计算机网络教（学）案完成

.../《计算机网络技术基础》教案学校名称：XX汉江技工学校教研组算机教研组授课教师：魏慧敏目录TOC\o"1-2"\h\z\u第一章网络基础-5-1.1网络基本概念-6-1.2网络类型的分类-7-1.3对等式与主从式网络-7-1.4网络操作系统-8-1.50Sl模型-9-第二章数据通信-15-2.1数字与模拟-16-2.2基带传输与宽带传输-17-2.3基带编码技术-18-2.4宽带调制技术-18-2.5同步化-19-2.6单工与双工-19-2.7带宽-20-第三章网络的组成元件-21-3.1传输介质-22-3.2网络拓扑〔topology-23-3.3网络设备-25-第四章动手架设以太网,以以太网为例-27-4.1以太网简介-28-4.2以双绞线架设以太网-29-第五章局域网原理-30-5.1以太网的基本原理-31-5.2交换式以太网的原理-33-5.3令牌环网络简介-33-5.4AppleTaIk简介-35-第六章广域网-37-6.1广域网剖析-37-6.2广域网主干传输技术的物理层标准-38-6.3广域网主干传输技术的数据链路层标准-38-6.4整体服务数字网络-39-6.5远程控制与远程访问服务-40-6.6虚拟专用网络<VPN>-40-第七章无线网络-41-7.1无线传输技术介绍-41-7.2lEEE802.11-42-7.3HOmeRF-43-7.4蓝牙技术<Bluetooth>-44-第八章IP基础与地址-46-8.1IP基础与地址-47-8.2IP信息包的传递模式-49-8.3IP地址表示法-49-8.4IP地址的等级-50-8.5子网-52-8.6无等级的IP地址-53-8.7网络地址翻译-53-第九章ARP与ICMP-55-9.1ARP简介-55-9.2ARP工具程序-57-9.3ICMP简介-57-9.4ICMP工具程序-58-第十章ip路由-60-10.1什么是IP路由-60-10.2路由表简介-63-10.3Windows98路由表-65-10.4静态与动态路由-65-第11章udp与tcp-67-11.1UDP-67-11.2TCP的特性-69-11.3TCP传送机制-69-11.4TCP信息包-69-第十二章DNS和DHCP-70-12.1DNS基础-70-12.2DNS的结构-71-12.3DNS查询流程-71-12.4DNS资源记录-72-12.5DHCP基础-72-12.6DHCP运作流程-72-第十三章互联网-74-13.1互联网的结构-74-13.2上网的方式-75-13.3万维网-76-13.4文件传输服务-77-13.5电子邮件-78-13.6网络论坛-79-第十四章网络管理与安全-80-14.1概论-80-14.2管理机制-80-14.3管理标准-82-14.4帐号与权限管理-83-14.5数据加解密与身份认证-83-14.6防火墙-85-15章网络规划-86-15.1以交叉双绞线连接两个节点-86-15.2以集线器或交换机连接多个节点-87-15.3以集线器连接多个局域网-88-15.4以交换机连接多个局域网-89-15.5以路由器分割网络-90-15.6LAN与WAN的连接-91-15.7主机代管-92-15.8大型局域网的规划-93-\l"_Toc445300535#_Toc445300535"复习思考题\l"_Toc445300536#_Toc445300536"课后总结\l"_Toc445300537#_Toc445300537"主要教学参考文献第一章网络基础[学习目标]1、了解计算机网络的基本概念以及计算机网络的应用范围和发展前景2、了解网络类型的分类,以及各种网络类型的特点3、了解对等式与主从式网络4、了解几种常用的操作系统5、掌握osi参考模型的优点、各层的功用以及osi模型七层的运作方式6、掌握dod模型的四个分层,以及与osi参考模型的关系[本章重点]什么是计算机网络资源共享对等式与主从式网络网络操作系统0Sl模型[本章难点]OSI参考模型的七层,各层的功能OSI模型七层的运作方式讲授方式：面授,参观调查课时分配：2+2参观调查内容：实训一思考题：习题集一讲授内容：1．1网络基本概念一、计算机网络的应用范围和发展前景1、数字通信网络电话技术〔IP电话>视频会议技术384~2048kbps电子邮件服务：2、分布式计算3、网络门户服务IDCASPIdc是internetdatecenterASPapplicationserviceprovider〔网上应用服务供应商好处：IDC和ASP服务的好处有：集中提供服务可以节约费用、可以集中少量高级专业人才提供高质量的服务、有利于服务平台硬件和软年的升级换代。具有安全、交效、性价比高等显著优点。4、信息查询：搜索引擎〔>5、网上教育"任何人、任何地点、作何时间、可以学习任何课程"6、虚拟现实7、电子商务EB和EC〔电子商情、电子广告、电子交易、电子购物等8、家庭自动化〔智能化小区二、什么是计算机网络？计算机网络就是利用通信线路和通信设备将分布在不同地点的具有独立功能的多个计算机系统互相连接起来,在网络软件的支持下实现彼此之间的数据通信和资源共享的系统。[思考]资源包括哪些？答：文件〔文件夹共享、信息〔电子邮件、外设〔打印机、传真机、扫描仪等、应用程序。1．2网络类型的分类网络依规模大小可区分成三种类型：局域网、城域网与广域网。表1-1网络类型的比较网络类型范围传输速度成本局域网2km内,同一栋建筑物内快便宜城域网2～10km,同一都市内中等昂贵广域网10km以上,可跨越国家或洲界慢昂贵[提示]以上分类方式经常因人而异。例如：因为城域网的规模介于局域网与广域网之间,彼此的分界并不是很明确,所以有些人在区分网络类型时,只分成局域网与广域网两类,而略过城域网。〔互联网的出现,使计算机网络从局部到全国进而将全世界联成一片,这就是Internet网。1．3对等式与主从式网络网络按操作的方式可分为对等式<Peer-to-peer>与主从式<Client-to-server>两种网络。一、主从式网络中的计算机可分为客户端与服务器,客户端可对服务器请求资源。