智能化建筑内计算机网络.ppt

第3章 智能化建筑内计算机网络,3.1 智能建筑内计算机局域网技术3.1.1 局域网标准3.1.2 以太网，快速以太网3.1.3 千兆位以太网3.1.4 万兆以太网3.1.5 交换式局域网及三层交换技术3.1.6 无线局域网3.2 局域网扩展与网络互连3.2.1 局域网扩展3.2.2 局域网互连3.2.3 校园网、园区网设计3.2.4 宽带接入技术（xADL，FTTx）3.3 计算机网络系统平台3.3.1 TCP/IP协议3.3.2 Unix、NT、Linux网络系统平台3.4 建筑内的Intranet3.4.1 Internet网络技术3.4.2 Intranet网络技术3.4.3 Web服务器3.4.4 建立楼宇内的Intranet网3.5 网络的管理与安全运行3.5.1 网络管理协议网络管理新技术3.5.3 VLAN管理3.5.4 防火墙技术,3.1 智能建筑内计算机局域网技术,第3章 智能化建筑内计算机网络,在智能建筑内构建计算机网络主要是应用局域网以及局域网互连技术。局域网是一组由计算机和其他网络设备互连在一起而形成的系统，其覆盖区域限于建筑物内或建筑群内，允许网络内部的用户之间相互高速通信，并共享计算机的软硬件资源。局域网通常由网络接口卡、电缆（光缆）系统、交换机、服务器以及网络操作系统等部分组成；而决定局域网特性的技术要素包括网络拓扑结构、传输介质类型、介质的访问控制以及安全管理等。当前的技术主流是以太网。,3.1.1 局域网标准,第3章 智能化建筑内计算机网络 3.1 智能建筑内计算机局域网技术,图3-1 IEEE 802 局域网参考模型,IEEE 802标准,第3章 智能化建筑内计算机网络 3.1 智能建筑内计算机局域网技术,图3-2 IEEE802协议栈,3.1.1 局域网标准,3.1.2 以太网，快速以太网,第3章 智能化建筑内计算机网络 3.1 智能建筑内计算机局域网技术,以太网(Ethernet)是当今最流行的局域网，采用CSMA/CD介质访问方式进行通信访问，网络的速率是10Mbps。虽然现在构建的局域网几乎己不再应用10Mbps以太网技术，但是考虑到与以前所建系统的兼容性，我们仍有必要了解10Mbps以太网技术10BASE-T。10BASE-T以太网所采用的传输介质为3类或4类和5类UTP，其相关标准见表3.1。网络结构为以集线器(HUB，现在采用交换机)为结点的星型拓扑结构。,以太网UTP介质标准,第3章 智能化建筑内计算机网络 3.1 智能建筑内计算机局域网技术,3.1.2 以太网，快速以太网,10BASE-T以太网,第3章 智能化建筑内计算机网络 3.1 智能建筑内计算机局域网技术,3.1.2 以太网，快速以太网,图3.3 10BASE-T以太网,100BASE-T,第3章 智能化建筑内计算机网络 3.1 智能建筑内计算机局域网技术,3.1.2 以太网，快速以太网,可以这么说，100BASE-T是双绞线以太网的100Mbps速率版,它的标准为 IEEE802.3u，它是现行IEEE802.3标准的补充。有三个不同的100BASE-T物理层规范，其相关标准见表3.2,其中两个物理层规范支持长度为100米的无屏蔽双绞线，第三个规范支持单模或多模光缆。与10BASE-T和10BASE-F一样，100BASE-T要求有中央集线器的星形布线结构。,100BASE-T快速型以太网,第3章 智能化建筑内计算机网络 3.1 智能建筑内计算机局域网技术,3.1.2 以太网，快速以太网,3.1.3 千兆位以太网,第3章 智能化建筑内计算机网络 3.1 智能建筑内计算机局域网技术,千兆位以太网技术有两个标准IEEE802.3z和IEEE802.3ab。IEEE802.3z制定了光纤和同轴电缆的全双工链路方案的标准，IEEE802.3ab制定了非屏蔽双绞线的半双工链路标准。,千兆位以太网介质标准,第3章 智能化建筑内计算机网络 3.1 智能建筑内计算机局域网技术,3.1.3 千兆位以太网,千兆位以太网可采用四类介质：1000BASE-SX（短波长光纤）、1000BASE-LX（长波长光纤）、1000BASE-CX（短距离铜缆）、1000BASE-T（100m 4对6类UTP）。