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1、第一章 计算机网络概述(21分)(一)计算机网络产生与发展1、计算机网络产生电报和电话等技术的发展和应用推动了通信技术的飞速发展.另外,电子技术的发展加速了计算机技术的发展. 计算机网络就是在计算机技术和通信技术得到了快速发展的时候,二者相互结合的产物。20世纪60年初的计算机网络系统ARPANet 是计算机网络技术发展的里程碑.2、计算机网络的发展计算机网络发展大致经历四个阶段:第一代是面向终端的计算机网络第二代是计算机到计算机的简单网络第三代是开放式标准化的网络第四代是网络的高速化发展阶段ARPANet的主要特点是:提出了存储转发(Store and Forward)的工作模式将网络划分为
2、通信子网和资源子网通信子网: 由IMP以及通信线路构成了网络的内层子网.资源子网: 各主机是计算机网络资源的拥有者,它们构成了网络的外层子网.称为资源子网.3、我国计算机网络的发展(二)计算机网络的定义和功能1、计算机网络的定义计算机网络就是将分散在不同地理位置上的具有自主处理能力的多台计算机经过传输媒介和通信设备相互连接起来,在网络操作系统和网络通信软件的控制下,按照统一的协议下进行协同工作,达到资源共享目的的计算机系统。计算机网络的最基本的目的是为了资源共享和信息共享。2、计算机网络的功能资源共享 数据通信 信息的集
3、中和综合处理 负载均衡 提高系统可靠性和性能价格比3、计算机网络的应用计算机网络已经广泛应用到经济、文化、教育、科学等各个领域,对人们的生活产生越来越大的影响. 包括:网络通信、电子商务、办公自动化及企业信息管理、信息检索、远程教育、金融管理等方面.(三)计算机网络的分类1、按照地理覆盖范围分类局域网(Local Area Network,LAN)位于相对有限区域内的一组计算机、打印机和其它设备连接起来的通信网络。 城域网(Metropolitan Area Network,MAN)一个
4、城市或者地区的主干网络。介于广域网和局域网之间的网络系统。广域网(Wide Area Network,WAN)一种可跨越国家及地区的遍布全球的计算机网络。2、按传输介质分类 有线网:采用同轴电缆、双绞线、光纤等物理介质来传输数据的网络。 无线网:无线局域网采用的是IEEE80.11标准。该标准规定了三种发送和接收技术,即扩频(spread Speetrum)技术、红外技术、窄带技术和蓝牙技术。3、按网络的拓扑结构来分类 星型结构、总线型结构、环型结构、树型结构和网状结构4、按服务方式来分类客户机/服务器网络服务器是指专门提
5、供服务的高性能计算机或专用设备,客户机是用户计算机。这是客户机向服务器发出请求并获得服务的一种网络形式,多台客户机可以共享服务器提供的各种资源,这是最常用、最重要的一种网络类型。 对等网对等网不要求文件服务器,每台客户机都可以与其他客户机对话,共享彼此的信息资源和硬件资源,组网的计算机一般类型相同(三)计算机网络的体系结构1、定义 计算机网络采用层次化的体系结构,将计算机网络按照功能划分层次(layer),规定相邻层间的接口(interface)和提供的服务(Service),以及对等层之间的通信协议(pro
6、tocol) ,这些层次、接口、服务和通信协议称之为层次化的网络体系结构(network architecture)2、计算机网络的层次结构要点: (1)除了在的理媒介上进行的通信外,其余各对等层实体间都是进行虚通信 (2)对等层之间通信必须尊循该层的通信协议 (3)N层的虚通信是通过N-1/N层间接口处N-1层提供的服务以及N-1层的通信来实现的 (4)下层不关心上层的通信内容3、ISO/OSI体系结构标准(1)物理层(physical layer ):主要涉及通信线路上比特流的传输问题。 (2)
7、数据链路层(data link layer ):主要涉及在数据链路上帧(通常将数据链路层传输的数据单元称之为帧)流的传输问题。 (3)网络层(network layer ):主要处理分组(通常将网络层传输的数据单元称之为分组)在网络中的传输。 (4)运输层(transport layer):是第一个端到端的层次,也就是计算机-计算机的层次。 (5)会话层(session layer):是指用户与用户的连接,它通过在两台计算机间建立、管理和终止通信来完成对话。 (6)表示层(presentation layer ):主要处理应用实体间交换数据的语法,其目的是解决格式和
