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2,第1章 局域网基础知识,学习目的与要求： 随着计算机网络的迅速发展，学习和使用网络也成为人们的一种基本技能。本章主要介绍局域网的基础知识，使读者对局域网有一个清晰的认识。 通过对本章的学习，要求了解计算机网络的发展，理解网络的定义、组成及功能与应用，了解计算机网络的主要功能，掌握计算机网络的拓扑结构与特点，重点掌握OSI/RM和TCP/IP模型。,3,1.1 计算机网络基础,计算机网络是计算机技术和通信技术紧密结合的产物，它涉及通信与计算机两个领域。它的诞生使计算机体系结构发生了巨大变化，在当今社会经济中起着非常重要的作用，对人类社会的进步做出了巨大贡献。从某种意义上讲，计算机网络的发展水平不仅反映了一个国家的计算机科学和通信技术水平，而且已经成为衡量其国力及现代化程度的重要标志之一。,4,1.1.1 计算机网络概述,1. 计算机网络的定义 计算机网络就是利用通信设备和线路将地理位置分散、功能独立的多个计算机互联起来，以功能完善的网络软件(即网络通信协议、信息交换方式和网络操作系统等)实现网络中资源共享和信息传递的系统。 2. 计算机网络的主要功能 1) 资源共享 2) 数据通信能力 3) 均衡负载互相协作 4) 分布处理 5) 提高计算机的可靠性,5,1.1.2 计算机网络的发展史,一般来讲，计算机网络的发展可分为4个阶段。 第一阶段：面向终端的计算机网络(图1-1)。 第二阶段：共享资源的计算机网络。,6,1.1.2 计算机网络的发展史,第三阶段：标准化的计算机网络。 第四阶段：国际化的计算机网络，如图1-3所示。,7,1.1.3 计算机网络的分类,1. 局域网 局域网(Local Area Network，LAN)是指将较小地理范围内的计算机或数据终端设备连接在一起的通信网络。 2. 城域网 城域网(Metropolitan Area Network，MAN)是位于一座城市的一组局域网。 3. 广域网 广域网(Wide Area Network，WAN)是将地域分布广泛的局域网、城域网连接起来的网络系统，它的分布距离广阔，可以横跨几个国家以至全世界，它的特点是速度低，错误率在3种网络类型中最高，建设费用很高，Internet属于广域网的一种。,8,1.2 局域网的构成与分类,局域网是计算机通信网的重要组成部分，是在一个局部地理范围内，把各种计算机、外围设备、数据库等相互连接起来组成的计算机网络。 局域网可以通过数据通信网或专用的数据网，与其他局域网、数据库或处理中心等相连接，构成一个大范围的信息处理系统。,9,1.2.1 局域网的构成,局域网由网络硬件和网络软件两部分组成。网络硬件主要包括网络服务器、工作站、外围设备等，网络软件主要包括网络操作系统和通信协议等。 1. 服务器 2. 工作站 3. 外围设备 4. 网络操作系统和通信协议,10,1.2.2 局域网的分类,局域网的分类方式有很多种，可以按拓扑结构、网络控制方式、应用结构、通信协议、传输速率和传输介质等分类。 1. 按拓扑结构分类 1) 总线型拓扑结构 2) 星型拓扑结构 3) 环型拓扑结构 4) 树型拓扑结构 5) 混合型网络结构,11,1.2.2 局域网的分类,2. 按网络控制方式分类 1) 集中式计算机网络 2) 分布式计算机网络 3. 按应用结构分类 1) 对等网络 2) 基于服务器的网络 4. 按传输介质分类 5. 按通信协议分类 6. 按传输速率分类,12,1.3 局域网通信协议,局域网中服务器与客户机通常使用不同的操作系统，要使它们实现通信必须遵循一种统一的标准。这种为了进行网络数据交换而建立的规则、标准或约定称为网络协议。通信协议有层次特性，大多数的网络组织都按层或级的方式来组织，在下一层的基础上建立上一层，每一层的目的都是为上一层提供一定的服务，而把如何实现这一服务的细节对上一层加以屏蔽。网络协议确定交换数据格式及有关的同步问题。,13,1.3.1 OSI模型,开放系统互联参考模型(Open System Interconnection Reference Model，OSI/RM)是国际标准化组织(International Organization for Standardization，ISO)为在世界范围内实现不同系统之间的互联于1984年公布的国际标准。 1. OSI参考模型的分层结构,14,1.3.1 OSI模型,2. 各层的主要功能 1) 物理层 2) 数据链路层 3) 网络层 4) 传输层 5) 会话层 6) 表示层 7) 应用层,15,1.3.2 TCP/IP协议,TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol，传输控制协议/网际协议)于1969年由美国国防部高级研究所计划署(ARPA)开发，最初是在分布于全美各地的主机之间建立高速通信连接，实现资源共享，后来成为Internet的通信协议。 1. TCP/IP协议介绍 1) 应用层 2) 传输层(TCP) 3) 网络层 4) 网络接口层,16,1.3.2 TCP/IP协议,2. IP地址 1) IP地址的结构 2) IP地址的类别 3) 保留IP地址,17,1.3.2 TCP/IP协议,3. 