计算机局域网教程

计算机局域网实用教程通化师范学院白山分院计算机教研室杨秀峥计算机局域网实用教程制作：杨秀峥目录第一章计算机网络的基本概念一、网络的定义二、网络的分类三、网络的功能四、计算机网络的基本特征五、网络结构模型六、网络数据通信的相关知识第二章计算机网络的协议体系结构一、层次结构二、网络协议三、计算机网络体系结构四、ISO/OSI（开放系统层次结构）参考模型五、实际使用的参考模型计算机局域网实用教程制作：杨秀峥第三章TCP/IP协议一、什么是TCP/IP协议二、TCP/IP的四层参考模型三、IP地址四、IP地址的分类五、特殊的IP地址六、Ipconfig/Winipcfg及ping命令七、IP地址的规划八、MAC地址九、ARP协议第四章局域网基础知识一、什么是LAN二、局域网的拓扑结构三、局域网的介质访问控制方式四、局域网的组成设备目录计算机局域网实用教程制作：杨秀峥一、网络的定义

计算机网络是按照网络协议，以共享资源为主要目的，将地理上分散且独立的计算机互相连接的集合。二、网络的分类

1、局域网：地理范围一般在10km以内，属于一个部门或单位组建的小范围

内的网络。

2、城域网：范围通常覆盖一个城市或地区，距离从几十公里到上百公里。

3、广域网：范围大，一般从几十公里至几万公里，能实现广大范围内的资源

共享。（如Internet）三、网络的功能

1、通信2、资源共享3、提高计算机的可靠性和可用性

4、易于进行分布式处理第一章计算机网络的基本概念More计算机局域网实用教程制作：杨秀峥计算机网络分类一、按地理位置分----计算机网络分为局域网、城域网和广域网。

1．局域网（LocalAreaNetwork，简称LAN）局域网一般在几十米到几公里范围内，一个局域网可以容纳几台至几千台计算机。局域网具有如下特性：局域网分布于比较小的地理范围内。因为采用了不同传输能力的传输媒介，因此局域网的传输距离也不同。局域网往往用于某一群体。比如一个公司、一个单位、某一幢楼、某一学校等。2．广域网（WideAreaNetwork，简称WAN）广域网是将分布在各地的局域网络连接起来的网络，是“网间网”（网络之间的网络）二、按传输介质分

按照网络的传输介质分类，可以将计算机网络分为有线网络和无线网络两种。局域网通常采用单一的传输介质，而城域网和广域网采用多种传输介质。1．有线网络：有线网指采用同轴电缆、双绞线、光纤等介质连接计算机的网络。采用双绞线连网是目前最常见的连网方式。它价格便宜，安装方便，但易受干扰，传输率较低，传输距离比同轴电缆要短。光纤网采用光导纤维作为传输介质，传输距离长，传输率高，抗干扰性强，现在正在迅速发展。2．无线网络

无线网络采用微波、红外线、无线电等电磁波作为传输介质，由于无线网络的连网方式灵活方便，因此是一种很有前途的组网方式。

返回计算机局域网实用教程制作：杨秀峥四、计算机网络的基本特征：

计算机网络建立的主要目的是实现计算机资源的共享；互连的计算机是分布在不同地理位置的多台独立的“自治计算机”；连网计算机必须遵循共同的网络协议；五、网络结构模型通信子网：也称作传输系统，负责信息数据的传输和交换。它由通信处理设备和通信线路构成。资源子网：也称作用户子网。它由用户主机、用户终端等用户设备和用户应用软件系统等构成。（如图）第一章计算机网络的基本概念计算机局域网实用教程制作：杨秀峥六、网络数据通信的相关知识模拟数据和数字数据模拟数据是指在一段时间内取值具有连续性的，可以用连续的电磁波来表示的数据，如人的声音。数字数据的取值是离散的，可以用电压（或光）脉冲序列来表示数据，如计算机信号。信号信号是数据的电气或电磁编码。一个模拟信号就是一个连续变化的电磁波，所以，模拟数据可以用模拟信号来表示。数字信号是电压脉冲序列，可以用不同的电压值分别代表二进制数“1”和“0”。数字数据也可以用模拟信号表示，但需要使用一定的方法进行转换（数/模转换）；反之亦然（即模/数转换）。第一章计算机网络的基本概念计算机局域网实用教程制作：杨秀峥模拟传输和数字传输