8、数据表示的差别 。 (7)应用层(application layer):提供了一个应用网络通信的接口。4、TCP/IP体系结构标准(1)网络接口层(网络访问层):负责把IP包发送到网络传输介质上,以及从网络传输介质上接收IP包。(2)互连网络层:使主机可以把分组发往任何网络,并使分组独立地传向目的地。定义了IP协议。 (3)传输层:使源端和目的端主机上的对等实体可以进行会话(和OSI的传输层一样)。定义了两个协议TCP和UDP。(4)应用层:为用户提供服务。应用层的功能相当于OSI的会话层、表示层、应用层三层所提供的服务。它包含所有的高层协议,如TELNET、SMTP、FTP等5、
9、局域网体系结构标准局域网只涉及到相当于OSI/RM通信子网的功能。 20世纪80年代初,美国电气和电子工程师协会IEEE 802委员会首先制订出局域网的体系结构,即著名的IEEE 802标准许多IEEE 802标准已成为ISO国际标准。 (1)物理层:信号的编码和译码;为进行同步用的前同步码的产生和去除;比特的传输和接收等。(2)MAC子层:主要功能是MAC帧的封装与拆卸;实现和维护各种MAC协议;比特差错检测;寻址等。 (3)LLC子层:主要功能是数据链路的建立和释放;LLC帧的封装和拆卸;差错控制;提供与高层的接口等。第二章 数据通信基础(5分)(一)数据通信系统1、
10、基本概念信息:信息(Information)是客观事物属性和相互联系特性的表征,它反映了客观事物的存在形式和运动状态。 数据:数据通常被广义地理解为在网络中存储、处理和传输的二进制数字编码。数据可分为模拟数据和数字数据两类。 信号:信号(Signal)是携带信息的载体 .信号在通信系统中可分为模拟信号和数字信号. 模拟信号是指一种连续变化的电信号.数字信号是指一种离散变化的电信号.信道:信道是信号传输的通道,包括通信设备和传输媒体。 基带信号与载波信号:未经调制的电脉冲信号呈现方波形式,所占据的频带通常从直流和低频开始,称为基带信号。将由编码表示的数字基带信号通过高频调制后能在信道中
11、进行传输的信号称为载波信号。 宽带信号与宽带传输:利用基带信号对载波信号的某些参数进行调控,从而得到易于在通道上传输的被调波形,在通道中传输的被调制后的数字信号,被称为宽带信号这种传输方式称为宽带传输基带传输与载波传输:数字信号以原来的0和1的形式直接在通道中传输,就被称为“基带传输”。将信号频谱搬移到高频处才能在信道中传输,称为载波传输 带宽:带宽即传输信号的最高频率与最低频率之差,即信号的频谱范围。 2、数据通信系统模型发送端信源的作用是把各种可能信息转换成原始电信号,为了使这个原始电信号适合在信道上传输,就要通过变换器转换成适合于在信道上传输的信号。信道是信号的传输媒介及有关的
12、设备(如中继器等)。通过信道传输到远地的电信号先由接收端的反变换器转换复原成原始的信号,再送给接收者(信宿),而后由信宿将其转换成各种信息。图中,噪声源是信道中噪声(即对信号的干扰)以及分散在通信系统其他各处的噪声的集中表示。 3、数字传输与模拟传输模拟传输是一种不考虑其内容的模拟信号传输方式。数字传输则不一样,关心的是信号的内容 ,有如下优点:抗干扰能力强提高了通信的可靠性提高了信息安全度灵活性好,通用性强适合长距离传输便于利用计算机技术对数字信息进行处理 4、数字信号与模拟信号的四种传输方式:模拟数据在模拟信道上传输、模拟数据在数字信道上传输、数字数据在模拟信道上传输、数字数据在数字信道上
13、传输(二)差错控制技术1、差错产生原因传输中的差错都是由噪声引起的。噪声有两大类,一类是信道固有的、持续存在的随机热噪声;另一类是由外界特定的短暂原因所造成的冲击噪声。 2、差错控制方法差错控制是在数据通信过程中能发现或纠正差错,把差错限制在尽可能小的允许范围内的技术和方法。差错控制方法分两类,一类是自动请求重发(Automatic Request for Repeat,ARQ),另一类是前向纠错(Forward Error Correction,FEC)。 3、奇偶校验码基本原理是:在需要传输的k位信息的尾部都加上1个冗余校验位,构成一个带有校验位的码组,使码组中“1”的个数成为偶数(称为偶
14、校验)或奇数(称为奇校验),并把整个码组一起发送出去。接收端在收到码组后,对码组中的每个码元进行异或运算检查其中“1”的个数是否为偶数(偶校验)或奇数(奇校验),如果检查通过就认为收到的数据正确,否则认为出错。 奇偶校验法简单,易于实现,编码效率高,其编码效率为R=k/(k+1),但它并不是一种十分安全可靠的检错方法 .4、循环冗余码CRC的基本原理是: 1.发送方和接收方预先约定一个r次的生成多项式G(x)(其最高项的系数xr为1);
15、160; 2.将需要发送的k位信息转换成(k-1)次的多项式K(x); 3.将算式T(x)=xr×K(x)/G(x)所得余数作为(r-1)次的冗余位多项式R(x); 4.将r位冗余位附加到k为信息位的后面组成一个n(n=k+r)位的码组发送; 5.当接收方收到完整的码组后,用G(x)去除它,如果能够整除(余数为0),则表明数据正确,否则表明出错。 5、海明码是计算机信息传输中信息检错和纠错常采用的方法.
