校園網(wǎng)組網(wǎng)方案的研究與設(shè)計(jì)

1、鄭州輕工業(yè)學(xué)院專(zhuān)科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題 目 校園網(wǎng)組網(wǎng)方案的研究與設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 專(zhuān)業(yè)班級(jí) 學(xué) 號(hào) 系 別 計(jì)算機(jī)系 指導(dǎo)教師(職稱(chēng)) 完成時(shí)間 2009年 4 月 17 日 校園網(wǎng)組網(wǎng)方案的研究與設(shè)計(jì)摘要 自從1946年在美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)研制成功世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)以來(lái)，計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)等信息科技得到飛速地發(fā)展與普及，使人類(lèi)逐步進(jìn)入了信息社會(huì)。伴隨著人們對(duì)于信息資源共享以及信息交流的迫切需求，促使網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的產(chǎn)生和快速發(fā)展，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生和使用為人類(lèi)信息文明的發(fā)展帶來(lái)了革命性的變化。1995年中國(guó)教育教研網(wǎng)（cernet）建成后，已經(jīng)進(jìn)入到一個(gè)蓬勃發(fā)展的階段。校園網(wǎng)的建成和使用，對(duì)于

2、提高教學(xué)和科研的質(zhì)量、改善教學(xué)和科研條件、加快學(xué)校的信息化進(jìn)程，開(kāi)展多媒體教學(xué)與研究以及使教學(xué)多出人才、科研多出成果有著十分重要而深遠(yuǎn)的意義。進(jìn)行校園網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)是學(xué)校向信息化發(fā)展的必然選擇，校園網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是一個(gè)非常龐大而復(fù)雜的系統(tǒng)，它不僅為現(xiàn)代化教學(xué)、綜合信息管理和辦公自動(dòng)化等一系列應(yīng)用提供基本操作平臺(tái)，而且能提供多種應(yīng)用服務(wù)，使信息能及時(shí)、準(zhǔn)確地傳送給各個(gè)系統(tǒng)。而校園網(wǎng)工程建設(shè)中主要應(yīng)用了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中的重要分支局域網(wǎng)技術(shù)來(lái)建設(shè)與管理的，因此本畢業(yè)設(shè)計(jì)課題將主要以校園局域網(wǎng)絡(luò)建設(shè)過(guò)程可能用到的各種技術(shù)及實(shí)施方案為設(shè)計(jì)方向，為校園網(wǎng)的建設(shè)提供理論依據(jù)和實(shí)踐指導(dǎo)。其主要包括各種局域網(wǎng)的技術(shù)思想、網(wǎng)絡(luò)

3、設(shè)計(jì)方案、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、布線系統(tǒng)、intranet/internet的應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)安全，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的維護(hù)等內(nèi)容。通過(guò)本畢業(yè)設(shè)計(jì)課題的論述，希望使讀者能夠了解校園網(wǎng)的建設(shè)過(guò)程以及所涉及到的各種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，并能對(duì)今后大家在學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)知識(shí)或是進(jìn)行校園網(wǎng)的工程建設(shè)中有所借鑒。關(guān)鍵字：校園網(wǎng);局域網(wǎng);網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方案campus network research and design programabstractsince 1946, the university of pennsylvania in the united states successfully developed the worlds fi

4、rst electronic computer, the computer technology, communication technology, such as information technology has been rapid development and spread, so that mankind has entered a progressive information society. along with the sharing of information resources for people and the urgent need of informati

5、on exchange to promote the emergence of network technology and the rapid development of computer networks, generation and use of information for human civilization has brought a revolutionary change.1995 chinas education and research network (cernet), upon completion, has entered into a phase of vig

6、orous development. completion of the campus network and use to improve the quality of teaching and research, teaching and research conditions improve and speed up the process of schools to carry out multi-media teaching and research, and teaching more people, more research results have important and

7、 far-reaching significance.campus network construction is the development of information technology in schools to an inevitable choice for the campus network system network is a very large and complex system, it not only for modern teaching, integrated information management and office automation ap

8、plications, such as a series of basic operating platform, and can provide a wide range of applications, so that information can be timely and accurately transmitted to the various systems. campus network and the construction of the main application of the network technology to the important branch o

9、f local area network technology to the construction and management, and therefore the subject of this graduation project will be mainly in the construction of the campus local area network may be used in a variety of technical and implementation options for the design direction, building for the cam

10、pus network and provide a theoretical basis and practical guidance. its main lan technologies include a variety of ideas, the network design, network topology, cabling systems, intranet / internet applications, network security, network system maintenance and so on.the passage of the graduation proj

11、ect on the subject, i hope so that readers can understand the process of building a campus network, as well as involved in a variety of network technologies and the future we can learn from the knowledge of network technology to the campus network or the construction of some reference .keywords: cam

12、pus network; lan; network design program目 錄第一章 校園局域網(wǎng)的技術(shù)思想11.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)介11.2 局域網(wǎng)技術(shù)11.3局域網(wǎng)的主要應(yīng)用技術(shù)3第二章 設(shè)備型號(hào)的選擇72.1 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備設(shè)計(jì)72.2 常用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備152.3 服務(wù)器162.4 設(shè)備選型17第三章 技術(shù)方案及拓?fù)鋱D193.1校園網(wǎng)的建設(shè)規(guī)劃193.2internet接入技術(shù)213.3 防火墻技術(shù)27第四章 校園網(wǎng)的運(yùn)行狀況284.1 校園網(wǎng)的應(yīng)用狀況284.2 網(wǎng)絡(luò)管理294.3 網(wǎng)絡(luò)故障排除方法30結(jié) 束 語(yǔ)33致 謝34參 考 文 獻(xiàn)35第一章 校園局域網(wǎng)的技術(shù)思想1.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)

13、介 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，是指將地理位置不同的具有獨(dú)立功能的多臺(tái)計(jì)算機(jī)及其外部設(shè)備，通過(guò)通信線路連接起來(lái)，在網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)管理軟件及網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的管理和協(xié)調(diào)下，實(shí)現(xiàn)資源共享和信息傳遞的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。簡(jiǎn)單地說(shuō)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)就是通過(guò)電纜、電話線或無(wú)線通訊將兩臺(tái)以上的計(jì)算機(jī)互連起來(lái)的集合。 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展經(jīng)歷了面向終端的單級(jí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和開(kāi)放式標(biāo)準(zhǔn)化計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)三個(gè)階段。1.2 局域網(wǎng)技術(shù)1.2.1局域網(wǎng)（local area network；lan） 通常我們常見(jiàn)的“l(fā)an”就是指局域網(wǎng)，這是我們最常見(jiàn)、應(yīng)用最廣的一種網(wǎng)絡(luò)。現(xiàn)在局域網(wǎng)隨著整個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和提高得到充分的應(yīng)用和普

14、及，幾乎每個(gè)單位都有自己的局域網(wǎng)，有的甚至家庭中都有自己的小型局域網(wǎng)。很明顯，所謂局域網(wǎng)，那就是在局部地區(qū)范圍內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)，它所覆蓋的地區(qū)范圍較小。局域網(wǎng)在計(jì)算機(jī)數(shù)量配置上沒(méi)有太多的限制，少的可以只有兩臺(tái)，多的可達(dá)幾百臺(tái)。一般來(lái)說(shuō)在企業(yè)局域網(wǎng)中，工作站的數(shù)量在幾十到兩百臺(tái)次左右。在網(wǎng)絡(luò)所涉及的地理距離上一般來(lái)說(shuō)可以是幾米至10公里以內(nèi)。局域網(wǎng)一般位于一個(gè)建筑物或一個(gè)單位內(nèi)，不存在尋徑問(wèn)題，不包括網(wǎng)絡(luò)層的應(yīng)用。 這種網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)就是：連接范圍窄、用戶數(shù)少、配置容易、連接速率高。目前局域網(wǎng)最快的速率要算現(xiàn)今的10g以太網(wǎng)了。ieee的802標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)定義了多種主要的lan網(wǎng)：以太網(wǎng)（ethernet）、

