土木工程综合布线与网络工程2网络技术基础

1、项目2网络技术基础能力目标：能够根据给定的IP地址等相关信息进行正确的配置；能够根据实际应用正确进行网络硬件设备的选择和使用；能够进行网络常见故障的排除。项目2网络技术基础2.1 网络概述2.2 TCP/IP模型和IP地址2.3 网络硬件设备2.4 网络操作系统2.5 网络测试与常见鼓掌分类2.1 网络概述2.1.1 计算机网络的概念2.1.2 计算机网络的分类2.1.3 计算机网络的拓扑结构2.1.4 综合布线工程网络概述实训2.1.1 计算机网络的概念 计算机网络是将若干台“独立”的计算机通过传输介质相互连接，并通过网络软件逻辑地相互联系到一起而实现资源共享的计算机系统。 计算机之间的连接

2、是物理的，是由硬件实现的。2.1.2 计算机网络的分类计算机网络可以按不同的内容进行分类： 如按分布地理范围分类可分为：局域网、城域网、广域网；按交换方式分类可分为：电路交换网、报文交换网、分组交换网；按传输媒体分类：双绞线网络、同轴电缆网络、光纤网络、无线网络；按通信带宽分类：窄带网、宽带网；按信息交换范围分类：内部网、外部网；按社会职能分类：公用网、专用网；按用途分类：教育网、校园网、科研网、商业网、企业网、军事网等。 1、局域网 局域网（Local Area Network，LAN）是将较小地理区域内的计算机或数据终端设备连接在一起组成的计算机网络。其覆盖的地理范围比较小。它具有传输速率

3、高、误码率低、网络拓扑结构简单以及归属明确等特点。局域网示例如图2.1所示。图2.1 局域网示例2、城域网（Metropolitan Area Network，MAN）是覆盖范围介于局域网和广域网之间的一种高速网络。城域网示例如图2.2所示。图2.2教育城域网示例3、广域网 广域网（Wide Area Network，WAN）是在一个广阔的地理区域内进行数据、语音、图像信息传输的计算机网络。广域网的数据传输速率比局域网要慢得多。广域网可以覆盖一个城市、一个国家甚至于全球。广域网示例如图2.3所示。图2.3 广域网示例2.1.3计算机网络的拓扑结构 计算机网络有很多种拓扑结构，最常见的网络拓扑结

4、构有总线型、环型、星型、树型和网状型。1、总线型 总线型结构采用一条单根的通信线路（总线）作为公共的传输通道，所有的节点都通过相应的接口直接连接到总线上，并通过总线进行数据传输。总线型拓扑结构如图2.8所示。图2.4总线型拓扑结构2、环型 环型结构是各个网络节点通过环接口连在一条首尾相接的闭合环状通信线路中，每个节点设备只能与它相邻的一个或两个设备直接通信。环型结构可以分为单环结构和双环结构。相比单环结构来说双环结构具有更好的可靠性。环型拓扑结构如图2.5所示。图2.5 环型拓扑结构3、星型 星型结构的每个节点都通过一条点对点通信线路与中心节点连接。星型拓扑结构如图2.6所示。星型结构特点：（

5、1）结构简单，管理维护方便；（2）易于结构化布线，结构易扩充，易升级；（3）中心节点的负担重，容易成为信息传输的瓶颈。图2.6 星型拓扑结构4、树型 树型结构可以看成是星型拓扑结构的扩展。在树型结构中，节点按层次进行连接，信息交换主要在上、下节点之间进行。树型拓扑结构易于扩展，便于故障隔离，可靠性高。树型拓扑结构如图2.7所示。图2.7 树型拓扑结构5、网状型 网状型结构是指将各网络节点与通信线路互连成不规则的形状，每个节点至少与其它两个节点相连。其结构特点是可靠性高，结构复杂，不利于管理和维护，网状拓扑结构如图2.8所示。图2.8 网状拓扑结构2.1.4综合布线工程网络概述实训1实训目的与要

6、求： 通过实训了解网络在现实生活中的应用情况；通过观察能够分析出网络的拓扑结构和网络互联的类型。2实训内容：(1)分析现实生活中你所能感受到的应用计算机网络的情况，体会计算机网络的重要性；(2)观察实验室的网络环境，分析其网络拓扑结构，并画出整个校园网的网络拓扑结构图。（3）分析实验室以及整个校园网的拓扑结构，说明其网络互联的类型；（4）形成校园网拓扑结构以及网络互联类型的实训报告。3实训条件 使用网络的环境，如机房、实验室、校园网络中心等。4实训步骤：（1）分析现实生活中能接触到的网络环境，体会网络对现实生活的重要性；（2）观察实验室的网络环境，分析其网络拓扑结构，并画出整个校园网的网络拓扑