16、160; 基本思想是:在要发送的信息位上附加足够的冗余位,使接受方能够知道发送的信息是什么,正确就接受,错误则自动修正,保证信息传递无误. 利用r个监督关系式产生r个校正因子(r个校正因子最多可编码取2r个不同的值)来区分无错和在码组中n个不同位置的单比特错,要求:
17、; 2rn+1 即 2rk+r+1 (三)数据通信技术1、数据通信方式:按照数据在信道上的传输方向,可分为单工通信、半双工通信和全双工通信三种。 按照数据在信道上同时传输的位数可分为串行通信和并行通信两类。 串行通信:数据一位一位地在通信线路上传输
18、。 并行通信:有多个数据位同时在两个设备之间传输。 并行方式用于近距离通信,串行方式用于距离较远的通信 。2、异步传输与同步传输 在异步传输中,被传输的单位是字符,每个字符前需加一位起始位“0”,在字符后加上一位校验位 ,当不发送信号时一直发送停止位“1” 例如:传输ASCII字符E(1000101)。传输的信号包含起始位1位,码元7位,校验位1位,停止位1.5位。在同步传输过程中,大的数据块一起发送,在它的前后使用一些特殊字符进行标
19、识,这些字符在发送端和接收端建立起一个同步的传输过程3、数据通信的主要技术指标信息传输速率(Rb)码元传输速率(RB) 误码率时延(delay)(四)数据交换方式1、电路交换(Circuit Switching)使用电路交换的通信意味着在通信的两个站之间首先需要存在一条专用的通信通路。电话通信就是线路交换的典型例子。 电路交换的通信要经历三个阶段:电路建立阶段、数据传输和电路释放阶段.2、报文交换在报文交换方式中,当发送方有数据要发送时,它把数据块加上目的地址,源地址与控制信息作为一个整体,按照一定的格式打包组成报文,交给交换设备。 &
20、#160; 在每一个交换设备处,报文首先被存储起来,并且在待发报文登记表中进行登记,等待报文前往的目的地址的路径空闲下来再选择合适的路径转发出去,直到到达目的地。 在分组交换技术中,将大报文分成若干个报文分组包,并以报文分组为单位,在网络中传输,每一报文分组均含有源地址、目的地址等信息,这些分组逐个由各中间节点采用存储-转发方式进行传输,最终到达目的端。 分组交换在实际应用中有两种方式: (1)虚电路(Virtual Circuit)分组交换虚电路交换的数据传输过程与电路交换方式类似,要求在发送端和接收端之间建立一条所谓
21、的逻辑连接。 (2)数据报(Datagram)分组交换数据报分组交换方式类似于报文交换,每个分组将独立地进行传输,如同报文交换中每个报文被独立地传输那样。 分组到达目的端的顺序可能与发送的顺序不同,因此目的端必须重新排序分组,组装成一个完整的原始报文。(五)信道复用技术多路复用系统将来自若干信息源的信息进行合并,然后将这一合成的信息群经单一的线路和传输设备进行传输。在接收方,则使用能将信息群分离成各个单独信息的设备对信号群进行分离。 多路复用技术也就是在一条物理线路上,建立多条通信信道的技术。 &
22、#160; 1、FDM:就是将信道按频率划分为多个子信道。每个信道可以传送一路信号。 2、TDM:时分多路复用是将一条物理信道按时间分成若干时间片(即时隙)轮流地分配给每个用户,每个时间片由复用的一个用户占用,即按照时间片划分子信道。TDM要求各个子通道按时间片轮流地占用整个带宽。 3、码分复用CDM:根据码型结构的不同来实现信号分割的多路复用称为码分多路复用(CDM )或码分多址复用(CDMA )。4、波分复用WDM:在WDM技术中,是利用光纤系统中的衍射光栅来实现多路不同频率光波信号的合成与分解的。第三章 计算机网络软件基础(21分)(一)网络操作系统
23、 1、操作系统的作用和地位操作系统是一种特殊的、用于管理和控制计算机硬件和软件的程序。它位于计算机的硬件和应用程序之间,是最底层的系统软件。 操作系统具有五个方面的功能:处理器管理、存储器管理、设备管理、文件管理和作业管理 2、网络操作系统的概念 网络操作系统NOS(Network Operating System)是管理计算机网络资源的系统软件,是网络用户与计算机网络之间的接口。主要的功能是实现软硬件资源共享,管理用户程序对不同资源的访问。 3、网络操作系统的功能网络操作系统一般具有如下功能。()资源管理:对网络中的共享资源集中进行管理,如硬盘、打印机和
24、文件等。()通信服务:操作系统在源端主机和目的端主机之间建立一条暂时性的通信链路。()信息服务:Email服务、文件传输、Web信息发布及数据库共享等。()网络管理:存取权限控制,网络性能分析和监控,存储管理等。()互操作能力:不同物理网络和装有不同操作系统的主机之间能够以透明的方式访问对方的系统。4、网络操作系统的特点 支持多种文件系统 高可靠性 安全性 容错性 开放性 可移植性 图形化界面(GUI) Internet支持5、常用网络操作系统介绍 (1)UNIX操作系统 UNIX网络操作系统是由美国贝尔实验室开发的一种多用户、多任务的通用操作系统。 特点:可靠性高、极强的伸缩性、强大的网络功
