【文章內容簡介】 太網所帶來的問題。其特點為：允許多對站點同時通信，每個站點可以獨占傳輸通道和帶寬；靈活的接口速率；具有高度的網絡可擴充性和延展性；易于管理，便于調整網絡負載的分布，有效地利用網絡帶寬。 常見局域網拓撲結構 網絡的拓撲結構是指網絡中通信線路和站點（計算機或設備）的相互連接的幾何形式。按照拓撲結構的不同，常見的計算機網絡拓撲結構有：星型拓撲結構、總線型拓撲結構、環(huán)型拓撲結構和樹型拓撲結構等。 星型拓撲星型拓撲結構是因集線器或交換機連接的各連接點呈星狀分布而得名。在星型結構的網絡中有中央節(jié)點（集線器或交換機），其他節(jié)點（工作站、服務器）以中央節(jié)點為中心，與中央節(jié)點直接相連，如圖31所示，因此星型拓撲結構又稱為集中式拓撲結構或集中式網絡。星形拓撲的優(yōu)點是結構簡單，管理方便，可擴充性強，組網容易。利用中央結點可方便地提供網絡連接和重新配置；且單個連接點的故障只影響一個設備，不會影響全網容易檢測和隔離故障，便于維護。星型拓撲結構的缺點是核心交換機工作負荷重；每個站點直接與中央結點相連，需要大量電纜，因此費用較高且網絡布線較復雜；如果中央結點產生故障，則全網不能工作，所以對中央結點的可靠性和冗余度要求很高。綜上所述，星型拓撲結構是一種廣泛應用的有線局域網拓撲結構，一般它采用廉價的雙絞線，而且非共享傳輸通道，傳輸性能好，節(jié)點數不受技術限制，擴展和維護容易，因此它又是一種經濟實用的網絡拓撲結構。但受到單段雙絞線100米的限制，它僅應用于小范圍（如同一層樓）的網絡部署。超過這個距離，則要用成本較高的光纖做為傳輸介質，傳輸介質發(fā)送改變，使得相應設備也要發(fā)生更換，設備要有相應的光纖接口才行。 總線型拓撲 總線拓撲采用單根傳輸線作為傳輸介質，所有的站點都通過相應的硬件接口直接連接到傳輸介質或總線上。任何一個站點發(fā)送的信息都可以沿著介質傳播，而且能被所有其他的站點接收。圖32是典型的總線型拓撲結構。由于所有的站點共享一條公用的傳輸鏈路，所以一次只能有一個設備傳輸數據。總線拓撲的優(yōu)點是：結構簡單，實現(xiàn)容易；易于安裝和維護；價格低廉，用戶站點入網靈活?？偩€拓樸結構的缺點是：傳輸介質故障難以排除，并且由于所有結點都直接連接在總線上，因此任何一處故障都會導致整個網絡的癱瘓。值得一提的是，對于站點不多（少于10個站點）的網絡或各個站點相距不是很遠的網絡，采用總線拓撲還是比較適合的。但隨著在局域網上傳輸多媒體信息的增多，目前這種網絡正在被淘汰。 環(huán)型拓撲環(huán)型網絡拓撲結構主要應用于采用同軸電纜（也可以是光纖）作為傳輸介質的令牌網中，是由連接成封閉回路的網絡節(jié)點組成。圖33是典型的環(huán)型拓撲結構。 在環(huán)型網絡中信息流是單向的，每個收到信息包的站點都向它的下游站點轉發(fā)該信息包。信息包在環(huán)型網絡中傳輸一圈，最后由發(fā)送站點進行回收。當信息包經過目的站點時，目的站點根據信息包中的目標地址判斷出自己是接收站，并把該信息復制到自己的接收緩沖區(qū)中。環(huán)路上的傳輸介質是各個計算機公用的，一臺計算機發(fā)送信息時，必須經過環(huán)路的全部接口。只有當傳送信息的目標地址與環(huán)路上某臺計算機的地址符合時，才被該計算機的環(huán)接口接收，否則信息傳至下一個計算機的環(huán)接口。在數據的發(fā)送方面，為了決定環(huán)上的哪個站點可以發(fā)送信息，在這種網絡中，平時在環(huán)上流動著一種叫令牌的特殊信息包，只有得到令牌的站點才可以發(fā)送信息，當一個站發(fā)送完信息后就把令牌向下傳，以便下游的站點可以得到發(fā)送信息的機會。