3.网络体系结构

1、第第3 3章章 网络体系结构网络体系结构【学习目标】【学习目标】 本章内容是计算机网络的基础，是学习计算机网络技术必须要了解的内容。本章理论性较强，因此要认真学习及理解。学习本章后，应能够了解计算机网络体系结构与协议及其相关概念，能够描述OSI参考模型的作用及结构、TCP/IP参考模型作用及结构、TCP/IP与OSI参考模型比较的异同点；了解OSI参考模型各层功能，传输数据单元、数据封装过程；了解局域网、以太网、无线网的标准；理解媒体访问控制基本概念及CSMA/CD介质访问控制方法。能够列举工作在OSI底三层的典型设备和介质，能够对双计算机进行互联。【重点难点】【重点难点】nOSI参考模型作用

2、与结构、TCP/IP参考模型作用与结构；nOSI低三层的相关术语及基本概念、主要功能、传输数据单元及名称；n双计算机互连与互联过程。第第3 3章章 计算机参考模型及双机互联计算机参考模型及双机互联本章内容本章内容3.1 OSI3.1 OSI参考模型相关知识参考模型相关知识3.2 TCP/IP3.2 TCP/IP模型相关知识模型相关知识3.3 3.3 局域网、以太网、无线网标准及比较局域网、以太网、无线网标准及比较3.4 3.4 任务案例任务案例计算机双机互联计算机双机互联3.5 3.5 知识扩展：知识扩展：CSMA/CDCSMA/CD介质访问控制过程介质访问控制过程3.1 OSI3.1 OSI

3、参考模型相关知识参考模型相关知识本节学习内容本节学习内容3.1.1 OSI3.1.1 OSI参考模型是什么参考模型是什么3.1.2 OSI3.1.2 OSI参考模型解决什么问题参考模型解决什么问题3.1.3 OSI3.1.3 OSI参考模型为什么采用分层结构参考模型为什么采用分层结构3.1.4.OSI3.1.4.OSI各层的传输数据单元各层的传输数据单元3.1.5.OSI3.1.5.OSI各层主要功能各层主要功能3.1.6 OSI3.1.6 OSI各层数据传递与封装各层数据传递与封装3.1 OSI3.1 OSI参考模型相关知识参考模型相关知识3.1.1 OSI3.1.1 OSI参考模型是什么参

4、考模型是什么 OSI（Open Systems Interconnection，开放系统互连体系结构）参考模型是一个协议模型，是计算机网络通信基础模型，是连接异种计算机的标准框架。 OSI参考模型为达到异种机互连的目的，描述了网络的工作原理，为计算机网络构建了一个易于理解、清晰的层次结构。OSI模型如右图所示，它分为七层，分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。说明：OSI模型仅仅是一个模型，是一种理论框架。目前还没有一个完全遵循OSI七层模型的网络体系，它并没有定义如何通过硬件和软件实现每一层功能，但它是所有网络学习的基础。3.1 OSI3.1 OSI参考模型相关知

5、识参考模型相关知识3.1.2 OSI3.1.2 OSI参考模型解决什么问题参考模型解决什么问题 OSI参考模型主要解决连接异种计算机的协议标准问题。 OSI的第一个词“Open”（开放）表示只要遵循OSI标准，任意一个遵循OSI标准的计算机系统，就可以和任意地方与同样遵循OSI标准的任意其他计算机系统进行互联。 计算机网络自从二十世纪六十年代问世以来，国际上各大厂商为了在数据通信及网络领域占主导地位，纷纷推出了各自的网络架构体系和标准，还依照自己制定的协议生产了大量不同的硬件及软件，极大地促进了网络技术的发展和网络各类设备的急速增长。但由于各大厂商各自的协议并存，市场上各种设备互不兼容，由此给

6、网络之间的兼容带来极大问题。为此，国际标准化组织（ISO）提出了OSI参考模型，为解决以下问题提供了共同规则。 传输介质怎样建立物理连接？传输介质怎样进行数据传输？网络怎样知道什么时间开始传输数据？网络怎样知道有多少数据能被传输？网络中的硬件或软件怎样相互联系？ 否则，规则标准不同，不同计算机系统相互通信就变得异常复杂。3.1 OSI3.1 OSI参考模型相关知识参考模型相关知识3.1.3 OSI3.1.3 OSI参考模型为什么采用分层结构参考模型为什么采用分层结构 OSI参考模型采用了七层分层结构，目的是为了便于规划，方便提供标准接口，易于学习和操作等。 类似楼房那样，OSI用一串的层次结构

7、，一层又一层地考虑网络的各层功能，清晰各层的边界，特定每层的功能。七层功能如下图所示。3.1 OSI3.1 OSI参考模型相关知识参考模型相关知识3.1.4.OSI3.1.4.OSI各层的传输数各层的传输数据单元据单元 根据OSI各层在模型中的位置，每层各自都有自己的传输数据单元，即协议数据单元（PDU，Protocol Data Unit）。 PDU由高层构建，是对等层次（即相应层次，如，主机A端的7层对主机B端的7层，主机A端的5层对主机B端的5层，等等）之间传递的数据单位。各层PDU如图所示。说明：图中带双向箭头的水平虚线表示对等层之间是协议连接。3.1 OSI3.1 OSI参考模型相关

