组建小型办公网络

组建小型办公网络在当今的计算机网络技术中，局域网技术已经占据了十分重要的地位。局域网的标准繁多，在目前办公网络的组建中，以太网技术已经占据了主流，淘汰了其他的技术。本项目的主要目标是熟悉常见的局域网组网技术；认识小型办公网络使用的基本设备和器件；实现小型办公网络的连接和连通性测试；了解二层交换机的基本配置和在二层交换机上划分VLAN的基本方法；熟悉为小型办公网络规划与分配IP地址的方法；能够使用相关设备实现VLAN的连接。本项目主要内容任务3.1选择局域网组网技术任务3.2选择与配置交换机任务3.3实现网络连接任务3.4划分VLAN任务3.5规划与分配IP地址任务3.6连接VLAN任务3.1选择局域网组网技术【任务目的】（1）熟悉传统以太网组网技术及应用；（2）熟悉快速以太网组网技术及应用；（3）熟悉千兆位以太网组网技术及应用；（4）了解万兆位以太网组网技术；（5）理解选择局域网组网技术的一般方法。【工作环境与条件】（1）已经联网并能正常运行的机房和校园网；（2）已经联网并能正常运行的其他网络；（3）典型办公网络、校园网或企业网的组网案例。3.1.1传统以太网组网技术传统以太网技术是早期局域网广泛采用的组网技术，采用总线型拓扑结构和广播式的传输方式，可以提供10Mb/s的传输速度。传统以太网存在多种组网方式，曾经广泛使用的有10Base-5、10Base-2、10Base-T和10Base-F四种，它们的MAC子层和物理层中的编码/译码模块均是相同的，而不同的是物理层中的收发器及媒体连接方式。3.1.1传统以太网组网技术1.组建10Base-T的基本网络设备网卡：10Base-T以太网中的计算机应安装带有RJ-45插座的以太网网卡。集线器（HUB）：是以太网的中心连接设备，各节点通过非屏蔽双绞线（UTP）与集线器实现星型连接，集线器将接收到的数据转发到每一个端口，每个端口的速率为10Mb/s。用在10Base-T中的集线器主要有普通集线器、堆叠式集线器等类型。双绞线：非屏蔽双绞线价格低廉，安装方便，根据网络性能要求可选用3类或5类双绞线。RJ-45连接器：双绞线两端必须安装RJ-45连接器，以便插在网卡和集线器中的RJ-45插座上。3.1.1传统以太网组网技术2.10Base-T的主要性能指标在组建10Base-T以太网时应主要注意以下性能指标：集线器与网卡之间和集线器之间的最长距离均为100米，集线器数量最多为4个，即任意两节点之间的距离不会超过500米。集线器可级联以便扩充，HUB之间可用同轴电缆相连，最大间距为100米。集线器可通过同轴电缆或光纤与其它LAN相连以形成大型以太网。若不使用网桥，最多可连接1023个节点。3.1.2快速以太网组网技术快速以太网的数据传输率为100Mb/s。快速以太网保留着传统的10Mb/s以太网的所有特征，即相同的帧格式，相同的介质访问控制方法CSMA/CD，相同的组网方法，而只是把每个比特发送时间由100ns降低到10ns。1.100Base-TX100Base-TX支持2对5类非屏蔽双绞线UTP或2对屏蔽双绞线STP。其中1对双绞线用于发送，另1对双绞线用于接收数据。2.100Base-T4100Base-T4支持4对3类非屏蔽双绞线UTP，其中有3对线用于数据传输，1对线用于冲突检测。因为它没有单独专用的发送和接收线，所以不可能进行全双工操作。3.1.2快速以太网组网技术3.100Base-T2100Base-T2支持2对3类非屏蔽双绞线UTP。其中1对线用于发送数据，另1对用于接收数据，因而可以进行全双工操作。4.100Base-FX100Base-FX支持2芯的多模（62.5μm或125μm）或单模光纤，其中1根光纤用于发送数据，另1根用于接收数据，因而可以进行全双工操作。3.1.3千兆位以太网组网技术千兆位以太网最大的优点在于它对原有以太网的兼容性，同100Mb/s快速以太网一样，千兆位以太网使用与10Mb/s传统以太网相同的帧格式，以及相同的CSMA/CD协议，这意味着可以对原有以太网进行平滑的、无需中断的升级。