(論文)局域網的設計與實現(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 協議 (FTP) FTP(File Transfer Protocol ,文件傳輸協議 )是由支持 Inter 文件傳輸的各種規則所組成的集合。這些規則能使網絡用戶把文件從一個主機拷貝到另一個主機上， FTP 是采客戶 /服務器方式服務的。 畢 業 設 計 局域網 的設計與實現 5 （ 4）遠程登錄協議（ Tel） 遠程登錄協議的目的是提供一個全面的、雙向的、面向 8 個比特字節的通信工具，其主要目標是提供終端設備與面向進程接口的標準方法， Tel 是應用層的協議，采用客戶 /服務器模式工作的， Tel 不僅 允許用戶登錄到遠端主機上，還允許用執行遠端主機的命令，這樣用戶就能以極小的網絡資源代價完成大型的網絡應用。 常用網絡設備 網絡設備主要是指硬件系統，各種網絡設備之間是有著相互關聯而不是相互獨立的，每一部分在網絡中有著不同的作用，缺一不可，只有把這些設備通過一定的形式連起來才能組成一個完整的網絡系統，網絡設備主要包括網卡、集線器、交換機、路由器、傳輸介質等。 網卡 網卡（簡稱 NIC），也網絡適配卡或網絡接口卡，網卡作為計算機與網絡連接的接口，是不可缺少的網絡設備之一。無論是雙絞線網絡、同 軸電纜網絡還是光纜網絡，都必須借助于相應類型的網卡才能實現與計算機的連接，是計算機與局域網相互連接的惟一接口。每塊網卡上都有一個世界惟一的 ID 號，也就是 MAC（ Media Access Control）地址，計算機在連入網絡之后，就是依靠這個 ID 號才能實現在不同計算機之間的通信和信息交換。網卡有很多種，不同類型的網絡需要使用不同種類的網卡，不同速度的網絡需求也要使用不同的網卡。如根據帶寬來分的話，有 10Mbit/s 網卡、 10/100Mit/s 自適應網卡和 1000Mbit/s 網卡；如按總線分，有 ISA 總線、 PCI 總線、 PCMCIA 總線網卡等。從目前校園網建設的實際情況來看，工作站網卡選擇 PCI 總線的 10M/100Mbit/s 自適應網卡最適合。 交換機 交換機，也稱交換式集線器，是專門設計的，使各計算機能夠相互高速通信的獨享帶寬的網絡設備。作為高性能的集線設備，隨著價格的不斷降低，交換機已逐步取代了集線器而成為集線設備的首選。由交換機構建的交換式網絡系統不僅擁有高速的傳輸速率，而且交換延時很小，使得信息的傳輸效率大大提高，適合于大數據量并且使用非常頻繁的網絡通信，被廣泛應用于各種類型的多媒體和數 據傳輸網絡。交換機具有很強的網絡管理功能，它能自動根據網絡通信的使用情況來動態管理網絡，因為交換機采用了獨享網絡帶寬的設計。 畢 業 設 計 局域網 的設計與實現 6 網橋 網橋 (Bridge)是局域網使用的連接設備。網橋的作用是擴展網絡的距離，減輕網絡的負載。在局域網 中每條通信線路的長度和連接的設備數都是有最大限度的 ，如果超載就會降低網絡的工作性能。對于 較大的局域網可以采用網橋將負擔過重的網絡分成多個網絡段 ，當信號通過網橋時，網橋會將非本網 段的信號排除掉 (即過濾 )，使網絡信號能夠更有效地使用信道，從而達到減輕網絡負擔的目的。由網橋 隔 開的網絡段仍屬于同一局域網 ，網絡地址相同，但分段地址不同。 網橋工作在數據鏈路層，將兩個 LAN連起來，根據 MAC地址來轉發幀，可以看作一個“低層的路由器”（路由器工作在網絡層，根據網絡地址如 IP地址進行轉發）。以太網是共享介質的，物理層接收幀，如果地址和自己的地址一致（或者是廣播消息），就留下；反之則轉發。因此當主機的數量增加時，網絡就會變得十分嘈雜，傳送效率明顯降低。