《第1章 网络工程基础 4学时》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第1章 网络工程基础 4学时（79页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、网络工程,第1章 网络工程基础,第1章 网络工程基础,1.1 网络工程概述 1.2 网络体系结构 1.3 IP地址 1.4 网络传输介质 1.5 网络常见设备 1.6网络工程常用技术,1.1 网络工程概述,1、工程的定义简单地讲，工程是有一个明确的目标、在指定的组织领导下，按计划进行的工作。,1.1 网络工程概述,2、计算机网络工程的含义计算机网络工程是工程的一个子概念，它是从用户网络建设需求出发,充分考虑用户自身特点和行业特征,利用当前主流网络技术和网络产品,设计网络构建的解决方案,并依次方案进行整个网络建设的过程.整个建设的过程可以称为PDIOO,即规划(Planning),设计(Desi
2、gning),实施(Implementing),运行(Operating),以及优化(Optimizing).,网络工程的内容包括四个方面： 1、网络规划与设计。对计划建设的网络系统的类型规模、体系结构、硬件与软件、管理与安全等方面提出一套完整的技术方案和实施方案。 2、网络硬件系统建设。主要包括计算机设备、网络设备和布线系统等硬件的集成。,3、网络工程建设的主要内容与目标,3、网络软件系统建设。主要包括网络操作系统、工作站操作系统通信及协议软件、数据库管理系统、网络应用软件和开发工具软件等的选择与安装。 4、网络安全管理建设。主要包括网络管理与安全体系以及相应软件系统的组建。网络工程的目标，
3、就是工程的建设方和施工方，要在遵守国家相关法律、法规，遵循国家标准和国际标准的前提下，完成网络工程的规划、设计、施工和验收等工作。,3、网络工程建设的主要内容与目标,计算机网络工程要有一个机构来负责组织、协调、实施和管理。由于计算机网络工程的实际情况各不相同，因此具体的组织机构也不可能完全相同。对所有的网络工程进行抽象，归纳出一种通用的组织形式，简称为三方结构，分别是工程甲方、工程乙方和工程监理方。,4、网络工程的组织机构及其职责,工程甲方是网络工程中的用户，即网络工程的提出者和投资方。例如，某校园网建设工程中的学校就是工程甲方。 甲方的人员组成主要包括行政联络人和技术联络人。行政联络人是甲方
4、的工程负责人，一般由甲方的行政领导担任，他负责甲方的组织协调工作。技术联络人是甲方的工程技术负责人，工程中有关技术问题，乙方和监理方可以与甲方技术联络人协调。甲方的职责： （1）可行性论证 （2）编制标书、招投标 （3）工程监督,工程甲方,甲方的职责,工程乙方,工程乙方是计算机网络工程的承建者。例如，校园网由A公司承建，则A公司就是工程乙方。有时候，由于网络工程的量比较大，可以由多个公司各承担网络工程的建设任务。那么，此时就存在着多个乙方。乙方在承建计算机网络工程时多采用项目经理制。项目经理制的人员结构如图所示。,（1）编制投标书。 （2）签订工程合同。 （3）进行用户需求调查。 （4）进行规
5、划设计。 （5）制订实施计划。 （6）产品选型。 （7）系统集成。 （8）合同规定的其他工作。,乙方的职责,网络工程监理，是指为了帮助用户建设一个性能价格比最优的网络系统，在网络工程建设过程中，给用户提供前期咨询、网络方案论证、确定系统集成商、网络质量控制等服务。提供工程监理服务的机构就是监理方，工程监理方的人员组织包括总监理工程师、监理工程师、监理人员等。 工程监理方的职责： （1）帮助用户做好需求分析。 （2）帮助用户选择好的系统集成商。 （3）帮助用户控制工程进度。 （4）帮助用户控制工程质量。 （5）帮助用户作好各项测试工作。,工程监理方,5、网络工程建设的过程,下图给出了工程建设的大