8、知识参考模型相关知识3.1.4.OSI3.1.4.OSI各层的传输数据单元各层的传输数据单元 物理层PDU：是比特流（bit）。 数据链路层PDU：是数据帧（frame）。 网络层PDU：是数据包（packet）。 传输层PDU：是数据段（segment）。 其他更高层次的PDU是数据（data）。会话层（SPDU，Session Protocol Data Unit）、表示层（PPDU，Presentation Protocol Data Unit）， 应用层（APDU， Application Protocol Data Unit）。3.1 OSI3.1 OSI参考模型相关知识参考模型相关

9、知识3.1.5 OSI3.1.5 OSI各层主要功能各层主要功能_ _ 1. 1. 物理层：传输物理层：传输bitbit流流 物理层是OSI参考模型的最低层。该层PDU是一系列的bit（比特流）。 物理层协议实际上就是如何传输“bit”（二进的“1”和“0”）的规则。它定义了物理传输介质和互连设备的机械和电气特性等，如，电压、接口、线缆标准、传输距离等。 物理层相关连接介质包括：线缆（同轴电缆（细缆和粗缆）、双绞线（UTP、STP）、光纤）；无线（红外线、蓝牙、WLAN）。 物理层典型设备有：中继器、集线器。 比特流，即一系列的“0”和“1”，而这些比特流到底代表什么意思，物理层不关心（物理层

10、只保证能传输bit即可）。因此，传输的数据有可能是乱码。这类似于物理层只保证在两点间架起一条电话线，能通话就行，至于通话质量怎样，内容是什么，物理层本身不负责，而是由它的上层负责。3.1 OSI3.1 OSI参考模型相关知识参考模型相关知识3.1.5 OSI3.1.5 OSI各层主要功能各层主要功能数据链路层：介质访问及链路控制 2. 2. 数据链路层：介质访问及链路控制数据链路层：介质访问及链路控制 数据链路层是OSI参考模型的第二层，主要功能是介质访问及链路控制，在物理链路上实现可靠的数据传输。 数据链路层PDU是“帧”（frames）。 数据链路层的典型设备是网桥和二层交换机（“二层”就

11、是指数据链路层）。说明：什么是物理链路和数据链路。物理链路：如图所示，“链路”是相邻两个节点间的连线，中间没有任何节点。物理链路指两个设备之间的一条实际线路。3.1 OSI3.1 OSI参考模型相关知识参考模型相关知识3.1.5 OSI3.1.5 OSI各层主要功能各层主要功能数据链路层：介质访问及链路控制数据链路：在一条实际线路基础上，还必须有规程或协议进行控制，以确保数据能正确地被传输。实现这些规程或协议的硬件和软件再加上物理线路，就构成了数据链路，如图所示。 3.1 OSI3.1 OSI参考模型相关知识参考模型相关知识3.1.5 OSI3.1.5 OSI各层主要功能各层主要功能数据链路层

12、：介质访问及链路控制数据链路层：介质访问及链路控制 数据链路层在局域网标准（即，IEEE 802.2标准，下面有详细说明）规范下，又被分为介质访问控制（MAC，Media Access Control）和逻辑链路控制（LLC，Logical Link Control）两个子层。 如图所示，MAC层主要负责介质访问控制（与硬件相关），LLC层主要负责链路控制（与软件相关）。之所以要分成两个子层，其目的是将与硬件相关部分功能（MAC层）和与硬件无关部分功能（LLC层）分开，降低实现的复杂度。3.1 OSI3.1 OSI参考模型相关知识参考模型相关知识3.1.5 OSI3.1.5 OSI各层主要功能

13、各层主要功能数据链路层：介质访问及链路控制数据链路层：介质访问及链路控制 数据链路层的主要功能是介质访问及链路控制，那么什么是介质访问控制，什么是链路控制，什么又是“帧”呢，下面来做一个介绍。（1）什么是介质访问控制。 局域网的特点是共享传输介质（如，总线型结构），因此，有共享就有“争用”，解决介质“争用”就是不可避免的问题。 如图所示，在共享介质（如，线缆）的网络中，各计算机都是共享一个介质，计算机A和计算机B同时发现网络空闲，同时向网络发送信息，这样，便造成了冲突。这便导致了一个问题：如何对公共的传输介质进行分配来解决和避免介质资源争用问题。 3.1 OSI3.1 OSI参考模型相关知识参

14、考模型相关知识3.1.5 OSI3.1.5 OSI各层主要功能各层主要功能数据链路层：介质访问及链路控制数据链路层：介质访问及链路控制 这就要求有某种控制方法，用来确定在任一给定时间内，给哪个计算机使用公共传输介质。MAC子层就是解决这个问题。 那么，具体怎么解决呢。不同的介质有不同的方法，局域网标准（IEEE 802标准）制定了多种介质访问控制方法。并且，在同一个LLC子层能与其中任一种介质访问控制方法（如CSMA/CD、Token Ring、Token Bus等方法，CSMA/CD在3.5节介绍）接口。（2）什么是链路控制。 链路控制由LLC子层完成。链路控制内容主要包含如何控制“帧”在物