而網橋是工作在數據鏈路層的設備，它將一個大型的以太網分為幾個小網段，可以取得減少通信量的作用。 典型應用見圖 28 圖 28 網關 顧名思義，網關 (Gateway)就是一個網絡連接到另一個網絡的 關口 。大家都知道，從一個房間走到另一個房間，必然要經過一扇門。同樣，從一個網絡向另一個網絡發送信息，也必須經過一道 關口 ，這道關口就是網關。 網關 (Gateway)又稱網間連接器、協議轉換器。網關在傳輸層上以實現網絡互連，是最復雜的網絡互連設備，僅用于兩個高層協議不同的網絡互連。網關的結構也和路由器類似，不同的是互連層。網關既可以用于廣域網互連，也可以用于局域網互連。 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， 說了半天，網關是一個地址？ 畢 業 設 計 局域網 的設計與實現 7 比如有 A和 B兩個網絡，它們的 IP地址和子網掩碼分別為： 網絡 A： IP地址范圍為： ，子網掩碼為 ； 網絡 B： IP地址范圍為： ，子網掩碼為 ； 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 ()判定出兩個網絡中的主機是處在不同的網絡里。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的某個主機。網絡 B向網絡 A轉發數據包的過程也是如此。 所以說， 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 。那么這個 IP 地 址是哪臺機器的 IP 地址呢？ 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 路由器除了有連接不同的網絡物理分支和不同的通信媒介、過濾和隔離網絡數據流及建立路由表，還有控制和管理復雜的路徑、控制流量、分組分段、防止網絡風暴及在網絡分支之間提供安全屏障層等到功能。根據路由設備的組成可以分為軟路由和硬路由。根據路由表的設置方式可以將路由器分為靜態的和動態的。路由器工作在網 絡層，因此它可以在網絡層交換和路由數據幀，訪問的是對方的網絡地址。當數據幀到達路由器后，路由器查看數據幀的目標地址，并在路由表查看到達目標地址的路徑，根據路徑的代價，選擇一條最佳的路徑，然后把數據幀沿這條路徑發送給目標地址。 路由器是一種連接多個網絡或網段的網絡設備，它能將不同網絡或網段之間的數據信息進行 “ 翻譯 ” ，以使它們能夠相互 “ 讀 ” 懂對方的數據，從而構成一個更大的網絡。 路由器有兩大典型功能，即數據通道功能和控制功能。數據通道功能包括轉發決定、背板轉發以及輸出鏈路調度等，一般由特定的硬件來完成；控制功能 一般用軟件來實現，包括與相鄰路由器之間的信息交換、系統配置、系統管理等。 多年來，路由器的發展有起有伏。 90 年代中期，傳統路由器成為制約因特網發展的瓶頸。ATM 交換機取而代之，成為 IP 骨干網的核心，路由器變成了配角。進入 90 年代末期， Inter規模進一步擴大，流量每半年翻一番， ATM 網又成為瓶頸，路由器東山再起， Gbps 路由交換機在 1997 年面世后，人們又開始以 Gbps 路由交換機取代 ATM 交換機，架構以路由器為 畢 業 設 計 局域網 的設計與實現 8 核心的骨干網。 傳輸介質 網絡要求把各個獨立的計算機連接起來的，這樣就必然要 求有一種介質將計算機連接起來，這就是傳輸介質，局域網的傳輸介質可分為有線介質和無線介質兩種，一般情況下都是用有線介質的，因為它的穩定性高，連接可靠，無線介質只是在特殊環境下才使用的傳輸方式。常用的有線介質主要有以下幾類。 (1) 同軸電纜 同軸電纜以硬銅線為芯，外包一層