1、實用文檔 2014 屆甘肅廣播電視大學“人才培養模式改革和開放教育” 計算機 專業（本科）畢 業 論 文（設計） 論文（設計）題目：淺談住宅小區網絡的設計及實現學生姓名： 劉國太 學號： 1262001200085 電大分校： 甘肅電大蘭州分校 工作站（教學點）： 直屬班 學生所在單位： 申請學位（是、否）： 否 論文指導教師： 荊學海 甘肅電大_2014_屆 計算機 專業畢業論文（畢業設計、模擬實驗）成績評定表分校：蘭州分校 工作站：直屬班 班級代號：1203400012006學生姓名：劉國太 學號：1262001200085 指導教師評語及評分論文有一定的實用性、專業性和可行性，結構合理，

2、條理清晰，文章內容及字數符合專業要求規定。成績 67分簽 字（蓋章） 荊學海 2013 年 11 月 15 日答辯小組評價意見及評分答辯通過，成績 67分簽 字（蓋章）賈文蓉 荊學海 蘇霆 2013年11月23 日分校集中實踐環節指導小組意見 簽 字（蓋章） 年 月 日省電大集中實踐環節指導委員會審核意見 簽 字（蓋章） 年 月 日說明：1.答辯小組應填寫評價意見，小組成員均應簽名（蓋章）。答辯小組不應少于3人。2.此表附于封面之后。3.此表由分校、工作站自行復制。 目 錄淺談住宅小區網絡的設計及實現1第一章 緒 論4第二章 系統簡介4第三章 網絡建設的基礎知識6第四章 住宅小區網絡系統設計7

3、第五章 總 結12參考文獻12淺談住宅小區計算機局域網的設計及實現 內容摘要摘要：隨著互聯網逐步普及與發展，小區網絡的建設是向信息化發展的必然選擇，小區計算機局域網系統是一個非常龐大而復雜的系統，它不僅為現代化住宅、綜合信息管理等一系列應用提供基本操作平臺，而且能提供多種應用服務，使信息能及時、準確地傳送給各個系統。而住宅小區工程建設中主要應用了網絡技術中的重要分支局域網技術來建設與管理的，因此本畢業設計課題將主要以小區計算機局域網絡建設過程可能用到的各種技術及實施方案為設計方向，為小區網絡的建設提供理論依據和實踐指導。 關鍵詞：局域網、Internet、計算機網絡、網絡協議、報警、服務器、防

4、火墻 第一章 緒 論當今世界，各種先進的科學技術飛速發展，給人們的生活帶來了深遠的影響，它極大的改善我們的生活方式。在以計算機技術為代表的信息科技的發展更是日新月異，從各個方面影響和改變著我們的生活，而其中的計算機網絡技術的發展更為迅速，已經滲透到了我們生活的各個方面，人們已經離不開計算機網絡，并且隨著因特網的迅速普及，給我們的學習與生活條件帶來更大的方便，我們與外部世界的聯系將更加的緊密和快速。 隨著人們對于信息資源共享以及信息交流的迫切需求，促使網絡技術的產生和快速發展，計算機網絡的產生和使用為人類信息文明的發展帶來了革命性的變化。自1995年中國教育教研網（CERNET）建成后，小區網絡

5、的建設已經進入到一個蓬勃發展的階段。小區網絡的建成和使用，對于提高教學和科研的質量、改善教學和科研條件、加快小區的信息化進程，開展多媒體教學與研究以及使教學多出人才、科研多出成果有著十分重要而深遠的意義。其主要包括各種局域網的技術思想、網絡設計方案、網絡拓撲結構、布線系統、Intranet/Internet的應用、網絡安全，網絡系統的維護等內容。通過本畢業設計課題的論述，希望使讀者能夠了解小區網絡的建設過程以及所涉及到的各種網絡技術，并能對今后大家在學習網絡技術知識或是進行小區網絡的工程建設中有所借鑒。 第二章 系統簡介2.1 計算機網絡介紹計算機網絡是指通過傳輸媒休連接的多部計算機組成的系統

