计算机网络技术教程第4章.ppt

/ 计算机网络技术基础计算机网络技术基础 宋彦民主编 清华大学出版社 / 模块四 计算机局域网技术 一、学习任务分析 局域网LAN(Local Area Network),是一种在有限的 地理范围内将大量PC机及各种设备互连一起实现数据传 输和资源共享的计算机网络。社会对信息资源的广泛需 求及计算机技术的广泛普及，促进了局域网技术的迅猛 发展。在当今的计算机网络技术中，局域网技术已经占 据了十分重要的地位。 组成一个局域网，我们可以在它们之间共享程序、 文档等各种资源，而不必再来回传递软盘；还可以通过 网络使多台计算机共享同一硬件，如打印机、调制解调 器等；同时我们也可以通过网络使用计算机发送和接收 传真，方便快捷而且经济。 / 二、学习任务分解 本模块中，学习任务有这样几个方面， 1）局域网的特点及类型。 2）局域网的体系结构。 3）介质访问控制技术。 4）以太网技术。 5) 局域网的硬件。 6）局域网组建。 三、学习任务实现 任务一 组建小型局域网 / 局域网是各种类型网络中一大分支，有着 非常广泛的应用。随着计算机的发展，人们越 来越意识到网络的重要性，通过网络，人们拉 近了彼此之间的距离。本来分散在各处的计算 机被网络紧紧的联系在了一起。下面从硬件、 软件、连接三个方面给大家介绍局域网的组建 。 （一）硬件环境 1硬件设备 硬件：计算机、带有RJ-45接口的网卡、 5类非屏蔽双绞线、RJ-45连接器（RJ-45头） 、压线钳、通断测线器、Fluke测试仪（可选 ）、集线器或交换机 / 2硬件制作 事先准备好双绞线、压线钳和足够的RJ-45连接器（ 头）。 由于目前很多网卡都支持即插即用的功能，对网卡进行 手工配置的情况较少，因此，事先已将网卡安装到各台 计算机中。 1：制作网络电缆 （1）制作两种网络电缆，一种用于连接计算机与集线器 （或交换机），这类电缆也被称为直通电缆。另一种用 于集线器之间（或交换机之间）的连接，也称为交叉电 缆。 （2）根据8根电缆的颜色标识，将每根电缆按照连线的 顺序排列好，并插入到RJ-45连接头中（要注意每个RJ -45连接头编号为1的位置），并确认8根线是否完全插 紧，然后使用压线钳将RJ-45头与线固定在一起。按照 同样规则，制作相同电缆的另一端接头。在制作交叉线 时，一定要注意电缆两端的连接顺序是不一样的，一个 采用568B的连接顺序，另一个采用568A的连接顺序。 / （3）使用通断测线器测试直通电缆，查看是否该 电缆的8根线全部直通。若经过测试，发现电缆 不通时，可以再使用压线钳重新压线一次，再进 行测试，若还不通，则剪断该电缆的一端，重新 做线。直到测试通过。 （4）使用通断测线器是最简单的测线方法，如果 有实验环境，可以使用专用的双绞线测试仪，例 如美国Fluke公司的Fluke DP-100，使用专用的 测线器，不但可以测试线路的通断和交叉、电缆 长度，而且可以测量每根线的衰减值。 （5）（可选）若有专用的测线仪，将做好的双绞 线连接到测线仪上，在指导老师的协助下进行测 试，并记录测试结果。测试内容包括线路的通断 和交叉、电缆长度、传输延时、阻抗、传输衰减 值和近端串扰等。 / （6）指导老师做两根电缆进行演示，其中一根电缆长度 约100m，另一根可以使用一箱5类非屏蔽双绞线做一 根电缆（约300m）。对这两根电缆进行测试，比较一 下两种长度的电缆衰减值各有多大。 2：识别网卡、集线器和交换机的工作状态 （1）网络电缆测试完毕后，将做好的直通电缆一端连接 到计算机上，另一端连接到集线器（或交换机）上。 如果要将两台计算机通过网卡直接连接时，要使用交 叉电缆。 （2）通常，连接两个集线器时也要使用交叉电缆，但需 要说明一点，一些早期的集线器提供了专用的级联端 口，使用这种端口连接集线器时，仍然需要使用直通 电缆。当使用交换机时，目前很多的交换机都支持自 动识别的功能，当两个交换机通过直通线 / 级联时，交换机可以自动在内部进行交叉交换 。 至于本任务使用的是何种集线器或交换机 ，可向 指导老师询问。 （3）通常，集线器和交换机上的每个端口上都 带有几个状态指示灯：链路状态指示灯，当与 集线器相连的计算机开机后，若线路连接正确 ，该指示灯就会“点亮”，表示双方的链路已接 通；冲突指示灯，当链路出现冲突后，该指示 灯就会被“点亮”。不同厂家的集线器或交换机 的指示灯也各不相同。另外，目前很多交换机 上的端口通常是10/100Mbit/s自适应端口， 并以半双工或全双工方式工作，因此，在这些 交换机上也会 / 设有相关的指示灯，用以表示相应的信息。 