15、令牌環(huán)網(wǎng)（token ring）、光纖分布式接口網(wǎng)絡(luò)（fddi）、異步傳輸模式網(wǎng)（atm）以及最新的無(wú)線局域網(wǎng)（wlan）。1.2.2局域網(wǎng)傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì)是網(wǎng)絡(luò)中信息傳輸?shù)拿襟w，是網(wǎng)絡(luò)通信的物質(zhì)基礎(chǔ)之一。傳輸介質(zhì)的性能特點(diǎn)對(duì)傳輸速率、通信的距離、可連接的網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)數(shù)目和數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃缘染泻艽蟮挠绊?。因此，必須根?jù)不同的通信要求，合理地選擇傳輸介質(zhì)。目前在局域網(wǎng)中常用的傳輸介質(zhì)有雙絞線、同軸電纜和光導(dǎo)纖維等。雙絞線（又稱(chēng)雙扭線）是最普通的傳輸介質(zhì)，它由兩根絕緣的金屬導(dǎo)線扭在一起而成，通常還把若干對(duì)雙絞線對(duì)（2對(duì) 或4對(duì)），捆成一條電纜并以堅(jiān)韌的護(hù)套包裹著，每對(duì)雙絞線合并作一根通信線使用，以減

16、小各對(duì)導(dǎo)線之間的電磁干擾。雙絞線分為有屏敞雙絞線（stp）和無(wú)屏蔽雙絞線（utp）。有屏蔽雙絞線外面環(huán)繞一圈金屬屏蔽保護(hù)膜，可以減少信號(hào)傳送時(shí)所產(chǎn)生的電磁干擾，但是，相對(duì)來(lái)講價(jià)格較貴。 無(wú)屏蔽雙絞線沒(méi)有金屬保護(hù)膜，對(duì)電磁干擾的敏感性較大，電氣特性較差。它的最大優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格便宜，所以廣泛應(yīng)用于傳輸模擬信號(hào)的電話系統(tǒng)中。但是，此類(lèi)雙絞線的最大缺點(diǎn)是，絕緣性能不好，分布電容參數(shù)較大，信號(hào)衰減比較厲害，所以，一般來(lái)說(shuō)，傳輸速率不高，傳輸距離也很有限。1990年9月28日，ieee認(rèn)可了10baset標(biāo)準(zhǔn)，并作為官方的標(biāo)準(zhǔn)加以頒布。從此，10baset己逐漸被廣泛用于辦公大樓的局域網(wǎng)布線。由于有了這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)

17、，以太網(wǎng)、令牌環(huán)網(wǎng)和arcnet網(wǎng)均可以直接使用已經(jīng)布好的電話線路。同軸電纜（coaxiai cable）是網(wǎng)絡(luò)中最常用的傳輸介質(zhì)，共有四層，最內(nèi)層是中心導(dǎo)體，從里往外，依次分為絕緣 層、導(dǎo)體網(wǎng)和保護(hù)套，按帶寬和用途來(lái)劃分，同軸電纜可以分為基帶（baseband）和寬帶（broadband）。基帶同軸電纜傳輸?shù)氖菙?shù)字信號(hào)，在傳輸過(guò)程中，信號(hào)將占用整個(gè)信道，數(shù)字信號(hào)包括由0到該基帶同軸電纜所能傳輸?shù)淖罡哳l率，因此，在同一時(shí)間內(nèi)，基帶同軸電纜僅能傳送一種信號(hào)。寬帶同軸電纜傳送的是不同頻率的信號(hào)，這些信號(hào)需要通過(guò)調(diào)制技術(shù)調(diào)制到各自不同的正弦載波頻率上。傳送時(shí)應(yīng)用頻分多路復(fù)用技術(shù)分成多個(gè)頻道傳送，使數(shù)

18、據(jù)、聲音和圖像等信號(hào)，在同一時(shí)間內(nèi)，在不同的頻道中被傳送。寬帶同軸電纜的性能比基帶同軸電纜好，但需要附加信號(hào)處理設(shè)備，安裝比較困難，適用于長(zhǎng)途電話網(wǎng)、電纜電視系統(tǒng)及寬帶計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。光導(dǎo)纖維電纜簡(jiǎn)稱(chēng)光纖電纜或光纜。隨著對(duì)數(shù)據(jù)傳輸速度的要求不斷提高，光纜的使用日益普遍。對(duì)于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，光纜具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。光纜由纖芯。包層和護(hù)套層組成。其中纖芯由玻璃或塑料制成，包層由玻璃制成，護(hù)套由塑料制成。光纖通信具有許多優(yōu)點(diǎn)，首先是傳輸速率高，目前實(shí)際可達(dá)到的傳輸速率為幾十至幾千mbit/s：其次是抗電磁干擾能力強(qiáng)，重量輕，體積小，韌性好，安全保密性高等。目前，多用于作為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的主于線。光纖的最大問(wèn)

19、題是與其他傳輸介質(zhì)相比，價(jià)格昂貴。另外，光纖銜接和光纖分支均較困難，而且在分支時(shí)，信號(hào)能量損失很大。1.3局域網(wǎng)的主要應(yīng)用技術(shù)1.3.1局域網(wǎng)概述 局域網(wǎng)是一種小范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)資源共享的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò),它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,投資少,數(shù)據(jù)傳輸速率高和可靠性高等優(yōu)點(diǎn). 決定局域網(wǎng)特性的三個(gè)主要技術(shù)是:傳輸介質(zhì),拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和信道訪問(wèn)協(xié)議.在這三種技術(shù)中最為重要的是信道訪問(wèn)協(xié)議,它對(duì)網(wǎng)絡(luò)的吞吐量,響應(yīng)時(shí)間,傳輸效率等網(wǎng)絡(luò)特性起著十分重要的作用. 1.3.2 csma/cd訪問(wèn)控制方式 csma/cd(carrier sense multiple access with collision detection),即載波

20、監(jiān)聽(tīng)多路訪問(wèn)/沖突檢測(cè),是一種爭(zhēng)用型的介質(zhì)訪問(wèn)控制協(xié)議.網(wǎng)中各節(jié)點(diǎn)都能獨(dú)立地決定數(shù)據(jù)幀的發(fā)送與接收.每個(gè)站點(diǎn)在發(fā)送數(shù)據(jù)幀之前,首先要進(jìn)行載波監(jiān)聽(tīng),只有介質(zhì)空閑時(shí),才允許發(fā)送幀.這時(shí),如果兩個(gè)以上的站同時(shí)監(jiān)聽(tīng)到介質(zhì)空閑并發(fā)送幀,則會(huì)產(chǎn)生沖突現(xiàn)象.每個(gè)站必須有能力隨時(shí)檢測(cè)沖突是否發(fā)生,一旦發(fā)生沖突,則應(yīng)停止發(fā)送,然后隨機(jī)延時(shí)一段時(shí)間后,再重新?tīng)?zhēng)用介質(zhì),重發(fā)該幀. 我們把檢查信道上有無(wú)數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸稱(chēng)為載波監(jiān)聽(tīng),而把同時(shí)有多個(gè)節(jié)點(diǎn)在監(jiān)聽(tīng)信道是否空閑和發(fā)送數(shù)據(jù),稱(chēng)為多路訪問(wèn). 令牌的含義:令牌是一種特殊的控制幀,其特點(diǎn)是:一個(gè)環(huán)只有一個(gè)令牌;令牌是站點(diǎn)能進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送的憑證,只有獲得令牌的站點(diǎn)才能進(jìn)入數(shù)據(jù)