6、，使登錄其上的所有用戶能夠共享軟硬件資源。計算機網絡如按網絡的組建規模和延伸范圍來劃分的話，可分為局域網(Local Area Network，LAN)、城域網(Metropolitan Area Network，MAN)、廣域網(Wide Area Network，WAN)。我們經常用到的因特網(Internet)屬于廣域網，小區網絡屬局域網。未來的網絡技術將向著使用簡單、高速快捷、多網合一、安全保密方向發展。 2.1.1 住宅小區網絡設計思路 住宅小區網絡的建設是一項非常復雜的系統工程，住宅小區作為一個特殊的網絡應用環境，它的建設與使用都有其自身的特點。在選擇局域網的網絡技術時要體現開放式

7、、分布式、安全可靠，維護簡單的原則。住宅小區網絡的建設主要應用局域網技術以互聯網絡技術為主的各種網絡應用技術。小區網絡是使用了局域網技術以及各種多媒體應用技術，并結合Internet應用等其它的技術來建設。2.1.2 住宅小區網絡的建設原則住宅小區網絡建設是一項綜合性非常強的系統工程，它包括了網絡系統的總體規劃、硬件的選型配置等諸多方面。因此在住宅小區網絡的建設工作中必須處理好實用與發展、建設與管理、使用與培訓等關系，從而使住宅小區網絡的建設工作健康穩定地開展。首先，在住宅小區網絡的規劃建設過程中，住宅小區網絡長遠發展規劃出發，以服務于小區服務為基本點，結合小區當前的實際需要，做出科學的規劃部

8、署。在住宅小區網絡的規劃建設中，一般小區應遵循“統一規劃、整體設計”的原則。其次在住宅小區網絡的建設中必須堅持硬件建設與組織管理協調發展的原則，在重視硬件建設的同時，加強網絡的組織管理水平，不斷開發網絡的功能，從而充分發揮小區網絡的功效。 2.2 局域網簡介局域網是同一建筑、同一小區、方圓幾百米甚至幾公里遠的地域內的專用網絡。局域網通常用來連接公司辦公室或企業內部的個人計算機和工作站，以共享軟、硬件資源。美國電氣和電子工程師協會（IEEE）局域網標準委員會員會曾提出局域網的一些具體特征： 局域網在通信距離有一定的限制，一般在12Km的地域范圍內。比如在一個辦公樓內、一個學校等。 較高傳輸率的物

9、理通信信道也是局域網的一個主要特征，因為連接線路都比較短，中間幾乎不會受任何干擾，所以局域網還具有始終一致的低誤碼率。 局域網一般是一個單位或部門專用的，所以管理起很方便。2.2.1網絡的體系結構網絡通常按層或級的方式來組織，每一層都建立在它的下層之上。不同的網絡，層的名字、數量、內容和功能都不盡相同。但是每一層的目的都是向它的上一層提供服務，這一點是相同的。層和協議的集合被稱為網絡體系結構。作為具體的網絡體系結構，當前重要的和使用廣泛的網絡體結構有OSI體系結構和TCP/IP體系結構。OSI是開放系統互連基本參考模型OSI/RM（Open System Interconnection Ref

10、erence Model）縮寫，它被分成7層，這些層次從上到下分別是應用層、表示層、會話層、運輸層、網絡層，數據鏈路層和物理層，其中物理層是位于體系結構的最低層，它定義了OSI網絡中的物理特性和電氣特性。 TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol，傳輸控制協議和互連網協議）縮寫，TCP/IP體系結構是當前應用于Internet網絡中的體系結構，它是由OSI結構演變來的，它沒有表示層，只有應用層、運輸層，網絡層和網絡接口層。 2.2.2 網絡協議網絡協議是通信雙方共同遵守的約定和規范，網絡設備必須安裝或設置各種網絡協議之后才能完

