局域网组建、管理与维护 第2版 习题答案 作者 杨云 项目2 组建办公室对等网络

,第一篇 局域网理论,项目1 组建双机互连的对等网络项目2 组建办公室对等网络项目3 划分IP地址与子网项目4 配置交换机与组建虚拟局域网,2.1 项目导入,smile最近新开了一家只有几个人的小公司，公司位于建新大厦的三层，由于办公自动化的需要，公司购买了3台计算机和一台打印机。为了方便资源共享和文件的传递及打印，smile想组建一个经济实用的小型办公室对等网络，请读者考虑如何组建该网络。,2.2 职业能力目标和要求,熟练掌握局域网的拓扑结构掌握局域网的参考模型熟练掌握局域网介质访问控制方式掌握以太网及快速以太网组网技术掌握用交换机组建小型交换式对等网的方法。掌握Windows 7对等网中文件夹共享的设置方法和使用。了解Windows 7对等网中打印机共享的设置方法。掌握Windows 7对等网中映射网络驱动器的设置方法。,2.3.1 网络拓扑结构,网络中各个结点相互连接的方法和形式称为网络拓扑。构成局域网的拓扑结构有很多，主要有总线拓扑、星型拓扑、环型拓扑和树型拓扑等。,2.3 相关知识,a）总线型,b）星型,d）树型,c）环型,2.3.1 网络拓扑结构,2.3 相关知识,总线拓扑星型拓扑环型拓扑树型拓扑,2.3.1 网络拓扑结构,2.3 相关知识,总线型,2.3.1 网络拓扑结构,2.3 相关知识,1.总线拓扑的优点a.结构简单、易于扩充b.电缆长度短、布线容易2. 总线拓扑的缺点故障诊断困难：由于不是集中控制，故障检测需在网上各个站点上进行。,2.3 相关知识,星型,星型拓扑,2.3 相关知识,1. 星型拓扑的优点方便服务集中控制和故障诊断 简单的访问协议 2. 星型拓扑的缺点依赖于中央节点 电缆长度长,2.3 相关知识,环型,2.3 相关知识,1.环型拓扑的优点结构简单、容易实现、无路径选择。信息传输的延迟时间相对稳定。所需电缆长度和总线拓扑相似，但比星型拓扑要短得多。2. 环型拓扑的缺点可靠性较差 故障诊断困难,2.3 相关知识,树型拓扑可以从星型拓扑或总线拓扑演变而来，形状像一棵倒置的树，顶端有一个带分支的根，每个分支还可延伸出子分支。1. 树型拓扑的优点a.易于扩展 从本质上看这种结构可以延伸出很多分支和子分支，新的节点和新的分支很容易加入网内。b.故障容易隔离 如果某一分支的节点或线路发生故障，很容易将该分支和整个系统隔离开来。 2. 树型拓扑的缺点树型拓扑的缺点是对根的依赖性大，如果根发生故障，则全网不能正常工作，因此这种结构的可靠性和星型结构相似。,树型拓扑,2.3 相关知识,2.3.2 局域网常用连接设备,局域网一般由服务器、用户工作站和通信设备等组成。通信设备主要是实现物理层和介质访问控制(MAC)子层的功能，在网络结点间提供数据帧的传输，包括中继器、集线器、网桥、交换机、路由器、网关等。,1中继器信号在传输介质中传递时，由于传输介质的阻抗会使信号越来越弱，导致信号衰减失真。当网线的长度超过一定限度后，若想再继续传递下去，必须将信号整理放大，恢复成原来的强度和形状。中继器(Repeater)的主要功能就是将收到的信号重新整理，使其恢复到原来的波形和强度，然后继续传递下去，以实现更远距离的信号传输。它工作在OSI参考模型的最底层(物理层)，在以太网中最多可使用四个中继器。,2.3.2 局域网常用连接设备,2集线器集线器(Hub)是单一总线共享式设备，提供很多网络接口，负责将网络中多个计算机连在一起，如图所示。所谓共享，是指集线器所有端口共用一条数据总线。用集线器组建的网络在物理上属于星型拓扑结构，在逻辑上属于总线型拓扑结构。,2.3.2 局域网常用连接设备,3网桥网桥(Bridge)在数据链路层实现同类网络的互联，它有选择地将数据从某一网段传向另一网段。网桥的功能在延长网络跨度上类似于中继器，然而它能提供智能化连接服务，即根据数据帧的目的地址处于哪一网段来进行转发和过滤。网桥对站点所处网段的了解是靠“自学习”实现的。,2.3.2 局域网常用连接设备,4交换机交换机(Switch)，也叫交换式集线器，是一种工作在数据链路层上的、基于MAC地址识别、能完成封装转发数据包功能的网络设备。交换机是集线器的升级产品，每一端口都可视为独立的网段，连接在其上的网络设备共同享有该端口的全部带宽。由于交换机根据所传递信息包的目的地址，将每一信息包独立地从源端口传送至目的端口，而不会向所有端口发送，避免了和其它端口发生冲突，从而提高了传输效率。,2.3.2 局域网常用连接设备,交换机与集线器的区别： OSI体系结构上的区别。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)设备。 