15、理链路上进行发送和接收；如何处理传输差错（即，差错控制）；如何调节“帧”的发送速率以使其与接收方相匹配（即，流量控制）；如何在两个网络实体之间提供数据链路通路的建立、维持和释放的管理（即，链路管理）。3.1 OSI3.1 OSI参考模型相关知识参考模型相关知识3.1.5 OSI3.1.5 OSI各层主要功能各层主要功能数据链路层：介质访问及链路控制数据链路层：介质访问及链路控制 （3）什么是“帧”。 “帧”是数据链路层的PDU，是根据一定规则组成的数据块。和物理层不同，“帧”是发送方与接收方之间通过链路传送的一个完整的最小信息单位（信息单位是指这组信息是有含义、有意义的）。 “帧”结构由局域网

16、标准（IEEE 802.3标准）定义，如图所示。“帧”包含着数据将要到达的“目的地址”，也就是说，数据链路层在物理层传送的基础上，负责建立相邻节点之间的数据链路，并通过物理层建立起来的物理链路，将具有一定意义和结构的信息（即，帧）正确地在终端设备（点到点）之间进行传送。3.1 OSI3.1 OSI参考模型相关知识参考模型相关知识3.1.5 OSI3.1.5 OSI各层主要功能各层主要功能网络层：寻址与路由选择 3. 3. 网络层：寻址与路由选择网络层：寻址与路由选择 网络层主要功能是完成数据包的寻址与路由选择。网络层中的PDU是“包”（packet）。 网络层典型设备是路由器、三层交换机（“三

17、层”就是指网络层）。 在数据链路层中，讨论的是“链路”之间的通信问题，即，两台相邻设备之间的通信（注意“相邻”的意义，即两设备间再没有其他中间节点）。但是，在实际中，两台设备可能相隔很远，它们之间可能要包含很多段“链路”（称之为“通路”）。网络层负责解决由多条“链路”组成的“通路”的数据传送问题。 3.1 OSI3.1 OSI参考模型相关知识参考模型相关知识3.1.5 OSI3.1.5 OSI各层主要功能各层主要功能网络层：寻址与路由选择 3. 3. 网络层：寻址与路由选择网络层：寻址与路由选择 如图所示，“通路”是指从发出信息的节点（信源）到接收信息的节点（信宿）的一串节点和链路，它是一系列

18、穿越通信网络而建立的节点和节点的链路。 3.1 OSI3.1 OSI参考模型相关知识参考模型相关知识3.1.5 OSI3.1.5 OSI各层主要功能各层主要功能网络层：寻址与路由选择 上页图中，节点A到B的通路有N多条，如：AMB（跨越两条链路的通路）ACDEB（跨越四条链路的通路）AFHIB（跨越四条链路的通路）ACMIB（跨越四条链路的通路）ACMHIB（跨越五条链路的通路） 3.1 OSI3.1 OSI参考模型相关知识参考模型相关知识3.1.5 OSI3.1.5 OSI各层主要功能各层主要功能网络层：寻址与路由选择 在数据链路层，只处理两点间的链路，因此，没有路径选择的问题；而从A端到B

19、端，实际存在多条路径（通路），那么应该如何选择路径，这就是网络层要解决的“寻址与路由选择”问题。 网络层的功能就是要选择合适的路径转发数据包，使发送方的数据能够正确无误地按目的地址寻找到接收方的路径（网络中两点之间到达的路径肯定有很多），并将数据包交给接收方。 3.1 OSI3.1 OSI参考模型相关知识参考模型相关知识3.1.5 OSI3.1.5 OSI各层主要功能各层主要功能传输层：端到端主机连接 4. 4. 传输层：端到端主机连接传输层：端到端主机连接 传输层介于下三层和高层之间。传输层的PDU是“段”（segment）。 传输层的基本功能是接收上一层（会话层）发来的数据，并进行分段；建

20、立端到端连接（如，主机A到主机B的连接）；保证数据从一端（主机A）正确传送到另一端（主机B）。 所谓“端到端”，如图所示，是指如果从A端到B端，中间其实有很多中间节点，但对于传输层来说，它并不关心其他节点的存在，只认为传输层的报文数据是从A端直接到B端，这就叫做端到端，即主机到主机，所以传输层也叫主机主机层。3.1 OSI3.1 OSI参考模型相关知识参考模型相关知识3.1.5 OSI3.1.5 OSI各层主要功能各层主要功能传输层：端到端主机连接 传输层是一个真正的端到端的层，所有的处理都是按照“源端”到“目的端”进行。传输层的功能是向用户提供可靠的端到端服务，向高层屏蔽数据通信的细节，它是

