智能化小区网络规划方案设计.doc

目 录第一章 绪论11.1课题背景11.2智能化社区的系统组成和基本功能1第二章 宽带网络32.1网络分类32.1.1 按网络的地理位置分类32.1.2 按网络的拓扑结构分类32.2计算机网络的分层服务标准体系（OSI）52.3 网络间连接设备92.3.1中继器（Repeater）102.3.2网桥（Bridge）102.3.3路由器(Router)112.3.4网关（Gateway）132.3.5集线器(HUB)142.3.6 互换机(Switch)162.4 宽带接入网的比较172.4.1 ADSL接入技术182.4.2 Cable Modem接入技术182.4.3 LAN接入技术19第三章 网络方案设计213.1宽带接入方案概述213.2网络设计重点考虑的问题223.2.1安全问题223.2.2 组播实现253.2.3 认证与计费253.2.4 网络管理253.2.5 系统IP地址分派263.2.6 方案特点273.3 针对不同密度的用户网络设计描述273.3.1 低密度社区网络结构设计283.3.2 高密度社区网络结构设计29第一章 绪论 近年来中国大步跨入了信息化社会，人们的工作生活与通信、信息的关系日益紧密， 信息化社会在改变我们生活方式与工作习惯的同时，也对传统的住宅提出了挑战。人们对居住环境规定不断提高，希望有一个安全、舒适、便捷的家，智能社区于是在中国各地蓬勃发展起来，并已成为21世纪建筑业的发展主流。1.1课题背景智能社区是在智能大厦的基本含义中扩展和延伸出来的，它通过对社区建筑群四个基本要素（结构、系统、服务、管理以及它们之间的内在关联）的优化考虑，提供一个投资合理，又拥有高效率、舒适、温馨、便利以及安全的居住环境。计算机网络，也渐渐成为人们生活中不可分割的一部分。1.2智能化社区的系统组成和基本功能智能化建筑的系统组成和基本功能重要由三大部分构成，即大楼自动化（又称建筑自动化，BA）、通信自动化（CA）和办公自动化（OA），这三个自动化通常称为“3A”，他们是智能化建筑中最重要的，并且必须具有的基本功能。目前有些地方的房地产开发公司为了突出某种功能，以提高建筑等级和工程造价，又提出防火自动化（FA）和信息管理自动化（MA），形成“5A”智能化建筑。甚至有的文献又提出保安自动化（SA），出现“6A”智能化建筑，但从国际惯例来看，FA和SA均放在BA中，MA已包含在OA内了，通常只采用“3A”的提法，为此，建议此后以“3A”智能化建筑提法为宜。智能化建筑是现代信息、自动控制和建筑工程等科学技术融会集成为整体的高新科技产物。它具有多种科学互相结合的特性。此外，智能化建筑环境规划支持系统和整个建筑工程自身是智能化建筑赖以存在的基础，它们必须满足智能化建筑的特殊功能规定，智能化建筑的智能化限度和功能将随着科学技术的不断发展而继续改善和完善，同时作为智能化建筑基础的建筑环境和建筑工程也必然要适应这种发展趋势。随着计算机、通信、控制技术和图形显示技术日益紧密结合和不断发展，此后通信功能、信息解决和自动控制等业务种类必然会不断增多，智能化建筑的自动化限度和智能化水平也必然继续提高。社区网络系统在整个智能社区系统中，无疑是处在核心地位。社区物业管理中心对智能社区的各个子系统的监视、控制、查询，社区的各项收费、告知，社区住户的电子商务、Internet漫游等等都得通过网络系统来实现。社区网络系统就好比是智能社区的大脑。通过度析现状和需求, 结合当前网络技术发展水平, 初步决定以光纤千兆网技术实现网络主干线。这是当前应用最广泛、性价比最高、最成熟之干线网,是一个符合OSI的标准化网络。网络10/100M入户，住户独享10/100M带宽。10/100M的带宽可以满足住户所有的需求了，涉及视频点播、IP电话等。第二章 宽带网络2.1网络分类要对网络的规划，一方面应当知道网络的分类。这样才干选择最适合智能化社区的网络构造。现在介绍一下LAN（局域网）的网络分类。一方面，什么是网络? 简朴的来讲，网络就是在一定的区域内两个或两个以上的计算机以一定的方式连接,以供用户共享文献、程序、数据等资源。 下面就几种常见的网络类型及分类方法作简朴的介绍。 2.1.1 按网络的地理位置分类 * 局域网（Local Area Network,简称LAN） 一般限定在较小的区域内，小于10km的范围，通常采用有线的方式连接起来。 * 城域网（Metropolis Area Network,简称MAN） 规模局限在一座城市的范围内，10100km的区域。 * 广域网（Wide Area Network,简称WAN） 网络跨越国界、洲界，甚至全球范围。 目前局域网和广域网是网络的热点。局域网是组成其他两种类型网络的基础，城域网一般都加入了广域网。