【正文】 第 頁 1 第一章 緒論 近年來中國大步跨入了信息化社會，人們的工作生活與通信、信息的關(guān)系日益緊密， 信息化社會在改變我們生活方式與工作習(xí)慣的同時，也對傳統(tǒng)的住宅提出了挑戰(zhàn)。人們對居住環(huán)境要求不斷提高，希望有一個安全、舒適、便捷的家，智能小區(qū)于是在中國各地蓬勃發(fā)展起來，并已成為 21 世紀(jì)建筑業(yè)的發(fā)展主流。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，也漸漸成為人們生活中不可分割的一部分。目前有些地方的房地產(chǎn)開發(fā)公司為了突出某種功能，以提高建筑等級和工程造價，又提出防火自動化（ FA）和信息管理自動化（ MA），形成“ 5A”智能化建筑。 智能化建筑是現(xiàn)代信息、自動控制和建筑工程等科學(xué)技術(shù)融會集成為整體的高新科技產(chǎn)物。此外，智能化建筑環(huán)境規(guī)劃支持系統(tǒng)和整個建筑工程本身是智能化建筑賴以存在的基礎(chǔ)，它們必須滿足智能化建筑的特殊功能要求，智能化建筑的智能化程度和功能將隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展而繼續(xù)改進(jìn)和完善，同時作為智能化建筑基礎(chǔ)的建筑 環(huán)境和建筑工程也必然要適應(yīng)這種發(fā)展趨勢。 小區(qū)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在整個智能小區(qū)系統(tǒng)中，無疑是處在核心地位。小區(qū)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)就好比是智能小區(qū)的大腦。這是當(dāng)前應(yīng)用最廣泛、性價比最高、最成熟之干線網(wǎng) ,是一個符合 OSI 的標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)。 10/100M 的帶寬能夠滿足住戶所有的需求了，包括視頻點(diǎn)播、 IP 電話等 。這樣才能選擇最適合智能化小區(qū)的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造。 首先，什么是網(wǎng)絡(luò) ? 簡單的來講，網(wǎng)絡(luò)就是在一定的區(qū)域內(nèi)兩個或兩個以上的計算機(jī)以一定的方式連接 ,以供用戶共 享文件、程序、數(shù)據(jù)等資源。 按網(wǎng)絡(luò)的地理位置分類 * 局域網(wǎng)（ Local Area Network,簡稱 LAN） 一般限定在較小的區(qū)域內(nèi)，小于 10km 的范圍，通常采用有線的方式連接起來。 * 廣域網(wǎng)（ Wide Area Network,簡稱 WAN） 網(wǎng)絡(luò)跨越國界、洲界，甚至全球范圍。局域網(wǎng)是組成其他兩種類型網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)，城域網(wǎng)一般都加入了廣域網(wǎng)。 按網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類 網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是指網(wǎng)絡(luò)中通信線路和站點(diǎn)（計算機(jī)或設(shè)備）的幾何排列形式。特點(diǎn)是很容易在網(wǎng)絡(luò)中增加新的站點(diǎn)，數(shù)據(jù)的安全性和優(yōu)先級容易控制，易實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控，但中心節(jié)點(diǎn)的故障會引起整個網(wǎng)絡(luò)癱瘓。環(huán)形網(wǎng)容易安裝和監(jiān)控 ，但容量有限，網(wǎng)絡(luò)建成后，難以增加新的站點(diǎn)。總線型網(wǎng)絡(luò)安裝簡單方便，需要鋪設(shè)的電纜最短，成本低，某個站點(diǎn)的故障一般不會影響整個網(wǎng)絡(luò)。 圖 總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 樹型網(wǎng)、簇星型網(wǎng)、網(wǎng)狀網(wǎng)等其他類型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)都是以上述三種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的。 