21、计算机网络通信系统中最关键的一层。 说明：在传输层，连接两台计算机不是一条简单链路，而是一个通信子网（注意子网的意义），在这个子网中，有很多通道相互连接，情况比链路复杂多了。3.1 OSI3.1 OSI参考模型相关知识参考模型相关知识3.1.5 OSI3.1.5 OSI各层主要功能各层主要功能会话层：互联主机通信 5. 5. 会话层：互联主机通信会话层：互联主机通信 会话层是OSI参考模型的第五层。会话层主要功能要实现互联主机的通信。通过执行多种机制，在应用程序间建立、维持、终止会话。 从会话层开始，会话层、表示层、应用层一起构成了OSI的高层协议。 高层协议与底层完成的任务不同：OSI下面四

22、层的主要内容是通信方面的，即如何实现网络的可靠服务，它是面向网络的；而高层协议主要涉及网络服务，是面向用户的，一般由软件厂商负责（如微软），如图所示。3.1 OSI3.1 OSI参考模型相关知识参考模型相关知识3.1.5 OSI3.1.5 OSI各层主要功能各层主要功能会话层：互联主机通信 所谓“会话”（session），指有始有终的一系列动作/消息。例如，打电话时，从拿起电话拨号，到挂断电话这中间的一系列过程可以称之为一个session。会话层在两主机端，建立、维持、终止会话，示意如图所示。 说明：在会话层，完全不考虑诸如检错、流量控制等传输的可靠性问题了，这些问题被认为已经在传输层得到了最

23、终解决。3.1 OSI3.1 OSI参考模型相关知识参考模型相关知识3.1.5 OSI3.1.5 OSI各层主要功能各层主要功能6. 6. 表示层：处理数据格式表示层：处理数据格式 表示层主要用于处理两个通信系统中信息的表示方式，以保证一个主机的应用层信息可以被另一个应用程序理解。表示层的数据转换包括数据加密、压缩、格式化等。7. 7. 应用层：网络应用应用层：网络应用 应用层是OSI的最高层，它与用户直接联系，对软件提供接口和网络服务，包括文件传送、远程登录、电子邮件以及网络管理等。3.1 OSI3.1 OSI参考模型相关知识参考模型相关知识3.1.6 OSI3.1.6 OSI各层数据传递与

24、封装各层数据传递与封装 根据OSI模型，每一层协议的执行过程，都要与另一台计算机的对等层（相应层次，如主机A端的7层对主机B端的7层，主机A端的5层对主机B端的5层等）进行通信。但是，整个操作过程是必须通过低一层的消息发送来完成的，即第N层使用第N-1层的服务，并向第N1层提供服务。3.1 OSI3.1 OSI参考模型相关知识参考模型相关知识3.1.6 OSI3.1.6 OSI各层数据传递与封装各层数据传递与封装 1. OSI1. OSI数据传递与流动过程数据传递与流动过程 如图所示，当主机A要发送数据给主机B时，其实际传输路线是：从A端7层开始，自上到下传递，一直传递到物理层，再通过实际传输

25、介质（如双绞线）进行传输，传输到接收方B端的物理层，再自下到上，进行各层的传递，最后才到达接收方B主机。 整个传输过程中，只有物理层是实际数据传输的物理通道。 说明：图中只有物理层的对等层是实线连接，表示是实际连接，其他对等层都是虚线连接，表示不是直接连接。3.1 OSI3.1 OSI参考模型相关知识参考模型相关知识3.1.6 OSI3.1.6 OSI各层数据传递与封装各层数据传递与封装 2. 2. 数据封装过程数据封装过程 在上页图中，当发送方（A端）的数据从上到下逐层传递时，在每层都要加上该层适当的控制信息（也称“报头”），即，每层将每层的协议头（协议头包括层到层之间的通信相关信息）加到其

26、对应的 PDU 中，这个过程称为封装过程，示意如图所示。 图中，数据传输到最底层物理层后，成为“0”和“1”组成的数据bit流，然后再转换为电信号或光信号等形式，在物理介质上传输至接收方（B 端）。3.1 OSI3.1 OSI参考模型相关知识参考模型相关知识3.1.6 OSI3.1.6 OSI各层数据传递与封装各层数据传递与封装 3. 3. 数据解封过程数据解封过程 数据解封过程是数据封装的逆过程。如图所示，在接收方（B 端），数据向上传递时和封装过程正好相反，它要逐层剥去发送方（A端）相应层加上的控制信息（即，封装好的数据解封），恢复成发送方对等层数据的格式。 说明：因为接收方的某一层不会收

27、到底下各层的控制信息，而高层的控制信息对于它来说又只是透明的数据，所以它只阅读和去除本层的控制信息，并且进行相应的协议操作，因此，发送方和接收方的对等实体看到的信息是相同的，就好像这些信息“直接”传给了对方一样。3.1 OSI3.1 OSI参考模型相关知识参考模型相关知识3.1.6 OSI3.1.6 OSI各层数据传递与封装各层数据传递与封装 4. OSI4. OSI各层之间的关系各层之间的关系 OSI层之间的关系涉及同一端中的各层次间关系、不同端中对等层间关系。如图所示，可总结OSI层间关系如下。3.1 OSI3.1 OSI参考模型相关知识参考模型相关知识3.1.6 OSI3.1.6 OSI

