局域网的体系结构

学习目标认识计算机网络了解计算机网络的功能、发展、常用类型及组成理解计算机网络的拓扑结构和数据通信的基本概念熟悉网络体系结构和协议认识OSI参考模型熟悉常见的网络协议掌握IP地址及子网掩码的应用认识局域网认识局域网的体系结构熟悉典型局域网模块1计算机网络初探1.1技能一认识计算机网络1.2技能二熟悉网络体系结构和协议1.3技能三认识局域网1.1技能一认识计算机网络任务一认识计算机网络的功能和发展1．计算机网络的定义：所谓计算机网络就是利用传输介质和网络设备，将分布在不同地理位置的功能独立的多台计算机及设备连接在一起，再配以功能完善的网络软件，实现通信和资源共享。2．计算机网络的功能⑴数据交换与通信⑵网络资源共享⑶分布式信息处理⑷提高信息处理系统的可靠性3．计算机网络的产生计算机网络是计算机技术和通信技术不断结合而产生的。1946年世界上第一台电子数字计算机问世，到1954年人们制造出了终端，利用这种终端可以将穿孔卡片上的数据在电话线路上发送到远地的计算机。此后，又有了电传打字机，用户可在远地的电传打字机上键入程序到计算机，而计算出来的结果又可以从计算机传送到远地的电传打字机打印出来。计算机与通信的结合，实现了资源共享的目的。现代的计算机网络技术起始于20世纪60年代末。美国国防部于1969年出资研究开发ARPA网（ARPANET），要求计算机科学家为无限量的计算机通信找到某种途径，使任何一台计算机都无需充当中枢。4．计算机网络的发展计算机网络的发展历史并不长，但发展速度很快。在40多年的时间里，其演变过程大致可概括为四个阶段。⑴具有通信功能的远程联机系统单机单点终端通信系统中，主机（HOST）即要承担数据通信工作，还要承担数据处理工作，因此负荷较重，效率也很低。一个终端（T）一条线路，通信线路的利用率比较低。由于采用集中控制方式，网络的可靠性比较低。图1.1单机单点终端通信系统图1.2所示为单机多点终端通信系统，即在一条通信线路上串接多个终端，这种系统比单机单点终端通信系统的通信线路的利用率高一些，但主机负荷仍然比较重，网络系统的可靠性仍然较低。图1.2单机多点终端通信系统⑵以共享资源为主的计算机通信网络图1.3为主机直接互联的网络，这种网络是将单机单点或单机多点网络系统用通信线路直接连接起来，这样就可以实现更大范围内的资源共享和数据通信。图1.4为主机间接互联的网络，主机通过CCP实现互联。CCP叫做通信控制处理机，负责网上各主机间的通信控制和通信处理。图1.4主机间接互联的网络图1.3主机直接互联的网络⑶标准化网络

20世纪70年代，国际上各计算机厂商纷纷发展自己的网络，公用分组交换网、局域网和广域网的发展以及网络的互联要求网络的标准化。国际标准化组织ISO（InternationalStandardsOrganization）制定了一个标准框架，即开放系统互联参考模型（OSI参考模型），推动了标准化网络的发展。随着个人计算机（PC）功能的增强，用户一个人就可在微机上完成所需要的作业，PC方式呈现出的计算机能力已发展成为独立的平台，这就导致了一种新的计算结构——分布式计算模式的诞生。⑷互联与高速网络20世纪90年代开始，网络发展进入了崭新的阶段，以互联、高速、智能与更为广泛的应用为特点。在互联网发展的同时，高速与智能网的发展也引起人们越来越多的注意。高速网络技术发展表现在宽带综合业务数据网B-ISDN、帧中继、异步传输模式ATM、高速局域网、交换局域网与虚拟网络等。随着网络规模的增大与网络服务功能的增多，各个国家正在开展智能网络IN（IntelligentNetwork）的研究。任务二熟悉计算机网络的常用类型计算机网络分类的方法很多，按不同的分类方法会得到不同类型的网络，如按拓扑结构分为总线网、环型网、星型网和网状网；按信息交换方式分为电路交换网、分组交换网和综合交换网；按通信介质分为有线网和无线网；按信息传播方式分为广播式网络和点对点网络；按应用类型分为公用网和专用网等等。这里介绍几种常见的网络类型。1．按覆盖的地理范围划分计算机网络按照其覆盖的地理范围可以分为局域网、广域网和城域网三种。由于网络覆盖的地理范围不同，它们所采用的传输技术也不同，从而形成了不同的网络技术特点与网络服务功能。⑴局域网LAN（LocalAreaNetwork）⑵广域网WAN（WideAreaNetwork）⑶城域网MAN（MetropolitanAreaNetwork）2．按工作模式划分根据工作模式即工作方式和网络操作系统的不同，在局域网中经常使用三种网络模式：专用服务器、对等网和客户/服务器模式。⑴专用服务器网络（ServerBased）专用服务器网络又称文件服务器结构，它由若干台微机工作站与一台或多台文件服务器通过传输介质连接组成局域网络。网络的工作特点是所有的数据通信和资源共享都必须以服务器为中心。也就是工作站上的资源不能共享，工作站之间不能直接通信，工作站之间要想通信，需要通过文件服务器作为中介，工作站端所有的文件读取和数据传送，全部都在服务器的掌管中⑵对等式网络结构（PeertoPeer）所谓对等网络结构，就是在网络中不需要专用服务器，每一台接入网络的计算机既是服务器，也是工作站，拥有绝对的自主权。同时，不同的计算机之间可以实现互访，进行文件的交换和共享打印机、光驱以及硬盘等硬件资源。Windows98、Windows2000专业版是工作在这种网络中的典型代表。对等网络结构的优点是网络组建和维护容易，不需要专用服务器，可实现低价格组网，使用简单。缺点是数据的保密性差，文件存放分散。⑶客户/服务器网络（Client/Server）客户/服务器结构是继专用服务器结构后产生和发展起来的。它解决了专用服务器结构中存在的不足，客户端既可以与服务器端进行通信，同时客户端之间也可以直接进行通信，而不需要服务器中介。

