 2.1 x 认证的特点2 2 67.4.6 认证技术应用实例2 2 67.5 网络管理平台案例介绍2 2 87.6 计费管理2 3 27.6.1 校园网计费管理的功能2 3 27.6.2 校园网计费系统案例介绍2 3 37.7 校园网安全管理技术2 3 47.7.1 校园网常见的安全风险2 3 47.7.2 校园网安全防范对策2 3 57.8 网络管理员的职责和任务2 3 7本章小结2 4 0第 8章大型园区网络规划与设计案例2 4 18.1 校园网建设与发展历程2 4 18.2 校园网建设总体方案分析2 4 28.2.1 校园网的设计原则2 4 28

25、.2.2 校园网总体方案设计思路2 4 38.2.3 校园网的基本功能与建设目录 需求2 4 48.2.4 校园网设计案例分析2 4 78.3 校园网建设实际案例2 5 08.3.1 建设需求调查2 5 08.3.2 逻辑网络设计方案2 5 18.3.3 I P地址及路由规划2 5 38.3.4 综合布线系统设计2 5 3本章小结2 5 5参考文献2 5 6 大型园区网络建设与管理书书书1第 1章园区网络工程概述1.1 计算机网络概述1.1.1 计算机网络的定义在计算机网络发展过程的不同阶段中，人们对计算机网络提出了不同的定义，它反映了当时网络技术发展的水平，以及人们对网络的认识程度。计算机和

26、通信的结合对于计算机系统的组织方式产生了深远的影响。把一台大型的计算机放在一个单独的房间中，然后用户带图 1-1 计算机网络示意图着他们的处理任务去房间里上机，这种“计算机中心”的概念现在已经完全过时了。由一台计算机来处理整个组织中所有的计算需求，这种老式的模式已经被新的模型所取代，在新的模型下，由大量独立的、但相互连接起来的计算机共同完成计算任务。这些系统称为计算机网络（C o m p u t e r N e t w o r k s）。计算机网络是利用通信设备和通信线路将地理位置分散、功能独立的多台计算机和由计算机控制的外部设备连接起来，在网络操作系统的控制下，按照约定的通信协议进行信息交换

27、，实现资源共享的系统，如图 1-1所示。1.1.2 计算机网络的功能计算机网络的功能主要有以下几个方面：1.信息交换信息交换是计算机网络最基本的功能，主要完成网络中各个节点之间的通信。计算机网络为人们提供了快捷地与他人进行信息交换的方式。人们可以在网上收发电子邮件，发布新闻消息，进行电话会议、电子商务、网上求职、娱乐聊天等活动。2.资源共享共享的资源主要是指计算机硬件资源、软件资源和数据资源。通过资源共享，可使网络中各单位的资源互通，有助于分工协作，从而大大提高系统资源的利用率。（1）硬件共享2在网络范围内能够共享的硬件资源有高速运算器、大容量磁盘、打印机、绘图仪、高性能计算机等。如图 1-2

28、所示，局域网中的共享打印机就属于硬件共享。通过硬件资源的共享，可以提高设备的利用率，避免重复投资。图 1-2 网络打印机共享示意图（2）软件资源网络中的某些机器，特别是一些大型机上，装有各种功能完善的软件资源，如大型有限元结构分析程序、专用的绘图程序等。用户可以通过网络登录到远程计算机上去使用这些软件，也可以从网络上下载某些程序在本地机上使用，以实现软件资源的共享。（3）信息与数据网络上的数据库和各种文件中存储有大量的信息资源，内容涉及科学、技术、商业、教育、医学、气象等各个方面。通过计算机网络，这些资源可以供世界各地的人们查询并加以利用。3.分布式处理分布式处理系统将不同地点的或具有不同功能

