工作单元2组建双机互联网络全解

本单元主要内容任务2.1安装操作系统任务2.2安装网卡任务2.3制作双绞线跳线任务2.4实现双机互联习题2第一页第二页，共50页。任务2.1安装操作系统

【任务目的】（1）了解局域网的标准和工作模式；（2）掌握Windows操作系统的安装方法。【工作环境与条件】（1）PC及相关工具；（2）WindowsServer2008R2及Windows7操作系统安装光盘。第二页第三页，共50页。【相关知识】2.1.1局域网体系结构目前常用的局域网，例如Ethernet（以太网）、TokenRing（令牌环）等，都遵守IEEE802系列标准。局域网作为计算机网络的一种，应该遵循OSI参考模型，但在IEEE802标准中只描述了局域网物理层和数据链路层的功能，而局域网的高层功能是由具体的局域网操作系统来实现的。IEEE802标准所描述的局域网参考模型与OSI参考模型的关系如图2-1所示，该模型包括了OSI参考模型最低两层的功能。第三页第四页，共50页。1.物理层物理层的主要作用是确保二进制信号的正确传输，包括位流的正确传送与正确接收。局域网物理层的标准规范主要有以下内容：局域网传输介质与传输距离。物理接口的机械特性、电气特性、性能特性和规程特性。信号的编码方式，局域网常用的信号编码方式主要有曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码、不归零编码等。错误校验码以及同步信号的产生和删除。传输速率。网络拓扑结构。第四页第五页，共50页。2.MAC子层MAC子层是数据链路层的一个功能子层，是数据链路层的下半部分，它直接与物理层相邻。MAC子层位不同的物理介质定义了介质访问控制标准。其主要功能有：传送数据时，将传送的数据组装成MAC帧，帧中包括地址和差错检测等字段。接收数据时，将接收的数据分解成MAC帧，并进行地址识别和差错检测。管理和控制对局域网传输介质的访问。3.LLC子层LLC子层在数据链路层的上半部分，在MAC层的支持下向网络层提供服务。可运行与所有802局域网和城域网协议之上。LLC子层的与传输介质无关。它独立与介质访问控制方法。隐蔽了各种802网络之间的差别，并向网络层提供一个统一的格式和接口。第五页第六页，共50页。2.1.2局域网的工作模式

1.对等式结构在对等式网络中，相连的机器都处于同等地位。它们共享资源，每台机器都能以同样方式作用于对方。对等式网络是小型企业网络常用的工作模式。它不需要一个专用的服务器，每台工作站都有绝对的自主权，通过网络可以相互交换文件，也可以共享打印机等硬件资源。当然，对等式网络的缺点也非常明显，那就是只能提供很少的服务功能，资源分布分散，难以管理，安全性低等。

第六页第七页，共50页。2.客户机/服务器模式客户机/服务器（Client/Server）模式是一种基于服务器的网络。与对等式网络相比，基于服务器的模式提供了更好的运行性能并且可靠性也有所提高。在基于服务器的网络中，不需要将工作站的硬盘与他人共享。共享数据全部集中存放在服务器上。第七页第八页，共50页。3.浏览器/服务器模式浏览器/服务器（Browser/Server）模式又称为三层结构（BWS结构），如图2-4所示。其中三层是相互独立的，任何一层的改变都不影响其它各层的功能，浏览器/服务器模式的客户端不需要安装专门的软件，只需要浏览器即可，减轻了客户端的负担，避免了不断要求提高客户端的性能，同时也使软件维护人员的维护变得容易。4.综合使用虽然客户机/服务器模式比对等式网络有更多的优点，但把两者结合起来使用则好处更多。第八页第九页，共50页。【任务实施】操作1准备安装操作2从DVD启动计算机并安装WindowsServer2008R2操作3安装Windows7第九页第十页，共50页。任务2.2安装网卡

【任务目的】（1）理解以太网的基本工作原理；（2）掌握以太网网卡的安装过程并熟悉网卡的设置；（3）理解MAC地址的概念和作用；（4）学会查看网卡的MAC地址。【工作环境与条件】（1）网卡及相应驱动程序；（2）PC及相关工具；（3）WindowsServer2008R2及Windows7操作系统安装光盘。