由于信息包在封閉環(huán)中必須沿每個結點單向傳輸，因此，環(huán)中任何一段的故障都會使各站之間的通信受阻。為了增加環(huán)形拓撲可靠性，還引入了雙環(huán)拓撲。所謂雙環(huán)拓撲就是在單環(huán)的基礎上在各站點之間再連接一個備用環(huán)，從而當主環(huán)發(fā)生故障時，由備用環(huán)繼續(xù)工作。環(huán)形拓撲結構的優(yōu)點是能夠較有效地避免沖突，其缺點是環(huán)形結構中的網卡等通信部件比較昂貴且管理復雜得多。在實際的應用中，多采用環(huán)形拓撲作為寬帶高速網絡的結構。 樹型拓撲樹型拓撲結構可以認為是由多級星型結構組成的，這種多級星型結構自上而下，即從核心交換機到分布層交換機，再到接入層交換機是呈三角形分布，上層的終端和交換節(jié)點少，中層的終端和集中交換節(jié)點多些，而下層的終端和集中交換節(jié)點最多。它采用分級的集中控制方式，其傳輸介質可有多條分支，但不形成閉合回路，每條通信線路都是雙向傳輸數據的，如圖34所示。大中型網絡通常是采用樹型拓撲結構，它的可折疊性非常適用于構建網絡主干，由于樹型網絡具有非常好的可擴展性，并可通過更換集線設備使網絡性能迅速升級，極大的保護了用戶的布線投資，因此非常適宜作為網絡布線系統(tǒng)的網絡拓撲。樹形拓撲結除了具有星型拓撲結構的所有優(yōu)點外，還具有自身的優(yōu)點：擴展性能好，易于網絡維護。樹形拓撲的缺點是對根的依賴性太大，如果根發(fā)生故障，則全網不能正常工作，對根的可靠性要求很高。另外，大量數據要經過多級傳輸，系統(tǒng)的響應時間長。 拓撲的選擇 拓撲的選擇往往和傳輸介質的選擇以及介質訪問控制方法的確定緊密相關。選擇拓撲時，應該考慮的主要因素有以下幾點。經濟性：網絡拓撲的選擇直接決定了網絡安裝和維護的費用。不管選用什么樣的傳輸介質，都需要進行安裝。例如，安裝電線溝、安裝電線管道等。最理想的情況是建樓以前先進行安裝，并考慮今后擴建的要求。安裝費用的高低與拓撲結構的選擇以及傳輸介質的選擇、傳輸距離的確定有關。靈活性：靈活性以及可擴充性也是選擇網絡拓撲結構時應充分重視的問題。任何一個網絡，隨著用戶數的增加，網絡應用的深入和擴大，網絡新技術的不斷涌現(xiàn)，特別是應用方式和要求的改變，網絡經常需要加以調整。網絡的可調整性與靈活性以及可擴充性都與網絡拓撲直接相關。一般說來，總線形拓撲和星形拓撲要比環(huán)形拓撲的可擴充性好得多。可靠性：網絡的可靠性是任何一個網絡的生命。網絡拓撲決定了網絡故障檢測和故障隔離的方便性?？傊?，選擇局域網拓撲時，需要考慮的因素很多，這些因素同時影響網絡的運行速度和網絡軟硬件接口的復雜程度等?，F(xiàn)在網絡建設，最常用的是樹型拓撲結構，小區(qū)網絡往往也采用這種結構。樹型拓撲結構是集中控制式網絡，與星型相比，它的通信線路總長度短，成本較低，節(jié)點易于擴充，尋找路徑比較方便，易維護、易診斷，但除了葉節(jié)點及其相連的線路外，任一節(jié)點及其相連的線路故障都會使系統(tǒng)受到影響。 局域網接入技術LAN方式接入是利用以太網技術，采用光纜和雙絞線的方式對社區(qū)進行綜合布線。具體實施方案可以的是：從社區(qū)機房鋪設光纜至住戶單元樓，樓內布線采用五類雙絞線鋪設至用戶家里，雙絞線總長度不般不超過100米，用戶家里的電腦通過五類跳線接入墻上的五類模塊就可以實現(xiàn)上網，社區(qū)機房的出口是通過光纜或其他介質接入局域網。采用LAN方式接入可以充分利用局域網的資源優(yōu)勢，為居民提供10M以上的共享帶寬，這比現(xiàn)在撥號上網速度快很多倍，并可根據用戶的需求升級到100M以上。