7、结构图：（3）分析网络互联的类型：（4）形成校园网拓扑结构以及网络互联类型的实训报告。2.2 TCP/IP模型和IP地址2.2.1 基本概念2.2.2 TCP/IP参考模型2.2.3 IP地址2.2.4 综合布线工程TCP/IP模型和IP地址实训2.3.1 基本概念1、分层和协议 计算机网络的功能在逻辑上将其分成了若干层，每层的功能是特定的。 在计算机网络中能发送和接收信息的软件模块或硬件称为实体。两个实体间要通信，就必须能够相互理解，共同遵守某种相互都能接受的规则、标推和约定。这些规则、标准和约定被称为协议。2、网络体系结构 计算机网络的各层及其协议的集合，称为网络体系结构。网络体系结构示意

8、如图2.9所示。（2.9中虚线箭头表示的通信为虚拟通2信，实线箭头表示的通信为实际通信） 不同计算机系统中的相同层实体称为对等实体，须遵循同层协议。主机1第n层第n1层第2层第1层主机2第n层第n1层第2层第1层第n层协议第n1层协议第2层协议第1层协议物 理 介 质图2.9 网络体系结构示意图3、服务类型 服务类型分为两类，即：面向连接服务和无连接服务。服务具有连接建立、数据传输和连接释放这三个阶段。无连接服务是不需要在数据交换前建立连接的服务。传输数据的每个分组携带完整的目的地址，各分组在系统中独立传送。2.2.2 TCP/IP参考模型 TCP/IP体系结构分为四层，即：应用层、传输层、网

9、际层和网络接口层，TCP/IP体系结构如图2.10所示。IP：网际协议（Internet Protocol）TCP：传输控制协议（Transmission ControlProtocol）TCP/IP的体系结构各种应用层协议HTTP，FTP，SMTP，DNS等TCPUDPIP应用层传输层网络层网络接口层UDP：用户数据报协议（User DatagramProtocol）图2.10 TCP/IP体系结构1、应用层 提供应用程序的进程之间进行通信的协议，并利用传输层提供的端到端的服务为应用进程之间的通信服务。应用层的主要协议有HTTP、FTP、SMTP、DNS等。 2、传输层 传输层利用网际层提供

10、的服务，为应用层的应用程序提供端到端的通信服务。传输层服务有两种，可靠的面向连接的服务与不可靠的无连接的服务。 传输层包含了两个协议：传输控制协议和用数据报协议3、网际层 网际层是通信子网的最高层，对传输层提供统一格式的数据报，是网络互连的基础。网际层提供无连接的数据报传输机制。其特点是快速、简单、效率高。网际层的主要工作是分组转发和路由选择。 网际层的主要协议有IP、ARP/RARP、ICMP等。4、网络接口层 网络接只是网际层与硬件设备间的接口，负责接收IP数据报，并通过网络发送出去，或者从网络上接收物理帧，装配成IP数据报上交给网际层。 通常提到的TCPIP并不一定是指TCP和IP这两个

11、具体的协议，而是表示TCP/IP体系结构或整个TCPIP协议族。2.2.3 IP地址1、IP地址的概念 IP地址是用户使用TCP/IP协议的一种最直接的表现形式。 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，即就是4个字节。为了方便使用，IP地址经常被写成十进制的形式，并且每个数字的取值范围为0255，中间使用符号“.”分开不同的字节。 2、IP地址的分类 根据TCP/IP协议，IP地址分成五类：A类、B类、C类、D类、E类。其中A、B和C类IP地址是基本的Internet地址，D类地址叫做多播地址，E类地址作为保留地址尚未使用。表2.1列出了每类地址的取值范围

12、类型最低地址最高地址A类55B类55C类55D类55E类55表2.1 IP地址定义范围A类：主要用于拥有大量主机的网络，它的特 点是网络数少。B类：主要用于中等规模的网络。C类：主要用于小型局域网，特点是网络数 多，主机数少。D类：用于已知的多点传送或者组的寻址。E类：保留地址，尚未使用。 在应用过程中，按主机的IP地址是否需要变化将IP地址分为固定IP地址和动态IP地址。 按IP地址所使用的范围可以分为公有IP地址和私有IP地址。 各组织机构可以根据自己的网络规模选择相应的内部私有地址来分配给局域网中的主机，并负责相应的维护管理工作。3、子网和子网掩码 采用子网寻址技术，是将主机标识部分划出