模拟传输的优点是占用频带窄，可以实现更多的频带复用。信号在传输一定距离之后都将衰减，为了实现更长距离传输，传输系统要有放大器以使信号的能量得到增加。但此带来的缺点是混入的噪音分量也增加了，对于串联放大器一实现长距离传输，信号会越来越畸变。数字传输的缺点是数字脉冲占用的频带很宽，且因其衰减较快，只能在一个有限的距离内传输。为了获得更大的距离传输，可以使用中继器，中继器将衰减的数字信号恢复为“0”和“1”的模式，重新传输。对于远程通信传输，数字信号不像模拟信号那样用途广泛和实用。例如，数字信号发送不能用于卫星和微波系统。然而，无论在价格还是在质量方面，数字传输都比模拟传输优越。第一章计算机网络的基本概念计算机局域网实用教程制作：杨秀峥数/模转换（数字数据->模拟信号）数字数据数字信号幅移法为“1”有振幅，为“0”无振幅频移法为“1”时高频，为“0”时低频相移法数字变化时，相位跳变1800返回第一章计算机网络的基本概念计算机局域网实用教程制作：杨秀峥模/数转换（模拟数据->数字数据）此例中,量化级为8级,每秒钟采样一次，得到的量化值分别为：137622，将它们转成二进制（每个数字占三位），就得到：001011111110010010转换步骤：采样、量化、编码。如下图返回第一章计算机网络的基本概念123456计算机局域网实用教程制作：杨秀峥第二章计算机网络的协议体系结构实际生活的参照例子一、层次结构计算机局域网实用教程制作：杨秀峥第二章计算机网络的协议体系结构层次（Layer）：是人们对复杂问题处理的基本方法。将总体要实现的很多功能分配在不同的层次中，每个层次要完成的服务及服务实现的过程有明确规定，高层使用低层提供的服务时，并不需要知道其具体实现方法。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。层次结构的优点各层之间相互独立：高层并不需要知道低层是如何实现的，而仅需要知道该层所提供的服务；灵活性好：当任何一层发生变化时，只要接口保持不变，则在这层以上或以下各层均不受影响；各层都采用最合适的技术来实现，各层实现技术的改变不影响其它层；易于实现和维护：整个的系统已被分解为若干个易于处理的部分，这种结构使得一个庞大而又复杂系统的实现和维护变得容易控制；有利于促进标准化。计算机局域网实用教程制作：杨秀峥第二章计算机网络的协议体系结构二、网络协议（Protocol）

计算机网络是由多个互连的结点组成的，结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，每个结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。计算机网络协议就是按照层次结构模型来组织的。三、计算机网络体系结构

计算机网络体系结构是网络层次结构模型与各层协议的集合。网络体系结构对计算机网络应该实现的功能进行了精确的定义，而这些功能是用什么样的硬件与软件去完成的是具体的实现问题。计算机局域网实用教程制作：杨秀峥第二章计算机网络的协议体系结构四、ISO/OSI（开放系统层次结构）参考模型

计算机局域网实用教程制作：杨秀峥第二章计算机网络的协议体系结构OSI参考模型定义了开放系统的层次结构、层次之间的相互关系及各层所包括的可能的服务；它是作为一个框架来协调和组织各层协议的制定，也是对网络内部结构最精炼地概括与描述；OSI参考模型只是描述了一些概念，用来协调进程间通信标准的制定。计算机局域网实用教程制作：杨秀峥第二章计算机网络的协议体系结构五、实际使用的参考模型物理层的作用：就是在一条物理传输媒体上，实现数据链路实体之间透明地传输各种数据的比特流。即尽可能屏蔽传输媒体的差异，透明传送和接收位流。数据链路层的作用：在不太可靠的物理链路上，通过数据链路层协议实现可靠的数据传输。网络层的作用：是通信子网的最高层。对上层用户屏蔽了子网通信的细节，向上层提供一致的服务、统一的地址。传输层的作用：位于低层与高层之间，起桥梁或承上启下的作用，即弥补和加强网络层所提供的服务。计算机局域网实用教程制作：杨秀峥第三章TCP/IP协议一、什么是TCP/IP协议

TCP/IP

即传输控制协议/网际协议(TransmissionControlProtocol/InternetProtocol)是世界标准的协议组，它是为跨越局域网和广域网环境的大规模互联网络而设计的。现在，无论是局域网还是广域网都可以用TCP/IP来构造网络环境。以TCP/IP为核心协议的Internet更加促进了TCP/IP的应用和发展，已成为事实上的国际标准。

Internet中有各种不同的厂家生产的各种型号的计算机，它们可能运行完全不同的操作系统，所以，需要通过一套规则或协议来保证各种不同的计算机网络实现相互通信。

TCP/IP协议就是Internet通信协议，也是Internet的基础和核心。计算机局域网实用教程制作：杨秀峥

从体系结构来看，TCP/IP基于四层参考模型，它是OSI七层模型的简化。如图所示TCP/IP模型的每一层都对应于国际标准组织(ISO)提议的七层“开放系统互联(OSI)”参考模型的一层或多层。二、TCP/IP的四层参考模型第三章TCP/IP协议计算机局域网实用教程制作：杨秀峥三、IP地址

所谓IP地址就是给每个连接在Internet上的主机分配一个在全世界范围唯一的32bit地址，它是全球认可的计算机网络标识方法。为了便于记忆和使用，每8个位为一组转换成十进制数，以“.”分隔。如某一台主机的IP地址为：

InternetIP地址由InterNIC(Internet网络信息中心)统一负责全球地址的规划、管理；同时由InterNIC、APNIC、RIPE三大网络信息中心具体负责美国及其它地区的IP地址分配。通常每个国家需成立一个组织，统一向有关国际组织申请IP地址，然后再分配给客户。11010011100011010100111100001110211.141.79.14即该主机的IP地址为：4练习第三章TCP/IP协议计算机局域网实用教程制作：杨秀峥练习1、每个连接Internet的主机必须有一个全世界唯一的IP地址，根据目前我们对IP地址的了解，从理论上讲，因特网最多可连接多少台主机？2、某台主机的IP地址为：