同时，千兆位以太网还继承了以太网的其它优点，如可靠性较高、易于管理等。千兆位以太网也可支持多种传输介质，目前已经制定的标准主要有：（1）1000Base-CX1000Base-CX的传输介质是一种短距离屏蔽铜缆，最长距离25米，这种屏蔽双绞线不是标准的STP，而是一种特殊规格、高质量的、带屏蔽的双绞线。它的特性阻抗为150欧姆，传输速率最高达1.25Gb/s，传输效率为80％。3.1.3千兆位以太网组网技术（2）1000Base-LX1000Base-LX是一种收发器上使用长波激光（LWL）作为信号源的媒体技术，这种收发器上配置了激光波长为1270~1355nm（一般为1300nm）的光纤激光传输器，它可以驱动多模光纤，也可驱动单模光纤，使用的光纤规格有62.5μm和50μm的多模光纤，以及9μm的单模光纤。（3）1000Base-SX1000Base-SX是一种在收发器上使用短波激光（SWL）作为信号源的媒体技术，这种收发器上配置了激光波长为770~860nm（一般为800nm）的光纤激光传输器，不支持单模光纤，仅支持多模光纤，包括62.5μm和50μm两种。3.1.3千兆位以太网组网技术（4）1000Base-T41000Base-T4是一种使用5类UTP的千兆位以太网技术，最远传输距离为100m。1000Base-T4不支持8B/10B编码/译码方案，需要采用专门的更加先进的编码/译码机制。1000Base-T4采用4对5类双绞线完成1000Mb/s的数据传送，每一对双绞线传送250Mb/s的数据流。（5）1000Base-TX1000Base-TX基于6类双绞线电缆，以2对线发送数据，2对线接收数据。由于每对线缆本身不进行双向的传输，线缆之间的串扰就大大降低，同时其编码方式也相对简单。这种技术对网络的接口要求比较低，不需要非常复杂的电路设计，降低了网络接口的成本。3.1.4万兆位以太网组网技术1.万兆位以太网技术的特点万兆位以太网技术同以前的以太网标准相比，有了很多不同之处，主要表现在：万兆位以太网可以提供广域网接口，可以直接在SDH网络上传送，这也意味着以太网技术将可以提供端到端的全程连接。万兆位以太网的MAC层只能以全双工方式工作，不再使用CSMA/CD的机制。采用64/66B的线路编码。主要采用光纤作为传输介质，传送距离从千兆位以太网的5km延伸到10~40km。3.1.4万兆位以太网组网技术2.万兆位以太网的标准目前已经制定的万兆位以太网标准如表3-3所示。其中10GBase-LX4由4种低成本的激光源构成且支持多模和单模光纤。10GBASE-S是使用850nm光源的多模光纤标准，最远传输距离为300m，是一种低成本近距离的标准（分为SR和SW两种）。10GBASE-L是使用1310nm光源的单模光纤标准，最远传输距离为10km（分为LR、LW两种）。10GBASE-E是使用1550nm光源的单模光纤标准，最远传输距离为40km（分为ER、EW两种）。3.1.5局域网组网技术的选择对于覆盖分布范围不大，信息业务种类单一的小型局域网来说，可以根据用户的实际需求选择单一的组网技术。而大、中型局域网的覆盖范围较大，所处客观环境较为复杂，信息需求多种多样和网络技术性能要求也高，因此在大、中型局域网设计时，需要从整个网络系统的技术性能、网络互联形式、网络系统管理和工程建设造价以及维护管理费用等各方面综合考虑来确定设计方案。目前在大中型局域网设计中，通常采用由星型结构中心点通过级联扩展形成的树型拓扑结构。一般可以把这种树型结构分成三个层次，即核心层、汇聚层和接入层，在不同的层次可以选用不同的组网技术、网络连接设备和传输介质。【任务实施】实施1分析计算机网络实验室或机房的组网技术实施2分析校园网的组网技术实施3分析其他网络组网技术任务3.2选择与配置交换机【任务目的】（1）了解交换机的类型；（2）理解二层交换机的功能和工作原理；（3）了解以太网交换机外观和启动过程；（4）了解以太网交换机的命令行工作模式。