服务器会根据其提供的服务,而配备较好的硬件设备服务器：通常是指提供服务的计算机,例如：网络上有A、B、C三台计算机,其中C计算机提供自己的打印机与硬盘给A、B两台计算机使用,于是C计算机便扮演了打印机服务器与文件服务器两种角色。客户端：至于A、B这两台享受服务的计算机,则通常称为客户端〔Client。[优点]与对等式网络相比较,主从式网络最大的优点即适用于较大的网络,资源集中无论是访问还是管理,都较简单。[缺点]对服务器要求高、对管理员要求高。对等式网络则是每部计算机可同时扮演客户端与服务器的角色,可提供资源给其他计算机,也可以向其他计算机请求资源。[优点]架设容易,且成本低廉。[缺点]网络规模大时,资源分散、管理困难,对网络用户要求较高。三、虽然理论上可区分上述两种网络操作方式,不过实际上,大多数的网络系统都结合了这两种方式,可称为混合式网络。1．4网络操作系统一、NOVELL--NetWare操作系统1、发展2、Novell局域网是Novell公司开发的高性能的基于微机的计算机网络系统,NetWare是它的网络操作系统。3、Novell的基本组成：1文件服务器2工作站3网卡二、WindowsNT是具有Windows图形用户界面,内置网络功能,支持32位操作系统1、NT的发展:WindowsNT总共历经三次主要改版,直至现在的windows2000<NT5.0>2、NT的主要特点：132位结构2多平台支持3多任务支持4安全性5多文件支持6内置网络功能三、linux[优点]公开程序源代码、系统非常稳定,性能极佳,且网络功能超强。[缺点]字符界面,对用户要求高,硬件支持较差,可用的软件较少。1．50Sl模型一、为什么要制定OSI模型?20世纪80年代末90年代初,网络的规模和数量迅猛增长。但是,许多网络都是基于不同的软件和硬件实现的,这使得他们之间互不兼容,而且很难在使用不同标准的网络之间进行通信。为了解决这个问题,国际标准化组织〔ISO研究了许多网络方案,建立了一种可以有助于网络的建设者们实现网络、并用于同通信和协同工作的网络模型,并于1984年公布,这就是OSI参考模型。网络分层的目的1、将网络通信分解成更小、更简单的模块以便于研发。2、将网络部件标准化,从而可以让进行研发和提供支持3、允许不同类型的网络硬件和软件相互通信4、防止某一层的变更回影响到其他层,从而可以更快的发展5、将网络通信分成较小的部分,学习时会更易于理解。三、学习OSI参考模型的作用1、学习关于层次的概念有助于理解一台计算机与另一台计算机之间的通信过程。2、学习各个层次的基本功能是开始设计、构建以及解决网络故障的基础。3、7层包括：应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层、物理层〔由高到低OSI模型的每一层都有它必须实现的功能,以保证数据能从源端传到目的端。4、各层的功能如下：[第1层]物理层〔信号与介质此层主要包含以下3项：>传输信息的介质规格。>将数据以实体呈现并传输的规格。>接头的规格。[第2层]数据链路层〔帧和介质访问控制此层的主要工作包含以下3项：同步数据链路层协议会在传送数据时,同时进行连接同步化,使传送与接收双方达到同步,确保数据传输的正确性。检测接收端收到数据之后,会先检查该数据的正确性,才决定是否继续处理。制定介质访问控制方法当网络上的多个设备要同时传输数据时,如何决定其优先顺序?是让大家公平竞争、先抢先赢?或是赋予每个设备不同的优先等级?这套管理办法通称为介质访问控制方法<MediaAccessControlMethod,MACMethod><第5章p58>[第3层]网络层〔路径选择、路由及逻辑寻址此层的主要工作包含以下两项：定址在网络世界里,所有网络设备都必须有一个独一无二的名称或地址,才能相互找到对方并传送数据。至于究竟采用名称或地址?命名时有何限制?如何分配地址?这些工作都是在网络层决定。选择传送路径若从传送端到接收端有许多条路径,要如何决定走哪一条应该考虑线路长短、质量、可靠度、使用率、带宽、成本等因素,才能选出最佳路径。〔路由[第4层]传输层〔流量控制和可靠性此层的主要工作包含以下3项：编定序号当所要传送的数据量很大时,便会予以切割成多段较小的数据,而每段传送出去的数据,未必能遵循"先传先到"的原则,有可能"先传后到",因此必须为每段数据编上序号,以利接收端收到后能组回原貌。控制数据流量控制数据流<DataFlow>的顺畅。检测与错误处理这里所用的检测方式,可以和数据链路层相同或不同,两者完全独立。一旦发现错误,也未必要求对方重送。例如：TCP协议会要求对方重送,但UDP协议则不要求对方重送<详见第11章>。[第5层]会话层会话层建立、管理和中止两台通信主机之间的会话。负责通讯的双方在正式开始传输前的沟通,目的在于建立传输时所遵循的规则,使传输更顺畅、有效率。沟通的议题包括：使用全双工模式或半双工模式?如何发起传输?如何结束传输?如何设置传输参数?[第6层]表示层表示层确保一个系统应用层发送的信息可以被另一种系统的应用层读取。此层的主要工作包含以下3项：内码转换表示层协议就可以在传输前或接收后,将数据转换为接收端所用的内码系统,以免解读有误。压缩与解压缩为了提高传输效率,传送端可在传输前将数据压缩,而接收端则在收到后予以解压缩。恢复为原来的数据加密与解密[第7层]应用层OSI参考模型中最靠近用户的一层,为用户的应用程序提供网络服务。3、OSI的3个较高层可归纳为应用层,处理与用户接口〔telnet、http、数据格式<ascii、jpeg>及应用进程访问〔操作系统/应用访问的日程安排有关的工作。OSI较低的4层规定了如何通过互联网设备把数据在一条物理线路上传输到目标终端站并最终达到应用层的过程。四、OSI模型七层的运作方式数据在传送端由上层到下层,每经过一层加上一些该层专用的信息〔即为报头或报尾,这个过程称为封装。到达接收端后,从最底层向上层传送,每过一层去掉该层所认识的报头〔报尾,传到最上层时恢复原貌,这个过程称为解封装。五、OSI模型的优点1、分工合作,贵任明确2、对等交谈所谓"对等"是指所处的层级相同,"对等交谈"意即同一层找同一层谈对于不同端、相同层的沟通约定,我们才称之为"协议"；至于在同一端、不同层的沟通程序,那不叫做通讯协议,而是称为"接口"3、逐层处理,层层负责1．6DoD模型一、DoD模型又称Tcp/Ip模型,是互联网的实际标准,由美国国防部制定。