第一部分-组网技术

第一部分组网技术2本部分主要内容介绍计算机网络的发展局域网基础知识局域网连接设备简单组网技术3一、计算机网络的发展主要内容：1、计算机网络概述2、计算机网络发展的阶段划分3、计算机网络的分类4一、计算机网络的发展计算机网络近年来获得了飞速的发展。20年前，在我国很少有人接触过网络。现在，计算机通信网络以及Internet已成为我们社会结构的一个基本组成部分。网络被应用于工商业的各个方面，包括电子银行、电子商务、现代化的企业管理、信息服务业等都以计算机网络系统为基础。从学校远程教育到政府日常办公乃至现在的电子社区，很多方面都离不开网络技术。可以不夸张地说，网络在当今世界无处不在。比尔盖茨说过“网络才是计算机”的精辟论点网络的发展带来了全球经济的新浪潮1.1概述5一、计算机网络的发展计算机网络的发展大致可划分为4个阶段1.第一阶段：诞生阶段（20世纪60年代中期之前）—主机与终端1.2计算机网络发展的阶段划分6一、计算机网络的发展2.第二阶段：形成阶段（20世纪60年代中期至70年代）7一、计算机网络的发展3.第三阶段：互联互通阶段（20世纪70年代末至90年代）8一、计算机网络的发展4.第四阶段：高速网络技术阶段（20世纪90年代末至今）9一、计算机网络的发展虽然网络类型的划分标准各种各样，但是从地理范围划分是一种大家都认可的通用网络划分标准。按这种标准可以把各种网络类型划分为局域网、城域网、广域网和互联网四种。所谓局域网（LocalAreaNetwork；LAN），那就是在局部地区范围内的网络，它所覆盖的地区范围较小。局域网在计算机数量配置上没有太多的限制，少的可以只有两台，多的可达几百台。一般来说在企业局域网中，工作站的数量在几十到两百台次左右。在网络所涉及的地理距离上一般来说可以是几米至10公里以内。城域网（MetropolitanAreaNetwork；MAN）这种网络一般来说是在一个城市，但不在同一地理小区范围内的计算机互联。这种网络的连接距离可以在10—100公里，它采用的是IEEE802.6标准。MAN与LAN相比扩展的距离更长，连接的计算机数量更多，在地理范围上可以说是LAN网络的延伸。十到两百台次左右。在网络所涉及的地理距离上一般来说可以是几米至10公里以内。1.3计算机网络的分类10一、计算机网络的发展广域网（WideAreaNetwork；WAN）

这种网络也称为远程网，所覆盖的范围比城域网（MAN）更广，它一般是在不同城市之间的LAN或者MAN网络互联，地理范围可从几百公里到几千公里。因为距离较远，信息衰减比较严重，所以这种网络一般是要租用专线，通过IMP（接口信息处理）协议和线路连接起来，构成网状结构，解决循径问题。这种城域网因为所连接的用户多，总出口带宽有限，所以用户的终端连接速率一般较低，通常为9.6Kbps￣45Mbps如：邮电部的CHINANET，CHINAPAC，和CHINADDN网。

互联网（Internet）

网又因其英文单词“Internet”的谐音，又称为“英特网”。在互联网应用如此发展的今天，它已是我们每天都要打交道的一种网络，无论从地理范围，还是从网络规模来讲它都是最大的一种网络，就是我们常说的“Web”、“WWW”和“万维网”等多种叫法。从地理范围来说，它可以是全球计算机的互联，这种网络的最大的特点就是不定性，整个网络的计算机每时每刻随着人们网络的接入在不变的变化。90年代初以第71个国家加入internet1.82亿互联网用户网络广告76.8亿搜索引擎广告27.3亿11二、局域网基础知识主要内容：1、局域网概述2、局域网的拓扑结构3、几种典型局域网技术4、局域网的组成5、网络协议介绍6、IP地址与子网掩码12二、局域网基础知识局域网的英文缩写为LAN--localAreaNetwork，是指在某一区域内由多个计算机互联成的计算机组，是计算机通信的一种形式，一般运用于有限距离(10公里)内的计算机之间进行数据和信息的传输。局域网的规模有很小的，也有很大的，小的可以由相邻的两台计算机互连而成，大的可以由一个区域内的上千台机器组成。因此，判断网络是否是局域网看的是网络中计算机的连接和组成方式，而不是所连计算机的数量。而在实际应用中，人们常从功能上来定义局域网，认为局域网是一个将计算机及其外部设备相连并用来共享信息的系统。这个系统包括软件应用、打印机、扫描仪、传真服务、CD-ROM以及工作组的日程安排和电子邮件等。在一个局域网环境中，人们能够利用计算机产生的电子信息，快速地协同完成某项工作。局域网有两个显著的特点：第一，信息传输速度快，局域网的数据传输速率一般为10Mbps(即每秒10Mb数据)，高速局域网可达100Mbps或更多。而通过调制解调器传送数据的远程计算机通信的传输速率，通常为600-56Kbs。第二，工作范围有限，通常是在10公里以内的区域内。2.1局域网概述13二、局域网基础知识计算机局域网一般采用四种基本拓扑结构：星型、环型、总线型和树型结构1.星型网