其介质标准参见表3-3。,千兆位以太网应用,第3章 智能化建筑内计算机网络 3.1 智能建筑内计算机局域网技术,3.1.3 千兆位以太网,千兆位以太网可用于高速服务器之间的连接、建筑物构的高速主干网、内部交换机的高速链路以及高速工作组网络。由于千兆位以太网采用大家熟悉的技术，是一种平滑的从目前普遍采用的以太网技术过渡到千兆位以太网的技术，是一种从当前的lOMbps和lOOMbps以太网技术的自然扩展技术，因此有很好的应用前景。,图3-4 千兆位以太网应用案例,3.1.4 万兆以太网,第3章 智能化建筑内计算机网络 3.1 智能建筑内计算机局域网技术,2002年IEEE802委员会通过了万兆以太网（10Gigabit Ethernet）标准IEEE802.3ae，定义了三种物理层标准:10GbaseX、10GbaseR、10GbaseW。万兆以太网技术与千兆以太网类似，仍然保留了以太网帧结构。通过不同的编码方式或波分复用提供10Gbit/s传输速度。所以就其本质而言，10G以太网仍是以太网的一种类型。,万兆以太网的介质接口标准,第3章 智能化建筑内计算机网络 3.1 智能建筑内计算机局域网技术,万兆以太网与千兆以太网的比较,第3章 智能化建筑内计算机网络 3.1 智能建筑内计算机局域网技术,万兆以太网应用,第3章 智能化建筑内计算机网络 3.1 智能建筑内计算机局域网技术,采用万兆以太网作为建筑群网络主干，实现接入层（楼层）与网络中心的高速数据交换。还可通过链路汇聚技术，可实现主干交换机之间、主干交换机和接入层交换机之间更高的网络带宽，以满足不同的应用系统。楼层内可通过快速以太网技术实现100Mbps交换到桌面，完全满足当前及将来的计算机应用需求。,万兆以太网应用方案,第3章 智能化建筑内计算机网络 3.1 智能建筑内计算机局域网技术,图3-5万兆位校园计算机网络系统方案,3.1.5 交换式局域网及三层交换技术,第3章 智能化建筑内计算机网络 3.1 智能建筑内计算机局域网技术,图3-6 交换式局域网参考模型,1.交换式局域网的特点和工作原理2.三层交换技术3.第三层交换在VLAN规划中的应用,3.1.6 无线局域网,第3章 智能化建筑内计算机网络 3.1 智能建筑内计算机局域网技术,无线局域网WLAN（Wireless LAN）是利用无线通信技术在一定的局部范围内建立的网络，是计算机网络与无线通信技术相结合的产物，它以无线多址信道作为传输媒介，提供传统有线局域网LAN的功能，能够使用户真正实现随时、随地、随意的宽带网络接入。WLAN作为有线局域网络的延伸,为局部范围内提供了高速移动计算的条件。随着应用的进一步发展，WLAN正逐渐从传统意义上的局域网技术发展成为公共无线局域网，成为国际互联网INTERNET宽带接入手段。WLAN具有易安装、易扩展、易管理、易维护、高移动性、保密性强、抗干扰等特点。,1.无线局域网标准,第3章 智能化建筑内计算机网络 3.1 智能建筑内计算机局域网技术,3.1.6 无线局域网,2.无线局域网拓扑结构1,第3章 智能化建筑内计算机网络 3.1 智能建筑内计算机局域网技术,3.1.6 无线局域网,图3-7点对点模式,2.无线局域网拓扑结构2,第3章 智能化建筑内计算机网络 3.1 智能建筑内计算机局域网技术,3.1.6 无线局域网,图3-8基础架构模式,2.无线局域网拓扑结构3,第3章 智能化建筑内计算机网络 3.1 智能建筑内计算机局域网技术,3.1.6 无线局域网,图3-9 扩展服务区ESS,2.无线局域网拓扑结构4,第3章 智能化建筑内计算机网络 3.1 智能建筑内计算机局域网技术,3.1.6 无线局域网,图3-10无线网桥模式,2.无线局域网拓扑结构5,第3章 智能化建筑内计算机网络 3.1 智能建筑内计算机局域网技术,3.1.6 无线局域网,图3-11无线中继器模式,3.