(最新)计算机网络技术课程设计教程

(最新)计算机网络技术课程设计教程内容摘要：

T 1 0 M b p s基带以太网规范，使用两对双绞线 ( 3类、 4类或 5类 )：一对用于发送数据，另一对用于接收数据。 1 0 B r o a d 3 6 采用宽带同轴电缆的 1 0 M b p s以太网规范。 1 0 0 B a s e F X 1 0 0 M b p s快速以太网规范，每一链路使用两股多模光纤。 1 0 0 B a s e T 使用 U T P线的 1 0 0 M b p s基带快速以太网规范。 《计算机网络 技术 》 课程设计 指导书 第 14 页（共 97 页） 1 0 0 B a s e T 4 1 0 0 M b p s基带快速以太网规范，使用四对 3， 4或 5类 U T P线。 1 0 0 B a s e 4的每个网段的最大长度是 1 0 0米。 1 0 0 B a s e T X 1 0 0 M b p s基带快速以太网规范，使用两对 U T P或 S T P线。 一对线用于接收数据，另一对线用于发送数据。 1 0 0 B a s e T X的每个网段不能超过 1 0 0米。 1 0 0 B a s e X 基于 IEEE 1 0 0 M b p s基带快速以太网规范。 8 0 / 2 0规则 常规网络标准：给定网络上 8 0 %的业务为本地业务 (目的地址在同一个工作组上 )，至多 2 0 %的业务需要通过互联网络。 BNC connector (BNC连接器 ) 将同轴电缆接到 M A U或线路接口卡 (line card)的标准连接器。 2. 组网 冲突域与广播域 有两个词对网络性能影响很大：一个是冲突域，一个是广播域。 下面让我们看一看这两个词是如何影响网络性能的。 冲突域 假如你想将车驶出高速公路，但每做一次尝试，都有一辆车挡住你的去路。 如果强行出来，就会发生碰撞，这与使用带冲突检测的载波侦听多路访问 (CSMA/CD)协议的以太网 上发生的情况很相似。 电气与电子工程师协会 (IEEE)将 CSMA/CD以太网定义成 ，如今，该标准的使用遍及整个网络界。 开放系统互联模型 (OSI)第二层的介质访问控制 (MAC)子层，就是使用 CSMA/CD协议访问物理介质。 网络中的所有节点在任何需要的时候都可以发送数据，而 CSMA/C D网络却努力确保任一时刻只有一个节点发送数据。 但是，两个节点却有可能同时发送数据，例如图 1和节点 4。 出现这种情况，就会导致碰撞。 这与我们刚才所讲的将车开出高速公路一样，因为没有看到别的车挡了路，正当你将 车驶出时，另一辆车以每小时 100英里的速度撞上你。 但是，有一点和高速公路上的撞车不同，车子相撞之后就很难恢复，而网络节点却可以继续侦听线路。 如果一个设备检测到碰撞，它就停止发送，并将碰撞情况通知其他节点 ， 其他所有正在发送的节点得到通知后停止发送 ， 碰撞只发生在以太网中。 我们唯一关心的是，碰撞频率达到多少时才会影响网络性能 ， 在工作中以太网 hub前面板上的 LED指示灯能帮助用户检测何时网段上冲突达到饱和。 即使有好几个工具能够检测到网络速度变慢以及瓶颈问题，还是觉得用 hub上的 LED灯既快又方便。 2. 组网 第 15 页（共 97 页） 图 以太网中两个节点同时发送 广播域 在讨论广播域之前，你必须先明白什么是广播。 广播就是要发送到网段上的所有节点、而不是单个节点或一组节点的数据。 要广播的节点将数据送到 MAC地址 0xFFFFFFFFFFFF，就能实现上述目的。 因此说，广播域由一组能够接收同组中所有其他节点发来的广播报文的节点构成。 通常情况下，通过 hub等接在路由器一个端口上的所有节点构成一个广播域，如图。 图 路由器分割的一个广播域 对上述网络来说，所有 16个节点构成了这个广播域。 Hub3上的节点 2不仅向 hub3上的主机广播，并且还向 hub hub2以及 hub4上的所有主机广播。 hub hub2以及 hub4上的主机也一样向所有其他节点广播。 随着网络规模的扩大，广播域中广播报文相遇的次数也随之增加。 所有这些广播报文确实会影响网络的性能，如果管理不当，甚至会导致整个网络的崩溃。 局域网分段 影响局域网性能的两个常见问题是过高的碰撞率和过多的广播业务。 每个问题都可通过“分段”方《计算机网络 技术 》 课程设计 指导书 第 16 页（共 97 页） 法解决，该方法将网络分割成较小的段。 网桥、交换机和路由器通过将冲突域分割成较小的部分，从而降低对带宽的竞争，减少碰撞。 路由器还有一 个好处，它可以控制广播业务流 (traffic)，也就是能将广播域分成更小的域。 对广播域来说，“子网 (sub)”和“虚拟局域网 (VLAN)”这两个词比“分段”更常见，一个子网可能会包含好几个冲突域。 用路由器将 LAN 分段 路由器能分割广播域，因为它不转发任何广播业务流。 