19.1.3每个用户都有其特定的网络应用需求，只有对特定用户充分调查了解并进行需求分析后，才能设计出满足用户在网络应用、网络管理、安全性和对未来计划实施等方面的需求。

19.1.4网络应用和技术的发展日新月异，网络产品不断推陈出新，因此网络的配置既要满足适用性原则，又要有一定的前瞻性，选择网络设备时应充分考虑网络可预见的应用和技术的发展趋势，在一定时期内适应这些网络应用。

 

19.2网络设计原则

19.2.1～19.2.3网络是高度定制化的工具，一个满足特定用户使用需求的网络必须经过规范的设计过程，其中用户调查和需求分析是谢十的前提条件。规范设计程序的目的是可对所设计网络的功能、性能和投资寻找最优的交点，做到有依据、有目的地设计。

19.2.4、19.2.5网络逻辑设计和物理设计密不可分，其目的是一致的，两者不可脱节。

19.2.6网络的类型分为对等网络或基于服务器的网络两大类。

对等网络又称工作组网络，所有计算机既是客户机又是服务器；基于服务器的网络已成为标准的网络模型，民用建筑中应用的计算机网络绝大多数采用基于服务器的网络，在基于服务器的网络中一台或多台计算机作为服务器使用，为网络提供资源。其他计算机是客户机，客户机使用由服务器提供的资源。

19.2.7网络体系结构选择

1网络根据介质访问方法的不同分为多种网络体系结构，以太网是当今最流行的网络体系结构，已成为局域网的主流形式，与FDDI和ATM相比，以太网流行的原因是：价格低廉、安装容易、性能可靠、使用／维护和升级方便。

2以太网可使用多种通信协议，并可连接混合计算机环境，如Windows、UNIX、Netware等。以太网的主要特性参见表19—4.

表19-4   以太网的主要特性

特  性	描    述
传统拓扑结构	直线形总线
其他拓扑结构	星形总线
信号传输方式	基带
介质访问方法	CSMA／CD(10G以太网采用全双工方式)
规范	IEEE802.3
传输速率	10Base-T：10Mbps 100Base-TX／100Base-FX：100Mbps 1000Base-T／1000Base-SX／1000Base-LX：1000Mbps 10GBase-S／L／E／LX4、10GBase-CX4：10Gbps
传输介质类型	UTP、FTP、光缆、同轴电缆

3在以太网中可运行大部分流行的网络操作系统，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令牌环网20世纪是80年代中期由IBM开发的，以太网的普及减少了令牌环网的市场份额，但它仍然是网络市场中的重要角色。令牌环网规范是IEEE802.5标准，令牌环网络的标准与特性参见表19—5。

表19-5    令牌环网络的标准与特性

特  性	描    述
拓扑结构	星形环
信号传输方式	基带
介质访问方法	令牌传送
规范	IEEE802.5
传输速率	4Mbps和16Mbps
传输介质类型	UTP、FTP、光缆
网络硬件部件	令牌环网络集线器：多路访问单元(MSAU) 令牌环网络NIC：4Mbps或16Mbps 连接器：RJ45／光纤连接器 补丁线：6类传输介质
最大传输介质段 (MSAU与计算机间)距离	补丁线：46m UTP：45m FTP：100m
MSAU之间的最大距离	152m，使用中继器为365m
计算机间的最短距离	2.5m
连接网段的最多数目	33个MSAU
每个网段连接计算机 的最大数目	UTP：每个MSAU连接72台计算机 FTP：每个MSAU连接260台计算机 (推荐数目是50～80台计算机)

5  ATM是一种基于信元的快速数据交换技术，具有高带宽(155～622Mbps)和高数据完整性的特征，它还支持同步应用，并具有一定的灵活性和可扩展性。但目前存在交换设备昂贵，使用也不如以太网容易等缺点。

6  10G以太网(即万兆以太网)是最新的以太网技术，与10／100／1000M以太网兼容，实现网络的无缝升级，并可用于广域网，其应用尚处于起步阶段。基于光纤传输的还有10GBase-LX4，10G以太网标准还有基于铜缆传输的IEEE802.3ak和目前正在制定的IEEE802.3an，分别作为10GBase-CX4和10GBase-T的规范。