13、一定的位数用作本网的各个子网的网络标识，剩余的主机标识作为相应子网的主机标识部分。 进行子网划分需要使用子网掩码。子网掩码的作用就是标识本网的子网是如何划分的。其表达方式是：（1）凡是IP地址的网络和子网标识部分都用 二进制1表示；（2）凡是子网的主机标识部分都用二进制0表示；（3）同IP一样用点分十进制书写；对C类IP地址进行子网划分，取不同子网掩码时得到的子网数如表2.2所示。表2.2 C类地址子网划分实例子网掩码网络标识网络数主机数IP地址范围125655255.255.255. 192428924643218.118.110. 6427218.118.110. 12891218.118

14、.110. 19255255.255.255. 22424683212345627255.255.255. 224286092248322859609192232455255.255.255. 2401616255.255.255. 248328255.255.255. 252644 按一定规律命名的字符来标识主机的IP地址，这样的一些字符就是域名。从技术上讲，域名只是一个Internet中用于解决地址对应问题的一种方法。域名的定义需要满足一定的规律，它是一个分级的结构， 域名分级结构如图2.11所示。图2.11 域名分级结构 DNS是一种帮助人们在Internet上用名字来唯一标识计算机，并

15、保证主机名（域名）和其IP地址一一对应的网络服务，它是一个分级的、基于域的命名机制为核心的分布式命名数据库系统。 网关（Gateway）就是一个网络连接到另一个网络的“关口”。网关的IP地址是具有路由功能的设备的某个端口的IP地址。 配置IP地址时的相关信息如IP地址、网关、子网掩码以及DNS服务器等都需要预先知道，一般由网络管理员负责分配和管理。 （以Windows2000 Server操作系统为例介绍一下IP地址的配置）。如图2.12所示。 图2.12 本地连接属性窗口Windows2000 IP地址的配置如图2.13所示 图2.13 Windows2000 IP地址的配置2.2.4综合布

16、线工程TCP/IP模型和IP地址实训1实训目的与要求： 体会网络体系结构的作用，掌握在Windows操作系统中配置IP地址、子网掩码、网关和DNS的方法。2实训内容：1、对Windows操作系统进行配置； 2、用net send命令给其他同学发送一条信息，根据网络体系结构分析其传输过程；（3）形成IP地址配置和对信息传输过程的理解的实训报告。3实训条件：计算机，局域网环境4实训步骤：（1）配置IP地址、子网掩码、网关以及DNS等信息（2）用net send命令给其他同学发送一条信息，根据网络体系结构分析其传输过程（3）形成IP地址配置与实训报告。2.3 网络硬件设备2.3.1 网卡2.3.2

17、集线器2.3.3 交换机2.3.4 路由器2.3.5 防火墙2.3.6 网络服务器2.3.7 综合布线工程网络硬件设备实训2.3.1网卡 网络接口卡（NIC），简称网卡，又叫网络适配器，是连接计算机和网络硬件的设备，它一般插在计算机的主机扩展槽中。 可以根据不同的分类标准对网卡进行分类: 1.按传输速度分类： 分为10M网卡、10/100M自适应网卡以及1000M网卡3种， 2.按总线接口类型分类: 分为ISA接口的网卡、PCI接口的网卡、PCMCIA接口的网卡和USB接口的网卡 。图2.14 PCI总线接口网卡图2.15 PCMCIA总线接口网卡 3.按连接线接口类型: 分为RJ-45接口，

18、BNC接口，AUI接口 （b）BNC接口 图2.16 各种连接线接口类型（a）RJ45接口（c）AUI接口2.3.2集线器 集线器可用于局域网、企业网、校园网，广域网。图2.17 集线器的应用1、集线器的工作原理 集线器的主要功能是对接收到的信号进行再生放大，以扩大网络的传输距离，但它不具备交换功能。集线器用于星型网络布线中，如果一个工作站出现问题，不会影响整个网络的正常运行。2、集线器的分类（1）按尺寸分类 集线器按照外形尺寸有机架式和桌面式两种。机架式集线器是指几何尺寸符合工业规范、可以安装在19英寸机柜中的集线器。桌面式集线器是指几何不符合19英寸工业规范、不能安装在机柜中、只能直接置放