樹型結(jié)構(gòu) 是分級的集中控制式網(wǎng)絡(luò)，與星型相比，它的通信線路總長度短，成本較低，節(jié)點(diǎn)易于擴(kuò)充，尋找路徑比較方便 ，易診斷、易維護(hù) ，但除了葉節(jié)點(diǎn)及其相連的線路外，任一節(jié)點(diǎn)或其相連的線路故障都會使系統(tǒng)受到影響。這是一種數(shù)據(jù)通信模型。 為什么會有這么復(fù)雜的一個分層體系那 ？ 2020 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)華豫學(xué)院計算機(jī)系畢業(yè)論文 第 頁 6 因為實際的計算機(jī)世界是復(fù)雜多彩的；有各種各樣的通信終端，比如 PC 機(jī)、蘋果機(jī)、工作站、小型機(jī)、大型機(jī)，還有各種掌上電腦和智能家電等等；通信介質(zhì)除了最常用的雙絞線，還有電話線、電纜、光纖、無線電波等等。 加入分層的概念，是為了將整個體系的不同組成部分更好地按不同功能級別來劃分；同時在層次中引入了服務(wù)、接口和協(xié)議這三個概念，服務(wù)說明某層為上一層提供什么功能，接口說明上層如何使用下一層的服務(wù)，而協(xié)議定義如何實現(xiàn)本層的服務(wù)。它定義了物理鏈路的電氣和機(jī)械特性，以及激活、維護(hù)和關(guān)閉這條鏈路的各項操作。特征參數(shù)包括：電壓、數(shù)據(jù)傳輸率、最大 傳輸距離、物理連接媒體等。它將位收集起來，按包處理數(shù)據(jù)。 3. 網(wǎng)絡(luò)層：考慮一下： （ 1） 基于不同底層技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備有不同類型的物理地址，比如用以太網(wǎng)卡、令牌環(huán)網(wǎng)卡或無線接入設(shè)備的物理地址就完全不同，這時該如何標(biāo)識不同 設(shè)備呢？ （ 2） 一條數(shù)據(jù)鏈路建立后，怎樣讓多對用戶共用這一條鏈路？ （ 3） 當(dāng)數(shù)據(jù)終端增多時，它們間用中繼設(shè)備相連，一臺終端通常會要求與多臺終端通信 ,怎樣把任意兩臺數(shù)據(jù)終端設(shè)備的數(shù)據(jù)鏈接起來？ 網(wǎng)絡(luò)層也叫網(wǎng)間網(wǎng)層，對于各種不同底層技術(shù)網(wǎng)絡(luò)，為了隱藏物理網(wǎng)絡(luò)細(xì)節(jié)，引入了邏輯地址（ IP 地址）這個概念，對各網(wǎng)絡(luò)中每個網(wǎng)絡(luò)接口，無論基于何種底層技術(shù)，都用邏輯地址來編號；類似的，也引入了包（ PACKET）這個概念，來隱藏不同物理網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路的不同數(shù)據(jù)傳送模式。 4. 傳輸層：網(wǎng)絡(luò)層關(guān)心的是 點(diǎn)到點(diǎn) 的逐點(diǎn)轉(zhuǎn)遞，傳輸層關(guān)注的是 端到端 的最終效果；各種通信子網(wǎng)在性能上有很大的差異，電話交換網(wǎng)，分組交換網(wǎng)，公用數(shù)據(jù)交換網(wǎng)，局域網(wǎng)等通信子網(wǎng)都可互連，但它們的吞吐量，傳輸速率，數(shù)據(jù)延遲各不相同，傳輸層要負(fù)責(zé)隱藏各通信子網(wǎng)的差異，通過差錯恢復(fù)，流量控制等功能，最終為會話層提供可靠的，無誤的數(shù)據(jù)傳輸。 2020 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)華豫學(xué)院計算機(jī)系畢業(yè)論文 第 頁 8 5. 會話層：維持 面向連接 傳輸，為會話實 體間建立連接；在兩個會話用戶之間實現(xiàn)有組織的，同步的數(shù)據(jù)傳輸；連接釋放。定義一系列代碼和代碼轉(zhuǎn)換功能，保證源端數(shù)據(jù)在目的端同樣能被識別，比如文本數(shù)據(jù)的 ASCII碼，表示圖象的 GIF 或表示動畫的 MPEG 等。其作用是在實現(xiàn)多個系統(tǒng)應(yīng)用進(jìn)程相互通信的同時，完成一系列業(yè)務(wù)處理所需的服務(wù)，這些服務(wù)按其向應(yīng)用程序提供的 特性分成組，并稱為服務(wù)元素；有些可為多種應(yīng)用程序共同使用，有些則為較少的一類應(yīng)用程序使用。接收端則執(zhí)行與發(fā)送端相反的操作，由下往上，將逐層標(biāo)識去掉，重新還原成最初的數(shù)據(jù)。 實際使用的協(xié)議是否嚴(yán)格按照這七層來定義呢？ 并非如此， OSI 七層模型是一個理論模型，實際應(yīng)用則千變?nèi)f化，因此更多把它作為分析、評判各種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的依據(jù)；對大多數(shù)應(yīng)用來說，只將它的協(xié)議族（即協(xié)議堆棧）與七層模型作大致的對應(yīng)，看看實際用到的特定協(xié)議是屬于七層中某個子層，還是包括了上下多層的功能。 