21、發(fā)送工作方式;令牌繞環(huán)行駛. 1.3.3 token-ring基本原理 token-ring是一種適用于環(huán)型拓?fù)涞姆植际浇橘|(zhì)訪問(wèn)控制方法.這種介質(zhì)訪問(wèn)技術(shù)使用一種稱(chēng)為令牌的特殊幀沿著環(huán)網(wǎng)循環(huán).當(dāng)一個(gè)站要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí),必須等待空令牌通過(guò)本站,然后將空令牌改為忙令牌,緊跟著忙令牌之后,把數(shù)據(jù)幀發(fā)送到環(huán)網(wǎng)上.由于令牌是忙狀態(tài),其他站必須等待而不能發(fā)送數(shù)據(jù).因此,也就不可能產(chǎn)生任何沖突. 1.3.4 令牌總線訪問(wèn)控制方式 令牌總線是令牌控制方式在總線結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用.其特點(diǎn)是:物理上是總線結(jié)構(gòu),邏輯上是令牌環(huán).在令牌總線中,總線上的站不能像csma/cd那樣隨機(jī)地訪問(wèn)總線,而只有令牌持有者才能訪問(wèn)總線.令牌

22、的傳遞不是按站的物理順序,而是按邏輯順序.如右圖所示.站點(diǎn)abeda構(gòu)成一邏輯環(huán).另外,稱(chēng)邏輯環(huán)外的站點(diǎn)為非活動(dòng)站。 以太網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)概述 :以太網(wǎng)組網(wǎng)非常靈活和簡(jiǎn)便,可使用多種物理介質(zhì),以不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)組網(wǎng),是目前國(guó)內(nèi)外應(yīng)用最為廣泛的一種網(wǎng)絡(luò),已成為網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的主流. 以太網(wǎng)按其傳輸速率又分成10mb/s,100mb/s,1000mb/s. 。10 base-2以太網(wǎng)是采用ieee802.3標(biāo)準(zhǔn),它是一種典型的總線型結(jié)構(gòu),如下圖所示.采用細(xì)纜為傳輸介質(zhì),通過(guò)t型接頭與網(wǎng)卡上的bnc接口相連的總線型網(wǎng)絡(luò). 一個(gè)細(xì)纜以太網(wǎng)電纜段長(zhǎng)度超過(guò)185米或工作站個(gè)數(shù)多于30個(gè)時(shí),應(yīng)采用支持bnc接口的中繼器來(lái)延

23、長(zhǎng)距離,或增加節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù).使用4個(gè)中繼器的細(xì)纜以太網(wǎng)的最大長(zhǎng)度可達(dá)到925米. 10 base-t是采用無(wú)屏蔽雙絞線(utp)作為傳輸介質(zhì)的以太網(wǎng),其標(biāo)準(zhǔn)為ieee802.3i.在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中增加了集線器(hub),采用rj45連接頭實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò) 1.3.5 atm組網(wǎng)技術(shù) atm的基本概念 ：異步傳輸模式atm(asynchronous transfer mode)是一種快速分組交換技術(shù),它是以信元為信息傳輸和交換的基本單位,是一種面向連接的交換技術(shù).為了簡(jiǎn)化信元的傳輸控制,在atm中采用了固定長(zhǎng)度的信元,規(guī)定為53字節(jié),其中信元頭5個(gè)字節(jié),信息段48個(gè)字節(jié) . atm局域網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù) ：以atm

24、交換機(jī)為中心連接計(jì)算機(jī)所構(gòu)成的局域網(wǎng)絡(luò)叫atm局域網(wǎng)。atm交換機(jī)和atm網(wǎng)卡支持的速率一般為155mb/s24gb/s,滿足不同用戶的需要,標(biāo)準(zhǔn)atm的組網(wǎng)速率是622 mb/s.。atm是將分組交換與電路交換優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合的網(wǎng)絡(luò)技術(shù),可以工作在任何一種不同的速度,不同的介質(zhì)和使用不同的傳送技術(shù),適用于廣域網(wǎng),局域網(wǎng)場(chǎng)合,可在局域網(wǎng)/廣域網(wǎng)中提供一種單一的網(wǎng)絡(luò)技術(shù),實(shí)現(xiàn)完美的網(wǎng)絡(luò)集成. atm組網(wǎng)技術(shù)的不足之處是協(xié)議過(guò)于復(fù)雜和設(shè)備昂貴帶來(lái)的相對(duì)較高的建網(wǎng)成本. 交換局域網(wǎng)和虛擬局域網(wǎng)：交換局域網(wǎng)交換局域網(wǎng)的核心部件是局域網(wǎng)交換機(jī).局域網(wǎng)交換機(jī)一般有多個(gè)端口,每個(gè)端口可以直接和網(wǎng)絡(luò)中的一般節(jié)點(diǎn)連接

25、,也可以和集線器連接.交換局域網(wǎng)與共享式局域網(wǎng)的不同是: 共享式局域網(wǎng)共享式集線器是共享式局域網(wǎng)絡(luò)上使用的中心控制設(shè)備.它的工作原理是建立在共享介質(zhì)基礎(chǔ)上的,相應(yīng)的介質(zhì)訪問(wèn)控制方法是csma/cd,token ring和token bus.如某共享式以太網(wǎng)上的數(shù)據(jù)傳輸速率為10mb/s,當(dāng)10個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)使用時(shí),每個(gè)節(jié)點(diǎn)平均分配的帶寬就只有1mb/s. 交換式局域網(wǎng)交換機(jī)是交換式局域網(wǎng)上使用的中心控制設(shè)備.在交換式局域網(wǎng)中,可以通過(guò)交換機(jī)為所有節(jié)點(diǎn)建立并行,獨(dú)立和專(zhuān)用帶寬的連接.不管有多少工作站,各工作站均可以得到并行,獨(dú)立的帶寬.若某交換式以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸速率為10mb/s,每個(gè)節(jié)點(diǎn)均可以得到1

26、0mb/s的帶寬. 利用100mb/s交換機(jī)組網(wǎng)實(shí)例 虛擬局域網(wǎng)：虛擬局域網(wǎng)是建立在局域網(wǎng)交換機(jī)或atm交換機(jī)的基礎(chǔ)上的,以軟件方式來(lái)實(shí)現(xiàn)邏輯工作組的劃分與管理,邏輯工作組的節(jié)點(diǎn)組成不受物理位置的限制. 邏輯工作組將網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)按工作性質(zhì)與需要?jiǎng)澐侄玫?一個(gè)邏輯工作組就是一個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò). 構(gòu)成虛擬局域網(wǎng)的條件是:所有用戶終端都連接到支持虛擬局域網(wǎng)的交換機(jī)端口上。 第二章 設(shè)備型號(hào)的選擇2.1 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備設(shè)計(jì)2.1.1 理解產(chǎn)品要求和設(shè)計(jì)局限在創(chuàng)造一個(gè)智能的網(wǎng)絡(luò)化設(shè)備時(shí)，第一步是要理解這個(gè)嵌入式產(chǎn)品本身內(nèi)含的規(guī)格要求，大同小異不僅僅是產(chǎn)品的功能要求?；镜脑?，如處理器類(lèi)型，會(huì)對(duì)吞吐量、可裁剪性和