11、成數據的傳輸和發送，在小區局域網上用到的協議主要有，ICP/IP協議、IPX/SPX協議等。 (1) TCP/IP協議TCP/IP協議是目前在網絡中應用得最廣泛的協議，ICP/IP實際上是一個關于Internet的標準，并隨著的Internet廣泛應用而風靡全球，它也成為局域網的首選協議。TCP/IP是一種分層協議，它共被分為個4層次，大約包含近期100個非專有協議，通過這些協議，可以高效和可靠地實現計算機系統之間的互連。TCP/IP協議中的核心協議有TCP（傳輸控制協議）、UDP（用戶數據報協議）和IP（因特網協議） TCP協議可以在網絡用戶啟動的軟件應用進程之間建立通信會話，并實現數據流量

12、控制和錯誤檢測，這樣就可以在不可靠的網絡上提供可靠的端到端數據傳輸。UDP協議是一種無連接的協議，它在傳輸數據之前不建立連接，也不提供良好的可靠性和差錯檢查，只僅僅依賴于校驗來保證可靠性。UDP不進行流量控制，沒有序列或者確認，因此它處理和傳輸數據的速度快，還被用來傳輸關鍵的網絡狀態消息。 IP協議的基本功能是提供數據傳輸、數據包編址、數據包路由，分段等。通過IP編址約定，可以成功地將數據通過路由傳輸到正確的網絡或者子網。每個網絡站點具有一個32位的IP地址，它和48位MAC地址一起協作，完成網絡通信，IP協議也是一種無連接的協議。 （2）超文本傳輸協議(HTTP) HTTP(HyperTex

13、t Transfer Protocol )，超文本傳輸協議)是WWW瀏覽器和WWW服務器之間的應用層協議，是用于分布式協作超文本信息系統的、通用的、面向對象的協議，HTTP協議還是基于TCP/IP協議之上的應用層協。 （3）文件傳輸協議(FTP)FTP(File Transfer Protocol ，文件傳輸協議)是由支持Internet文件傳輸的各種規則所組成的集合。這些規則能使網絡用戶把文件從一個主機拷貝到另一個主機上，FTP是采客戶/服務器方式服務的。 （4）遠程登錄協議（Telnet）遠程登錄協議的目的是提供一個全面的、雙向的、面向8個比特字節的通信工具，其主要目標是提供終端設備與面向

14、進程接口的標準方法，Telnet是應用層的協議，采用客戶/服務器模式工作的，Telnet不僅允許用戶登錄到遠端主機上，還允許用戶執行遠端主機的命令，這樣用戶就能以極小的網絡資源代價完成大型的網絡應用。 第三章 網絡建設的基礎知識 3.1 常用網絡設備網絡設備主要是指硬件系統，各種網絡設備之間是有著相互關聯而不是相互獨立的，每一部分在網絡中有著不同的作用，缺一不可，只有把這些設備通過一定的形式連起來才能組成一個完整的網絡系統，網絡設備主要包括網卡、交換機、路由器、傳輸介質等。 3.1.1 網卡 網卡（簡稱NIC），也網絡適配卡或網絡接口卡，網卡作為計算機與網絡連接的接口，是不可缺少的網絡設備之一

15、。無論是雙絞線網絡、同軸電纜網絡還是光纜網絡，都必須借助于相應類型的網卡才能實現與計算機的連接，是計算機與局域網相互連接的唯一接口。每塊網卡上都有一個世界唯一的ID號，也就是MAC（Media Access Control）地址，計算機在連入網絡之后，就是依靠這個ID號才能實現在不同計算機之間的通信和信息交換。網卡有很多種，不同類型的網絡需要使用不同種類的網卡，不同速度的網絡需求也要使用不同的網卡。從目前小區網絡建設的實際情況來看，網卡選擇PCI總線的100Mbit/s/1000Mbit自適應網卡最適合。 3.1.2 交換機交換機，也稱交換式集線器，是專門設計的，使各計算機能夠相互高速通信的獨