19.2.8客户机／N务器(c／s)网络模型是基于服务器网络的标准形式，其工作原理是：客户机(工作站)向服务器提出数据服务请求，服务器将对该请求的数据或数据处理的结果提供给客户机使用并将该结果存储于服务器中，客户机使用自己的CPU和软件对服务器提供的数据进一步处理，存储于服务器中的数据处理的结果可被网络中其他客户机访问。

多数数据库管理系统软件都使用结构化查询语言(SQL)，SQL已成为一种数据库管理的行业标准。

服务器的常用类型有：

1文件和打印服务器：文件和打印服务器是用来存储文件和数据的，管理用户对文件和打印机资源的访问和使用，它将数据或文件下载到请求的计算机中。

2通信服务器：用于在服务器所在的网络和其他网络、主机或远程用户间处理数据流和电子邮件。如Internet服务器、代理服务器等。

3应用服务器：是客户／服务器应用的服务器端，它将存储的大量数据进行组织整理以便于用户检索，并向用户提供数据。

不同于文件和打印服务器的是应用服务器的数据库是驻留于服务器中，它只是将请求结果下载到发出请求的客户机中，而不是整个数据库。

4邮件服务器：邮件服务器的运作方式与应用服务器类似，它利用不同的服务器和客户机应用程序，有选择地将数据从服务器下载到客户机中。

5目录服务器：目录服务器使得用户能够定位、存储和保护网络中的信息。

6传真服务器：通过一个或多个传真调制解调卡来管理进出网络的传真数据流。

19.2.10分布式服务器：是指按有共同工作性质的工作组或部门而分别设置提供相应服务的服务器，即将服务器分开布置，这样可大大减少通过主干的广播数据流，有效地提高主干的传输速率。这在流量模式中称为“流量本地化”。

集中式服务器：是指网络中各类服务器集中设置。集中设置服务器可以降低投资、提高安全性和易于管理。还有一个很大的原因是，随着网络越来越多基于Internet的应用和信息的跨部门传输，数据流量模式由传统的20／80模型朝着新的80／20转变，即80％的数据不再驻留在子网中，而是必须在子网和VLAN之间传输。分布式服务器方式已不能有效地控制通过主干的数据流。

 

19.3网络拓扑结构与传输介质的选择

19.3.2“拓扑”是指网络中计算机、线缆和其他部件的连接方式，拓扑可分为物理(实际的布线结构)或逻辑的，逻辑上是总线或环形的网络其布线结构也可是星形的。网络的拓扑结构主要分为总线形、星形、环形、网形四类，也常采用其变形或混合型，如星形总线(hub／switch与计算机星形连接、hub／switch之问或服务器之间总线形连接)、星形环(hub／switch与计算机星形连接、hub／switch之间或服务器之问环形连接)等。局域网最常用的拓扑结构是星形总线。

网络的拓扑结构是网络设计的重点和难点，各种网络拓扑结构的比较如表19—6所示(指物理拓扑)。

表19-6    各种网络拓扑结构的比较

拓扑结构	结构特点	优点	缺点	局域网典型应用
总线形	由一根被称为“主干”(又称为骨干或段)的传输介质组成，网络中所有的计算机连在这根传输介质上。在每条传输介质的两端需设端接器	节省传输介质、介质便宜、易于使用；系统简单可靠；总线易于扩展	在网络数据流量大时性能下降；查找问题困难；传输介质断开将影响许多用户	对等网络或小型(t0个用户以下)基于服务器的网络
环形	用一根传输介质环接所有的计算机，每台计算机都可作为中继器，用于增强信号传送给下一台计算机	系统为所有计算机提供相同的接入，在用户数据较多时仍能保持适当的性能	一台计算机故障将影响整个网络；查找问题困难；网络重新配置时将终止正常操作	令牌环LAN、FDDI或CDDI
星型	计算机通过传输介质连接到被称为“集线器”的中央部件	是最常用的物理拓扑结构，无论逻辑上采用何种网络类型都可采用物理星形，方便预先布线，系统易于变化和扩展；集中式监视和管理；某台计算机或某根传输介质故障不会影响其他部分的正常工作	需要安装大量传输介质；如果中心点出现问题，连接于该中心点(网段)上的所有计算机将瘫痪	是最常用的拓扑结构； 以太网； 星形FDDI 星形令牌环；
网型	每台计算机通过分离的传输介质与其他计算机相连	系统提供高冗余性和可靠性，并能方便地诊断故障	需要安装大量传输介质	主要用于城域网，也可用于特别重要的以太网主干网段
变形或混合型	根据网络中计算机的分布、网络的可靠性、网络性能要求(数据流量和通信规律)的特点，选择相应的网络拓扑结构	满足不同网段性能的要求，在可靠性与经济性之间选择最佳交点	具有相应网段拓扑结构的缺点	是实际应用最 普遍的拓扑结构