无线局域网络安全,第3章 智能化建筑内计算机网络 3.1 智能建筑内计算机局域网技术,3.1.6 无线局域网,由于无线局域网采用公共的电磁波作为载体，电磁波能够穿过天花板，玻璃，楼层，砖，墙等物体，因此在一个无线访问点所服务的区域中任何一个无线客户端都可以接受到，包括并不希望他接收数据的客户端。因此在无线局域网中，只要有与和无线局域网设备工作在同一个频段的设备，任何人都有条件窃听或干扰信息，为了阻止非授权用户访问无线网络，以及防止对无线局域网数据流的非法侦听，在无线局域网的应用当中引入了相应安全的手段。通常网络的安全性主要体现在访问控制和数据加密两个方面。访问控制保证敏感数据只能由授权用户进行访问，而数据加密则保证发射的数据只能被所期望的用户所接收和理解。,4.HomeRF,第3章 智能化建筑内计算机网络 3.1 智能建筑内计算机局域网技术,3.1.6 无线局域网,HomeRF是专门为家庭用户设计的一种无线局域网技术标准，利用跳频扩频方式，既可以通过时分复用支持语音通信，又能通过CSMA/CA协议提供数据通信服务。HomeRF还提供了与TCP/IP协议良好的集成，支持广播、组播和IP地址。目前，HomeRF标准工作在2.4GHz的频段上，跳频带宽为1MHz，最大传输速率为2Mbps，传输范围超过100m。,5.IrDA技术,第3章 智能化建筑内计算机网络 3.1 智能建筑内计算机局域网技术,3.1.6 无线局域网,IrDA是一种利用红外线进行点对点通信的技术，软件和硬件技术比较成熟，主要优点是体积小、功率低，适合设备移动的需要；传输速率高，可达16Mbps；成本低，应用普遍。目前全世界95%的笔记本电脑安装了IrDA接口，最近市场上还出现了可以通过USB接口与PC相连接的USB-IrDA设备。使用IrDA技术组建无线局域网被认为是一种很有发展潜力的领域。,6.蓝牙技术,第3章 智能化建筑内计算机网络 3.1 智能建筑内计算机局域网技术,3.1.6 无线局域网,蓝牙（Bluetooth）技术是一种近距离无线通信连接技术，用于各种固定与移动的数字化硬件设备之间通信，具有连接稳定无缝合低成本的优点。蓝牙技术将通信驱动软件固化在微型芯片上，可以方便地嵌入设备之中，使得它能够被广泛应用于日常生活中。蓝牙技术同样采用了跳频技术，但与其他工作在2.4GHz频段上的系统相比，蓝牙跳频更快，数据包更短，这使蓝牙比其他系统都更稳定。蓝牙技术理想的连接范围为0.1m10m，但是通过增大发射功率可以将距离延长至100m。,无线局域网设计方案,第3章 智能化建筑内计算机网络 3.1 智能建筑内计算机局域网技术,3.1.6 无线局域网,图3-12某酒店会议中心无线局域网结构图,3.2.1 局域网扩展,第3章 智能化建筑内计算机网络 3.2 局域网扩展与网络互连,图3-13 使用光纤扩展,3.2.2 局域网互连,第3章 智能化建筑内计算机网络 3.2 局域网扩展与网络互连,图3-16远程局域网互连,3.2.3 校园网、园区网设计,第3章 智能化建筑内计算机网络 3.2 局域网扩展与网络互连,校园网实际上是特大型建筑群的计算机网络系统，是最大规模的LAN，其特点如下：校园都是占地面积很大的建筑楼群，少则几座，多则几十座建筑分布在很大的区域内。从地域范围来论，校园网己经远远超出传统的局域网的范畴。所以说，校园网是一个“大范围”的LAN。其次，校园网的站点数量非常大，可达上万个计算机终端，涉及的部门和人员众多，因此存在大量的子网。,万兆校园网解决方案,第3章 智能化建筑内计算机网络 3.2 局域网扩展与网络互连,图3-17万兆校园网解决方案,某大学校园网设计案例,第3章 智能化建筑内计算机网络 3.2 局域网扩展与网络互连,3.2.4 宽带接入技术（xADL，FTTx）,第3章 智能化建筑内计算机网络 3.2 局域网扩展与网络互连,图3-19典型的电话用户接入网结构图,接入网是用来将本地的用户端数据设备(通常说就是计算机)连接到公用电信网(PSTN,DDN,PSPDN,帧中继等)的传输线路。类似于传统电话网的用户线路，如图3-19所示。,1.