28、各层数据传递与封装各层数据传递与封装 （1）同一端中的各层次间关系：一层都使用下层提供的服务，并向上一层提供服务。终端主机的每一层（如，主机A的第七层）不能直接与对端相应层（主机B的第七层）通信，而是通过下一层为其提供服务来间接与对端的对等层交换数据。（2）不同端中对等层间的关系：不同主机间（如，主机A的第四层和主机B的第四层）通信时，对等层（即，主机A的运输层和主机B的运输层）的关系用“协议”（即，运输层协议）来规定。对等层协议（运输层协议）只处理这一层自己的事（运输层协议规定的工作），而与其他层次无关。各层只要能完成向其上层（会话层）提供规定好的服务，并向其下层（网络层）调用规定好的服务。

29、 也就是说，每层的具体工作，是由这层次的协议来规定的。 说明：由于OSI参考模型只是一个模型，每一层并不真正执行任何功能。但是，各层协议的执行过程（由硬件以及软件构成）则需要完成与OSI参考模型层有关的功能。3.2 TCP/IP3.2 TCP/IP模型相关知识模型相关知识本节概述本节概述 OSI参考模型是严格遵循分层模式的典范。 OSI参考模型自推出后，在网络结构中起到了主要作用。但除OSI参考模型外，市场上还流行着另外一些标准。其中，由于其简捷、高效，以及Internet的流行使用，产品大多遵循TCP/IP协议，这使TCP/IP成为事实上的国际标准，也有人称它为工业标准。3.2 TCP/IP

30、3.2 TCP/IP模型相关知识模型相关知识本节学习内容本节学习内容3.2.1 TCP/IP3.2.1 TCP/IP模型模型3.2.2 TCP/IP3.2.2 TCP/IP模型和模型和OSIOSI模型的比较模型的比较3.2 TCP/IP3.2 TCP/IP模型相关知识模型相关知识3.2.1 TCP/IP3.2.1 TCP/IP模型模型 实际上，TCP/IP（Transmission Control Protocol / Internet Protocol）是发展至今最成功的通信协议，它被广泛用于互联网（Internet）。TCP/IP在这里代表的是TCP/IP族，是一组通信协议，TCP/IP这

31、两个协议在这组协议族里是最重要的两个协议。TCP/IP族协议可以使任何具有网络设备的用户访问和共享Internet上的信息。 TCP/IP模型以TCP/IP协议为核心，其分层结构与OSI参考模型相比更为简单，两者之间的对应关系如图所示。 说明：TCP/IP模型也叫TCP/IP协议栈，是官方Internet标准文档中的术语。3.2 TCP/IP3.2 TCP/IP模型相关知识模型相关知识3.2.2 TCP/IP3.2.2 TCP/IP模型和模型和OSIOSI模型的比较模型的比较 TCP/IP模型和OSI参考模型共同之处是都采用了层次结构的概念，在传输层中都定义了相似的功能等。但在使用协议、层次划

32、分等方面依然有很大区别。1. TCP/IP1. TCP/IP模型针对模型针对TCP/IPTCP/IP协议协议 OSI参考模型产生在协议发明以前，这意味着OSI参考模型没有偏向于任何特定的协议，因此OSI非常通用。 TCP/IP模型却正好相反。它专门针对TCP/IP协议，是先有TCP/IP协议之后，才产生了TCP/IP模型。因此，TCP/IP模型不会出现与协议不匹配的情况。唯一的问题是它对于描述其他的非TCP/IP网络并不特别有用。3.2 TCP/IP3.2 TCP/IP模型相关知识模型相关知识3.2.2 TCP/IP3.2.2 TCP/IP模型和模型和OSIOSI模型的比较模型的比较 2. T

33、CP/IP2. TCP/IP模型浓缩了模型浓缩了OSIOSI模型模型 TCP/IP模型同样采用了分层结构，是OSI模型的浓缩。 TCP/IP模型与OSI参考模型有清晰的对应关系，它覆盖了OSI参考模型的所有层次，其中应用层包含了OSI参考模型的所有高层协议。3.2 TCP/IP3.2 TCP/IP模型相关知识模型相关知识3.2.2 TCP/IP3.2.2 TCP/IP模型和模型和OSIOSI模型的比较模型的比较 3. TCP/IP3. TCP/IP模型是事实标准模型是事实标准 OSI是理论模型，TCP/IP模型是事实标准。 OSI是国际标准，但是并没有进行大规模的应用。而TCP/IP协议现在占