例如，当某台计算机连接到交换机的某个端 口时，通过交换机上的指示灯就能很清楚地 识别出该计算机的连接速率（10Mbit/s或 100Mbit/s）和工作方式（全双工或半双工 ）（通常使用两个双色发光二极管，一个二 极管表示速率，另一个二极管表示工作方式 ，例如采用10Mbit/s速率时，二极管显示颜 色为淡黄色，采用100Mbit/s速率连接时， 显示为绿色，对于不同厂家的产品，方式各 有不同）。 （4）一般来说，网卡上也包括几个指示灯，但 其中至少有一个链路状态指示灯，其目的与 上面所说的相同，都是用于检测线路连接是 否正确。 / （5）观察本任务使用的集线器或交换机的工作 状态，以及本地计算机上网卡的工作状态。 （6）将计算机、集线器或交换机加电，观察集 线器或交换机各端口的链路状态显示。 实际上，组建一个局域网非常简单，但制作网 络电缆是整个过程中最关键的因素之一，有很 多网络的故障通常是来自网络的物理连接。因 此，网络电缆与接口的好坏直接影响着一个网 络是否能够正常的工作。 （二）软件环境 1软件环境 Windows 2000 Professional/XP操作系 统。 / 2软件配置 准备一个IP地址段，如- 0，子网掩码为。 手工配置TCP/IP参数： （1）要实现对等网中的各台计算机能够连接到网络中 ，除了硬件连接外，还必须安装软件系统，如网络协 议软件。本实验使用典型的TCP/IP软件。在 Windows 2000 Professional/XP操作系统中，由 于TCP/IP缺省已安装在系统中，所以可以直接配置 TCP/IP参数。 （2） 在设计和组建一个网络时，必须要对网络进行规 划，其中也包括对网络地址和规划和使用，例如使用 哪一类IP地址，需要为多少台计算机分配IP地址，每 台计算机是自动获取IP地址（动态IP地址，通过 DHCP服务实现），还是通过手工方式进行设置（静 态IP地址）等。在本实验中，采用手工方式设置IP地 址。 / （3）使用鼠标右键单击桌面上的“网上邻居 ”，从快捷菜单中选择“属性”命令，打开“网络 连接”窗口，用鼠标右键单击窗口中的“本地连 接”，从快捷菜单中选择“属性”命令，打开“本 地连接属性”对话框，如下图4.1所示，然后选 择“Internet协议（TCP/IP）”，并单击“属 性”按钮，打开“Internet协议（TCP/IP）属 性”对话框，如下图4.2所示。 / 图4.1 “本地连接属性”对话框 / 图4.2 “TCP/IP属性”对话框 / （3）选中“使用下面的IP地址”单选框，在“IP地 址”文本框中输入相应的IP地址（向实验指导 人员索取IP地址）。在“子网掩码”文本框中输 入该类IP地址的子网掩码。单击“确定”按钮， 将IP地址设置到本台计算机。 （4）单击桌面的网络邻居，可以发现网络中的 其他计算机，如果每台计算机中将资源都设置 为共享，就可以实现小型网络的资源共享服务 。 （5）思考：如果在步骤（3）中选择“自动获取 IP地址”单选按钮，而且网络中没有DHCP服务 器，每台计算机是否也可以连通吗？ / 完成网络IP地址规划后，为每台计算机手工配 置IP地址和子网掩码，就可以将各台计算机连 接到同一个网络中，并实现了资源的共享。如 果网络中没有DHCP服务器，当每台计算机选 择自动获取IP时， Windows 2000 Professional/XP操作系统 也提供了自动IP地址分配机制，它会自动为每 台计算机分配一个在本地网络中具有唯一性的 IP地址，从而实现了网络中各台计算机之间的 相互访问。 （三）网络连通测试 1：网络连通测试程序“ping” / （1）在TCP/IP协议簇中，网络层IP是一个无连接的协 议，使用IP传送数据包时，数据包可能会丢失、重复 或乱序，因此，可以使用网际控制报文协议（ICMP ）对IP提供差错报告。“ping”就是一个基于ICMP的 实用程序，通过该程序，可以对源主机与目的主机之 间的IP链路进行测试，测试的内容包括IP数据包能否 到达目的主机，是否会丢失数据包，传输延时有多大 ，以及统计丢包率等数据。 （2）选择“开始”|“程序”|“附件”命令，选择“命令提示 符”，打开“命令提示符”窗口，在窗口命令行下，输入 “ping ”，其中“”是用于本地回 路测试的IP地址（“”代表Localhost，即 本地主机），按回车键后，就会显示出测试结果（它 也被称为“回波响应”），如下图4.3所示。 / 图4.3 回波响应图4.3 回波响应 图4.3 回波响应 / （3）当使用ping命令后，可以通过接收对 方的应答信息，来判断源主机与目的主机 之间的链路状况。若链路良好，则会接收 到如下的应答信息，如图4.4。 / 图4.4应答信息 / 其中，“bytes”表示测试数据包的大小， “time”表示数据包的延迟时间，“TTL”表示 数据包的生存期。统计数据结果为：总共发 送4个测试数据包，实际接收应答数据包也是 4个，丢包率为0%，最大、最小和平均传输 延时为0ms（这个延时是数据包的往返时间 ）。 如果收到下图4.5的应答信息，就表示数据 包无法达到目的主机或数据包丢失。 / 图4.5 错误应答 / (4)在窗口命令行下，输入“ping”按回车键，就 会得到对ping命令的帮助提示。该命令有很多 的开关参数设置，其中常用的有“-t”、“-n”、“ -l”，其实际使用方法如下。 (5)“-t”用于连续性测试链路，例如使用“ping X -t”（X表示目的主机的IP地址，如 0），就可以不间断地测试源与 目的主机之间的链路，直到用户使用中断退出 （按“Ctrl+C”组合键），而且在测试过程中， 可以随时按“Ctrl+Break”组合键来查看统计结 果。 “-n”表示发送测试数据包的数量，在不指 定该参数时，其缺省值为4。若要发送1000个 数据包测试链路，则可以使用“ping X n 1000”命令。 / “-l”表示发送测试数据包的大小，例如发 送100个1024字节大小的数据包，就可以使 用“ping X n 100 l 1024”。 2：测试网络的连通性 （1）首先，先检查一下本机TCP/IP的配置情 况：在“命令提示符”窗口下，输入“ipconfig” ，按回车键，显示本机TCP/IP的配置。若要 进一步查看更为详细的信息，可以执行 “ipconfig/all”命令，显示如下图4.6所示的 内容。 / 图4.6执行“ipconfig/all”命令结果显示 / （2）下面开始网络的测试。首先，在命令行中，输入 “ping ”，然后按回车键，如果能接收到 正确的应答响应且没有数据包丢失，则表示本机的 TCP/IP工作正常。若应答响应不正确（数据包丢失 或目的主机无法达到等），则查看网络设置，确认 本机是否安装了TCP/IP。 （3）然后，输入“ping X”，其中X就是在步骤（1） 中所记录的地址，若记录的地址为“8” ，则输入“ping 8”。按回车键后，如 果能接收到应答信息且没有数据包丢失，则表示本 机TCP/IP的配置正确，且该计算机在网络上可以进 行通信；否则，重新检查或设置本机的TCP/IP协议 配置参数（很多时候都是因为IP地址或子网掩码输 入错误造成）。 / （4）同样，输入“ping X”，其中X代表另外一台已连 通到网络上的计算机所使用的IP地址。按回车键后， 如果同样能够接收到对方正确的应答信息且没有数据 包丢失，则表示本机与对方计算机之间可以互相通信 ，并正确地连接到网络上；如果不通，则检查网络电 缆是否插好（包括本机一端和集线器一端）。若还出 现问题，则重新测试或制作网络电缆。若还不能解决 问题，则说明地址解析可能出现问题（ARP工作不正 常），解决方法是将TCP/IP删除并重新安装。 将网络的硬件连接好，然后进行相应的软件和协 议配置，当所有这些操作结束后，并不意味着网络就 能够连通，或者说并非所有的计算机都能连接到网络 上，其中可能会出现各种各样的问题。因此，我们通 过网络连通的检测和测试，寻找出现问题的起源在哪 里，并针对这些问题进行解决。现在，我们来学习局 域网组建过程中的系列知识。 / 任务二 组建小型局域网相关知识 （一）局域网的特点及类型 1局域网(LAN)的特点 (1)地理分布范较小,一般为数百米至数公里。可 覆盖一幢大楼、一所校园或一个企业。 (2)数据传输速率高，一般为0.1-100Mbps，目 前已出现速率高达1000Mbps的局域网。可交换各类 数字和非数字(如语音、图象、视频等)信息。 (3)误码率低，一般在10-11-10-8以下。这是 因为局域网通常采用短距离基带传输，可以使用高质 量的传输媒体，从而提高了数据传输质量。 (4)以PC机为主体，包括终端及各种外设，网中 一般不设中央主机系统。 (5)一般包含OSI参考模型中的低三层功能，即涉 及通信子网的内容。 (6)协议简单、结构灵活、建网成本低、周期短 、便于管理和扩充。 / 2局域网的拓扑结构 网络的拓扑（Topology）结构是指网络中通 信线路和站点（计算机或设备）的相互连接的 几何形式。按照拓扑结构的不同，可以将网络 分为星型网络、环型网络、总线型网络三种基 本类型。在这三种类型的网络结构基础上，可 以组合出树型网、簇星型网等其他类型拓扑结 构的网络如下图4.7所示。 / 图4.7拓扑结构 / 3局域网的传输介质 传输介质是网络联接设备间的中间介质，也是信 号传输的媒体。典型传输介质：双绞线、同轴电缆、 光纤。 