01100000011110000000010100010100

将它转换为十进制的格式。3、某台主机的IP地址为：0，将它转换为二进制的格式。返回计算机局域网实用教程制作：杨秀峥

四、IP地址的分类

为了给不同规模的网络提供必要的灵活性，将IP地址空间划分为几个不同的地址类别，以适应不同规模的网络。目前，IP地址分为五类：A类、B类、C类、D类和E类。第三章TCP/IP协议计算机局域网实用教程制作：杨秀峥

由上图我们可以看到，IP地址分为两部分：一部分是用于标识所属网络的网络地址；另一部分是用于标识给定网络上的某个特定主机的地址。这样，IP地址格式为：

IP地址=网络地址+主机地址。

A类地址：网络号为1个字节，且第一个比特位为“0”；主机号则有24个比特位。用于超大型的网络。全世界共有128个A类网络，每个网络有16777216台主机。

B类地址：网络号为2个字节，且前2个比特位为“10”；主机号则有16个比特位。B类网是中型规模的网络，共有16384个B类网络，每个网络有65536台主机。

C类地址：网络号为3个字节，且前3个比特位为“110”；主机号仅有8个比特位，适合小规模的网络，共有2097152个C类网络，每个网络有256台主机。第三章TCP/IP协议计算机局域网实用教程制作：杨秀峥A、B、C三类网络中主机IP地址范围：A类：

1.0.0.0---55B类：128.0.0.0---55C类：192.0.0.0---55

D类地址不分网络号和主机号，前三位为“1110”，表示一个多播地址，即多目的地址，可用来识别一组主机；E类地址暂未使用。D、E的IP地址范围分别为：

D类：224.0.0.0---55E类：240.0.0.0---55第三章TCP/IP协议计算机局域网实用教程制作：杨秀峥五、特殊的IP地址直接广播地址包含一个有效的网络号，主机号全为“1”。直接广播可以从外部网络中的某一台主机发到另一个网络的所有主机。例如，地址55意味着网络128.1上所有的主机。有限广播地址只在网络内部广播，有限广播地址的32比特位全为“1”，即55。网络地址

IP地址的主机号可全部设置为“0”，表示该地址作为本主机地址；网络号全部设置为“0”，表示本网络地址。如，表示网络地址为128.1的网络。若主机试图在本网内通信，但又不知道本网的网络号，则可将网络号全部设置障碍为“0”第三章TCP/IP协议计算机局域网实用教程制作：杨秀峥回送地址

A类网络地址127是一个保留地址，用于网络软件测试以及本地机进程间通信。无论什么程序，一量使用回送地址发送数据，协议软件立即返回，不进行网络传输。Ping可测试本机TCP/IP协议是否加载。链路本地地址

是指---54的一段保留地址，用于专用、内部地址，不可用于Internet上可见的主机。它用于自动专用IP寻址，是在Windows98/2000环境下，为不包含DHCP服务器的单个子网网络自动执行TCP/IP地址配置。第三章TCP/IP协议计算机局域网实用教程制作：杨秀峥DHCP

在小型网络中，网络管理员通常是采用手工分配IP地址的方法，而在中、大型网络，特别是大型网络中，往往有超过100台的客户机，手动分配IP地址的方法就不太合适了。因此，我们必须引入一种高效的IP地址分配方法。DHCP（动态主机配置协议）为我们解决了这一难题，它能自动地给客户机进行TCP/IP配置。当客户计算机启动时，会寻找网络中的DHCP服务器，并从服务器中获得IP地址、子网掩码、缺省网关等信息。返回计算机局域网实用教程制作：杨秀峥公有地址（Publicaddress）由InterNIC

负责管理和分配。一个机构或网络要连入Internet必须申请公用IP地址。直接连接到互联网的主机拥有的都是公有IP地址。私有地址（Privateaddress）属于非注册地址，专门为组织机构内部使用。以下列出留用的三类内部寻址地址：

A类:10.0.0.0——55

B类:172.16.0.0——172.31.255.255C类:192.168.0.0——55。第三章TCP/IP协议计算机局域网实用教程制作：杨秀峥六、Ipconfig/Winipcfg及ping命令

Ipconfig/Winipcfg

Ipconfig实用程序和它的等价图形界面——Windows

95/98中的Winipcfg可用于显示当前的TCP/IP设置。使用不带参数的ipconfig命令可以得到以下信息：IP地址、子网掩码、默认网关。使用ipconfig/all，则可以得到更多的信息：主机名、DNS服务器、节点类型、网络适配器的物理地址等。这些信息一般用来检验TCP/IP设置是否正确，尤其是计算机和所在的局域网使用了动态主机配置协议（DHCP）时，Ipconfig可以让你了解计算机否成功的租用到一个IP地址。它是进行测试和故障分析的必要项目。具体用法第三章TCP/IP协议计算机局域网实用教程制作：杨秀峥Ping

Ping是个使用频率极高的实用程序，它通过发送一些小的数据包，并接收应答信息来确定两台计算机之间的网络是否连通。根据返回的信息，你就可以推断TCP/IP参数是否设置得正确以及运行是否正常。简单的说，Ping就是一个测试程序，如果Ping运行正确，你大体上就可以排除网络访问层、网卡、电缆和路由器等存在的故障，从而减小了问题的范围。具体用法第三章TCP/IP协议计算机局域网实用教程制作：杨秀峥问题1、说出A、B、C类IP地址的范围。2、什么是直接广播地址？这样的地址有什么特点？例举一个B类的直接广播地址。3、是什么地址，它有什么作用？4、IP地址：00与00是否在同一个网络中？