其实是先有了TCP／IP协议组合,后来才建立DoD模型,而OSI却是先有模型,后有协议。二、四层简介<有些层的名字虽然和OSI参考模型中的名字一样,但是意义不同,有不一样的功能>1、应用层定义应用程序如何提供服务,并保证为下一层适当的讲述据分组。例如：浏览程序如何与WWW服务器沟通、邮件软件如何从邮件服务器下载邮件等。2、传输层又称为主机对主机<Host-To-Host>层,负责传输过程的流量控制、错误处理、数据重送等工作,TCP和UDP为此层最具代表协议。3、网络层又称为互联网<Intemet>层,决定数据如何传送到目的地,例如：编定地址、选择路径等。IP便是此层最著名的通讯协议。4、数据链路层又称为网络接口<NetworkInterface>层,负责对硬件的沟通。例如网卡的驱动程序或广域网的FrameRelay便属于此层。二、比较DOD模型和OSI模型1、DoD模型与OSI模型有以下两点主要差异：>DoD模型的应用层相当于OSI模型的第5、6、7层。>DoD模型的数据链路层相当于OSI模型的第1、2层。2、DoD模型的分工比较粗略,不像OSI模型那么精密与周详。在实际操作中,DoD模型比较简单和有效率；在学习上,则以参考OSI模型较容易理清各层的职责。第二章数据通信[学习目标]了解模拟信号和数字信号的特点及数据的数字化技术。理解基带编码技术与宽带调制技术了解同步技术理解单工与双工的工作模式理解带宽的含义[本章重点]数字信号和模拟信号基带传输与宽带传输基带的信号发送与接收载波信号的调制与解调宽带调制技术同步化带宽[本章难点]带宽同步基带的信号发送与接收讲授方式：面授,课时分配：4思考题：习题集二[讲授内容]数据要通过传输介质<Media>从发送端传递到接收端,先按照传输介质的特性,将数据转换成传输介质上所承载的信号<Signal>。接收端自传输介质取得信号后,再将其还原成数据。不同传输介质所承载的信号类型各不相同,信号的物理特性也各异但无论各种信号之间的差异有多大,将数据转换成各类信号的方式却大致相同,有共通的脉络可循。2.1数字与模拟一、数字与模拟"数字"泛指一切可数的信息,"模拟"则是那些只能通过比较技巧进行区分的不可数信息。二、信号信号：指的是所需的电压、光模式或调制的电磁波模拟信号：可以用波形进行图示,因为他们是逐渐的持续的发生变化的,模拟信号是一种能持续变化的电磁波。〔电话系统[模拟信号具有以下特征]1、波动性2、持续变化的电压-时间图3、反映事物的本质特征4、在电信业已经被广泛使用了超过100年三、数字信号：几乎能瞬时的从一个状态转换为另一个状态。〔现代的局域网数字传输技术[数字信号具有以下特征]1、离散的、或跳跃的电压-时间图2、反映技术的本质特征而不是时间的本质特征四、数字信号和模拟信号通常数字信号是描述传输计算机数据的一种非常近似的格式,因此绝大多数网络使用数字信号的描述方法。[数字信号的优点]1、制造数字设备,较模拟设备便宜2、数字信号开启或关闭的离散状态不会像一个连续波形那样容易受到一个较小的失真的影响。[模拟信号的优点]1、容易进行多路复用,也就是联合起来增加带宽。2、不容易衰减但放大信号时,噪声和信号也一起随之放大。五、数据的数字化模拟数据经过采样过程后就变成了数字信息,这种取样过程也常被称为"数字化"<digitize>过程。2.2基带传输与宽带传输一、基带传输与宽带传输信号的传输方式分为两大类:"基带<BASEband>传输"与"宽带<Broadband>传输"。其中基带传输是"直接控制信号状态"的传输方式；宽带传输则是"控制载波<Carder>信号状态"的传输技术。未经调制的电脉冲信号呈现方波形式,在直接和低频条件下就可传输,称为基带信号,在近距离范围内,基本信号功率衰减不大,故局域网都采用基带传输。而在远程传输中,必须经高频调制后才能在信道进行传输,称为数字基带信号的载波传输或宽带传输。二、基带的信号发送与接收基带<BASEband>传输是"直接控制信号状态"的传输方式,是直接改变电位状态来传输数据<见图2-6>。三、载波信号的调制与解调载波是指"可以用来载送数据的信号"。1、发送端的载波产生器输出正弦波信号给调制器。2、调制器根据数据内容改变正弦波信号的物理特性,送出信号。3、解调器收到信号后,拿它跟接收端载波产生器所输入正弦波信号相比较,过滤出物理特性上的变动。4、解调器根据信号物理特性上的变动,还原出数据内容。上述将数据放上载波的操作称为"调制<Modulation>",执行调制操作的装置或程序称为"调制器<Modulator>"；而将数据与载波分离的操作称为"解调<Demodulation>"执行解调制操作的设备或程序称为"解调器<Demodulator>"。四、载波传输不等于模拟传输、载波传输不等于单向传输2.3基带编码技术一、编码是指把1和0转换成某种真实的和物理的事务,比如：一条线路上的电脉冲一根光纤上的光脉冲进入空间的电磁波二、二阶基带信号的编码方式二阶信号:指信号上仅能区分出两种逻辑状态。以电流脉冲来说,便是两端电位的"高"与"低"。二阶基带信号的编码方式种类及每种的编码规则〔p28-30三、多阶基带信号的编码方式就三阶的电流脉冲而言,信号通常区分成三种电位状态,分别为："正电位"、"零电位"、"负电位"。[三阶的基带传输方式有]>BipolarAlternateMarkInversion<BiDolar-AMI,双极交替记号反转>：早期T-Carrier网络采用这种传输方式。>Bipolar-8-ZeroSubstitution<B8ZS,双极信号八零替换>：新式T-Cartier网络采用这种传输方式。>Highdensitybipolar3<HDB3,高密度双极信号3>：E-Carrier网络采用这种传输方式。2．4宽带调制技术一、调制：发送端根据数据内容命令调制器<modulator>改变载波的物理特性使其能够携带信息。"调制"常通过改变载波的"振幅、频率、相位"三种物理特性来完成。控制载波振幅的技术称为"振幅调制"技术；控制载波频率的技术则为"频率调制"技术；控制载波相位的技术便是"相位调制"技术。