大學校園網的改進畢業論文-文庫吧

【正文】 大、功能強，但也很復雜，利用廣域網可實現較大范圍內的資源共享和信息傳遞。根據網絡的使用性質可把網絡劃分為公用網和專用網兩類。公用網是由電信部門或其他提供通信服務的經營部門組建、管理和控制，網絡內的傳輸和轉接裝置可供任何部門和個人使用；公用網常用于廣域網絡的構造，支持用戶的遠程通信。如我國的電信網、廣電網、聯通網等。專用網是由用戶部門組建經營的網絡，不容許其它用戶和部門使用；由于投資的因素，專用網常為局域網或者是通過租借電信部門的線路而組建的廣域網絡。如由學校組建的校園網、由企業組建的企業網等。 網絡體系結構網絡體系結構是指通信系統的整體設計，它為網絡硬件、軟件、協議、存取控制和拓撲提供標準。典型的網絡體系結構包括：開放系統互連（Open System Interconnection,OSI)參考模型和傳輸控制協議/互聯網協議（Transmission Control Protocol/Internet Protocol，TCP/IP）參考模型。盡管與OSI模型相關的協議已經很少在使用了，但是，該參考模型本身是非常通用的，并且仍然有效，在每一層上討論的到的特性也仍然非常重要。TCP/IP模型卻有著不同的特點：模型本身并不非常有效，但是協議卻被廣泛的使用開了。 OSI參考模型OSI參考模型分為七層，如圖21所示。各層功能描述如下：應用層：是OSI參考模型的最高層，也是用戶訪問網絡的接口層，是直接面向用戶的。在OSI的環境下，應用層為用戶提供各種服務，例如：電子郵件、文件傳輸和遠程登錄等。表示層：負責處理不同的數據在表示上的差異以及相互轉換，如ASCII與UNICODE之間的轉換，不同格式文件的轉換，不兼容終端的數據格式之間的轉換以及數據加密、解密等。會話層：負責建立、管理和拆除進程之間的通信連接，“進程”是指電子郵件、文件傳輸等一次獨立運行的程序。傳輸層：提供端到端的通信，它從會話層接收數據，進行適當的處理之后傳送的網絡層。在網絡另一端的傳輸層從網絡層接收對方傳來的數據，進行逆向處理后提交給會話層。網絡層：負責提供連接和數據路由，包括處理輸出報文分組的地址，解析輸入報文的地址和維護路由信息，以便對通信鏈路的變化作出適當的響應。數據鏈路層：提供網絡相鄰節點間的可靠通信。傳輸以幀為單位的數據包，向網絡層提供正確無誤的信息包的發送和接收服務。物理層：通過物理介質傳送和接收原始的二進制位流。 TCP/IP參考模型TCP/IP參考模型共有四個層次，相對OSI參考模型要簡單得多，因此在實際的使用中比OSI模型更具有實用性，所以它得到了更好的發展。現在的計算機網絡大多是TCP/IP參考模型結構。圖22所示為OSI參考模型與TCP/IP參考模型的對比。TCP/IP模型所定義的4個層次的主要功能如下：應用層：為用戶表示應用數據。例如：HTTP在如Internet瀏覽器的Web瀏覽器應用程序中為用戶表示數據。傳輸層：支持設備間的通信和執行錯誤糾正。Internet層（網際層）：確定通過網絡的最佳路徑。網絡接口層：控制網絡的硬件設備和介質。 OSI參考模型與TCP/IP參考模型的比較通過圖22的對比很容易可以發現：OSI的應用、表示、會話層的功能被合并到TCP/IP模型的應用層；網絡的大部分功能存在于傳輸層和網絡層，因而他們保留在獨立的層里；OSI模型的數據鏈路層與物理層被合并到了TCP/IP模型的網絡接口層。OSI參考模型是一種過于理想化的體系結構，在實際的實施過程中有比較大的難度。但它卻很好的為我們擔供了一個體系分層的參考，有著很好的指導作用。TCP/IP參考模型是一個事實上模型，因其更具有實用性，所以它得到了更廣泛的支持和應用，使得TCP/IP成為事實上的工業標準。 常用網絡連接設備 網關(Gateway)網關是指在采用不同體系結構或協議的網絡之間進行互通時，用于提供協議轉換、路由選擇、數據交換等網絡兼容功能的設施。按照不同的分類標準，網關也有很多種。TCP/IP協議里的網關是最常用的，在這里我們所講的“網關”均指TCP/IP協議下的網關。那么網關到底是什么呢？網關實質上是一個網絡通向其他網絡的IP地址。比如有網絡A和網絡B，網絡A的IP地址范圍為“”，；網絡B的IP地址范圍為“”。在沒有路由器的情況下，兩個網絡之間是不能進行TCP/IP通信的，即使是兩個網絡連接在同一臺交換機(或集線器)上，TCP/IP協議也會根據子網掩碼()判定兩個網絡中的主機處在不同的網絡里。而要實現這兩個網絡之間的通信，則必須通過網關。