广域网的典型代表是Internet网。 2.1.2 按网络的拓扑结构分类 网络的拓扑结构是指网络中通信线路和站点（计算机或设备）的几何排列形式。 * 星型网络 各站点通过点到点的链路与中心站相连。特点是很容易在网络中增长新的站点，数据的安全性和优先级容易控制，易实现网络监控，但中心节点的故障会引起整个网络瘫痪。 图2.1 星行拓扑结构* 环形网络 各站点通过通信介质连成一个封闭的环形。环形网容易安装和监控，但容量有限，网络建成后，难以增长新的站点。 图2.2 环型拓扑结构* 总线型网络 网络中所有的站点共享一条数据通道。总线型网络安装简朴方便，需要铺设的电缆最短，成本低，某个站点的故障一般不会影响整个网络。但介质的故障会导致网络瘫痪，总线网安全性低，监控比较困难，增长新站点也不如星型网容易。 图2.3 总线型拓扑结构树型网、簇星型网、网状网等其他类型拓扑结构的网络都是以上述三种拓扑结构为基础的。 现在网络建设，最长用的是树型网结构，我们的社区网络采用的也是这种结构。树型结构是分级的集中控制式网络，与星型相比，它的通信线路总长度短，成本较低，节点易于扩充，寻找途径比较方便，易诊断、易维护，但除了叶节点及其相连的线路外，任一节点或其相连的线路故障都会使系统受到影响。2.2计算机网络的分层服务标准体系（OSI）OSI是Open Systems Interconnection的英文缩写,即“开放系统互联”。这是一种数据通信模型。OSI模型把联网和网络唤醒应用程序的活动领域划分为七层，即物理层、数据链路层、网络层、传输层、话路层、表达层和应用层。为什么会有这么复杂的一个分层体系那？由于实际的计算机世界是复杂多彩的；有各种各样的通信终端，比如PC机、苹果机、工作站、小型机、大型机，尚有各种掌上电脑和智能家电等等；通信介质除了最常用的双绞线，尚有电话线、电缆、光纤、无线电波等等。我们需要一个好的标准体系来描述形形色色的网络通信世界，定义好操作的规范，解决异种网络互连时所碰到的兼容性问题，只有这样，才干组成协调互通的网络。加入分层的概念，是为了将整个体系的不同组成部分更好地按不同功能级别来划分；同时在层次中引入了服务、接口和协议这三个概念，服务说明某层为上一层提供什么功能，接口说明上层如何使用下一层的服务，而协议定义如何实现本层的服务。应用层面向用户服务表达层数据表达会话层会话控制传输层网络间数据包递交信任监测网络层逻辑地址、路由等数据链路层数物理地址、拓扑结构、线路存取方法物理层电及机械的有关定义那么，七层的定义和职责各是什么呢？1. 物理层：物理层的任务就是保证点到点链路在光、电和机械上是可以传送数据流的。它定义了物理链路的电气和机械特性，以及激活、维护和关闭这条链路的各项操作。解决单位是Bits。特性参数涉及：电压、数据传输率、最大传输距离、物理连接媒体等。2. 数据链路层：为区分和标记不同的网络设备，引入了物理地址的概念；物理链路有时会出现错误，数据链路层的任务就是在物理层的基础上，将数据流进行包装组织，使有差错的物理链路转化成对没有错误的数据链路。它将位收集起来，按包解决数据。特性参数涉及：物理地址、网络拓朴结构、错误警告机制、所传数据帧的排序和流控等。3. 网络层：考虑一下： （1） 基于不同底层技术的网络设备有不同类型的物理地址，比如用以太网卡、令牌环网卡或无线接入设备的物理地址就完全不同，这时该如何标记不同设备呢？ （2） 一条数据链路建立后，如何让多对用户共用这一条链路？（3） 当数据终端增多时，它们间用中继设备相连，一台终端通常会规定与多台终端通信,如何把任意两台数据终端设备的数据链接起来？网络层也叫网间网层，对于各种不同底层技术网络，为了隐藏物理网络细节，引入了逻辑地址（IP地址）这个概念，对各网络中每个网络接口，无论基于何种底层技术，都用逻辑地址来编号；类似的，也引入了包（PACKET）这个概念，来隐藏不同物理网络数据链路的不同数据传送模式。通过逻辑信道技术, 网络层解决了链路复用的问题，路由和寻径概念的引入和实现，使任意两台数据终端设备的数据链接起来。4. 传输层：网络层关心的是点到点的逐点转递，传输层关注的是端到端的最终效果；各种通信子网在性能上有很大的差异，电话互换网，分组互换网，公用数据互换网，局域网等通信子网都可互连，但它们的吞吐量，传输速率，数据延迟各不相同，传输层要负责隐藏各通信子网的差异，通过差错恢复，流量控制等功能，最终为会话层提供可靠的，无误的数据传输。传输层面对的数据对象重要是与会话层之间的界面端口。5. 会话层：维持面向连接传输，为会话实体间建立连接；在两个会话用户之间实现有组织的，同步的数据传输；连接释放。6. 表达层：不同计算机体系结构所使用的数据表达法不同，表达层为异种机通信提供一种公共语言，完毕应用层数据所需的任何转换，以便能进行互操作。