二、振幅调制技术控制载波振幅的调制技术为"振幅调制"<AmplitudeModulation,AM>技术,数字振幅调制技术称为"振幅键控"<AmplitudeSlliftKeying,ASK>调制技术,它以振幅较弱的信号状态代表O,以振幅较强的信号状态代表1<p31图2-23>。三、频率调制技术控制载波频率的调制技术为"频率调制"<FrequencyModulation,FM>技术,数字频率调制技术称为"频移键控"<FrequencyshiftKeying,FsK>调制技术,它以频率较低的信号状态代表0,以频率较高的信号状态代表l<见p31图2-24>。四、相位调制技术控制载波相位的调制技术为"相位调制"<PhaseModulation,PM>技术,调制相位调制技术则称为"相移键控"<PhaseShiftKeying,PSK>调变技术,它以信号相位状态的改变代表1,以信号相位状态不变代表O<见p32图2-25>五、正交幅度调制技术QAM是一种结合ASK与PSK的综合型调制技术,同时控制载波的"振幅强度"与"相位偏移量",让同一个载波信号得以呈现出更多的逻辑状态。2．5同步化接收端要顺利将信号转换成原先的数据,必须知道两件事:"从哪个时间点开始检测信号的逻辑状态"与"传输一位所占用的时间"。为解决第一个问题,传输控制机制都会定义一种"闲置<Idle>状态"。不传送数据时,传输介质便处于闲置状态下。一旦开始传送数据,便进入"数据传输状态",并开始检测信号的逻辑状态。要解决第二个问题,只需让发送端与数据端参考同一套时钟<Clock>即可。但除非传送端通过另一条传输线路将时序信号传送给接收端,让接收端得以随时修正时序。这个程序,便是"同步化"。否则只要双方的时钟有些微的误差,长时间传输累积下来,便会使得取样过程出错,解译出错误的数据。2．6单工与双工进行信号传送的数据通道有三种方式：单工、半双工、全双工一、单工：在此传输模式下,发送端只能发送信息出去,不能接收调制；接收端只能接收信息,不能发送信息出去。例:电视二、半双工<HaIfDUOIex>可在两个方向上传送流量,但某一时刻只能有一方进行传输。即半双工传输方式使信号能朝任一方向传送,但不能朝两个方向同时传送,例：对讲机三、全双工在此传输模式下通讯端可以同时进行数据的接收与发送操作。例：电话2．7带宽带宽：用来描述在一个给定的时间内有多少信息能够从一个地方传输到另一个地方。包括模拟信号带宽和数字信号带宽。模拟信号：信号带宽——信号频率的变动范围数字信号：线路带宽——线路传输速率〔重点信息的最基本单位是比特,时间的最基本单位是秒,所以线路带宽的单位为b／s<BitPerSecond,每秒传输位数>。第三章网络的组成元件[学习目标]1、掌握几种常用的传输介质如同轴电缆、双绞线和光纤的特点及使用方法,掌握网线在不同网络环境中的制作。2、掌握局域网的几种拓扑结构、特点及主要功能3、掌握几种重要的网络设备的特点及主要功能[本章重点]双绞线光纤网络拓扑网络设备VLAN[本章难点]路由器、交换机VLAN讲授方式：面授,实验课时分配：2+2实验内容：实训二思考题：习题集三讲授内容：3.1传输介质介质的基本功能是以比特的形式携带信息流通过一个局域网,一般情况下网络介质将网络信号限制在线缆、电缆或光纤中。网络传输介质是物理层的部件一、同轴电缆1、在局域网中,采用同轴电缆的网络以10BASE-2为代表,采用的是RG-58同轴电缆,构造见书p38。2、同轴电缆优缺点。[优]同轴电缆有双层的保护<金属铜网和绝缘外皮>,不易受外界<例如：电磁波和湿气>干扰,使用寿命也较长。[缺]同轴电缆和双绞线相比,价格比较贵,而且也很重。二、双绞线1、双绞线<TwistedPair>是由成对外覆绝缘材料的铜线对绞而成"两两对绞"可降低两条线路传送信号时所产生的电磁场相互干扰的影响,对绞的次数越多,抗干扰的效果越好。2、从整体结构来看,双绞线一般可分为两种：屏蔽双绞线和非屏蔽双绞线。两者主要区别是在绞线和外皮间有无铜网或金属层的屏蔽。双绞线的分类见p40表3-1双绞线的颜色见p40表3-2双绞线的优缺点双绞线的优点就是便宜,再者,双绞线的维护和布线弹性也很好。但是比较不耐用,而且较容易受到电磁干扰。三、光纤1、光纤<OpticalFiber>的材质是极细小的玻璃纤维<50～100μm>,弹性很好非常适合传输光波信号。2、光纤的优缺点：[优]>传输速度快>抗电磁干扰>传输安全性高[缺]架设不易,分接线路很麻烦,价格很高,不适合一般小型局域网使用。四、比较三种常用传输介质：1、同轴电缆在宽带<Broadband>传输仍有较大发挥空间。例如：目前方兴未艾的缆线调制解调器<CableModem>市场,从有线电视部门到用户家中,都一律使用同轴电缆。2、双绞线是基带传输介质的主流。是网络安装中经常使用的介质3、由于光线价格昂贵与施工困难,通常只在铺设网络主干线时使用。4、无线传输介质激光、红外线、无线电,微波3．2网络拓扑〔topology网络拓扑规定了网络的组织结构。拓扑的定义包括两部分：物理拓扑〔即网线的实际布局和逻辑拓扑〔即主机如何访问介质1、常用的物理拓扑包括：总线型、星型、环型、扩展星型、层次、网络。2、总线型：所有节点都连到一条主干电缆上[缺点]故障诊断困难,总线故障会引起整个网络瘫痪。〔早期常用的拓扑结构星型：将所有电缆连到一个中心点上,这一点通常是一台集限器或者交换机。[优点]结构简单、建网易,故障诊断易,系统较稳定。缺点：安装费用多。目前已成为小型局域网的趋势。3、环型：各节点形成闭合的环,可实现任意两点间通信。缺点：环中任意一处故障都会造成网络瘫痪。扩展星型拓扑通过集线器/交换机把独立的星型拓扑结构连到一起,可以扩展网络的规模。层次拓扑结构与扩展星型拓扑类似,只是把主计算机连到一起。网络拓扑每台主机都具有与其他所有主机的连接,应用于绝对不能出现通信中断的情况下,如核电厂。混合式网络实际应用中,通常不会只用到一种拓扑结构,而是多种拓扑结构的结合。例如：目前最常见的总线型和星型网络的集合。比较几种拓扑结构的优缺点及应用。3.3网络设备一、网卡〔NIC功能：控制主机对介质的访问,使主机设备能适用于网络介质。能够把计算机所产生的串行信号转换成可以在网络电缆上传送的串行格式。网卡工作于OSI第二层：数据链路层〔即实现数据链路层的三大功能：同步、保证正确、制定介质访问控制方法>,每块网卡都有一个独一无二的代码,称为mac地址,即介质访问控制地址。