项目2网络终端设备的安装与配置.ppt

项目2网络终端设备的安装与配置 计算机网络用户主要通过网络终端设备实现与计算机网络的连接 获取网络中提供的各种服务 实现相关的功能 本项目的主要目标是完成计算机网络终端设备的软 硬件安装和配置 理解网络体系结构和TCP IP协议的相关知识 本项目主要内容 任务2 1安装操作系统任务2 2安装网卡任务2 3网络协议的安装与配置习题2 任务2 1安装操作系统 实训目的 1 理解网络体系结构 2 理解局域网的体系结构和工作模式 3 掌握在网络终端设备安装操作系统的方法 实训条件 1 PC及相关工具 2 WindowsXP操作系统安装光盘 2 1 1相关知识 1 网络体系结构计算机网络体系结构精确定义了计算机网络及其组成部分的功能和各部分之间的交互功能 计算机网络体系结构采用分层对等结构 对等层之间有交互作用 计算机网络是一种十分复杂的系统 应从物理 逻辑和软件结构来描述其体系结构 1 基本概念 协议 Protocol 计算机网络是由多个互连的节点组成 节点之间需要不断地交换数据与控制信息 要做到有条不紊地交换数据 每个节点都必须遵守一些事先约定好的规则 这些规则明确地规定了所交换数据的格式和时序 这些为网络数据交换而制定的规则 约定与标准被称为网络协议 任何一种通信协议都包括三个组成部分 语法 语义和时序 语法规定了通信双方 如何讲 确定用户数据与控制信息的结构与格式 语义规定通信双方准备 讲什么 即需要发出何种控制信息 以及完成的动作与做出的响应 时序规定双方 何时进行通信 即对事件实现顺序的详细说明 层次 Layer 层次是人们对复杂问题处理的基本方法 人们对于一些难以处理的复杂问题 通常是分解为若干个较容易处理的小一些的问题 在计算机网络中 将总体要实现的功能分配在不同的模块中 每个模块要完成的服务及服务实现的过程都有明确规定 每个模块叫做一个层次 不同的网络系统分成相同的层次 不同系统的同等层具有相同的功能 高层使用低层提供的服务时 并不需知道低层服务的具体实现方法 这种层次结构可以大大降低复杂问题处理的难度 因此 层次是计算机网络体系结构中一个重要与基本的概念 在层次结构中 各层有各层的协议 一台机器上的第n层与另一台机器上的第n层进行通话 通话的规则就是第n层协议 接口 Interface 接口是同一节点内相邻层之间交换信息的连接点 同一个节点的相邻层之间存在着明确规定的接口 低层向高层通过接口提供服务 只要接口条件不变 低层功能不变 低层功能的具体实现方法与技术的变化不会影响整个系统的工作 网络体系结构 NetworkArchitecture 网络协议对计算机网络是不可缺少的 一个功能完备的计算机网络需要制定一整套复杂的协议集 对于结构复杂的网络协议来说 最好的组织方式是层次结构模型 计算机网络协议就是按照层次结构模型来组织的 我们将网络层次结构模型与各层协议的集合定义为计算机网络体系结构 2 ISO OSI参考模型OSI参考模型共分七层结构 从低到高的顺序为 物理层 数据链路层 网络层 传输层 会话层 表示层和应用层 物理层物理层是设备之间的物理接口 位于OSI分层体系结构中的最底层 主要定义了物理链路所要求的机械 电气 功能和规程特性等 数据通过该接口从一台设备传送给另一台设备 物理层应保证数据按位传送的正确性 该层设计时涉及的问题有 信号 1 和 0 用多少伏的电压表示 一个比特信息占用多长时间 也叫位宽 传输方式 半工 半双工或全双工 初始连接如何建立 当双方通信完毕又如何拆开这个连接 接插器 网络插头和插座 有多少个引脚 每个引脚的规格和作用等 数据链路层数据链路层是OSI模型的第二层 它控制网络层与物理层之间的通信 它的主要功能是将从网络层接收到的数据分割成特定的可被物理层传输的帧 帧是用来移动数据的结构包 它不仅包括原始 未加工 数据 或称 有效荷载 还包括发送方和接收方的网络地址以及纠错和控制信息 其中的地址确定了帧将发送到何处 而纠错和控制信息则确保帧无差错到达 网络层OSI模型的第三层 其主要功能是将网络地址翻译成对应的物理地址 并决定如何将数据从发送方路由到接收方 该层将数据转换成一种称为数据包的数据单元 每一个数据包中都含有目的地址和源地址 以满足路由的需要 网络层对数据包进行分段和重组 分段即是指当数据从一个能处理较大数据单元的网络段传送到仅能处理较小数据单元的网络段时 网络层减小数据单元的大小的过程 重组过程即是重构被分段的数据单元 传输层传输层位于网络层和会话层之间 主要任务是提供网络节点之间的可靠数据传输 把应用层与其他数据传输的各层隔离出来 该层负责将数据转换成网络传输所需的格式 检测传输结果 并纠正不成功的传输 传输层把从会话层接收的数据划分成网络层所要求的数据包 进行传输 并在接收端 再把经网络层传来的数据包运行重新装配 提供给会话层 TCP IP协议中的TCP是一个典型的跨平台的 支持异构网络的传输层协议 IPX SPX协议中的传输层协议SPX在Netware网络上提供可靠的数据传输 会话层会话层位于传输层和表示层之间 负责对各网络节点应用程序或者进程之间的协商和连接 不仅建立合适的连接 而且验证会话双方 要求双方提供身份验证 表示层表示层位于会话层的上方 确保一个应用程序的命令和数据能被网络上其他计算机理解 也就是将一种格式转换成另一种格式的数据转换 使用户之间的通信尽可能简化 与设备无关 这些格式转换包括打印机的网络接口 视频显示和文件格式等 应用层应用层是OSI参考模型中的最高层 它直接面向用户 是用户访问网络的接口层 主要任务是提供计算机网络与最终用户的界面 提供完成特定网络服务功能所需的各种应用程序协议 其他6个层次解决了网络通信和表示的问题 