A：双绞线 （1）工作原理：双绞线是现在最普通的传输介质，它 由两条相互绝缘的铜线组成，典型直径为1毫米。两 根线绞接在一起是为了防止其电磁感应在邻近线对中 产生干扰信号。外面再用朔料套套起来。 （2）分类：非屏蔽双绞线：无屏蔽层，一般由4对双绞 线对组成，最长100米，有较好的性价比，被广泛使 用，分为1，2，3，4，5类。3类用于10MBPS的传 输；5类100MBPS以上的网连接。 （3）屏蔽双绞线：具有一个金属甲套，一般由2对双绞 线组成，最长为十几千米，抗干扰性好，性能高，成 本高，没有被广泛使用。对电磁干扰具有较强的抵抗 能力，适用于网络流 / 量较大的高速网络协议应用。屏蔽双绞线可分为6类 、7类双绞线分别可工作于200MHz和600MHz的频 率带宽之上，且采用特殊设计的RJ45 插头(座)。 B：同轴电缆 （1）概念：由同轴的内外两条导线构成，内导线是一 根金属线，外导线是一条网状空心圆柱导体，内外导 线有一层绝缘材料，最外层是保护性塑料外套。金属 屏蔽层能将磁场反射回中心导体，同时也使中心导体 免受外界干扰，故同轴电缆比双绞线具有更高的带宽 和更好的噪声抑制特性。 （2）分类：一类为50(指沿电缆导体各点的电磁电压 对电流之比)同轴电缆，用于数字信号的传输，即基带 同轴电缆；另一类为75同轴电缆，用于宽带模拟信 号的传输，即宽带同轴电缆。但需要安装附加信号， 安装困难，适用于长途电话网，电视系统，宽带计算 机网。 （3）缺点：由于物理可靠性不好，易受干拢，常由双 绞线替代。 / C：光纤 光纤是软而细的、利用内部全反射原理来传导光 束的传输介质，有单模和多模之分。单模光纤多用于 通信业；多模光纤多用于网络布线系统。 光纤为圆柱状，由3个同心部分组成纤芯、 包层和护套，每一路光纤包括两根，一根接收，一根 发送。与同轴电缆比较，光纤可提供极宽的频带且功 率损耗小、传输距离长(2公里以上)、传输率高(可达 数千Mbps)、抗干扰性强(不会受到电子监听)，是构 建安全性网络的理想选择。 4局域网的分类 1、按地理位置划分 按地理位置分类，可以将计算机网络分为局域网 、广域网和城域网。 2、按传输介质划分 / 按照网络的传输介质分类，可以将计算机 网络分为有线网络和无线网络两种。局域网通 常采用单一的传输介质，而城域网和广域网采 用多种传输介质。 （1） 有线网络 有线网络指采用同轴电缆、双绞线、光纤等 有线介质连接计算机的网络。 采用双绞线连网是目前最常见的连网方式。 它价格便宜，安装方便，但易受干扰，传输率 较低，传输距离比同轴电缆要短。 光纤网采用光导纤维作为传输介质，传输距 离长，传输率高，抗干扰性强，现在正在迅速 发展。 / （2） 无线网络 无线网络采用微波、红外线、无线电等电磁波作 为传输介质，由于无线网络的连网方式灵活方便，因 此是一种很有前途的组网方式。目前，不少大学和公 司已经在使用无线网络了。 3、按服务对象划分 按照网络服务的对象分类，可以将网络分为企业 网、校园网等类型。 （1） 企业网 企业网就是为某个企业服务的计算机网络，它可 以包括局域网，也可以包括一部分广域网。而对于一 个小企业，由于在外地没有分支机构，组建一个局域 网就可以满足需要了。 （2） 校园网 校园网是为大学、中学、小学服务的网络。随着“ 校校通”工程的启动，出现了越来越多的校园网，现 在全国已经有5000多所中小学有了校园网。 / （二）局域网的体系结构 IEEE 802标准遵循ISO/OSI参考模型的原 则，解决最低两层（即物理层和数据链路层） 的功能以及与网络层的接口服务、网际互连有 关的高层功能。IEEE 802 LAN参考模型与 ISO/OSI参考模型的对应关系如下图4.8。 / 图4.8 LAN 层次与 OSI/RM 的对应关系 / 1IEEE 802局域网参考模型中的物理层： 实现比特流的传输与接收，数据的同步控制等。 2、IEEE 802规定了局域网物理层所使用的信号与编 码、传输介质、拓扑结构和传输速率等规范： 采用基带信号传输； 数据的编码采用曼彻斯特编码； 传输介质可以是双绞线、同轴电缆和光缆等； 拓扑结构可以是总线型、树型、星型和环型； 传输速率有10Mbps、16Mbps、100Mbps、 1000Mbps。 2IEEE 802 LAN的数据链路层 / 1、LAN的数据链路层分为两个功能子层： 逻辑链路控制子层（LLC） 介质访问控制子层（MAC） 2、LLC子层和MAC子层的功能 将数据组成帧，并对数据帧进行顺序控制、差错控制和流量 控制，使不可靠的物理链路变为可靠的链路。 