一级教学幻灯片Windows

1、 国家信息化工程师认证考试管理中心国家信息化工程师认证考试管理中心2第第1 1章章 网络模型网络模型 第第2 2章章 网络协议和网络协议和IP寻址寻址第第3 3章章 网络互连设备网络互连设备第第4 4章章 局域网局域网3第第 1 章章 网络模型网络模型 456 计算机网络计算机网络(Network)(Network)是将处在是将处在 且相互独立的且相互独立的 或或 ，通过，通过 和和 按照特定的按照特定的 和和 相互连接相互连接起来，利用起来，利用 进行管理和控制，从而进行管理和控制，从而实现实现 信息传输信息传输 和和 的一种信息系统。的一种信息系统。 7简单网络示意图简单网络示意图8 AR

2、PAnet（高级研究计划署网络，（高级研究计划署网络，Advanced Research Projects Agency net）是世界上第一个计算机网络，出现在是世界上第一个计算机网络，出现在20世纪世纪60年代后期，由美国国防部资助。其第一个节点年代后期，由美国国防部资助。其第一个节点于于1969年在加利福利亚大学洛杉矶分校安装，年在加利福利亚大学洛杉矶分校安装，最终发展成为今天的最终发展成为今天的Internet。我国我国Internet的发展的发展 1987年年9月下旬，钱天白教授发出我国第月下旬，钱天白教授发出我国第一封电子邮件一封电子邮件“越过长城，通向世界越过长城，通向世界”，揭

3、开，揭开了了中国人使用中国人使用Internet的序幕。的序幕。910 覆盖范围一般不超过数十公里，通常是一幢覆盖范围一般不超过数十公里，通常是一幢建筑物内、相邻的几幢建筑物之间或者是一个园建筑物内、相邻的几幢建筑物之间或者是一个园区的网络。区的网络。 覆盖范围通常为数百公里到数千公里，甚至覆盖范围通常为数百公里到数千公里，甚至数万公里，可以是一个地区或一个国家，甚至世数万公里，可以是一个地区或一个国家，甚至世界几大洲或整个地球。界几大洲或整个地球。 覆盖的地理范围介于局域网和广域网之间，覆盖的地理范围介于局域网和广域网之间，通常为数十公里到数百公里的一座城市内。通常为数十公里到数百公里的一座

4、城市内。 1112 通常是由很少几台计算机组成的工作组。对等网采通常是由很少几台计算机组成的工作组。对等网采用分散管理的方式，网络中的每台计算机既作为客户机用分散管理的方式，网络中的每台计算机既作为客户机又可作为服务器来工作，每个用户都管理自己机器上的又可作为服务器来工作，每个用户都管理自己机器上的资源。资源。 网络的管理工作集中在运行特殊网络操作系统服务网络的管理工作集中在运行特殊网络操作系统服务器软件的计算机上进行，这台计算机被称为服务器，它器软件的计算机上进行，这台计算机被称为服务器，它可以验证用户名和密码的信息，处理客户机的请求。而可以验证用户名和密码的信息，处理客户机的请求。而网络中

5、其余的计算机则不需要进行管理，而是将请求通网络中其余的计算机则不需要进行管理，而是将请求通过转发器过转发器(Redirector)发给服务器。发给服务器。 1314 网络中的计算机或设备通过一条共享的通信介质进行网络中的计算机或设备通过一条共享的通信介质进行数据传播，所有节点都会收到任何节点发出的数据信息。数据传播，所有节点都会收到任何节点发出的数据信息。这种传输方式主要应用于局域网中。广播网络中有三种传这种传输方式主要应用于局域网中。广播网络中有三种传输类型：输类型：和和。 网络中的计算机或设备通过单独的链路进行数据传输，网络中的计算机或设备通过单独的链路进行数据传输，并且两个节点间都可能会

6、有多条单独的链路。这种传播方并且两个节点间都可能会有多条单独的链路。这种传播方式主要应用于广域网中。式主要应用于广域网中。 15161.2.1 OSI参考模型简介参考模型简介1.2.2 OSI参考模型各层的功能参考模型各层的功能1.2.3 数据传输的封装和解封装数据传输的封装和解封装1.2.4 TCP/IP四层模型四层模型 1718第第7层层应用层应用层Application第第6层层 表示层表示层Presentation第第5层层 会话层会话层Session第第4层层 传输层传输层Transport第第3层层 网络层网络层Network第第2层层 数据链路层数据链路层Data Link第第1

7、层层 物理层物理层Physical19各层间相互独立，某一层的变化各层间相互独立，某一层的变化不会影响其他层不会影响其他层促进标准化工作促进标准化工作使网络易于实现和维护使网络易于实现和维护20物理层物理层数据链路层数据链路层网络层网络层传输层传输层57层层21 通过物理传输比特（通过物理传输比特（bit）流流 中继器和集线器中继器和集线器 建立、维护和取消物理连接建立、维护和取消物理连接 22 将比特信息加以组织封装成数据帧（将比特信息加以组织封装成数据帧（Frame） 通过使用接收系统的硬件地址或物理地址来寻址通过使用接收系统的硬件地址或物理地址来寻址 硬件地址或物理地址（即硬件地址或物理