定义一系列代码和代码转换功能，保证源端数据在目的端同样能被辨认，比如文本数据的ASCII码，表达图象的GIF或表达动画的MPEG等。7. 应用层：最高层,是直接为应用进程提供服务的。其作用是在实现多个系统应用进程互相通信的同时，完毕一系列业务解决所需的服务，这些服务按其向应用程序提供的特性提成组，并称为服务元素；有些可为多种应用程序共同使用，有些则为较少的一类应用程序使用。在数据的实际传输中，发送方将数据送到自己的应用层，加上该层的控制信息后传给表达层；表达层也将数据加上自己的标记传给会话层；以此类推，每一层都在收到的数据上加上本层的控制信息并传给下一层；最后到达物理层时，数据通过实际的物理媒体传到接受方。接受端则执行与发送端相反的操作，由下往上，将逐层标记去掉，重新还原成最初的数据。由此可见，数据通讯双方在对等层必须采用相同的协议，定义同一种数据标记格式，这样才也许保证数据的对的传输。实际使用的协议是否严格按照这七层来定义呢？并非如此，OSI七层模型是一个理论模型，实际应用则千变万化，因此更多把它作为分析、评判各种网络技术的依据；对大多数应用来说，只将它的协议族（即协议堆栈）与七层模型作大体的相应，看看实际用到的特定协议是属于七层中某个子层，还是涉及了上下多层的功能。 TCP/IP协议与七层模型的相应关系：应用层应用层表达层会话层传输层传输层网络层网络层数据链路层网络接口层物理层OSI七层模型TCP/IPTCP/IP的多数应用协议将OSI应用层、表达层、会话层的功能合在一起，组成应用层，典型协议有：HTTP、FTP、TELNET等；TCP/UDP协议相应OSI的传输层，提供上层数据传输保障；IP协议相应OSI的网络层；TCP/IP的最底层功能由网络接口层实现，相称于OSI的物理层和数据链路层，TCP/IP应用已有的底层网络实现传输，对该层并未作严格定义。2.3 网络间连接设备数据在网络中是以“包”的形式传递的，但不同网络的“包”, 其格式也是不同样的。 假如在不同的网络间传送数据，由于包格式不同, 导致数据无法传送，于是网络间连接设备就充当“翻译”的角色，将一种网络中的“信息包”转换成另一种网络的“信息包”。信息包在网络间的转换，与OSI的七层模型关系密切。假如两个网络间的差别限度小，则需转换的层数也少。例如以太网与以太网互连，由于它们属于一种网络，数据包仅需转换到OSI的第二层（数据链路层），所需网间连接设备的功能也简朴（如网桥）；若以太网与令牌环网相连，数据信息需转换至OSI第三层（网络层），所需中介设备也复杂（如路由器）；假如连接两个完全不同结构的网络（如PC LAN与IBM主机），其数据包需做所有七层的转换，需要的连接设备也最复杂（如网关）。2.3.1中继器（Repeater）在一种网络中，每一网段的传输媒介均有其最大的传输距离（如细缆最大网段长度为185米，粗缆的是500米等），超过这个长度，传输介质中的数据信号就会衰减。假如需要比较长的传输距离，就需要安装一个叫做“中继器”的设备。如图2.4。 图2.4 中继器 中继器可以“延长”网络的距离，在网络数据传输中起到放大信号的作用。数据通过中继器，不需进行数据包的转换。中继器连接的两个网络在逻辑上是同一个网络。中继器的重要优点是安装简朴、使用方便、价格相对低廉。它不仅起到扩展网络距离的作用，还可将不同传输介质的网络连接在一起。中继器工作在物理层，对于高层协议完全透明。 2.3.2网桥（Bridge） 当两种相同类型但又使用不同通信协议的网络进行互连时，就需要使用桥接器，也就是通常所说的网桥，如图4.2。 例如，LAN A与LAN B是两个以太网络，LAN A使用的是IPX协议，LAN B使用TCP/IP，当连接A与B时，就必须用网桥，如图2.5所示。 图 2.5 网桥网桥的工作原理是这样的：当网桥刚安装时，它对网络中的各工作站一无所知。在工作站开始传送数据时，网桥会自动记下其地址，直到建立起一张完整的网络地址表为止，这是一个“学习”的过程。 一旦地址表建完，信息数据在通过网桥时，网桥就根据信息包比较其目地地址的网络号与源地址的网络号是否相同。若不同，则进行格式转换，将信息包传过“桥”去；否则，不转换，也但是“桥”。 网桥相应OSI参考模型的第二层（涉及物理层与链路层）。因此网桥只能连接同一类型的网络（如以太网与以太网）。 2.3.3路由器(Router) 当两个不同类型的网络彼此相连时，必须使用路由器。例如LAN A是Token Ring，LAN B是Ethernet，这时你就可用路由器将这两个网络连接在一起，如图2.6所示。图2.6 路由器 路由器工作在OSI模型的第三层（网络层），因此它与高层协议有关；又由于它比网桥更高一层，因此智能性更强。它不仅具有传输能力，并且有途径选择能力。当某一链路不通时，路由器会选择一条好的链路完毕通信。