接入网的概念,第3章 智能化建筑内计算机网络 3.2 局域网扩展与网络互连,图3-20 接入网是网络间互连的一段传输介质,从计算机网络技术的角度，接入网要解决的是网络间互连的一段传输介质（信道）问题，在这里的互连是指全球范围的互连，必须要借用公用数据传输网，而不是自行构建的专线。如图3-20所示。,3.2.4 宽带接入技术（xADL，FTTx）,2.宽带接入技术,第3章 智能化建筑内计算机网络 3.2 局域网扩展与网络互连,当前的网络技术飞速发展，电信公用数据传输网己经是光纤的高速网，核心网通道带宽达到百Gbps,节点交换机（或路由器）吞吐量达几十Gbps。LAN的带宽主干达到几十Gbps，到端点100Mbps/1000Mbps。但是，接入网的带宽相比之下就过低了，比如，家庭电脑用Modem上网速率只有56kbps。因此，接入网己成为网络的瓶颈。宽带接入的目标就是为了克服这个瓶颈，实现用户接入网的数字化、宽带化，提高用户上网速度。,3.2.4 宽带接入技术（xADL，FTTx）,3.铜线接入技术（xDSL）,第3章 智能化建筑内计算机网络 3.2 局域网扩展与网络互连,铜线接入，即数字用户线DSL（Digital Subscriber Line）技术。它是一种以普通电话线和3类5类线等铜质双绞线作为传输媒质。由于它采用了全新的数字调制解调技术，所以传输速率比采用音频调制技术电话拨号的方式快的多。DSL技术有一个庞大的家族，统称xDSL，主要有HDSL、SDSL、ADSL等,其技术特性参见表3.7所示。这些方案都是通过一对调制解调器来实现，其中一个调制解调器放置在电信局，另一个调制解调器放置在用户侧。它们主要的区别就是体现在信号传输速度和距离的不同以及上行速率和下行速率对称性的不同这两个方面。,3.2.4 宽带接入技术（xADL，FTTx）,表3.7 xDSL 技术比较表,第3章 智能化建筑内计算机网络 3.2 局域网扩展与网络互连,3.2.4 宽带接入技术（xADL，FTTx）,ADSL的接入模型,第3章 智能化建筑内计算机网络 3.2 局域网扩展与网络互连,图3-21 ADSL接入模型,3.2.4 宽带接入技术（xADL，FTTx）,ADSL用户端,第3章 智能化建筑内计算机网络 3.2 局域网扩展与网络互连,图3-22 ADSL用户端,3.2.4 宽带接入技术（xADL，FTTx）,局域网用户的ADSL安装,第3章 智能化建筑内计算机网络 3.2 局域网扩展与网络互连,图3-24 局域网用户的ADSL安装图,3.2.4 宽带接入技术（xADL，FTTx）,4.光纤接入网技术（FTTx）,第3章 智能化建筑内计算机网络 3.2 局域网扩展与网络互连,图3-25 FTTB智能建筑计算机网高速接入,3.2.4 宽带接入技术（xADL，FTTx）,5.无线接入,第3章 智能化建筑内计算机网络 3.2 局域网扩展与网络互连,图3-26 无线网高速接入,3.2.4 宽带接入技术（xADL，FTTx）,4.光纤接入网技术（FTTx）,第3章 智能化建筑内计算机网络 3.2 局域网扩展与网络互连,图3-25 FTTB智能建筑计算机网高速接入,3.2.4 宽带接入技术（xADL，FTTx）,3.3.1 TCP/IP协议,第3章 智能化建筑内计算机网络 3.3 计算机网络系统平台,图3-27 TCP/IP与OSI参考模型的对应关系,TCP/IP是指一整套数据通信协议，其名字是由这些协议中的两个协议组成的，即传输控制协议（Transmission Control Protocol：TCP）和网间协议（Internet Protocol：IP），TCP/IP还包含很多其他协议，但是TCP和IP是两个最重要的协议。,3.3.2 Unix、NT、Linux网络系统平台,第3章 智能化建筑内计算机网络 3.3 计算机网络系统平台,网络操作系统（NOS，Network Operation System）是一组软件和有关协议的集合，这组软件和有关协议使得身处网络中的计算机可方便而有效地共享网络资源，为网络用户提供所需的各种服务。