19.1.3每個用戶都有其特定的網絡應用需求，只有對特定用戶充分調查了解并進行需求分析后，才能設計出滿足用戶在網絡應用、網絡管理、安全性和對未來計劃實施等方面的需求。

19.1.4網絡應用和技術的發展日新月異，網絡產品不斷推陳出新，因此網絡的配置既要滿足適用性原則，又要有一定的前瞻性，選擇網絡設備時應充分考慮網絡可預見的應用和技術的發展趨勢，在一定時期內適應這些網絡應用。

 

19.2網絡設計原則

19.2.1～19.2.3網絡是高度定制化的工具，一個滿足特定用戶使用需求的網絡必須經過規范的設計過程，其中用戶調查和需求分析是謝十的前提條件。規范設計程序的目的是可對所設計網絡的功能、性能和投資尋找最優的交點，做到有依據、有目的地設計。

19.2.4、19.2.5網絡邏輯設計和物理設計密不可分，其目的是一致的，兩者不可脫節。

19.2.6網絡的類型分為對等網絡或基于服務器的網絡兩大類。

對等網絡又稱工作組網絡，所有計算機既是客戶機又是服務器；基于服務器的網絡已成為標準的網絡模型，民用建筑中應用的計算機網絡絕大多數采用基于服務器的網絡，在基于服務器的網絡中一臺或多臺計算機作為服務器使用，為網絡提供資源。其他計算機是客戶機，客戶機使用由服務器提供的資源。

19.2.7網絡體系結構選擇

1網絡根據介質訪問方法的不同分為多種網絡體系結構，以太網是當今最流行的網絡體系結構，已成為局域網的主流形式，與FDDI和ATM相比，以太網流行的原因是：價格低廉、安裝容易、性能可靠、使用／維護和升級方便。

2以太網可使用多種通信協議，并可連接混合計算機環境，如Windows、UNIX、Netware等。以太網的主要特性參見表19—4.

表19-4   以太網的主要特性

特  性	描    述
傳統拓撲結構	直線形總線
其他拓撲結構	星形總線
信號傳輸方式	基帶
介質訪問方法	CSMA／CD(10G以太網采用全雙工方式)
規范	IEEE802.3
傳輸速率	10Base-T：10Mbps 100Base-TX／100Base-FX：100Mbps 1000Base-T／1000Base-SX／1000Base-LX：1000Mbps 10GBase-S／L／E／LX4、10GBase-CX4：10Gbps
傳輸介質類型	UTP、FTP、光纜、同軸電纜

3在以太網中可運行大部分流行的網絡操作系統，包括：

1)MicrosoftWindows95、Windows98、WindowsME：

2)MicrosoftWindowsNTWorkstation和WindowsNT Server；

3)MicrosoftWindows2000Professional和Windows 2000Server；

4)MicrosoftLANManager：

5)MicrosoftWindowsforWorkgrOuDs：

6)NovellNetWare；

7)IBMLANServer；

8)AppleShare；

9)UNIX。

4令牌環網20世紀是80年代中期由IBM開發的，以太網的普及減少了令牌環網的市場份額，但它仍然是網絡市場中的重要角色。令牌環網規范是IEEE802.5標準，令牌環網絡的標準與特性參見表19—5。

表19-5    令牌環網絡的標準與特性

特  性	描    述
拓撲結構	星形環
信號傳輸方式	基帶
介質訪問方法	令牌傳送
規范	IEEE802.5
傳輸速率	4Mbps和16Mbps
傳輸介質類型	UTP、FTP、光纜
網絡硬件部件	令牌環網絡集線器：多路訪問單元(MSAU) 令牌環網絡NIC：4Mbps或16Mbps 連接器：RJ45／光纖連接器 補丁線：6類傳輸介質
最大傳輸介質段 (MSAU與計算機間)距離	補丁線：46m UTP：45m FTP：100m
MSAU之間的最大距離	152m，使用中繼器為365m
計算機間的最短距離	2.5m
連接網段的最多數目	33個MSAU
每個網段連接計算機 的最大數目	UTP：每個MSAU連接72臺計算機 FTP：每個MSAU連接260臺計算機 (推薦數目是50～80臺計算機)