27、開(kāi)發(fā)周期的長(zhǎng)短產(chǎn)生廣泛的影響。這一點(diǎn)一定在事先就了然于胸。同樣重要的成本，因?yàn)槎鄶?shù)嵌入式產(chǎn)品對(duì)成本是敏感的。因此，材料清單的成本需要比傳統(tǒng)設(shè)計(jì)低很多。典型的具有以太網(wǎng)能力的嵌入式產(chǎn)品生產(chǎn)的材料清單的花費(fèi)為$45$100元。這些限制要求對(duì)性價(jià)比做很好的分析。對(duì)于串口、usb、i2c接口的設(shè)計(jì)決定也會(huì)對(duì)性價(jià)比產(chǎn)生影響。找到帶集成接口的處理器并不難，比如帶以太網(wǎng)口、串口、usb及其它接口。在合適的價(jià)位找到這樣的處理器，并且還能提供產(chǎn)品的可裁剪性，就不那么容易了。還有2個(gè)重要的事項(xiàng)有時(shí)會(huì)被忽略，就是電源要求和溫度潿。如果產(chǎn)品是電池供電，要考慮系統(tǒng)所有部件的電流消耗；如果產(chǎn)品本身要求滿足工業(yè)級(jí)溫度要求，

28、那么這個(gè)盒子中的所有部件都要是工業(yè)級(jí)的。最后一點(diǎn)，由于本文的焦點(diǎn)在硬件，需要記住，產(chǎn)品可裁剪性取決于軟件。除了辨別一個(gè)產(chǎn)品的功能要求外，對(duì)于該產(chǎn)品功能環(huán)境的理解也同樣重要。這個(gè)產(chǎn)品將在何處度過(guò)它的整個(gè)生命周期，那里的環(huán)境是否有特殊性？這樣的問(wèn)題，設(shè)計(jì)者可以利用環(huán)境的先天優(yōu)勢(shì)，同時(shí)為最壞的情形做打算。如考慮暴露情況、環(huán)境污梁情況、溫度極限和更多的將影響性能和潛在的生命周期的情況。人機(jī)交互同樣是重要因素。如程序改動(dòng)的頻繁度、產(chǎn)品可能維護(hù)計(jì)劃等。一定要關(guān)注技術(shù)環(huán)境。比如，如果一個(gè)智能網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接到一個(gè)局域網(wǎng)上，相關(guān)的信息流量會(huì)如何影響周?chē)脑O(shè)備？如果該產(chǎn)品是一個(gè)串口到以太網(wǎng)的網(wǎng)關(guān)，只負(fù)責(zé)從串口得到數(shù)據(jù)

29、然后將它轉(zhuǎn)換成以太網(wǎng)包，反之亦然，那么不僅要考慮最大的數(shù)據(jù)延時(shí)允許網(wǎng)包，還要考慮有多少數(shù)據(jù)要傳送。雖然延時(shí)對(duì)許多應(yīng)用不是一個(gè)主要考慮因素（如當(dāng)一個(gè)產(chǎn)品只是不時(shí)地收集數(shù)據(jù)，定期地被取走），但在一些應(yīng)用中，延時(shí)是以太網(wǎng)拓?fù)渲械南拗埔蛩?。在需要?duì)緊急情況作出立即反應(yīng)的地址，如工廠地面上的閥門(mén)控制、通信和反應(yīng)，一定要真正實(shí)時(shí)地完成。2.1.2 通信、部件和協(xié)議在基于以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中有2個(gè)常用術(shù)語(yǔ)是10baset和100baset。為了高效地設(shè)計(jì)一個(gè)產(chǎn)品，理解這些術(shù)語(yǔ)的含義是很必要的。10badet和100baset是線速度。線速度和能占用的持續(xù)速度是不同的。通常意義上講，10baset線速度是10mbit

30、/s，100baset線速度是100mbit/s。作為一個(gè)共享的資源，所有局域網(wǎng)上的設(shè)備都要能互相通信。因此，設(shè)備沒(méi)有能力百分之百地?fù)碛腥康膸?。如果真的存在這種情況，其它設(shè)備就不能進(jìn)行任何通信了。由此可知，在100baset的連接中，設(shè)備可以用100baset的解碼機(jī)制進(jìn)行通信，而不是維持100mbit/s的速度?？偼掏铝靠梢员灰曌骼碚撏掏铝浚鴥敉掏铝靠梢砸暈閷?shí)際的流量。許多應(yīng)用在設(shè)計(jì)時(shí)遵循所謂的“30%規(guī)則”。簡(jiǎn)單講，在有其它設(shè)備共享網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境中，一個(gè)設(shè)備應(yīng)被設(shè)計(jì)為能使用30%的帶寬。在一個(gè)100baset的網(wǎng)絡(luò)中，這意味著30mbit/s。很明顯，智能化設(shè)備網(wǎng)絡(luò)意味著設(shè)計(jì)一個(gè)嵌入式產(chǎn)

31、品應(yīng)用到一個(gè)已存在的網(wǎng)絡(luò)中。在這里，設(shè)計(jì)得必須面對(duì)此設(shè)計(jì)要素，即必須估計(jì)在這個(gè)水平上，將不得不在什么條件下進(jìn)行工作。網(wǎng)絡(luò)的布線費(fèi)用通常是網(wǎng)絡(luò)中比較貴的部分。由于這個(gè)費(fèi)用，許多其它介質(zhì)和協(xié)議，尤其是無(wú)線，正在被研究用于承載通信。802.11和藍(lán)牙是2個(gè)無(wú)線的協(xié)議。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備本身的價(jià)格在不斷地下落。由于這個(gè)原因，許多應(yīng)用著眼于現(xiàn)存的線路來(lái)保持以太網(wǎng)布線。這在樓宇控制應(yīng)用系統(tǒng)中是很常見(jiàn)的。因?yàn)閿?shù)公里長(zhǎng)的485或422的線路已經(jīng)存在，這些線路通常保留。因?yàn)橐蜆怯羁刂仆庠O(shè)進(jìn)行通信。因此，應(yīng)用系統(tǒng)作為網(wǎng)關(guān)，用軟件來(lái)橋接遺留的串口協(xié)議和以太網(wǎng)之間的通信。如今，在許多建筑的物理布線中通常包含標(biāo)準(zhǔn)的、屏蔽或非蔽

32、的雙絞線。不管屏蔽的還是非屏蔽的，雙絞線在抗電磁干擾上是很有效的?；镜牟顒e在于（不比較成本）屏蔽的雙絞線能提供更好的噪音保護(hù)。除了從設(shè)施中現(xiàn)有部件產(chǎn)生的噪音外，比如電力線、變壓器和發(fā)電機(jī)等，線路自身的數(shù)據(jù)傳輸也會(huì)產(chǎn)生噪音。這一情況使得安裝和調(diào)試一個(gè)新硬件成為一種挑戰(zhàn)。在最壞情況下的可能影響，包括從傳輸燈亮?xí)r網(wǎng)絡(luò)的不穩(wěn)定，到高速傳輸數(shù)據(jù)時(shí)的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。一種特殊級(jí)別的雙絞線名叫5類(lèi)電纜，可以用于許多普通雙絞線難于應(yīng)付的情況。5類(lèi)線支持100mbit/s數(shù)據(jù)傳輸，而出錯(cuò)概率很低。光纖線路也在以太網(wǎng)絡(luò)中得到應(yīng)用，特別是在電磁干擾敏感的環(huán)境中，光纖是抗電磁干擾的，沒(méi)有輻射，防竊聽(tīng)，完全適合極高速率的數(shù)據(jù)

33、傳輸。需要強(qiáng)調(diào)的是，以太網(wǎng)拓?fù)渑c其它網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湎啾仁欠浅２灰粯拥摹Ｍ負(fù)溥x擇將影響布線的費(fèi)用。以太網(wǎng)不是基于多跳的網(wǎng)絡(luò)，比如10base-2的雛菊鏈網(wǎng)。以太網(wǎng)拓?fù)浣M成的是星狀的配置。星上的每一個(gè)設(shè)備在物理上要么連在一個(gè)集線器上，要么連在一個(gè)交換機(jī)上。在以太網(wǎng)上，一個(gè)設(shè)備與另一個(gè)設(shè)備的通信起處于發(fā)送設(shè)備端，然后到它連接的集成器或交換機(jī)。以太網(wǎng)有2種基于類(lèi)型：平面式和多層結(jié)構(gòu)式。在一個(gè)平面式的以太網(wǎng)，連接在一個(gè)集線路上的所有設(shè)備可以看到這個(gè)集線器接角到的所有數(shù)據(jù)包。這還包括相互連接在一起的集線器上的所有設(shè)備。在多層結(jié)構(gòu)式以太網(wǎng)中，由于集線路之間由交換機(jī)連接，只有連接在一個(gè)集一器上的設(shè)備可以看到那些包，