16、享帶寬的網絡設備。由交換機構建的交換式網絡系統不僅擁有高速的傳輸速率，而且交換延時很小，使得信息的傳輸效率大大提高，適合于大數據量并且使用非常頻繁的網絡通信，被廣泛應用于各種類型的多媒體和數據傳輸網絡。交換機具有很強的網絡管理功能，它能自動根據網絡通信的使用情況來動態管理網絡，因為交換機采用了獨享網絡帶寬的設計。 3.1.3 路由器路由器除了有連接不同的網絡物理分支和不同的通信媒介、過濾和隔離網絡數據流及建立路由表，還有控制和管理復雜的路徑、控制流量、分組分段、防止網絡風暴及在網絡分支之間提供安全屏障層等到功能。根據路由設備的組成可以分為軟路由和硬路由。根據路由表的設置方式可以將路由器分為靜態

17、的和動態的。路由器工作在網絡層，因此它可以在網絡層交換和路由數據幀，訪問的是對方的網絡地址。當數據幀到達路由器后，路由器查看數據幀的目標地址，并在路由表查看到達目標地址的路徑，根據路徑的代價，選擇一條最佳的路徑，然后把數據幀沿這條路徑發送給目標地址。 3.1.4 傳輸介質網絡要求把各個獨立的計算機連接起來的，這樣就必然要求有一種介質將計算機連接起來，這就是傳輸介質，局域網的傳輸介質可分為有線介質和無線介質兩種，一般情況下都是用有線介質的，因為它的穩定性高，連接可靠，無線介質只是在特殊環境下才使用的傳輸方式。常用的有線介質主要有以下幾類。 (1) 同軸電纜同軸電纜以硬銅線為芯，外包一層絕緣材料。

18、這層絕緣材料用密織的網狀導體環繞，網外又覆蓋一層保護性材料。同軸電纜有許多種不同的規格，最常用是細同軸電纜和粗同軸電纜。細同軸電纜主要用于建筑物內的網絡連接，而粗同軸電纜則常用于建筑物間相連。它們的區別在于粗同軸電纜屏蔽更好，能傳輸更遠的距離。 同軸電纜是由中心導體、絕緣材料層、網狀織物構成的屏蔽層以及外部隔離材料層組成。 (2) 雙絞線雙絞線是綜合布線工程中最常用的一種傳輸介質。雙絞線由兩根具有絕緣保護層的銅導線組成。把兩根絕緣的銅導線按一定密度互相絞在一起，可降低信號干擾的程度，每一根導線在傳輸中輻射的電波會被另一根線上發出的電波抵消，與其他傳輸介質相比，雙絞線在傳輸距離、信道寬度和數據傳

19、輸速度等方面均受到一定限制，但價格較為低廉。目前，雙絞線可分為非屏蔽雙絞線和屏蔽雙絞線。 (3) 光纖光纖是一種直徑為50100um的柔軟的、能傳導光波的介質，一般由玻璃制造。光纖分為單模光纖(Single Mode Fiber)和多模光纖(Multi Mode Fiber)。單模光纖的纖芯直徑很小，在給定的工作波長上只能以單一模式傳輸，傳輸頻帶寬，傳輸容量大。多模光纖是在給定的工作波長上，能以多個模式同時傳輸的光纖，與單模光纖相比，多模光纖的傳輸性能較差。 從目前來看，隨著網絡結構的發展與用戶需求的增多，千兆網絡的組建成為首選。第四章 住宅小區網絡系統設計4.1 住宅小區網絡的建設規劃住宅小

