智能化小区网络设计(编辑修改稿)

智能化小区网络设计(编辑修改稿)内容摘要：

间维持永久的连接。 与网桥不同，路由器仅在需要时建立新的或附加的连接，用以提供动态的带宽或拆除空闲的连接。 此外，当某条路径被拆除或因拥挤阻塞时，路由器提供一条新路径。 路由器还能够提供传输的优先权服务，给每一种路由配置提供最便宜或最快速的服务，这些功能都是网桥所没有的。 网关（ Gateway） 当连接两个 完全不同结构的网络时，必须使用网关。 例如Ether 网与一大型电脑主机网络（例如 IBM SNA）相连，你必须用网关来完成这项工作。 如图 所示。 图 网关 网关工作在 OSI 模型的最高层（应用层），在转换信息包格式时，必须将各层协议一一转换。 由于网关提供了一个协议到另一个协议的转换功能，因此它的效率比较低，透明性不强，而且更具有针对性。 网关的管理一般比网桥、路由器更复杂，因此它通常用于提供某种特殊用途的连接而不是不同网络之间一般目的的通信连接。 2020 河南农业大学华豫学院计算机系毕业论文 第 页 14 需要说明的是，现在的一些网络操作系统提供 了内置网桥、内置路由器甚至内置网关的能力。 具体实现方法是：在文件服务器内插入两块网卡，一块网卡连接 Ether 网段，一块网卡连接 ARC 网络，这样该机器可以实现路由器的功能。 如图 所示。 图 双网卡实现路由和网关功能 集线器 (HUB) 如果你接触过网络，那么你对“ HUB” 一定不陌生，这就是组建 10BASET 网络时所使用的集成器。 从 HUB 的作用来看，它不属于网间连接设备，而应叫做网络连接设备。 因此它与前面介绍的网桥、路由器、网关等不同，不具备协议翻译功能， 而只是分配频宽。 HUB 分配频宽，使得每台工作站的传输速率达不到 10Mbps。 例如使用一台 N 个接口的 HUB 组建 10BASET Ether 网，每个接口所分配的频带宽度是 10Mbps/N。 从功能上分， HUB 可分为下面四种类型 ： 基本型集线器（ Dumb HUB） 一般“基本型” HUB 的面板上均有 LED 状态指示灯，具有自动诊断故障点的能力，但不具备网络管理的功能，故价格比较便宜。 在一般中、小企业的环境中，若所连接的电脑不多（ 10202020 河南农业大学华豫学院计算机系毕业论文 第 页 15 台），且使用者集中于某一区域，则选用价廉但实用的基本型HUB 即可，如图 所示。 图 基本集线器 智能型 HUB(Intelligent HUB) 智能型 HUB 除了具有基本型 HUB 的功能外，另外它也具有SNMP（ Small Network Management Protocol）网管功能：统计每一接口的数据流量、数据保密、用户接口的 Enable/Disable管制功能、故障排除等。 在一大型企业网络中，若部门分布较广，所连接的电脑较多且将来有扩充的趋势，则应选购含网管功能的智能型集线器为宜。 机架式 HUB(Chaiss concentrator) 机架型 HUB 是指 HUB 中包含了数种可供网络扩充的模块（如10BaseT、 TokenRing、 Bridge 等），通常具备 SNMP 网管功能。 机架式 HUB 的最大优点为易于扩充。 目前，由于智能型 HUB 的功能日趋完善，价格不断降低，因此机架式 HUB 逐渐被淘汰。 堆栈式 HUB 10BaseT HUB 虽然可借层层级联的方式来扩充其网络，但其缺点是每级联一层，其频宽即相对降低。 例如，假设第一层HUB 的频宽为 10Mbps，则第二层 HUB 的频宽降为 10Mbps/2（使用了两个接口），而第三层 HUB 的频宽又是第二层频宽再除以使用的接口数。 由此可知， HUB 级联的层数愈多，其频宽也愈慢。 