应用层则解决应用程序相互请求数据和服务 包括文件传输 数据库管理和网络管理等 电子邮件服务 WWW服务都是应用层的软件 3 OSI模型中信息的流动过程在OSI参考模型中 通信是在系统进程之间进行的 需注意的是 除物理层外 在各对等层之间只有逻辑上的通信 并无直接的通信 较高层间的通信要使用较低层提供的服务 2 局域网体系结构 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 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 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 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 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 隐蔽了各种802网络之间的差别 向网络层提供一个统一的格式和接口 LLC子层的功能包括差错控制 流量控制和顺序控制 并为网络层提供面向连接和无连接的两类服务 3 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 CD ROM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 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 如图2 7所示 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 客户机 服务器模式的网络和对等式网络相比具有许多优点 首先 它有助于主机和小型计算机系统配置的规模缩小化 其次 由于在客户机 服务器网络中是由服务器完成主要的数据处理任务 这样在服务器和客户机之间的网络传输就减小了很多 另外 在客户机 服务器网络中把数据都集中起来 这种结构能提供更严密的安全保护功能 也有助于数据保护和恢复 它还可以通过分割处理任务由客户机和服务器双方来分担任务 充分地发挥高档服务器的作用 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 8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有更多的优点 但把两者结合起来使用则好处更多 例如 一个由多个Windows客户机 服务器操作系统形成的网络就可以为一些WindowsXP工作站提供集中存储的解决方法 这样可以动态地形成一些对等模式的工作组 在这些工作组中可以自由地共享文件 打印机等服务 但不会干扰那些由WindowsServer2003服务器提供的服务 2 1 2实训内容 网络终端设备的主要目的是获取网络中提供的服务 因此网络终端设备并不需要安装网络操作系统 本任务要求在网络终端设备上完成WindowsXPProfessional的安装 1 安装前的准备工作2 安装的第一阶段3 安装的第二阶段4 安装的第三阶段 任务2 2安装网卡 实训目的 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 实训条件 1 网卡及相应驱动程序 2 PC及相关工具 3 WindowsXP操作系统安装光盘 2 2 1相关知识 以太网 Ethernet 是目前应用最广泛的局域网组网技术 一般情况下认为以太网和IEEE802 3是同义词 都是使用CSMA CD协议的局域网标准 1 介质访问控制 介质访问控制是确保对网络中各个节点进行有序访问的方法 局域网中主要采用两种介质访问控制方式 竞争方式和令牌传送方式 1 以太网的CSMA CD工作机制在以太网中 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 CAMA CD的优势在于节点不需要依靠中心控制就能进行数据发送 当网络通信量较小 冲突很少发生时 CSNA CD是快速而有效的方式 但当网络负载较重时 就容易出现冲突 网络性能也将相应降低 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 2 以太网的冲突域 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 因此组建以太网的一个关键就是网内任何两节点间所有设备的延时的总和应小于冲突域 以太网中规定最小的数据帧为64个字节 若传输速度为10Mb s 则以太网的冲突域的大小为25 6us 即网络中最远的两个点的传输延迟时间小于25 6us 若传输速度为100Mb s 则以太网的冲突域的大小为2 56us 即网络中最远的两个点的传输延迟时间小于2 56us 3 以太网的MAC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 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 4 以太网的MAC帧格式 目的地址 6字节 为目的计算机的MAC地址 源地址 6字节 本计算机的MAC地址 类型 2字节 高层协议标识 说明上层使用何种协议 例如 若类型值为0 x0800时 则上层使用IP 如果类型值为0 x8137 则上层使用IPX协议 上层协议不同 以太网的帧的长度范围会有所变化 数据 长度在0 1500字节之间 是上层协议传下来的数据 由于DIXEthernetV2没有单独定义LLC子层 