00与00是是否在同一个网络中？说明原因。5、我校机房中微机的IP地址属哪一类，是私有地址还是公有地址？6、什么是DHCP？它有什么作用？计算机局域网实用教程制作：杨秀峥七、IP地址的规划子网与子网掩码

IP地址是以网络号和主机号来标示网络上的主机的，只有在一个网络号下的计算机之间才能“直接”互通，不同网络号的计算机要通过网关（Gateway）才能互通。

InterNIC

将网络划分为A、B、C三类，但这样的划分在某些情况下显得并十分不灵活。为此，允许将一个网络划分成更小的网络，称为子网（Subnet），这样就产生了子网掩码。子网掩码的作用就是用来判断任意两个IP地址是否属于同一子网络。通过子网掩码，我们可以快速确定IP地址的哪部分代表网络号，哪部分代表主机号。用子网掩码判断IP地址的网络号的方法是将IP地址与相应的子网掩码进行“与”运算，得到的结果就是这一IP地址的网络号。第三章TCP/IP协议计算机局域网实用教程制作：杨秀峥

子网掩码按IP地址的格式给出。A、B、C类地址的默认子网掩码如下:A：255.O．O．0

B：255.255．0．O

C：255.255.255．0

例1：两个IP地址分别为

和0，子网掩码为

，将IP地址与子网掩码进行与运算:

另一个IP地址运算方式同上，得出二者网络号相同，说明两主机位于同一网络。202．30.152.311001010.00011110.10011000.00000011

与

255.255.255.011111111.11111111.11111111.00000000得到网络号11001010.00011110.10011000.00000000

202．30．152.0二进制子网掩码中，网络号部分用“1”表示，主机号部分用“0”表示。第三章TCP/IP协议计算机局域网实用教程制作：杨秀峥

将其转换成二进制：

11111111.11111111.11111111.00000000

这时，我们可以清楚地看到“1”和“0”的分界，为“1”的部分说明这一IP地址的网络部分，为“0”的部分是主机号部分。通过子网掩码，我们可以快速确定IP地址的哪部分代表网络号，哪部分代表主机号。

某一IP地址为：xxx.xxx.xxx.xxx，这里我们故意忽略其具体数值，从而无法知道这个IP地址哪部分是网络号，哪部分是主机号，但假设我们知道其子网掩码为：返回计算机局域网实用教程制作：杨秀峥

将子网掩码取反再与IP地址相“与”后得到的结果即为主机部分。仍用前例，求202．30．152．80的主机号。

当掩码使用默认值时，相当于没有划分子网。在实际应用中，经常遇到网络号不够的问题，这时就需要把某类网络划分出多个子网。采用的方法就是将主机号部分的一些二进制位划分出来用来标识子网。202．30.152.8011001010.00011110.10011000.01010000

与

0.0.0.25500000000.00000000.00000000.11111111

0.0.0.8000000000.00000000.00000000.01010000即，主机号为80

本例中，这两个IP地址与子网掩码进行运算，得到相同的网络号，即202.30.152.0，主机号分别为3和80。第三章TCP/IP协议计算机局域网实用教程制作：杨秀峥

例2：IP地址为40，子网掩码为,此时网络号是153.88，主机号是4.240。即前16位代表网络号,后16位代表主机号。如果将子网掩码设为，这时，网络号还是153.88，而子网号为4，主机号为240。

通过使用掩码可将一个网络系统划分成多个子网，掩码用来说明子网域的位置，我们给子网域分配一定的位数后，剩下的就是新的主机域了。分析：IP地址

10，子网掩码分别采用上述两种值时，与例2中的IP地址是否在同一子网？若IP为10呢？例2中，子网掩码能否设置为

？第三章TCP/IP协议计算机局域网实用教程制作：杨秀峥192.16.1000010000.00001010.100010009211111111.11111111.11111111.11000000与192.16.10.12811000000.00010000.00001010.10000000

例3：IP是址为36，子网掩码为92,

计算机它的网络号和主机号。将IP地址和掩码转换为二进制进行“与”运算，得到网络号：将子网掩码取反与IP地址运算，就得到主机号。我们可以将运算简化，只对最后一个字节进行。1000100000111111000010008经过计算，我们得到网络号为28，主机号为8。第三章TCP/IP协议计算机局域网实用教程制作：杨秀峥练习：

例3中，将子网掩码设置为92，网络192.16.10可以分成几个子网？写出每个子网的网络号和IP地址范围（十进制形式）。第三章TCP/IP协议计算机局域网实用教程制作：杨秀峥静态IP地址静态IP地址又称为“固定IP地址”。静态IP地址是长期固定分配给一台计算机使用的IP地址，也就是说机器的IP地址保持不变。一般是特殊的服务器才拥有静态IP地址。现在获得静态IP的方式比较昂贵，可以通过主机托管，申请专线等方式来获得静态IP。

动态

IP地址和静态IP地址相对。为了节省IP资源，通过电话拨号、ADSL虚拟拨号等方式上网的机器是不分配固定IP地址的。而是由ISP

动态临时分配，这意味着您每次连接互联网时得到的IP地址是不同的。尽管这不影响您访问互联网，但是您的朋友、商业伙伴（他们可能这时也在互联网上）却不能访问到您。因为，他们不知道您的计算机在哪里。这就像每个人都有一部电话，但电话号码每天都在改变。动态IP地址与静态IP地址第三章TCP/IP协议计算机局域网实用教程制作：杨秀峥NAT