【工作环境与条件】（1）二层交换机（本部分以Cisco2960系列交换机为例，也可选用其他品牌型号的交换机或使用CiscoPacketTracer、BosonNetsim等模拟软件）；（2）Console线缆和相应的适配器；（3）安装Windows操作系统的PC。3.2.1交换机的分类1.按照网络通信介质和数据传输速率分类按照支持的网络和数据传输速率，局域网交换机可以分为以太网交换机、快速以太网交换机、千兆位以太网交换机、FDDI交换机和ATM交换机等多种。局域网目前主要使用快速以太网交换机和千兆位以太网交换机。2.按照应用规模分类按照应用规模，可将局域网交换机分为桌面交换机、工作组级交换机、部门级交换机和企业级交换机。3.2.1交换机的分类3.按照设备结构分类按照设备结构特点，局域网交换机可分为机架式交换机、带扩展槽固定配置式交换机、不带扩展槽固定配置式交换机和可堆叠交换机等类型。4.按照网络体系结构层次分类按照网络体系的分层结构，交换机可以分为第2层交换机、第3层交换机和第4层交换机，甚至提出了第7层交换机。3.2.2二层交换机的功能和工作原理二层交换机工作于OSI参考模型的数据链路层，它可以识别数据帧中的MAC地址信息，并将MAC地址与其对应的端口记录在自己内部的MAC地址表中。二层交换机拥有一条很高带宽的背部总线和内部交换矩阵，所有端口都挂接在背部总线上。控制电路在收到数据帧后，会查找内存中的MAC地址表，并通过内部交换矩阵迅速将数据帧传送到目的端口。其具体的工作流程为：当二层交换机从某个端口收到一个数据帧，将先读取数据帧头中的源MAC地址，这样就可知道源MAC地址的计算机连接在哪个端口。3.2.2二层交换机的功能和工作原理二层交换机读取数据帧头中的目的MAC地址，并在MAC地址表中查找该MAC地址对应的端口。若MAC地址表中有对应的端口，则交换机将把数据帧转发到该端口。若MAC地址表中找不到相应的端口，则交换机将把数据帧广播到所有端口，当目的计算机对源计算机回应时，交换机就可以知道其对应的端口，在下次传送数据时就不需要对所有端口进行广播了。3.2.3交换机的组成结构交换机是一台特殊的计算机，也由硬件和软件两部分组成，其软件部分主要包括操作系统（如CiscoIOS）和配置文件，硬件部分主要包含CPU、端口和存储介质。局域网交换机的端口主要有以太网端口（Ethernet）、快速以太网端口（FastEthernet）、吉比特以太网端口（GigabitEthernet）和控制台端口（Console）等。交换机的存储介质主要有ROM（只读储存设备）、FLASH（闪存）、NVRAM（非易失性随机存储器）和DRAM（动态随机存储器）。【任务实施】实施1认识二层交换机实施2使用本地控制台登录二层交换机实施3切换交换机命令行工作模式实施4二层交换机的基本配置实施5配置二层交换机接口实施6查看交换机的配置信息任务3.3实现网络连接【任务目的】（1）掌握使用单一交换机（或集线器）组建局域网的方法；（2）了解使用多交换机（或集线器）组建局域网的方法；（3）掌握判断局域网连接状况的方法。【工作环境与条件】（1）二层交换机（本部分以Cisco2960系列交换机为例，也可选用其他设备）；（2）双绞线、RJ-45压线钳及RJ-45水晶头若干；（3）安装Windows操作系统的PC。3.3.1对等网络的连接对等网络的连接比较简单，使用的传输介质是超5类或6类非屏蔽双绞线，连接设备主要是网卡和交换机等。1.三台计算机的对等网络这种对等网络的连接必须采用双绞线作为传输介质，而且网卡是不能少的。根据网络结构的不同可有两种方式：采用双网卡网桥方式，就是在其中一台计算机上安装两块网卡，另外两台计算机各安装一块网卡，然后用双绞线连接起来，再进行有关的系统配置即可。添加一台桌面交换机，组