34、此外，交換機(jī)還能決定哪些設(shè)備可以看到包，而哪些不能。值得注意的是，不管是平面式還是多層結(jié)構(gòu)式，以太網(wǎng)一個(gè)共同的好處是不會(huì)受故障設(shè)備所牽連；而在雛菊鏈網(wǎng)絡(luò)中，一旦1個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備貪婪工作，其它網(wǎng)上設(shè)備的通信就無(wú)法進(jìn)行了。在以太網(wǎng)的多層結(jié)構(gòu)網(wǎng)中，數(shù)據(jù)沖突被最小化了。但它的最大不足就是線路總量和安裝總費(fèi)用增加了。2.1.3 存儲(chǔ)器的考慮對(duì)一個(gè)系統(tǒng)來(lái)講，選擇ram是設(shè)計(jì)的一個(gè)很重要的方面，它會(huì)影響到產(chǎn)品的使用環(huán)境以及產(chǎn)品的全面的功能需求。應(yīng)用本身往往會(huì)確定使用何種存儲(chǔ)器。其它因素和成本、實(shí)性、產(chǎn)品穩(wěn)定性也會(huì)影響ram的選擇。靜態(tài)ram以使用方便和速度快而著稱(chēng)。例如，sram的脈沖，通常由1個(gè)2-1-1-1

35、的周期組成，意味著它要用2個(gè)時(shí)鐘周期來(lái)取第1個(gè)長(zhǎng)字，然后每1個(gè)時(shí)鐘周期取1個(gè)。在設(shè)計(jì)中，sram也易于實(shí)現(xiàn)。受限制的因素包括低密度的封裝以及較高的價(jià)格。edoram和dram在老一點(diǎn)的設(shè)計(jì)中徑常見(jiàn)到。但由于這些類(lèi)型的ram曼慢被淘汰，現(xiàn)在很少能見(jiàn)到了。而且,edoram很難找到適合嵌入式設(shè)計(jì)的通用密度（1、2或8mb）。sdram是今天的智能網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中最常見(jiàn)的ram。sdram可用性很好，與sram相比，每兆字節(jié)的成本比也不錯(cuò)。處理器易于和sdram交互，而且sdram也能提高效率。sdram的脈沖周期如果為3-1-1-1，但sdram第1個(gè)指令獲取之后，每下一個(gè)獲取必須與時(shí)鐘的上升沿步。dr

36、am在信號(hào)產(chǎn)生上有很地址和列地址之分。行地址和列地址在dram類(lèi)型中都要給出來(lái)定位一個(gè)存儲(chǔ)器地址。dram還有刷新周期，sdram有列地址延遲的值，以及需要存儲(chǔ)器控制器控制的其它信號(hào)。在處理器中集成一個(gè)sram、dram和sdram的控制器在做嵌入式設(shè)計(jì)時(shí)絕對(duì)會(huì)讓你受益非淺。許多處理器需要一個(gè)負(fù)責(zé)內(nèi)存遇像保存和程序執(zhí)行的外部存儲(chǔ)器子系統(tǒng)。對(duì)于映像存儲(chǔ)，許多設(shè)備使用flash。flash有2個(gè)大的供應(yīng)商amd和intel。flash本身與ram來(lái)講是相對(duì)較慢的，因此，多數(shù)應(yīng)用中，程序在flash中的執(zhí)行效率不高特別是在實(shí)時(shí)應(yīng)用中。在大多數(shù)的設(shè)計(jì)中，16位的flash用來(lái)降低成本，而通過(guò)在ram中

37、執(zhí)行映像文件，這種結(jié)構(gòu)被采用后可以不影響產(chǎn)品的運(yùn)行。另一種非易失內(nèi)存為電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器。eeprom在許多應(yīng)用中被用于為設(shè)備保存配置信息。這些參數(shù)通常至少包括mac地址和ip地址。其它參數(shù)可包括子網(wǎng)掩碼、序列號(hào)、網(wǎng)關(guān)、波特率或其它板級(jí)參數(shù)。eeprom可以作為一個(gè)簡(jiǎn)單靜態(tài)ram類(lèi)型設(shè)備來(lái)被設(shè)置和訪問(wèn)。雖然eeprom通常很慢，但它一般不會(huì)影響到嵌入式設(shè)備，因?yàn)樗闹饕猛臼窃趩?dòng)時(shí)提供參數(shù)。為了高效地選取flash適應(yīng)產(chǎn)品，flash的密度要決定好。決定一個(gè)系統(tǒng)中flash的大小，實(shí)際上就決定了設(shè)備的材料消耗費(fèi)（bom）。在flash的問(wèn)題上界限要很好地劃定：太少，則限制了軟件角度上的

38、可裁剪性；太多，則為產(chǎn)品帶來(lái)了成本上不必要的增加。2.1.4 增加價(jià)值的特性許多工程開(kāi)始就有一些限定的要求使一個(gè)產(chǎn)品更快地投放市場(chǎng)和保持一個(gè)合理的成本。當(dāng)產(chǎn)品經(jīng)受住市場(chǎng)的考驗(yàn)時(shí)，產(chǎn)品修正需要從現(xiàn)存的硬件得到支持。這包括了在保證了附加軟件的設(shè)計(jì)中，能增加價(jià)值的特性。錄找一個(gè)tcp/ip層內(nèi)存需求羅小的操作系統(tǒng)，有助于將材料成本保持在一個(gè)較低的價(jià)位，因?yàn)樗鼘?duì)內(nèi)存的需求減少了。比如，使用netsilicon的net+os集成的硬件和軟件解決方案，操作系統(tǒng)和棧基本上只占用240 kb的內(nèi)存。加上web服務(wù)器和ftp服務(wù)器，整個(gè)系統(tǒng)只需310kb就可以啟動(dòng)了。當(dāng)有嵌入式web服務(wù)器的時(shí)候，對(duì)于web頁(yè)面

39、的構(gòu)建需要仔細(xì)考慮。普通的頁(yè)面設(shè)計(jì)，用來(lái)控制和監(jiān)視，350kb以內(nèi)的flash仍能滿足使用。但當(dāng)動(dòng)態(tài)的gif文件、復(fù)雜的徽標(biāo)和jpeg文件被引進(jìn)時(shí)，內(nèi)存的需求會(huì)急劇增加。許多設(shè)計(jì)帶ftp、http和email功能，加上客戶的應(yīng)用，0.5mb甚至更少的flash仍然放得下。放1mb的flash在板子上可以在板子不用重新設(shè)計(jì)布線的情況下增加有意義的特性。ram用來(lái)執(zhí)行指令和數(shù)據(jù)儲(chǔ)存。因此，最小的ram也要是flash的大小加上數(shù)據(jù)內(nèi)存和以太緩沖區(qū)的大小。有其它能影響ram大小的考慮，比如，產(chǎn)品要不要在線升級(jí)。在有的機(jī)制中，比如netsilicon公司的net+works方案提供的ftp可升級(jí)特性，