29、的多台计算机用通信网络连接起来，在控制系统的统一管理控制下，协调地完成信息处理任务。这种协同工作、并行处理要比单独购置高性能的大型计算机便宜得多，而且可以充分利用网络资源，均衡各计算机的负载，从而提高处理问题的实时性。4.数据备份通过计算机网络实现备份技术，可以提高计算机系统的可靠性。当某一台计算机出现故障时，可以立即由计算机网络中的另一台计算机来代替其完成所承担的任务。例如，空中交通管理、工业自动化生产线、军事防御系统、电力供应系统等都可以通过计算机网络设置，以保证实时性管理和不间断运行系统的安全性和可靠性。1.1.3 计算机网络的分类计算机网络可以从不同的角度进行分类，根据链路控制技术、覆

30、盖的地理范围、网络拓扑结构等来进行分类，本节重点介绍两种分类方法及相关知识。1.根据计算机网络覆盖的地理范围分类按照计算机网络所覆盖的地理范围的大小进行分类，计算机网络可分为：局域网、城域网和广域网。了解一个计算机网络所覆盖的地理范围的大小，可以使人们能一目了然地了解该网络的规模和主要技术。局域网（L A N）的覆盖范围一般在方圆几十米到几公里。典型的是一个办公室、一个办公楼、一个企业或一个园区的范围内的网络。如一所大学的校园网络，是典型的一个规模比较大的园区网络。当网络的覆盖范围达到一个城市的大小时，被称为城域网。网络覆盖到多个城市甚至全国的时候，就属于广域网的范畴了。目前，我国已建成的广域

31、网是 C h i n a N e t、C E R N E T等。大型园区网络建设与管理3大型企业、院校、政府机关通过租用公共广域网的线路，可以构成自己的广域网。2.根据网络拓扑结构分类网络拓扑结构分为物理拓扑和逻辑拓扑。物理拓扑结构描述网络中由网络终端、网络设备组成的网络节点之间的几何关系，反映出网络设备之间以及网络终端是如何连接的。网络按照拓扑结构划分有：总线型结构、环形结构、星形结构、树形结构和网状结构，如图 1-3所示。图 1-3 计算机网络的拓扑结构总线型拓扑结构是早期同轴电缆以太网中网络节点的连接方式，网络中各个节点挂接到一条总线上。这种物理连接方式已经被淘汰。1）星形拓扑结构是现代

32、以太网的物理连接方式。在这种结构下，以中心网络设备为核心，与其他网络设备以星形方式连接，最外端是网络终端设备。星形拓扑结构的优势是连接路径短，易连接，易管理，传输效率高。这种结构的缺点是中心节点需具有很高的可靠性和冗余度。2）树形拓扑结构的网络层次清晰，易扩展，是目前多数校园网和企业网使用的结构。这种结构的缺点是根节点的可靠性要求很高。3）环形拓扑结构的网络中，通信线路沿各个节点连接成一个闭环。数据传输经过中间节点的转发，最终可以到达目的节点。这种通信结构的最大缺点是通信效率低。4）网状拓扑结构构造的网络可靠性最高。在这种结构下，每个节点都有多条链路与网络相连，高密度的冗余链路，使一条甚至几条

33、链路出现故障，网络仍然能够正常工作。网状拓扑结构的网络的缺点是成本高，结构复杂，管理维护相对困难。1.2 局域网1.2.1 局域网的定义及功能局域网技术是计算机网络研究与应用的热点，也是目前技术发展最快的领域之一。从局第 1章园区网络工程概述 4域网应用的角度来看，它的技术特点主要表现在以下方面：1）局域网覆盖有限的地理范围，通常为 0.1 2.5 k m，适用于公司、机关、校园、工厂等有限范围内的计算机、终端与各类信息处理设备联网的需求。2）局域网提供高传输速率（1 0 0 M b i t/s 1 0 G b i t/s）、低误码率（1 0-7 1 0-1 2）的高质量数据传输环境，传输速率