工作方式上的区别。集线器的工作机理是广播，无论是从哪一个端口接收到信息包，都以广播的形式将信息包发送给其余的所有端口，这样很容易产生广播风暴，当网络规模较大时网络性能会受到很大的影响；交换机工作时，只有发出请求的端口和目的端口之间相互响应，不影响其他端口，因此交换机能够隔离冲突域和有效地抑制广播风暴的产生。,2.3.2 局域网常用连接设备, 带宽占用方式上的区别。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在发送或接收数据，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，而且可以工作在全双工模式下。,2.3.2 局域网常用连接设备,5路由器路由器工作在第三层(网络层)，这意味着它可以在多个网络上交换和路由数据包。比起网桥，路由器不但能过滤和分隔网络信息流、连接网络分支，还能访问数据包中更多的信息，并用来提高数据包的传输效率。常见的家用路由器如图所示。,2.3.2 局域网常用连接设备,6网关网关通过把信息重新包装来适应不同的网络环境。网关能互连异类的网络，网关从一个网络中读取数据，剥去原网络中的数据协议，然后用目标网络的协议进行重新包装。网关的一个较为常见的用途，是在局域网的微机和小型机或大型机之间作“翻译”，从而连接两个(或多个)异类的网络。网关的典型应用是当作网络专用服务器。,2.3.2 局域网常用连接设备,电气电子工程师协会（IEEE）下设的IEEE 802委员会在局域网的标准制定方面做了卓有成效的工作，该委员会根据局域网介质访问控制方法适用的传输介质、网络拓扑结构、性能及实现难易等考虑因素，为局域网制定了一系列的标准，称为IEEE 802标准。它已被ISO采纳作为局域网的国际标准系列，称为ISO8802标准。,2.3.3 局域网的参考模型,在将OSI模型应用于局域网时，就将数据链路层划分为两个子层：逻辑链路控制（Logical Link Control，LLC）子层介质访问控制（Medium Access Control，MAC）子层。,2.3.3 局域网的参考模型,下面简单介绍局域网各层的功能,IEEE 802模型与OSI模型的对应关系,2.3.3 局域网的参考模型,MAC子层（介质访问控制层 ) 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子层为不同的物理介质定义了介质访问控制标准。主要功能如下：a.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字段。b.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字段。c.管理和控制对局域网传输介质的访问。,2.3.3 局域网的参考模型,LLC子层（逻辑链路控制子层） 该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。可运行于所有802局域网和城域网协议之上。LLC子层与传输介质无关。它独立于介质访问控制方法。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。 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。,2.3.3 局域网的参考模型,2.3.4 IEEE 802标准,IEEE 802委员会认为，由于局域网只是一个计算机通信网，而且不存在路由选择问题，因此它不需要网络层，有最低的两个层次就可以；但与此同时，由于局域网的种类繁多，其介质访问控制方法也各不相同，因此有必要将局域网分解为更小而且更容易管理的子层。同时，因为用户需求各异，不可能使用一种单一的技术就能满足所有的需求，因此局域网技术中存在多种传输介质和多种网络拓扑，相应地介质访问控制方法就有多种，IEEE 802委员会决定把几个建议都制订为标准，而不是仅形成一个标准。,IEEE 802标准系列间的关系如图4-3所示。根据网络发展的需要，新的协议还在不断补充进IEEE 802标准。IEEE 802局域网标准包括：,IEEE 802标准系列,2.3.4 IEEE 802标准,2.3.5 局域网介质访问控制方式,局域网使用的是广播信道，即众多用户共享通信媒体，为了保证每个用户不发生冲突，能正常通信，关键问题是如何解决对信道争用。解决信道争用的协议称为介质访问控制协议（Medium Access Control，MAC），是数据链路层协议的一部分。 局域网常用的介质访问控制协议有载波侦听多路访问/冲突检测（CSMA/CD）、令牌环（Token Ring）访问控制和令牌总线访问控制。