第十页第十一页，共50页。【相关知识】2.2.1介质访问控制

1.以太网的CSMA/CD工作机制在竞争方式中，允许多个节点对单个通信信道进行访问，每个节点之间互相竞争信道的控制使用权，获得使用权者便可传送数据。两种主要的竞争方式是CSMA/CD（CarrierSenseMultipleAccess/CollisionDetect，载波监听多路访问/冲突检测方法）和CSMA/CA（CarrierSenseMultipleAccess/CollisionAvoidance，载波监听多路访问/避免冲突方法），CSMA/CD是以太网的基本工作机制，而CSMA/CD主要用于Apple公司的AppleTalk和IEEE802.11无线局域网中。第十一页第十二页，共50页。在以太网中，如果一个节点要发送数据，它将以“广播”方式把数据通过作为公共传输介质的总线发送出去，连在总线上的所有节点都能“收听”到发送节点发送的数据信号。由于网中所有节点都可以利用总线传输介质发送数据，并且网中没有控制中心，因此冲突的发生将是不可避免的。为了有效地实现分布式多节点访问公共传输介质的控制策略，CSMA/CD具有自身的管理机制。

第十二页第十三页，共50页。2.令牌传送方式在令牌传送方式中，令牌在网络中沿各节点依次传递。所谓令牌是一个有特殊目的的数据帧，它的作用是允许节点进行数据发送。一个节点只在持有令牌时才能发送数据。采用令牌传送方式的有IEEE802.4（令牌总线）、IEEE802.5（令牌环）、FDDI（光纤分布式数据接口）等。令牌传送方式能提供优先权服务，有很强的实时性，效率较高，网络上站点的增加，不会对网络性能产生大的影响。但在令牌传送方式中控制电路较复杂，令牌容易丢失，网络的价格较贵，可靠性不高。

第十三页第十四页，共50页。2.2.2以太网的冲突域

在以太网中，如果一个CSMA/CD网络上的两台计算机在同时通信时会发生冲突，那么这个CSMA/CD网络就是一个冲突域。连接在一条总线上的计算机构成的以太网属于同一个冲突域，如果以太网中的各个网段以中继器或者集线器连接，因为中继器或者集线器不具有路由选择功能，只是将接受到的数据以广播的形式发出，所以仍然是一个冲突域。第十四页第十五页，共50页。冲突域也是一个确保严格遵守CSMA/CD机制而不能超越的时间概念，在CSMA/CD的机制中要求节点边发送数据边监听信道，所以要求发送端必须在数据发送完毕之前收到冲突信号

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第十五页第十六页，共50页。2.2.3以太网的MAC地址

在CSMA/CD的工作机制中，接收数据的计算机必须通过数据帧中的地址来判断此数据帧是否发给自己，因此为了保证网络正常运行，每台计算机必须有一个与其他计算机不同的硬件地址，即网络中不能有重复地址。MAC地址也称为物理地址，是IEEE802标准为局域网规定的一种48bit的全球唯一地址，用在MAC帧中。MAC地址被嵌入到以太网网卡中，网卡在生产时，MAC地址被固化在网卡的ROM中，计算机在安装网卡后，就是可以利用该网卡固化的MAC地址进行数据通信。对于计算机来说，只要其网卡不换，则它的MAC地址就不会改变。

第十六页第十七页，共50页。IEEE802规定网卡地址为6字节，即48bit，计算机和网络设备中一般以12个16进制数表示，如：00-05-5D-6B-29-F5。MAC地址中前3个字节由网卡生产厂商向IEEE的注册管理委员会申请购买，称为机构唯一标志号，又称公司标志符。例如D-Link网卡的MAC地址前3个字节为00-05-5D。MAC地址中后3个字节由厂商指定，不能有重复。在MAC数据帧传输过程中，当目的地址的最高位为“0”代表单播地址，即接收端为单一站点，所以网卡的MAC地址的最高位总为“0”。当目的地址的最高为“1”代表组播地址，组播地址允许多个站点使用同一地址，当把一帧送给组地址时，组内所有的站点都会收到该帧。目的地址全为“1”代表广播地址，此时数据将传送到网上的所有站点。