如果上层使用TCP IP协议 Data就是IP数据报的数据 填充字段 保证帧长不少于64字节 即数据和填充字段的长度和应在46 1500之间 当上层数据小于46字节时 会自动添加字节 46字节是用帧最小长度64字节减去前后的固定字段的字节数18得到的 当某个对方收到MAC数据帧时 会丢掉填充数据 还原为IP数据报 传递给上层协议 FCS 帧校验序列 是一个32位的循环容余码 前同步码 MAC数据帧传给物理层时 还加上同步码 10101010序列 保证接收方与发送方同步 5 以太网网卡 网络适配器又称网络接口卡 NetworkInterfaceCard NIC 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 1 以太网网卡的分类按速度分类按总线类型分类按接口类型分类 2 网卡的选择 注意技术发展方向 注意总线接口方式 注意产品附加值由于局域网普遍采用双绞线作为桌面终端接入的传输介质 并使用结构化综合布线 因此选择一般的客户机只需要选用单一RJ45接口的网卡就可以了 但选购网卡时应注意网卡的附加功能 2 2 2实训内容 1 网卡的硬件安装2 安装网卡驱动程序3 检测网卡的工作状态4 查看网卡MAC地址 任务2 3网络协议的安装与配置 实训目的 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Windows环境下各种网络协议的安装方法 4 掌握Windows环境下TCP IP协议的基本配置 实训条件 1 能够接入网络的安装有WindowsXP操作系统的PC计算机 2 能够访问的Web站点和FTP站点 3 WindowsXP操作系统安装光盘 4 网络管理员分配的能够使PC计算机正确连入网络的IP地址 子网掩码 默认网关和DNS服务器IP 2 3 1相关知识 1 TCP 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 1 TCP IP模型的层次结构 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 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 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 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 它指任何一个能传输数据报的通信系统 这些系统大到广域网 小到局域网甚至点到点连接 正是这一点使得TCP IP具有相当的灵活性 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 TCP IP是一个协议系列或协议族 目前包含了100多个协议 用来将计算机和数据通信设备组成实际的TCP IP计算机网络 其主要特点是在应用层有很多协议 而网络层和传输层协议少而确定 这恰好表明TCP IP协议可以应用到各式各样的网络上 同时也能为各式各样的应用提供服务 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 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的头信息 IP的头信息也是放在由IP进行处理的每个包之前 IP提供以下主要功能 无连接 不可靠传输服务 数据包分段和重组 路由功能 2 ICMPICMP InternetControlMessageProtocol Internet控制报文协议 是TCP IP协议族的子协议 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 ICMP回送应答ICMP重定向ICMP源抑制 3 ARP在以太网中 一个主机和另一主机进行直接通信 必须要知道目标主机的MAC地址 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 当设置一台新的机器时 其RARP客户机程序需要向路由器上的RARP服务器请求相应的IP地址 假设在路由表中已经设置了一个记录 RARP服务器将会返回IP地址给机器 此机器就会存储起来以便日后使用 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 端口有两种基本分配方式 一种是全局分配 由一个公认权威的中央机构根据用户需要进行统一分配 并将结果公布于众 另一种是本地分配 又称动态连接 即进程需要访问传输层服务时 向本地操作系统提出申请 操作系统返回本地唯一的端口号 进程再通过合适的系统调用 将自己和该端口连接起来 TCP IP端口的分配综合了以上两种方式 将端口号分为两部分 少量的作为保留端口 以全局方式分配给服务进程 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 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 TCP报文格式TCP报文包括TCP报头和高层用户数据两部分 TCP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 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 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