以太網技術成熟、成本低、結構簡單、穩(wěn)定性和可擴充性好；便于網絡升級，同時可以實現(xiàn)實時監(jiān)控、智能化物業(yè)管理、大樓保安、家庭信息化（如遠程遙控家電、可視門鈴等）、遠程抄表等，可提供智能化、信息化得辦公和家居環(huán)境，滿足不同層次的人們對信息化的需求。通過分析不難發(fā)現(xiàn)，最適合現(xiàn)在智能化網絡接入的是具有高速、易于管理等優(yōu)點的LAN接入技術，因此，在后面的方案實例實現(xiàn)中，網絡接入采用的就是LAN接入技術。 局域網的發(fā)展趨勢 未來的局域網將集成包括一整套服務器程序、客戶程序、防火墻、開發(fā)工具、升級工具等，給企業(yè)向局域網轉移提供一個全面解決方案。局域網將進一步加強和Email、群件的結合，將Web技術帶入Email和群件，從信息發(fā)布為主的應用轉向信息交流與協(xié)作。局域網將提供一個日益牢固的安全防衛(wèi)、保障體系，局域網也是一個開放的信息平臺，可以隨時集成新的應用。隨著無線局域網（WLAN）產品迅速發(fā)展并走向成熟，許多企業(yè)為了提高員工的工作效率，開始部署無線網絡。中學及大學在內的許多學校也開始實施無線網絡，隨著家庭電腦的普及和住房裝修的高檔化，家庭無線網絡也成為一個潛在的市場。因此無線網絡將會成為許多公共場所的必備基礎設施。將來的局域網的發(fā)展趨勢必將是有線網絡和無線網絡共存，無線局域網作為一種靈活的數據通信系統(tǒng)，在建筑物和公共區(qū)域內，是固定局域網的有效延伸和補充。本科畢業(yè)設計（論文） 大學校園網方案設計實例第4章 大學校園方案設計實例 設計原則一個好的網絡設計方案應該是一個采用網絡分層的設計方案，分層網絡設計需要將網絡分成相互分離的層，每層提供特定的功能，這些功能界定了該層在整個網絡中扮演的角色，通過對網絡各種功能進行分離，可以實現(xiàn)模塊化的網絡設計，這樣有利于提高網絡的可擴展性和性能。典型分層設計模型可分為三層即：接入層、匯聚層、核心層。 分層網絡模型接入層：負責連接終端設備（如PC、打印機等），以提供對網絡其它部分的訪問，接入層的主要目的是提供一種將設備連接到網絡并控制允許網絡上哪些設備可以通信的方法，接入層中可能包含路由器、交換機、集線器、網橋和無線接入點。匯聚層：先匯聚接入層交換機的發(fā)送的數據流，在將其傳輸到核心層，最后發(fā)送到目的地，分布層使用策略控制網絡的通信流，并通過在接入層定義的虛擬局域網（Virtual Local Area Network，VLAN）之間執(zhí)行路由功能來劃定廣播域。利用VLAN可將交換機上的流量分成不同的網段，置于相互獨立的子網內。為確?？煽啃?，分布層交換機通常是高性能、高可用性和具有高級冗余功能的設備。核心層是網際網絡的高速主干，核心層是分層設備之間互聯(lián)的關鍵，因此核心層保持高可用性和高冗余性非常重要。核心層可連接到Internet資源，核心層匯聚所有分布層的設備發(fā)送的流量，因此必須能夠快速轉發(fā)大量的數據。值得一提的是，在小型網絡中，通常采用緊縮核心模型，即匯聚層與核心層合二為一。采用分層網絡設計模型有許多優(yōu)點，如：網絡具有很好的可擴展性；方便實現(xiàn)冗余，提高網絡可用性；可提高網絡的安全性并且易于管理和維護等。 分層網絡設計重點考慮因素在進行分層網絡設計時，一般重點考慮兩個因素：網絡直徑和冗余。網絡直徑是設計分層網絡時首要考慮的問題，網絡直徑是指數據包到達目的地之前必須穿過的設備數量，如果存在多條路徑，通常用通過最多網絡設備的數量表示網絡直徑。將網絡直徑保持在較低的水平可以確保設備之間的延時也保持在較低且可預測的水平上。