第十七页第十八页，共50页。2.2.4以太网的MAC帧格式

第十八页第十九页，共50页。2.2.5以太网网卡

网络接口卡（NetworkInterfaceCard，NIC）又称网络适配器，简称为网卡，它是计算机网络中最基本和最重要的连接设备之一，计算机主要通过网卡接入局域网。网卡在网络中的工作是双重的：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经过打包后送入网络。如果要使用以太网技术组建网络，那么该网络中的计算机必须安装以太网网卡。第十九页第二十页，共50页。1.按速度分类根据以太网网卡的工作速度不同可分为10M网卡、100M网卡、10/100M自适应网卡、1000M网卡等。2.按总线类型分类总线类型主要指网卡与计算机主板的连接方式，总线类型不同则网卡与计算机主板间的数据传输速度不同，目前PC机中使用的网卡都采用PCI或PCI-E总线类型。3.按接口类型分类网卡如果按接口类型划分，可以分为RJ-45双绞线接口、BNC细缆接口、AUI粗缆接口以及光纤接口网卡等。除了以上几种类型的网卡之外，现在还有无线网卡、USB网卡等类型的网卡。第二十页第二十一页，共50页。【任务实施】操作1网卡的硬件安装操作2安装网卡驱动程序操作3检测网卡的工作状态操作4查看网卡MAC地址第二十一页第二十二页，共50页。任务2.3制作双绞线跳线

【任务目的】（1）理解局域网通信线路的连接与实现；（2）掌握非屏蔽双绞线与RJ-45连接器的连接方法；（3）掌握非屏蔽双绞线直通线和交叉线的制作以及它们的区别和适用场合；（4）掌握简易线缆测试仪的使用方法。【工作环境与条件】非屏蔽双绞线、RJ-45连接器、RJ-45压线钳、简易线缆测试仪。

第二十二页第二十三页，共50页。【相关知识】2.3.1局域网通信线路

以太网应用经过不断的发展，传输速度从最初的10Mb/s逐步扩展到100Mb/s、1Gb/s、10Gb/s，以太网的价格也跟随摩尔定律以及规模经济而迅速下降。在最初的设计中以太网只使用公共的、共享的传输介质（同轴电缆）。100Mb/s快速以太网和千兆位以太网开启了一个新概念，每个网络设备到中心设备之间都使用专用传输介质（双绞线、光缆）。局域网的带宽无论是被所有站点共享，还是被某一个站点专用，都要为每个设备分配一根电缆。第二十三页第二十四页，共50页。目前在大中型的局域网中，广泛采用了结构化综合布线技术。综合布线系统是一种开放结构的布线系统，它利用单一的布线方式，完成话音、数据、图形、图像的传输。综合布线系统由不同系列和规格的部件组成，其中包括传输介质、相关连接硬件（如配线架、插座、插头和适配器）以及电气保护设备。综合布线一般采用分层星型拓扑结构。该结构下的每个分支子系统都是相对独立的单元。对每个分支子系统的改动都不影响其他子系统，只要改变结点连接方式就可使综合布线在星型、总线型、环型、树型等结构之间进行转换。

第二十四页第二十五页，共50页。2.3.2双绞线跳线

在使用双绞线线缆布线时，通常要使用双绞线跳线来完成布线系统与相应设备的连接，所谓双绞线跳线是两端带有RJ-45连接器的一段线缆，可以很方便的使用和进行管理。第二十五页第二十六页，共50页。双绞线由8根不同颜色的线分成4对绞合在一起，RJ-45连接器前端有8个凹槽，凹槽内的有8个金属触点，在连接双绞线和RJ-45连接器时需要重点注意的是要将双绞线的8根不同颜色的线按照规定的线序插入RJ-45连接器的8个凹槽。在EIA/TIA布线标准中规定了两种线序T568B和T568A第二十六页第二十七页，共50页。【任务实施】操作1制作直通线