19.3.3网络传输介质主要有：非屏蔽双绞线(UTP)、屏蔽双绞线(FTP)、粗／细同轴电缆、光缆等，由于在现今流行的快速以太网不支持同轴电缆的使用，在此不作同轴电缆的规定。

19.3.4无线网具有性价比高、使用灵活的特性，是一种很有前途的网络形式，目前无线网已开始普及应用，并将成为局域网的主流。由于存在抗干扰性、安全性、传输速率等方面的限制，无线网络在多数情况下是用于对有线局域网的拓展，如公共建筑中供流动用户使用的网络段、跨接难以布线的两个(或多个)网段，在某些工作人员流动性较大的办公建筑中也可局部采用无线网作为有线网的拓展。

除了网络接口卡是连接在收发器，而不是连接到传输介质以外，在无线网络中的运行的计算机与在有线网络环境中的相应部件类似。无线网络接口卡所使用的收发器安装在每台计算机中，用于广播和接收周围计算机的信号，它通过安装在墙上的收发器(有线)与有线网络连接。

19.3.5扩频无线电传输方式在2400～2483MHz的频带之间占用83MHz的带宽，其标准是IEEE802.11b和IEEE802.11，传输速率有1Mbps、2Mbps、5.5Mbps、11Mbps，视障碍物和干扰程度不同，通常在室内覆盖半径为35～100m，室外为100300m，可穿透墙壁传输。

正交频分复用(OFDM)技术利用20MHz的带宽同时传输64个单独的子载波通道，每一个子载波通道的间隔是0.3125MHz。IEEES02.1la标准在5GHz频段、IEEE802.39标准在2.4GHz频段采用OFDM技术传输数据，速率可达54Mbps。

红外线通信使用的频率在850～950nm范围内，并且只能在墙面有足够的信号漫射或反射的室内环境中，通常仅用于计算机与外围设备(如打印机)间的高速(20Mbps)的通信，传输速率是1Mbps和2Mbps，传输距离为10～20m。

19.3.6、19.3.7大多数情况下无线局域网是作为有线网络的一种补充和扩展，在这种配置下多个无线终端通过无线接人点(AP)连接到有线网络上，使无线用户能够访问网络的各个部分。AP有覆盖范围限制，通常为几十至上百米，当网络环境存在多个AP且覆盖区有重叠时，漫游的无线终端能够自动发现附近信号强度大的AP并通过这个AP收发数据，保持不问断的网络连接。

无线对等式网络也称Ad-hoc，整个网络不使用AP，各无线终端之间直接通信，当用户数量较多时网络性能较差。该网络无法接人有线网络中，只能独立使用。

无线局域网的标准与特性参见表19—7。

表19-7    无线局域网的标准与特性

特性	描述
网络类型	对等网络，结构化网络
访问方法	CSMA／CA
规范	IEEE802.11、IEEE802.11b、IEEE802.1la、IEEE802.1lg
传输速率	IEEE802.11：1Mbps、2Mbps IEEE802.1lb：1Mbps、2Mbps、5.5Mbps、11Mbps IEEE802.1la：可达54Mbps IEEE802.11g：5可达4Mbps
载波调制方式	IEEE802.11、IEEE802.11b：直接序列扩频(DSSS)、跳频扩频(FHSS) IEEE802.11a、IEEE802.11g：正交频分复用(OFDM)
工作频段	IEEE802.11、IEEE802.11b、IEEE802.11g：2.4GHz IEEE802.1la：5GHz

 

19.4网络连接部件的配置

19·4·2网络接口卡，通常称为NIC，在网络传输介质与计算机之间作为物理接I=l或连接，NIC的作用是：

1为网络传输介质准备来自计算机的数据；

2向另一台计算机发送数据；

3控制计算机与传输介质之间的数据流量；

4接收来自传输介质的数据，并将其解释为计算机CPU能够理解的字节形式。

由于NIC是计算机与传输介质之间数据传输的桥梁，是网络中最脆弱的连接，因此NIC-性能xCN4-N络的性能会产生巨大的影响。NIC的选择应与特定的网络体系结构相匹配，例如以太网络、令牌环网络、ARCNET等应选择相匹配的NIC。