25、能以及开放性好等。对于没有网络安装和维护经验的一般用户来说,在短时间内掌握UNIX是非常困难的。 (2)Netware操作系统 Novell公司的Netware是基于Intel系列计算机的网络服务器操作系统。 特点: 强大的文件及打印服务能力 良好的兼容性及系统容错能力 比较完备的安全措施 对DOS的兼容 需要专用的服务器 (3)Windows操作系统 Windows网络操作系统在中小型局域网配置中是最常见的,一般只是用在中低档服务器中。
26、0; Windows 2000服务器端操作系统包括Windows 2000 Server、Windows2000 Advanced Server和Windows2000 Datacenter Server等产品。 (4)Linux操作系统 Linux是UNIX操作系统的一个克隆,可以免费使用。Linux几乎包含了所有网络操作系统应该拥有的特性,不仅仅是UNIX原有的,而且是其它任何一个操作系统的功能。 因为Linux太过自由,因此使用者必须对计算机技术有深入的了解,它不适合于初学者。 (二)Windows 20001、
27、Windows 2000简介 Windows 2000是微软公司开发的新一代操作系统,它提供了一个具有强大功能、容易使用、高效率、集中管理、保密措施完善、自动修复等功能的操作系统。 Windows 2000系列软件包括4个版本:Windows 2000 Professional;Windows 2000 Server;Windows 2000 Advanced Server;Windows 2000 Datacenter Server。 2、Windows 2000的特点
28、 服务器端的多硬件平台支持。 操作简单,功能强大 强大的硬件兼容性 全面的软件兼容性 系统更加健壮 强大的磁盘文件系统 增强的网络打印管理 内置的Internet/Intranet功能 3、Windows 2000 Server的安装(三)网络通信协议 1、NetBEUI协议
29、 NetBEUI(NetBIOS Extended User Interface)。是建立在NetBIOS(Network Basic Input/Output System)基础之上的一个网络传输协议。它的优点是效率高,速度快,内存开销小,并易于安装、实现。但是它不能在网络之间进行路由选择,因此只能用于小型局域网络,不能单独使用它来构建多个局域网络组成的大型网络。 2、IPX/SPX协议 IPX/SPX(Internet Packet Exchange/Sequenced Packet Exchange)即互联网分组交
30、换/顺序交换协议。是Novell公司的通信协议集。其中IPX负责为到另一台计算机的数据传输编址和选择路由,并将接收到的数据送到本地的网络通信进程中。SPX位于IPX上一层,在IPX的基础上,保证分组按顺序接收,并检查数据的传送是否有误。3、TCP/IP协议 TCP/IP(Transfer Control Protocol / Internet Protocol)协议是目前最完整、最为广泛使用的通信协议。虽然从名字上看TCP/IP包括两个协议,传输控制协议(TCP)和网际协议(IP),但TCP/IP实际上是一组协议,它包括所有实现网络互连的必要协议,同时对网
31、络中主机的寻址方式、主机的命名机制、信息的传输规则以及各种服务功能均做了详细约定,TCP协议和IP协议是保证数据完整传输的两个基本的重要协议。 (1)IP协议 IP(Internet Protocol)协议为TCP/IP协议集中的其他所有协议提供“包传输”功能。IP协议为计算机上的数据提供了一个最有效的无连接传输系统。IP包不能保证到达目的地,接收方也不能保证按顺序收到IP包。 IP协议的功能是把数据报在互联的网络上,通过一个个IP协议的节点,传送到目的节点。 IP数据包的中的完整
32、性只能由更高一级的协议来保证,因为网络上的包的大小可能不同,因此IP协议还进行数据的分段。(2)TCP协议 TCPTransfer Control Protocol是IP协议的高一层协议,TCP在IP之上提供了一个可靠的、有连接方式的协议。TCP能保证包的可靠传输以及正确的传输顺序,并且它的“检验和”功能可以确认包头和包内数据的准确性。 如果出错由TCP负责重传(3)UDP协议 TCPuser datagram Protocol是IP协议的高一层协议,UDP在IP之上提供了一个不可靠的、无连接方式的协议。省去了包头,不
