计算机网络实践作业.doc

数理信息学院 电子信息工程111 朱思思常见的网络传输介质及其工作特点在网络硬件中，还有一类不可忽视的就是网络传输介质，我们通常称为网线。目前比较常见的网线分细/粗同轴线缆、双绞线和光纤光缆。图 1 常见的网络传输介质一、 同轴电缆同轴电缆的结构，它的中央是铜质的芯线（单股的实心线或多股绞合线），铜质的芯线外包着一层绝缘层，绝缘层外是一层网状编织的金属丝作外导体屏蔽层（可以是单股的），屏蔽层把电线很好地包起来，再往外就是外包皮的保护塑料外层。图2 同轴电缆结构最大特点：抗干扰能力好，传输数据稳定，而且价格也便宜，所以一度被广泛使用，如闭路电视线等。应用：目前经常用于局域网的同轴电缆有二种：一种是专门用在符合IEEE802.3标准以太网环境中阻抗为50的电缆，只用于数字信号发送，称为基带同轴电缆；另一种是用于频分多路复用FDM的模拟信号发送，阻抗为75的电缆，称为宽带同轴电缆。二、 双绞线组建局域网络所用的双绞线是一种由4对线（即8根线）组成的，其中每根线的材质有铜线和铜包的钢线两类。一般来说，双绞线电缆中的8根线是成对使用的，而且每一对都相互绞合在一起，绞合的目的是为了减少对相邻线的电磁干扰。双绞线分为屏蔽双绞线（STP）和非屏蔽双绞线（UTP）。图3 双绞线示意图特点：价格便宜。应用：在局域网中常用到的双绞线是非屏蔽双绞线（UTP），它又分：3类、4类、5类、超5类、6类和7类。三、 光纤光缆光纤是一种细小、柔韧并能传输光信号的介质，一根光缆中包含有多条光纤。光纤上是利用有光脉冲信号表示1，没有光脉冲来表示0。光纤通信系统是由光端机、光纤（光缆）和光纤中继器组成。光端机又分成光发送机和光接收机。光发送机将电信号调制成光信号，利用光发送机内的光源将调制好的光波导入光纤，经光纤传送到光接收机。光接收机将光信号变换为电信号，经放大、均衡判决等处理后送给接收方。光中继器用来延伸光纤或光缆的长度，防止光信号衰减。光纤和同轴电缆相似，只是没有网状屏蔽层。中心是光传播的玻璃芯。光纤分为单模光纤和多模光纤两类（所谓“模”是指以一定的角度进入光纤的一束光）。 图4 光纤光缆示意图光纤不仅具有通信容量非常大的特点，而且还具有其他的一些特点：1) 抗电磁干扰性能好；2) 保密性好，无串音干扰；3) 信号衰减小，传输距离长；4) 抗化学腐蚀能力强。应用：目前光缆主要是用于交换机之间、集线器之间的连接，但随着千兆位局域网络应用的不断普及和光纤产品及其设备价格的不断下降，光纤连接到桌面也将成为网络发展的一个趋势。网络拓扑结构及其特点，IP地址，网络协议一、 网络拓扑结构及其特点网络拓扑结构，英文名称：network topology。网络拓扑结构定义：在计算机网络中指定设备和线路的安排或布局；在地理网络中指网络要素之间的连接关系。在选择拓扑结构时，主要考虑的因素有：安装的相对难易程度、重新配置的难易程度、维护的相对难易程度、通信介质发生故障时，受到影响的设备的情况。1) 按网络规模分：WAN, LAN, MAN2) 按拓扑结构分类：总线型，星型，树型，环型，网型 图5 网络拓扑结构 1. 星型拓扑结构星型拓扑是由中央节点和通过点到到通信链路接到中央节点的各个站点组成。第11页 共11页 图6 星型拓扑结构星型拓扑结构具有以下优点： 1) 控制简单。2) 故障诊断和隔离容易。3) 方便服务。星型拓扑结构的缺点：1) 电缆长度和安装工作量可观。2) 中央节点的负担较重，形成瓶颈。3) 各站点的分布处理能力较低。2. 总线拓扑结构总线拓扑结构采用一个信道作为传输媒体，所有站点都通过相应的硬件接口直接连到这一公共传输媒体上，该公共传输媒体即称为总线。图7 总线拓扑结构总线拓扑结构的优点：1) 总线结构所需要的电缆数量少。2) 总线结构简单，又是无源工作，有较高的可靠性。 3) 易于扩充，增加或减少用户比较方便。总线拓扑的缺点： 1) 总线的传输距离有限，通信范围受到限制。 2) 故障诊断和隔离较困难。 3) 分布式协议不能保证信息的及时传送，不具有实时功能3. 环型拓扑结构环型拓扑网络由站点和连接站的链路组成一个闭合环。 环型拓扑的优点： 1) 电缆长度短。 2) 增加或减少工作站时，仅需简单的连接操作。3) 可使用光纤。 图8 环型拓扑结构环型拓扑的缺点： 1) 节点的故障会引起全网故障。 2) 故障检测困难。 3) 环型拓扑结构的媒体访问控制协议都采用令牌传达室递的方式，在负载很轻时，信道利用率相对来说就比较低。 4. 星型和总线型结合的混合型结构 混合型拓扑结构更能满足较大网络的拓展，解决了星型网络在传输距离上的局限，同时又解决了总线型网络在连接用户数量的限制。这种网络拓扑结构同时兼顾了星型网络与总线型网络的优点，在缺点方面得到了一定的弥补。 图9 混合型拓扑结构二、 IP地址所谓IP地址就是给每个连接在Internet上的主机分配的一个32bit地址。按照TCP/IP协议规定，IP地址用二进制来表示，每个IP地址长32bit，比特换算成字节，就是4个字节。为了方便人们的使用，IP地址经常被写成十进制的形式，中间使用符号“.”分开不同的字节。IP地址的这种表示法叫做“点分十进制表示法”，这显然比1和0容易记忆得多。 图10 IP地址1. IP构成Internet上的每台主机(Host)都有一个唯一的IP地址。