星型网是以一台中心处理机为主而构成的网络，其它入网的计算机设备与该中心处理机之间有直接的物理链路，所有网上传输的信息均需通过该中心处理机转发。目前，大多数企业的局域网从物理连接上都采用星型结构，将上网的计算机连到一台或多台交换机上，构成星型结构或树型结构。2.总线型网

在总线型网中所有入网的计算机设备共用一条传输线路，计算机通过专用的分接头接入线路。由于线路对信号的衰减作用，总线型网仅用于在有限的区域内组建局域网。总线型拓扑结构采用竞争方式传送信息，总线上所有计算机共享网络带宽，网上计算机越多，速度越慢，而且会因总线上某个结点接触不好，影响网络的正常通信，网络不易维护。随着交换机的功能不断提高，人们已不再采用总线方式组建局域网。3.环型网

在环型网中入网的计算机通过通信设备接入网络，每个通信设备仅与两个相邻的通信设备有直接的物理链路，所有的通信设备及其物理链路构成了一个环状的网络系统。环形拓扑可以用于组建局域网和广域网。4.树型网

多个总线型或巨型局域网连接在一起而形成树型网。2.2局域网的拓扑结构

14二、局域网基础知识15二、局域网基础知识自70年代中期以太网诞生以来，网络技术有了很大的发展，其中具有代表性的有以太网技术、FDDI技术、令牌环网技术、局域网仿真(LANE)技术、ATM技术等。2.3几种典型局域网技术16二、局域网基础知识令牌环

令牌环(TokenRing)是目前局域网中普遍采用的网络类型之一，市场占有率仅次于以太网。它遵循IEEE802.5标准，特点是以一种称为“令牌(Token)”的载体，在整个环型网中单向移动，要发送数据的站需先等待，直至收到闲令牌，然后将它改为忙令牌，并于其后发送数据。这种技术被称为顺序逻辑拓扑和顺序介质访问控制规程。这种访问方式解决了以太网的不足，具有负载能力高、传输距离长、适用介质多等特点。17二、局域网基础知识以太网

总线型网络中最典型代表是以太网，目前已经成为局域网（LAN）的标准。连接在总线上的设备监察总线上传送的信息来检查发给自己的数据。当两个设备想在同一时间内发送数据时，以太网上将发生碰撞现象，但是使用一种叫作载波侦听多重访问/碰撞监测（CSMA/CD）的协议可以将碰撞的负面影响降到最低。18二、局域网基础知识ATM

ATM

ATM(AsynchronousTransferMode，即异步传输模式)。实质上是一种高速分组传输方式，最早由美国贝尔实验室在1986年提出，其目标一开始即定位于高速光纤网上传送各类多媒体业务(数据、声音、文件、图形、图像、动画、影像等)。ATM技术是实现B-ISDN(宽带ISDN)的核心。19二、局域网基础知识1.服务器

服务器(Servers)是网络的核心部件，其任务是存储数据和资源共享。2.客户机

客户机(C1ients)和工作站一样是连接到网上的一台个人计算机，共享网络资源。3.工作站

连接到局域网上的每台计算机，都可称为工作站(Workstation)。工作站既可独立工作又可访问服务器，共享网上资源。4.对等机

对等机(Peers)既可作为服务器使用，也可以作为客户机。任何一台有足够内存和磁盘空间的计算机，都可以同时充当服务器或客户机。5.网络接口卡网络接口卡(Network