5  ATM是一種基于信元的快速數據交換技術，具有高帶寬(155～622Mbps)和高數據完整性的特征，它還支持同步應用，并具有一定的靈活性和可擴展性。但目前存在交換設備昂貴，使用也不如以太網容易等缺點。

6  10G以太網(即萬兆以太網)是最新的以太網技術，與10／100／1000M以太網兼容，實現網絡的無縫升級，并可用于廣域網，其應用尚處于起步階段。基于光纖傳輸的還有10GBase-LX4，10G以太網標準還有基于銅纜傳輸的IEEE802.3ak和目前正在制定的IEEE802.3an，分別作為10GBase-CX4和10GBase-T的規范。

19.2.8客戶機／N務器(c／s)網絡模型是基于服務器網絡的標準形式，其工作原理是：客戶機(工作站)向服務器提出數據服務請求，服務器將對該請求的數據或數據處理的結果提供給客戶機使用并將該結果存儲于服務器中，客戶機使用自己的CPU和軟件對服務器提供的數據進一步處理，存儲于服務器中的數據處理的結果可被網絡中其他客戶機訪問。

多數數據庫管理系統軟件都使用結構化查詢語言(SQL)，SQL已成為一種數據庫管理的行業標準。

服務器的常用類型有：

1文件和打印服務器：文件和打印服務器是用來存儲文件和數據的，管理用戶對文件和打印機資源的訪問和使用，它將數據或文件下載到請求的計算機中。

2通信服務器：用于在服務器所在的網絡和其他網絡、主機或遠程用戶間處理數據流和電子郵件。如Internet服務器、代理服務器等。

3應用服務器：是客戶／服務器應用的服務器端，它將存儲的大量數據進行組織整理以便于用戶檢索，并向用戶提供數據。

不同于文件和打印服務器的是應用服務器的數據庫是駐留于服務器中，它只是將請求結果下載到發出請求的客戶機中，而不是整個數據庫。

4郵件服務器：郵件服務器的運作方式與應用服務器類似，它利用不同的服務器和客戶機應用程序，有選擇地將數據從服務器下載到客戶機中。

5目錄服務器：目錄服務器使得用戶能夠定位、存儲和保護網絡中的信息。

6傳真服務器：通過一個或多個傳真調制解調卡來管理進出網絡的傳真數據流。

19.2.10分布式服務器：是指按有共同工作性質的工作組或部門而分別設置提供相應服務的服務器，即將服務器分開布置，這樣可大大減少通過主干的廣播數據流，有效地提高主干的傳輸速率。這在流量模式中稱為“流量本地化”。

集中式服務器：是指網絡中各類服務器集中設置。集中設置服務器可以降低投資、提高安全性和易于管理。還有一個很大的原因是，隨著網絡越來越多基于Internet的應用和信息的跨部門傳輸，數據流量模式由傳統的20／80模型朝著新的80／20轉變，即80％的數據不再駐留在子網中，而是必須在子網和VLAN之間傳輸。分布式服務器方式已不能有效地控制通過主干的數據流。

 

19.3網絡拓撲結構與傳輸介質的選擇

19.3.2“拓撲”是指網絡中計算機、線纜和其他部件的連接方式，拓撲可分為物理(實際的布線結構)或邏輯的，邏輯上是總線或環形的網絡其布線結構也可是星形的。網絡的拓撲結構主要分為總線形、星形、環形、網形四類，也常采用其變形或混合型，如星形總線(hub／switch與計算機星形連接、hub／switch之問或服務器之間總線形連接)、星形環(hub／switch與計算機星形連接、hub／switch之間或服務器之問環形連接)等。局域網最常用的拓撲結構是星形總線。