8、地址（即MAC地址地址） 两个子层两个子层 媒体访问控制（媒体访问控制（MAC） 逻辑链路控制（逻辑链路控制（LLC） 网卡、网桥和交换机网卡、网桥和交换机23 基于网络层地址进行不同网络系统间基于网络层地址进行不同网络系统间的路径选择的路径选择 网络层地址（网络层地址（IP地址地址） 分割和重新组合分割和重新组合数据包数据包（Packet） 差错检验和可能的修复差错检验和可能的修复 可能的数据流量控制可能的数据流量控制 路由器路由器 24 在不同物理节点上的应用程序间建立连接以在不同物理节点上的应用程序间建立连接以传输数据传输数据 将数据组织成将数据组织成数据段数据段（Segment） 连接

9、类型类型连接类型类型 面向连接面向连接(Connection-oriented) 无连接无连接(Connectionless) 用一个寻址机制来标识一个特定的应用程序用一个寻址机制来标识一个特定的应用程序传输层地址（即传输层地址（即端口号端口号）25 建立、管理和终止会话建立、管理和终止会话 系统的应用层送出的信息可被另一个系统的系统的应用层送出的信息可被另一个系统的应用层所读取应用层所读取 利用一种公用的信息表示格式翻译多种信息利用一种公用的信息表示格式翻译多种信息 数据表示、数据安全、数据压缩数据表示、数据安全、数据压缩 应用层应用层 网络服务与使用者应用程序间的一个接口网络服务与使用者应

10、用程序间的一个接口2627 TCP/IP与与OSI的对应的对应 TCP/IP参考模型的各层参考模型的各层2829第第1层：网络接口层层：网络接口层(Network Interface)网络接口层对应网络接口层对应OSI物理层和数据链路物理层和数据链路层并实现与它们相同的功能，其中包括层并实现与它们相同的功能，其中包括LAN和和WAN的技术细节。这一层也称为的技术细节。这一层也称为主机到主机到网络层网络层(Host-to-Network)。30 第第2层：互联网络层层：互联网络层(internet) 互联网络层的目的是运送数据包，将数互联网络层的目的是运送数据包，将数据从任何在相连的网络上送到目

11、的地，而不据从任何在相连的网络上送到目的地，而不在乎走的是哪个路径或网络。管理这层的特在乎走的是哪个路径或网络。管理这层的特定协议称为互联网络协议定协议称为互联网络协议(IP)。最佳的路径。最佳的路径选定和数据包交换都发生在这层。选定和数据包交换都发生在这层。31第第3层：传输层层：传输层(Transport)传输层负责处理有关服务质量等事项，如传输层负责处理有关服务质量等事项，如可靠度、流量控制和错误校正。该层可以提供可靠度、流量控制和错误校正。该层可以提供不同服务质量、不同可靠性保证的传输服务，不同服务质量、不同可靠性保证的传输服务，并且协议发送端和目标端的传输速度差异。这并且协议发送端和

12、目标端的传输速度差异。这一层也称为一层也称为主机到主机层主机到主机层(Host-to-Host)。32 第第4层：应用层层：应用层(Application) 应用层包括会话层和表示层的功能，用来应用层包括会话层和表示层的功能，用来建立应用层来处理高层协议、有关表达、编码建立应用层来处理高层协议、有关表达、编码和会话控制。和会话控制。TCP/IP将所有应用程序相关的内将所有应用程序相关的内容都归为一层，并保证为下层适当的将数据封容都归为一层，并保证为下层适当的将数据封装成数据包。装成数据包。3334351.1网络概述网络概述 1.1.1网络的概念网络的概念 1.1.2网络的发展网络的发展 1.1

13、.3网络的分类网络的分类1.2分层结构的参考模型的提出分层结构的参考模型的提出 1.2.1 OSI参考模型参考模型OSI参考模型的物理层参考模型的物理层OSI参考模型的数据链路层参考模型的数据链路层OSI参考模型的网络层参考模型的网络层OSI参考模型的传输层参考模型的传输层OSI参考模型的上三层参考模型的上三层 1.2.2 OSI模型数据帧封装过程模型数据帧封装过程 1.2.3 TCP/IP的四层参考模型的四层参考模型1.3相关国际机构简介相关国际机构简介36第第 2 章章 网络协议和网络协议和IP寻址寻址 37 2.1 网络协议网络协议2.2 IP寻址寻址2.3 复习复习382.1.1 协议

14、和协议栈协议和协议栈2.1.2 协议的作用及常见协议协议的作用及常见协议 2.1.3 TCP/IP协议协议2.1.4 TCP/IP通信中数据帧的封装过程通信中数据帧的封装过程 39协议是网络中计算机或设备之间进行通信的协议是网络中计算机或设备之间进行通信的 一系列规则的集合。一系列规则的集合。以发送消息以发送消息“HELLO STUDENTS” 为例。为例。IP、TCP、HTTP、POP3、SMTP 014 H E L L O S T U D E N T S40什么是协议栈什么是协议栈在网络中，为了完成通信，必须在网络中，为了完成通信，必须使用多层上的多种协议。这些协议按使用多层上的多种协议。

15、这些协议按照层次顺序组合在一起，构成了协议照层次顺序组合在一起，构成了协议栈栈(Protocol Stack)，也称为协议族，也称为协议族(Protocol Suite)。412.1.2 协议的作用及常见协议协议的作用及常见协议协议的作用：协议的作用： 建立对等层虚拟通信建立对等层虚拟通信 实现层次间无关性实现层次间无关性 常用的协议栈：常用的协议栈： TCP/IP、IPX/SPX、AppleTalk4243网络接口层网络接口层 网络接口层负责将数据放置在网络媒介上，从网络接口层负责将数据放置在网络媒介上，从网络媒介上接收数据。它包括以太网网络媒介上接收数据。它包括以太网（IEEE802.3）