按个人计算机主板上的扩展总线类型，NIC又可划分为ELSA、ISA、PCI、PCMCIA和USB五种。NIC的选择必须与总线相匹配，目前应用较多的是PCI和PCMCIA总线，具有性价比高、安装简单等特点。随着网络技术的发展和使用的需求，无线NIC和光纤NIC将日益普及。

19.4.3由于集线器是共享型网络设备，通过它的端口接收输入信息并通过所有端口转发出去，在共享用户信息量集中的时刻会存在信息阻塞或冲突现象，因此多用于多个末端终端用户共享同一交换机高速端口的场合。因集线器比交换机便宜许多，在数据量不大、投资受限制的中小型网络中也可采用集线器。

19.4.4---19.4.7路由器的主要作用是在网络层(第3层)上将若干个LAN连接到主干网上，如局域网与广域网的连接，局域NoeNN-子N(以太网或令牌环)的连接。

路由器与交换机相比，交换机比路由器的运行速率更高、价格更便宜。使用交换机虽然可以消除许多子网，建立一个托管所有计算机的统一网络，但是当工作站生成广播时，广播消息会传遍由交换机连接Ng辨-N络，浪费大量的带宽。用路由器连接的多个子网可将广播消息限制在各个子网中，而且路由器还提供了很好的安全性，因为它使信息只能传输给单个子网。为此，导致了两种新技术的诞生：一是虚拟局域网(VI。AN)技术，二是第3层交换机(使用路由器技术与交换机技术相接合的产物)，在局域网中使用了有第3层交换功能的交换机时可不再使用路由器。

传统的网络连接部件还有中继器和网桥。由于集线器已经取代了中继器，交换机比网桥有更高的性价比，因此现在的局域网中已基本上不再使用中继器和网桥，但在无线网络中仍常用无线网桥连接两个网段。

交换机目前已成为网络的主流连接部件，绝大多数新建的局域网都是以各种性能的交换机为主，只是少量或局部使用集线器和路由器。

名词解释：

1第2层交换机：基于硬件的桥接，用于工作组连通和网络分段的交换机；

2第3层交换机：根据第3层(网络层)信息，通过硬件执行数据包路由交换的交换机；用于高性能地处理局域网络的流量，可放置在网络的任何地方，经济有效地带替传统的路由器；

3第4层交换机：不仅基于MAC地址或源／目的地址，同时也基于这些第4层参数来作出转发决定的交换机；

4多层交换机：综合第2层交换和第3层路由功能的交换机；

5交换机链路：指连接交换机之间的物理介质路径；

6紧缩核心：当汇接层和核心层功能由同一台设备执行时称为紧缩核心。

 

19.5操作系统软件与网络安全

19.5.1、19.5.2网络操作系统是一种软件，它提供了计算机的应用程序和服务所运行的基础。

MicrosoftWindows(包括9x、ME、NT、2000和XP)、NoVellNetWare和Unix／Linux是目前市场上占统治地位的网络操作系统，并都支持TCP／IP协议和最流行的Windows客户机操作系统。

网络中所有客户机采用相同的网络操作系统是为了减少软件的安装和维护工作量，便于操作和简化服务器操作系统软件的接口组件。

三种主流操作系统的比较：

1Windows是从事办公和商务工作的LAN最普遍使用的操作系统软件，容易安装和使用且价格较低；

2NoveUNetWare是个严格的客户机朋艮务器平台，在三种主流操作系统中具备最强的文件服务和打印服务功能以及目录服务(NDS)功能；

3Unix／Linux是功能最强大、最灵活和最稳定的多用户、多任务操作系统，其多数软件是免费的，但是使用不如Windows方便。

 

19.6广域网连接

19.6.1---19.6.3广域网连接是指通过公共模拟或数据通信网络，将多个局域网或局域网与Internet之间相互连接的方式。

其他WAN连接技术还有：

1公共交换数据网(X.25)：帧中继技术以更高的性能、更低的价格已取代X.25；

2xDSL还有SDSL(3Mbps)、IDSL(144Kbit／s)、HDSL(768Kbit／s)和VDSL(13～52Mbps)等技术，这些技术都得不到广泛使用；