34、高达 1 0 0 0 M b i t/s 的高速局域网正在发展中。3）局域网一般属于一个单位，易于建立、维护与扩展。4）决定局域网特性的主要技术要素为网络拓扑、传输介质与介质访问控制方法。5）从介质访问控制方法的角度来看，局域网可分为共享介质式局域网与交换式局域网两类。局域网最主要的功能是提供资源共享和相互通信，它可提供以下几项主要服务：1）资源共享，包括硬件资源共享、软件资源共享及数据库存共享。在局域网上各用户可以共享昂贵的硬件资源，如大型外部存储器、绘图仪、激光打印机、图文扫描仪等特殊外设。用户可共享网络上系统软件和应用软件，避免重复投资及重复劳动。网络技术可使大量分散的数据能被迅速集中、

35、分析和处理，分散在网内的计算机用户可以共享网内的大型数据库而不必重新设计这些数据库。2）数据传送和电子邮件。数据和文件的传输是网络的重要功能，现代局域网不仅能传送文件、数据信息，还可以传送声音、图像。局域网站点之间可提供电子邮件服务，某网络用户可以输入信件并传送给另一用户，收信人可打开“邮箱”阅读处理信件并可写回信再发回电子邮件，既节省纸张又快捷方便。3）提高计算机系统的可靠性。局域网中的计算机可以互为后备，避免了单机系统的无后备时可能出现的故障导致系统瘫痪，大大提高了系统的可靠性，特别在工业过程控制、实时数据处理等应用中尤为重要。4）易于分布处理。利用网络技术能将多台计算机连成具有高性能的计

36、算机系统，通过一定算法，将较大型的综合性问题分给不同的计算机去完成。在网络上可建立分布式数据库系统，使整个计算机系统的性能大大提高。1.2.2 局域网的分类目前，业界应用最广泛的局域网主要是以双绞线、光纤为代表的传输介质以太网，在网络发展历史中，因行业特点，所采用的局域网也不一定都是以太网，局域网主要有以太网（E t h e r n e t）、令牌网（T o k e nR i n g）、F D D I 网、异步传输模式网（A T M）等几类。但是，目前在业界使用的主要是以太网技术和无线局域网技术，其他组网技术在工业领域多见，其他行业较为少见。本节重点介绍以太网技术和无线局域网技术。1.以太网（

37、E t h e r n e t）1 9 8 0年，D i g i t a l E q u i p m e n t C o r p o r a t i o n、I n t e l 和 X e r o x（D I X）协会发布了第一个以太网标准。1 9 8 2年，D I X协会发布了 E t h e r n e t 标准，是目前 L A N中实施的标准。以太网是应用最为广泛的局域网，包括标准以太网（1 0 M b i t/s）、快速以太网（1 0 0 M b i t/s）、千兆以太网（1 0 0 0 M b i t/s）和 1 0 G以太网，它们都符合 I E E E 8 0 2.3系列标准规范。

38、（1）标准以太网最开始以太网只有 1 0 M b i t/s 的吞吐量，它所使用的是 C S M A/C D（C a r r i e r S e n s eM u l t i p l e 大型园区网络建设与管理5A c c e s s/C o l l i s i o nD e t e c t；带有冲突检测的载波侦听多路访问）的访问控制方法，通常把这种最早期的 1 0 M b i t/s 以太网称为标准以太网。以太网主要有两种传输介质，即双绞线和同轴电缆。所有的以太网都遵循 I E E E8 0 2.3标准，下面列出的是 I E E E8 0 2.3的一些以太网标准，在这些标准前面的数字表示传输

39、速度，单位是“M b i t/s”，最后的一个数字表示单段网线长度（基准单位是 1 0 0 m），B a s e 表示“基带”，B r o a d 代表“带宽”。1 0 B a s e-5：使用粗同轴电缆，最大网段长度为 5 0 0 m，基带传输方法；1 0 B a s e-2：使用细同轴电缆，最大网段长度为 1 8 5 m，基带传输方法；1 0 B a s e-T：使用双绞线电缆，最大网段长度为 1 0 0 m；1 B a s e-5：使用双绞线电缆，最大网段长度为 5 0 0 m，传输速度为 1 M b i t/s；1 0 B r o a d-3 6：使用同轴电缆（R G-5 9/UC A