16、、）、异步传输模式（异步传输模式（ATM）、）、帧帧中继和令牌环这样的协议。中继和令牌环这样的协议。 44网络层网络层 网络层负责分配地址、打包和路由数据。这一网络层负责分配地址、打包和路由数据。这一层包括四个核心协议：层包括四个核心协议：Internet协议（协议（IP）IP负责给要传输的数据分负责给要传输的数据分配地址，将其发送到其目的地。配地址，将其发送到其目的地。地址解析协议（地址解析协议（ARP）ARP负责标识目的计算负责标识目的计算机上的网络适配器的媒介访问控制（机上的网络适配器的媒介访问控制（MAC）地址。地址。Internet控制报文协议（控制报文协议（ICMP）ICMP负责提

17、负责提供在数据投递期间失败时的诊断功能和错误报告。供在数据投递期间失败时的诊断功能和错误报告。Internet组管理协议（组管理协议（IGMP）IGMP负责在负责在TCP/IP内多重投递的管理。内多重投递的管理。 45传输层传输层 传输层提供在计算机之间预定通信和授权通信传输层提供在计算机之间预定通信和授权通信的 能 力 ， 将 数 据 上 传 到 应 用 层 或 下 传 到的 能 力 ， 将 数 据 上 传 到 应 用 层 或 下 传 到Internet层。传输层还指出数据所传递的应用层。传输层还指出数据所传递的应用程序的唯一标识符。程序的唯一标识符。传输层有两个核心协议：传输层有两个核心协

18、议： 传输控制协议（传输控制协议（TCP）和用户报文协议和用户报文协议（UDP），），它们控制数据传递的方法。它们控制数据传递的方法。 46TCP的三次握手的三次握手 （1）初始化主机通过一个同步标志位的数据）初始化主机通过一个同步标志位的数据段发出会话请求。段发出会话请求。（2）接收主机通过发回具有以下项目的数据）接收主机通过发回具有以下项目的数据段表示回复：同步标志位、即将发送的数段表示回复：同步标志位、即将发送的数据段的起始字节的顺序号、应答并带有将据段的起始字节的顺序号、应答并带有将收到的下一个数据段的字节顺序号。收到的下一个数据段的字节顺序号。（3）请求主机再回送一个数据段，并带有确

19、）请求主机再回送一个数据段，并带有确认顺序号和确认号。认顺序号和确认号。47 应用层应用层 应用层是应用层是TCP/IP协议组的顶层，所有的应用和协议组的顶层，所有的应用和使用程序包含在这一层中；它们包括：使用程序包含在这一层中；它们包括：HTTP，FTP，Telnet，SMTP，SNMP，DNS等。等。 482.1.4 TCP/IP数据帧的封装过程数据帧的封装过程 数据帧的组成数据帧的组成492.1.4 TCP/IP数据帧的封装过程数据帧的封装过程502.2 IP寻址寻址 2.2.1 IP地址的格式和组成地址的格式和组成2.2.2 IP地址的分类地址的分类2.2.3专网专网(私有私有)IP地

20、址和公网地址和公网(公共公共)IP地址地址2.2.4 IP地址的分配地址的分配2.2.5子网和子网掩码子网和子网掩码2.2.6缺省网关缺省网关 51 IP地址的格式地址的格式 IP地址是一组地址是一组32位长的二进制数字，位长的二进制数字， 用点分十进制表示。用点分十进制表示。 IP地址的组成地址的组成 网络地址主机地址网络地址主机地址520001000000IPIP地址地址主机地址主机地址网络地址网络地址53网络地址网

21、络地址主机地址主机地址网络地址网络地址主机地址主机地址网络地址网络地址主机地址主机地址A A类类B B类类C C类类5401-126网网.主主.主主.主主 126(27-1)16777214(224-2)10128-191网网.网网.主主.主主 16384(214)65534(216-2)110192-223网网.网网.网网.主主 2097152(221) 254(28-2)1110224-239组播地址组播地址1111240-研究和实验用地址研究和实验用地址55专网专网IP(供企业内部使用供企业内部使用)1个个A类地址：类地址：/816个个B类地址：类地址：172.16.0.

22、0/12 256个个C类地址：类地址：/16 公网公网IP(供供Internet使用使用)56 只有只有A、B、C三类地址可以分配给计算三类地址可以分配给计算机和网络设备机和网络设备 网络地址的第一个数字不能为网络地址的第一个数字不能为127，保留，保留用来测试连接用来测试连接 网络地址不能全为网络地址不能全为0，也不能全为，也不能全为255：全为全为0没有网络，全为没有网络，全为255用作子网掩码用作子网掩码57 主机地址中不能全为主机地址中不能全为0，也不能全为，也不能全为255：主机：主机地址全为地址全为0用来表示网络地址，全为用来表示网络地址，全为255用作广播用

23、作广播 网络地址相同主机地址必须惟一网络地址相同主机地址必须惟一 不能使用的不能使用的IP：、55、127.x.x.x、A.0.0.0、A.255.255.255、B.B.0.0、B.B.255.255、C.C.C.0、C.C.C.2555859子网子网(Subnet)是在是在TCP/IP网络上，网络上，用路由器连接的网段。同一子网内的用路由器连接的网段。同一子网内的IP地址必须具有相同的网络地址。地址必须具有相同的网络地址。60 6162子网掩码子网掩码(Subnet Mask)用来确定用来确定IP地址中的地址中的网络地址部分。其格式与网络地址部分。其