子网掩码 1) 标准子网掩码 2) 特殊子网掩码,18,1.3.3 IPX/SPX协议,IPX/SPX(Internetwork Packet Exchange/Sequences Packet Exchange，网际包交换/顺序包交换协议)是NOVELL公司开发的通信协议，它的体积比较大，但在复杂环境下有很强的适应性，同时也具有强大的路由功能，能实现网段间的通信。当用户接入的是NetWare服务器时，IPX/SPX及其兼容协议应是最好的选择。 在整个协议中，IPX是NetWare最底层的协议，它只负责数据在网络中的移动，并不保证数据传输是否成功，而SPX在协议中负责对整个传输的数据进行无差错处理。,19,1.3.4 NetBEUI协议,NetBEUI (NetBIOS Extend User Interface，用户扩展接口)协议是由IBM公司于1985年开发的，是一种体积小、效率高、速度快的通信协议，同时也是微软最为喜爱的一种协议，主要适用于早期的微软操作系统，如DOS、LAN Manager、Windows 3.x和Windows for Workgroup，但微软在当今流行的Windows XP和Windows 2003中仍将其视为固有默认协议，由此可见它并不是“多余”的，而且对于在有的操作系统中联网还是必不可少的，如在用Windows 9x和Windows ME组网进入NT网络时，不能只用TCP/IP协议，还必须加上NetBEUI协议，否则就无法实现网络联通。 因为它的出现比较早，也就有它的局限性，NetBEUI是专门为几台到几百台主机所组成的单段网络而设计的，它不具有跨网段工作的能力，也就是说它不具有路由功能。,20,1.3.5 协议的选择,要实现网络中计算机间的正常通信，必须安装合适的网络通信协议。协议选择或安装不当，会影响计算机之间的通信。为局域网选择通信协议时，应从网络规模，网络间的兼容性和网络管理等几方面进行综合考虑。 1. 只安装需要的协议 2. 保持协议的一致性 3. 所选择的协议要与网络结构、功能一致,21,实训 参观网络中心,1. 实训目的 (1) 了解局域网结构和特点。 (2) 了解如何接入Internet。 (3) 了解网络设备。 2. 实训设备 学校、企事业单位的网络中心。 3. 背景知识 (1) 计算机网络基础。 (2) 局域网拓扑结构。,22,实训 参观网络中心,4. 实训内容和要求 (1) 观察该网络中所使用的设备，如服务器、交换机、路由器、防火墙等，记录设备名称和型号及这些设备是如何接入网络的，了解这些设备的主要功能。 (2) 记录该网络内计算机的数量、配置及使用的操作系统。 (3) 画出该网络的拓扑结构，并分析该网络采用何种网络结构。 (4) 写出分析报告。 5. 实训结果和讨论,23,习 题,1. 选择题 2. 思考题 参见教材P22,24,第2章 局域网的硬件设备与操作系统,学习目的与要求： 组建局域网的主要设备有通信介质、通信设备、服务器以及其他配件。网络硬件是网络中计算机间互联必不可少的组成部分，组建局域网之前，选择什么样的网络硬件设备产品，对于网络的性能和可扩展性有着重要的影响，操作系统是计算机网络的灵魂。 本章重点是通过实践掌握网络传输介质，如双绞线、同轴电缆和光缆的使用方法，学习网络在不同网络环境中的制作及网卡的安装调试，网络操作系统的选择。本实训的主要目的是掌握RJ-45连接线的制作。,25,2.1 双 绞 线,网络中常见的传输介质有同轴电缆、双绞线、光纤等，其中同轴电缆已经很少使用。双绞线是目前局域网布线工程中使用最为广泛的一种传输介质，下面介绍双绞线的一些知识。,26,2.1.1 双绞线的结构,双绞线作为一种价格低廉、性能优良的传输介质，在综合布线系统中被广泛应用于水平布线，是当前水平布线的首选电缆。 局域网中的双绞线电缆由不同颜色的4对8芯线放在一个绝缘套管中组成，如图2-1所示。 双绞线可以传送数字信号，也可以传输模拟信号，其通信距离从几公里到十几公里。对于模拟信号传输，当传输距离太长时要安装放大器，以便将衰减的信号放大到合适的数值；对于数字信号传输则要加中继器，以将失真的数字信号进行整形。,27,2.1.2 双绞线的分类,双绞线可分为屏蔽双绞线(Shielded Twisted Pair，STP)和非屏蔽双绞线(Unshielded Twisted Pair，UTP)，普通用户使用的大多是非屏蔽双绞线。 屏蔽双绞线是在一对双绞线外面有金属筒缠绕，有的还在几对双绞线的外层用铜编织网包上，用作屏蔽，最外层再包上一层具有保护性的聚乙烯塑料，如图2-2所示。,28,2.1.2 双绞线的分类,电气工业协会/电信工业协会(EIA/TIA)按双绞线电气特性将其定义为7 种型号，级别越高性能越好。局域网中常用第5 类和第6类双绞线，它们都为非屏蔽双绞线，由4对双绞线构成一条电缆。 (1) 1类双绞线：主要用于电话连接，通常不用于数据传输。 (2) 2类双绞线：通常用在程控交换机，ISDN 和T1/E1 数据传输也可以采用2类电缆，2 类线的最高带宽为1MHz，在局域网中很少使用。 (3) 3类双绞线：又称为声音级电缆，适合于10Mb/s 双绞线以太网和4Mb/s 令牌环网的安装，同时也能运行16Mb/s的令牌环网，目前已从市场上消失。 (4) 4类双绞线：最高传输速率为20Mb/s，其他特性与3 类双绞线一样，能更稳定地运行16Mb/s令牌环网，目前在布线中已经很少使用。 (5) 5类双绞线：又称为数据级电缆，最高传输速率100Mb/s，能够运行100Mb/s以太网和FDDI，传输距离为100m，目前大量应用于很多局域网中。 (6) 超5类双绞线：最高传输速率可达155Mb/s，传输距离可达130m，是目前最常见的双绞线类型。 (7) 6类、7 类双绞线是新型的电缆，能提供更高的传输速率和更远的距离，其中6类双绞线的最高传输速率可以达到1000Mb/s，适用于低成本的高速以太网的骨干电路。,29,2.1.3 双绞线的制作方法,双绞线的制作非常简单，就是把双绞线的4对8芯网线按一定规则插入到水晶头中，这类网络的制作所需材料是双绞线和水晶头，所需工具是一把网线压线钳，双绞线的制作就是网线水晶头的制作。 1. 双绞线的连接标准 (1) EIA/TIA接线标准 (2) 直通线线序 (3) 交叉线线序 2. 双绞线的制作 3. 双绞线的测试,30,2.2 同 轴 电 缆,内导体是一根金属线，外导体是一层圆柱形的金属导体，一般由细金属线编织为网状结构，内、外导体之间有绝缘层，如图2-11所示。另外，同轴电缆的两端需要有终结器(用50或75的电阻连接内、外导体)，中间连接需要收发器、T形头、筒形连接器等器件。单根同轴电缆的直径为1.022.54cm。,31,2.2 同 轴 电 缆,常用的同轴电缆型号有下列几种： (1) RG-8或RG-11(50)粗缆。 (2) RG-58AJ或58CU(50)细缆。 (3) RG59(75) CATV电缆。 (4) RG-62(93) IBM3270系统使用。 根据带宽和用途不同，同轴电缆可分为基带同轴电缆和宽带同轴电缆。宽带同轴电缆主要用于高带宽数据通信，支持多路复用，如有线电视的数据传送，较少用于计算机局域网络。,32,2.2.1 细缆,细缆一般采用RG58A，适用于传输速率不高(10Mb/s)、距离近的局域网。用它组网成本低，可以连接集线器(HUB)、交换机等网络交换设备。 以安装10Base2(细缆以太网)为例，需要遵守下面的物理限制： (1) 细缆两端必须各加一个50的终结器。 (2) 网端之间的最小距离为0.5m。 (3) 网络的最大长度小于925m。 (4) 网段的最大长度小于185m。 (5) 每个网段最大设备数为30个。 (6) 最大网段数为5个网段(可带4个中继器)。,33,2.2.2 粗缆,粗缆一般采用RG-11，特征阻抗50，直径0.4英寸，一段粗缆的最大长度为500m，每一段的两端必须各加一个50的终结器，每个工作站必须加一个AUI收发器。粗缆的传输率为10Mb/s。因为需要AUI收发器，组网的成本较高，因此目前使用不多。,34,2.3 光 纤,光纤(光导纤维电缆)，是网络传输介质中性能最好、应用前景看好的一种电缆，目前大多数大规模的局域网的主干网都采用光纤作为传输介质。它的传输速率可以达到几千兆b/s，它的优点是体积小、重量轻、传输频带宽、传输损耗小、保密性能好、误码率低、不受雷电和电磁干扰。缺点是分接和安装困难、安装和测试工具都非常昂贵。,35,2.3.1 光纤的结构和通信原理,光纤在结构上和同轴电缆相似，只是没有网状屏蔽层。其通信的中心是光传播的玻璃芯，玻璃芯外面包围着一层折射率比芯低的玻璃封套。 光纤通常被扎成束，外面有外壳保护，称为光缆，如图2-12所示。,36,2.3.2 多模光纤和单模光纤,光纤的类型由模材料(玻璃式塑料纤维)芯和外层尺寸决定，芯的尺寸大小决定光的传输质量。根据光在光纤中的传播方式，可将光纤分为两种类型：多模光纤和单模光纤。其中的模是指以一定角度进入光线的一束光。常用的光缆类型如表2-2所示。,37,2.3.2 多模光纤和单模光纤,单模光纤：芯径小于10m。光直线传播，频率单一，如图2-14所示。 多模光纤：芯径在50m以上。光波浪形传播，频率多样，如图2-14所示。,38,2.3.2 多模光纤和单模光纤,单模光纤和多模光纤的特性比较如表2-3所示。,39,2.4 网 卡,网卡(Network Interface Card，NIC)又称网络适配器或网络接口卡，用以连接计算机和网络，是组建局域网不可缺少的基本配件，网卡一方面负责接收网络中传过来的数据包，解包后，将数据通过主板的总线传输给计算机；另一方面负责将本地计算机上的数据包传输给网络。,40,2.4.1 网卡的类型,根据总线接口的不同，可以将网卡分为ISA网卡、PCI网卡、专门应用于笔记本电脑的PCMCIA网卡及USB网卡。其中ISA网卡因其速度缓慢、安装复杂等问题已经退出历史舞台，在此不再详述。 1. PCI网卡 2. PCMCIA网卡 3. USB网卡,41,2.4.2 网卡的选择,网卡作为局域网组建的基本配件，对于整个网络的性能起着决定性作用。在选择网卡时应该综合考虑网络类型、传输介质类型、网络带宽及网卡的品牌、质量等。 1. 网卡的传输速率与接口类型 2. 网卡的用途 根据工作对象的不同，网卡可以分为服务器网卡和普通工作站网卡。,42,2.4.3 网卡的安装,网卡的安装步骤主要分为两步：硬件安装和网卡驱动程序安装。下面以PCI网卡为例介绍网卡的安装过程。 (1) 关闭计算机并切断电源，打开机箱盖。 (2) 在主板上选择一个未使用的PCI插槽，卸去该插槽后面对应的挡板。 (3) 用手轻握网卡两端，垂直对准主板上的PCI插槽，向下轻压到位后，再用螺钉固定即完成了网卡的安装。压的过程中要稍用些力，直到网卡的引脚全部压入插槽中为止，同时，两手的用力要均匀，不能出现一端压入，而另一端翘起的现象。 (4) 安装完成后，盖上机箱并紧固机箱螺钉。 (5) 打开计算机，安装网卡驱动程序。,43,2.5 集 线 器,早期的局域网都是总线型的，通过一条总线电缆将整个办公室甚至整栋楼的计算机连接起来。这种网络的主要缺点是线缆价格昂贵，布线困难，网络扩展和管理不方便，可靠性较差，为了解决这些问题，人们借鉴中继器的原理研制了集线器，它将所有计算机通过一些集中的端口连接在一起，这样网络的扩展和管理就方便了很多。集线器实际上是对总线电缆的一种浓缩，将总线电缆缩成集线器的内部总线并模块化，通过端口向外提供多个连接，只需要利用标准的接头直接将电缆插接在集线器的端口上即可。,44,2.5.1 集线器的工作原理,集线器是星型拓扑结构网络的中心网络设备，图2-19所示为8个端口的集线器，共连接了8台计算机，集线器会对连接的计算机之间进行信号的转发传递。 具体的通信过程是：当计算机1要发送一条信息给计算机8，计算机1的网卡将信息通过双绞线送到集线器上，但是集线器不会直接将信息送给计算机8，而是将信息进行“广播”，将信息同时发送给8个端口，8个端口上的计算机接收到这条广播信息时，会对信息进行检查，如果发现该信息是发给自己的则接收，否则不予理睬。,45,2.5.2 集线器的特点,1. 共享带宽 集线器的带宽是指它通信时能够达到的最大速度。目前市面上用于中、小型局域网的集线器主要有10Mb/s、10/100Mb/s自适应和100Mb/s 3种。 2. 半双工 由于集线器采取“广播”的方式传输信息，因此集线器传送数据时只能工作在半双工状态下，比如计算机1与计算机8需要相互传送一些数据，当计算机1在发送数据时，计算机8只能接收计算机1发过来的数据，等计算机1停止发送并做好了接收准备，它才能将自己的信息发送给计算机1或其他计算机。,46,2.5.3 集线器的选择,1. 带宽 2. 扩展需求 3. 支持网管功能 4. 接口类型 5. 品牌和价格,47,2.5.4 集线器的连接,集线器的连接比较简单，基本上不用配置，但为了使集线器满足大型网络对端口数量的要求，一般在较大型网络中采用堆叠和级联方式来解决。 1. 堆叠 2. 级联,48,2.6 交 换 机,2.6.1 交换机的主要功能 交换机是一种基于MAC地址识别，能完成封装转发数据包功能的网络设备。它可以识别数据包中的MAC地址信息，并将其存放在内部的MAC地址表中。交换机通过查看数据包头部的MAC地址信息，可以直接将数据包发往其目标端口，而不是向所有端口转发。另外，一些交换机也可以把网络“分段”，通过对照地址表，交换机只允许必要的网络流量通过交换机。通过交换机的过滤和转发，可以有效地隔离广播风暴，减少误包和错包的出现，避免共享冲突。交换机的主要功能包括物理编址、网络拓扑结构、错误校验、帧序列及流量控制。目前一些高档交换机还具备一些芯的功能，如对VLAN(虚拟局域网)的支持、对链路汇聚的支持，有的甚至还具有防火墙和路由的功能。,49,2.6.2 交换机与集线器的区别,从两者的工作原理来看，交换机和集线器是有很大差别的。 首先，从OSI体系结构来看，集线器属于OSI的第一层物理层设备，而交换机属于OSI的第二层数据链路层或者更高层设备。 其次，从工作方式来看，集线器采用的是广播方式，在共享网段内每次只能传送一个数据帧，多个节点发送数据帧就会出现冲突，很容易产生“广播风暴”，当网络规模较大时性能会受到很大的影响。 另外，从带宽来看，集线器不管有多少个端口，所有端口都是共享一条带宽，在同一时刻只能有两个端口传送数据，其他端口只能等待，同时集线器只能工作在半双工模式下；而对于交换机而言，每个端口都有一条独占的带宽，当两个端口工作时并不影响其他端口的工作，同时交换机不但可以工作在半双工模式下且可以工作在全双工模式下。,50,2.6.3 交换机的特点,1. 独享带宽 由于交换机能够智能化地根据地址信息将数据快速送到目的地，因此它不会像集线器那样在传输数据时“打扰”那些非收信人，这样交换机在同一时刻可进行多个端口组之间的数据传输。每个端口都可视为独立的网段，相互通信的双方独自享有全部的带宽，无须同其他设备竞争使用。比如说，当A主机向D主机发送数据时，B主机可同时向C主机发送数据，而且这两个传输都享有网络的全部带宽假设此时它们使用的是100Mb/s的交换机，那么该交换机此时的总流通量就等于2100Mb/s=200Mb/s。 2. 全双工 当交换机上的两个端口在通信时，由于它们之间的通道是相对独立的，可以实现全双工通信。,51,2.6.4 交换机的选择,选择交换机时，主要根据网络的实际需要来选择；同时注意交换机的各项性能指标，如端口类型、交换方式、背板带宽、网管功能等；对于规模较大的一些网络，由于需要更多的交换机，产品的价格和售后服务也是要考虑的因素。 1. 端口数量 2. 交换速度 3. 交换方式,52,2.7 路 由 器,使用集线器和交换机，用户已经可以组建局域网了。但是当机器的数量达到一定数目时，问题也就来了：对于用集线器构成的局域网而言，由于采用“广播”工作模式，当网络规模较大时，信息在传输过程中出现碰撞、堵塞的情况越来越严重，即使是交换机，这种情况也同样存在。