InterfaceCards，NIC)通常称为网卡。2.4局域网的组成20二、局域网基础知识6.传输介质选择合适的传输介质是设计和实现一个成功的局域网的重要环节。7.网络服务器网络服务器是网络中用来向局域网用户提供磁盘、文件、打印或电子邮件系统共享服务的计算机。注：由于服务器是网络上的关键构件，因此服务器的选择显得格外重要，它的运行速度如何，在其上运行何种操作系统等问题都要仔细考虑。21二、局域网基础知识OSI网络协议OSI参考模型（OSI/RM）的全称是开放系统互连参考模型（OpenSystemInterconnectionReferenceModel，OSI/RM），它是由国际标准化组织（InternationalStandardOrganization，ISO）提出的一个网络系统互连模型。OSI模型共有七层，每一层都为其上一层提供服务、并为其上一层提供一个访问接口或界面。不同主机之间的相同层次称为对等层。如主机A中的表示层和主机B中的表示层互为对等层、主机A中的会话层和主机B中的会话层互为对等层等。对等层之间互相通信需要遵守一定的规则，如通信的内容、通信的方式，我们将其称为协议（Protocol）。OSI参考模型的提出是为了解决不同厂商、不同结构的网络产品之间互连时遇到的不兼容性问题。但是该模型的复杂性阻碍了其在计算机网络领域的实际应用。与此对照，后面我们将要学习的TCP/IP参考模型，获得了非常广泛的应用。实际上，也是目前因特网范围内运行的唯一一种协议。2.5网络协议介绍2223二、局域网基础知识OSI各层的功能：物理层(physical)物理层规定了激活、维持、关闭通信端点之间的机械特性、电气特性、功能特性以及过程特性。该层为上层协议提供了一个传输数据的物理媒体。在这一层，数据的单位称为比特（bit）。属于物理层定义的典型规范代表包括：EIA/TIARS-232、EIA/TIARS-449、V.35、RJ-45等。数据链路层(datalink)数据链路层在不可靠的物理介质上提供可靠的传输。该层的作用包括：物理地址寻址、数据的成帧、流量控制、数据的检错、重发等。在这一层，数据的单位称为帧（frame）。数据链路层协议的代表包括：SDLC、HDLC、PPP、STP、帧中继等。24二、局域网基础知识网络层(network)网络层负责对子网间的数据包进行路由选择。网络层还可以实现拥塞控制、网际互连等功能。在这一层，数据的单位称为数据包（packet）。网络层协议的代表包括：IP、IPX、RIP、OSPF等传输层(transport)传输层是第一个端到端，即主机到主机的层次。传输层负责将上层数据分段并提供端到端的、可靠的或不可靠的传输。此外，传输层还要处理端到端的差错控制和流量控制问题。在这一层，数据的单位称为数据段（segment）。传输层协议的代表包括：TCP、UDP、SPX等。25二、局域网基础知识会话层(session)会话层管理主机之间的会话进程，即负责建立、管理、终止进程之间的会话。会话层还利用在数据中插入校验点来实现数据的同步。表示层(presentation)表示层对上层数据或信息进行变换以保证一个主机应用层信息可以被另一个主机的应用程序理解。表示层的数据转换包括数据的加密、压缩、格式转换等。应用层(application)应用层为操作系统或网络应用程序提供访问网络服务的接口。应用层协议的代表包括：Telnet、FTP、HTTP、SNMP等。26二、局域网基础知识下面我们举例说明分层的通信是如何进行的，假设有一个工作站，欲访问另一网络上的服务器的共享驱动器。在工作站上，应用层的转向器定位共享驱动器的位置。表示层可确定工作站和服务器均采用ASCII的数据格式。会话层建立两个计算机间的链接并确保链接不被中断，直至工作站结束对共享驱动器内容的访问。传输层可避免包出错，确保数据以发送的顺序来解释。网络层旨在确保包按照最快的路由来发送以最小化延迟。数据链路层构造帧并确保帧到达正确的工作站。最后，物理层通过将信息转换为可以放在网络通信电缆上的电子信号而使数据传输成为可能。