網(wǎng)絡(luò)間連接設(shè)備 數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中是以“包”的形式傳遞的，但不同網(wǎng)絡(luò)的“包” , 其格式也是不一樣的。 信息包在網(wǎng)絡(luò)間的轉(zhuǎn)換，與 OSI 的七層模型關(guān)系密切。例如以太網(wǎng)與以太網(wǎng)互連，因為它們屬于一種網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)包僅需轉(zhuǎn)換到 OSI的第二層（數(shù)據(jù)鏈路層），所需網(wǎng)間連接設(shè)備的功能也簡單（如2020 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)華豫學(xué)院計算機(jī)系畢業(yè)論文 第 頁 10 網(wǎng)橋）；若以太網(wǎng)與令牌環(huán)網(wǎng)相連，數(shù)據(jù)信息需轉(zhuǎn)換至 OSI 第三層（網(wǎng)絡(luò)層），所需中介設(shè)備也復(fù)雜（如路由器）；如果連接兩個完全不同結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)（如 PC LAN 與 IBM 主機(jī)），其數(shù)據(jù)包需做全部 七層的轉(zhuǎn)換，需要的連接設(shè)備也最復(fù)雜（如網(wǎng)關(guān)）。如果需要比較長的傳輸距離，就需要安裝一個叫做 “ 中繼器 ” 的設(shè)備。 圖 中繼器 中繼器可以“延長”網(wǎng)絡(luò)的距離，在網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸中起到放大信號的作用。中繼器連接的兩個網(wǎng)絡(luò)在邏輯上是同一個網(wǎng)絡(luò)。它不僅起到擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)距離的作用，還可將不同傳輸介質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)連接在一起。 網(wǎng)橋（ Bridge） 當(dāng)兩種相同類型但又使用不同通信協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行互連時，就需要使用橋接器，也就是通常所說的網(wǎng)橋，如圖 。 圖 網(wǎng)橋 網(wǎng)橋的工作原理是這樣的：當(dāng)網(wǎng)橋剛安裝時，它對網(wǎng)絡(luò)中的各工作站一無所知。 一旦地址表建完，信息數(shù)據(jù)在通過網(wǎng)橋時，網(wǎng)橋就根據(jù)信息包比較其目地地址的網(wǎng)絡(luò)號與源地址的網(wǎng)絡(luò)號是否相同。 網(wǎng)橋?qū)?yīng) OSI 參考模型的第二層（包括物理層 與鏈路層）。 路由器 (Router) 當(dāng)兩個不同類型的網(wǎng)絡(luò)彼此相連時，必須使用路由器。 2020 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)華豫學(xué)院計算機(jī)系畢業(yè)論文 第 頁 12 圖 路由器 路由器工作在 OSI 模型的第三層（網(wǎng)絡(luò)層），因此它與高層協(xié)議有關(guān)；又由于它比網(wǎng)橋更高一層，因此智能性更強(qiáng)。當(dāng)某一鏈路不通時，路由器會選擇一條好的鏈路完成通信。 由于路由器的復(fù)雜化，其傳輸信息的速度比網(wǎng)橋要慢，比較適合于大型、復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)連接。在從一個網(wǎng)絡(luò)向另一個網(wǎng)絡(luò)發(fā)送數(shù)據(jù)包時，丟棄了數(shù)據(jù)外層，重新打包并重新傳輸數(shù)據(jù)，這樣做減少了通過局域網(wǎng)間通訊鏈路的比特數(shù)，接收端的路由器重新將數(shù)據(jù)組成適合該局域網(wǎng)段的數(shù)據(jù)包或幀，這樣使得路由器能通過 LAN 內(nèi)部電路，比網(wǎng)橋更有效地傳遞信息，盡量少使用昂貴的長途電路。路由器在工作時需要存在初始的路徑表，它使用這些表來識別其他網(wǎng)絡(luò)，以及通往其他網(wǎng)絡(luò)的路徑和最有效的選擇方法。