在分層網絡中，網絡直徑總是源設備與目的設備之間的跳數，而跳數是可預測的。冗余機制是構建高可用網絡必不可少的，提供冗余功能的方式有很多，比如可以在設備間建立備用連接，也可以提供備用的設備。 實現(xiàn)的功能 在研究TCP/IP協(xié)議簇的工作原理的基礎上，基于分層網絡架構設計校園網；實現(xiàn)DNS（Domain Name System）、DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol）、NAT等基本服務；內部網絡使用動態(tài)路由協(xié)議連通，并進行優(yōu)化。內部網絡劃分多個VLAN，進行流量管理，各個樓棟等二三層的接入交換設備采用VTP技術，以便于維護VALN信息的一致，并在一定程度上可以提供網絡安全性；利用線路聚合技術增加網絡冗余，以提高網絡的穩(wěn)定性和負載均衡；使用ACL(Access Control List)進行企業(yè)的流量控制；遠程主機可以通過HTTP、VPN(Virtual Private Network)接入到校園網，移動用戶可以通過PPPoE撥號接入訪問Internet資源；維護人員可以通過SSH對校園設備進行遠程管理維護。此外，啟用AAA認證服務，提供對需要登錄校園設備進行管理維護的人員身份的驗證。 設備選型 為了實現(xiàn)網絡設備的統(tǒng)一，校園網絡設計中全部采用同一家的網絡產品，即使用Cisco廠商提供的產品，全網使用同一廠商設備的好處在于可以實現(xiàn)各種不同的網絡設備功能的相互配合和補充。分層網絡設計中：校園網接入層交換機通常需要支持端口安全性、VLAN、快速以太網/千兆以太網、PoE和鏈路聚合等功能；校園網分布層交換機需提供第三層支持、很高的轉發(fā)速率、千兆以太網/萬兆以太網、冗余組件、安全策略、鏈路聚合、服務質量（QoS）等功能；核心層交換機需提供第三層支持、極高的轉發(fā)速率、千兆以太網/萬兆以太網、鏈路聚合、服務質量（QoS）等功能。綜合考慮各層所需提供的服務、校園未來的發(fā)展、產品設備價格等各方面因素，選用若干Cisco Catalyst 2950 24口的交換機作為校園接入層交換機，該種交換機擁有24個10/100Mbps自適應以太網端口，運行的是Cisco IOS操作系統(tǒng)；選用若干Cisco Catalyst 3560交換機作為園區(qū)分布層和匯聚層交換機，該種交換機擁有24個10/100Mbps自適應以太網端口和2個1000Mbps以太網接口，運行的是Cisco IOS操作系統(tǒng)；同時選用若干Cisco 2811路由器搭建邊緣架構，為了使校園內部局域網可以訪問Internet及實現(xiàn)一些訪問控制功能，挑選邊緣架構中某臺Cisco 2811路由器的串口用于接入互聯(lián)網，當然還需要線纜若干。 網絡拓撲規(guī)劃網絡的拓撲結構是指網絡中通信線路和站點（計算機或設備）的相互連接的幾何形式。網絡拓撲分為邏輯拓撲和物理拓撲，邏輯拓撲描述的是設備之間是如何通過物理拓撲進行通信。校園網邏輯拓撲所示。 校園網邏輯拓撲物理拓撲描述的是如何將設備用線纜物理地連接在一起。物理拓撲與邏輯拓撲是各自獨立的。例如：所有類別的以太網在設備之間通信時使用的是邏輯總線型拓撲，無論線纜的物理布局如何都是如此。物理拓撲如圖42所示。 拓撲圖 VLAN及IP地址規(guī)劃交換機與VLAN是一個整體，二者不可分割，盡管一臺交換機上只可以配置一個VLAN(管理VLAN)，但通常情況下一臺交換機需要配置兩個或更多個VLAN。VLAN擴展了網絡的廣播域，將過去以路由器為邊界的廣播域擴展為以VLAN為邊界