网络操作系统负责整个网络范围内的任务调度、资源管理与分配的工作，是具有网络功能的计算机操作系统。目前，比较流行的网络操作系统主要有Unix操作系统、Windows操作系统和Linux操作系统。,1.Unix操作系统,第3章 智能化建筑内计算机网络 3.3 计算机网络系统平台,Unix操作系统是一种强大的多任务、多用户操作系统。目前的产品主要有IBM-AIX、SUN-Solaris、HP-UNIX等。,3.3.2 Unix、NT、Linux网络系统平台,图3-28 Unix的基本结构,2.Windows2000操作系统,第3章 智能化建筑内计算机网络 3.3 计算机网络系统平台,Windows 2000由Microsoft推出的一类面向企业网络环境的高性能网络操作系统,它可运行在各种高性能服务器和工作站上，是桌面级、工作组级用得最多的局域网络操作系统（NOS）之一。Windows 2000 Server具有以下特征及功能：(1)集成的Web应用服务程序;(2)保护信息和通信的安全;(3)保证系统的高可靠性;(4)实时升级系统.,3.3.2 Unix、NT、Linux网络系统平台,3.Linux操作系统,第3章 智能化建筑内计算机网络 3.3 计算机网络系统平台,Linux具有以下特点：(1)符合POSIX1003.1标准。POSIX1003.1标准定义了一个最小的Unix操作系统接口，任何操作系统只有符合这一标准，才有可能运行Unix程序。Linux完全支持POSIX1003.1标准。Linux能运行主要的UNIX工具软件、应用程序和网络协议。(2)支持多任务和多用户、支持多种平台、多个硬件和多种CPU。(3)具有内存保护机制、共享内存页面、使用虚拟内存。(4)支持动态链接。(5)支持多种文件系统。(6)具备强大的网络功能。(7)开放全部源代码。,3.3.2 Unix、NT、Linux网络系统平台,3.4.1 Internet网络技术,第3章 智能化建筑内计算机网络 3.4 建筑内的Intranet,图3-29 Internet是一个分布式的全球性的计算机网络,从网络的角度，Internet就是一个分布式的全球性的计算机网络。这个网络的互连基础就是TCP/IP，各个子网有一个唯一的地址（IP地址），相互之间通过路由器连接，数据的传输和交换都是在IP数据包中遵守TCP协议来进行。参见图3-29所示。,Internet是信息系统及平台,第3章 智能化建筑内计算机网络 3.4 建筑内的Intranet,图3-30 Internet是信息系统及平台,3.4.1 Internet网络技术,Internet提供的主要服务,第3章 智能化建筑内计算机网络 3.4 建筑内的Intranet,3.4.1 Internet网络技术,当前的Internet所能提供服务实在是太多了，并且，新的服务一分一秒的出现.Internet提供了以下一些基本信息服务。(1)远程登录服务（Telnet）;(2)文件传输服务（FTP）;(3)电子邮件服务（E-Mail）;(4)网上浏览服务（万维网服务WWW）;(5)搜索引擎服务。除了上述的服务外，Internet上还提供诸如新闻组(Usenet)、电子公告板（BBS），网上聊天、网上寻呼、网络会议、网上购物、网上教学和娱乐等功能。,1.Intranet的概念与模型,第3章 智能化建筑内计算机网络 3.4 建筑内的Intranet,3.4.2 Intranet网络技术,Intranet又称为企业内部网，是Internet技术在企业LAN或WAN上的应用。它的基本思想是：在内部网络上采用TCPIP作为通信协议，利用Internet的Web模型作为标准平台，同时建立防火墙把内部网和Internet隔开。当然，Intranet并非一定要和Internet连接在一起，它完全可以自成一体为一个独立的网络。,2.Intranet的系统结构,第3章 智能化建筑内计算机网络 3.4 建筑内的Intranet,3.4.2 Intranet网络技术,图3-31 Intranet的一般系统结构,1.