6、致过程，图中的实线表示组织方必须参与其过程，虚线表示组织方可以参与也可不参与其过程。,网络传输介质是指从一个网络设备（如计算机）连接到另外一个网络设备传递信息的介质，是网络的基本构件。 网络传输介质可分为有线传输介质和无线传输介质。 有线传输介质分为双绞线、同轴电缆和光纤等，无线传输介质分为红外线、无线电波和通信卫星等。,1.4 网络传输介质,1.双绞线(Twisted Pair)双绞线是由两根相互绝缘的铜导线按照一定的规格互相缠绕在一起，并被封装在一个绝缘外套中而形成的一种网络传输介质，是目前建立局域网最常用到的一种布线材料。,1.4 网络传输介质,互相缠绕在一起的目的是：？,如果外界电磁信
7、号在两条导线上产生的干扰大小相等而相位相反，那么这个干扰信号就会相互抵消。,1.双绞线(Twisted Pair)双绞线分为：屏蔽双绞线（Shielded Twisted Pair，简称STP）非屏蔽双绞线（Unshielded Twisted Pair，简称UTP）两种。,1.4 网络传输介质,所谓的屏蔽就是指网线内部信号线的外面包裹着一层金属网，在屏蔽层外面才是绝缘外皮，屏蔽层可以有效地隔离外界电磁信号的干扰。,同轴电缆（Coaxial Cable）是指有两个同心导体，而导体和屏蔽层又共用同一轴心的电缆。它是计算机网络中使用广泛的另外一种线材，它在主线外包裹绝缘材料，在绝缘材料外面又有一层
8、网状编织的屏蔽金属网线，能很好地阻隔外界的电磁干扰，提高通讯质量。同轴电缆一般分为细缆（RG-58）和粗缆（RG-11）两种。 细缆和粗缆其直径并没有严格的规定，不同的厂家生产的线缆其粗细各有区别。同轴电缆的优点是可以在相对长的无中继器的线路上支持高带宽通信。,2. 同轴电缆,缺点：一是体积大，细缆的直径有3/8英寸粗，要占用电缆管道的大量空间； 二是不能承受缠结、压力和严重的弯曲，这些都会损坏电缆结构，阻止信号的传输； 三是成本高。而这些缺点正是双绞线能克服的，因此在现在的局域网环境中，基本已被基于双绞线所取代。,2. 同轴电缆,光纤（Fiber Optic Cable）也称光导纤维，以光脉
9、冲的形式来传输信号，材质也以玻璃或有机玻璃为主。它由纤维芯、包层和保护套组成。光纤的结构和同轴电缆很类似，但没有网状屏蔽层，中心为一根由玻璃或透明塑料制成的光导纤维，周围包裹着保护材料。根据光信号发生方式的不同，光纤可分为单模光纤和多模光纤。,3.光纤,光纤最大的特点就是传导的是光信号，不受外界电磁信号的干扰，信号的衰减速度很慢，信号的传输距离远，并且特别适用于电磁环境恶劣的地方。 但是光纤网络由于需要把光信号转变为计算机的电信号，因此在接头上更加复杂，除了具有连接光导纤维的多种类型接头外，还需要专用的光纤转发器等设备，以便把光信号转变为计算机电信号，并且把光信号继续向其他网络设备发送。,3.
10、光纤,光纤配线系统,光纤配线系统,光纤分为：多模MM、单模SM,多模光纤纤芯较粗多束光线以不同的反射角传播，因此到达目的地的时间不同，造成光脉冲逐渐展宽、失真,价格较便宜；用于短距离与低速场合，2公里以内。,单模光纤纤芯较细,使单个波长的光线沿光纤一直传播,价格昂贵；适于长距离与高速场合。传输距离长，2公里以上。,典型的光缆,无线传输介质是利用可以穿越外太空的大气无线电波来传输信号的。可以分为红外线、无线电波和通信卫星等。红外线系统：红外线局域网采用小于1微米波长的红外线作为传输媒体，有较强的方向性，它采用低于可见光的部分频谱作为传输介质，使用不受无线电管理部门的限制。在实际应用中，红外线具有
11、很高的背景噪声，受日光、环境照明等影响较大，要求的发射功率较高。红外线对非透明物体的透过性极差，这导致传输距离受限。,4.无线传输介质,无线电波：采用无线电波作为无线局域网的传输介质是目前应用最多的，这主要是因为无线电波的覆盖范围较广，应用较广泛。使用扩频方式通信时，特别是直接序列扩频调制方法因发射功率低于自然的背景噪声，具有很强的抗干扰抗噪声能力、抗衰落能力。 通信卫星：卫星通信指的是通过人造同步地球卫星作为中继站的微波通信。最大的优点是传输距离远,4.无线传输介质,网络设备是构成计算机网络的一些部件，如网卡、调制解调器、集线器、中继器、网桥、交换机、路由器和网关等。独立工作的计算机是通过网