24、格式与IP地址相同，也是一组地址相同，也是一组32位的二进制数。位的二进制数。子网掩码中为子网掩码中为“1”的部分所对应是的部分所对应是IP地址中的地址中的网络地址部分，为网络地址部分，为“0”的部分所对应是的部分所对应是IP地址中的地址中的主机地址部分。主机地址部分。举例举例 IP地址：地址：00子网掩码子网掩码 则网络地址为则网络地址为 63 (前前1个个8位组是网络地址位组是网络地址)(前前2个个8位组是网络地址位组是网络地址)(前前3个个8位组

25、是网络地址位组是网络地址)6465VLSM(变长子网掩码变长子网掩码) 提供了在一个主提供了在一个主类类(A类、类、B类、类、C类类)网络内包含多个子网掩网络内包含多个子网掩码的能力，可以对一个子网再进行子网划分码的能力，可以对一个子网再进行子网划分VLSM的优点：的优点：66IP地址地址子网掩码子网掩码子网掩码子网掩码的位数的位数IP地址的地址的VLSM表示表示11111111 11111111 11110000 0000000000001010 11011001 01111011 000001118 + 8 + 4 + 0 = 2067 11111111 11111111 11110000

26、 0000000000001010 11011001 01111011 0000011100001010 11011001 01110000 0000000068 2726252423222120110110011*1281*640*321*161*80*40*21*1128643216842112864016800121769111111112551111111025411111100252111110002481111000024011100000224110000001921000000012800000000070无类域间路由无类域间路由 (CIDR) 无类别域间路由无类别域间路由CI

27、DR (Classless Inter-Domain Routing) 产生的背景：产生的背景： 1. 已分配的网络数目的增长使路由表大得难以已分配的网络数目的增长使路由表大得难以管理，相当程度上降低了路由器的处理速度。管理，相当程度上降低了路由器的处理速度。 2. 僵化的地址分配方案使很多地址被浪费，尤僵化的地址分配方案使很多地址被浪费，尤其是其是B类地址十分匮乏。类地址十分匮乏。 作用：作用：明显减少了路由表的增长明显减少了路由表的增长 71IPv6简介简介 l l 将将IP地址从地址从32位增加到位增加到128位。位。 l l 通过增加一个作用域字段而改进了多点播送地址。通过增加一个作用

28、域字段而改进了多点播送地址。 l l 新的任意播（新的任意播（anycast）IP地址类型用于向组内任何成地址类型用于向组内任何成员发送包，通常是最近的组成员。员发送包，通常是最近的组成员。 l l 用可选的扩展头部替代头部中选项字段。用可选的扩展头部替代头部中选项字段。 l l 删除头部校验和字段。删除头部校验和字段。 l l 删除所有分段处理所用的字段，所以仅执行端到端的删除所有分段处理所用的字段，所以仅执行端到端的分段。分段。 l l 新的流标号字段可用来标识特定的用户数据流或通信新的流标号字段可用来标识特定的用户数据流或通信量类型。量类型。 l l 扩展了对认证、数据一致性和（可选的）

29、数据保密的扩展了对认证、数据一致性和（可选的）数据保密的支持。支持。兼容兼容IPv4。 72 缺省网关缺省网关(Default Gateway)是指缺是指缺省的路由器。只有在不同子网之间通信时，省的路由器。只有在不同子网之间通信时，才需要配置缺省网关的才需要配置缺省网关的IP地址。地址。7374第第 3 章章 网络互连设备网络互连设备拟定课时：拟定课时：1小时小时75767778类别类别 最大传输速度最大传输速度应应 用用1类类2Mbit/s模拟和数字语音模拟和数字语音(电话电话)通信以及低速的数通信以及低速的数据传输。据传输。2类类4Mbit/s语音、语音、ISDN和不超过的和不超过的4Mb

30、it/s的局域网的局域网数据传输。数据传输。3类类16Mbit/s不超过不超过16Mbit/s的局域网数据传输。的局域网数据传输。4类类20Mbit/s不超过不超过20Mbit/s的局域网数据传输。的局域网数据传输。5类类100Mbit/s100Mbit/s距离距离100米的局域网数据传输米的局域网数据传输。E5类类1000Mbit/s1000Mbit/s的局域网数据传输的局域网数据传输6类类2.4Gbit/s1000Mbit/s以上的的局域网数据传输。以上的的局域网数据传输。798081序号序号12345678颜色颜色 橙白橙白橙橙绿白绿白蓝蓝蓝白蓝白绿绿棕白棕白棕棕82准备工具和材料准备工

31、具和材料连接连接UTP和和RJ45接头接头制作和测试直通缆制作和测试直通缆(参见实验教材参见实验教材)制作和测试交叉缆制作和测试交叉缆(参见实验教材参见实验教材)83UTP压线钳压线钳RJ45接头接头护套护套简易测线仪简易测线仪84光纤的结构光纤的结构光纤的尺寸光纤的尺寸光纤的类型光纤的类型光纤通信系统光纤通信系统8586 描述光纤尺寸的参数有两个：描述光纤尺寸的参数有两个：内芯直径内芯直径和和反射层直径反射层直径，其度量单位都为，其度量单位都为微米微米(m, 1m=110-6m)。 最细的光纤其内芯直径通常只有最细的光纤其内芯直径通常只有510m，粗一些的光纤其内芯直径为粗一些的光纤其内芯直