如果網絡A中的用戶主機發現數據包的目的主機不在本地網絡中，就把數據包轉發給它自己的網關，再由網關轉發給網絡B的網關，網絡B的網關再轉發給網絡B的某個用戶主機(如圖23所示)。網絡B向網絡A轉發數據包的過程也是類似的。只有設置好網關的IP地址，TCP/IP協議才能實現不同網絡之間的相互通信。網關的IP地址是具有路由功能的設備的IP地址，具有路由功能的設備有路由器、啟用了路由協議的服務器(實質上相當于一臺路由器)、代理服務器(也相當于一臺路由器)。 路由器(Router)路由器是連接因特網中各局域網、廣域網的設備，它會根據信道的情況自動選擇和設定路由，以最佳路徑，按前后順序發送信號的設備。路由器是一種專門的計算機，在所有數據網絡的運作中都扮演著極為重要的角色。路由器主要負責連接各個網絡，它的功能有：確定發送數據包的最佳路徑，將數據包轉發到目的地。需要指出的是，當兩個不同類型的網絡彼此相連時，必須使用路由器。例如LAN A是以太網類型，LAN B是令牌環網類型，此時就可以用路由器將這兩個局域網相連，如圖24所示。路由器通過獲知遠程網絡和維護數據路由信息來進行數據包轉發，是多個IP網絡的匯合點或結合部分，它主要依據第三層信息即目的IP地址來做出轉發覺定。路由器使用路由表來查找數據包的目的IP與路由表中網絡地址之間的最佳匹配，路由表最后會確定轉發數據包的送出接口，然后路由器會將數據包封裝為適合該送出接口的數據鏈路幀。路由器選擇通暢快捷的近路，能大大提高通信速度，減輕網絡系統通信負荷，節約網絡系統資源，提高網絡系統暢通率，從而讓網絡系統發揮出更大的效益來。目前路由器已經廣泛應用于各行各業，各種不同檔次的產品已經成為實現各種骨干網內部連接、骨干網間互聯和骨干網與互聯網互聯互通業務的主力軍。 交換機(Switch)交換機(Switch)是一種用于電信號轉發的網絡設備。它可以為接入交換機的任意兩個網絡節點提供獨享的電信號通路。最常見的交換機是以太網交換機。以太網交換機是基于目的主機網卡的硬件地址（Media Access Control MAC地址）進行轉發。交換機自身維護著一個表，稱為MAC表，該表將目的MAC地址與連接節點的端口進行映射。交換機可以通過“學習”向MAC表中填入MAC地址及其對應的端口之間的映射關系，通過在數據幀的始發者和目標接收者之間建立臨時的交換路徑，使數據幀直接由源地址到達目的地址。交換機還可以將LAN細分為多個單獨的沖突域，其每個端口都代表一個單獨的沖突域，并為該端口連接的節點提供完全的介質帶寬。如圖25所示，在所有節點直接連接到交換機的LAN中，網絡的吞吐量大幅增加，每個用戶計算機連接到交換機的獨立端口，是一個獨立的沖突域并擁有全部帶寬，這種增加主要是由于三個原因：每個端口有專用的帶寬；沒有沖突的環境；全雙工通信。所謂全雙工是指：在全雙工通信中，數據流為雙向，因此可以同時發送和接受數據。 網橋(Bridge)網橋是LAN早期較為常用的設備，網橋逐漸被交換機所取代，使得交換機成為目前LAN常用設備。網橋用于連接或橋接兩個物理網段，可對網絡數據的流通進行管理。它工作于數據鏈路層，根據MAC地址來轉發幀，不但能擴展網絡的距離或范圍，而且可提高網絡的性能、可靠性和安全性。網橋的功能如同交換機，網橋與交換機的區別在與市場，而不在與技術。網橋和交換機對網絡進行分段的方式相同，交換機就是一個多端口的網橋。確切地說，高端口密度的網橋就稱為局域網交換機。通俗的說，網橋的工作像很早以前的電話接線員,你撥給接線員,告訴他接給誰,網橋自身維護著一張表，稱為MAC表，它可以通過“學習”向MAC表中填入MAC地址及其對應的端口之間的映射關系，下次再發送數據時不會再廣播。網橋內所有接口都在一個廣播域,在網橋不知道你去的目的地時會發送廣播包到所有設備,直到有你想找的為止。 集線器(Hub)集線器(Hub)的主要功能是對接收到的信號進行再生整形放大，以擴大網絡的傳輸距離，同時把所有節點集中在以它為中心的節點上。它工作于OSI參考模型第一層，即“物理層”。集線器與網卡、網線等傳輸介質一樣，屬于局域網中的基礎設備，采用CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect）即載波監聽多路訪問/沖突檢測方法訪問方式。集線器不具有網絡管理的功能，故價格比較便宜，在一般中、小型企業的環境中，若所連接的電腦不多（1020臺），且使用者集中在某一區域，則可選用廉價且使用的集線器。集線器屬于純硬件網絡底層設備，基本上不具有類似于交換機的智能記憶能力和學習能力。它也不具備交換機所具有的MAC地址表，所以它發送數據時都是沒有針對性的，而是采用廣播方式發送。