40、ram的大小需要是程序映像大小的2倍。比如，剛提到的ftp實(shí)現(xiàn)需要的一個(gè)保存新程序的緩沖區(qū)。這個(gè)緩沖區(qū)會(huì)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接收1個(gè)新的映像文件，然后將它保存在ram的1個(gè)區(qū)里。升級(jí)例程然后會(huì)將新映像燒到flash中。因此，在這個(gè)例子中，內(nèi)存需求的增加包括可執(zhí)行代碼的大小、另外增加的用于暫時(shí)保存升級(jí)程序的緩沖區(qū)以及為數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)緩沖區(qū)增加的空間。最后，堆的大小一定要考慮，堆的大小會(huì)有很多職能，如對(duì)每一個(gè)socket連接分配內(nèi)存。具體的例子，如net+os中，每一個(gè)socket連接需要大約400字節(jié)。在這種情況下，通常用將執(zhí)行文件大小加倍的方案來(lái)確定ram的大小。2.1.5 執(zhí)行、訪問(wèn)和速度在flash中執(zhí)行

41、，對(duì)許多低端應(yīng)用來(lái)說(shuō)并不壞。如一個(gè)簡(jiǎn)單的串口到以太網(wǎng)的網(wǎng)關(guān)設(shè)備，在flash中運(yùn)行通常不需要性能上的補(bǔ)償。有一些處理器，如net+arm，可以利用內(nèi)部產(chǎn)生的與flash相關(guān)的信號(hào)來(lái)獲得效率。例如，對(duì)于一個(gè)16位的amd fash設(shè)備，flash的片選可以接地，從而在100%的時(shí)間內(nèi)，它都是活動(dòng)的。當(dāng)電源可以承擔(dān)這樣的消耗，此特性可以提高flash的效率。 使能和輸出使能信號(hào)可以直接從處理器得到。例如，net+arm處理器有5個(gè)可用的片選。一個(gè)普通的寫(xiě)使能和輸出使能存在于內(nèi)存外設(shè)中。片選0通常用于flash。我們不將net+arm的片選0接到flash上，也就是不用net+arm的片選0的輸出使

42、能和寫(xiě)使能。與此對(duì)應(yīng)，將flash上的片選使能接地，而同時(shí)寫(xiě)使能和輸出使能用net+arm的26、27地址線來(lái)驅(qū)動(dòng)。這樣，數(shù)據(jù)有效是依賴輸出使能而不是片選使能。從而，就可以繞過(guò)與flash設(shè)備相關(guān)的幾個(gè)慢速訪問(wèn)周期。除了理解不同的類(lèi)型和內(nèi)存需求，找到正確的內(nèi)存大小依賴于內(nèi)存允許的訪問(wèn)時(shí)間。內(nèi)存速度直接影響傳輸率性能，而傳輸率直接影響到處理器能處理多少數(shù)據(jù)。內(nèi)存慢導(dǎo)致取指令慢，接著就降低了整個(gè)產(chǎn)品效率。理解這些產(chǎn)品需求中的依賴性對(duì)建造一個(gè)嵌入式產(chǎn)品是必不可少的。要理解內(nèi)存速度的需求，需要對(duì)net+arm了解得更詳細(xì)一些。net+arm的系統(tǒng)周期在它的總線主控制者之間共享。也就是說(shuō)，系統(tǒng)時(shí)鐘周期在

43、arm7內(nèi)核和內(nèi)部10通道的dma控制器之間分享。在這樣的設(shè)計(jì)中，arm內(nèi)核每得到一個(gè)時(shí)鐘周期，dma也同樣得到一個(gè)時(shí)鐘周期，在將總線交回下一個(gè)控制者之間，總線主控制者被允許可以突發(fā)至4個(gè)長(zhǎng)字。下一個(gè)較關(guān)鍵的性能是時(shí)鐘速度。net+arm通常使用33mhz的時(shí)鐘。這樣就給它的處理時(shí)間差據(jù)周期的單位數(shù)，將結(jié)果乘上30ns，再將所得結(jié)果乘2，就得到了整個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘周期的時(shí)間。請(qǐng)注意每一個(gè)總線控制者都可以突發(fā)至4個(gè)字長(zhǎng)或16個(gè)字節(jié)。整個(gè)系統(tǒng)周期基本上是arm、dma1、arm、dma2，依次類(lèi)推。我們看一下dma通道1（以太網(wǎng)接收通道），可以簡(jiǎn)單地將每個(gè)系統(tǒng)周期移動(dòng)16個(gè)字節(jié)轉(zhuǎn)換成每秒多少兆字節(jié)。除了

44、flash，附加的nvram有時(shí)會(huì)被忽略。許多rtos廣商推薦使用一些如eeprom的小型nvram設(shè)備來(lái)存儲(chǔ)配置信息。為了增強(qiáng)易用性，netsilicon推薦用eeprom來(lái)保存如mac地址、序列號(hào)、ip地址一類(lèi)的設(shè)備配置。當(dāng)產(chǎn)品的ip地址或配置設(shè)定被改動(dòng)時(shí)，程序可以簡(jiǎn)單地將新的值寫(xiě)到eeprom中，而不需要保存配置信息的flash的該扇區(qū)重新擦寫(xiě)。由于需要的eeprom的容量通常較小，使用的nvram設(shè)備也是小設(shè)備。在netsilicon公司的net+arm開(kāi)發(fā)包中，有針對(duì)mac地址、ip配置、序列號(hào)的程序。利用這些工具可以大大地節(jié)省時(shí)間和開(kāi)發(fā)精力。板級(jí)部件之間的通信有一個(gè)通用的機(jī)制是內(nèi)存

45、映射。處理器通常有一個(gè)系統(tǒng)總線，由地址和數(shù)據(jù)總線組成，它們都會(huì)被用來(lái)與外設(shè)進(jìn)行通信。內(nèi)存，如flash和sdram，一般會(huì)駐留在處理器的系統(tǒng)總線上。其它的外圍部件，如fpga、lcd顯示、編碼器、其它類(lèi)型的設(shè)備等，也會(huì)需要添加到這個(gè)總線上。這一類(lèi)型的實(shí)現(xiàn)通常有2個(gè)原因：效率和易用性。與許多其它類(lèi)型的接口比較，系統(tǒng)總線上的效率是非常重要的。需要慎重考慮的是，究竟是何種其它外設(shè)是通過(guò)系統(tǒng)總線進(jìn)行通信的。如果有許多高帶寬的部件要進(jìn)行通信，那么總線爭(zhēng)用就會(huì)出現(xiàn)。從易用性角度出發(fā)，所有系統(tǒng)總線上的設(shè)備基本上類(lèi)似于內(nèi)存。使用智能的內(nèi)存處理器，可以使得應(yīng)用的硬件之間的通信容易得如同訪問(wèn)一內(nèi)存區(qū)。緩存的概念，

46、就是檢查每一次內(nèi)存訪問(wèn)，看它是否在緩沖區(qū)中。如果不是，一個(gè)常規(guī)的內(nèi)存訪問(wèn)會(huì)進(jìn)行。如果該地址出現(xiàn)在在緩沖區(qū)中，指令或數(shù)據(jù)會(huì)直接在緩存中存取，而不需要嘗試總線來(lái)進(jìn)行外部的訪問(wèn)。這樣一來(lái)，dma控制器就可以繼續(xù)使用總線而arm內(nèi)核直接從緩存控制器中取得指令。2.1.6 其它網(wǎng)絡(luò)因素以太網(wǎng)通信所需的包含mac、phy、1個(gè)電壓轉(zhuǎn)換器和1個(gè)連接器。選擇一個(gè)集成了mac的處理器是非常有益處的，因?yàn)樵S多設(shè)計(jì)部件減少了。在有外部mac的情況下，有時(shí)附加的內(nèi)存是需要的。通過(guò)集成mac，系統(tǒng)的成本也會(huì)跟著降低。mac的主要任務(wù)包括處理以太網(wǎng)上的沖突情況。當(dāng)偵測(cè)到一個(gè)沖突時(shí)，mac會(huì)將包放入發(fā)送單元，一直到將包發(fā)送