路由器工作在 OSI模型的第 3层 (网络层 )，由于它不转发广播业务，因此就有一种减小广播域的简单方法。 如图。 图 被路由器分开的四个广播域 图 2. 2中配置的网络为例，不同之处是“主 hub”改成了路 由器。 与路由器相连的四个网络，分别构成各自独立的广播域。 hub3上的节点 2向 hub3上的所有节点广播， hub1上的节点 4向 hub1上的所有节点广播。 其他两个 hub上的节点也是同样的情况。 因为路由器不转发任何广播业务流，所以从一个 hub上发出的广播报文不能传到其他任何一个 hub上。 通过降低每个网段上的业务流量，就能减少冲突的次数。 在这个例子中，很可能广播业务流和冲突都不是网络速度变慢的原因。 用网桥将 LAN 分段 可以用网桥分割冲突域，从而获得更好的网络性能。 但是，如果网桥放置的位置不当，则会使网络性能下降而不是提高。 网桥不同于路由器，它工作在 OSI模型的第二层 (数据链路层 )的 MAC子层。 网桥不仅创建物理网段，也创建独立的逻辑网段。 网桥还建立了一张表，记录了所有已知的通过网桥的 MAC地址，以及这些 MAC地址所处的网段。 通过检查帧中的目的 MAC地址，网桥确定正确的网段，并将帧转发出去。 但是，如果网桥不知道 MAC地址的位置，它就用洪泛法向与其相连的所有网段转发该帧。 如图 ，网桥不知道节点 2发出的数据帧的目的地址，它就将此帧发送到所有与其相连的三个网段上。 注意网桥不会把数据转发给发出这个数据的节点。 2. 组网 第 17 页（共 97 页） 图 用网桥分隔的三个网段 与路由器不同的是，网桥能把广播报文传给相连的网段。 这项功能不利于为 LAN分段，因为可能会产生广播风暴。 如果不担心广播风暴的话，用网桥为 LAN分段倒是一个可以接受的解决办法。 用交换机将 LAN 分段 用交换机将 LAN分段可提高端用户设备的性能。 交换机实际上只不过是多端口网桥，它用专用集成电路构成的硬件完成网桥用软件实现的操作。 与网桥一样，交换机也使用目的 MAC地址，以确保将数据转发到正确的端口上。 图 LAN分段的例子。 与网桥相比，这种方法增 加了带宽。 因为每个网段都是在交换机上各自的专用端口内运作，只有目的地址为其他网段的业务流才会经过交换机的源端口与目的端口，而其他与该目的地址无关的端口都不会受到影响。 但是，上述方案有一点需要注意。 由于交换机本质上是使用专用集成电路的多端口网桥，所以它也同样传递广播业务流。 然而大多数交换机都可配置一个“广播限”。 达到“广播限”后，所有超出“广播限”之上的广播报文均被丢弃。 适当选取“广播限” ，可以使仅当广播风暴发生时才会丢弃广播报文。 《计算机网络 技术 》 课程设计 指导书 第 18 页（共 97 页） 图 用交换机将 LAN 分段 LAN 交换 既然多种 LAN分段方法已经讨论过了，现在该仔细研究一下 LAN中的交换技术。 虽然第三层交换目前也有使用，但我们还是集中于传统的第二层交换技术。 二者的不同之处在于第三层交换是基于网络层目的地址转发分组，而第二层交换是基于 MAC地址转发帧。 并非很遥远的过去，使用同轴电缆的 10Base2 LAN或者使用一两个 hub的 10BaseT LAN是可以接受的。 大多数业务流并不需要很多的带宽，因此，可供用户共享的带宽很多。 但在今天网络已连接到每一个职员的桌面上的情况下，在象视频以及音频电话会议这样的应用面前，带宽就成为一种相当宝贵的 资源。 在讨论网络中交换机的应用之前，让我们先简单回顾一下交换技术的历史。 在 90年代初，好几个厂商决定开发一种替代路由器的设备，因为路由器生产成本高，并且难以配置。 即使早期的交换机比路由器便宜，但事实上仍然很贵。 最初交换机只限于特定的应用，以及用作更贵的路由器的替代品。 与路由器的复杂性相比，交换机要容易配置得多。 实际上，交换机是即插即用 (PnP)设备。 数年来，交换机的价格迅猛下跌，早期的交换机一个端口就能轻易卖到$1000以上，而现在某些交换机每个端口只能卖到 $100左右，并且其 MAC地址表已能容纳多达 500个表项(这些价格只是为了说明交换机价格在过去的几年里一直在下降，而不应当用来估计建立一个 Cisco交换式网络的花费 )。 交换机变得如此便宜，以至于他们在很多网络中正迅速取代 hub的位置。 例如，在本章前面的图 1. 2中，我们已经看到多个节点通过 5个 hub构成的一个局域网。 所有 1 6个节点共享理论上可以达到 10Mbps的带宽。 想象一下在这种网络上同时向两个节点传送视频信号的情况。 在今天的网络环境中，hub可用交换机代替，如图。 2. 组网 第 19 页（共 97 页） 图 16 个节点构成的交换式网络 VLAN 简介 VLAN（ Virtual Local Area Network）的中文名为“虚拟局域网”。 VLAN是一种将局域网设备从逻辑上划分成一个个网段，从而实现虚拟工。