27二、局域网基础知识TCP/IP协议TCP/IP（TransmissionControlProtocol/InternetProtocol）传输控制协议/因特网协议）是一种网络通信协议，它规范了网络上的所有通信设备，尤其是一个主机与另一个主机之间的数据往来格式以及传送方式。TCP/IP是Internet的基础协议，也是一种电脑数据打包和寻址的标准方法。在数据传送中，可以形象地理解为有两个信封，TCP和IP就像是信封，要传递的信息被还分成若干段，每一段塞入一个TCP信封，并在该信封上面记录有分段号的信息，再将TCP信封塞入IP大信封，发送上网。在接收端，一个TCP软件包收集信封，抽出数据，按发送前的顺序还原，并加以校验，若发现差错，TCP将会要求重发。因此，TCP/IP在Internet中几乎可以无差错地传送数据。TCP/IP参考模型分为四个层次：应用层、传输层、网络互连层和网络接口层。28二、局域网基础知识1、网络接口层（osi物理层和数据链路层）实际上TCP/IP参考模型没有真正描述这一层的实现，只是要求能够提供给其上层-网络互连层一个访问接口，以便在其上传递IP分组。由于这一层次未被定义，所以其具体的实现方法将随着网络类型的不同而不同。2、网络互连层（网络层）——IP网络互连层是整个TCP/IP协议栈的核心。它的功能是把分组发往目标网络或主机。同时，为了尽快地发送分组，可能需要沿不同的路径同时进行分组传递。因此，分组到达的顺序和发送的顺序可能不同，这就需要上层必须对分组进行排序。29二、局域网基础知识3、传输层（传输层）——TCP在TCP/IP模型中，传输层的功能是使源端主机和目标端主机上的对等实体可以进行会话。在传输层定义了两种服务质量不同的协议。即：传输控制协议TCP（transmissioncontrolprotocol）和用户数据报协议UDP（userdatagramprotocol）。4、应用层（会话层、表示层、应用层）——WWWFTP等TCP/IP模型将OSI参考模型中的会话层和表示层的功能合并到应用层实现。应用层面向不同的网络应用引入了不同的应用层协议。其中，有基于TCP协议的，如文件传输协议（FileTransferProtocol，FTP）、虚拟终端协议（TELNET）、超文本链接协议（HyperTextTransferProtocol，HTTP），也有基于UDP协议的.30二、局域网基础知识NETBEUI协议NetBIOS和NetBEUI：NetBIOS由microsoft和IBM开发，是会话层的协议，它建立允许不同计算机上的应用程序通过网络传输的连接会话。它是为只需要与别的在同一个网络上的计算机会话这一目的话设计的。在win9x&me中，当你在IPX/SPX中选定“希望在IPX/SPX启用NetBIOS”后，在TCP/IP的设置中可以选定“通过TCP/IP启用NetBIOS”。而NetBEUI则是IBM为自己作为网络传输站的网络产品设计的。它是NetBIOS的一个扩充版本，定义了没有被NetBIOS定义的祯类型，它能在中小规模的单网上传输数据。它可以在win9x&me中直接安装。31二、局域网基础知识IPX/SPX协议IPX/SPX（InternetworkPacketExchange/SequentialPacketExchange）互连网包交换/顺序包交换，IPX/SPX是基于施乐的XEROX’SNetworkSystem（XNS）协议，而SPX是基于施乐的XEROX’SSPP（SequencedPacketProtocol：顺序包协议）协议，它们都是由novell公司开发出来应用于局域网的一种高速协议。它和TCP/IP的一个显著不同就是它不使用ip地址，而是使用网卡的物理地址即（MAC）地址。它也和TCP/IP协议一样不能和OSI完全对应。只包含了OSI中传输层和网络层的部分。在实际使用中，它基本不需要什么设置，装上就可以使用了。由于其在网络普及初期发挥了巨大的作用，所以得到了很多厂商的支持，包括microsoft等，到现在很多软件和硬件也均支持这种协议。目前很多老牌的网络游戏都是使用的此种协议，如“红色警戒”、“反恐精英”等，则必须安装该协议。32二、局域网基础知识IP地址也可以称为互联网地址或Internet地址。是用来唯一标识互联网上计算机的逻辑地址。每台连网计算机都依靠IP地址来标识自己。就很类似于我们的电话号码样的。通过电话号码来找到相应的电话。全世界的电话号码都是唯一的。IP地址也是一样。IP地址的表示:4个以小数点隔开的十进制整数就是一个IP地址。每部分的十进制的整数实际上由8个二进制数组成。所以每个数字最大为255，最小为0IP地址的特性：IP地址必须唯一每台连网计算机都依靠IP地址来互相区分、相互联系网络设备根据IP地址帮你找到目的端IP地址由统一的组织负责分配，任何个人都不能随便使用2.6IP地址与子网掩码(internetprotocolandsubnetmask)33二、局域网基础知识IP地址的获得：有两种方式，一种是静态方式，一种是动态方式。TCP/IP协议规定:一、含网络号127的分组不能出现在任何网络上；二、TCP/IP规定，主机号全为“1”的网络地址用于广播之用，叫做广播地址。所谓广播，指同时向网上所有主机发送报文。三、TCP/IP协议规定，各位全为“0”的网络号被解释成“本”网络。由以上规定可以看出，主机号全“0”全“1”的地址在TCP/IP协议中有特殊含义，不能用作一台主机的有效地址。34二、局域网基础知识子网掩码(subnetmask)从IP地址的分类可以看出，地址中的主机地址部分最少有8位，显然对于一个网络来说，最多可连接254台主机（全0和全1不能用），这往往容易造成地址浪费。为了从分利用IP地址，TCP/IP协议此阿用了子网技术。子网掩码是一个32位地址，用于屏蔽IP地址的一部分以区别网络标识和主机标识，并说明该IP地址是在局域网上，还是在远程网上。A类网默认子网掩码为B类网默认子网掩码为C类网默认子网掩码为35二、局域网基础知识通过一IP地址和子网掩码AND运算能够得到其网络ID例：有一个C类地址为：3，按其IP地址类型，它的缺省子网掩码为：