此外，路由器有选择最短途径的能力。 由于路由器的复杂化，其传输信息的速度比网桥要慢，比较适合于大型、复杂的网络连接。 路由器可以进一步到数据包中，阅读每个数据包或令牌环帧中包含的信息，使用复杂的网络寻址过程来判断适当的网络目的。在从一个网络向另一个网络发送数据包时，丢弃了数据外层，重新打包并重新传输数据，这样做减少了通过局域网间通讯链路的比特数，接受端的路由器重新将数据组成适合该局域网段的数据包或帧，这样使得路由器能通过LAN内部电路，比网桥更有效地传递信息，尽量少使用昂贵的长途电路。 路由器根据分类方法的不同可分为：近程路由器和远程路由器；内部路由器和外部路由器；“静态”路由器和“动态”路由器；单协议路由器和多协议路由器等。路由器在工作时需要存在初始的途径表，它使用这些表来辨认其他网络，以及通往其他网络的途径和最有效的选择方法。路由器与网桥不同，它并不是使用途径表来找到其他网络中指定设备的地址，而是依靠其它的路由器来完毕此任务。也就是说，网桥是根据途径表来转发或过滤信息包，而路由器是使用它的信息来为每一个信息包选择最佳途径。静态路由器需要管理员来修改所有网络的途径表，它一般只用于小型的网间互连；而动态路由器能根据指定的路由协议来完毕修改路由器信息。使用这些协议，路由器能自动地发送这些信息，所以一般大型的网间连接均使用动态路由器。路由器可以在多个网络和介质之间提供网络互连能力，但路由器并不规定在两个网络之间维持永久的连接。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，当某条途径被拆除或因拥挤阻塞时，路由器提供一条新途径。路由器还可以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。 2.3.4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Ethernet网与一大型电脑主机网络（例如IBM SNA）相连，你必须用网关来完毕这项工作。如图2.7所示。图2.7 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，并且更具有针对性。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。 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：在文献服务器内插入两块网卡，一块网卡连接Ethernet网段，一块网卡连接ARCnet网络，这样该机器可以实现路由器的功能。如图2.8所示。 图2.8 双网卡实现路由和网关功能2.3.5集线器(HUB) 假如你接触过网络，那么你对“HUB”一定不陌生，这就是组建10BASE-T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，不具有协议翻译功能，而只是分派频宽。 HUB分派频宽，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10BASE-T Ethernet网，每个接口所分派的频带宽度是10Mbps/N。 从功能上分，HUB可分为下面四种类型 ： 1、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，但不具有网络管理的功能，故价格比较便宜。在一般中、小公司的环境中，若所连接的电脑不多（10-20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2.9所示。图 2.9 基本集线器2、智能型HUB(Intelligent HUB) 智能型HUB除了具有基本型HUB的功能外，此外它也具有SNMP（Small Network Management Protocol）网管功能：记录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。在一大型公司网络中，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。 3、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10Base-T、Token-Ring、Bridge等），通常具有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，价格不断减少，因此机架式HUB逐渐被淘汰。 4、堆栈式HUB 10Base-T HUB虽然可借层层级联的方式来扩充其网络，但其缺陷是每级联一层，其频宽即相对减少。