網絡的拓撲結構是網絡設計的重點和難點，各種網絡拓撲結構的比較如表19—6所示(指物理拓撲)。

表19-6    各種網絡拓撲結構的比較

拓撲結構	結構特點	優點	缺點	局域網典型應用
總線形	由一根被稱為“主干”(又稱為骨干或段)的傳輸介質組成，網絡中所有的計算機連在這根傳輸介質上。在每條傳輸介質的兩端需設端接器	節省傳輸介質、介質便宜、易于使用；系統簡單可靠；總線易于擴展	在網絡數據流量大時性能下降；查找問題困難；傳輸介質斷開將影響許多用戶	對等網絡或小型(t0個用戶以下)基于服務器的網絡
環形	用一根傳輸介質環接所有的計算機，每臺計算機都可作為中繼器，用于增強信號傳送給下一臺計算機	系統為所有計算機提供相同的接入，在用戶數據較多時仍能保持適當的性能	一臺計算機故障將影響整個網絡；查找問題困難；網絡重新配置時將終止正常操作	令牌環LAN、FDDI或CDDI
星型	計算機通過傳輸介質連接到被稱為“集線器”的中央部件	是最常用的物理拓撲結構，無論邏輯上采用何種網絡類型都可采用物理星形，方便預先布線，系統易于變化和擴展；集中式監視和管理；某臺計算機或某根傳輸介質故障不會影響其他部分的正常工作	需要安裝大量傳輸介質；如果中心點出現問題，連接于該中心點(網段)上的所有計算機將癱瘓	是最常用的拓撲結構； 以太網； 星形FDDI 星形令牌環；
網型	每臺計算機通過分離的傳輸介質與其他計算機相連	系統提供高冗余性和可靠性，并能方便地診斷故障	需要安裝大量傳輸介質	主要用于城域網，也可用于特別重要的以太網主干網段
變形或混合型	根據網絡中計算機的分布、網絡的可靠性、網絡性能要求(數據流量和通信規律)的特點，選擇相應的網絡拓撲結構	滿足不同網段性能的要求，在可靠性與經濟性之間選擇最佳交點	具有相應網段拓撲結構的缺點	是實際應用最 普遍的拓撲結構

19.3.3網絡傳輸介質主要有：非屏蔽雙絞線(UTP)、屏蔽雙絞線(FTP)、粗／細同軸電纜、光纜等，由于在現今流行的快速以太網不支持同軸電纜的使用，在此不作同軸電纜的規定。

19.3.4無線網具有性價比高、使用靈活的特性，是一種很有前途的網絡形式，目前無線網已開始普及應用，并將成為局域網的主流。由于存在抗干擾性、安全性、傳輸速率等方面的限制，無線網絡在多數情況下是用于對有線局域網的拓展，如公共建筑中供流動用戶使用的網絡段、跨接難以布線的兩個(或多個)網段，在某些工作人員流動性較大的辦公建筑中也可局部采用無線網作為有線網的拓展。

除了網絡接口卡是連接在收發器，而不是連接到傳輸介質以外，在無線網絡中的運行的計算機與在有線網絡環境中的相應部件類似。無線網絡接口卡所使用的收發器安裝在每臺計算機中，用于廣播和接收周圍計算機的信號，它通過安裝在墻上的收發器(有線)與有線網絡連接。

19.3.5擴頻無線電傳輸方式在2400～2483MHz的頻帶之間占用83MHz的帶寬，其標準是IEEE802.11b和IEEE802.11，傳輸速率有1Mbps、2Mbps、5.5Mbps、11Mbps，視障礙物和干擾程度不同，通常在室內覆蓋半徑為35～100m，室外為100300m，可穿透墻壁傳輸。