33、能提供数据包的重传,适合传输较短的文件。 SHAPE * MERGEFORMAT 4)其它协议 Telnet:远程登录协议 FTP:远程文件传输协议 SMTP:简单邮件传输协议 NFS:网张文件服务器(5)IP地址 连入因特网中的每台计算机分配有一个地址编号来区分,被称之为IP地址。即每一个连入因
34、特网中的计算机都被分配有一IP地址,这个IP地址在整个因特网络中是惟一的。IP地址是一个32位的二进制数值(4个字节),但为了方便理解和记忆,它采用了十进制标记法。 一个IP 地址由两部分组成:网络号+主机号,网络号用于识别一个网络,而主机号则用于识别网络中的计算机。 IP地址可以分为5类,分别用A、B、C、D、E来表示。类IP地址分配A0+网络地址(7bit)+主机地址(24bit)B10+网络地址(14bit)+主机地址(16bit)C110+网络地址(21bit)+主机地址(8bit)D1110+广播地址(28bit)E11110+保留地址(27bi
35、t)类IP地址分配A1126 126个网络 2242台主机B128191 16382 (2142)个网络 2162台主机C192223 2097150(2212)个网络 282台主机特殊 IP地址: 回送地址:网络号为127的IP地址,是用于测试TCP/IP协议和本地主机进程之间通信的。 网络地址:在TCP/IP协议中保留了所有的主机号为“0”的IP地址,这些地址用于标识整个相同网络号的网络,以便于进行对整个网络的操作。 直接广播地址:对于主机号为255的IP地址
36、,在TCP/IP协议中约定为直接广播地址。 有限广播地址:是指在一个本地网络中的广播,所有的位都是“1”,也就是55 本地地址:在TCP/IP 协议中,全部是“0”的地址保留给本地计算机。 (6)子网掩码 划分IP地址中的网络号部分和主机号部分则是用子网掩码来区分的,子网掩码也是一个32位的二进制数值,分别对应IP地址的32位二进制数值。对于IP地址中的网络号部分在子网掩码中用“1”表示,而对于IP地址中的主机号部分在子网掩码中用“0”表示。子网掩码的另一个功能就是将网络分割成以多个IP路由连接的子网。 (7)主机名和IP地址的对应 在TCP
37、/IP协议中使用的IP地址,是一个32位的数值,即使采用十进制的表示法,对于IP地址的记忆也是一件困难的事情。这时可以给每一台主机都赋予一个带有一定意义的名称,这样就可以方便地记忆每一台主机的具体地址了。 但是在TCP/lP协议当中数据的传输还是根据IP地址来确定的,因此如何解决名称和IP地址的相互对应关系就成为了一个问题。 HOST文件:在每一台主机中建立一个名称和IP地址的对照表,这个对照表,即HOST文件保存在所有的主机上。这样当我们需要访问其它主机时,就可以直接使用名称,而不必加入IP地址了,让系统自动去匹配。 DNS:域名系统DNS(
38、Domain Name System)是将所有的主机名称和IP地址的对照表存放在网络中的DNS服务器中。当某一台主机需要进行网络通信时,首先向DNS服务器询问目标主机的IP地址,DNS服务器将从对照表中进行搜索,当找到相应的记录后,再将目标主机的IP地址告诉发送请求的主机。 WINS:WINS(Windows Internet Name Service)是由微软公司开发出来的,在支持WINS的主机启动时,会自动从服务器得到IP地址,同时将本机的名称和IP地址自动登记到WINS服务器的数据库当中。由于这一切都是自动进行,就不需要管理员更改主机和IP地址的对照表
39、了。4、如何选择合适的通信协议 首先,要选择适合于网络特点的协议。 其次,尽量少选用网络协议 第三,注意协议的版本。 最后,还要注意协议的一致性第四章 计算机网络硬件基础(10分)4.1 主要网络终端设备1、服务器 服务器(Server)是一台被工作站访问的计算机,其主要任务是运行网络操作系统和其他的应用软件,为网络提供通信控制、管理和共享资源等。服务器是整个网络系统的核心,通常由一台高性能的计算机担任。 根据
40、服务器在网络中所承担的任务和所提供的功能不同把服务器分为:文件服务器、数据库服务器和应用服务器。 2、工作站(Client)又称客户机,是指连入网络、并且接收网络服务器控制和管理的,共享网络资源的计算机。客户机与服务器不同,服务器是为网络上许多网络用户提供服务以共享它的资源,而客户机仅对操作该客户机的用户提供服务。 工作站可分为: 有盘工作站;工作站本身配置硬盘驱动器。 无盘工作站;自身没有配置磁盘驱动器。4.2 网络适配器 网络适配器NIC(Network Interface Card)也就是俗称的网卡。计算机主要通过网卡接入局域网络