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。 为了解决此问题，网络厂商设计了“堆栈式”（Stackable）的HUB，如图2.10，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2.10 堆栈式HUB堆栈式HUB的好处除了更适合网络的扩充外，也相对减少了Port的成本。此外它放置的位置集中，故管理也更为容易。 2.3.6 互换机(Switch) 在计算机网络系统中，互换概念的提出是对于共享工作模式的改善。前面介绍过的HUB集线器就是一种共享设备，HUB自身不能辨认目的地址，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拟定是否接受。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，假如发生碰撞还得重试。这种方式就是共享网络带宽。图2.11 互换机 互换机拥有一条很高带宽的背部总线和内部互换矩阵。互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，解决端口会查找内存中的地址对照表以拟定目的MAC（网卡的硬件地址）的NIC（网卡）挂接在哪个端口上，通过内部互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，接受端口回应后互换机会“学习”新的地址，并把它添加入内部地址表中。使用互换机也可以把网络“分段”，通过对照地址表，互换机只允许必要的网络流量通过互换机。通过互换机的过滤和转发，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。 互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所有的带宽，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，并且这两个传输都享有网络的所有带宽，都有着自己的虚拟连接。假使这里使用的是10Mbps的以太网互换机，那么该互换机这时的总流通量就等于210Mbps20Mbps，而使用10Mbps的共享式HUB时，一个HUB的总流通量也不会超过10Mbps。总之，互换机是一种基于MAC地址辨认，能完毕封装转发数据包功能的网络设备。互换机可以“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的接受者之间建立临时的互换途径，使数据帧直接由源地址到达目的地址。2.4 宽带接入网的比较目前，我国智能化社区，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。2.4.1 ADSL接入技术ADSL(Asymmetrical Digital Subscriber Line，非对称数字用户环路)是一种可以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爱慕，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，完全可以运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640kbps1Mbps，下行速率1Mbps8Mbps，其有效的传输距离在35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。2.4.2 Cable Modem接入技术Cable-Modem(线缆调制解调器)是近两年开始试用的一种超高速Modem，它运用现成的有线电视(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运用有线电视网访问Internet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来协助完毕数字数据的转化。Cable-Modem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，接受时进行解调，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 Download(数据下载)速率相同，都在500kbps2Mbps之间；后者的数据上传速率在500kbps10Mbps之间，数据下载速率为2Mbps40Mbps。 