网络地址翻译(NetworkAddressTranslation)是一种延缓IPv4地址耗尽的方法,它是将保留IP地址翻译成可以在Internet上使用的合法IP地址。NAT使企业不必再为无法得到足够的合法IP地址而发愁，它们只要为内部网络主机分配私有IP地址，然后在内部网络与Internet交接点设置NAT和一个由少量公有IP地址组成的IP地址池(也可以只有一个公有IP地址),就可以解决大量内部主机访问Internet的需求了。由于内部网络通过NAT设备与外界联系，隐藏了内部结构，对安全是有利的。然而，NAT也存在缺陷，首先，NAT会使网络吞吐量降低，由此影响网络性能；其次，NAT必须完成内外双向IP地址转换，但有些NAT无法将转换后的地址信息传递给IP数据报负载，导致某些高层应用失效。第三章TCP/IP协议计算机局域网实用教程制作：杨秀峥NAT结构图第三章TCP/IP协议计算机局域网实用教程制作：杨秀峥域名服务

我们可以直接通过IP

地址来访问主机。但是要记住那么多的数字串是非常困难的，为此，Internet提供了域名(DomainName)。可以根据公司名、行业特征等制定合适、易记的域名，如：、。我们输入域名，由Internet上的DNS服务器完成由域名到IP地址的转换，这就大大方便了人们的访问。人们只需要记住域名就可以浏览到网页，例如访问网易，只要在IE浏览器中键入

就可以了，而不用管它的IP地址。作业：使用ipconfig/all命令查看学校计算机的NDS服务器的IP地址。

扩展知识计算机局域网实用教程制作：杨秀峥

扩展知识网关(Gateway)什么是网关大家都知道，从一个房间走到另一个房间，必然要经过一扇门。同样，从一个网络向另一个网络发送信息，也必须经过一道“关口”，这道关口就是网关。顾名思义，网关就是一个网络连接到另一个网络的“关口”。网关实质上是一个网络通向其他网络的IP地址。如有网络A和网络B，A的地址是192.168.1，B的地址是192.168.2。A、B的子网掩码均为。在没有路由器的情况下，两个网络之间是不能进行TCP/IP通信的，即使是两个网络连接在同一台交换机（或集线器）上，TCP/IP协议也会根据子网掩码判定两个网络中的主机处在不同的网络里。计算机局域网实用教程制作：杨秀峥

要实现这两个网络之间的通信，必须通过网关。如果网络A中的主机发现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。网络B向网络A转发数据包的过程也是如此。网络A网络B计算机局域网实用教程制作：杨秀峥八、MAC地址第三章TCP/IP协议1、什么是MAC地址

MAC地址也叫物理地址、硬件地址，由网络设备制造商生产时写在硬件内部。这个地址与网络无关，即无论将这个硬件（如网卡、集线器、路由器等）接入到网络的何处，它都有相同的MAC地址。MAC地址一般不可改变，不能由用户自己设定。

MAC地址的长度为48位（6个字节），通常表示为12个16进制数，每2个16进制数之间用冒号隔开，如：08:00:20:0A:8C:6D。其中前3组（如：08:00:20)代表网络硬件制造商的编号，它由IEEE（电气与电子工程师协会）分配，而后3组(如：0A:8C:6D)由该制造商自行分配。这样就可保证世界上每个以太网设备都具有唯一的MAC地址。计算机局域网实用教程制作：杨秀峥2、MAC地址的作用

既然每个以太网设备在出厂时都有一个唯一的MAC地址了，那为什么还需要为每台主机再分配一个IP地址呢？或者说既然每台主机都分配唯一的IP地址了，为什么还要在网络设备内嵌一个唯一的MAC地址呢？无论是局域网，还是广域网中计算机之间的通信，最终都表现为将数据包从初始节点出发，由一个节点传递到另一个节点，最终传送到目的节点。而网络中对于节点的识别，最终是以MAC地址为依据的。由于IP只是逻辑标识，任何人都可修改，因此不能用来标识用户；而MAC地址是固化在网卡里面的。一个节点的IP地址与MAC地址的关系就像一个人的姓名与身份证号码的关系一样。姓名是可以更改的，而身份证号码却不能更改。第三章TCP/IP协议计算机局域网实用教程制作：杨秀峥