采用CSMA/CD的以太网已是局域网的 主流，本书重点介绍。,载波侦听多路访问/冲突检测法 令牌环访问控制方式,2.3.5 局域网介质访问控制方式,(CSMA/CD，Carrier Sense Multiple Access With Collision Detection）是一种适合于总线结 构的具有信道检测功能的分布式介质访问控制方法。最初的以太网是基于总线拓扑结构的， 使用的是粗同轴电缆，所有站点共享总线，一个站点发送数据帧给某个特定站点时，总线上的所有站点都会收到此数据帧，每个站点根据数据帧的目的地址决定是丢弃还是处理该帧。,2.3.5 局域网介质访问控制方式,载波侦听多路访问/冲突检测法,总线上只能有一台计算机发送数据，否则数据信号在信道中会叠加，相互干扰，产生数据冲突，使发出数据无效。由于站点都是随机发送数据的，如果没有一个协议来规范，所有站点都来争用同一个站点，必然会发生冲突。 载波侦听多路访问/冲突检测（CSMA/CD）正是解决这种冲突的协议。该协议实际上可分为“载波侦听”和“冲突检测”。,载波侦听多路访问/冲突检测法,1. 工作过程 CSMA/CD又被称之为“先听后讲，边听边讲”，其具体工作过程概括如下：（1）先侦听信道，如果信道空闲则发送信息。（2）如果信道忙，则继续侦听，直到信道空闲时立即发送。（3）发送信息后进行冲突检测，如发生冲突，立即停止发送，并向总线发出一串阻塞信号（连续几个字节全1），通知总线上各站点冲突已发生，使各站点重新开始侦听与竞争。（4）已发出信息的站点收到阻塞信号后，等待一段随机时间，重新进入侦听发送阶段。 CSMA/CD发送过程可描述如图所示。,载波侦听多路访问/冲突检测法,CSMA/CD流程图,载波侦听多路访问/冲突检测法,2. 二进制指数后退算法 实际上，当一个站开始发送信息时，检测到本次发送有无冲突的时间很短，它不超过该站点与距离该站点最远站点信息传输时延的2倍。假设A站点与距离A站最远B站点的传输时延为T（图4-5所示），那么2T就作为一个时间单位。若该站点在信息发送后2T时间内无冲突，则该站点取得使用信道的权利。可见，要检测是否冲突，每个站点发送的最小信息长度必须大于2T。,传输延时示意图,载波侦听多路访问/冲突检测法,在标准以太网中，2T取51.2s。在51.2s的时间内，对10Mbps的传输速率，可以发送512bit，即64字节数据。因此以太网发送数据，如果发送64字节还没发生冲突，那么后续的数据将不会发生冲突。为了保证每一个站点都能检测到冲突，以太网规定最短的数据帧为64字节。在接收到的小于64字节的帧都是由于发生冲突后站点停止发送的数据片，是无效的，应该丢弃。反过来说，如果以太网的帧小于64字节，那么有可能某个站点数据发送完毕后，没有检测到冲突，但冲突实际已经发生。,载波侦听多路访问/冲突检测法,为了检测冲突，在每个站点的网络接口单元（NIU）中设置有相应电路，当有冲突发生时，该站点延迟一个随机时间（2T*随机数），再重新侦听。与延迟相应的随机数一般取（0,M）之间，M=2min(10,N)。其中N为已检测到的冲突次数：冲突大于16，则放弃发送，另作处理。这种延迟算法称为二进制指数后退算法。,载波侦听多路访问/冲突检测法,该算法有下面三种不同的存在方式：（1）非-坚持CSMA（2）1-坚持CSMA（3）P-坚持CSMA,1976年7月，Bob在ALOHA网络的基础上，提出总线型局域网的设计思想，并提出冲突检测、载波侦听与随机后退延迟算法，将这种局域网命名为以太网(Ethernet)。以太网的核心技术是介质访问控制方法CSMA/CD，它解决了多结点共享公用总线的问题。每个站点都可以接收到所有来自其他站点的数据，目的站点将该帧复制，其他站点则丢弃该帧。,2.3.6 以太网技术,1MAC地址为了标识以太网上的每台主机，需要给每台主机上的网络适配器(网卡)分配一个全球唯一的通信地址，即Ethernet地址或称为网卡的物理地址、MAC地址。Ethernet地址长度为48比特，共6个字节，如00-0D-88-47-58-2C，其中，前3个字节为IEEE分配给厂商的厂商代码(00-0D-88)，后3个字节为厂商自己设置的网络适配器编号(47-58-2C)。,2.3.6 以太网技术,2以太网的帧格式以太网的帧是数据链路层的封装，网络层的数据包被加上帧头和帧尾成为可以被数据链路层识别的数据帧(成帧)。以太网的帧长度是641518字节(不算8字节的前导字)。,2.3.6 以太网技术,以太网的帧格式有多种，在每种格式的帧开始处都有64比特(8字节)的前导字符，其中前7个字节为前同步码(7个10101010)，第8个字节为帧起始标志(10101011)。