计算机网络 第三章 网络设计与规划

规划和设计一个局域网首先要考虑的一个是网络性能，另一个是组网经费。由于生产网络设备的厂家很多，因此为规划局域网提供了多方面的选择。本章在介绍IP分类地址和子网掩码的基础上，通过几个典型案例，介绍了组建局域网络的设计思路。Internet是由不同物理网络互连而成，不同网络之间实现计算机的相互通信必须有相应的地址标识，这个地址标识称为IP地址。IP地址提供统一的地址格式即由32Bit位组成，由于二进制使用起来不方便，用户使用“点分十进制”方式表示。IP地址唯一地标识出主机所在的网络和网络中位置的编号，按照网络规模的大小，常用IP地址分为以下三类：A：这类地址的特点是以0开头，第一字节表示网络号，第二、三、四字节表示网络中的主机号，网络数量少，最多可以表示126个网络号，每一网络中最多可以有16777214个主机号。表3－10*******************************l—1260—2550—2551—254B：这类地址的特点是以l0开头，第一、二字节表示网络号，第二、三字节表示网络中的主机号，最多可以表示16384个网络号，每一网络中最多可以有66534个主机号。表3－210******************************128一1910—2550—2551—254C：这类地址的特点是以110开头，第一、二、三字节表示网络号，第四字节表示网络中的主机号，网络数量比较多，可以有2097152个网络号，每一网络中最多可以有254个主机号（主机地址全为0和全为1的地址是保留地址）。表3－3110*****************************192—2330—2550—2551—254IP地址规定：网络号不能以127开头，第一字节不能全为0，也不能全为l。主机号不能全为0，也不能全为l。为了快速确定IP地址的哪部分代表网络号，哪部分代表主机号，判断两个IP地址是否属于同一网络,就产生的子网掩码的概念，子网掩码按IP地址的格式给出。A、B、C类IP地址的默认子网掩码如下：表3－4A：255．O．O．0B：255．255．0．OC：255．255.255．0用子网掩码判断IP地址的网络号与主机号的方法是用IP地址与相应的子网掩码进行与运算，可以区分出网络号部分和主机号部分。如10.68.89.1是A类IP地址，所以默认子网掩码为255.0.0.O，分别转化为二进制进行与运算后，得出网络号为10。再如202.30.152.3和202.30.152.80为C类IP地址，默认子网掩码为255.255.255.0，进行与运算后得出二者网络号相同，说明两主机位于同一网络。子网掩码的另一功能是用来划分子网。在实际应用中，经常遇到网络号不够的问题，需要把某类网络划分出多个子网,采用的方法就是将主机号标识部分的一些二进制位划分出来用来标识子网。将两台PC机互连接起来形成一个计算机网络，可以说是最简单的计算机网络了。通过学习这个简单的实例，我们可以对计算机网络的组建过程和网络的共享功能有一个比较具体的了解。1.准备双机互连组网的设备双机互连组网需要如下设备:两台装有Windows98的计算机、两块网卡（10M或100M均可）、一条双绞线（长度不超过100M）两只RJ－45水晶头，如图3－1所示。3－1双机互连组网2.添加网络协议打开“控制面板”中的“网络”图标，单击“配置”选项卡，在已经安装的网络组件栏里应该发现“TCP／IP”协议，如果没有，请单击添加按键进行添加。3.安装网卡将两块网卡分别插入两台装有Windows98的计算机的PCI插槽。4.安装网卡驱动程序安装网卡驱动程序是一项非常重要而且易出错的工作，一定要十分小心，不同厂家不同型号的网卡有不同的驱动程序，驱动程序与网络型号不同时会使网络卡工作不正常。当计算机PCI插槽插入了新的网卡以后（一般应在控制面板的设备驱动程序对话框中查看一下当前是否已有了某种旧的网卡驱动程序，若已经有了旧的网卡驱动程序应该将其删除），双击“控制面板”中的“添加新硬件”，计算机会自动搜索出新安装的PCI网卡，在出现对话框要求用户确定在什么地方提供源驱动程序选择项时，键入“A：\win98”,同时将网卡驱动程序盘插入软驱，单击“下一步”按键后,计算机会自动完成网卡驱动程序的安装。如图3－2所示。图3－2指定网卡驱动程序位置5.添加网络服务在“桌面”上右击“网络邻居”图标选中“属性”选项，在出现的“配置”对话框中单击“添加”按键，在出现的“请选择网络组件类型”对话框中选中“服务”选项，如图3－3所示。在“选择网络服务”对话框中选择“Microsoft网络上的文件和打印机共享”,如图3－4所示。图3－3选择网络组件类型图3－4选择网络服务6.标识计算机在“网络”对话框中，单击“标识”选项卡，输入计算机名字（一台名为win98-1,另一台名为win98-2），如图3－5所示图3－5确定计算机标识7.设置访问控制在“网络”对话框中单击“访问控制”选项卡,在出现的对话框中选择“共享级网络控制”，如图3－6所示。图3－6设置访问控制方式8.输入IP地址在网络对话框的配置选项卡中，选择TCP／IP协议，单击属性按键出现TCP／IP属性对话框，单击IP地址选项卡，选择指定IP地址，在IP地址框中输入192.168.0.1,在子网掩码框中输入255.255.255.0,单击确定按键（在另一台电脑中输入另一个IP地址），如图3－7，3－8所示。图3－7选中TCP／IP图3－8指定IP地址9.共享网络资源重新启动计算机，在出现的登录对话框中输入用户的名称及密码，单击“确定”，就可登录到本机，同时可以设置和使用网络上的共享资源。在登录到名为Win98-2的计算机后，打开“我的电脑”，右击“磁盘D”的图标，在出现的菜单中选择“共享”，在“共享”对话框中选择“共享为”。同样将光驱E也设置为共享。10.