也就是說當它要向某節點發送數據時，不是直接把數據發送到目的節點，而是把數據包發送到與集線器相連的所有節點，如圖26所示。 中繼器(Repeater)中繼器（Repeater）是局域網環境下用來延長網絡距離的最簡單最廉價的互聯設備，操作在OSI的物理層，中繼器對在線路上的信號具有放大再生的功能。中繼器是連接網絡線路的一種裝置，常用于兩個網絡節點之間物理信號的雙向轉發工作。中繼器是最簡單的網絡互聯設備，主要完成物理層的功能，負責在兩個節點的物理層上按位傳遞信息，完成信號的復制、調整和放大功能，以此來延長網絡的長度。由于存在損耗，在線路上傳輸的信號功率會逐漸衰減，衰減到一定程度時將造成信號失真，因此會導致接收錯誤。中繼器就是為解決這一問題而設計的。它完成物理線路的連接，對衰減的信號進行放大，保持與原數據相同。一般情況下，中繼器的兩端連接的是相同的媒體，但有的中繼器也可以完成不同媒體的轉接工作。從理論上講中繼器的使用是無限的，網絡也因此可以無限延長。事實上這是不可能的，因為網絡標準中都對信號的延遲范圍作了具體的規定，中繼器只能在此規定范圍內進行有效的工作，否則會引起網絡故障。本科畢業設計（論文） 局域網技術現狀分析與分類第3章 局域網技術現狀分析與分類 局域網（Local Area Network，LAN）產生于20世紀70年代。微型計算機的發明和迅速流行，計算機應用的不斷深入和擴大，以及對信息交流、資源共享和高帶寬的迫切需求，都直接推動了局域網的發展。進入20世紀90年代，局域網技術發展突飛猛進，新技術、新產品不斷涌現。特別是交換技術的出現，更使局域網技術進入了一個嶄新的階段。局域網是計算機網絡的重要組成部分，是當今計算機網絡技術應用與發展非常活躍的一個領域。公司、企業、政府部門及住宅小區內的計算機都通過LAN連接起來，以達到資源共享、信息傳遞和數據通信的目的。而信息化進程的加快，更是刺激了通過LAN進行網絡互連需求的劇增。 局域網技術現狀在局域網組網技術中比較成熟且應用較多的技術的網絡類型有：Ethernet、ATM（Asynchronous Transfer Mode，異步傳輸模式）、DDN(Digital Data Network，數字數據網)、FDDI（Fiber Distributed Data Interface, 光纖分布式數據接口），其中100M的FDDI面臨淘汰。數據分配上也分為共享式和交換式，網間數據交換核心方面分為路由和三層交換兩種。在以上幾個方面中網絡類型的選擇是關鍵，目前的主要技術之爭是發生在以太網和ATM之間的，這兩種技術各有短長：ATM技術相對以太網來說是一種較為為新型的技術，它基于面向連接，提供QoS保障，在實時數據傳送，預留帶寬方面有不可比擬的優越性，特別適合實時多媒體的交互式通訊和一些突發性的數據傳送要求，它針對不同的數據通訊類型會給予不同的質量保證，另外小信元有利于速率的不斷提高，但由于其技術成熟度不夠，且目前直接基于ATM的應用類型還比較少，它的優越性受到了限制，此外，它的元件和設備價格昂貴是另一個不利與推廣的弱點。而以太網則是應用最廣泛、發展最成熟的一種局域網，以太網的標準化程度非常高，并且價格低廉，得到了業界幾乎所有廠商的支持。 局域網分類從目前的發展情況來看，局域網可以分為兩類：共享介質局域網（Shared LAN）如：以太網、令牌環、令牌總線；交換式局域網（Switched LAN）如：交換式以太網、ATM局域網。以太網（Ethernet）是目前應用最廣的一類局域網。10BaseT以太網的中心連接設備是集線器（Hub），它是對“共享介質”總線型局域網結構的一種改進，用集線器作為以太網的中心連接設備時，所有結點通過非屏蔽雙絞線與集線器連接，這樣的以太網在物理結構上是星型結構，但它在邏輯上仍然是總線型結構，并且在MAC層仍然采用CSMA/CD介質訪問控制方式，當集線器接收到某個結點發送的幀時，它立即將數據幀通過廣播方式轉發到其它端口。在10BaseT的以太網中，如果網中有N個結點，那么每個結點平均能分到的帶寬為10Mbps/N。顯然，當局域網的規模不斷的擴大，結點數N不斷增加時，每個結點平均能分到的帶寬將越來越少。因為Ethernet的N個結點共享一條10Mbps的公共通信信道，所以當網絡結點數N增大，網絡通信負荷加重時，沖突和重發現象將大量發生，網絡效率急劇下降，網絡傳輸延遲增長，網絡服務質量下降。為了克服網絡規模和網絡性能之間的矛盾，人們提出了將“共享介質方式”改為“交換方式”的方案，這就推動了“交換局域網”技術的發展。交換局域網的核心設