32、径为50100m。 局域网中最常用的光纤是局域网中最常用的光纤是62.5m/125m的的光纤，其中光纤，其中62.5m是内芯直径，而是内芯直径，而125m是反射层的直径。是反射层的直径。87 光信号不止一种波长，典型的多模光纤光信号不止一种波长，典型的多模光纤尺寸为尺寸为62.5m/125m 光信息只有一种波长，典型的单模光纤光信息只有一种波长，典型的单模光纤尺寸为尺寸为8m/125m888990红外线红外线无线电波无线电波9192 红外线红外线(Infrared, IR)技术广泛的应用在电视机和技术广泛的应用在电视机和立体声系统的遥控器中，也可以做为网络通信的介立体声系统的遥控器中，也可以做

33、为网络通信的介质。它通过使用位于红外频率波谱中的锥形或者线质。它通过使用位于红外频率波谱中的锥形或者线型光束来传输数据信号。型光束来传输数据信号。 红外网络需要通信的双方设备都拥有一个收发器，红外网络需要通信的双方设备都拥有一个收发器，最好还有同步软件。传输速度最好还有同步软件。传输速度4Mbit/s16Mbit/s。 红外线是一种视线技术，不能通过不透明的物理红外线是一种视线技术，不能通过不透明的物理(如墙壁如墙壁)，并且易受外界光线干扰。，并且易受外界光线干扰。93 发射器与接收器使用相同的频率传输信号，如广播收发射器与接收器使用相同的频率传输信号，如广播收音机。容易被非法听众截获信号。音

34、机。容易被非法听众截获信号。 (1)跳频扩频跳频扩频 (Frequency hopping spread spectrum, FHSS) (2)直序扩频直序扩频 (Direct sequence spread spectrum, DSSS)949596类型类型技术标准技术标准细缆细缆粗缆粗缆直径直径0.25英寸英寸0.5英寸英寸传输距离传输距离185m500m接头接头螺旋形螺旋形BNC头头(端接端接)T形头形头(分接分接)AUI阻抗阻抗50 50 应用的应用的局域网类型局域网类型10Base2(细缆以太网细缆以太网)10Base5(粗缆以太网粗缆以太网)973.2 常见网络设备常见网络设备 计

35、算机计算机 网卡的功能、选购与安装及网卡的功能、选购与安装及MAC地址地址 中继器和集线器的功能及用处中继器和集线器的功能及用处 集线器的安装和使用集线器的安装和使用 网桥和交换机的功能及用处网桥和交换机的功能及用处 路由器的功能及用处路由器的功能及用处 网关的功能及用处网关的功能及用处 983.2.1 计算机计算机 分类分类 :主要部件主要部件 :99 PC机或工作站，一般由个人使用。台式机上常用机或工作站，一般由个人使用。台式机上常用操作系统包括操作系统包括Windows、Linux以及以及Macintosh。 小型机和服务器是介于台式机和大型机之间的各种小型机和服务器是介于台式机和大型机

36、之间的各种计算机系统。计算机系统。 也称作超级计算机，能够管理大型企业网，存储大也称作超级计算机，能够管理大型企业网，存储大量重要数据并保证其完整性及在一个机构中传送数据。量重要数据并保证其完整性及在一个机构中传送数据。 是为了满足日益走向移动的社会需求而出现的计算是为了满足日益走向移动的社会需求而出现的计算机类型。机类型。100 也叫作网卡也叫作网卡(Network Adapter)，是连接，是连接计算机与网络计算机与网络(网线网线)的硬件部件。的硬件部件。1013.2.2网卡的功能、选购与安装网卡的功能、选购与安装及及MAC地址地址 102103 由网卡的生产厂商固化在每块网卡只读由网卡的

37、生产厂商固化在每块网卡只读存储器存储器(ROM)中。中。 计算机或设备之间进行通信时，需要使计算机或设备之间进行通信时，需要使用用MAC地址地址 MAC地址由地址由48位二进制数组成，使用位二进制数组成，使用12个十六进制数字来表示，如个十六进制数字来表示，如00-80-C8-EF-D2-C3。104105 中继器的工作就是重发中继器的工作就是重发bit，将所收到的，将所收到的bit信号进行再生和还原并传给每个与之相连信号进行再生和还原并传给每个与之相连的网段。中断器是一个没有鉴别能力的设备，的网段。中断器是一个没有鉴别能力的设备，它会精确的再生所收到的它会精确的再生所收到的bit信号包括错误

38、信信号包括错误信息，而且再生后传给每个与之相连网段而不息，而且再生后传给每个与之相连网段而不管目的计算机是否在该网段上。但是，中继管目的计算机是否在该网段上。但是，中继器的速度很快且时延很小。器的速度很快且时延很小。106通常在一个网络中，最多可以分为通常在一个网络中，最多可以分为5个网段个网段其中用其中用4个中继器个中继器连接连接只允许在其中只允许在其中3个网段包含计算机个网段包含计算机或设备或设备，其他，其他2个网段只能用于延长传个网段只能用于延长传输距离。输距离。107 集线器集线器(Hub)其实是一个具有多个端口其实是一个具有多个端口的中继器。它可以集中网络连接，可以重发的中继器。它可