41、。 网卡除了起到物理接口作用外,还有控制数据传送的功能。 一方面负责接收网络上传过来的数据包,解包后,将数据通过主板上的总线传输给本地计算机;另一方面它将本地计算机上的数据打包后送入网络。另外,网卡还有串/并转换功能 。 1、网卡的类型及其特点 (1)以接头种类区分网卡上的接头可以有3种选择:AUI接头、BNC接头和RJ-45接头,它们分别用来连接3种不同的网络电缆,即AUI电缆、RG58AU电缆和双绞线。 目前,通常使用RJ-45接头的网卡。RJ45接头用来连接非屏蔽双绞线(UTP和屏蔽双绞线(S
42、TP)两种网络电缆,因易于扩展、系统调试方便,所以得到曾遍采用。(2)以总线(Bus)接口区分网卡对内则是插在计算机的扩展槽上,通过总线来与计算机沟通。主要有三种类型的总线: ISA和EISA:宽度为8位,后来扩展为16位。EISA是为了提高ISA接口的数据传输率而设计的。PCI:由Intel所主导的总线标准,可以支持32位及64位的数据传输。 USB:即“通用串行总线” 。有以下特点:高扩展性 ,“热插拔(“Hot swap)”, “即插即用”。 (3)以数据的传输速率区分目前,以太网网络以带宽区分为10Mbs、100Mbs和1000Mbs三类。因此,相应的也有10Mbps网卡、100Mbp
43、s网卡和1000Mbps网卡。 100Mbps网卡又称为快速以太网卡。由于其带宽加宽,相对地大幅度提高了网络的整体传输效率,因此,己经成为局域网市场的主流标准。(4)无线网卡 无线网卡在传送信息时不需要双绞线或同轴电缆。不过,所有的无线网卡都必须另外连上一个“收发天线”。 无线网卡的作用类似于以太网中的网卡,作为无线网络的接口,实现与无线网络的连接根据接口类型的不同,无线网卡主要分为PCMCIA、PCI和USB无线网卡三种类型。 2、网卡的硬件地址网卡的硬件地址,又称为MAC 地址,无法改动,全球唯一的MAC地址都是由6个
44、字节(48位)组成,前3个字节是厂商的编号,后3个字节是网卡的编号。 由于MAC地址可以惟一的辨识网卡,所以在一些特殊的网络服务中可以起到不可替代的作用,如远程启动和网络连接 3、网卡的选择网卡的选择从以下几方面考虑: 网卡的总线 选择速度为100Mbps的快速以太网网卡时,可适当考虑选用10/100MBbps自适应网卡 是否支持全双工工作模式 是否支持远程启动 能够提供多种操作系统下的驱动程序 4、网卡的安装与设置 网卡的安装与设置有以下几步: (1)关闭计算机,切断电源(2)打开计算机的机箱 (3)在主板
45、上找到一个适合所购买网卡的总线插槽(4)用螺丝刀把该插槽后的档板去掉 5)将网卡插入该总线插槽 (6)用螺丝将网卡固定好(7)把机箱重新盖好,插上与网络相连的电缆,接上交流电源 4.3 网络传输媒介 1、同轴电缆同轴电缆以硬铜线为芯,外包一层绝缘材料。这层绝缘材料外用密织的网状屏蔽导体环绕,网外又覆盖一层保护性材料. 同轴电缆可以用于长距离的电话网络、有线电视信号的传输通道以及计算机局域网络。 在所有的网线中,同轴电缆的传输速度最低,一般只用于10M网络的连接。 2、双绞线双绞线由许多对线组成的数据传输线。双绞线电缆中封装有一对或一对以上的双
46、绞线,每一对双绞线一般由两根绝缘铜导线相互缠绕而成 . 双绞线可分为非屏蔽双绞线(UTP )和屏蔽双绞线(STP )两大类。 屏蔽双绞线能减小辐射,防止信息被窃听,同时还具有较高的数据传输率但价格相对较高,安装时要比非屏蔽双绞线困难. 但在计算机网络中使用最多的是5类非屏蔽双绞线。3、光纤光纤(Fiber Optics)即光导纤维,是一种细小、柔韧并能传输光信号的介质,一根光缆中包含有多条光纤,是由许多根细如发丝的玻璃纤维外加绝缘套组成的。 光纤通信的主要组成部件有光发送机、光接收机和光纤,当进行长距离信息传输时还需要中继机。
47、 光纤分为单模光纤(Single Mode Fiber)和多模光纤(Multi Mode Fiber)两种。 4、无线传输媒介无线传输媒体包括无线电波、微波、红外线和激光。微波通信主要有两种方式:地面微波接力通信和卫星通信。微波在空间主要是直线传播,并且能穿透电离层进入宇宙空间.红外线通过在视野范围内的两个互相对准的红外线收发器之间通过将电信号调制成非相干红外线而形成通信链路,进行数据通信。 激光通信系统由视野范围内的两个互相对准的激光调制解调器组成,激光调制解调器通过对相干激光的调制和解调,从而实现激光通信。 4.4 网络互连设备常用的网络互连设备有中继器