40、 T V），最大网段长度为3 6 0 0 m，是一种宽带传输方式；1 0 B a s e-F：使用光纤传输介质，传输速率为 1 0 M b i t/s。（2）快速以太网（F a s t E t h e r n e t）随着网络的发展，传统标准的以太网技术已难以满足日益增长的网络数据流量速度的需求。在 1 9 9 3年 1 0月以前，对于要求 1 0 M b i t/s 以上数据流量的 L A N应用，只有光纤分布式数据接口（F D D I）可供选择，但它是一种价格非常昂贵的、基于 1 0 0 M b i t/s 光缆的 L A N。1 9 9 3年 1 0月，G r a n dJ u n c

41、t i o n 公司推出了世界上第一台快速以太网集线器 F a s t S w i t c h 1 0/1 0 0和网络接口卡 F a s t N I C 1 0 0，快速以太网技术正式得以应用。随后 I n t e l、S y n O p t i c s、3 C O M、B a y N e t w o r k s 等公司亦相继推出自己的快速以太网装置。与此同时，I E E E 8 0 2工程组亦对1 0 0 M b i t/s 以太网的各种标准，如 1 0 0B a s e-T X、1 0 0B a s e-T 4、M I I、中继器、全双工等标准进行了研究。1 9 9 5年 3月 I E

42、E E宣布了 I E E E 8 0 2.3 u1 0 0B a s e-T快速以太网标准（F a s t E t h e r-n e t），就这样开始了快速以太网的时代。快速以太网与原来在 1 0 0 M b i t/s 带宽下工作的 F D D I 相比具有许多的优点，主要体现在快速以太网技术可以有效地保障用户在布线基础实施上的投资，它支持 3、4、5类双绞线以及光纤的连接，能有效地利用现有的设施。快速以太网的不足也是以太网技术的不足，即快速以太网仍是基于载波侦听多路访问和冲突检测（C S M A/C D）技术，当网络负载较重时，会造成效率的降低，当然可以使用交换技术来弥补。1 0 0 M

43、 b i t/s 快速以太网标准又分为：1 0 0 B a s e-T X、1 0 0 B a s e-F X、1 0 0 B a s e-T 4三个子类。1）1 0 0 B a s e-T X：是一种使用 5类数据级无屏蔽双绞线或屏蔽双绞线的快速以太网技术。它使用两对双绞线，一对用于发送，一对用于接收数据。在传输中使用 4 B/5 B编码方式，信号频率为 1 2 5 M H z。符合 E I A 5 8 6的 5类布线标准和 I B M的 S P T1类布线标准。使用同1 0 B a s e-T相同的 R J-4 5连接器。它的最大网段长度为 1 0 0 m。它支持全双工的数据传输。2）1

44、0 0 B a s e-F X：是一种使用光缆的快速以太网技术，可使用单模和多模光纤（6 2.5 m和1 2 5 m），多模光纤连接的最大距离为5 5 0 m。单模光纤连接的最大距离为3 0 0 0 m。在传输中使用 4 B/5 B编码方式，信号频率为 1 2 5 M H z。它使用 M I C/F D D I 连接器、S T连接器或 S C连接器。它的最大网段长度为1 5 0 m、4 1 2 m、2 0 0 0 m或更长至1 0 k m，这与所使用的光纤类型和工作模式有关，它支持全双工的数据传输。1 0 0 B a s e-F X特别适合用于有电气干扰的环境、较大距离连接、或高保密环境等情况