34、领了几乎整个网络世界，是事实上的标准，也有人称它为工业标准，市场上大多产品都遵循TCP/IP协议标准。 说明：也就是说，OSI模型是一种供参考的理论依据，它仅仅是一个模型，从来没有实现过；而TCP/IP模型是市场实际使用的标准。3.3 3.3 局域网、以太网、无线网标准及比较局域网、以太网、无线网标准及比较本节概述本节概述 在一些技术资料中，经常提到在一些技术资料中，经常提到“局域网局域网”“”“以太以太网网”“”“无线网无线网”这些术语，那么，它们之间到底有什么关这些术语，那么，它们之间到底有什么关系？系？ 本节将进行说明。本节将进行说明。3.3 3.3 局域网、以太网、无线网标准及比较局域

35、网、以太网、无线网标准及比较本节学习内容本节学习内容3.3.1 3.3.1 局域网标准局域网标准IEEE 802.xIEEE 802.x3.3.2 3.3.2 以太网标准以太网标准IEEE 802.3IEEE 802.33.3.3 3.3.3 无线网标准无线网标准IEEE 802.11IEEE 802.113.3 3.3 局域网、以太网、无线网标准及比较局域网、以太网、无线网标准及比较3.3.1 3.3.1 局域网标准局域网标准IEEE 802.xIEEE 802.x IEEE 802.x标准（“.x”代表一组标准系列）是电子电器工程师协会（IEEE）制定的一组局域网系列标准。IEEE 802

36、.x标准当今依然处于主导地位。 在IEEE 802.x系列标准中，又包含了许多局域网标准，如IEEE 802.3以太网（Ethernet）局域网标准、IEEE 802.5令牌环网局域网标准、IEEE 802.11无线局域网（WLAN）标准等。 说明：不同的局域网标准，会有不同的网络结构（如，是总线型还是环形），也就有相应不同的组网技术（如，是采用双绞线还是光纤等）。 IEEE 802.x标准对应于OSI参考模型的物理层和数据链路层。 3.3 3.3 局域网、以太网、无线网标准及比较局域网、以太网、无线网标准及比较3.3.1 3.3.1 局域网标准局域网标准IEEE 802.xIEEE 802.

37、x在数据链路层MAC子层中定义了多种局域网标准，如下图所示。3.3 3.3 局域网、以太网、无线网标准及比较局域网、以太网、无线网标准及比较3.3.1 3.3.1 局域网标准局域网标准IEEE 802.xIEEE 802.x部分常用的IEEE 802.x标准有： IEEE 802.2：定义逻辑链路控制 LLC； IEEE 802.3：以太网（CSMA/CD介质访问控制）标准； IEEE 802.4：令牌总线网（Token Bus）标准； IEEE 802.5：令牌环网（Token Ring）标准； IEEE 802.6：城域网（MAN）介质访问控制子层与物理层规范； IEEE 802.11：无

38、线局域网技术网（WLAN）标准。 3.3 3.3 局域网、以太网、无线网标准及比较局域网、以太网、无线网标准及比较3.3.2 3.3.2 以太网标准以太网标准IEEE 802.3IEEE 802.3 以太网（Ethernet）是IEEE 802.3标准定义的一种局域网技术标准，是一种总线结构的局域网。以太网是当今应用最为广泛的局域网，它在很大程度上取代了其他局域网标准，如令牌环网、FDDI等。 说明：市场上不同厂家，在这个802.3协议标准之下，生产出同种电气结构、数据通信结构的产品，用这些产品组建起来的网络总称就是以太网。 当今局域网中使用的网卡都是以太网卡，各种集线器、交换机、路由器的局域

39、网接口（RJ-45接口）也是以太网接口（所以也叫“以太网口”）。3.3 3.3 局域网、以太网、无线网标准及比较局域网、以太网、无线网标准及比较3.3.2 3.3.2 以太网标准以太网标准IEEE 802.3IEEE 802.31. 1. 以太网四个不同的技术时代以太网四个不同的技术时代（1）以太网IEEE 802.3。即标准以太网（又称传统以太网），采用同轴电缆（或3类UTP）作为传输介质，传输速率达到10Mbps。（2）100Mbps以太网。又称快速以太网，采用双绞线或光纤作为传输介质，传输速率达到100Mbps，标准是IEEE 802.3标准（820.3扩展标准）。（3）1000Mbps

40、以太网。又称千兆以太网，采用光缆或双绞线作为传输介质，传输速率达到1000Mbps（1Gbps）。标准是IEEE 802.3z标准（820.3扩展标准）。（4）10Gbps以太网。又称万兆网，是正在新兴发展的以太网技术。标准分为三种，IEEE 802.3ae，定义了在光纤上传输10G以太网的标准；IEEE 802.3ak，定义了在对称铜缆上运行10G以太网的标准；IEEE 802.3an，定义了基于双绞线作为媒质的10G以太网标准，目前该标准正在制订中。 目前快速以太网为了最大程度地减少冲突，提高网络速度和使用效率，使用交换机（Switch）来进行网络连接和组织，这样，以太网的拓扑结构就成了星