正交頻分復用(OFDM)技術利用20MHz的帶寬同時傳輸64個單獨的子載波通道，每一個子載波通道的間隔是0.3125MHz。IEEES02.1la標準在5GHz頻段、IEEE802.39標準在2.4GHz頻段采用OFDM技術傳輸數據，速率可達54Mbps。

紅外線通信使用的頻率在850～950nm范圍內，并且只能在墻面有足夠的信號漫射或反射的室內環境中，通常僅用于計算機與外圍設備(如打印機)間的高速(20Mbps)的通信，傳輸速率是1Mbps和2Mbps，傳輸距離為10～20m。

19.3.6、19.3.7大多數情況下無線局域網是作為有線網絡的一種補充和擴展，在這種配置下多個無線終端通過無線接人點(AP)連接到有線網絡上，使無線用戶能夠訪問網絡的各個部分。AP有覆蓋范圍限制，通常為幾十至上百米，當網絡環境存在多個AP且覆蓋區有重疊時，漫游的無線終端能夠自動發現附近信號強度大的AP并通過這個AP收發數據，保持不問斷的網絡連接。

無線對等式網絡也稱Ad-hoc，整個網絡不使用AP，各無線終端之間直接通信，當用戶數量較多時網絡性能較差。該網絡無法接人有線網絡中，只能獨立使用。

無線局域網的標準與特性參見表19—7。

表19-7    無線局域網的標準與特性

特性	描述
網絡類型	對等網絡，結構化網絡
訪問方法	CSMA／CA
規范	IEEE802.11、IEEE802.11b、IEEE802.1la、IEEE802.1lg
傳輸速率	IEEE802.11：1Mbps、2Mbps IEEE802.1lb：1Mbps、2Mbps、5.5Mbps、11Mbps IEEE802.1la：可達54Mbps IEEE802.11g：5可達4Mbps
載波調制方式	IEEE802.11、IEEE802.11b：直接序列擴頻(DSSS)、跳頻擴頻(FHSS) IEEE802.11a、IEEE802.11g：正交頻分復用(OFDM)
工作頻段	IEEE802.11、IEEE802.11b、IEEE802.11g：2.4GHz IEEE802.1la：5GHz

 

19.4網絡連接部件的配置

19·4·2網絡接口卡，通常稱為NIC，在網絡傳輸介質與計算機之間作為物理接I=l或連接，NIC的作用是：

1為網絡傳輸介質準備來自計算機的數據；

2向另一臺計算機發送數據；

3控制計算機與傳輸介質之間的數據流量；

4接收來自傳輸介質的數據，并將其解釋為計算機CPU能夠理解的字節形式。

由于NIC是計算機與傳輸介質之間數據傳輸的橋梁，是網絡中最脆弱的連接，因此NIC-性能xCN4-N絡的性能會產生巨大的影響。NIC的選擇應與特定的網絡體系結構相匹配，例如以太網絡、令牌環網絡、ARCNET等應選擇相匹配的NIC。

按個人計算機主板上的擴展總線類型，NIC又可劃分為ELSA、ISA、PCI、PCMCIA和USB五種。NIC的選擇必須與總線相匹配，目前應用較多的是PCI和PCMCIA總線，具有性價比高、安裝簡單等特點。隨著網絡技術的發展和使用的需求，無線NIC和光纖NIC將日益普及。

19.4.3由于集線器是共享型網絡設備，通過它的端口接收輸入信息并通過所有端口轉發出去，在共享用戶信息量集中的時刻會存在信息阻塞或沖突現象，因此多用于多個末端終端用戶共享同一交換機高速端口的場合。因集線器比交換機便宜許多，在數據量不大、投資受限制的中小型網絡中也可采用集線器。

19.4.4---19.4.7路由器的主要作用是在網絡層(第3層)上將若干個LAN連接到主干網上，如局域網與廣域網的連接，局域NoeNN-子N(以太網或令牌環)的連接。