该地址用于控制主机在网络上的数据通信。3、网卡的分类：网卡可采用下列3种方式来分类>以接头种类区分。>以总线<Bus>接口区分。>以带宽<Bandwidth>区分。见p48二、中继器功能：可以对由于电缆距离过长而衰减的信号进行清除、放大、及重传。中继器位于OSI参考模型的最底层物理层。三、集线器集线器工作在物理层,可分为有源集线器和无缘集线器,无源集线器的功能是集中线路。有源集线器本质上是一种中继器,又称为多端口中继器,功能是对信号进行再生并且把它放大到所有的网络连接上。后者多用于以太网中。特点：共享带宽。同一时间只能有一对port在工作。集线器的种类：按端口数量分：按带宽分：4、扩充局域网时应遵循5-4-3原则。5、集线器<Hub>在10BASE-T和100BASE-TX网络中经常被用到。四、网桥功能：过滤局域网上的流量,确保本地通信在本地进行。但不能过滤广播包。工作在数据链路层<即实现数据链路层的三大功能：同步、保证正确、制定介质访问控制方法>。根据mac地址做出判断,可以维护地址表。路由器〔路径选择器功能：检查进入的数据,为他们选择通过网络的最佳路径,然后把他们交换到合适的输出端口上。还可以过滤广播包。工作在第三层网络层。使得任何类型的计算机都可以与世界上的任何地方的计算机进行通信。可路由的传输协议tcp/ip,ipx/spx；不可路由的传输协议netbuei第二层交换机同时具备集线器和网桥的功能,他把来自输入端口的帧交换到输出端口,同时能够为每个端口提供完全的带宽。工作在数据链路层第三层交换机工作在第三层,除了具有第二层交换机的功能外,还能进行路由工作。通常和路由器搭配使用。增加路由速度。调制解调器1、接收一串数据位,并根据这些比特流调制载波的硬件线路称为调制器；而接收载波,并重建调制在载波上的数据的硬件线路称为解调器。2、调制解调器可以采用下列两种分类方式：>以连接方式区分。调制解调器与计算机的连接方式可分为内置和外置：>以上网带宽区分。则还可细分为窄带和宽带俩种类别。窄带指的是带宽在56Kb/s以下的调制解调器,也就是传统的调制解调器。宽带则是指电缆线调制解调器和ADSL调制解调器这两种当红的宽带上网设备。九、VLANVLAN实际是与位置无关的局域网。由一个站点发送的广播信息帧只能发送到具有相同虚拟网号的其它站点,而其它虚拟局域网的站点则接收到该广播信息帧。因此,在同一VLAN内,用户能高效地进行通信原因：具有交换能力技术特点：1、借助子网络管理软件2、大大降低网络的广播风暴。第四章动手架设以太网,以以太网为例学习目标：1、了解以太网的发展及不同标准以太网的几种不同分类。2、掌握安装网卡,制作网线的技术现在使用的最为广泛的局域网技术包括：以太网、光纤分布式数据接口〔FDDI和令牌环网络。本章以以太网为例介绍如何架设一个局域网。本章重点：以太网的概念与发展以双绞线架设以太网网卡的安装与设置本章难点：独立动手较熟练的安装一个以太网讲授方式：面授,实验课时分配：2+2实验内容：实训三思考题：习题集四讲授内容：4．1以太网简介一、以太网的发展1973年xerox公司首先建立了实验性的以太网体系。1982年DIX联盟推出了EV2规格1983年iEEE802.3公布了802.3CSMA/CD规格今天以太网常用来指所有符合以太网规范〔包括IEEE802.3的载波监听多路访问/冲突检测〔CSMA/CD的网络。二、10MB/s以太网规格简表项目10BASE-510BASE-210BASE-T10BASE-F线材同轴电缆同轴电缆双绞线光缆接头DBl5BNCRJ-45ST网段最大长度500m185m100m2000m最大扩展范围2500m925m500m500m最大节点数1003010242或33拓扑总线总线星型星型缆线电阻50Ω50Ω100Ω-100MB/s以太网规格简表项目100base-TX100Base-T4100base-2100Base-T2线材双绞线双绞线光纤双绞线接头RJ-45RJ-45ST、MIC、SCRJ-45网段最大长度100m100m2／10kmlOOm网络拓扑星型星型星型星型1000Mb／s以太网规格简表项目1000BASE-SX1000BASE-LX1000BASE-CX1000BASE-T线材光缆光缆光缆双绞线接头SCSCSC、DB9RJ-45网段最大长度275／550m550／5000m25m100m网络拓扑星型星型星型星型4.2以双绞线架设以太网一、安专网卡1、基本概念:IRQ：在PC上连接的各式输出、输入设备,如键盘、鼠标、驱动器等,我们统称为"I／0Device",这些I／ODevice工作时都需要CPU的支持,因此会先送出特定信号引起CPU的注意,这个特定信号便是所谓的"中断请求"<InterruptReQuest,IRQ>信号。I/Oport地址：I／OPort地址等于是"CPU与I／ODevice之间联络管道的地址"。BASEmemory地址：BASEMemory地址就是网卡上内存的地址,其中也包含了BootROM的地址。何为pnp功能即插即用,前提要求主板支持PnP操作系统支持PnP接口卡支持PnP安装网卡及驱动程序,见p69-74二、使用材料介绍认识RJ-45接头,8个凹槽,8个金属接点〔8p8c。接头的脚位顺序。布线与连接所需工具：>斜口钳、剥线器、压线钳、双绞线、RJ-45接头、护套三、制作网线,具体制作过程见p77-80第五章局域网原理学习目标：掌握掌握典型共享介质局域网Ethernet的基本工作原理了解交换局域网的基本工作原理。3、了解令牌环网络及appletalk本章重点：局域网概念以太网的基本原理中继器、集线器、网桥什么是交换式以太网本章难点：CSMA／CD<CarrierSenseMultipleAccess／CollisionDetection,载波监听多重访问冲突检测>的方式讲授方式：面授课时分配：4思考题：习题集五讲授内容：本章主要讨论网络的物理层到链路层的部分。物理层所要讨论的部分是设备的连接及其信号传输的方式,而链路层要说明的部分是介质访问控制<Me~umAccessControl,MAC>的方法。