操作2制作交叉线操作3跳线的测试第二十七页第二十八页，共50页。任务2.4实现双机互联

【任务目的】（1）理解TCP/IP模型；（2）理解网络协议在计算机网络中的作用；（3）掌握直接使用双绞线跳线实现双机互联的方法；（4）掌握Windows环境下网络协议的安装方法；（5）掌握Windows环境下TCP/IP协议的基本配置。【工作环境与条件】（1）2台安装有WindowsServer2008R2或Windows7系统的PC；（2）WindowsServer2008R2或Windows7操作系统安装光盘；（3）非屏蔽双绞线、RJ-45水晶头、RJ-45压线钳、简易线缆测试仪。第二十八页第二十九页，共50页。【相关知识】2.4.1TCP/IP模型

TCP/IP是指一整套数据通信协议，它是20世纪70年代中期，美国国防部为其ARPANET广域网开发的网络体系结构和协议标准，其名字是由这些协议中的主要两个协议组成，即传输控制协议（TransmissionControlProtocol，TCP）和网际协议（InternetProtocol，IP）。实际上，TCP/IP框架包含了大量的协议和应用，TCP/IP是多个独立定义的协议的集合，简称为TCP/IP协议集。虽然TCP/IP不是ISO标准，但它作为Internet/Intranet中的标准协议，其使用已经越来越广泛，可以说，TCP/IP是一种“事实上的标准”。第二十九页第三十页，共50页。1.TCP/IP模型的层次结构（1）应用层应用层为用户提供网络应用，并为这些应用提供网络支撑服务，把用户的数据发送到低层，为应用程序提供网络接口。由于TCP/IP将所有与应用相关的内容都归为一层，所以在应用层要处理高层协议、数据表达和对话控制等任务。（2）传输层传输层的作用是提供可靠的点到点的数据传输，能够确保源节点传送的数据报正确到达目标节点。为保证数据传输的可靠性，传输层协议也提供了确认、差错控制和流量控制等机制。传输层从应用层接收数据，并且在必要的时候把它分成较小的单元，传递给网络层，并确保到达对方的各段信息正确无误。

第三十页第三十一页，共50页。（3）网络层网络层的主要功能是负责通过网络接口层发送IP数据报，或接收来自网络接口层的帧并将其转为IP数据报，然后把IP数据报发往网络中的目的节点。为正确地发送数据，网络层还具有路由选择、拥塞控制的功能。这些数据报达到的顺序和发送顺序可能不同，因此如果需要按顺序发送及接收时，传输层必须对数据报排序。（4）网络接口层在TCP/IP模型中没有真正描述这一部分内容，网络接口层是指各种计算机网络，包括Ethernet802.3、TokenRing802.5、X.25、HDLC、PPP等。相当于OSI中的最低两层，也可看作TCP/IP利用OSI的下两层。

第三十一页第三十二页，共50页。2.TCP/IP的基本工作原理从以上体系结构分析，TCP/IP是OSI模型的简化，与OSI参考模型一样，TCP/IP网络上源主机的协议层与目的主机的同层协议层之间，通过下层提供的服务实现对话。

第三十二页第三十三页，共50页。第三十三页第三十四页，共50页。3.TCP/IP与OSI的比较首先，TCP/IP模型未能区分服务、接口、协议这些概念，因此TCP/IP模型对于利用新技术设计新网络而言并没有太大的指导意义。其次，TCP/IP模型不通用，除了TCP/IP之外不适合其他协议栈，试图用TCP/IP模型去描述其他模型（如SNA）是不可能的。再次，就常规意义而言，TCP/IP网络接口层并不是分层协议中的层，它实际上是网络层和数据链路层的接口。最后，TCP/IP模型未提及物理层和数据链路层，也未对这两层加以区分，而这两层的功能是根本不同的，物理层处理各种介质的传输特性，而数据链路层则负责帧的起止界定，按所期望的可靠程度传送帧。

第三十四页第三十五页，共50页。2.4.2网络层协议

1.IPIP协议是网络层的核心，负责完成网络中包的路径选择，并跟踪这些包到达不同目的端的路径。IP协议规定了数据传输时的基本单元和格式，但并不了解发送包的内容，只处理源和目的端IP地址、协议号以及另一个IP自身的校验码。这些项形成了IP的首部信息，IP的首部信息也是放在由IP进行处理的每个包之前。（1）IP的主要功能（2）IP数据包格式由于IP首部选项不经常使用，因此普通的IP数据包首部长度为20字节