制作双绞线使用双绞线压线钳，将两只RJ－45水晶头在双绞线两端压制好，具体压制方法参看上一章相关内容，特别注意要采用双机互连的压线顺序。将双绞线分别插入两台计算机的网卡的RJ－45插座。11.在网络邻居中查看对方计算机重新启动两台计算机，登录成功后，应该在网络邻居中相互看得见对方计算机的名称。例如在Win98-1中，可以在网络邻居中看见如图3－9所示的计算机标识。图3－9在网络邻居中看见的两台计算机的标识12.访问共享资源双击网络邻居中的win98-2,可以打开并访问对方的计算机资源，如图3－10所示。图3－10对方计算机的D盘和光盘如果网络无法连通，可以从以下几方面进行检测:1.查看网络邻居图标在“桌面”上查看是否有“网络邻居”图标，如果没有，则网络不可用，必须添加网络才能连接到其它的计算机上。2.查看本机网卡驱动是否安装正确在win98-1中，选择“开始”菜单的“运行”选项，输入Ping192.168.0.1并回车，如果显示如下的提示：Replyfrom192.168.0.1bytes=32time10msTTL128Replyfrom192.168.0.1bytes=32time10msTTL128Replyfrom192.168.0.1bytes=32time10msTTL128Replyfrom192.168.0.1bytes=32time10msTTL128说明本机网卡驱动没有问题。我们把这种操作有时称为PING操作，PING操作的一般格式是：PINGIP地址如果显示的提示如下：RequesttimedoutRequesttimedoutRequesttimedoutRequesttimedout说明本机网卡有问题或驱动程序安装不正确。在Win98-2中也进行同样操作。3.查看双机是否连通当两台计算机能够分别用自己的IP地址PING通时，可以使用PING命令PING对方的IP地址，如果回答正确，说明双机已经连通。例如，在Win98-1计算机中，使用Ping192.168.0.2命令，如果出现如下提示：Replyfrom192.168.0.2bytes=32time10msTTL128Replyfrom192.168.0.2bytes=32time10msTTL128Replyfrom192.168.0.2bytes=32time10msTTL128Replyfrom192.168.0.2bytes=32time10msTTL128说明双机已经连通。如果出现如下提示：RequesttimedoutRequesttimedoutRequesttimedoutRequesttimedout说明双机没有连通，可以查看网线和网卡是否有问题。当要求组网的计算机超过两台以上时，就不能用上述方法组建网络了。必须在网络中使用集线器或交换机。在对等式网络结构中，没有专用服务器,每一个工作站既可以起客户机作用也可以起服务器作用。所谓对等网，就是网络中的所有计算机地位平等，都可以提供服务，也可以接受服务。对等网一般不需要网络操作系统，每台计算机都安装单机操作系统，不过对等网组网时，网络中的计算机台数最好不要太多，如图3－11所示。图3－11使用windows98组建的网络当组网的计算机都安装有window2000Pro时，可以采用如下组网方案。如图3－12所示。图3－12使用windows2000Pro组建的网络在工作原理和工作方式上，集线器和交换机存在本质上的区别。由于交换机的工作效率比集线器高许多倍，同时两者在价格上越来越接近，所以，交换机目前正在取代集线器。如图3－13所示，采用交换机组建的对等网与采用集线器组建的对等网形态上非常接近，但交换机的工作效率要高很多，而价格也高不了多少。图3－13采用交换机组建的对等网客户机/服务器（C／S）模式的网络中，有一台或几台较大的计算机集中进行共享数据库的管理和存取，称为服务器，而将其它的应用处理工作分散到网络中其它微机上去做，构成分布式的处理系统。服务器控制管理数据的能力由文件管理方式上升为数据库管理方式，因此，C/S结构中的服务器也称为数据库服务器，注重于数据定义及存取安全后备及还原，并发控制及事务管理，执行诸如选择检索和索引排序等数据库管理功能，它有足够的能力做到把通过其处理后用户所需的那一部分数据而不是整个文件通过网络传送到客户机去，减轻了网络的传输负荷。C／S结构是数据库技术的发展和普遍应用与局域网技术发展相结合的结果。图3－14中，有一台装有windows2000server的服务器，五台装有windows2000pro的工作站，采用10Mb双绞线连接。图3－14C／S结构的网络在图3－14的网络中，工作站访问的主要对象是服务器，因些交换机到服务器端的连接端口上，数据传输非常繁忙。而各工作站端口上，由于只传输本机数据，相对数据传输率要低很多。为了解决这一问题，可以采用非对称交换机，即交换机上有几个100M的端口，专门用于连接服务器，而其它10M的端口，专门用于连接工作站，如图3－15所示。图3－15采用非对称连接的网络在一些要求网络传输速度非常快的地方，可以采用光纤连接的1000Mb快速以太网技术组网。如图3－16所示，服务器安装有1000Mb网卡，交换机必须要有支持1000Mb连接的光纤接口，各工作站采用100Mb网卡，工作站与交换机间采用超5类线连接，如图3－16所示。图3－161000Mb快速以太网随着综合了路由器功能和交换机功能的高速智能路由交换机---三层交换机的出现，设计具有三层结构的大型网络系统变得较为容易。如图所示的是一个为某大型企业设计的网络系统。图3-17三层结构的网络系统子网划分是指将一个给定的网络分为若干个更小的部分，这些被分出来的更小部分被称为子网(subnet)。当网络中的主机总数未超出所给定的某类网络可容纳的最大主机数，但内部又要划分成若干个网络段（segment）进行管理时，就可以采用子网划分的方法。为了创建子网，网络管理员需要从原有IP地址的主机位中借出连续的若干高位作为子网络标识，于是IP