48、、集线器、网桥、交换机、路由器等. 各设备工作在OSI模型的不同层次,如图: 1、 中继器中继器的主要功能就是将收到的数据信号放大,然后再将同样的信号重新送入网络的另一边,这样两边的最大距离都可以达到185m,增大了网络的长度 . 目前,随着同轴电缆在计算机网络中的使用越来越少,中继器也几乎退出了计算机网络市场。 2、集线器 网络集线器(HUB)通过把逻辑Ethernet连接成物理上的星型拓扑结构而增加了网络的连通性,它实质上是一个多端口中继器。 集线器是对网络进行集中管理的重要工具,像树的主干一样,它是各分枝的汇集点。HUB是一个共享设备,其
49、实质是一个中继器,而中继器的主要功能是对接收到的信号进行再生放大,以扩大网络的传输距离。 (1)集线器的工作特点HUB只是一个多端的信号放大设备。它在网络中只起到信号的放大和重发作用,其目的是扩大网络的传输范围,而不具备信号的定向传送能力,是一个标准的共享式设备。 HUB只与它的上联设备(如上层HUB、交换机或服务器)进行通信。处于同层的各端口之间不会直接进行通信,而是通过上联设备再将信息广播到所有端口上。(2)集线器在网络中的作用 HUB主要用于共享网络的组建,在交换式网络中,HUB直接与交换机相连,将交换机端口的数据送到桌面。 (3)集线器的分类和特点&
50、#160; 根据速度的不同,目前市面上用于小型局域网的HUB可分为10M、100M和10/100Mbps自适应三个类型。 根据配置形式的不同,HUB可分为独立型HUB、模块化HUB以及可堆叠式HUB三大类。 模块化HUB中的多块卡通过安装在机架上的通信底板进行互连并进行相互间的通信。可堆叠式HUB是利用高速总线将单个独立型HUB“堆叠”或短距离连接的设备 根据对HUB管理方式的不同可分为智能型HUB和非智能型HUB两类. 智能型HUB增加了网络的交换功能,具有网络管理和自动检测网络端口速度的能力.
51、0; 每一个单独的HUB根据端口数目的多少一般可分为8口,16口和24口几种. (4)怎样选择局域网中的集线器 以速度为选择标淮 集线器主要决定于上连设备的带宽,提供的连接端口数和应用需求三个因素. 以能否满足拓展为标准 当一个集线器提供的端口不够时,一般有以下两种拓展用户数目的方法:堆叠和级联. 以是否提供网管功能为标准 3、
52、网桥 网桥的功能主要是过滤和转发,由于网桥只将应该转发的信息帧编排到它的通信流量中,因而提高了整体网络的效率。网桥用于连接两个局域网. SHAPE * MERGEFORMAT4、交换机交换机又称交换式集线器,分第二层交换机(功能相当于网桥,工作在OSI模型的数据链路层)、第三层交换机(功能相当于路由器,工作在OSI模型的网络层)和高层交换机(功能相当于网关,工作在OSI模型的网络层之上)。 其主要特点是:所有端口平时都不连通。当工作站需要通信时,交换机能连通许多对端口,使每一对相互通信的工作站能像独占通信媒体那样,无冲突地
53、传输数据;通信完成后断开连接。 (1)网络中的共享和交换共享和交换代表了两种不同的工作机制. 在共享式网络中,当数据的传输量和用户数量超出一定的限量时,就会造成碰撞冲突,使网络性能衰退。 交换式网络则避免了共享式网络的不足。交换技术的作用便是根据所传递信息包的目的地址,将每一信息包独立地从源端口送至目的踹,避免了和其他端口发生碰撞. (2)交换机的概念交换机又称为交换式集线器 ,它不仅具备了集线器的功能,可以同时连接多个网络区段,但是在功能上又类似于桥连接器,可以对数据进行过滤,同时它还可以在多个
54、端口间同时对话发送和接收数据各不影响。它会记忆哪个地址接在哪个端口上,并决定将数据包送往何处,而不会送到其它不相关的端口. (3)交换机进行数据传送的方式直通传输:只要从接收到的数据中得到该数据包的目标地址,就立即开始转发,因此数据在交换机里延迟时间很少,可以加快网络数据吞吐量。 存储转发:交换机将接收到的数据保存下来,必须等待所有的数据都到达交换机,然后才开始发送. 改进型直通传输:(4)对称和不对称交换机对称交换机根据位于每个端口的带宽(连接速度)来确定交换机的实际吞吐量。对称交换机用同样的带宽在端口之间提供了交换连接 .不对称交换机在不同带宽的端口间提供了变换连接,例如10M
55、bps端口到100Mbps端口之间的连接。不对称交换机大多应用于客户机服务器网络中 .交换技术允许共享型和专用型的局域网段进行带宽调整,以减轻局域网之间信息流通出现的瓶颈问题。 (5)交换机的技术指标交换机技术指标较多,主要技术指标如下: 架插槽数 扩展槽数最大可堆叠数 .端口数: 支持的网络类型 背板带宽
56、 缓冲区大小 最大MAC地址表的值 最大电源数支持的协议和标准转发机制 延时 管理功能 全双工.三层交换功能 (6)虚拟局域网VLAN VLAN技术是指在一个平面物理网络上,根据用途、工作组、应用等划分的逻辑局域网络,与用户的物理位置没有关系。 一个逻辑局域网络称为一个VLAN,一个VLAN是一个广播域。每个VLAN有一个ID号,如VLANl的ID号是1。具有相同ID号的VLAN属于同一个VLAN。 划分VLAN