41、型，但在逻辑上，以太网仍然使用总线型拓扑和 CSMA/CD 的总线争用技术。 3.3 3.3 局域网、以太网、无线网标准及比较局域网、以太网、无线网标准及比较3.3.2 3.3.2 以太网标准以太网标准IEEE 802.3IEEE 802.32. 10Base2. 10Base结构结构 标准以太网又称10Mbps以太网，由IEEE 802.3定义，包括了10Base-5、10Base-2、10Base-T、10Base-F等多种网络结构，简称10Base结构。表中列出了10Mbps以太网的标准。 在10Base网络结构中，10Base-T是使用最为广泛的一种以太网线缆标准，它的显著优势就是易于

42、扩展、维护简单、价格低廉。一个集线器（或交换机）加上几根双绞线，就能构成一个实用的小型局域网。但10Base-T的缺点是，电缆的最大有效传输距离是距集线器（或交换机）100m，即使是高质量的5类双绞线也只能达到150m。 说明：在10Base结构中，10是指传输速率；Base是指基带传输方式；而-2是指单个网段细缆最长不能超过185M，而-5是指单个网段粗缆最长不能超过500M；-T表示双绞线，-F表示光纤。3.3 3.3 局域网、以太网、无线网标准及比较局域网、以太网、无线网标准及比较3.3.3 3.3.3 无线网标准无线网标准IEEE 802.11IEEE 802.11 无线局域网是目前使

43、用广泛的一种局域网。 无线局域网与传统的局域网主要不同之处就是传输介质不同，它采用的是无线传输介质。同样，IEEE 802.11也有它的扩展标准，在这里不再赘述。3.4 3.4 任务案例任务案例计算机双机互联计算机双机互联【任务描述任务描述】 用交叉线将两台计算机互连。目的是要达到初步理解和体验计算机互连和互联概念、初识及体验组建最小局域网的基本过程。【任务要求任务要求】 要求能用自己已制作好的交叉线，将两台计算机互连，如图所示，并且能互通。 （1）能安装计算机网卡，并且可互连。 （2）将计算机A的 IP地址设置为192.168.1.1，计算机B的IP地址设置为192.168.1.2，子网掩码

44、均为255.255.255.0；（3）设置计算机A的网络标识为test-01，设置计算机B网络标识为test-02；（4）能分别在计算机A和计算机B的“查看工作组计算机”中，显示出“test-01”“test-02”两台计算机。3.4 3.4 任务案例任务案例计算机双机互联计算机双机互联【任务分析任务分析】 制作网线是连网的第一步，也是学习网络基本知识与基本技能的第一步，因此，每一个学习者都应能非常熟练地制作网线及用测线仪测试网线。3.4 3.4 任务案例任务案例计算机双机互联计算机双机互联3.4.1 3.4.1 准备工作准备工作 准备两台计算机，两块网卡（带有RJ-45连接接口），两根1米以

45、上的交叉线（制作方法见第2章）。3.4 3.4 任务案例任务案例计算机双机互联计算机双机互联3.4.2 3.4.2 安装网卡及进行双机互连安装网卡及进行双机互连 1. 1. 安装网卡安装网卡（1）打开计算机机箱，将网卡插入相应的扩展槽内（PCI/ISA），如图所示。 3.4 3.4 任务案例任务案例计算机双机互联计算机双机互联3.4.2 3.4.2 安装网卡及进行双机互连安装网卡及进行双机互连 （2）将网卡通过螺钉固定紧，以保证其正常工作，如图所示。 3.4 3.4 任务案例任务案例计算机双机互联计算机双机互联3.4.2 3.4.2 安装网卡及进行双机互连安装网卡及进行双机互连 （3）盖合机箱

46、，把网线插入网卡的RJ-45接口中，如图所示。 3.4 3.4 任务案例任务案例计算机双机互联计算机双机互联3.4.2 3.4.2 安装网卡及进行双机互连安装网卡及进行双机互连 （4）打开主机电源，启动计算机并进入操作系统（如，Windows XP），这时系统会提示发现新的硬件设备，系统将自动安装好驱动程序，无需手动安装。（5）安装完毕后，如果要查看网卡属性，可按如图所示进行操作（以Windows XP为例）。 3.4 3.4 任务案例任务案例计算机双机互联计算机双机互联3.4.2 3.4.2 安装网卡及进行双机互连安装网卡及进行双机互连 2. 2. 进行双机互连进行双机互连 用交叉线互连计算

47、机A和计算机B。 3.4 3.4 任务案例任务案例计算机双机互联计算机双机互联3.4.3 3.4.3 设置计算机设置计算机IPIP地址地址 该步骤主要完成对互连的两台计算机的IP地址设置。 1. 1. 设置计算机设置计算机A A的的IPIP地址地址（1）打开本地连接属性窗口。单击桌面“开始”按钮，选择“设置网络连接”；打开“网络连接”窗口；右击“本地连接”，单击“属性”，如图所示。 3.4 3.4 任务案例任务案例计算机双机互联计算机双机互联3.4.3 3.4.3 设置计算机设置计算机IPIP地址地址（2）设置IP地址。如图所示，在“本地连接属性”窗口，选中“Inernet协议（TCP/IP）