5.1以太网的基本原理一个以太网在网络设备之间传送数据,认为以太网是一种共享介质的技术,也就是说,所有的设备都与相同的传输介质或电缆相连接。一、以太网最大的特性在于信号是以广播的方式传输。在网络上任一部计算机送出的信号,其他相连的计算机都会收到。在这种情况下,如果A传数据给B时应使用定址<Addressing>的方法来解决。二、1、在数据中记录目的端与来源端的地址〔mac地址,以决定数据的接收及响应对象,这就是所谓的定址<Addressing>。注：mac地址是全球独一无二的。2、数据在传输到介质之前,会划分为特定大小的数据单元,称为帧<frame>。帧中除了要传输的数据外还加入一些控制用的数据,以提供管理的功能。三、1、冲突：来自两台不同通信计算机的信号在同一时刻位于同一共享介质时,造成信号意义无法识别,这就是所谓的冲突。2、以太网技术中,冲突是一个正常组成部分,但过度冲突会降低网络速度或者使网络停止运行。因此许多网络设计通过网络最小化和冲突本地化尽量避免冲突。3、以太网中采用"介质访问控制"来避免冲突。四、以太网是以CSMA／CD<CarrierSenseMultipleAccess／CollisionDetection,载波监听多重访问冲突检测>的方式来进行介质访问控制,其目的是为了避免发生冲突。CSMA/CD传输过程：见p84图5-6总结：CSMA／CD属于竞争式<Contention>的网络访问方式。由于每一个工作站使用介质的权力相等,一旦有许多的工作站需要输出时,则看谁先送出信号,谁就能占用介质进行传输,因此也称为抢占式传输。五、冲突域冲突域：是帧送出时,会遭到冲突的范围。〔网络内部,数据分组和发生冲突的区域称为冲突域,所有的共享介质环境都是冲突域,例：一条线路通过的电缆、收发器、接插面板、中继器、集线器与另一条线路相连。那么这些都是冲突域的一部分最小帧限制：在传输介质线路的最大距离F,信号在介质来回一次的时间,称为"来回时间"。在送出帧后,必须持续检测一段"来回时间",才能确定帧不会遭到冲突。为避免在还未确定之前,帧就已经发送完毕而开始发送下一个帧,所以帧不能太小。以太网帧的最小限制为64Bytes=512Bits。因此512Bits的最小帧限制,意味着必须持续检测512BitTime,以10Mb／s来说,就是51．2us。提示：请注意,51．2"s并非绝对,假设带宽为100Mb／s,则512BitTime。5．12us其限制的冲突范围会相对地缩小。六、中继器、集线器、网桥中继器、集线器只能对信号进行再生和重定,但是不能进行过滤,所以两者的使用相当于延长了冲突域,扩展了冲入范围。网桥能过滤转送帧,所以能把局域网分成两个独立的冲突域。七、全双工和半双工以太网卡能否达到全双工的功能,除了双绞线的使用外,还得使用点对点的连接方式,实际上网卡是以连接交换机来达到全双工的功能。5.2交换式以太网的原理一、什么是交换式以太网?使用交换机来作集线器的以太网,称为交换式以太网。二、独享贷款交换式以太网最明显的好处就是能独享带宽交换式以太网不会有冲突检测,所以也不会有冲突延迟,这样能更有效地使用带宽。三、1、由于交换机能像网桥一样分隔出独立的冲突范围,因此可提供全双工的传输模式。2、当网卡接通交换机或集线器时,会送出特定的信号,并判断送来的信号,以决定是否能提供全双工的传输模式,在交换机这一边也由网卡送来的信号来判断对方是否能接受全双工的模式,这就是自动协调。自动协调是为了保有向下兼容性,全双工的网卡万一只连接到集线器时,可改成半双工的模式。5.3令牌环网络简介令牌环<Token-Ring>网络是由IBM在1970年发展的局域网技术。后来IEEE将它小幅度修改即成为IEEE802．5的标准。一、令牌环网络拓扑令牌环网络通常使用双绞线,起初是以环状拓扑的方式来布线。原始版的令牌环网络中每一部计算机必须连接2条电路,一条用来接收前一部计算机的信号,而另一条则输出信号给下一部计算机,如此头尾相接成为一个环状的电路连接。二、令牌传递令牌环网络利用令牌传递<TokenPassing>来进行介质访问控制。它的作法如下：1．在令牌环网络中,每个工作站以固定的顺序,传递一个称为"令牌<Token>"的帧,收到此令牌的计算机,如果需要传输数据,则会检查令牌是否闲置。若为闲置则将数据填入令牌中,并设置为忙碌,接着将令牌传给下一部计算机。2．由于令牌已经设置为忙,所以接下来的工作站只能将帧传给下一部计算机。一直传到目的端时,目的端的计算机会将此令牌的内容复制下来,并设置令牌为已收到,并传向下一部计算机。3．当令牌绕了一圈回到原来的来源端时,来源端在知道数据己被接收后,会清除令牌中的数据,接着将此令牌设置为闲置并传给下一部计算机,接下来的计算机又可以使用这个令牌来发送它要发的数据。令牌传递还能提供优先权的管理,具有较高优先等级的工作站能优先取得令牌。将各部计算机设置不同的优先等级,使因此,优先等级高的工作站能有较多的机会进行数据的传输。三、令牌环网络的设备令牌环网络可通过各种网络设备来扩充网络规模。以下介绍几种常用的设备：1、多工作站访问单元令牌环网络以MSAU<MulfiStafionAccessUnit,多工作站访问单元>作为集线器,连接网络上的计算机。MSAU实体连接方式为星型拓扑,但其内部电路仍是以环状拓扑运作。2、网桥网桥两端的令牌环网络,分别传递两个不同的令牌。当令牌中数据的目的端在网桥的另一端时,令牌中的数据会通过网桥转送到另一端的空闲令牌中,以传输到另一端的计算机。3、交换机令牌环网络交换机与以太网交换机相当类似,可将根据目的地址,直接将帧中继到目的端,让令牌不必逐一通过网络上的每一台计算机。5.4AppleTaIk简介AppleTalk是苹果<Apple>计算机公司在80年代初期所开发的通讯协议组合,其主要目的是让局域网中的用户,能共享彼此的资源,包括文件、打印机等。AppleTalk可架构在以太网、令牌环网络、FDDI网络或是苹果计算机专属的LocalTalk网络上。一、LocalTalk简介1、LocalTalk的设计主要是以便宜、简单为出发点。2、LocalTalk一般使用双绞线,拓扑则采取总线<Bus>的方式。二、CSMA／CA在LocalTalk中的介质访问方式使用CSMA／CA<CartierSenseMultipleAccess／CollisionAvoidance,载波检测多重访问肿突避免>,其运作方式说明如下：1．