LAN可以支持多重访问，即实现数据帧的单播、广播和多播 ； 3、划分LLC和MAC子层的目的 OSI模型中的数据链路层不具备局域网所需的介质访问控制 功能； 局域网基本上采用共享介质环境，从而数据链路层必须考虑 介质访问控制机制； 介质访问控制机制与物理介质、物理设备和物理拓扑等涉及 硬件实现的部分直接有关； 分为两个子层，可保证层服务的透明性，在形式上保持与 OSI模型的一致性。 使整个体系结构的可扩展性更好，以备将来接受新的介质与 介质访问控制方法。 3局域网介质访问技术（MAC） / 介质访问控制方法控制网络节点何时能够发送数 据。局域网中最常用的介质访问控制方法：载波 监听多路访问/冲突检测（CSMA/CD）；令牌环 （Token Ring）；令牌总线（Token Bus）。 （三）介质访问控制技术 1CSMA/ CD介质访问控制 总线型LAN中，所有的节点对信道的访问是 以多路访问方式进行的。任一节点都可以将数据 帧发送到总线上，所有连接在信道上的节点都能 检测到该帧。 CSMA/CD是在CSMA基础上发展起来的一 种随机访问控制技术。简言之，CSMA/CD可以 概括为：先听后发、边听边发、冲突停止、延时 重发。如下图4.9流程。 / 图4.9 CSMA/CD工作流程 / CSMA/CD协议的特点:第一，在采用CSMA/CD 协议的总线LAN中，各节点通过竞争的方法强占对媒 体的访问权利，出现冲突后，必须延迟重发。因此， 节点从准备发送数据到成功发送数据的时间是不能确 定的，它不适合传输对时延要求较高的实时性数据。 第二，结构简单、网络维护方便、增删节点容易，网 络在轻负载（节点数较少）的情况下效率较高。但是 随着网络中节点数量的增加，传递信息量增大，即在 重负载时，冲突概率增加，总线LAN的性能就会明显 下降。 2令牌环介质访问控制技术 令牌环（Token Ring）在令牌环介质访问控制 方法中，使用了一个沿着环路循环的令牌。网络中的 节点只有截获令牌时才能发送数据，没有获取令牌的 节点不能发送数据，因此，使用令牌环的LAN中不会 产生冲突。如下图4.10。 / 图4.10令牌环介质访问控制方法 / 令牌环的基本工作原理是：当环启动时，一 个“自由”或空令牌沿环信息流方向转圈，想 要发送信息的站点接收到此空令牌后，将它 变成忙令牌（将令牌包中的令牌位置1）即 可将信息包尾随在忙令牌后面进行发送。该 信息包被环中的每个站点接收和转发，目的 站点接收到信息包后经过差错检测后将它拷 贝传送给站主机，并将帧中的地址识别位和 帧拷贝位置为1后再转发。当原信息包绕环 一周返回发送站点后，发送站检测地址识别 位和帧拷贝位是否已经为1，如是则将该数 据帧从环上撤消，并向环插入一个新的空令 牌，以继续重复上述过程。如图4.11所示 。 / 图4.11 令牌环工作示例 / 令牌环工作过程下图4.12 图4.12令牌环工作过程图4.12令牌环工作过程 图4.12令牌环工作过程 / 令牌环的特点：第一，由于每个节点不是随 机的争用信道，不会出现冲突，因此称它是 一种确定型的介质访问控制方法，而且每个 节点发送数据的延迟时间可以确定。在轻负 载时，由于存在等待令牌的时间，效率较低 ；在重负载时，对各节点公平，且效率高。 第二，采用令牌环的局域网还可以对各节点 设置不同的优先级，具有高优先级的节点可 以先发送数据，比如某个节点需要传输实时 性的数据，就可以申请高优先级。 / 3令牌总线介质访问技术 令牌总线（Token Bus）令牌总线访问控制是在物理总线 上建立一个逻辑环。从物理连接上看，它是总线结构的局 域网，但逻辑上，它是环型拓扑结构。 连接到总线上的所有节点组成了一个逻辑环，每个节点被 赋予一个顺序的逻辑位置。和令牌环一样，节点只有取得 令牌才能发送帧，令牌在逻辑环上依次传递。在正常运行 时，当某个节点发送完数据后，就要将令牌传送给下一个 节点。 令牌总线（Token Bus）工作过程：在物理上令牌总线是 一根线形或树形的电缆，其上连接各个站点；在逻辑上， 所有站点构成一个环，如图4.13所示。每个站点知道自己 左边和右边的站点的地址。逻辑环初始化后，站号最大的 站点可以发送第一帧。此后，该站点通过发送令牌（一种 特殊的控制帧）给紧接其后的邻站，把发送权转给它。令 牌绕逻辑环传送，只有令牌持有者才能够发送帧。因为任 一时刻只有一个站点拥有令牌，所以不会产生冲突。 / 图4.13 令牌总线 / 令牌总线的特点：第一，令牌总线适用于重负载 的网络中，数据发送的延迟时间确定，适合实时 性的数据传输等。第二，网络管理较为复杂，网 络必须有初始化的功能，以生成一个顺序访问的 次序。第三，令牌总线访问控制的复杂性高：网 络中的令牌丢失，出现多个令牌、将新节点加入 到环中，从环中删除不工作的节点等。 