48、”，单击“属性”；在“Internet 协议（TCP/IP）属性”窗口中，将IP地址设置为192.168.1.1，子网掩码为255.255.255.0，然后单击“确定”；返回“本地连接属性”窗口，再单击“确定”，设置完成。3.4 3.4 任务案例任务案例计算机双机互联计算机双机互联3.4.3 3.4.3 设置计算机设置计算机IPIP地址地址2. 2. 设置计算机设置计算机B B的的IPIP地址。地址。 步骤同上，只是将IP地址设置成192.168.1.2。 3.4 3.4 任务案例任务案例计算机双机互联计算机双机互联3.4.4 3.4.4 测试计算机网络连通性测试计算机网络连通性 互连两台计算

49、机后，要测试是否真正能连通。 通常使用ping命令可测试网络是否能够连通，利用它可以检查网络能否连通，可以很好地帮助分析判定网络故障。1. ping1. ping命令简介命令简介 ping 命令是Windows系统自带的一个可执行命令。ping命令只有在安装了 TCP/IP 协议后才可以使用。 ping命令主要作用是通过发送数据包并接收应答信息来检测两台计算机之间的网络是否连通。当网络出现故障的时候，可以用这个命令来预测故障和确定故障地点。 ping命令成功，只能说明当前主机与目的主机之间存在一条连通的路径；如果不成功，则需考虑网线是否连通，网卡设置是否正确，IP地址是否可用等。 注意：成功地

50、与另一台主机进行一次或两次数据报交换，并不表示TCP/IP配置就是正确，必须大量地执行本地主机与远程主机的数据报交换，才能确信TCP/IP的正确性。3.4 3.4 任务案例任务案例计算机双机互联计算机双机互联3.4.4 3.4.4 测试计算机网络连通性测试计算机网络连通性ping命令的格式为：ping 对方IP地址该命令还可以有许多参数，键入ping后按回车，即可看到详细说明。ping命令主要参数说明：nBytes：表示测试数据包的大小。nTime：表示数据包的延时时间。nTTL：表示数据包的生存期。数据包无法到达目的主机：Destination host unreachable。数据包无法到

51、达目的主机或数据包丢失：Request timed out。3.4 3.4 任务案例任务案例计算机双机互联计算机双机互联3.4.4 3.4.4 测试计算机网络连通性测试计算机网络连通性2. 2. 使用使用pingping命令测试命令测试 在计算机A的“桌面”上单击“开始”按钮，选择“运行”命令，在弹出的“运行”窗口中，输入“cmd”命令，如右图所示，然后单击“确定”。 在如右图所示的命令窗口中，输入ping 192.168.1.2命令后回车，如果出现如图所示，则说明两台机器已经连通。3.4 3.4 任务案例任务案例计算机双机互联计算机双机互联3.4.4 3.4.4 测试计算机网络连通性测试计算

52、机网络连通性 若出现如图所示界面，则说明没有ping通。 ping不通的主要原因一般有对方机器开启防火墙，网线没有做好，或网卡驱动没有安装好等原因。3.4 3.4 任务案例任务案例计算机双机互联计算机双机互联3.4.5 3.4.5 设置计算机网络标识设置计算机网络标识设置计算机网络标识（计算机名）是为了便于在双机互连后辨识。（1）设置计算机A网络标识为test-01：右击“网上邻居”，选择“属性”，打开“网络连接”窗口，如图所示，设置计算机A的网络标识为test-01，工作组选择默认“WORKGROUP”。n（2）设置计算机B的网络标识为test-02：步骤类似如上，设置计算机B的网络标识为t

53、est-02。3.4 3.4 任务案例任务案例计算机双机互联计算机双机互联3.4.6 3.4.6 查看工作组计算机查看工作组计算机 在计算机A上，双击桌面上的“网上邻居”；打开“网上邻居”窗口，单击左侧的“查看工作组计算机”，在右侧中显示出“test-01”“test-02”两台计算机。至此，两台机器就可以互相访问对方的共享文件了，如图所示。 说明：计算机B也可采用同样方法“查看工作组计算机”。3.5 3.5 知识扩展：知识扩展：CSMA/CDCSMA/CD介质访问控制过程介质访问控制过程本节概述本节概述 以太网CSMA/CD介质访问控制即是IEEE 802.3标准（以太网标准），它主要解决共享介质“争用”问题。 “争用”系统是建立在“允许传输介质范围内先来先服务”的原则基础上的。也就是说，每个网络设备都有竞争传输介质的控制权。 “争用”系统的设计使网络设备上的所有设备，在它们想要发送信号时就能发送，这样，信号碰撞的机会会呈几何数量增长。为了减少碰撞次数，采用了载波侦听多路存取/冲突检测（CSMA/CD，Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect）协议。 CSMA/CD是如何进行介质访问控制的呢。其实它与电话会议类似，许多人可以同时在线路上进行对话，但每次只允许在线路上有一个人说话，否则，如果每个人都在同时说话，就只能听到一片噪