3宽带ISDN(BISDN)：BISDN是一种新的WLAN技术，能够通过同一介质(光缆或铜缆)发送多信道的数据、视频和语音，其应用还不普及；

4双向CATV：由有线电视公司作为ISP的一种共享带宽WLAN技术，适用于偏远地区LAN的广域网连接；

5SMDS：设计用于存在大量突发式通信量的WAN链路，其应用不多；

6SDH／SONET：即光同步数字传输网(美国称为SONET，其他国家称为SDH)，目前中国大部分网络运营商已经拥有了自己的SDH传输网，可为用户提供速率为2～2.5Gbps的WAN连接。ATM可以在SDH上运行。SDH技术的优点是具有端到端远程监控、故障告警、网络恢复和自愈等功能，可以保证数据传输的安全性(SDH已成为公认的未来信息高速公路的主要物理传送平台)；

710G以太网：目前10G以太网正逐步扩展为广域网使用，它可与SDH／SONET兼容，可利用现有的SDN／SONET的传输设备以9.58464Gbps的速率(OC-192级)进行传输，是一种新兴的广域网连接方式。

 

19.7网络应用

19.7.1计算机网络系统的设计首先应适应其网络应用的需求，不同使用功能的建筑其网络系统的应用特征各不相同，大致可分为一般办公建筑、重要办公建筑、商业性办公建筑、公共建筑、饭店建筑、校园等几大类，其网络应用的特征如下：

1一般办公建筑指处理一般办公事务，对数据安全无特殊要求的企事业单位办公楼和区级以下政府行政办公楼。其特征是用于处理一般办公事务，广域网连接主要是Internet的Web和E-mail，局域网内外数据流比例约为8：2(传统2／8模型)。

2重要办公建筑指需处理大量办公事务或业务流程，对数据安全性与网络运行稳定性有较高要求的企事业单位行政办公楼和区级及以上政府行政办公楼，如银行、档案、电信、电力、税务等系统或大型企业总部行政办公楼。其网络特征是大多要求分设内、外两个物理隔离的局域网，内网主要用于办公事务的处理与决策或企业机密业务流程处理，外网用于政策、法规的发布与查询或企业总部与外驻分部的广域网连接，如点对多点／点对多点远程视频会议、虚拟专用网等应用。

3商业性办公建筑指出租或出售给多用户共同使用的办公建筑。其特征是局域网内部各工作组彼此之间无多大的数据流动，只提供网络高速主干通道，为商业团体局域网提供高性能的Internet的Web／E-mail服务和各种广域网连接应用，如点对多点／点对多点远程视频会议、虚拟专用网等应用。局域网内外数据流比例约为2：8(新2／8模型)。

4公共建筑指体育场馆、展览馆、大型商场、航站楼、客运站等。其网络应用的特征是服务对象有内部固定用户和外部流动用户两大类。内部固定用户的网络使用特征与重要办公建筑类似。外部用户的网络使用特征与商业性办公建筑类似，并且还具有用户的流动性和数据流的时段性。

5饭店建筑指三星级及以上的饭店、宾馆、招待所等建筑。其网络应用的特征是服务对象有内部固定用户和外部流动用户两大类。内部固定用户的网络使用特征与一般办公建筑类似，主要用于饭店的计算机经营管理；外部用户的网络使用特征与商业性办公建筑类似，主要是用于Internet的Web和E-mail服务和远程视频会议、虚拟专用网等应用，并且还具有数据流较小的特征和时段性(夜晚高峰)。

6校园网络指覆盖大、中专院校、企业园区等较大区域的计算机局域网。其网络应用的特征是子网多而分散，用户众多，主干和广域网数据流量大。因此采用网络分段(第3层路由功能的交换机)和子网数据驻留(分布设置服务器)的方式控制流经主干上的数据流，提高主干的传输速率。

19.7.2在安全性或运行稳定性要求一般的网络中，构建适应多种应用需求的共用网络具有使用灵活、方便，便于网络管理，减少网络投资等优点。

19.7.3通常指政府行政办公楼或重要企业行政办公楼，如银行、档案、电信、电力、税务等，采取物理隔离措施隔离内部、外部网络是对内部网络安全性与运行稳定性的有效保障。