19、于桌面的集线器。（2）按带宽分类分为10Mbps集线器、100Mbps集线器、 10/100Mbps自适应集线器3种。（3）按管理方式分类 集线器按管理方式分有哑集线器和智能集线器两种。哑集线器是指不可管理的集线器。智能集线器是指能够通过SNMP对集线器进行简单管理的集线器。（4）按扩展方式分类分为堆叠式集线器和级联式集线器两种。 图2.18 集线器的堆叠和级联（b）级联（a）堆叠2.5.3交换机 交换机是局域网中的一种重要设备。它可将用户收到的数据包根据目的地址转发到相应的端口。交换机每个端口为规定带宽，有独特的传输方式，传输速率不受计算机台数增加影响。 交换机可以将多个局域网网段连接到一大

20、型网络上。交换机的应用如图2.19所示。图2.19 交换机的应用交换机的分类1、根据结构的特点分类 可分为机架式、带扩展槽固定配置式、不带扩展槽固定配置式3种。2、根据应用规模分 交换机可分为企业级交换机、部门级交换机和工作组交换机。 3、按扩展方式分类分为堆叠式交换机和级联式交换机。图2.20 企业级交换机图2.22 工作组交换机图2.21 部门级交换机2.3.4路由器 路由器（Router）是一种多端口的网络设备，它能够连接多个不同类型的网络和网段，并将数据信息进行传输，如图2.19所示。1、路由器的功能和特点 路由器的主要功能有：截获发送到远程网段的报文；选择最合理的路由；按照规定的规则

21、把大的数据包分解成适当大小的数据包；可以连接使用不同通信协议的网段。 特点：主要适用于大规模的网络，复杂的网络拓扑结构，负载共享和最优路径，能更好地处理多媒体，安全性高，隔离不需要的通信量，节省局域网的带宽，减少主机负担等。2、路由器的工作原理 路由器是用来连接多个逻辑上分开的网络，要工作是：判断网络地址和选择路径。 图2.23 路由器的工作原理3、路由器的分类 按功能划分为骨干级、企业级、接入级 。（1）骨干级路由器： 骨干级路由器是实现企业级网络互连的关键设备，它数据吞吐量较大。基本性能要求是高速度和高可靠性。 图2.24 Cisco 7600路由器2）企业级路由器：企业或校园级路由器连接

22、许多终端系统，连接对象较多，但系统相对简单，且数据流量较小 。图2.25 华为企业级宽带路由器（3）接入级路由器：接入级路由器主要应用于连接家庭或ISP内的小型企业客户群体。 图2.26 LINKSYS 无线路由器2.3.5防火墙 防火墙是指设置在不同网络或网络安全域之间的一系列部件的组合，它可以通过监测、限制、更改跨越防火墙的数据流，尽可能地对外部屏蔽网络内部的信息、结构和运行状况，以此来实现网络的安全保护。 它能有效地监控内部网和Internet之间的任何活动，保证内部网络的安全。防火墙的功能有：1、过滤掉不安全服务和非法用户2、控制对特殊站点的访问3、提供监视Internet安全和预警的

23、方便端点图2.27 Cisco硬件防火墙2.3.6网络服务器 为网络用户提供服务和共享受资源的网络结点就称为网络服务器。服务器的基本任务是处理各个网络工作站提交的网络请求。图2.28 IBM 网络服务器塔式机架式影响网络服务器性能的因素：处理器的类型和速度内存容量的大小、内存通道的访问速度网络服务器缓存的大小硬盘的性能和存储容量通信协议中确定的分组的大小到达网络服务器的数据速率2.3.7 综合布线工程网络硬件设备实训1实训目的与要求： 加深对网络硬件设备的认识和了解，掌握网络硬件设备的选择和使用方法。2实训内容： （1）观察各种网络硬件设备；（2）设计一个网络拓扑结构；（3）实现上面设计的拓扑

24、结构；（4）形成网络硬件设备实训报告。3实训条件计算机（带网卡）、集线器、交换机、路由器、防火墙、网络服务器等硬件设备。4实训步骤：观察各类网络硬件设备，加深对硬件的了解；设计一个网络拓扑结构，并规划出相关参数；所设计的网络，并为其配置相关参数；形成网络硬件设备实训报告。2.4 网络操作系统2.4.1 网络操作系统概述2.4.2 Windows操作系统2.4.3 UNIX操作系统2.4.4 Linux操作系统2.4.5 网络操作系统的选择2.4.6 综合布线工程网络操作系统实训2.4.1网络操作系统概述 网络操作系统(Network operating System)是指能使网络上的计算机方便