IP协议就是使用这个地址在主机之间传递信息，这是Internet 能够运行的基础。IP地址的长度为32位，分为4段，每段8位，用十进制数字表示，每段数字范围为0255，段与段之间用句点隔开。例如。IP地址有两部分组成，一部分为网络地址，另一部分为主机地址。IP地址分为A、B、C、D、E5类。常用的是B和C两类。 将IP地址分成了网络号和主机号两部分，设计者就必须决定每部分包含多少位。网络号的位数直接决定了可以分配的网络数（计算方法2网络号位数-2）；主机号的位数则决定了网络中最大的主机数（计算方法2主机号位数-2）。然而，由于整个互联网所包含的网络规模可能比较大，也可能比较小，设计者最后聪明的选择了一种灵活的方案：将IP地址空间划分成不同的类别，每一类具有不同的网络号位数和主机号位数。144图11 IP构成结构2. IP地址分配TCP/IP协议需要针对不同的网络进行不同的设置，且每个节点一般需要一个“IP地址”、一个“子网掩码”、一个“默认网关”。不过，可以通过动态主机配置协议（DHCP），给客户端自动分配一个IP地址，避免了出错，也简化了TCP/IP协议的设置。互联网上的IP地址统一由一个叫“IANA”（Internet Assigned Numbers Authority，互联网网络号分配机构）的组织来管理。3. IP地址分类最初设计互联网络时，为了便于寻址以及层次化构造网络，每个IP地址包括两个标识码（ID），即网络ID和主机ID。同一个物理网络上的所有主机都使用同一个网络ID，网络上的一个主机（包括网络上工作站，服务器和路由器等）有一个主机ID与其对应。Internet委员会定义了5种IP地址类型以适合不同容量的网络，即A类E类。4. 子网编码1) 无子网编址：指使用自然掩码，不对网段进行细分。比如B类网段，采用作为掩码。图12 无子网编码2) 带子网编址：图13 带子网编码三、 网络协议网络协议(Protocol)是一种特殊的软件，是计算机网络实现其功能的最基本机制。网络协议的本质是规则，即各种硬件和软件必须遵循的共同守则。网络协议并不是一套单独的软件，它融合于其他所有的软件系统中，因此可以说，协议在网络中无所不在。网络协议遍及OSI通信模型的各个层次，从我们非常熟悉的TCP/IP、HTTP、FTP协议，到OSPF、IGP等协议，有上千种之多。局域网常用的三种通信协议分别是TCP/IP协议、NetBEUI协议和IPX/SPX协议。 TCP/IP协议毫无疑问是这三大协议中最重要的一个，作为互联网的基础协议，没有它就根本不可能上网，任何和互联网有关的操作都离不开TCP/IP协议。1. TCP/IP协议TCP/IP协议(Transmission Control Protocol/Internet Protocol，传输控制协议/网际协议)是由一组小的、专业化的子协议组成的，包括TCP、IP、UDP、ARP、ICMP等。目前，TCP/IP协议已成为建立计算机局域网、广域网的首选协议，并将随着网络技术的进步和信息高速公路的发展而不断地完善。图14 TCP/IP协议TCP/IP模型的主要缺点有： 第一，它在服务、接口与协议的区别上就不是很清楚。一个好的软件工程应该将功能与实现方法区分开来，TCP/IP恰恰没有很好地做到这点，就使得TCP/IP参考模型对于使用新的技术的指导意义是不够的。TCP/IP参考模型不适合于其他非TCP/IP协议簇。 第二，主机-网络层本身并不是实际的一层，它定义了网络层与数据链路层的接口。物理层与数据链路层的划分是必要和合理的，一个好的参考模型应该将它们区分开，而TCP/IP参考模型却没有做到这点。2. NetBIOS/NetBEUI协议 NetBIOS(网络基本输入输出系统)协议最初由IBM公司设计，对运行在小型网络上的应用程序提供传输层和会话层服务。Microsoft将IBM的NetBIOS作为自己的基础协议，最初用于使用LAN Manager或Windows的网络中，后来又在NetBIOS上增加了一个应用层组件，称为NetBEUI。体积小、效率高、速度快、不可路由。3. IPX/SPX协议 IPX/SPX协议(Internetwork Packet eXchange/Sequences Packet eXchange，网间数据包交换/顺序包交换)具有强大的路由功能，支持多网段，适合大型网络使用，在复杂的网络环境下具有很强的适应性。但是，该协议比较庞大，在由Windows NT和Windows 9x/Me组成的对等网中无法直接使用IPX/SPX协议。 4. HTTP协议HTTP是一个属于应用层的面向对象的协议，由于其简捷、快速的方式，适用于分布式超媒体信息系统。它于1990年提出，经过几年的使用与发展，得到不断地完善和扩展。目前在WWW中使用的是HTTP/1.0的第六版，HTTP/1.1的规范化工作正在进行之中，而且HTTP-NG(Next Generation of HTTP)的建议已经提出。 HTTP协议的主要特点可概括如下： 1.支持客户/服务器模式。 2.简单快速：客户向服务器请求服务时，只需传送请求方法和路径。请求方法常用的有GET、HEAD、POST。每种方法规定了客户与服务器联系的类型不同。 由于HTTP协议简单，使得HTTP服务器的程序规模小，因而通信速度很快。 3.灵活：HTTP允许传输任意类型的数据对