45、。第 1章园区网络工程概述 63）1 0 0 B a s e-T 4：是一种可使用 3、4、5类无屏蔽双绞线或屏蔽双绞线的快速以太网技术。它使用 4对双绞线，3对用于传送数据，1对用于检测冲突信号。在传输中使用 8 B/6 T编码方式，信号频率为 2 5 M H z，符合 E I A 5 8 6结构化布线标准。它使用与 1 0 B a s e-T相同的R J-4 5连接器，最大网段长度为 1 0 0 m。（3）千兆以太网（G BE t h e r n e t）随着以太网技术的深入应用和发展，企业用户对网络连接速度的要求越来越高，1 9 9 5年 1 1月，I E E E 8 0 2.3工作组委

46、任了一个高速研究组（H i g h e r S p e e dS t u d yG r o u p），研究将快速以太网速度增至更高。该研究组研究了将快速以太网速度增至 1 0 0 0 M b i t/s 的可行性和方法。1 9 9 6年 6月，I E E E标准委员会批准了千兆位以太网方案授权申请（G i g a b i t E t h e r n e tP r o j e c t A u t h o r i z a t i o n R e q u e s t）。随 后 I E E E 8 0 2.3工 作 组 成 立 了 8 0 2.3 z工 作 委 员 会。I E E E 8 0 2.3

47、z 委员会的目的是建立千兆位以太网标准：包括在 1 0 0 0 M b i t/s 通信速率的情况下的全双工和半双工操作、8 0 2.3以太网帧格式、载波侦听多路访问和冲突检测（C S M A/C D）技术、在一个冲突域中支持一个中继器（R e p e a t e r）、1 0 B a s e-T和 1 0 0 B a s e-T向下兼容技术千兆位以太网具有以太网的易移植、易管理特性。千兆以太网在处理新应用和新数据类型方面具有灵活性，它是在赢得了巨大成功的 1 0 M b i t/s 和 1 0 0 M b i t/s I E E E 8 0 2.3以太网标准的基础上的延伸，提供了 1 0 0

48、 0 M b i t/s 的数据带宽。这使得千兆位以太网成为高速、宽带网络应用的战略性选择。1 0 0 0 M b i t/s 千兆以太网目前主要有以下三种技术版本：1 0 0 0 B a s e-S X，-L X和-C X版本。1 0 0 0 B a s e-S X系列采用低成本短波的 C D（C o m p a c t D i s c，光盘激光器）或者 V C S E L（V e r t i c a lC a v i t yS u r f a c eE m i t t i n gL a s e r，垂直腔体表面发光激光器）发送器；而 1 0 0 0 B a s e-L X系列则使用相对昂贵

49、的长波激光器；1 0 0 0 B a s e-C X系列则打算在配线间使用短跳线电缆把高性能服务器和高速外围设备连接起。（4）1 0 G以太网现在 1 0 G b i t/s 的以太网标准已经由 I E E E8 0 2.3工作组于 2 0 0 0年正式制定，1 0 G以太网仍使用与以往 1 0 M b i t/s 和 1 0 0 M b i t/s 以太网相同的形式，它允许直接升级到高速网络。同样使用 I E E E8 0 2.3标准的帧格式、全双工业务和流量控制方式。在半双工方式下，1 0 G以太网使用基本的 C S M A/C D访问方式来解决共享介质的冲突问题。此外，1 0 G以太网使

50、用由I E E E8 0 2.3小组定义的和以太网相同的管理对象。总之，1 0 G以太网仍然是以太网，只不过更快。但由于 1 0 G以太网技术的复杂性及原来传输介质的兼容性问题（目前只能在光纤上传输，与原来企业常用的双绞线不兼容），还有这类设备造价太高，因此主要用在大型园区网络的核心交换机等设备上。2.无线局域网无线局域网（Wi r e l e s s L o c a l A r e aN e t w o r k，WL A N）是计算机网络与无线通信技术相结合的产物。通俗地说，WL A N就是在不采用传统电缆的同时，提供传统有限局域网的所有功能，网络所需的基础设施不需要再埋在地下或隐藏在墙里，