路由器與交換機相比，交換機比路由器的運行速率更高、價格更便宜。使用交換機雖然可以消除許多子網，建立一個托管所有計算機的統一網絡，但是當工作站生成廣播時，廣播消息會傳遍由交換機連接Ng辨-N絡，浪費大量的帶寬。用路由器連接的多個子網可將廣播消息限制在各個子網中，而且路由器還提供了很好的安全性，因為它使信息只能傳輸給單個子網。為此，導致了兩種新技術的誕生：一是虛擬局域網(VI。AN)技術，二是第3層交換機(使用路由器技術與交換機技術相接合的產物)，在局域網中使用了有第3層交換功能的交換機時可不再使用路由器。

傳統的網絡連接部件還有中繼器和網橋。由于集線器已經取代了中繼器，交換機比網橋有更高的性價比，因此現在的局域網中已基本上不再使用中繼器和網橋，但在無線網絡中仍常用無線網橋連接兩個網段。

交換機目前已成為網絡的主流連接部件，絕大多數新建的局域網都是以各種性能的交換機為主，只是少量或局部使用集線器和路由器。

名詞解釋：

1第2層交換機：基于硬件的橋接，用于工作組連通和網絡分段的交換機；

2第3層交換機：根據第3層(網絡層)信息，通過硬件執行數據包路由交換的交換機；用于高性能地處理局域網絡的流量，可放置在網絡的任何地方，經濟有效地帶替傳統的路由器；

3第4層交換機：不僅基于MAC地址或源／目的地址，同時也基于這些第4層參數來作出轉發決定的交換機；

4多層交換機：綜合第2層交換和第3層路由功能的交換機；

5交換機鏈路：指連接交換機之間的物理介質路徑；

6緊縮核心：當匯接層和核心層功能由同一臺設備執行時稱為緊縮核心。

 

19.5操作系統軟件與網絡安全

19.5.1、19.5.2網絡操作系統是一種軟件，它提供了計算機的應用程序和服務所運行的基礎。

MicrosoftWindows(包括9x、ME、NT、2000和XP)、NoVellNetWare和Unix／Linux是目前市場上占統治地位的網絡操作系統，并都支持TCP／IP協議和最流行的Windows客戶機操作系統。

網絡中所有客戶機采用相同的網絡操作系統是為了減少軟件的安裝和維護工作量，便于操作和簡化服務器操作系統軟件的接口組件。

三種主流操作系統的比較：

1Windows是從事辦公和商務工作的LAN最普遍使用的操作系統軟件，容易安裝和使用且價格較低；

2NoveUNetWare是個嚴格的客戶機朋艮務器平臺，在三種主流操作系統中具備最強的文件服務和打印服務功能以及目錄服務(NDS)功能；

3Unix／Linux是功能最強大、最靈活和最穩定的多用戶、多任務操作系統，其多數軟件是免費的，但是使用不如Windows方便。

 

19.6廣域網連接

19.6.1---19.6.3廣域網連接是指通過公共模擬或數據通信網絡，將多個局域網或局域網與Internet之間相互連接的方式。

其他WAN連接技術還有：

1公共交換數據網(X.25)：幀中繼技術以更高的性能、更低的價格已取代X.25；

2xDSL還有SDSL(3Mbps)、IDSL(144Kbit／s)、HDSL(768Kbit／s)和VDSL(13～52Mbps)等技術，這些技術都得不到廣泛使用；

3寬帶ISDN(BISDN)：BISDN是一種新的WLAN技術，能夠通過同一介質(光纜或銅纜)發送多信道的數據、視頻和語音，其應用還不普及；

4雙向CATV：由有線電視公司作為ISP的一種共享帶寬WLAN技術，適用于偏遠地區LAN的廣域網連接；

5SMDS：設計用于存在大量突發式通信量的WAN鏈路，其應用不多；

6SDH／SONET：即光同步數字傳輸網(美國稱為SONET，其他國家稱為SDH)，目前中國大部分網絡運營商已經擁有了自己的SDH傳輸網，可為用戶提供速率為2～2.5Gbps的WAN連接。ATM可以在SDH上運行。SDH技術的優點是具有端到端遠程監控、故障告警、網絡恢復和自愈等功能，可以保證數據傳輸的安全性(SDH已成為公認的未來信息高速公路的主要物理傳送平臺)；