采用Cable-Modem上网的缺陷是由于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；此外，购买Cable-Modem和初装费也都不算很便宜，这些都阻碍了Cable-Modem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，其用户已达成8000多万。 此外，Cable-Modem技术重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故意义。2.4.3 LAN接入技术LAN方式接入是运用以太网技术，采用光缆+双绞线的方式对社区进行综合布线。具体实行方案是: 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方式接入可以充足运用社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、结构简朴、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、社区/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。通过上述的分析比较，不容易发现，最适合现在智能化社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不适合在现代新型社区中使用。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！第三章 网络方案设计 3.1宽带接入方案概述 假设一个社区有三幢大楼，有500用户，规定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Internet。并且该网络能便于将来扩展升级。根据社区网的特点和应用以及VCN互换机的特性我们提出如下示意图说明： 图3.1 智能社区宽带接入示意图在社区网络中心放置中心互换机4007，并根据需要配置相应足够的100M以太网口和千兆模块。3Com Switch 4007合用于较大规模社区的园区主干核心，合用于大中型公司局域网络的核心互换机(48Gbps无阻塞互换能力)。它采用模块化机架结构，即可作为局域网络高密度千兆网络骨干(提供54个千兆端口)，又可以作为高密度10/100M接入互换机(提供216个100M端口)。在其高性能和高可靠性的基础之上，还为用户提供丰富的流量控制、优先级访问和服务质量控制、网络安全控制等多种功能手段，及其良好的可扩展性，可充足适应现代公司和园区接入网络的商务应用需求在会聚层我配置VCN Switch 10/100M互换机。VCN Switch重要优点：通过采用基于硬件的安全转发机制实现社区宽带以太接入的安全，保证社区宽带接入网的性能和安全的同时， 最大限度的简化社区网络的设计和管理，轻松实现高安全、高性能的宽带社区接入网。在终端用户接入层配置VCN Switch 10/100M互换机。为社区用户提供10M或100M到桌面。 为了保证每个用户数据通信的安全性，需要将每个客户端口连接到每个用户的PC上，或者在每个端口下通过二层互换机连接一组可以互相信任的用户群，这样在每个VCN互换机下的客户端口数据通信将是安全的，不必紧张该端口数据通信会广播到其他端口而被窃听。此外也可运用客户端口的特性来建立多个相对独立的网络而不用去通过划分VLAN来实现。 为了更好的服务于社区宽带接入系统，我提出了完整的系统解决方案。 3.2网络设计重点考虑的问题 以下将对上文提到的在本方案中应予以重点考虑的问题作具体阐述： 3.2.1安全问题 由于社区网络是提供公共接入服务的运营管理平台，所以在为用户提供了高速接入的同时，用户数据通信的安全性将是一个需要迫切解决的问题。由于传统以太网技术自身的一些弱点，如：广播、SPT等，对整个网的的服务可靠性导致威胁。同时假如不采用措施，以太网内的用户，将面临本地黑客从网络第二层次的直接窃听甚至袭击。 对于以上问题，传统以太网络采用虚拟网络技术从用户端口到网络出口建立专用逻辑通路。但由于一般网络将承载数以百计的用户，网络管理员通过静态设立，管理同样数量的虚拟网和路由，其繁杂度和不灵活性可想而知。与此同时还要考虑此种设立方案下，网络设备的承载能力。 假如一台边沿互换机提供24个以太网接口，要做到完全软件隔离，就需要软件设立24个VLAN,这24个VLAN需要通过边沿互换机的上联端口的802.1Q技术连接到中心互换机，然后通过三层转发实现设备互通。假如一台中心互换机连接20个边沿互换机，就需要提供480个VLAN的路由。从目前的互换机解决能力来看，还远远达不到这种需求；更何况随着网络规模的扩大，每台中心互换机的下联设备回大幅度增长。 此外，对于大数目VLAN的引入，势必增长网络操作、管理、维护的难度。从长远眼光来看，对于边沿互换机应当是越简朴越好。