IEEE 802规定了局域网中最常用的介质访问控制 方法： IEEE 802.3：载波监听多路访问/冲突检测（ CSMA/CD）； IEEE 802.5:令牌环（Token Ring）； IEEE 802.4:令牌总线（Token Bus）； / 任务三 组建小型局域网的 标准 IEEE 802系列标准 IEEE在1980年2月成立了局域网标准化委员会（ 简称IEEE802委员会）专门从事局域网的协议制 订，形成了一系列的标准，称为IEEE802标准。 该标准已被国际标准化组织ISO采纳，作为局域 网的国际标准系列，称为ISO8802标准。要这些 标准中，根据局域网的多种类型，规定了各自的 拓扑结构、媒体访问控制方法、帧和格式等内容 。IEEE 802标准系列中各子标准如下： / 802.1A:体系结构，网络管理和性能测量。 802.1B:寻址、网间互连以及网络管理。 802.2:逻辑链路控制协议。 802.3:总线网介质访问控制协议CSMA/CD以及物 理层技术规范。 802.3i:10base-T访问控制方法和物理层技术规范 。 802.3u:100base-T访问控制方法和物理层技术规 范。 802.4:令牌总线网介质访问控制方法和物理层技术 规范。 802.5:令牌环网介质访问控制方法和物理层技术规 范。 802.6:城域网介质访问控制方法和物理层技术规范 。 802.7:宽带网介质访问控制方法和物理层技术规范 。 / 802.8:FDDI介质访问控制方法和物理层技术 规范。 802.9:综合数据/话音网络。 802.10:局域网安全技术标准。 802.11:无线局域网的介质访问控制方法和物 理层技术规范。 / 任务四 以太网技术 以太网是一种局域网通信协议，是当今现有局域网采用的最通用的 标准，以太网标准形成于七十年代早期。Ethernet(以太网）是一 种传输速率为10Mbps的常用局域网（LAN）标准。在以太网中， 所有计算机被连接一条同轴电缆上，采用具有冲突检测的载波感应 多路访问（CSMA/CD）方法，采用竞争机制和总线拓朴结构。基 本上，以太网由共享传输媒体，如双绞线电缆或同轴电缆和多端口 集线器、网桥或交换机构成。在星型或总线型配置结构中，集线器 、交换机、网桥通过电缆使得计算机、打印机和工作站彼此之间相 互连接。 以太网协议：IEEE 802.3标准中提供了以太帧结构。当前以太网 支持光纤和双绞线媒体支持下的四种传输速率： 10 Mbps 10Base-T Ethernet（802.3） 100 Mbps Fast Ethernet（802.3u） 1000 Mbps Gigabit Ethernet（802.3z)） 10 Gigabit Ethernet IEEE 802.3ae / （一）传统以太网技术 传统以太网只有10Mbps的传输速率，使用的是带有冲突检测的载 波侦听多路访问（CSMACD，Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection）的控制方法，这种早期的10Mbps 以太网称之为标准以太网。以太网可以使用粗同轴电缆、细同轴电 缆、非屏蔽双绞线、屏蔽双绞线和光纤等多种传输介质进行连接， 并且在IEEE 802.3标准中，为不同的传输介质制定了不同的物理 层标准，在这些标准中前面的数字表示传输速度，单位是“Mbps” ，最后的一个数字表示单段网线长度（基准单位是100m），Base 表示“基带”的意思，Broad代表“宽带”。 10Base5 使用直径为0.4英寸、阻抗为50粗同轴电缆，也称 粗缆以太网，最大网段长度为500m，基带传输方法，拓扑结构为 总线型；10Base5组网主要硬件设备有：粗同轴电缆、带有AUI 插口的以太网卡、中继器 、收发器、收发器电缆、终结器等。 10Base2 使用直径为0.2英寸、阻抗为50细同轴电缆，也称 细缆以太网，最大网段长度为185m，基带传输方法，拓扑结构为 总线型；10Base2组网主要硬件设备有：细同轴电缆、带有 BNC插口的以太网卡、中继器、T型连接器 、终结器等。 10BaseT 使用双绞线电缆，最大网段长度为100m，拓扑结构 为星型； 10BaseT组网主要硬件设备有：3类或5类非屏蔽双绞线、带有 RJ-45插口的以太网卡、集线器、交换机、RJ-45插头等。 / 10BaseF 使用光纤传输介质，传输速率为10Mbps。 