通过例子来看IP地址和MAC地址是怎样结合

起来传送数据包的。

假设北京的一台主机（名称为A,IP地址为IP_A,MAC地址为MAC_A）要将一个数据包(PAC)发送到华盛顿的一台主机（名称为B，IP地址为IP_B，MAC地址为MAC_B）。这两台主机之间不可能是直接连接的，因而数据包在传递时必然要经过许多中间节点（如路由器、服务器等）。我们假定要经过C1、C2、C3（其MAC地址分别为M1，M2，M3）三个节点。见图例第三章TCP/IP协议计算机局域网实用教程制作：杨秀峥图例A/IP_AB/IP_BC1/M1C2/M2C3/M3Mac_AIP_AMac_AIP_BM1IP_AMac_AIP_BM2IP_AMac_AIP_BM3IP_AMac_AIP_BMac_BA通过ARP请求获得C1的MAC地址问题：主机A是否需要知道主机B的MAC地址？计算机局域网实用教程制作：杨秀峥数据包的传输过程：1、A在将PAC发出之前，先发送一个ARP请求，找到其要到达IP_B所必须经历的第一个中间节点C1的MAC地址M1，然后在其数据包中封装这些地址：IP_A、IP_B，MAC_A和M1。2、当PAC传到C1后，再由C1根据其目的IP地址IP_B，找到其要经历的第二个中间节点C2的MAC地址M2，然后再将带有M2的数据包传送到C2。3、以此类推，直到最后找到带有IP地址为IP_B的B主机的地址MAC_B，最终传送给主机B。在传输过程中，IP_A、IP_B和MAC_A不变，而中间节点的MAC地址通过ARP在不断改变(如：M1，M2，M3），直至目的地址MAC_B。第三章TCP/IP协议计算机局域网实用教程制作：杨秀峥九、ARP协议1、什么是ARP协议

在局域网中，网络中实际传输的是“帧”。一个主机要和另一个主机进行直接通信，必须要知道目标主机的MAC地址，即必须在帧里面包含目标主机的MAC地址。但这个目标MAC地址是如何获得的呢？它就是通过ARP协议获得的。

ARP协议是“AddressResolutionProtocol”（地址解析协议）的缩写。所谓“地址解析”就是主机在发送帧前将目标IP地址转换成目标MAC地址的过程。ARP协议的基本功能就是通过目标设备的IP地址来查询MAC地址，以保证通信顺利进行。

第三章TCP/IP协议计算机局域网实用教程制作：杨秀峥2、ARP协议的工作原理

在每台安装有TCP/IP协议的电脑里都有一个ARP缓存表，表里的IP地址与MAC地址是一一对应的，如下表所示。

我们以主机A（）向主机B（）发送数据为例。当发送数据时，主机A会在自己的ARP缓存表中寻找是否有目标IP地址。如果找到了，也就知道了目标MAC地址，直接把目标MAC地址写入帧里面发送就可以了；第三章TCP/IP协议计算机局域网实用教程制作：杨秀峥

如果在ARP缓存表中没有找到相对应的IP地址，主机A就会在网络上发送一个广播，询问：“的MAC地址是什么？”网络上其他主机并不响应该询问，只有主机B接收到该信息时，才向主机A做出这样的回应：“的MAC地址是00-aa-00-62-c6-09”。这样，主机A就知道了主机B的MAC地址，它就可以向主机B发送信息了。同时它还更新了自己的ARP缓存表，下次再向主机B发送信息时，直接从ARP缓存表里查找就可以了。

ARP缓存表采用了老化机制，在一段时间内如果表中的某一行没有使用，就会被删除，这样可以大大减少ARP缓存表的长度，加快查询速度。第三章TCP/IP协议计算机局域网实用教程制作：杨秀峥3、如何查看ARP缓存表

ARP缓存表是可以查看和更改的。在命令提示符下,输入“arp-a”就可以查看ARP缓存表中的内容了，如图所示。

用“arp-d”命令可以删除ARP表中的内容；用“arp-s”可以手动在ARP表中指定IP地址与MAC地址的对应。MAC地址IP地址第三章TCP/IP协议计算机局域网实用教程制作：杨秀峥4、上机练习与思考⑴在机房Ping邻近的两台计算机，成功Ping通后，使用“ARP–a”命令查看这两台计算机的MAC地址。⑵执行“ARP–d”命令后，再执行“ARP–a”命令，观察现象。⑶执行“ARP–d”后，Ping一个外部网站，如“”

然后执行“ARP–a”命令，查看ARP缓存表。⑷操作⑶中看到的是哪一IP地址与MAC地址的对应表?

为什么是这个地址而不是外部网站的MAC地址?第三章TCP/IP协议计算机局域网实用教程制作：杨秀峥第四章局域网基础知识

一、什么是LAN

为了完整地给出LAN的定义，必须使用两种方式：一种是功能性定义，另一种是技术性定义。功能性定义：将LAN定义为一组台式计算机和其它设备，在物理地址上彼此相隔不远，以允许用户相互通信和共享诸如打印机和存储设备之类的计算资源的方式互连在一起的系统。这种定义适用于办公环境、工厂和研究机构中使用的LAN。技术性定义：将其定义为由特定类型的传输媒体(如电缆、光缆和无线媒体)和网络适配器(亦称为网卡)互连在一起的计算机，并受网络操作系统监控的网络系统。

功能性和技术性定义之间的差别是很明显的，功能性定义强调的是外界行为和服务；技术性定义强调的则是构成LAN所需的物质基础和构成的方法。计算机局域网实用教程制作：杨秀峥二、局域网的拓扑结构

网络拓扑结构是指用传输媒体互连各种设备的物理或逻辑的布局,

通常有总线型、环型、星型、树型、混合型、网状和端到端等。总线型拓扑结构：

使用同一媒体或电缆连接所有端用户的一种方式，也就是说，连接端用户的物理媒体由所有设备共享。使用这种结构必须解决的一个问题是确保端用户使用媒体发送数据时不能出现冲突。