减轻网络管理、配置承担。 所以在本方案中我使用宽带以太网VCN互换机，运用VCN互换机端口的硬件特性从网络二层上完全隔离了每个端口的用户数据流而实现用户数据的安全性，同时由于通过硬件提供网络安全，因此不会减少网络的整体性能。 由于VCN互换机从物理上解决了安全问题，因此在该种互换机中不存在VLAN问题，从而大幅度减少整个网络的VLAN数目，使得整个网络更容易实现。 此外对于一个完整的社区网络来说，不仅仅要考虑到内部用户在社区内数据通信的安全性，同时也要考虑到内部用户在社区外访问社区内网络的数据通信的安全性，所以对于一个移动用户通过公网来访问社区网络的安全性问题，一般通过虚拟私有网络（VPN）来实现，即通过PPTP或L2TP在公网与社区网络之间建立一条VPN隧道，在该隧道中的通过IPSec进行数据加密的封装以保证数据通信的安全性。这些对于处在网络二层上的VCN互换机而言也是完全透明的。 传统的用户在实现内网安全时，往往采用划分VLAN、IP地址和MAC地址的绑定等等。但针对成千上万的社区用户来说是非常不现实的，由于： 大量的VLAN会严重消耗互换机的资源，经常会由于互换机过载而丢包。由于社区用户数量多，组成复杂，假如运营商试图通过绑定IP和PCMAC得方式来保证内网的安全，势必花费大量的人力物力，并且会增长运营成本，由于绑定IP和PC MAC须增长互换机三层路由模块。 但是采用3COM VCN 社区专用宽带接入互换机，运用其独有的数据转发机制，则可以在节约以上成本的情况下，完全的实图3.2 宽带以太社区安全接入网网络方案拓扑现内网安全。 3.2.2 组播实现 网络拓扑结构对组播Multicast的支持分两个层次：路由网络和二层互换网络。 路由网络需支持DVMRP、MOSPF或PIM。 对于二层互换式网络，重要是通过标准协议IGMPSnooping来实现。 VCNSwitch支持IGMPSnooping。 3.2.3 认证与计费 对于多功能系统网络服务运营平台，以及智能化社区的网络建设，仅仅有高速的物理网络是远远不够的，还需要客户服务运营管理，用以形成强大的后台支撑系统，推荐采用在城域网中心提供集中的管理计费。 通过采用集中计费管理，就不用在每个社区设立网络中心，从而大大节约管理成本，使运营商处在有利的竞争地位。 3.2.4 网络管理 对于一个完整的社区网络而言，由于存在着大量的网络设备，所认为了保障整个网络正常运作，就需要使用网管软件来对整个网络的运作进行监控。网络安全的正常运营、网络资源的合理使用，都离不开完善的网管系统。网管系统通过SNMP、RMON等网络管理协议，对网络中的网络设备进行远程的监控，通过探测每台网络设备的工作状态，来保证整个网络的可靠性，一旦网络设备出现问题，则网管系统就会及时准确的发现问题所在，并发出警告信息。网管的另一重要的任务是记录网络的运营状态，这将为日后网络资源的合理调配提供准确的数据，此外通过监测网络中的数据流量，可计算出各网络使用单位对网络运营所应承担的费用。 网管系统是由安装在网络设备中的网络管理模块和网络管理工作站组成。位于设备中的网管模块负责收集设备自身运营状态的各项指标和参数，然后将其发送到指定网管工作站上。网管工作站负责接受这些信息，然后对其进行分析和整理，作出必要的反映。 根据本网络对网络的安全控制规定，网络管理系统规定可以对整个网络进行网络的划分和管理以及互换机配制管理，以保证网络用户在各自的职权范围内进行操作，避免对其它用户导致干扰和侵犯。因此建议使用3COM公司的NetworkSupervisor作为网管软件，提供上述的各种功能。 3.2.5 系统IP地址分派 编址原则 ：局域网和广域网统一规划，保证网络有效连通和管理； 全网采用NAT地址转换，内网采用自编地址，可由VBN Server 动态分派，也可用户自己按规划静态分派。总之不占Internet地址资源。对于有Internet 访问需求的用户，我们可集中采用VBN Server 的网络地址转换功能来实现。 地址分派应遵循如下原则： 简朴性：地址的分派应当简朴，避免在社区内采用复杂的掩码方式。 连续性：为同一个楼内区域分派连续的网络地址，便于管理，易于维护。 可扩充性：为整个社区或楼内区域分派的网络地址应当具有一定的容量，便于主机数量增长时仍然可以保持地址的连续性。 灵活性：地址分派不应当基于某个网络路由策略的优化方案，应当便于多数路由策略在该地址分派方案上实现优化。 可管理性：地址的分派应当有层次，某个局部的变动不要影响上层、全局。 安全性：社区内应按工作内容划提成不同网段即子网以便进行管理。 地址规划方案 按照社区现有用户500户左右的规模，结合以上分派原则，可认为用户提供动态分派或静态分派的原则。这只要取决于用户的计费和IP地址统一规划方案而定。