路由器是一种连接多个网络或网段的网络设备，它能将不同网络或网段之间的数据信息进行“翻译”，以使它们能够相互“读”懂对方的数据，从而构成一个更大的网络。,53,2.7.1 路由器的基本功能,路由器的基本功能如下。 (1) 协议转换：路由器可支持不同网络层协议的转换，实现不同网络间的互联。 (2) 路由选择：当数据分组从互联的网络到达路由器时，路由器能根据分组的目的地址，按某种路由策略，选择最佳路由，将分组转发出去。 (3) 流量控制：通过流量控制，避免传输数据的拥挤和阻塞。 (4) 过滤和隔离：路由器可对网间传输的数据分组进行过滤，并隔离广播风暴。 (5) 分段和组装：当多个网络通过路由器互联时，各网络传输的数据分组的大小可能不同，这就需要路由器对数据分组进行分段或重新组装。 (6) 网络管理：路由器连接多种网络，网间信息都要通过路由器，在这里对网络中的信息流、设备进行监控和管理是比较方便的。,54,2.7.2 路由器与交换机的区别,路由器产生于交换机之后，因此路由器和交换机有一定的联系，它们不是完全独立的两种设备，路由器主要克服了交换机不能路由转发数据包的不足。总地来说，路由器与交换机的主要区别体现在以下几个方面。 1. 工作层次不一样 2. 数据转发所依据的对象不同 3. 路由器可以分割广播域 4. 路由器提供防火墙服务,55,2.7.3 路由器的通信协议,所谓通信协议是指通信双方的一种约定，包括对数据格式、同步方式、传送速度、传送步骤、检错纠错方式和控制字符定义等做出统一规定，通信双方必须共同遵守，因此也叫通信控制规程或传输控制规程。 路由协议分为两个部分：静态路由和动态路由。 自治域内部采用的路由选择协议称为内部网关协议，常用的有RIP(Routing Information Protocol，路由信息协议)、OSPF(Open Shortest Path First，开放式最短路优先)；外部网关协议主要用于多个自治域之间的路由选择，常用的是BGP(Border Gateway Protocol，边界网关协议)和BGP-4。,56,2.7.4 路由器的主要优、缺点,路由器虽然属于高档的网络接入设备，但与其他设备一样，也存在一些优、缺点，主要体现在以下几个方面。 1. 优点 (1) 适用于大规模的网络。 (2) 复杂的网络拓扑结构，负载共享和最优路径。 (3) 更好的处理多媒体。 (4) 安全性高。 (5) 隔离不需要的通信量。 (6) 节省局域网的频宽。 (7) 减少主机负担。 2. 缺点 (1) 不支持非路由协议。 (2) 安装复杂。 (3) 价格高。,57,2.7.5 路由器的选择,选购路由器应主要从以下几个方面加以考虑。 (1) 实际需求：性能、功能，所支持的协议等必须满足要求，不盲目追求品牌。 (2) 吞吐量：指路由器对数据包的转发能力，较高档的路由器能对较大的数据包进行正确快速转发；而低档路由器则只能转发小的数据包，对于较大的数据包则需要拆分成许多小的数据包再进行转发。 (3) 可扩展性：要考虑到未来网络升级的需要。 (4) 服务支持：生产厂家售前售后的服务和支持是保证设备正常使用的重要因素。 (5) 可靠性：主要考虑产品的可用性、无故障工作时间和故障恢复时间等指标。 (6) 价格：在产品质量、服务都能保证的前提下，希望价格较低。 (7) 品牌因素：通常情况下，名牌大厂的产品会有更好的质量和服务。,58,2.8 其他网络互联设备,2.8.1 中继器 中继器(Repeater，RP)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，工作在OSI的最底层，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。 一般情况下，中继器的两端连接的是相同的媒体，但有的中继器也可以完成不同媒体的转接工作。 集线器就是一种特殊的中继器，它与中继器的区别在于集线器能够提供多个端口服务，所以集线器也被称为多口中继器。,59,2.8.2 网关,网关(Gateway)是计算机网络中负责不同协议间转换使用软件或硬件设备，它可以将具有不同体系结构的计算机网络连接在一起。在OSI模型中，网关属于最高层(应用层)的设备。 网关将不同的协议进行转换，将数据按照目标协议的要求重新分组，以便在两个不同类型的网络之间进行通信。 TCP/IP 协议中的网关是最常用的，在这里所讲的“网关”均指TCP/IP 协议下的网关。 如果网络A 中的主机发现数据包的目的主机不在本地网络中，就把数据包转发给它自己的网关，再由网关转发给网络B 的网关，网络B 的网关再转发给网络B的某个主机，如图2-23 所示。网络B 向网络A 转发数据包的过程也是如此。,60,2.8.3 网桥,网桥(Bridge)也称桥接器，是将一个网段与另一个网段连接起来的中间设备，用它可以完成具有相同或相似体系结构网络系统的连接，并将网络范围扩大到原来的几倍。一般情况下，被连接的网络系统都具有相同的逻辑链路控制规程(LLC)，但介质访问控制协议(MAC)可以不同。 网桥是数据链路层的连接设备，准确地说它工作在MAC子层上。网桥在两个局域网的数据链路层(DDL)间按帧传送信息。 网桥是为各种局域网存储转发数据而设计的，它对末端节点用户是透明的，末端节点在其报文通过网桥时，并不知道网桥的存在。