39、以集中网络连接，可以重发bit信号。信号。 最常用的集线器是连接以太网中计算机最常用的集线器是连接以太网中计算机的集线器，线缆从单个节点的的集线器，线缆从单个节点的NIC连接到中连接到中心集线器。一般心集线器。一般824个端口。个端口。 其他类型的集线器包括用于令牌环网络其他类型的集线器包括用于令牌环网络的多站接入单元的多站接入单元(MAU/MSAU)等。等。108109与计算机直接连接与计算机直接连接与集线器形成堆叠与集线器形成堆叠与集线器形成级联与集线器形成级联110购置集线器购置集线器选择安装位置选择安装位置识别接口和指示灯识别接口和指示灯连接电源连接电源连接集线器和计算机连接集线器和计

40、算机集线器互相连接集线器互相连接111网桥的功能网桥的功能网桥的工作原理网桥的工作原理交换机的功能交换机的功能交换机与集线器的区别交换机与集线器的区别交换机的类型交换机的类型112网桥网桥(Bridge)工作在工作在OSI模型的数据链模型的数据链路层，可以用于连接具有不同物理层的网络，路层，可以用于连接具有不同物理层的网络，如连接使用同轴电缆和如连接使用同轴电缆和UTP的网络。的网络。网桥是一种数据帧存储转发设备，它通网桥是一种数据帧存储转发设备，它通过缓存、过滤、学习、转发和扩散等功能来过缓存、过滤、学习、转发和扩散等功能来完成操作完成操作。 113114 网桥首先会对收到的数据帧进行网桥首

41、先会对收到的数据帧进行缓存并处理缓存并处理 判断入帧的目标节点是否位于发判断入帧的目标节点是否位于发送这个帧的网段中，如果是，网桥就不把帧送这个帧的网段中，如果是，网桥就不把帧转发到网桥的其他端口转发到网桥的其他端口 如果帧的目标节点位于另一个网如果帧的目标节点位于另一个网络，网桥就将帧发往正确的网段络，网桥就将帧发往正确的网段115 每当帧经过网桥时，网桥首先在网每当帧经过网桥时，网桥首先在网桥表中查找帧的源桥表中查找帧的源MAC地址，如果该地址不在地址，如果该地址不在网桥表中，则将有该网桥表中，则将有该MAC地址及其所对应的网地址及其所对应的网桥端口信息加入桥端口信息加入数据帧要去往的目标

42、数据帧要去往的目标MAC地址地址使用的网桥端口使用的网桥端口116 扩散：扩散：如果在表中找不到目标地址，如果在表中找不到目标地址，则按扩散的办法将该数据发送给与该网则按扩散的办法将该数据发送给与该网桥连接的除发送该数据的网段外的所有桥连接的除发送该数据的网段外的所有网段。网段。 117交换机交换机(Switch)其实是更先进的网桥，其实是更先进的网桥，它除了具备网桥的所有功能外，还通过在它除了具备网桥的所有功能外，还通过在节点或虚电路间创建临时逻辑连接，使得节点或虚电路间创建临时逻辑连接，使得整个网络的带宽得到最大化的利用。整个网络的带宽得到最大化的利用。通过交换机连接的网段内的每个节点，通

43、过交换机连接的网段内的每个节点，都可以使用网络上的全部带宽来进行通信，都可以使用网络上的全部带宽来进行通信，而不是各个节点共享带宽。而不是各个节点共享带宽。118119交换机的并行程度更高，不同于集线器的交换机的并行程度更高，不同于集线器的 共享带宽。共享带宽。8口集线器口集线器(100Mbps)与与8口交换机口交换机(400Mbps)的带宽比较。的带宽比较。交换机的缓存能力更强交换机的缓存能力更强交换机的智能化程度更高交换机的智能化程度更高交换机具有支持虚拟局域网交换机具有支持虚拟局域网(VLAN)的能力的能力120不可管理交换机不可管理交换机不具备可管理性，没有不具备可管理性，没有CPU或

44、集中管理芯或集中管理芯片，只是并行程度、吞吐能力等优于集线器。片，只是并行程度、吞吐能力等优于集线器。可管理式交换可管理式交换除了具有不可管理交换机的全部功能，还除了具有不可管理交换机的全部功能，还带有带有CPU或集中管理芯片，可以支持或集中管理芯片，可以支持VLAN及及SNMP管理，又称为智能型交换机。管理，又称为智能型交换机。121路由器的功能路由器的功能路由器的工作原理路由器的工作原理122路由器路由器(Router)工作在工作在OSI模型的网络模型的网络层，因此可以连接层，因此可以连接1层和层和2层结构不同的网络。层结构不同的网络。路由器通过在相邻的路由器节点之间进路由器通过在相邻的路

45、由器节点之间进行路径选择行路径选择(即路由即路由)功能，通过最佳的路径功能，通过最佳的路径来传送数据包。来传送数据包。隔离广播，阻止广播风暴。隔离广播，阻止广播风暴。所有通过路由器连接的网络必须使用相所有通过路由器连接的网络必须使用相同的寻址机制同的寻址机制(通常使用通常使用IP地址地址)。123124与网桥和交换机使用帧中的与网桥和交换机使用帧中的MAC地地址转发帧相比较，路由器是通过数据包址转发帧相比较，路由器是通过数据包中的网络层地址中的网络层地址(如如IP地址地址)来转发数据包来转发数据包的，不对的，不对MAC地址进行操作。因此，在地址进行操作。因此，在用路由器连接的网络上，源节点不需