47、出去為止。許多應(yīng)用為了與其它外設(shè)進(jìn)行通信，既需要內(nèi)部接口，也需要外部接口。內(nèi)部接口通常是部件之間通信板級(jí)接口。許多情況下，處理器的系統(tǒng)總線會(huì)用來(lái)為外設(shè)做內(nèi)存映射，比如usb、lcd、fpga、mpeg編碼器等。gpio（通用i/o）可以用來(lái)構(gòu)造像串行eeprom的接口設(shè)備。除了外部設(shè)備（如硬盤(pán)或相機(jī)）的接口，還可以用來(lái)做部件通信相關(guān)設(shè)備（如modem、codec）接口。對(duì)于很多類(lèi)型的產(chǎn)品和部件，串行接口是常見(jiàn)的。串行拓?fù)洌鐁s232、422、485，在與外部設(shè)備通信時(shí)經(jīng)常用到。用到485的有2個(gè)主要市場(chǎng)：工業(yè)自動(dòng)化和樓宇控制。而現(xiàn)在以太網(wǎng)成了很多應(yīng)用的常見(jiàn)連接方式，就像過(guò)去串行、并行連接一樣

48、。無(wú)線以太網(wǎng)又增添了遠(yuǎn)程的應(yīng)用和功能，使得以太網(wǎng)可以延伸到那些不可能布線或布線成本太高的地點(diǎn)。802.11和藍(lán)牙技術(shù)正在被不斷地改進(jìn)。2.1.7 重啟重啟也是設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵因素。理解什么類(lèi)型的重啟可用，它們將對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生保種影響，以幫助設(shè)計(jì)者利用特定的情況。在net+arm芯片中，有5種重啟可以使用：加電重啟、通過(guò)reset引腳的硬重啟、看門(mén)狗重啟、eni重啟和軟件重啟。eni重啟允許net+arm被一個(gè)外部處理器重啟。這是在net+arm作為一個(gè)協(xié)處理器負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)通信的情況下使用的。加電重啟、硬重啟和看門(mén)狗重啟都會(huì)導(dǎo)致net+arm內(nèi)部模塊重啟。但eni重啟卻不會(huì)影響到net+arm的內(nèi)存控制器和

49、eni模塊本身。軟件重啟不會(huì)影響arm處理器、eni和內(nèi)存模塊。通過(guò)了解可用的重啟類(lèi)型，就可以在得啟個(gè)別部分時(shí)無(wú)須影響到整個(gè)系統(tǒng)。有2點(diǎn)本文沒(méi)有討論，分別是電源的穩(wěn)定性和設(shè)備失效后的恢復(fù)。當(dāng)系統(tǒng)中只有一閃存設(shè)備時(shí)（在成本敏感的設(shè)計(jì)中往往如此），如果電源失效，閃存就會(huì)癱瘓。這種情況如果發(fā)生，就得被迫用另外的方式來(lái)訪問(wèn)處理器。在net+arm的設(shè)計(jì)中，可選的方式包括jtag連接，它允許編程者獲得處理器的控制來(lái)糾正閃存中映像。2.2 常用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)適配器:又稱(chēng)網(wǎng)絡(luò)接口卡(網(wǎng)卡),它插在計(jì)算機(jī)的總線上將計(jì)算機(jī)連到其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上,網(wǎng)絡(luò)適配器中一般只實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)物理層和數(shù)據(jù)連路層的功能. 網(wǎng)絡(luò)收發(fā)器:是網(wǎng)絡(luò)

50、適配器和傳輸媒體的接口設(shè)備.它提供信號(hào)電平轉(zhuǎn)換和信號(hào)的隔離. 網(wǎng)絡(luò)媒體轉(zhuǎn)換設(shè)備:是網(wǎng)絡(luò)中不同傳輸媒體間的轉(zhuǎn)換設(shè)備.如雙絞線和光纖等. 多路復(fù)用器:終端控制器的一種.用于提高通信信道的利用率. 中斷器:也稱(chēng)為轉(zhuǎn)發(fā)器,延伸傳輸媒體的距離,如以太網(wǎng)中斷器可以用來(lái)連接不同的以太網(wǎng)網(wǎng)段,以構(gòu)成一個(gè)以太網(wǎng)；集線器:簡(jiǎn)稱(chēng),hub,可看成多端口中斷器(一個(gè)中斷器是雙端口的) 。以上的幾中設(shè)備都是工作在物理層的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備. 網(wǎng)橋:可將兩個(gè)局域網(wǎng)連成一個(gè)邏輯上的局域網(wǎng).工作在物理層和數(shù)據(jù)連路層的交換機(jī):早期的交換機(jī)相當(dāng)于多端口網(wǎng)橋。路由器:工作在網(wǎng)絡(luò)層的多個(gè)網(wǎng)絡(luò)間的互連設(shè)備.它可在網(wǎng)絡(luò)間提供路徑選擇的功能。網(wǎng)關(guān):可

51、看成是多個(gè)網(wǎng)絡(luò)間互連設(shè)備的統(tǒng)稱(chēng),但一般指在運(yùn)輸層以上實(shí)現(xiàn)多個(gè)網(wǎng)絡(luò)互連的設(shè)備又稱(chēng)應(yīng)用層網(wǎng)關(guān)。2.3 服務(wù)器2.3.1服務(wù)器定義 從廣義上講，服務(wù)器是指網(wǎng)絡(luò)中能對(duì)其它機(jī)器提供某些服務(wù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（如果一個(gè)pc對(duì)外提供ftp服務(wù)，也可以叫服務(wù)器）。從狹義上講，服務(wù)器是專(zhuān)指某些高性能計(jì)算機(jī)，能通過(guò)網(wǎng)絡(luò)，對(duì)外提供服務(wù)。相對(duì)于普通pc來(lái)說(shuō)，穩(wěn)定性、安全性、性能等方面都要求更高，因此在cpu、芯片組、內(nèi)存、磁盤(pán)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)等硬件和普通pc有所不同。2.3.2服務(wù)器解析服務(wù)器作為網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)，存儲(chǔ)、處理網(wǎng)絡(luò)上80的數(shù)據(jù)、信息，因此也被稱(chēng)為網(wǎng)絡(luò)的靈魂。做一個(gè)形象的比喻：服務(wù)器就像是郵局的交換機(jī)，而微機(jī)、筆記本、pd

52、a、手機(jī)等固定或移動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)終端，就如散落在家庭、各種辦公場(chǎng)所、公共場(chǎng)所等處的電話機(jī)。我們與外界日常的生活、工作中的電話交流、溝通，必須經(jīng)過(guò)交換機(jī)，才能到達(dá)目標(biāo)電話；同樣如此，網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備如家庭、企業(yè)中的微機(jī)上網(wǎng)，獲取資訊，與外界溝通、娛樂(lè)等，也必須經(jīng)過(guò)服務(wù)器，因此也可以說(shuō)是服務(wù)器在“組織”和“領(lǐng)導(dǎo)”這些設(shè)備。它是網(wǎng)絡(luò)上一種為客戶端計(jì)算機(jī)提供各種服務(wù)的高性能的計(jì)算機(jī)，它在網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的控制下，將與其相連的硬盤(pán)、磁帶、打印機(jī)、modem及各種專(zhuān)用通訊設(shè)備提供給網(wǎng)絡(luò)上的客戶站點(diǎn)共享，也能為網(wǎng)絡(luò)用戶提供集中計(jì)算、信息發(fā)表及數(shù)據(jù)管理等服務(wù)。它的高性能主要體現(xiàn)在高速度的運(yùn)算能力、長(zhǎng)時(shí)間的可靠運(yùn)行、強(qiáng)大的外