基于Web的信息管理模式,第3章 智能化建筑内计算机网络 3.4 建筑内的Intranet,3.4.3 Web服务器,图3-32 基于Web的管理模式,2.组建Web Server平台,第3章 智能化建筑内计算机网络 3.4 建筑内的Intranet,3.4.3 Web服务器,图3-33 Web Server建在网络操作系统之上,1.基于Web的信息管理模式,第3章 智能化建筑内计算机网络 3.4 建筑内的Intranet,3.4.3 Web服务器,图3-32 基于Web的管理模式,ASP开发平台,第3章 智能化建筑内计算机网络 3.4 建筑内的Intranet,3.4.3 Web服务器,图3-34 Windows系统上ASP开发平台,J2EE开发平台,第3章 智能化建筑内计算机网络 3.4 建筑内的Intranet,3.4.3 Web服务器,图3-35 J2EE Web Services开发模型,ASP开发平台,第3章 智能化建筑内计算机网络 3.4 建筑内的Intranet,3.4.3 Web服务器,图3-34 Windows系统上ASP开发平台,1.Linux构架,第3章 智能化建筑内计算机网络 3.4 建筑内的Intranet,3.4.4 建立楼宇内的Intranet网,图3-36一种Linux构架方案：Linux+Apache+Tomcat+MySQL,2.Windows 2000 server构架,第3章 智能化建筑内计算机网络 3.4 建筑内的Intranet,3.4.4 建立楼宇内的Intranet网,图3-37 Intranet的Windows 2000 server构架,3.Unix构架,第3章 智能化建筑内计算机网络 3.4 建筑内的Intranet,3.4.4 建立楼宇内的Intranet网,图3-38所示是Unix构架的一种方案：Unix+Apache+WebSphere+J2SDK+Oracle,4.Internet/Intranet的互连,第3章 智能化建筑内计算机网络 3.4 建筑内的Intranet,3.4.4 建立楼宇内的Intranet网,图3-39所示是一个Internet/Intranet互连方案,3.5 网络的管理与安全运行,第3章 智能化建筑内计算机网络 3.5 网络的管理与安全运行,网管应实现的管理功能为：(1)故障管理;(2)配置管理;(3)性能管理;(4)安全管理;(5)计费管理;(6)其它。,网络管理新技术,第3章 智能化建筑内计算机网络 3.5 网络的管理与安全运行,1远程网络监控（RMON,Remote Monitor）2基于Web的网络管理技术3面向业务的网络管理,3.5.3 VLAN管理,第3章 智能化建筑内计算机网络 3.5 网络的管理与安全运行,VLAN（Virtual LAN,虚拟局域网）是通过路由器和交换设备在局域网的基础上建立的一个或多个逻辑结构。每个逻辑网络可看成是一个虚拟工作组，它也是一组网段和站点的集合。它们可不受物理位置的限制，而好像处于同一局域网那样，能方便地进行通信和资源共享。,VLAN的划分方式,第3章 智能化建筑内计算机网络 3.5 网络的管理与安全运行,VLAN的划分方式大致划分为五类:(1)基于端口划分的VLAN;(2)基于MAC地址划分VLAN;(3)基于网络层协议划分VLAN;(4)根据IP组播划分VLAN;(5)基于用户的VLAN划分方式。,3.5.4 防火墙技术,第3章 智能化建筑内计算机网络 3.5 网络的管理与安全运行,防火墙技术是建立在现代通信网络技术和信息安全技术基础之上的一种安全技术，用于抵御黑客对计算机网络的侵扰，常用于专用网络与公用网络的互联环境之中。以防火墙为代表的被动防卫型安全保障技术已被证明是一种较有效的防止外部入侵的措施。防火墙一般由以下两部分组成：包过滤路由器（Packet filtering router）和应用网关（application gateway）。,设立防火墙的主要目的,第3章 智能化建筑内计算机网络 3.5 网络的管理与安全运行,图3-41 防火墙示意图,