710G以太網：目前10G以太網正逐步擴展為廣域網使用，它可與SDH／SONET兼容，可利用現有的SDN／SONET的傳輸設備以9.58464Gbps的速率(OC-192級)進行傳輸，是一種新興的廣域網連接方式。

 

19.7網絡應用

19.7.1計算機網絡系統的設計首先應適應其網絡應用的需求，不同使用功能的建筑其網絡系統的應用特征各不相同，大致可分為一般辦公建筑、重要辦公建筑、商業性辦公建筑、公共建筑、飯店建筑、校園等幾大類，其網絡應用的特征如下：

1一般辦公建筑指處理一般辦公事務，對數據安全無特殊要求的企事業單位辦公樓和區級以下政府行政辦公樓。其特征是用于處理一般辦公事務，廣域網連接主要是Internet的Web和E-mail，局域網內外數據流比例約為8：2(傳統2／8模型)。

2重要辦公建筑指需處理大量辦公事務或業務流程，對數據安全性與網絡運行穩定性有較高要求的企事業單位行政辦公樓和區級及以上政府行政辦公樓，如銀行、檔案、電信、電力、稅務等系統或大型企業總部行政辦公樓。其網絡特征是大多要求分設內、外兩個物理隔離的局域網，內網主要用于辦公事務的處理與決策或企業機密業務流程處理，外網用于政策、法規的發布與查詢或企業總部與外駐分部的廣域網連接，如點對多點／點對多點遠程視頻會議、虛擬專用網等應用。

3商業性辦公建筑指出租或出售給多用戶共同使用的辦公建筑。其特征是局域網內部各工作組彼此之間無多大的數據流動，只提供網絡高速主干通道，為商業團體局域網提供高性能的Internet的Web／E-mail服務和各種廣域網連接應用，如點對多點／點對多點遠程視頻會議、虛擬專用網等應用。局域網內外數據流比例約為2：8(新2／8模型)。

4公共建筑指體育場館、展覽館、大型商場、航站樓、客運站等。其網絡應用的特征是服務對象有內部固定用戶和外部流動用戶兩大類。內部固定用戶的網絡使用特征與重要辦公建筑類似。外部用戶的網絡使用特征與商業性辦公建筑類似，并且還具有用戶的流動性和數據流的時段性。

5飯店建筑指三星級及以上的飯店、賓館、招待所等建筑。其網絡應用的特征是服務對象有內部固定用戶和外部流動用戶兩大類。內部固定用戶的網絡使用特征與一般辦公建筑類似，主要用于飯店的計算機經營管理；外部用戶的網絡使用特征與商業性辦公建筑類似，主要是用于Internet的Web和E-mail服務和遠程視頻會議、虛擬專用網等應用，并且還具有數據流較小的特征和時段性(夜晚高峰)。

6校園網絡指覆蓋大、中專院校、企業園區等較大區域的計算機局域網。其網絡應用的特征是子網多而分散，用戶眾多，主干和廣域網數據流量大。因此采用網絡分段(第3層路由功能的交換機)和子網數據駐留(分布設置服務器)的方式控制流經主干上的數據流，提高主干的傳輸速率。

19.7.2在安全性或運行穩定性要求一般的網絡中，構建適應多種應用需求的共用網絡具有使用靈活、方便，便于網絡管理，減少網絡投資等優點。

19.7.3通常指政府行政辦公樓或重要企業行政辦公樓，如銀行、檔案、電信、電力、稅務等，采取物理隔離措施隔離內部、外部網絡是對內部網絡安全性與運行穩定性的有效保障。