25、而有效地共享网络资源，为用户提供所需的各种服务的特殊操作系统。网络操作是负责管理整个网络资源和方便网络用户的软件集合。是对整个网络进行资源管理的工具。 网络操作系统一般具有以下功能：（1）资源管理（2）通信服务（3）信息服务（4）网络管理（5）互操作能力2.4.2 Windows操作系统该软件主要有以下几个特点：（1）图形界面友好，操作方式简便；（2）允许用户同时使用不同的网络协议；（3）完善的安全保密机制；（4）集中式管理方式；（5）方便的用户工作站管理；（6）内置的Internet/Intranet功能。2.4.3 UNIX操作系统 UNIX操作系统是一个通用的、多用户、分时网络操作系统。

26、UNIX以其高度的安全性和稳定性著称。拥有自己的UNIX操作系统的公司：（1）SUN公司的Solaris UNIX（2）HP公司的HP-UX（3）SCO公司的Open Server2.4.4 Linux操作系统 Linux是一个类似于UNIX的操作系统，具有运行速度快、稳定性好、对系统的硬件配置要求低等特点。用户可以无偿地得到它及其源代码，可以无偿地获得大量的应用程序，而且可以任意地修改和补充它们。其缺点主要是版本过多，各个版本之间的兼容性不好。2.4.5网络操作系统的选择选择操作系统主要需要综合考虑以下几点：操作系统的价格稳定性和可靠性安全性技术实力具体应用可集成性与可扩展性2.4.6 综合

27、布线工程网络操作系统实训1实训目的与要求： 加深对网络操作系统的认识，掌握网络操作系统的安装和使用方法，并能够根据实际应用来选择合适的网络操作系统。2实训内容： 分别安装Windows2000 Server操作系统和Linux操作系统，并为它们配置正确的IP地址、子网掩码、网关和DNS等信息，并将安装要点形成网络操作系统实训报告。3实训条件计算机（带网卡），Windows 2000 Server和Linux网络操作系统安装盘。4实训步骤：安装Windows2000 Server网络操作系统；配置Windows操作系统的IP地址等参数；安装Linux操作系统；配置Linux操作系统的IP地址等参

28、数；形成网络操作系统实训报告。2.5网络测试与常见故障分类2.5.1 网络故障排除策略2.5.2 常用网络测试命令2.5.3 常见网络故障分类2.5.4 综合布线工程网络测试实训2.5.1 网络故障排除策略网络故障排除和处理可以按以下步骤进行：1、询问故障现象2、重现故障现象3、列举可能导致故障的原因4、缩小搜索范围5、故障处理6、故障分析2.5.2常用网络测试命令1、ping Ping是测试网络连接状况以及信息包发送和接收状况非常有用的工具，是网络测试最常用命令命令格式：ping IP地址或主机名 -t -a -n count -l size 参数含义： -t不停地向目标主机发送数据；-a

29、以IP地址格式来显示目标主机的网络地址 ；-n count 指定要Ping多少次，具体次数由count来指定 ；-l size 指定发送到目标主机的数据包的大小。2、tracert Tracert命令用来显示数据包到达目标主机所经过的路径，并显示到达每个节点的时间。命令格式：tracert IP地址或主机名 -d-h maximumhops-j host_list -w timeout 参数含义：-d 不解析目标主机的名字；-h maximum_hops 指定搜索到目标地址的最大跳跃数；-j host_list 按照主机列表中的地址释放源路由；-w timeout 指定超时时间间隔，程序默认的

30、时间单位是毫秒 3、netstat netstat命令可以帮助网络管理员了解网络的整体使用情况，它可以显示当前正在活动的网络连接的详细信息。 命令格式：netstat -r -s -n -a 参数含义：-r 显示本机路由表的内容；-s 显示每个协议的使用状态(包括TCP协议、UDP协议、IP协议)；-n 以数字表格形式显示地址和端口；-a 显示所有主机的端口号。4、ipconfig该诊断命令显示所有当前的 TCP/IP 网络配置值。命令格式：ipconfig /all /renew adapter /release adapter参数含义：/all：产生完整TCP/IP网络配置信息显示。/renew adapter：更新 DHCP 配置参数。/release adapter：发布当前的 DHCP 配置。2.5.3常见网络故障分类将网络故障分为:网卡类故障；中心节点类故障；传输介质类故障；代理服务器类故障；网络协议故障；应用软件故障；2.5.4综合布线工程网络测试实训1实训目的与