57、有四种方法:即按端口划分,按MAC地址划分、按IP地址划分,以及按协议划分。 (7)交换机的安装与调试 可进行网络管理的交换机上一般都有一个控制台(Console)端口,它是专门用于对交换机进行配置和管理的。 待IOS引导完毕进入命令行界面(Command Line Interface,CLI)交互界面,就可以通过PC在CLI上输入命令对交换机进行配置和管理。 CLI包括六种不同的命令行模式:一般用户模式, 特权模式, VLAN配置模式,全局配置模式 ,端口配置模式,线路配置模式. (8)在BSO
58、N模拟器中练习交换机常用的命令 5、路由器 (1)路由器的作用路由器在网络层上实现网络互连需要相对复杂的功能,比如路由的选择、多路重发以及错误检测等. 路由器能够隔离广播信息,从而可以将广播风暴的破坏性隔离在局部的网段之内。 路由器是局域网和广域网之间进行互连的关键设备,通常的路由器都具有负载平衡、阻止广播风暴、控制网络流量以及提高系统容错能力等功能。 (2)路由器的使用方式路由器能在多个网络和介质之间提供网络互连的能力,用路由器可以实现多个网络相互连接.
59、160; 路由器是与协议相关的,网间连接中每一种高层协议必须分开配置,必须为每一种协议提供一个单独协议的路由器。 此外,由于路由器处于OSI七层模型的网络层,所以网络层以下的低层协议不能使用路由器。 (3)路由器的分类路由器有下列几种分类: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 从硬件配置的位置来分,路由器通常分为内部路由器和外部路由器两种。 (4)路由器的功能与特征路由器可以连接使用不同类型传输介质的局域网。路由器可以连接不
60、同的网络. 路由器可以把广播风暴信息隔离在源网络内,从而减少和抑制了广播风暴。通过路由器发送数据的协议必须专门设计,以便支持路由选择功能。 通常使用路由器将局域网连接到广域网上。 不需要相互通信的网络之间保持永久连接。能够提供可靠传输、优先服务。使用路由器可使互连网络保持自己的管理控制范围,保证网络的安全。(5)路由器的使用特点主要优点: 可以合理、智能地选择最佳路径. 路由器也可以作为网桥,以处理不可路由的协议.
61、 在各个网络和不同传输介质之间提供网络互连. 使用路由器可使互连网络保持自己的管理控制范围,保证网络的安全。缺点主要有: 使用较多的时间进行处理,致使网络传输性能下降 安装和维护困难 价格较高
62、0;路由器连接网络时,需要它们在网络层以上的各层采用相兼容的协议。 (6)路由器的配置管理(在BSON模拟器中练习相关的配置命令) 6、网关网关(Gateway),又叫协议转换器,可以支持不同协议之间的转换,实现不同协议网络之间的互连。网关的功能体现在OSI模型的高层,它将协议进行转换,将数据重新分组,以便在两个不同类型的网络系统之间通信。 和网桥一样,网关可以是本地的,也可以是远程的。主要有三类网关:(1)协议网关;(2)应用网关;(3)安全网关。第五章 计算机网络布线基础(6分)一、网络规划1、三种形式的
63、局域网 (1)专用服务器网:又称为“工作站/服务器”结构,由若干台工作站与一台或多台服务器通过通信线路连接起来,组成工作站存取服务器文件,共享存储设备。此类网络对于一般的数据传递来说已经够用了,但是当数据库系统和其它复杂的应用系统被不断增加的用户使用时,服务器就不能很好的承担这样的任务。 (2)客户机/服务器网:又称为服务器网络,在此网络中,计算机划分为服务器和客户机。基于服务器的网络引进了层次结构,它是为了适应网络规模增大所需的各种支持功能设计的。通常将基于服务器的网络都称为客户机/服务器网络。 客户机/服务器网络应用于大中型企业,他可以实现数据共享,对财务、人事等工作进行网络化管理。
64、160; (3)对等网:是非结构化地访问网络资源。对等网中的每一个工作站既可以起客户机作用,也可以起服务器作用,没有专用服务器。对等网构架简单,而且价格低,维护方便,可扩充性也好。主要针对一些小型企业。 2、局域网络系统规划实例 假设某公司有计算机十余台,分布在4个办公室内,有一台计算机连接了打印机,现在,欲建立一个局域网,用来共享数据和打印机。硬件配置(1)单个计算机配置(2)网络适配器(3)网线(4)集线器软件配置:由于是对等网,并不需要强大的网络操作系统,每台计算机上只要安装支持网络功能的操作系统即可。 、综合布线系统二、布线规则 1、10Base2网络的布线原则
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