网桥可以将相同或不相同的局域网连在一起，组成一个扩展的局域网络。,61,2.9 局域网操作系统,网络的核心是网络操作系统，用来管理网络资源和网络应用，控制网络并提供人机交互的作用。网络操作系统可实现操作系统的所有功能，并且能够对网络中资源进行管理和共享。目前较为常见的网络操作系统主要包括UNIX操作系统、Linux操作系统、Novell公司NetWare操作系统以及微软公司的Windows NT/2000/2003/2008等操作系统。作为几大网络操作系统，它们有共同点同时也各具特色，被广泛地应用于各类网络环境中，并都占有一定的市场份额。网络建设者和网络管理员应该熟悉这几种网络操作系统的特性及其优缺点，应根据应用目的、具体的应用情况来选择合适的网络操作系统。下面对这几种网络操作系统分别做一介绍。,62,2.9.1 UNIX操作系统,UNIX操作系统是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，支持大型的文件系统服务、数据服务等应用。UNIX操作系统是目前功能最强、安全性和稳定性最高的网络操作系统，能满足各行各业实际应用的需求，受到广大用户的欢迎，成为重要的企业级操作平台。 UNIX操作系统最初是由AT&T和SCO两家公司共同推出，由于其系统的高稳定性和安全性，且对大型文件系统、大型数据库系统的支持，使得在服务器领域有卓越硬件开发功力的SUN和IBM两家公司也忍不住诱惑，加入其中，借助其服务器硬件市场推动了操作系统的发展。,63,2.9.1 UNIX操作系统,UNIX操作系统的优点：可移植性强，可以在不同类型的计算机上运行。系统安全性与稳定性好，能够支持大型文件系统与数据库系统。对系统应用软件的支持比较完善。 UNIX操作系统的缺点：由于其多数是以命令方式来进行操作的，不容易掌握，特别是初级用户，正因如此，小型局域网基本不使用UNIX作为网络操作系统，UNIX一般用于大型的网站或大型的局域网中。,64,2.9.2 Netware操作系统,Novell Netware操作系统是基于服务器的网络操作系统，要求网络中必须有一台专门的服务器，由于其对当时主流操作系统DOS命令的兼容，且对基础设备要求低，可以方便地实现网络连接与支持，具有对无盘工作站的优化组建、支持更多应用软件的优势，在早期的计算机网络中Netware操作系统应用比较普遍。但是不友好的交互方式还是阻碍其发展，目前只有在金融等需要无盘工作站的特定行业以及设备成本预算比较小的教育部门、小型企业等还有一定的使用。,65,2.9.2 Netware操作系统,Netware操作系统的优点：支持多处理器和大容量的物理内存管理。操作相对方便，对设备的要求很低，对于网络的组建具有先天的优势，相对DOS能够支持更多的应用，能够支持金融等行业所需的无盘工作站，同时节省成本。 Netware操作系统的缺点：操作大部分依靠手工输入命令来实现，人性化显得比较薄弱；对于硬盘的识别最大只能达到1GB，无法满足大容量服务器的需求；各版本的升级没有深层次的技术革新。,66,2.9.3 Windows操作系统,Windows系列操作系统是微软公司开发的一种界面友好、操作简便的网络操作系统。Windows操作系统其客户端操作系统有Windows 95/98/me、Windows Workstation、Windows 2000 Professional、Windows XP和Windows Vista等。Windows操作系统其服务器端产品包括Windows NT Server、Windows 2000 Server、Windows Server 2003和Windows Server 2008等。Windows操作系统支持即插即用、多任务、对称多处理和群集等一系列功能。 1. Windows NT 2. Windows 2000 Server 3. Windows Server 2003 4. Windows Server 2008,67,2.9.4 Linux操作系统,Linux操作系统是目前广泛应用于计算机的类UNIX操作系统，它是从UNIX操作系统继承而来的。Linux操作系统最初是1993年由是芬兰赫尔辛基大学的学生Linux Torvalds开发的，支持多用户、多任务、多线程、多CPU。它的最大的特点就是源代码开放，基于其平台的开发与使用无需支付任何版权费用，成为很多服务器操作系统的首选。 Linux操作系统的优点：源代码开放，使得该类网络操作系统的技术完善从民间得到其他厂商无法比拟的雄厚力量，因而其所具有的兼容、安全、稳定的Linux特性也是其他网络操作系统不容易实现的。 Linux操作系统的缺点：因为其是基于UNIX操作系统所做的开发修补，属于类UNIX模式，这就决定了其兼容性和其他网络操作系统相比有一定差距；Linux操作系统版本过于繁多以及不同版本之间互不兼容也影响着它的流行。,68,2.9.5 操作系统的选择,局域网选择操作系统时，应从网络自身的特点出发，遵循选择操作系统的基本原则，同时权衡各方面的利弊，选择合适的操作系统。 1. 选择操作系统的依据 (1) 安全性 (2) 可靠性 (3) 易用性 (4) 可维护性 (5) 可管理性 (6) 可集成性和可扩展性 2. 