53、部數(shù)據(jù)吞吐能力等方面。 服務(wù)器的構(gòu)成與微機(jī)基本相似，有處理器、硬盤(pán)、內(nèi)存、系統(tǒng)總線等，它們是針對(duì)具體的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用特別制定的，因而服務(wù)器與微機(jī)在處理能力、穩(wěn)定性、可靠性、安全性、可擴(kuò)展性、可管理性等方面存在差異很大。尤其是隨著信息技術(shù)的進(jìn)步，網(wǎng)絡(luò)的作用越來(lái)越明顯，對(duì)自己信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力、安全性等的要求也越來(lái)越高，如果您在進(jìn)行電子商務(wù)的過(guò)程中被黑客竊走密碼、損失關(guān)鍵商業(yè)數(shù)據(jù)；如果您在自動(dòng)取款機(jī)上不能正常的存取，您應(yīng)該考慮在這些設(shè)備系統(tǒng)的幕后指揮者服務(wù)器，而不是埋怨工作人員的素質(zhì)和其他客觀條件的限制。2.3.3 服務(wù)器分類(lèi)按照體系架構(gòu)來(lái)區(qū)分，按應(yīng)用層次劃分，按應(yīng)用層次劃分通常也稱(chēng)為按服務(wù)器檔次劃

54、分或按網(wǎng)絡(luò)規(guī)模分，是服務(wù)器最為普遍的一種劃分方法，它主要根據(jù)服務(wù)器在網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用的層次（或服務(wù)器的檔次來(lái)）來(lái)劃分的。要注意的是這里所指的服務(wù)器檔次并不是按服務(wù)器cpu主頻高低來(lái)劃分，而是依據(jù)整個(gè)服務(wù)器的綜合性能，特別是所采用的一些服務(wù)器專(zhuān)用技術(shù)來(lái)衡量的。按這種劃分方法，服務(wù)器可分為：入門(mén)級(jí)服務(wù)器、工作組級(jí)服務(wù)器、部門(mén)級(jí)服務(wù)器、企業(yè)級(jí)服務(wù)器。2.4 設(shè)備選型在園區(qū)網(wǎng)建設(shè)的過(guò)程中，做好整體規(guī)劃、項(xiàng)目預(yù)算之后，接下來(lái)的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題就是設(shè)備選型。園區(qū)網(wǎng)建設(shè)中設(shè)備選型包括網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的交換機(jī)、路由器，主機(jī)系統(tǒng)的pc服務(wù)器、中小型機(jī)、備份災(zāi)難恢復(fù)系統(tǒng)連同網(wǎng)絡(luò)安全產(chǎn)品。面對(duì)眾多的國(guó)內(nèi)外廠商的產(chǎn)品，面對(duì)各種測(cè)評(píng)、技

55、術(shù)參數(shù)，總是讓人有無(wú)所適從的感。2.4.1設(shè)備選型的一般原則標(biāo)準(zhǔn)化原則：所選擇的設(shè)備必須基于國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。因?yàn)橹挥谢跇?biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品才有可能和其他廠商的產(chǎn)品互連互通（需要指出的是，并非只要基于標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品，彼此之間才能夠互連互通）。 技術(shù)簡(jiǎn)單性原則：對(duì)網(wǎng)絡(luò)需求必須十分明確。對(duì)于普通用戶而言，在滿足需求的前提下，盡可能選擇簡(jiǎn)單實(shí)用的技術(shù)和設(shè)備。否則，今后的運(yùn)行管理、故障診斷等，都需要請(qǐng)專(zhuān)業(yè)人員，開(kāi)銷(xiāo)巨大，運(yùn)行效果不見(jiàn)得好。 環(huán)境適應(yīng)性原則：不要輕信外國(guó)某些機(jī)構(gòu)的評(píng)測(cè)報(bào)告，其中不乏商業(yè)因素。而且，即使是權(quán)威機(jī)構(gòu)的評(píng)測(cè)報(bào)告，也只是在特定網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下取得的結(jié)果，不能作為產(chǎn)品選型的全部依據(jù)。 對(duì)于大型網(wǎng)絡(luò)

56、，往往技術(shù)需要新、應(yīng)用需求多，能夠根據(jù)自身網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的需要，結(jié)合具體的設(shè)備和技術(shù)，度身定做。在借鑒上述原則基礎(chǔ)上，還需要考慮以下因素。 可管理性原則: 對(duì)于大型網(wǎng)絡(luò)而言，這一點(diǎn)是至關(guān)重要的，他不但關(guān)系到系統(tǒng)的性能指標(biāo)，甚至關(guān)系到系統(tǒng)的可用性。主要考查網(wǎng)管系統(tǒng)對(duì)所選設(shè)備的監(jiān)管、配置能力，連同設(shè)備能夠提供的統(tǒng)計(jì)信息和故障檢測(cè)手段，如骨干交換機(jī)必須具備端口映像能力。這對(duì)于故障診斷，連同今后的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃具備特別重要的價(jià)值。 容錯(cuò)冗余性原則: 除了在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)時(shí)要考慮冗余，骨干設(shè)備的容錯(cuò)冗余也是必須的。所謂容錯(cuò)，就是設(shè)備的某一模塊出現(xiàn)故障時(shí)，是否會(huì)影響其他模塊，乃至其他設(shè)備的正常工作；是否支持熱插拔；是否支持

57、備份設(shè)備的自動(dòng)轉(zhuǎn)換等。所謂冗余，就是配置的設(shè)備，是否能夠安裝多個(gè)相同功能的模塊，在工作正常的情況下實(shí)施負(fù)載分擔(dān)，當(dāng)其中一個(gè)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)自動(dòng)轉(zhuǎn)換。 2.4.2設(shè)備選型關(guān)鍵點(diǎn)： 滿足需求: 滿足需求不是指簡(jiǎn)單地滿足用戶現(xiàn)有的需求，而應(yīng)該綜合考慮用戶在將來(lái)的一段比較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)的擴(kuò)展性。大多數(shù)時(shí)候，單位投資都是分期進(jìn)行的，但規(guī)劃必須盡可能一步到位；不能出現(xiàn)一期滿足需要，到了二期就不能再擴(kuò)的情況，設(shè)備選型必須在最大程度上保護(hù)用戶的投資。 實(shí)用: 當(dāng)然，設(shè)備選型也不能太超前，一定要經(jīng)濟(jì)實(shí)用。對(duì)于模塊化的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，要注意模塊的有效利用，同時(shí)建議要用的時(shí)候再購(gòu)買(mǎi)模塊。 第三章 技術(shù)方案及拓?fù)鋱D3.1校園網(wǎng)的建設(shè)規(guī)劃校園網(wǎng)是為學(xué)校師生提供教學(xué)、科研和綜合信息服務(wù)的寬帶多媒體網(wǎng)絡(luò)；是學(xué)校信息化教學(xué)環(huán)境的基礎(chǔ)設(shè)施和實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)管理的物質(zhì)基礎(chǔ)；是建立遠(yuǎn)程教育體系的基本保證；是提高全民素質(zhì)的重要手段。可見(jiàn)，校園網(wǎng)的建設(shè)和應(yīng)用是一項(xiàng)靈魂工程。教育信息化是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)信息化的重要組成部分，并已納入我國(guó)的十五計(jì)劃中。近期在京召開(kāi)的全國(guó)中小學(xué)信息技術(shù)教育工作會(huì)議及印發(fā)的三個(gè)重要文件，無(wú)疑地說(shuō)明了中小學(xué)信息化建設(shè)的緊迫性和重要性。 校園網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃是一項(xiàng)技術(shù)性、系統(tǒng)性狠強(qiáng)的工程。它由計(jì)算機(jī)