2020 河南农业大学华豫学院计算机系毕业论文 第 页 16 为 了 解 决 此 问 题 ， 网 络 厂 商 设 计 了 “ 堆 栈 式 ”（ Stackable）的 HUB，如图 ，即用电缆将 HUB 与 HUB 两两相接，这样的连法使各台 HUB 均被视为同一层级（即它们的频宽均一致）。 在不减低频宽的前提下，这种 HUB 的设计也算是提高网络速度的一种方法。 图 堆栈式 HUB 堆栈式 HUB 的好处除了更适合网络的扩充外，也相对降低了Port 的成本。 另外它放置 的位置集中，故管理也更为容易。 交换机 (Switch) 在计算机网络系统中，交换概念的提出是对于共享工作模式的改进。 前面 介绍过的 集线器就是一种共享设备， HUB本身不能识别目的地址，当同一局域网内的 A 主机给 B 主机传输数据时，数据包在以 HUB 为架构的网络上是以广播方式传输的，由每一台终端通过验证数据包头的地址信息来确定是否接收。 也就是说，在这种工作方式下，同一时刻网络上只能传输一组数据帧的通讯，如果发生碰撞还得重试。 这种方式就是共享网络带宽。 图 交换机 2020 河南农业大学华豫学院计算机系毕业论文 第 页 17 交换机拥有一条很高带宽的背部总线和内部交换矩阵。 交换机的所有的端口都挂接在这条背部总线上，控制电路收到数据包以后，处理端口会查找内存中的地址对照表以确定目的 MAC（网卡的硬件地址）的 NIC（网卡）挂接在哪个端口上，通过内部交换矩阵迅速将数据包传送到目的端口，目的 MAC 若不存在才广播到所有的端口，接收端口回应后交换机会 “ 学习 ” 新的地址，并把它添加入内部地址表中。 使用交换机也可以把网络 “分段 ”，通过对照地址表，交换机只允许必要的网络流量通过交换机。 通过交换机的过滤和转发，可以有效的隔离广播风暴，减少误包和错包的出现，避免共享冲突。 交换机在同一时刻可进行多个端口对之间的数据传输。 每一端口都可视为独立的网段，连接在其上的网络设备独自享有全部的带宽，无须同其他设备竞争使用。 当节点 A 向节点 D 发送数据时，节点 B 可同时向节点 C 发送数据，而且这两个传输都享有网络的全部带宽，都有着自己的虚拟连接。 假使这里使用的是10Mbps 的以太网交换机，那么该交换机这时的总流通量就等于210Mbps＝ 20Mbps，而使用 10Mbps 的共享式 HUB 时，一个HUB 的总流通量也不会超出 10Mbps。 总之 ，交换机是一种基于 MAC 地址识别，能完成封装转发数据包功能的网络设备。 交换机可以 “学习 ”MAC地址，并把其存放在内部地址表中，通过在数据帧的始发者和目标接收者之间建立临时的交换路径，使数据帧直接由源地址到达目的地址。 宽带接入网的比较 目前，我国智能化小区，最常用的接入网有以下三种： 基于双绞线的 ADSL 技术、基于 HFC 网（光纤和同轴电缆混合网）的Cable Modem 技术、 LAN 接入技术。 下面我来作一下比较。 2020 河南农业大学华豫学院计算机系毕业论文 第 页 18 ADSL 接入技术 ADSL(Asymmetrical Digital Subscriber Line，非对称数字用户环路 )是一种能够通过普通电话线提供宽带数据业务的技术，也是目前极具发展前景的一种接入技术。 ADSL 素有 “ 网络快车 ” 之美誉，因其下行速率高、频带宽、性能优、安装方便、不需交纳电话费等特点而深受广大用户喜爱，成为继 Modem、ISDN 之后的又一种全新的高效接入方式。 ADSL 方案的最大特点是不需要改造信号传输线路，完全可以利用普通铜质电话线作为传输介质，配上专用的 Modem 即可实现数据高速传输。 