46、要用路由器连接的网络上，源节点不需要知识目的节点的知识目的节点的MAC也能够找到它。也能够找到它。125与网桥和交换机类似，路由器的内存中也存与网桥和交换机类似，路由器的内存中也存有一个表，叫做路由表有一个表，叫做路由表(Routing Table)，其中记，其中记录的是数据包地址录的是数据包地址(网络层地址网络层地址)和物理端口号的对和物理端口号的对应关系。路由器根据路由表来转发数据包。如果包应关系。路由器根据路由表来转发数据包。如果包中的目标地址与源地址在同一个网段内，路由器就中的目标地址与源地址在同一个网段内，路由器就数据流限制在那个网段内，不转发数据包；如果目数据流限制在那个网段内，不

47、转发数据包；如果目标地址在另一个网段，路由器就把包发送到与目标标地址在另一个网段，路由器就把包发送到与目标网段相对应的物理端口上。网段相对应的物理端口上。126网关（网关（Gateway）可以用于连接具）可以用于连接具有完成不同的寻址机制、不兼容的协议、有完成不同的寻址机制、不兼容的协议、不同结构和不同数据格式的网络。不同结构和不同数据格式的网络。网关从一个网络收到数据包，重新打网关从一个网络收到数据包，重新打包成目的网络能接收并处理的格式。包成目的网络能接收并处理的格式。1271283.1 网络传输介质网络传输介质 3.1.1 UTP及其技术参数及其技术参数 3.1.2制作、安装和测试制作、

48、安装和测试UTP 3.1.3光纤及其技术参数光纤及其技术参数 3.1.4无线传输无线传输 3.1.5同轴电缆简介同轴电缆简介3.2 网络设备网络设备 计算机计算机 网卡的功能、选购与安装及网卡的功能、选购与安装及MAC地址地址 中继器和集线器的功能及用处中继器和集线器的功能及用处 集线器的安装和使用集线器的安装和使用 网桥和交换机的功能及用处网桥和交换机的功能及用处 路由器的功能及用处路由器的功能及用处 网关的功能及用处网关的功能及用处129第第 4 章章 局域网局域网(LAN)拟定课时：拟定课时：4小时小时1304.1 局域网概述局域网概述 4.2 网络拓扑结构网络拓扑结构 4.3 以太局域

49、网以太局域网 4.4 令牌环和令牌环和FDDI4.5 复习复习1311324.2网络拓扑结构网络拓扑结构网络拓扑结构的分类网络拓扑结构的分类 ：总线型拓扑结构总线型拓扑结构 星型拓扑结构星型拓扑结构 环形拓扑结构环形拓扑结构 网状拓扑结构网状拓扑结构 1331341351361374.3以太局域网以太局域网 4.3.1 以太网的历史以太网的历史4.3.2 以太网的网络结构以太网的网络结构4.3.3 以太网的介质访问控制方法以太网的介质访问控制方法(CSMA/CD)4.3.4 以太网的设计和安装以太网的设计和安装4.3.5 新型以太网技术新型以太网技术 1384.3.1 4.3.1 以太网的历史

50、以太网的历史20世纪世纪70年代初，年代初，Xerox公司的公司的Palo Alto研究中心研究中心(Palo Alto Research Center, PARC)开发了以太网。它是在开发了以太网。它是在Aloha网络的基础上发展而来。网络的基础上发展而来。Aloha网络是网络是60年代末期年代末期Hawaii大学为了在夏威夷各个大学为了在夏威夷各个岛屿之间进行通信而开发的一个无线通信网络。因此也岛屿之间进行通信而开发的一个无线通信网络。因此也有人称以太网起源于有人称以太网起源于Hawaii大学。但大学。但Aloha网络与以太网网络与以太网的工作机制还是有很大差别的。的工作机制还是有很大差别

51、的。Aloha：夏威夷人的问候语，欢迎，再见：夏威夷人的问候语，欢迎，再见1394.3.2 4.3.2 以太网的网络结构以太网的网络结构1404.3.3以太网的介质访问控制方以太网的介质访问控制方法法(CSMA/CD)Collision DetectionCarrier Sense Multiple AccessDetects signalTransmits signalCollision detected1414.3.4 以太网的设计和安装以太网的设计和安装 对等网对等网 客户机客户机/服务器网络服务器网络 142对等网对等网 PCPCPCPCPC143客户机客户机/服务器网络服务器网络 P

52、CPCPCPC服务器激光打印机数据14410Base210基带基带总线总线细缆细缆200（185）10Base510基带基带总线总线粗缆粗缆50010BaseT10基带基带星形星形UTP1001451464.3.5新型以太网技术新型以太网技术 快速以太网快速以太网 千兆以太网千兆以太网 万兆以太网万兆以太网 交换式以太网交换式以太网 147快速以太网技术快速以太网技术传输介质传输介质100BaseT44对对3-5类类UTP100BaseTX2对对5类类UTP或或STP100BaseFXMMF148千兆以太网技术千兆以太网技术传输介质传输介质1000BaseSX62.5m波长为波长为850nm(

53、1nm=10-9m)的短波多模光纤的短波多模光纤50m波长为波长为850nm(1nm=10-9m)的短波多模光纤的短波多模光纤1000BaseLX62.5m或或50m波长为波长为1300nm(1nm=10-9m)的长波的长波多模光纤多模光纤10m波长为波长为1300nm(1nm=10-9m)的长波单模光纤的长波单模光纤1000BaseCXSTP1000BaseT5类类(或更高或更高)UTP，与与10Mbit/s和和100Mbit/s以太网以太网兼容兼容149万兆以太网万兆以太网万兆以太网是当前最新的以太网技术，其万兆以太网是当前最新的以太网技术，其传输速率可达到传输速率可达到10000Mbit

