《計算機網絡設計與安全技術》第2章

局域網絡設計1學習內容：（1）局域網絡配置基礎；（2）基于雙絞線的小型局域網設計案例；（3）無線局域網架設案例。學習目標：（1）能夠理解網絡拓撲、設備和傳輸介質特性，探索局域網絡的工程設計方法；（2）通過有線和無線局域網設計過程的案例學習，培養小型局域網絡的應用設計能力。22.1

局域網絡配置基礎計算機網絡主要由硬件系統、軟件系統和網絡信息組成。342.1.1局域網的拓撲結構2.1.2網絡設備以路由器和交換機為主，部分局域網下還有集線器和信號轉換器。路由器兼有局域網和廣域網接口，無線路由器用于局域網終端設備之間的WIFI無線連接。52.1.3傳輸媒體可分為兩大類：有線的傳輸媒體和無線的傳輸媒體。在有線的傳輸媒體中，電磁波沿著固體媒體（銅線或光纖）向前傳播，而無線的傳輸媒體則是利用大氣和外層空間作為傳播電磁波的通路。65G技術，具有高速率、低時延和大連接特點，速率標準是1.4Gbps，下行峰值速率500Mbps及以上，最高下載速率能達到1.4Gbps；最高上行速率約為100Mbps。將成為支撐經濟社會數字化、網絡化、智能化轉型的關鍵新型基礎設施。7

衛星互聯網也被稱作空天互聯網

2023年，中國首次在偏遠地區實現低軌衛星互聯網在電力通信領域的測試應用。在沒有地面通信基站的情況下，利用衛星信號，也可以支撐電力巡檢、應急保障等任務。82.2

基于雙絞線的小型局域網設計案例2.2.1設計需求描述案例包括需求描述、設計要點出發，開展網絡拓撲設計和實驗室布局設計，最后給出工程概算和采購設備與材料的調研，培養網絡工程設計能力。假設有兩個計算機實驗室房間，需要通過若干網絡設備構建一個小型局域網。每個房間最多只能放置60臺計算機，而需要連網的計算機有100臺（都有網卡），FTP和WEB服務器共兩臺（有內置網卡）。最遠的計算機距交換機20m。兩個房間需要共用一套刷卡系統，實現統一管理，學生登錄信息將放在WEB服務器上。9具體設計要求：（1）請使用VISIO工具，設計該局域網絡拓撲結構，要求網絡結構清晰，具有較好的可擴展性。（2）請使用VISIO工具，設計該實驗室網絡布局圖，使其能夠清晰地描述實際房間的設備和布線分布情況，使其具有利用率高、安全性好、布局合理等特點。（3）性能價格比計算：①上網查找和選配相應的交換機、路由器等設備，以及網線和水晶頭材料，要求提供完整截圖的相應圖片及其指標。②計算下列參數：使用的交換機個數、RJ-45接頭個數。③按照布局圖測算整個實驗環境所需的雙絞線長度（精確到1m），要求給出計算過程。④計算選購網絡設備和聯網材料的價格。⑤請查找網絡資料，估算該網絡布線工程的其他費用。102.2.2局域網絡拓撲設計要點采用星型需要考慮以下方面：（1）

網絡拓撲類型采用星型模型構成的樹型網絡，每個交換機連接多臺主機。同時，交換機之間通過交叉線實現級聯方式。（2）

網絡安全在特定應用領域，需要增加防火墻、入侵檢測系統、入侵防護系統，強化網絡安全。對于Web服務，甚至還需要引入網頁防篡改系統。（3）

跨網段互聯如果涉及到不同網段的互聯，需要增加路由器。路由器還具有數據包過濾作用，實現基本的防護功能。（4）

交換機的選擇考慮交換機的端口數、是否千兆口、是否需要光纖口、是否需要可管理功能等內容。（5）

網絡地址分配如果啟用DHCP協議，則IP地址是自動分配的。但是，本項目要采用靜態分配方法，需要為每臺計算機分配IP地址，培養學生網絡地址劃分的基本應用能力。112.2.3局域網絡拓撲設計示例12132.2.4實驗室布局設計案例1415161718192.2.4網絡工程概算要點

網絡工程的直接費用包括設備材料購置費用、人工費用、輔助材料費、儀器工具費、賠補費用和其他。這里介紹網絡設備材料費用，一般包括購買構成網絡工程實體結構所需的材料、設備、軟件等原料的費用和運輸費用。

材料名目常見的有：非屏蔽超五類雙絞線、信息插座與面板、配線架、機柜、PVC槽、RJ45水晶頭、U型夾、托架等。如果采用光纖傳輸，還需要購置光纖、ST頭和耦合器、光纖接線盒、光纖跳線、光纖制作配件等。202.3

無線局域網架設

無線局域網在日常的生活和工作中隨處可見，其配置比較簡單，但在網絡安全、性能評測優化和網絡擴展方面，一直是配置的重點和難點。要學會使用和正確配置無線網絡設備，形成架設小型無線局域網的能力，具有無線網絡安全防護意識和技能。利用本組學生至少3部手機，分別測試手機到本組無線路由器之間不同距離和連通強度的關系，每個手機至少要記錄5個水平距離，直到信號強度為零。在條件允許的情況下，可以記錄垂直距離方向的強度變化。通過記錄的多組數據，畫出趨勢圖和平均變化圖，進一步利用擬合方法求得擬合曲線和方程。2.3.1基本實驗要求21

無線信號是通過電磁波在空中傳輸的，路由器和終端（如手機、筆記本等）之間的障礙物會對信號傳輸造成很大衰減，比如承重墻、隔墻、擋板、家具等，穿過的障礙物越多信號越弱。因此，需要考慮無線網擴展方法。2.3.2無線網絡擴展方法22基于HyFi的無線解決方案本章小結

本章從網絡工程實戰出發，在局域網系統的基本組成基礎上，重點闡述了2個典型實驗案例：

一是基于雙絞線的小型局域網設計案例，從網絡拓撲設計、實驗室布局設計、網絡工程概算、網絡建設設備與材料調研等