选择合适的操作系统,69,实训 双绞线的制作,1. 实训目的 (1) 掌握网络双绞线中直通线的制作方法。 (2) 掌握网络双绞线中交叉线的制作方法。 (3) 掌握网络连通性的测试方法。 (4) 通过查找资料，了解光纤线缆的制作过程。 2. 实训设备 双绞线、压线钳、测线仪、RJ-45 水晶头。 3. 背景知识 (1) 双绞线类型。 (2) 双绞线的制作方法。 (3) 双绞线的线序排列。 4. 实训内容和要求 (1) 按照T568A、T568B规范标准制作。 (2) 摸索并掌握双绞线理序、整理的要领，尽可能总结出技巧。 (3) 用测线仪测试线路导通情况并记录，完成实验报告。 5. 实训步骤 制作一条网络双绞线的直通线。,70,习 题,1. 选择题 2. 思考题 参见教材P49,71,第3章 局域网与Internet连接,学习目的与要求： 通过局域网与Internet连接的方式，是现在比较普遍的上网方式，并且可以方便地共享其所有资源。 通过对本章的学习，要求了解局域网接入Internet的方式，掌握通过代理服务器和NAT共享Internet连接的方法。,72,3.1 局域网连接Internet的方式,目前接入Internet的方式有很多，如拨号上网、ISDN、Cable Modem、ADSL、千兆位以太网等，这几种上网方式的网速各不相同，并且安装费、使用费也各不相同，用户可根据实际情况和使用要求来选择接入方式。,73,3.1.1 调制解调器拨号接入,调制解调器(Modem)拨号连接是最传统的Internet 的接入方式，主要利用电话网络(PTSN，公共交换电话网)，采用拨号方式进行连接。这是最容易实施的方法，费用低廉、上网经济，但传输速度低，线路可靠性差。适于对可靠性要求不高、业务量小的小型企事业单位和个人使用。 要建立拨号连接，首先要选择Internet 服务商，即ISP，提供接入服务，申请一个上网账号。其次选择一款调制解调器，做好硬件安装，并完成必要的配置。第三，进行通信软件的安装和配置。最后，完成拨号网络连接的建立和设置。,74,3.1.1 调制解调器拨号接入,调制解调器可以分为两种类型：内置式和外置式，也就是人们通常所说的内“猫”和外“猫”，两种调制解调器的外观如图3-1和图3-2所示。 调制解调器拨号上网有几个缺点：一是接入速度慢，连接不稳定；二是占用电话线路，在拨号上网的同时使用电话，而且在费用方面除了收取网络使用费外还要收取电话费。,75,3.1.2 ISDN,ISDN(Integrated Service Digital Network，综合业务数字网)，也就是人们通常所说的“一线通”，是以综合数字电话网(IDN)为基础发展而来的，能提供端到端的数字连接，用来支持包括语音和非语音在内多种电信业务。 ISDN的传输过程是纯数字的，这与传统的Modem拨号接入中用户终端到交换机之间的传输是模拟信号相比，通信质量大大提高。ISDN数据传输比特率比传统电话线改善10倍以上。此外，ISDN的呼叫连接速度非常快，一般只需要几秒即可拨通，而传统的Modem拨号可能需要几十秒。 与普通拨号上网要使用Modem一样，ISDN也需要专用的终端设备，主要由网络终端NT1+和ISDN适配器组成。,76,3.1.3 ADSL,ADSL(Asymmetrical Digital Subscriber Line)技术是一种用不对称数字用户线实现宽带接入互联网的技术，ADSL作为一种传输层的技术，充分利用现有的电话线资源，采用先进的复用技术和调制技术，将数字数据和模拟电话业务在同一根电话线上的不同频段同时进行传输，在高速传输数据的同时不影响现有的电话业务及质量，它在一对双绞线上提供上行640Kb/s、下行8Mb/s的带宽，从而克服了传统用户在“最后一公里”的“瓶颈”，实现了真正意义上的宽带接入，如图3-3所示。 DSL(数字用户线路，Digital Subscriber Line)是以铜质电话线为传输介质的传输技术组合，包括HDSL、SDSL、VDSL、ADSL 和RADSL 等，一般称之为xDSL。,77,3.1.4 Cable Modem,Cable Modem中文译作“电缆调制解调器”或者“线缆调制解调器”，是通过有线电视网络进行高速数据接入的装置，也被人们称为“有线通”，如图3-4所示。 Cable Modem一般有两个接口，一个连接有线电视端口，另一个连接计算机网卡。Cable Modem 本身不单纯是调制解调器，它集Modem、调谐器、加/解密设备、桥接器、网络接口卡、SNMP代理和以太网集线器的功能于一身。,78,3.1.5 FTTX+LAN,FTTX+LAN光纤局域网，是一种高速接入业务，能实现千兆光纤到小区(大楼)中心交换机，中心交换机和楼道交换机以百兆光纤或五类网络线相连，楼道内采用综合布线，用户上网速率可达10Mb/s，可以向用户提供高速上网，以及如视频通信、交互游戏、远程教育、远程医疗、局域网高速互联之类的宽带增值业务。 FTTX+LAN接入设备成本低，网络稳定性强，具有较强的可扩展性，投资规模小，另有光纤到办公室、光纤到户、光纤到桌面等多种接入方式可满足不同用户的需求。,79,3.1.5 FTTX+LAN,FTTX+LAN接入的特点如下。 (1) 高速传输。用户上网速率可达传统上网速率的几十倍，充分满足了远程办公、VOD点播、VPN等工作。 (2) 网络可靠、稳定。通信公司局端交换机、小区中心交换机和楼道交换机之间以光纤相连，保证了线路的可靠性和信号的低损耗。 (3) 用户投资少、价格便宜。用户只需要一台带有网络接口卡的普通计算机即可上网。 (4) 安装方便。小区、大厦内采用综合布线，用户采用五类网络线连接即可。,80,3.1.6 无线接入,无线接入技术(Wireless Access Technology)也称无线本地环路(Wireless Local Loop)，主要功能是以无线技术(大部分是移动通信技术)为传输媒介向用户提供固定的或移动的终端用户。 1. 微波接入 2. 卫星接入 3. 蓝牙接入 4. 无线USBWUSB,81,3.2 局域网共享Internet连接,一台计算机要连入Internet，必须为其分配一个正式的IP地址。但由于当初在设计TCP/IP协议时，没有考虑到计算机网络尤其是Internet的发展会如此迅速，从而导致目前IP地址资源十分紧张，不可能为每一台连入Internet的计算机都分配一个正式的IP地址。虽然在IPv6中对IP地址进行了扩展，但目前IPv6的使用还未普及，所以出现了各种局域网中各计算机共享Internet连接上网的方法。,82,3.2.1 Internet连接共享,所谓Internet连接共享(Internet Connection Sharing，ICS)是指借助于一个Internet连接将多台计算机连接到Internet的方法，非常适合家庭网络。 用ICS实现共享上网有两种网络拓扑结构，一种是双机共享上网，另一种是多机共享上网。双机共享上网拓扑结构是一台ICS主机，一台客户机，如图3-5所示。 如果超过两台计算机共享上网，上面的拓扑结构就不太合适，因为每增加一台计算机就要增加一块网卡。此时，可用如图3-6所示的多机共享上网拓扑结构。,83,3.2.2 代理服务器,代理服务器(Proxy Server)，顾名思义就是提供网络代理服务的服务器，是个人网络和Internet服务商之间的中间代理机构，它负责转发合法的网络信息，对转发进行控制和登记。 1. 代理服务器功能 代理服务器通过通信线路、线路路由和ISP相连，而局域网内的其他主机则通过代理服务器间接地连接Internet。代理服务器最基本的功能是连接，此外还可以进行一些网站的过滤和控制的功能，甚至可以作为初级的网络防火墙使用。 2. 代理服务器设置 3. 客户端设置,84,3.3.3 NAT技术,所谓地址转换，就是指在一个局域网内部，各计算机间通过内部私有IP 地址进行通信，当内部的计算机要与外部的Internet 进行通信时，具有NAT 功能的设备负责将其私有IP地址转换为公用IP地址，即该组织申请的合法IP 地址进行通信。 1. NAT技术的应用 (1) 想连接Internet，但不想让网络内的所有计算机都拥有真正的Internet IP 地址。 (2) 不想让外部网络用户知道网络的内部结构，可以通过NAT 将内部网络与外部Internet 隔离开，这样外部用户根本不知道网络内部私有IP地址。 (3) 用户申请的合法Internet IP地址很少，而内部网络用户很多。可以通过NAT 功能实现多个用户同时公用一个合法IP 地址与外部Internet 进行通信。 2. NAT技术的类型 NAT有3种类型：静态NAT(Static NAT)、动态地址NAT(Pooled NAT)和地址复用PAT(Port Address Translation)。,85,实训 接入Internet,1. 实训目的 (1) 了解Internet 接入的多种方式。 (2) 掌握宽带接入的软件设置技巧。 (3) 理解ADSL宽带接入上网过程。 2. 实训设备 计算机、Modem、Internet连接点。 3. 背景知识 (1) Internet 接入方式。 (2) ADSL宽带接入。 4. 实训内容和要求 (1) 掌握ADSL调制解调器的安装方法。 (2) 掌握宽带接入的软件设置技巧。 (3) 学会ADSL宽带接入上网方法。 5. 实训步骤 通过局域网接入Internet。,86,习 题,1. 选择题 2. 思考题 参见教材P62,87,第4章 家庭局域网组建,学习目的与要求： 随着网络的普及，家庭用户的计算机接入Internet网络也越来越常见。如果能将这些计算机连接起来，组成一个家庭局域网，就可以实现软、硬件资源共享，再配合简单的软件还可以实现共享上网，以满足家庭成员的需求。 通过对本章的学习，要求掌握家庭局域网的组建，在Windows Server 2003 平台上共享网络资源，掌握打印服务的配置和使用，掌握映射网络驱动器的设置。,88,4.1 家庭局域网概述,组建家庭局域网时，除了计算机外，还要用到网卡、宽带路由器、交换机、双绞线和信息模块等硬件设备。下面介绍如何选购这些硬件设备。 1. 网卡 台式机的无线网卡一般为USB接口和PCI接口两种，建议使用PCI接口无线网卡，如图4-1所示。此外，很多笔记本电脑已集成无线网卡，但大多数为54Mb/s，若要获得108Mb/s的速率，则可选择前面介绍过的PCMCIA笔记本无线网卡。 2. 宽带路由器 组建家庭局域网最好的网络设备，它是一个集共享接入网关、防火墙和交换机于一身，性能相对强大，具备完善的网络服务功能的设备。宽带路由器一般