，那么它的网络ID为？如果要将一个网络划分成多个子网，如何确定这些子网的子网掩码和IP地址中的网络号和主机号呢？例：某公司两地各有一个局域网，每个网络有主机60台，欲使用相同的C类网络ID192.168.1

，求子网掩码和子网ID。36第三章局域网连接设备37三、局域网链接设备网络传输介质（transmissionmedium）是指在网络中传输信息的载体，常用的传输介质分为有线传输介质和无线传输介质两大类。

（1）有线传输介质是指在两个通信设备之间实现的物理连接部分，它能将信号从一方传输到另一方，有线传输介质只要有双绞线、同轴电缆和光纤。

（2）无线传输介质是指在两个通信设备之间不使用任何物理连接，而是通过空间传输的一种技术。无线传输介质主要有微波、红外线和激光等。

3.1传输介质38三、局域网链接设备双绞线可分为非屏蔽双绞线（UTP=UNSHILDEDTWISTEDPAIR）和屏蔽双绞线（STP=SHIELDEDTWISTEDPAIR）非屏蔽双绞线电缆具有以下优点：

（1）无屏蔽外套，直径小，节省所占用的空间；

（2）重量轻，易弯曲，易安装；

（3）将串扰减至最小或加以消除；

（4）具有阻燃性；

（5）具有独立性和灵活性，适用于结构化综合布线。

双绞线39三、局域网链接设备同轴电缆（COAXIALCABLE）内外由相互绝缘的同轴心导体构成的电缆：内导体为铜线，外导体为铜管或网。电磁场封闭在内外导体之间，故辐射损耗小，受外界干扰影响小。

同轴电缆40三、局域网链接设备光纤即为光导纤维的简称。光纤通信是以光波作为信息载体,以光纤作为传输媒介的一种通信方式。从原理上看,构成光纤通信的基本物质要素是光纤、光源和光检测器。纤芯通常是由石英玻璃制成的横截面积很小的双层同心圆柱体，它质地脆,易断裂,因此需要外加一保护层。

具有以下特点:

(1)通信容量大、传输距离远;

(2)信号串扰小、保密性能好;

(3)抗电磁干扰、传输质量佳;

(4)光纤尺寸小、重量轻,便于敷设和运输;