54、/s或或10Gbit/s 。万兆以太网仍然采用万兆以太网仍然采用IEEE 802.3以太网介以太网介质访问控制方法质访问控制方法 。万兆以太网以全双工模万兆以太网以全双工模式工作式工作 。150 减少冲突：交换机将冲突隔绝在每一个端口，避减少冲突：交换机将冲突隔绝在每一个端口，避免了冲突的扩散免了冲突的扩散 提升带宽：接入交换机的每个节点都可以使用全提升带宽：接入交换机的每个节点都可以使用全部的带宽，而不是各个节点共享带宽部的带宽，而不是各个节点共享带宽 1514.4.1 令牌环的网络结构令牌环的网络结构4.4.2 令牌环的介质访问控制方法令牌环的介质访问控制方法 4.4.3 FDDI介绍介绍

55、 4.4.4152令牌环令牌环(Token Ring)网络是在网络是在20世纪世纪70年代年代由由IBM首先开发出来的。至今首先开发出来的。至今IBM仍是支持这仍是支持这种种LAN技术的主要厂商。技术的主要厂商。IEEE在在IBM令牌环网令牌环网络的基础上制定了络的基础上制定了802.5规范，两者是兼容的。规范，两者是兼容的。通常所说的令牌环网络是指通常所说的令牌环网络是指IBM令牌环或令牌环或IEEE 802.5规范。规范。 153IBM令牌环网络令牌环网络IEEE 802.5数据传输速率数据传输速率4或或16Mbit/s4或或16Mbit/s传输距离传输距离260(STP)/72(UTP)

56、250物理拓扑物理拓扑星型星型未指定未指定连接介质连接介质双绞线双绞线未指定未指定信号传输方式信号传输方式基带基带基带基带介质访问方法介质访问方法令牌传递令牌传递令牌传递令牌传递154物理拓扑物理拓扑155在令牌环网络中，每个节点都包含一个转发在令牌环网络中，每个节点都包含一个转发器，转发器从两链路中的一条接收比特流，然后器，转发器从两链路中的一条接收比特流，然后通过另一条链路发送比特流。通过另一条链路发送比特流。令牌是一个令牌是一个3个字节的短帧，在环上的节点间个字节的短帧，在环上的节点间依次不停地传递。令牌中第依次不停地传递。令牌中第2字节的第字节的第4位作为标位作为标识位来表示令牌是识位

57、来表示令牌是“空闲空闲”或或“忙忙”，只有捕获，只有捕获到空闲令牌的节点才能向环上发送数据帧。到空闲令牌的节点才能向环上发送数据帧。156157158光纤分布式数据接口光纤分布式数据接口(Fiber Distributed Data Interface, FDDI)是是ANSI为了满足用户对网络高速和为了满足用户对网络高速和高可靠性传输的需求，在高可靠性传输的需求，在80年代中期制定的网络标准。年代中期制定的网络标准。标准拟定后，标准拟定后，ANSI将将FDDI呈交呈交ISO，由，由ISO开发出与开发出与ANSI标准版标准版FDDI完全兼容的国际版完全兼容的国际版FDDI。它的速率为它的速率为

58、100Mbit/s，并且使用光纤，并且使用光纤(单模或多模单模或多模)作为传输介质，光纤与传统铜线相比具有高安全性、作为传输介质，光纤与传统铜线相比具有高安全性、安可靠性以及高传输速率等优点，安可靠性以及高传输速率等优点，FDDI适用于各项指适用于各项指标要求比较严格的高数据流量网络的主干部分。标要求比较严格的高数据流量网络的主干部分。 159160FDDI采用双环结构，两个环的数据流方向相反。在正采用双环结构，两个环的数据流方向相反。在正常情况下，两个环路中只有主环常情况下，两个环路中只有主环(Primary Ring)用来传用来传输数据，而辅环输数据，而辅环(Secondary Ring)

59、通常当作备用环路。通常当作备用环路。如果主环发生故障，检测到环故障的站点如果主环发生故障，检测到环故障的站点(必须是双连必须是双连接站点接站点)就会将数据转移到辅环上，这样主环和辅环共同就会将数据转移到辅环上，这样主环和辅环共同工作重新构成了一个环。工作重新构成了一个环。只 连 接 到 主 环 上 的 站 点 为 单 连 接 站 点只 连 接 到 主 环 上 的 站 点 为 单 连 接 站 点 ( S i n g l e Attachment Station, SAS)，它只有一个收发器；同时，它只有一个收发器；同时连接到两个环上的站点为双连接端站连接到两个环上的站点为双连接端站(Dual A

60、ttachment Station, DAS)，它有两个收发器。在，它有两个收发器。在FDDI网络中，只网络中，只有有DAS才能提供容错机制。才能提供容错机制。 161FDDI和令牌环网络一样使用令牌传递作为介质访问控和令牌环网络一样使用令牌传递作为介质访问控制方法。制方法。FDDI网络采用早期令牌释放网络采用早期令牌释放(Early Token Release)技技术。即发送节点在帧发送完毕后立刻释放令牌。这个令术。即发送节点在帧发送完毕后立刻释放令牌。这个令牌能够被环中下一个要发送信息的节点捕获，此时环上牌能够被环中下一个要发送信息的节点捕获，此时环上将有不止一个令牌在同时传输数据。通过这