总线拓扑结构的特点第四章局域网基础知识计算机局域网实用教程制作：杨秀峥总线拓扑结构的特点总线型拓扑结构的优点1、网络结构简单，电缆长度短，造价低廉且易于维护，用户节点入网灵活。2、如果某个节点失效不会影响到其他节点的使用。3、可以在网中广播信息，所有工作站几乎可以同时“收到”每一条信息。总线型拓扑结构的缺点1、总线电缆的断裂或者端接器松动都可能使整个局域网崩溃。2、由于共用一条传输信道，任一时刻只能有一个节点发送数据。3、因为所有的工作站或设备共享一个通用的电缆，所以故障检测需要在网络的各个节点上进行，非常耗时。4、在扩展总线的干线长度时，需要重新配置中继器、剪裁电缆、调整终端器等，扩容性不好。5、以太网总线拓扑通常使用同轴电缆（细缆10Base-2和粗缆10Base-5）来建立，与双绞线相比较昂贵，且柔韧性不好。总结：曾经在办公局域网内有过广泛的应用，逐渐被星形拓扑网络所取代。返回计算机局域网实用教程制作：杨秀峥星型拓扑结构计算机通过电缆连接到一个称为集线器的中央部件。信号通过集线器从一台计算机发送到网络上所有的计算机。

星型网络提供集中式的资源和管理。然而，因为每台计算机都连接到一个中央点，因此当安装一个大型网络时，这种拓扑需要大量的电缆。另外，如果中央点失败，整个网络也就瘫痪了。如果星型网络上与集线器连接的一台计算机或电缆失败了，那么只有失败的计算机不能够发送或接受网络数据，网络的其余部分仍能够正常工作。星型拓扑结构的特点第四章局域网基础知识计算机局域网实用教程制作：杨秀峥星型拓扑结构的特点星型拓扑结构优点1、星型拓扑结构网络的安装比较容易，使用的电缆（通常为双绞线）比较便宜；2、由于所有工作站都与中心节点相连，所以在星形拓扑结构中移动或删除某个节点十分简单。3、单个连接点的故障只影响一个设备，不会影响全网。4、通过集线器上的液晶显示（LED）或者使用配有管理软件的集线器，可以很容易检测和隔离故障，使得局域网更加便于维护。5、局域网任何一个连接只涉及到工作站和中央节点，因此控制介质访问的方法很简单，从而访问协议也十分简单。6、如果中心节点出现故障可以方便快速的更换。星型拓扑结构缺点1、因为每个站点直接与结点相连，所以需要大量电缆。2、如果中央结点产生故障，则全网不能工作，所以对中央结点的可靠性和冗余度要求很高。返回计算机局域网实用教程制作：杨秀峥其他网络拓扑结构环型拓扑结构网状拓扑结构第四章局域网基础知识计算机局域网实用教程制作：杨秀峥树型拓扑结构端到端拓扑结构第四章局域网基础知识计算机局域网实用教程制作：杨秀峥三、局域网的介质访问控制方式

局域网的介质访问控制方式双称为网络控制方式，当多个用户同时访问一条没有任何控制的线路时，不同的信号就会又叠加，变成噪音，即不同信号之间产生了冲突。介质访问控制就是控制信息在介质中传输时避免产生冲突，从而实现对网络传输信道合理分配的一种解决机制。介质访问控制是局域网最重要的一项基本技术，对局域网体系结构、工作过程和网络性能都有重要影响。目前局域网常用的访问控制方式主要有两种，分别用于不同的拓扑结构，它们分别是：载波监听多路访问/冲突检测法（CSMA/CD）和令牌传递。前者通常用于总线型拓扑结构中，后者通常用于环型或星型拓扑结构中。第四章局域网基础知识计算机局域网实用教程制作：杨秀峥第四章局域网基础知识1、CSMA/CDEthernet（以太网）使用CSMA/CD，这是目前通用的访问方法。当一台计算机想要发送数据时，便发生下列事件序列：1）计算机侦听信道。如果介质信道空闲，那么计算机可以发送数据。2）如果介质信道有载波（忙），则继续对信道进行侦听。一旦发现空闲，便立即发送。3）如果在发送过程中检测到碰撞，则停止发送，转而发送一短暂干扰

信号，强化碰撞信号，使LAN上所有站都能知道出现了碰撞。4）然后，每台计算机都退避一个随机的时间量，再尝试整个事件序列，直到消息被发送。（见流程图）在CSMA/CD网络中，计算机通信量的增多，冲突量也会增多。因此最好把大型网络分成若干个带有转接器或网桥的区段。计算机局域网实用教程制作：杨秀峥CSMA/CD

流程图第四章局域网基础知识

发送帧载波监听线路忙?发送帧并监听冲突?完成发送?延时记录冲突次数冲突次数多?放弃发送结束ＹＹＮＹＹＮＮ返回计算机局域网实用教程制作：杨秀峥2、令牌传递第四章局域网基础知识

以令牌环网为例，当一个工作站希望发送帧时，必须首先等待令牌。所谓令牌是一组特殊的比特，专门用来仲裁由哪个工作站访问网络。一旦收到令牌，工作站便可启动发送帧。直到待回到帧的始发站，并由该始发站撤消该帧。工作站在发送完一帧后，应该释放令牌，以便出让给它站使用。工作流程：第1步：工作站A等待令牌从上游邻站到达本站，以便有发送机会。计算机局域网实用教程制作：杨秀峥第2步第四章局域网基础知识