12、络设备访问网络上其它计算机的。 1网卡 2中继器3调制解调器4集线器5网桥6交换机7路由器8宽带路由器9. 无线局域网络（WLAN）硬件10.防火墙,1.5 网络中的连接设备,网卡(Network Interface Card ,NIC),是计算机接入一个网络系统不可缺少的硬件设备之一,是计算机与传输介质的接口. 工作在数据链路层. 任务:负责接收网络上传过来的数据包,解包后将数据传输给本地计算机;将本地计算机上的数据打包后送入网络. 每块网卡都有全球唯一的物理地址,MAC地址.MAC地址有6个字节,分为生产商ID和设备商ID.,网卡硬件本身属于物理层。而驱动程序属于数据链路层。,计算机通过网
13、卡和局域网进行通信,CPU,高 速 缓 存,存储器,I/O 总线,计算机,至局域网,网络接口卡 （网卡）,串行通信,并行通信,中继器(Repeater),工作在物理层. 扩展网络段 增加结点数目，不受一条电缆段的限制，例如，以太网上的结点可以超过3 0个。 感知网络上的问题，必要时关闭电缆段. 连接另一网络设备上的部件，如集线器，以放大信号，并对信号调整时间。当转发器沿着一个以上的电缆段重新传输信号时，就称为多端口转发器。,集线器(Hub),对网络进行集中管理的设备,主要作用是将信号再生转发,最大的特点是采用共享型模式,即一个端口向另一个端口发送数据时,其他端口都处于“等待”状态. 连接在Hu
14、b上的主机 以广播方式传输数据,按照CSMA/CD存取,每个端口的可用带宽是Hub总带宽的平均值. 分类: 总线带宽:10M,100M,10M/100M 端口数目:8口,16口,24口 连接方式:独立式,可堆叠,模块式,CSMA/CD (带冲突检测的载波监听多点访问),工作原理：发送前先监听信道是否空闲，若空闲则立即发送数据。在发送时，边发边继续监听。若监听到冲突，则立即停止发送。等待一段随机时间（称为退避）以后，再重新尝试。,用集线器组建的局域网,在物理层扩展局域网,用多个集线器可连成更大的局域网,交换机(Switch),具有简化,低价,高性能和高端口密集特点的 交换产品,主要用于连接局域网
15、中的网络设备. 有多个端口,每个端口都具有桥接功能,可以 连接一个局域网或一台高性能服务器或工作站. 所有端口由专用处理器进行控制.并通过控制 管理总线转发信息.,交换机外观,交换机具备两个基本的功能： 基于MAC地址建立和维护交换表 将数据帧交换到连接到目的地的接口,交换机的运行方式,交换机(用途),1:在以太局域网上减少冲突并改善带宽。太网交换机利用其M A C地址表来确定哪个端口接收特定的数据。由于每个端口都通过唯一的一个结点与一个段相连，并没有其他的结点，所以结点和段享有完全的1 0 M b p s (或1 0 0 M b p s或1 Gbps)的带宽，这样就减少了发生冲突的可能。,交
16、换机(Switch)/网桥,交换机提供了桥接能力以及在现存网络上增加带宽的功能。 相同点: 都运作在数据链路层(第2层)的M A C子层上，都检验着所有进入的网络流量的设备地址。 相似点:交换机保持一张有关地址的信息表，并用该信息来决定如何过滤并转发L A N流量。 不同点:交换机采用交换技术来增加数据的输入输出总和安装介质的带宽。交换机在交换结构,通信容量,可管理性 ,生成树标准和VLAN标准等方面都由改进.,高端口密度的网桥就称为局域网交换机。,路由器(Router),路由器(Router),一种多类型端口设备,可以连接不同传输速率 并运行于各种环境的局域网和广域网,也可 以采用不同的协议.,其功能有: 有效地指导包从一个网络传输到另一个网络，减少过度的流量。 连接相临或远距离的网络。 连接截然不同的网络。 通过隔离网络的一部分来防止网络的瓶颈。 保护网络免受入侵。,路由器的选购考虑,路由器的选购主要应从以下几个方面加以考虑：路由协议、背板能力、丢包率、转发延迟、路由表容量、扩展能力、可靠性、安全性、管理方式和网管能力。,