表41传统以太网标准比较 特性 10BASE-5 10BASE-2 10BASE-T 10BASE-FL 数据速率(Mbps) 10 10 10 10 信号传输方法 基带 基带 基带 基 带 最大网段长度 500m 185m 100m 2000m 网络介质 50欧姆粗同轴电缆 50欧姆细同轴电缆 UTP 光缆 拓扑结构 总线形 总线形 星形 点对 点 / （二）快速以太网 随着网络的发展，传统标准的以太网技术已难以满足日益增长的网 络数据流量速度需求。在1993年10月以前，对于要求10Mbps以 上数据流量的LAN应用，只有光纤分布式数据接口（FDDI）可供 选择，但它是一种价格非常昂贵的、基于100Mpbs光缆的LAN。 快速以太网是指任何一个速率达到100M比特率的以太网。快速以 太网在保持帧格式、MAC（介质存取控制）机制和MTU（最大传 送单元）质量的前提下，其速率比10Base-T的以太网增加了10倍 。二者之间的相似性使得10Base-T以太网上现有的应用程序和网 络管理工具能够在快速以太网上使用。快速以太网是基于扩充的 IEEE802.3标准的。 快速以太网可以满足日益增长的网络数据流量速度需求。 100Mbps快速以太网标准分为：100BASETX 、100BASE FX、100BASET4三个子类。快速以太网技术可以有效的保障用 户在布线基础实施上的投资，它支持3、4、5类双绞线以及光纤的 连接，能有效的利用现有的设施。 100Mbps快速以太网标准：分为：100BASETX 、100BASE FX、100BASET4三个子类。 / 100BASETX是一种使用5类数据级无屏蔽双绞线或屏蔽双绞线 的快速以太网技术。它使用两对双绞线，一对用于发送，一对用于 接收数据。在传输中使用4B5B编码方式，信号频率为125MHz 。符合EIA586的5类布线标准和IBM的SPT 1类布线标准。使用同 10BASET相同的RJ45连接器。它的最大网段长度为100米。 它支持全双工的数据传输。 100BASEFX是一种使用光缆的快速以太网技术，可使用单模和 多模光纤（62.5和125um） 多模光纤连接的最大距离为550米 。单模光纤连接的最大距离为3000米。在传输中使用4B5B编码 方式，信号频率为125MHz。它使用MICFDDI连接器、ST连接 器或SC连接器。它的最大网段长度为150m、412m、2000m或 更长至10公里，这与所使用的光纤类型和工作模式有关，它支持全 双工的数据传输。100BASEFX特别适合于有电气干扰的环境、 较大距离连接、或高保密环境等情况下的适用。 100BASET4是一种可使用3、4、5类无屏蔽双绞线或屏蔽双绞 线的快速以太网技术。它使用4对双绞线，3对用于传送数据，1对 用于检测冲突信号。在传输中使用8B6T编码方式，信号频率为 25MHz，符合EIA586结构化布线标准。它使用与10BASET相 同的RJ45连接器，最大网段长度为100米。 / （三）高速以太网技术 千兆位以太网是一种新型高速局域网，可以提供1Gbs的通信带 宽，采用和传统10100M以太网同样的CSMACD协议、帧格 式和帧长，因此可以实现在原有低速以太网基础上平滑、连续性的 网络升级，从而能最大限度地保护用户以前的投资。以太网技术是 当今应用最为广泛的网络技术。然而随着网络通信流量的不断增加 ，传统10M以太网在CS计算环境中已很不适应。 从目前的发展看，最合适的解决方案是千兆以太网。千兆以太网可 以为园区网络提供1Gbs的通信带宽，而且具有以太网的简易性 ；以及和其他类似速率的通信技术比具有价格低廉的特点。千兆以 太网在当前以太网基础之上平滑过渡，综合平衡了现有的端点工作 站、管理工具和培训基础等各种因素，如下图4.14所示。千兆以太 网采用同样的CSMACD协议、同样的帧格式和同样的帧长。对 于广大的网络用户来说，这就意味着现有的投资可以在合理的初始 开销上延续到千兆以太网，不需要对技术支持人员和用户进行重新 培训，不需要做另外的协议和中间件的投资，使用户的总体开销较 低。 / 100M100M 100M 100M 1000M 100M 1000M 100M 100M100M 1000M 100M 1000M 图4.14快速以太网向千兆以太网迁移 / 任务五 组建小型局域网的硬件 组建局域网包括以下硬件：一是网络服务器；二是网络工作站；三 是网络适配器，也叫网络接口卡或网卡；四是通信线路，既“传输 介质”，主要是电缆或双绞线，还有不常用的光纤。我们把这些硬 件连接起来，再安装上专门用来支持网络动作的软件，包括系统软 件和应用软件，那么一个能够满足工作或生活需求的局域网也就形 成了。 一般意义上的网络服务器即指文件服务器。文件服务器是网络中最 重要的硬件设备，其中装有NOS(网络操作系统)、系统管理工具和 各种应用程序等，是组建一个客户机/服务器局域网所必需的基本 配置；对于对等网，每台计算机则既是服务器也是工作站。 （一）网卡 网卡（Network Interface Card NIC）：是计算机等设备接入 网络的必要设备，是用户使用网络的硬件接口与低层接口，是将介 质与网络设备连接在一起的硬件设备。主要任务是实现网络的物理 层与数据链路层协议，是数据通信的基础设备。 / 网卡的基本构造:网卡包括硬件和固件程序（只读存储器中的软件 例程），硬件有网卡的控制芯片、晶体震荡器、Boot rom插槽、 启动芯片、Eprom、内接式转换器、RJ-45和BNC接头、信号指 示灯等；固件程序实现逻辑链路控制和媒体访问控制的功能，还记 录唯一的硬件地址即MAC地址，网卡上一般设有缓存。 网卡的分类:第一，以频宽区分网卡种类，目前的以太网卡分为 10Mbps、100Mbps和1000 Mbps三种频宽，目前常见的三种架 构有10baset、100basetx与base2，前两者是以RJ-45双绞线为 传输媒介，频宽分别有10Mbps和100Mbps。第二，以接口类型 区分网卡种类，以接口类型来分，网卡目前使用较普遍的是ISA接 口、PCI接口、USB接口和笔记本电脑专用的pcmcia接口。第三 ，以全双工/半双工来区分网卡种类，网络有半双工（half duplex ）与全双工（full duplex）之分，半双工网卡无法同一时间内完 成接收与传送数据的动作，如10base2使用细同轴电缆的网络架构 就是半双工网络，同一时间内只能进行传送或接收数据的工作，效 率较低。要使用全双工的网络就必须要使用双绞线作为传输线才能 达到，并且也要搭配使用全双工的集线器，要使用10base或 100basetx的网络架构，网卡当然也要是全双工的产品。第四，以 网络物理缆线接头区分网卡，目前网卡常用的网线接头有RJ-45与 BNC两种，有的网卡同时具有两种接头，可适用于两种网络线，但 无法两个接头同时使用。另外还有光纤接口的网卡，通常带宽在 1000 Mbps。 / 其它网卡：从网络传输的物理媒介上还有无线网卡，利用2.4Ghz 的无线电波来传输数据。目前IEEE有两种规范802.11和802.11b ，最高传输速率分别为2Mbps和11Mbps，接口有PCI、USB和 pcmcia几种。 在选择网卡时,必须了解网卡的芯片、网卡的材质和制作工艺及网 卡的主要性能指标等方面着手,选择一款性价比高、经济、实惠的 网卡。 网卡的控制芯片 网卡的材质和制作工艺 网卡的主要性能指标 主流网卡推荐 (二)通讯介质 通信介质（传输介质）即网络通信的线路，有双绞线、同轴电缆和 光纤三种缆线，还有无线电波。 1双绞线连线制作 在动手制作双绞线跳线时，应该准备好以下材料。 / 1、 双绞线 在将双绞线剪断前一定要计算好所需的长度。如果剪断的比实际长 度还短，将不能再接长。 2、 RJ-45接头 RJ-45即水晶头。每条网线的两端各需要一个水晶头。水晶头质量 的优劣不仅是网线能够制作成功的关键之一，也在很大程度上影响 着网络的传输速率，推荐选择真的AMP水晶头。假的水晶头的铜片 容易生锈，对网络传输速率影响特别大。 制作过程可分为四步，简单归纳为“剥”、“理”、“查”、“压”四个字 。具体如下： 步骤1：准备好5类双绞线、RJ-45插头和一把专用的压线钳，如 图4.15所示。 图4.15 步骤1 / 步骤2：用压线钳的剥线刀口将5类双绞线的外保护套管划开（小 心不要将里面的双绞线的绝缘层划破），刀口距5类双绞线的端头 至少2厘米，如图4.16所示。 图 4.16 步骤2 步骤3：将划开的外保护套管剥去（旋转、向外抽），如图4.17所示。 图4.17步骤3 / 步骤4：露出5类线电缆中的4对双绞线，如图4.18所示。 图4.18步骤 步骤5：按照EIA/TIA-568B标准（橙白、白、绿白、蓝、蓝白、绿、棕白 、棕）和导线颜色将导线按规定的序号排好，如图4.19所示。 图4.19步骤5 / 步骤6：将8根导线平坦整齐地平行排列，导线间不留空隙，如图 4.20所示。 图4.20步骤6 步骤7：准备用压线钳的剪线刀口将8根导线剪断，如图4.21所示。 图4.21步骤7 / 步骤8：剪断电缆线。请注意：一定要剪得很整齐。剥开的导线长 度不可太短。可以先留长一些。不要剥开每根导线的绝缘外层，如 图4.22所示。 图4.22步骤8 步骤9：将剪断的电缆线放入RJ-45插头试试长短（要插到底），电缆线 的外保护层最后应能够在RJ-45插头内的凹陷处被压实。反复进行调整 ，如图4.23所示。 图4.23步骤9 / 步骤10：在确认一切都正确后（特别要注意不要将导线的顺序排 列反了），将RJ-45插头放入压线钳