工作站A将帧发送到环上，工作站C对发往它的帧进行拷贝，并继续将该帧转发到环上。

第3步：工作站A等待接收它所发的帧，并将帧从环上撤离，不再向环上转发。计算机局域网实用教程制作：杨秀峥第4步：

当工作站A发送完最后一个比特时，便将令牌传递给下游工作站。思考：1、CSMA/CD法在发送数据前要监听线路，因什么还会产生冲突？2、如何理解采用CSMA/CD时，当通信增加时网络性能会急剧下降？第四章局域网基础知识计算机局域网实用教程制作：杨秀峥第四章局域网基础知识四、局域网的组成设备1、网络接口卡（NIC）也叫网卡或网络适配器，是计算机与网络的实体连接，控制计算机与线缆之间数据的流动。每一个网卡都有一个独一无二的地址（即MAC地址），计算机可据此判断收到的信息是否是发给自己的。

网卡的基本参数有中断号（IRQ）、I/O端口和DMA通道，在网卡配置时，要保证它们不与其他资源冲突。根据连接介质的不同，网卡可分为粗缆网卡（AUI接口）、细缆网卡（BNC接口）及双绞线网卡（RJ-45接口），右图为一个双绞线网卡。计算机局域网实用教程制作：杨秀峥2、双绞线与RJ-45接头第四章局域网基础知识

双绞线电缆（简称双绞线）是将一对或一对以上的双绞线封装在一个绝缘外套中而形成的一种传输介质，是目前最局域网常用的一种布线材料。为了降低信号的干扰程度（使电磁辐射和外部电磁干扰减到最小），电缆中的每一对双绞线由两根铜导线相互扭绕而成，每根线加绝缘层并有颜色标记。双绞线分为非屏蔽（UTP）和屏蔽双绞线（STP）两大类，非屏蔽双绞线分为3类、4类、5类和超5类四种，屏蔽双绞线分为3类和5类两种。目前局域网中常用到的双绞线一般都是非屏蔽的5类线（8根导线）。这种双绞线的传输速率能达100Mbps。随着传输介质的发展，近年又出现了超5类双绞线（属于非屏蔽双绞线）。超5类双绞线在传送信号时衰减更小，抗干扰能力更强，受干扰程度只有普通5类线的1/4，但目前在共享式以太网中应用较少。计算机局域网实用教程制作：杨秀峥

双绞线一般用于星型网的布线连接，两端安装有RJ-45头（水晶头），连接工作站的网卡和集线器，最大网线长度为100米。如果要加大网络的范围，在两段双绞线之间可安装中继器，但最多可安装4个中继器，也就是最多为4个中继器连5个网段，这时最大范围可达500米。第四章局域网基础知识

双绞电缆内有8根电线，分为4对，依次为：制作好的水晶头橙、白/橙、绿，白/绿、蓝，白/蓝、棕，白/棕（“白/橙”指白线上有橙色的色点）。如右图。计算机局域网实用教程制作：杨秀峥

双绞线的排列方法是有统一的国际标准严格规定的，现在常用的是T568B和T568A两个标准。

T568B标准规定的线序为：12345678白橙橙白绿蓝白蓝绿白棕棕如右图。可以看出，其中1、2为一对线；3、6为一对线（这两对线分别用于信号的发送或接收）；4、5和7、8各为一对线（这两对线未用）。1、21、23、63、6集线器第四章局域网基础知识

直连线：两端RJ-45接头的线序一样。计算机局域网实用教程制作：杨秀峥第四章局域网基础知识T568A标准规定的线序为：12345678白绿绿白橙蓝白蓝橙白棕棕

我们可以看出，T568A与T568B的区别在于（白橙、橙）与（白绿、绿）这两对线位置互换。即发送与接收互换。工程中常用T568B的接线方式。如果用于两台电脑直接相连，需将一边以T568B方式接线，接另一边以T568A方式接线。也就是将一端的发送接另一端的接收，接收连接另一端的发送。

1、23、61、23、6交叉线：两端线序不同计算机局域网实用教程制作：杨秀峥3、集线器与交换机第四章局域网基础知识

集线器（HUB）是以星形拓扑结构连接网络结点的一种中枢网络设。它主要功能就是将其接收到的信号进行再生放大，将信号再传递给其他设备。

集线器采用广播的形式传输数据，即向所有端口传送数据。当一个端口接收到数据时，集线器只是简单地将数据传送到其它端口，不具备自动寻址能力和交换作用。集线器上的所有端口争用一个共享信道的带宽。计算机局域网实用教程制作：杨秀峥

交换机（Switch）与集线器不同，交换机只将收到的数据包根据目的地址发到相应的端口，而集线器则是将数据转发到所有端口。而且，交换机可以同时连通许多对端口，使多个端口之间在同一时刻能够相互通信。第四章局域网基础知识

交换机是如何知道将一个数据帧发送到哪一个端口呢？例如，站点A向站点D发送一个数据帧，最初交换机并不知道该将这一帧发向哪站点A站点D一个端口，这时它会发送一个广播信息，通过其它站点的回应，便得到站点D所对应的端口，并将数据帧发送至该端口。同时，交换机将这一信息记录在自己的地址表中，以备后用。计算机局域网实用教程制作：杨