20、區網絡建設作為一項復雜的系統工程，與任何一項工程建設一樣，在開始建設前都要根據工程的特點事先進行詳細的工程規劃與技術需求分析，它的成功與否都直接影響到工程的建設質量以及今后網絡能否可靠運行都有直接的關系，因此要特別認真地進行系統規劃。對于小區網絡來說，必須對技術和小區的發展前景有著清醒的認識，只有這樣，才能很好地為住宅小區網絡進行合理的規劃。 4.1.1 總體設計住宅小區網絡結構設計主要是進行網絡的物理設計和邏輯設計，在完成結構設計后才能對網絡設備進行選型。網絡結構設計對于整個網絡系統來說是十分重要的，它設計的成功與否都直接影響網絡的使用功能的實現以及網絡是否能滿足網絡的需求。 計算機網絡系統

21、是住宅小區網絡系統的核心，因此在設計中必須遵循以下原則： a、軟硬件的可行性。系統軟硬件配置必須考慮各種約束條件，主要是性能需求、當前技術水平和改造資金多少，兼顧現實性和技術領先性。 b、系統開放原則。系統應具有良好的開放性，或稱職兼容性和擴展性，以適應技術的不斷發展和不增強的應用需求，因此，應盡量采用工業標準或事實上的工業標準技術。在系統設計時，要考慮系統的生命周期，一般要按超前35年考慮。 c、整體最優原則。在進行系統設計和配置時，常遇到很多矛盾，需根據有限合理性原則，進行綜合考慮和評價，折中選擇。應考慮的因素有：先進性、可靠性、安全性、經濟性。 d、開放性、先進性原則。系統的傳輸速率至少

22、目前要夠用，最好要有一定的余量，以適應應用的不斷增長因采用公認的行業標準，以增強適應性，避免淘汰。要留有足夠的擴展擴充的余地，以便對系統進行擴充和改進。4.1.2 網絡技術小區建設有許多需要考慮的問題，如網絡技術的選擇、網絡拓撲結構的選擇、網絡產品的選擇、網絡服務器的選擇以及操作系統、網絡應用服務、網絡管理及網絡安全等方面。下面根據前面介紹過的各種網絡技術來進行住宅小區網絡網組建技術的選擇。 (1) 網絡技術類型網絡系統的建設應遵循高可靠性、技術先進、開放性、成熟標準、易于擴展、可維護性好等原則，并充分考慮性能價格比和今后技術的發展。要求系統兼容性好，易于平滑連接，避免網絡瓶頸。通過有線網絡與

23、無線網絡的無縫覆蓋，已達到高效的應用。 (2) 網絡拓撲的選擇計算機網絡拓撲結構有很多種，主要有總線型拓撲、環型拓撲和星型拓撲。當前在各種網絡系統的建設中使用最多的是星型拓撲結構，主要是當網絡中某個節點出現故障時不會影響整個網絡的運行，這使得網絡從總體上可以提供高度的可靠性和冗余性，這個性能十分適合小區網絡這種應用環境，也是小區網絡的建設中必須要求做到的。 4.2 Internet接入技術住宅小區網絡和Internet的連接技術就顯得十分重要了，它關系到住宅小區網絡與外部網絡能否進行可靠的連接。用戶計算機接入Internet主要有兩種方式，通過局域網或通過電話線網。不過，我們一般采取局域網接入

24、方式。 4.3 防火墻防火墻是一種特殊的設備，在兩個網絡之間執行訪問控制。通常一個路由器，也可以是一臺運行防火墻軟件的PC機。防火墻有選擇地過濾或阻塞網絡間的流量。它通常在Intranet和Internet的交接處，也可以在兩個Intranet之間設立防火墻。防火墻一般是基于源地址和目的地址以及每個IP包的端口來做出禁止或允許判斷。 4.4 建網目標構建普通小區內Intranet環境，并通過代理服務器接入Internet，實現與Internet 交流。建設住宅小區網絡中心，并通過一定的網絡拓撲結構構建連接小區網絡中心，使之能通過一定的應用軟件完成行政辦公管理、小區內居民交流、小區內的信息公告、