ADSL 支持上行速率 640kbps～ 1Mbps，下行速率 1Mbps～ 8Mbps，其有效的传输距离在 3～ 5 公里范围以内。 在ADSL 接入方案中，每个用户都有单独的一条线路与 ADSL 局端相连，它的结构可以看作是星形结构，数据传输带宽是由每一个用户独享的。 Cable Modem 接入技术 CableModem(线缆调制解调器 )是近两年开始试用的一种超高速 Modem，它利用现成的有线电视 (CATV)网进行数据传输，已是比较成熟的一种技术。 随着有线电视网的发展壮大和人们生活质量的不断提高，通过 Cable Modem 利用有线电视网访问Inter 已成为越来越受业界关注的一种高速 接入方式。 由于有线电视网采用的是模拟传输协议，因此网络需要用一个 Modem 来协助完成数字数据的转化。 CableModem 与以往的Modem 在原理上都是将数据进行调制后在 Cable(电缆 )的一个频率范围内传输，接收时进行解调，传输机理与普通 Modem 相同，不同之处在于它是通过有线电视 CATV 的某个传输频带进行调制解调的。 Cable Modem 连接方式可分为两种：即对称速率型和非对称速 率 型。 前 者 的 Data Upload( 数 据 上 传 ) 速率和 Data 2020 河南农业大学华豫学院计算机系毕业论文 第 页 19 Download(数据下载 )速率相同，都在 500kbps～ 2Mbps 之间；后者的数据上传速率在 500kbps～ 10Mbps 之间，数据下载速率为2Mbps～ 40Mbps。 采用 CableModem 上网的缺点是由于 Cable Modem 模式采用的是相对落后的总线型网络结构，这就意味着网络用户共同分享有限带宽 ； 另外，购买 CableModem 和初装费也都不算很便宜，这些都阻碍了 CableModem 接入方式在国内的普及。 但是，它的市场潜力是很大的，毕竟中国 CATV 网已成为世界第一大有线电视网，其用户已达到 8000 多万。 另外， CableModem 技术主要是在广 电部门原有线电视线路上进行改造时采用，此种方案与新兴宽带运营商的社区建设进行成本比较没有意义。 LAN 接入技术 LAN 方式接入是利用以太网技术，采用光缆 +双绞线的方式对社区进行综合布线。 具体实施方案是 : 从社区机房敷设光缆至住户单元楼，楼内布线采用五类双绞线敷设至用户家里，双绞线总长度一般不超过 100 米，用户家里的电脑通过五类跳线接入墙上的五类模块就可以实现上网。 社区机房的出口是通过光缆或其他介质接入城域网。 采用 LAN 方式接入可以充分利用小区局域网的资源优势，为居民提供 10M 以上的共享带宽， 这比现在拨号上网速度快 180 多倍，并可根据用户的需求升级到 100M 以上。 以太网技术成熟、成本低、结构简单、稳定性、可扩充性好。 便于网络升级，同时可实现实时监控、智能化物业管理、小区 /大楼 /家庭保安、家庭自动化（如远程遥控家电、可视门铃等）、远程抄表等，可提供智能化、信息化的办公与家居环境，满足不同层次的人们对信息化的需求。 2020 河南农业大学华豫学院计算机系毕业论文 第 页 20 经 过上述的分析比较，不容易发现，最适合现在智能化小区网络接入的是具有告诉、易于管理等优点的 LAN 接入技术。 ADSL的速度较慢， Cable Modem 不适合在现代新型小区中使用。 因此 ，在本文最后的设计规划部分，我使用的就是 LAN 接入技术。 2020 河南农业大学华豫学院计算机系毕业论文 第 页 21 第三章 网络方案设计 宽带接入方案概述 假设一个小区有三幢大楼，有 500 用户，要求局域网内部能实现视频点播等带宽占用较大的网络服务，各用户能快速的连接Inter。 并且该网络。