当有帧需要送出时,需等介质上持续400us<1us=10*秒>都没有信号之后,再等一小段随机时间。如果在这段时间中发现介质上有信号,则整个过程重头再来,反之则送出"要求发送"信息包给目的端。2．送出后如果在200ps内收到目的端返回的"发送许可"信息包,则表示完成Hand．shake<协调>的过程。Handshake成功后,会在200us内开始送出帧。如果Handshake失败,则重新同到步骤1。CSMAJCA利用Handshake来检测冲突。一旦Handshake成功,即可避免在传输帧时发生冲突。CSMA／CA使得网络的传输性能较差。但CSMA／CA所用的电路技术较为简单,因此可降低软件制造成本。三、比较三种局域网┏━━━━━━━━━┳━━━━━━┳━━━━━━━━┳━━━━━━━┓┃局域网┃以太网┃令牌环网络┃LoealTalk┃┣━━━━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━━━╋━━━━━━━┫┃软件规格种类┃多┃少┃一种┃┣━━━━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━━━╋━━━━━━━┫┃设备成本┃由┃高┃低┃┣━━━━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━━━╋━━━━━━━┫┃优先权管理┃无┃有┃无┃┣━━━━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━━━╋━━━━━━━┫┃使用桥接┃可┃可┃不可┃┣━━━━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━━━╋━━━━━━━┫┃带宽的利用率┃中┃高┃低┃┗━━━━━━━━━┻━━━━━━┻━━━━━━━━┻━━━━━━━┛第六章广域网学习目标：了解了解关于广域网的一些基本概念2、了解广域网主干传输技术的物理层标准3、掌握广域网主干传输技术的数据链路层标准,比如帧中继、ATM4、了解ISDN了解远程控制与远程访问服务了解虚拟专用网络本章重点：广域网主干传输技术的物理层标准广域网主干传输技术的数据链路层标准整体服务数字网络ISDN远程控制与远程访问服务虚拟专用网络<VPN>本章难点：远程控制与远程访问服务讲授方式：面授课时分配：4思考题：习题集六讲授内容：6.1广域网剖析一、常见的运行类型向提供连线服务的电信公司租用广域网连线。〔专线二、末端用户与传输主干电信公司开放给大众租赁的线路通称为"专线"<DedicatezlLine>或"租线"<LeasedLine>。从连线用户到电信公司机房之间的广域网连线,我们通称为末端用户连线。电信公司机房之间的连接,我们则称为传输主干连接。6.2广域网主干传输技术的物理层标准在众多广域网主干传输技术中属于物理层规格的有"T-Carrier"与"SONET",运行范围向上包含链路层的标准则有"FrameRelay"<帧中继>与"ATM"<非同步传输模式>。一、T-CarrierAT&T公司发展T-Carrier<TrunkCarrier,主干传输媒体>传输技术,最初的目标是希望通过数字传输技术,在一条传输线路上传递多个即时语音通讯,所以便通过"分时多工"<TimeDivisionMultiplexing,TDM>技术同时进行多道语音通话。模拟的语音信号经过取样过程转换成数字数据,再传递出去。二、SONET电信公司各自发展高速连线技术,使各种高速连线之间难以互通。为了顺利衔接各种不同的高速光纤连线,Bellcore<现今的Telcordia>公司推出了soNET<synchrollollsOpticalNETwork,同步光纤网络>传输标准,划分出各种OC<Optic址calTler,光学媒体>等级的光纤连线传输速率,让各家光纤连线互连时有参考的根据。6.3广域网主干传输技术的数据链路层标准一、帧中继1、帧中继<FrameRelay>是一种常见的数据交换通讯协议,通过可变动长度的帧来传递数据。2、帧中继不负责检查或修改数据传递过程的错误,这类工作改由更高层的通讯协议负责。3、多台帧中继路由器的互连,形成了传输距离更长且传输范围更为广阔的大型帧中继公众网络,可以将更多远距离的局域网串联起来。二、非同步传输模式1、ATM<AsynchronousTransferMode,非同步传输模式>是另一种高速数据交换传输技术。ATM传输技术所采用的特殊帧称为"传输细胞"<Cell>,即信元,是一种长度固定为53-byte的基本传输单位。2、ATM采用固定长度的信元<Cell>传递数据,不但数据的传输效率更高<传输延迟低>,还能够实现1-bit的错误修正功能。3、多台ATM网络交换机的互连,形成传输距离更长且传输范围更为广阔高大型ATM公众网络,可以将更多远距离的局域网串联起来。〔不需路由器6.4整体服务数字网络ISDN<IntegratedServicesDigitalNetwork,整体服务数字网络,或称整合服务数字网络>,原本目的,是将语音、数据和图像等多种不同服务的数据传输,都整合到同一个数字线路上。一、lSDN的结构1、信道ISDN将可用来传输数据的传输线路称为信道。lSDN定义了6种不同信道,比较常见的只有2种：B信道<BearerChannel>和D信道<DmaChannel>2、接口将不同的信道组合起来,就是一个可供用户使用的接口<Interface>,或者说是访问ISDN服务的方式,目前常见接口有：BRI<BasicRateInterface>和PRI<PrimaryRateInterface>3、参考点与设备参考点有时也称为接口,为避免与BRI、PRI接口混淆,称为参考点,用来描述不同功能群组间的接口,或是边界<Boundary>。参考点共有R、S、T、U、V等5种。设备种类也可称为功能群组<FunctionalGroup>,指的是一组ISDN运行的程序,如将信息格式化、多工化等。