25、電子報警、Internet通訊瀏覽等基本功能。 4.4.1網絡組成 (1) 住宅小區網絡的主干住宅小區網絡主干提供兩個簡單但至關重要的功能。其一，它用于在中間層交換機組之間建立互聯.其二，它提供對小區各部分共享的所有資源的高速訪問.因其重要性， 住宅小區網絡主干必須具有高吞吐量和高可用性.如果主干變慢或擁擠，則整個網絡對常用資源的訪問將變慢.通過同一令牌，主干上的中斷將影響整個網絡的恢復能力和高可用性基本要求。基于當前信息技術發展形勢及經濟實用可持續發展原則，建議構建1000M帶寬的快速以太網，根據實際工作站信息點到網絡中心的距離，選擇適當的傳輸媒介進行網絡綜合布線。一般來講，在同一幢大樓內距

26、離不超過100米均可鋪設超五類非屏蔽雙絞線，而樓與樓之間的連接主干線原則上應架設光纜，以滿足今后發展的需要。 (2) 網絡中心也就是住宅小區網絡中心機房，應配置有Web服務器、安防報警服務器、中心路由器、中心交換機、配線機柜等。為保證網絡運行穩定可靠，網絡中心的設備選型應選擇信譽可靠、質量上等、性能穩定、擴充性優良的專業產品。 (3)網絡拓撲結構由于住宅小區的網絡是比較復雜的網絡，它需要考慮住戶的應用需求、住戶的家庭安全，所以需要把數據網絡與安防報警網絡結合起來。報警網絡通過數據網絡及電話網絡進行110報警。其拓撲結構如下圖：a.網絡拓撲圖：小區數據網絡構成主要是由各個小區住戶的PC連接到小區

27、的樓層交換機，實現樓層內住戶的匯聚；然后在由樓層交換機連接到樓層中心交換機，實現樓層交換機的匯聚；再由樓層中心交換機連接到小區中心交換機，實現樓層中心交換機的匯聚；最好由中心交換機連接到中心路由器上，實現地址轉換連接訪問到互聯網中。這樣的多層次可以很好的劃分沖突域，更好地保證數據網絡的正常運行。各小區住戶還可以通過小區提供的web服務器及ftp服務器進行小區公告的瀏覽、視頻的觀看等等。b.安防報警網絡拓撲圖如下： 小區的報警監控系統的構成主要有兩個小系統構成：第一個是視頻監控系統，通過架設IP攝像頭通過已有的數據網絡進行傳輸，大大減少了資金的投入；小區保安人員可以對視頻進行24小時不間斷查看，

28、在突發的各種事件發生時可以第一時間通知110巡警隊趕赴現場，通過在小區中心路由器進行地址映射功能的配置，使小區內的錄像系統連接到公安網監中心，公安網監中心的民警同志可以在110巡警接到報案時，對小區發案地點進行實時錄像查看，能夠為110巡警破獲盜竊等案件提供幫助；第二個是對射報警系統，通過在小區外圍架設遠距離對射裝置及住戶家中架設近距離紅外報警裝置，如果有人員非正常進入小區，門房保安人員可以通過門房里的報警主機第一時間知道小區那個方位有人員非正常進入，及可以通知小區保安巡邏隊及110巡警隊趕赴進入地點。4.4.2網絡軟件運行平臺(1) 服務器操作系統：由于美國Microsoft公司推出的網絡操作系統Windows 2003具 有與有著廣泛應用基礎的windows XP2000個人計算機操作系統相似的操作方法，易學易用，已擁有了越來越多的用戶群。大量的軟硬件生產商為Windows 2003開發了許許多多的軟硬件產品，也使得Windows 2003有著比較廣闊的發展前景。在目前情況下建議采用Microsoft Windows 2000以上版本。 (2)