(5)材料来源丰富,环境保护好;

(6)无辐射,难于窃听;

(7)光缆适应性强,寿命长。

光纤41三、局域网链接设备微波通信是一种利用微波频率实现信息传输的通信手段。数字微波通信则在微波传输中采用数字信号处理技术，不仅具备了微波通信建设快、投资小、应用灵活的特点，还具有传输质量可靠、抗干扰能力强、传输线路长等多种优点。一条微波接力通信线路，通常由终端站、枢纽站、分路站（也有不设分路站的）和若干个中继站（也称再生站）组成，长度在几百公里甚至长达一、二千公里。微波能够提供1Mb/s—10Mb/s的带宽，可传送大量的数据。微波分为地面微波和卫星微波。微波42三、局域网链接设备无线激光通信以激光作为信息载体，不使用光纤等有线信道的传输介质，属于新型应用技术，早期的研究应用主要是在军用和航天上,随着技术的发展，近年来逐渐应用于商用的地面通信，技术也在逐步完善。我们知道目前的激光光源主要有LED和传统的激光光源两种。由于LED光源的功率及其散射等性能的缺陷，在短距离的局域网中应用较多，而在长距离的局域网主干中都使用传统的激光光源。红外线红外线通信是一种廉价、近距离、无线、低功耗、保密性强的通讯方案，主要应用于近距离的无线数据传输，也有用于近距离无线网络接入，红外线使用红外光传输信号，提供1Mb/s左右的带宽，使用的频率范围在100GHz-1000THz之间。激光43三、局域网链接设备

网络接口卡(NIC，NetworkInterfaceCard)，简称网卡，又叫做网络适配器，如图所示，是连接计算机和网络硬件的设备,它一般插在计算机的主板扩展槽中。它的标准是由IEEE来定义的。网卡工作于OSI的最低层，也就是物理层。3.2网卡44三、局域网链接设备网卡MAC地址介绍在网络世界中，我们常常可以听到IP地址的概念，不过MAC地址这个专业术语却很少被人提起，我们往往只知道IP地址，而MAC地址则是幕后英雄。MAC地址的长度为48位（6个字节），通常表示为12个16进制数，如：00-0D-60-E2-0B-7C就是一个MAC地址，其中前6位16进制数00-00-0D-60代表网络硬件制造商的编号，它由IEEE（电气与电子工程师协会）分配，而后3位16进制数E2-0B-7C代表该制造商所制造的某个网络产品（如网卡）的系列号。45三、局域网链接设备网卡的分类：(1)速率：10Mbps，100Mbps(2)总线类型：ISA总线网卡PCI总线网卡PCMCIA总线网卡

USB总线接口网卡46三、局域网链接设备(3)传输介质接口：RJ-45接口网卡BNC接口网卡AUI接口网卡FDDI接口网卡ATM接口网卡47三、局域网链接设备网卡的选购国外品牌：3COM，intel，D－Link，Accton等国内品牌：实达，TP-Link，联想，清华同方等48三、局域网链接设备调制解调器（即Modem），是计算机与电话线之间进行信号转换的装置，由调制器和解调器两部分组成，调制器是把计算机的数字信号（如文件等）调制成可在电话线上传输的声音信号的装置，在接收端，解调器再把声音信号转换成计算机能接收的数字信号。目前调制解调器主要有两种：内置式和外置式。3.3调制解调器49三、局域网链接设备外置MODEN调制解调器的一个重要性能参数是传输速率，目前市面上28.8K、33.6K和56K的调制解调器都有，而且56K的调制解调器已经成为市场的主流产品。50三、局域网链接设备中继器继器是对信号进行再生和还原的网络设备

OSI模型的物理层设备。中继器（RPrepeater）是连接网络线路的一种装置，常用于两个网络节点之间物理信号的双向转发工作。中继器是最简单的网络互联设备，主要完成物理层的功能，负责在两个节点的物理层上按位传递信息，完成信号的复制、调整和放大功能，以此来延长网络的长度。

3.4中继器51三、局域网链接设备集线器的英文称为“Hub”。“Hub”是“中心”的意思，集线器的主要功能是对接收到的信号进行再生整形放大，以扩大网络的传输距离，同时把所有节点集中