計算機網(wǎng)絡設計與安全技術 課件2 局域網(wǎng)絡設計

《計算機網(wǎng)絡設計與安全技術》第2章

局域網(wǎng)絡設計1學習內(nèi)容：（1）局域網(wǎng)絡配置基礎；（2）基于雙絞線的小型局域網(wǎng)設計案例；（3）無線局域網(wǎng)架設案例。學習目標：（1）能夠理解網(wǎng)絡拓撲、設備和傳輸介質(zhì)特性，探索局域網(wǎng)絡的工程設計方法；（2）通過有線和無線局域網(wǎng)設計過程的案例學習，培養(yǎng)小型局域網(wǎng)絡的應用設計能力。22.1

局域網(wǎng)絡配置基礎計算機網(wǎng)絡主要由硬件系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)和網(wǎng)絡信息組成。342.1.1局域網(wǎng)的拓撲結構2.1.2網(wǎng)絡設備以路由器和交換機為主，部分局域網(wǎng)下還有集線器和信號轉換器。路由器兼有局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)接口，無線路由器用于局域網(wǎng)終端設備之間的WIFI無線連接。52.1.3傳輸媒體可分為兩大類：有線的傳輸媒體和無線的傳輸媒體。在有線的傳輸媒體中，電磁波沿著固體媒體（銅線或光纖）向前傳播，而無線的傳輸媒體則是利用大氣和外層空間作為傳播電磁波的通路。65G技術，具有高速率、低時延和大連接特點，速率標準是1.4Gbps，下行峰值速率500Mbps及以上，最高下載速率能達到1.4Gbps；最高上行速率約為100Mbps。將成為支撐經(jīng)濟社會數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化轉型的關鍵新型基礎設施。7

衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)也被稱作空天互聯(lián)網(wǎng)

2023年，中國首次在偏遠地區(qū)實現(xiàn)低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)在電力通信領域的測試應用。在沒有地面通信基站的情況下，利用衛(wèi)星信號，也可以支撐電力巡檢、應急保障等任務。82.2

基于雙絞線的小型局域網(wǎng)設計案例2.2.1設計需求描述案例包括需求描述、設計要點出發(fā)，開展網(wǎng)絡拓撲設計和實驗室布局設計，最后給出工程概算和采購設備與材料的調(diào)研，培養(yǎng)網(wǎng)絡工程設計能力。假設有兩個計算機實驗室房間，需要通過若干網(wǎng)絡設備構建一個小型局域網(wǎng)。每個房間最多只能放置60臺計算機，而需要連網(wǎng)的計算機有100臺（都有網(wǎng)卡），F(xiàn)TP和WEB服務器共兩臺（有內(nèi)置網(wǎng)卡）。最遠的計算機距交換機20m。兩個房間需要共用一套刷卡系統(tǒng)，實現(xiàn)統(tǒng)一管理，學生登錄信息將放在WEB服務器上。9具體設計要求：（1）請使用VISIO工具，設計該局域網(wǎng)絡拓撲結構，要求網(wǎng)絡結構清晰，具有較好的可擴展性。（2）請使用VISIO工具，設計該實驗室網(wǎng)絡布局圖，使其能夠清晰地描述實際房間的設備和布線分布情況，使其具有利用率高、安全性好、布局合理等特點。（3）性能價格比計算：①上網(wǎng)查找和選配相應的交換機、路由器等設備，以及網(wǎng)線和水晶頭材料，要求提供完整截圖的相應圖片及其指標。②計算下列參數(shù)：使用的交換機個數(shù)、RJ-45接頭個數(shù)。③按照布局圖測算整個實驗環(huán)境所需的雙絞線長度（精確到1m），要求給出計算過程。④計算選購網(wǎng)絡設備和聯(lián)網(wǎng)材料的價格。⑤請查找網(wǎng)絡資料，估算該網(wǎng)絡布線工程的其他費用。102.2.2局域網(wǎng)絡拓撲設計要點采用星型需要考慮以下方面：（1）

網(wǎng)絡拓撲類型采用星型模型構成的樹型網(wǎng)絡，每個交換機連接多臺主機。同時，交換機之間通過交叉線實現(xiàn)級聯(lián)方式。（2）

網(wǎng)絡安全在特定應用領域，需要增加防火墻、入侵檢測系統(tǒng)、入侵防護系統(tǒng)，強化網(wǎng)絡安全。對于Web服務，甚至還需要引入網(wǎng)頁防篡改系統(tǒng)。（3）

跨網(wǎng)段互聯(lián)如果涉及到不同網(wǎng)段的互聯(lián)，需要增加路由器。路由器還具有數(shù)據(jù)包過濾作用，實現(xiàn)基本的防護功能。（4）

交換機的選擇考慮交換機的端口數(shù)、是否千兆口、是否需要光纖口、是否需要可管理功能等內(nèi)容。（5）

網(wǎng)絡地址分配如果啟用DHCP協(xié)議，則IP地址是自動分配的。但是，本項目要采用靜態(tài)分配方法，需要為每臺計算機分配IP地址，培養(yǎng)學生網(wǎng)絡地址劃分的基本應用能力。112.2.3局域網(wǎng)絡拓撲設計示例12132.2.4實驗室布局設計案例1415161718192.2.4網(wǎng)絡工程概算要點

網(wǎng)絡工程的直接費用包括設備材料購置費用、人工費用、輔助材料費、儀器工具費、賠補費用和其他。這里介紹網(wǎng)絡設備材料費用，一般包括購買構成網(wǎng)絡工程實體結構所需的材料、設備、軟件等原料的費用和運輸費用。

材料名目常見的有：非屏蔽超五類雙絞線、信息插座與面板、配線架、機柜、PVC槽、RJ45水晶頭、U型夾、托架等。如果采用光纖傳輸，還需要購置光纖、ST頭和耦合器、光纖接線盒、光纖跳線、光纖制作配件等。202.3

無線局域網(wǎng)架設

無線局域網(wǎng)在日常的生活和工作中隨處可見，其配置比較簡單，但在網(wǎng)絡安全、性能評測優(yōu)化和網(wǎng)絡擴展方面，一直是配置的重點和難點。要學會使用和正確配置無線網(wǎng)絡設備，形成架設小型無線局域網(wǎng)的能力，具有無線網(wǎng)絡安全防護意識和技能。利用本組學生至少3部手機，分別測試手機到本組無線路由器之間不同距離和連通強度的關系，每個手機至少要記錄5個水平距離，直到信號強度為零。在條件允許的情況下，可以記錄垂直距離方向的強度變化。通過記錄的多組數(shù)據(jù)，畫出趨勢圖和平均變化圖，進一步利用擬合方法求得擬合曲線和方程。2.3.1基本實驗要求21

無線信號是通過電磁波在空中傳輸?shù)?，路由器和終端（如手機、筆記本等）之間的障礙物會對信號傳輸造成很大衰減，比如承重墻、隔墻、擋板、家具等，穿過的障礙物越多信號越弱。因此，需要考慮無線網(wǎng)擴展方法。2.3.2無線網(wǎng)絡擴展方法22基于HyFi的無線解決方案本章小結

本章從網(wǎng)絡工程實戰(zhàn)出發(fā)，在局域網(wǎng)系統(tǒng)的基本組成基礎上，重點闡述了2個典型實驗案例：

一是基于雙絞線的小型局域網(wǎng)設計案例，從網(wǎng)絡拓撲設計、實驗室布局設計、網(wǎng)絡工程概算、網(wǎng)絡建設設備與材料調(diào)研等