第三十五页第三十六页，共50页。第三十六页第三十七页，共50页。2.ICMPICMP用于在IP主机、路由器之间传递控制消息。控制消息是指网络通不通、主机是否可达、路由是否可用等网络本身的消息。这些控制消息虽然并不传输用户数据，但是对于用户数据的传递起着重要的作用。ICMP消息包含在IP数据包中，可以找到到达子网内正确主机的方法。常用的ICMP消息包括：（1）ICMP回送应答（2）ICMP重定向（3）ICMP源抑制第三十七页第三十八页，共50页。3.ARP在局域网中，网络中实际传输的是帧，帧里面是有目标主机的MAC地址的。在以太网中，一个主机和另一个主机进行直接通信，必须要知道目标主机的MAC地址。所谓地址解析就是主机在发送帧前将目标IP地址转换成目标MAC地址的过程。ARP（AddressResolutionProtocol，地址解析协议）的基本功能就是通过目标设备的IP地址，查询目标设备的MAC地址，以保证通信的顺利进行。4.RARPRARP（ReverseAddressResolutionProtocol，反向地址解析协议）允许局域网的物理机器从网关服务器的ARP表或者缓存上请求其IP地址。网络管理员在局域网网关路由器里创建一个表以映射物理地址（MAC）和与其对应的IP地址。

第三十八页第三十九页，共50页。2.4.3传输层协议

（1）传输层端口端口是操作系统的一种可分配资源，应用程序（调入内存运行后称为进程）通过系统调用与某端口建立连接（绑定）后，传输层传给该端口的数据都被相应的进程所接收，相应进程发给传输层的数据都从该端口输出。在TCP/IP协议的实现中，端口操作类似于一般的I/O操作，进程获取一个端口，相当于获取本地唯一的I/O文件，可以用一般的读写方式访问类似于文件描述符，每个端口都拥有一个叫端口号的整数描述符（端口号为16位二进制数，0~65535），用来区别不同的端口。由于TCP/IP传输层的TCP和UDP两个协议是两个完全独立的软件模块，因此各自的端口号也相互独立。如TCP有一个255号端口，UDP也可以有一个255号端口，两者并不冲突。第三十九页第四十页，共50页。（2）UDPUDP是面向无连接的通讯协议。按照UDP协议处理的报文包括UDP报头和高层用户数据两部分，其格式如图2-47所示。UDP报头只包含4个字段：源端口、目的端口、长度和UDP校验和。源端口用于标识源进程的端口号；目的端口用于标识目的进程的端口号；长度字段规定了UDP报头和数据的长度；校验和字段用来防止UDP报文在传输中出错。第四十页第四十一页，共50页。（3）TCPTCP协议是为了在主机间实现高可靠性的数据交换的传输协议。TCP协议主要在网络不可靠的时候完成通信，它是面向连接的端到端的可靠协议，支持多种网络应用程序。①TCP报文格式TCP报文包括TCP报头和高层用户数据两部分。

第四十一页第四十二页，共50页。②TCP的可靠传输TCP提供面向连接的、可靠的字节流传输。TCP连接是全双工和点到点的。全双工意味着可以同时进行双向传输，点到点的意思是每个连接只有两个端点，TCP不支持组播或广播。TCP连接的建立和释放TCP是面向连接的协议，因此在数据传送之前，它需要先建立连接。为确保连接建立和释放的可靠性，TCP使用了三次握手的方法。第四十二页第四十三页，共50页。TCP差错控制TCP建立在IP协议之上，IP协议提供不可靠的数据传输服务，因此，数据出错甚至丢失可能是经常发生的。TCP使用确认和重传机制实现数据传输的差错控制。第四十三页第四十四页，共50页。TCP流量控制

TCP使用窗口机制进行流量控制。当一个连接建立时，连接的每一端分配一块缓冲区来存储接收到的数据，并将缓冲区的大小发送给另一端。当数据到达时，接收方发送确认，其中包含了它剩余的缓冲区大小。这里将剩余缓冲区空间的数量叫做窗口，接收方在发送的每一确认中都含有一个窗口通告。第四十四页第四十五页，共50页。TCP拥塞控制最初的TCP协议只有基于窗口的流量控制机制而没有拥塞控制机制。流量控制作为接收方管理发送方发送数据的方式，用来防止接收方可