图所示为Ethernet 的帧格式(未包括前导字符)。,2.3.6 以太网技术,310Mbps标准以太网以前，以太网只有10Mbps的吞吐量，采用CSMA/CD的介质访问控制方法和曼彻斯特编码，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订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。,2.3.6 以太网技术,2.3.6 以太网技术,在局域网发展历史中，10Base-T技术是现代以太网技术发展的里程碑。使用集线器时，10Base-T需要CSMA/CD，但使用交换机时，则大多数情况下不需要CSMA/CD。5-4-3-2-1规则。5：允许5个网段。4：在同一信道上允许连接4个中继器或集线器。3：在其中的3个网段上可以增加节点。2：另外2个网段，除做中继器链路外，不能接任何节点。1：上述将组建1个大型的冲突域。,2.3.6 以太网技术,2.3.7 快速以太网,1快速以太网（100BASE-T）简介 快速以太网具有以下特点：协议采用与10BASE-T相似的层次结构，其中LLC子层完全相同，但在MAC子层与物理层之间采用了介质无关接口。数据帧格式与10BASE-T相同，包括最小帧长为64字节，最大帧长1518字节。介质访问控制方式仍然是CSMA/CD。传输介质采用UTP和光纤，传输速率为100Mbit/s。拓扑结构为星型结构，网络节点间最大距离为205米。,2. 快速以太网分类 快速以太网标准分为：100BASE-TX、100BASE-FX和100BASE-T4三个子类。如表所示。,快速以太网标准,2.3.7 快速以太网,3. 快速以太网接线规则 快速以太网对MAC层的接口有所拓展，它的接线规则有相应变化，如图所示。,快速以太网接线规则,站点距离中心节点的UTP最大长度依然是100m。增加了I级和II级中继器规范。,2.3.7 快速以太网,在10Mbit/s标准以太网中对所有介质采用同一中继器定义。100Mbit/s以太网定义了I级和II级两类中继器，两类中继器靠传输延时来划分，延时0.7s的为I级中继器，在0.46s以下的为II级中继器。在一条链路上只能使用一个I级中继器，两端的链路为100m。最多可以使用2个II级中继器，可以用两段100m的链路和5m的中继器间的链路。两个站点间或站点与交换机间的最大距离为205m。当采用光纤布线时，交换机与中继器（集线器）连接，如果采用半双工通信，两者之间的光纤最大距离为225m。如果采用全双工通信，站点到交换机间的距离可以达到2000m或更长。快速以太网仍然是基于载波侦听多路访问/冲突检测（CSMA/CD）技术，当网络负载较重时，会造成效率低下。,2.3.7 快速以太网,2.4 项目设计与准备,1项目设计 组建小型共享式对等网即可满足目前公司办公和网络应用的需求。 该网络采用星型拓扑结构。 小型共享式对等网结构简单、费用低廉，便于网络维护及今后的升级，适合小型公司的网络需求。 网络硬件连接完成后，还要配置每台计算机的名称、所在的工作组、IP地址和子网掩码等，然后用ping命令测试网络是否正常连通。设置文件共享和打印机共享后，用户之间即可进行文件访问、传送及共享打印。 组建以交换机为中心结点的交换式对等网，可进一步提高网络性能。,2.4 项目设计与准备,2项目准备 通线3条。 打印机1台。 集线器1台。 安装Windows 7的计算机3台。（亦可使用虚拟机）。网络拓扑如图2-10所示。,2.5 项 目 实 施,任务2-1 小型共享式对等网的组建任务目标：掌握用集线器组建小型共享式对等网的方法。掌握文件共享、打印机共享的设置方法。掌握计算机名和工作组名的设置方法。学会如何使用文件共享、打印机共享。,1硬件连接 如图2-10所示，将3条直通双绞线的两端分别插入每台计算机网卡的RJ-45接口和集线器的RJ-45接口中，检查网卡和集线器的相应指示灯是否亮起，判断网络是否正常连通。 将打印机连接到PC1。,2.5 项 目 实 施,2TCP/IP配置 配置PC1的IP地址为192.168.1.10，子网掩码为255.255.255.0；配置PC2的IP地址为192.168.1.20，子网掩码为255.255.255.0；配置PC3的IP地址为192.168.1.30，子网掩码为255.255.255.0。设置方法可参见项目一。 在PC1、PC2和PC3之间用ping命令测试网络的连通性。,2.5 项 目 实 施,3设置计算机名和工作组名,2.5 项 目 实 施,4安装共享服务,2.5 项 目 实 施,5设置有权限共享的用户,2.5 项 目 实 施,6设置文件夹共享,2.5