ISDN将设备分为几类：见书p103ISDN的运行环境以及各参考点所代表的意义见书p104二、ISDN传输方式ISDN所用的传输方式称为281Q<2Binary,lQuatemary>,每个信号代表2位的数据,所以共有4种不同的表示方式。〔见书p104表6-5三、lSDN的优点1、ISDN的目的是要整合多种形式的服务在同一线路上传输,多种服务同时进行互不影响。2、快速连接3、支持PPPML<Point-to-PointProtocolMultilink>4、动态配置信道四、ISDN可视为将传统电话传输线路升级为数字化电话线路的操作,除了有2个B信道以及使用设备的不同外,其他都和使用电话类似。6.5远程控制与远程访问服务一、远程控制<RemoteControI>通过数据传输连线操作远程计算机的功能,称做"远程控制"<RemoteContr01>。二、远程访问服务局域网外的用户若要访问局域网网络资源,就得通过远程访问服务<RemoteAccessService,RAS>。三、远程控制与远程访问的差异1、通过远程控制方式操作远程的计算机时,所下达的指令、所执行的程序,都是在远程受控制计算机上执行的。2、通过远程访问方式获取远程计算机上的资源时,所下达的指令、执行的程序,都是在客户端计算机上执行。6.6虚拟专用网络<VPN>一、虚拟专用网络可通过互联网之类的公共网络,连接远程的计算机或局域网。二、信道技术是虚拟专用网络的核心,常见的虚拟专用网络技术支持两种信道技术协议：PPTP与L2TP。三、虚拟专用网络在应用上可分为Point-to-LAN<单机对局域网>与LAN-to-LAN<局域网对局域网>两种第七章无线网络学习目标：了解无线局域网中所使用的传输技术2、了解无线通讯的规格3、了解homeRF、蓝牙技术、GSM&GPRS、WAP基本概念及原理本章重点：无线传输技术lEEE802.11蓝牙技术<Bluetooth>GPRSWAP<WirelessApphcafionProtocol,无线应用协议>本章难点：蓝芽技术的标准讲授方式：面授课时分配：4思考题：习题集七讲授内容：7.1无线传输技术介绍无线网络的传输技术可分为两大类：光学传输和无线电波传输。目前以光为传输介质的技术有红外线<Infrared,IR>和激光<Laser>,利用无线电波传输的技术则包括窄频微波<NarrowbandMicrowave>、直接序列展频<DirectSequenceSpreadSpectrum,DSSS>、跳频式展频<FrequencyHoppingSpreadSpectrum,FHSS>、HomeRF以及蓝芽<Bluetooth>等多项技术。一、以光为传输介质光作为传输介质,特性有两点：光无法穿透大多数的障碍物,就算穿透了也会出现折射和反射的情况。光的行进路径必须为直线,不过这点可以通过折射及反射的方式解决。1、红外线红外线传输标准制定目的是为了建立互通性佳、低成本、低耗能的数据传输解决方案,目前几乎所有笔记本电脑都各有红外线通讯端口。红外线传输有3种模式：直接红外线连接<Direct-BeamIR,DB/IR>、反射式红外线连接<DiffuselR,DF/lR>、全向性红外线连接<OmnidireclionallR,Omni／IR>无线局域网中,红外线传输不受到重视的原因：传输距离太短及易受阻隔2、激光激光和红外线同属光波传送技术,激光无线网络的连接模式只有直接连接一种。几乎不会产生反射现象,在许多需要安全的连接环境中,激光极佳的选择。二、无线电波无线电波的穿透力强,全方位传输,不局限于特定方向,和光波传输相比较之下,无线电波传输特别适合用在局域网。而且布线和维护线路的成本可以省去。以无线电波作为传输介质的技术有窄频微波、直接序列展频、跳频式展频、HomeRF、Bluetooth7.2lEEE802.11IEEE802.11是无线网络的标准规格。在这份文档中,除了说明无线网络的标准外,还规范了3种传输技术：直接序列展频<DirectSequenceSpreadSpectrum,DSSS>跳频式展频<FrequencyHoppingSpreadSpectrum,FHSS>红外线<Infrared,IR>直接序列展频1、直接序列展频是通过展频码<SpreadingCode>,也称为虚拟噪音码<PseudoNoiseCode,PNCode>,将原本窄频高能量的信号扩展为原本的数倍带宽,而且将能量变小,以低于背景杂音值<BackgroundNoise>,然后才把信号发送出去。当接收端收到此信号时,会再用展频码演算一次,将信号还原成窄频高能量,取得传送的信息。2、优点：抗干扰、防窃听二、跳频式展频跳频式展频是利用一个很宽的频带,将其细分成数十个小频道,然后把数据塞到频道上送出去,而且每次传送数据所使用的频道都不一样。更清楚地定义是：在一个很宽的频带内,先由连线的两端协议好要使用哪些频道,然后轮流使用这些频道传送数据直接序列展频相比较之下,速度慢,但是具有高容错能力。三、IEEE80211aIEEE802．11a是使用5GHz的频带,又称为U-NII<UnlicensedNationalInformationInfrastructure>频带。IEEE802lla所使用的传输技术为OFDM<OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing>,能更有效的防止干扰,并通过特殊的频道分割方式,达到更快速地传输性能。四、IEEE802lib是使用高速直接序列展频<HR／DSSS>的传输技术,利用2.4G7.3HOmeRFHomeRF<HomeRadioFrequency>：是由国际电信协会<InternationalTelecommunica—fionUnion,ITU>所推行的一种家用无线网络标准,目的是为了提供一个低成本、低性能,并可以同时传输语音和数据资料的家庭网络。一、HomeRF的标准HomeRF是以共享无线访问协议<SharedWirelessAccessProtocol>整合在一起传输。二、高速HomeRFHomeRF2．0的几个重要特点：传输速率最高达10Mb／s,也支持5Mb／s、16Mb／s和0．8Mb／s。兼容于HomeRF1．2的设备。耗电量比市面上任何无线设各还要低。同时最多可以有8个连线。7.4蓝牙技术<Bluetoot