也就是說，網(wǎng)橋是根據(jù)路徑表來轉(zhuǎn)發(fā)或過濾2020 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)華豫學(xué)院計算機(jī)系畢業(yè)論文 第 頁 13 信息包，而路由器是使用它的信息來為每一個信息包選擇最佳路徑。使用這些協(xié)議，路由器能自動地發(fā)送這些信息，所以一般大型的網(wǎng)間連接均使用動態(tài)路由器。與網(wǎng)橋不同，路由器僅在需要時建立新的或附加的連接，用以提供動態(tài)的帶寬或拆除空閑的連接。路由器還能夠提供傳輸?shù)膬?yōu)先權(quán)服務(wù)，給每一種路由配置提供最便宜或最快速的服務(wù)，這些功能都是網(wǎng)橋所沒有的。例如Ether 網(wǎng)與一大型電腦主機(jī)網(wǎng)絡(luò)（例如 IBM SNA）相連，你必須用網(wǎng)關(guān)來完成這項工作。 圖 網(wǎng)關(guān) 網(wǎng)關(guān)工作在 OSI 模型的最高層（應(yīng)用層），在轉(zhuǎn)換信息包格式時，必須將各層協(xié)議一一轉(zhuǎn)換。網(wǎng)關(guān)的管理一般比網(wǎng)橋、路由器更復(fù)雜，因此它通常用于提供某種特殊用途的連接而不是不同網(wǎng)絡(luò)之間一般目的的通信連接。具體實現(xiàn)方法是：在文件服務(wù)器內(nèi)插入兩塊網(wǎng)卡，一塊網(wǎng)卡連接 Ether 網(wǎng)段，一塊網(wǎng)卡連接 ARC 網(wǎng)絡(luò)，這樣該機(jī)器可以實現(xiàn)路由器的功能。 圖 雙網(wǎng)卡實現(xiàn)路由和網(wǎng)關(guān)功能 集線器 (HUB) 如果你接觸過網(wǎng)絡(luò)，那么你對“ HUB” 一定不陌生，這就是組建 10BASET 網(wǎng)絡(luò)時所使用的集成器。因此它與前面介紹的網(wǎng)橋、路由器、網(wǎng)關(guān)等不同，不具備協(xié)議翻譯功能， 而只是分配頻寬。例如使用一臺 N 個接口的 HUB 組建 10BASET Ether 網(wǎng)，每個接口所分配的頻帶寬度是 10Mbps/N。在一般中、小企業(yè)的環(huán)境中，若所連接的電腦不多（ 10202020 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)華豫學(xué)院計算機(jī)系畢業(yè)論文 第 頁 15 臺），且使用者集中于某一區(qū)域，則選用價廉但實用的基本型HUB 即可，如圖 所示。在一大型企業(yè)網(wǎng)絡(luò)中，若部門分布較廣，所連接的電腦較多且將來有擴(kuò)充的趨勢，則應(yīng)選購含網(wǎng)管功能的智能型集線器為宜。機(jī)架式 HUB 的最大優(yōu)點(diǎn)為易于擴(kuò)充。 堆棧式 HUB 10BaseT HUB 雖然可借層層級聯(lián)的方式來擴(kuò)充其網(wǎng)絡(luò)，但其缺點(diǎn)是每級聯(lián)一層，其頻寬即相對降低。由此可知， HUB 級聯(lián)的層數(shù)愈多，其頻寬也愈慢。在不減低頻寬的前提下，這種 HUB 的設(shè)計也算是提高網(wǎng)絡(luò)速度的一種方法。另外它放置 的位置集中，故管理也更為容易。 前面 介紹過的 集線器就是一種共享設(shè)備， HUB本身不能識別目的地址，當(dāng)同一局域網(wǎng)內(nèi)的 A 主機(jī)給 B 主機(jī)傳輸數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)包在以 HUB 為架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)上是以廣播方式傳輸?shù)?，由每一臺終端通過驗證數(shù)據(jù)包頭的地址信息來確定是否接收。這種方式就是共享網(wǎng)絡(luò)帶寬。交換機(jī)的所有的端口都掛接在這條背部總線上，控制電路收到數(shù)據(jù)包以后，處理端口會查找內(nèi)存中的地址對照表以確定目的 MAC（網(wǎng)卡的硬件地址）的 NIC（網(wǎng)卡）掛接在哪個端口上，通過內(nèi)部交換矩陣迅速將數(shù)據(jù)包傳送到目的端口，目的 MAC 若不存在才廣播到所有的端口，接收端口回應(yīng)后交換機(jī)會 “ 學(xué)習(xí) ” 新的地址，并把它添加入內(nèi)部地址表中。通過交換機(jī)的過濾和轉(zhuǎn)發(fā)，可以有效的隔離廣播風(fēng)暴，減少誤包和錯包的出現(xiàn)，避免共享沖突。每一端口都可視為獨(dú)立的網(wǎng)段，連接在其上的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備獨(dú)自享有全部的帶寬，無須同其他設(shè)備競爭使用。假使這里使用的是10Mbps 的以太網(wǎng)交換機(jī)，那么該交換機(jī)這時的總流