客户/服务器结构的优点是可以有效地利用各工作站的资源，可以减轻服务器上的工作量，网络的工作效率较高。缺点是对工作站的管理较为困难，数据的安全性比不上专用服务器网络。任务三掌握计算机网络的组成计算机网络的组成可以从逻辑角度和物理角度两个方面来理解。1．计算机网络的逻辑组成计算机网络的逻辑组成包括通信子网和资源子网两部分。如图1.5所示。2．计算机网络的物理组成计算机网络的物理组成包括硬件和软件两部分。⑴硬件组成

计算机网络硬件包括计算机设备、网络设备和传输介质等。计算机设备包括服务器和工作站；网络设备包括网卡、集线器、交换机、路由器和调制解调器等，路由器和调制解调器用于广域网连接；传输介质包括有线传输介质和无线传输介质两类。服务器（Server）：

服务器是指具有固定的地址，并为网络用户提供服务的结点，它是实现资源共享和数据通信的重要组成部分。如图1.6所示。网卡（NIC）：网卡又称网络接口卡或网络适配器。插在计算机主板扩展槽中，用于实现计算机和网络电缆之间的物理连接，为计算机之间相互通信提供一条物理通道，并通过这条通道进行高速数据传输。如图1.7所示。工作站（Workstation）：工作站也称为客户机（Client），是连入网络的普通计算机，相对于服务器而存在，性能一般低于服务器，是为用户提供登录网络、使用网络资源的设备。集线器（Hub）：集线器是集中连接网络计算机的设备，具有对信号再生放大、延伸网络的距离的作用。集线器属于共享型设备，不具备信号的定向传送能力，所有端口共享带宽，传送效率不高，目前以逐步被价格日益下降的交换机所取代。交换机（Switch）：交换机与集线器一样，是集中连接网络计算机的设备，交换机是一种基于MAC（网卡的物理地址）识别，能完成封装转发数据包功能的网络设备。交换机可以记忆MAC地址，并把其存放在内部交换表中，通过在数据帧的始发者和接收者之间建立临时的交换路径，使数据帧直接由源地址到达目的地址。路由器（Router）：路由器是TCP/IP网络上的一种网络互联设备。用于在不同的网段间扮演网关的角色，可以连接不同类型的网络，提供数据包的转发和传输路径的选择。形成广域网。调制解调器（MODEM）：调制解调器也是一种网络连接设备，其功能就是实现模拟信号和数字信号之间的相互转换，主要用于远程网络访问的连接。传输介质：传输介质是网络通信中发送方和接收方之间的物理通路，包括有线传输介质和无线传输介质两大类。有线传输介质常用的有同轴电缆、双绞线和光纤等；而无线介质包括电磁波、微波、激光、红外线等。下面简介常用的有线传输介质。同轴电缆：同轴电缆以硬铜线为芯，外包一层绝缘材料，称为绝缘层，绝缘层外用密织的网状导体环绕，称为屏蔽层，屏蔽层外再覆盖一层保护性材料，称为护套，如图1.11。在计算机网络中，同轴电缆有两种：粗同轴电缆，简称为粗缆，线径10mm，用于网络主干；细同轴电缆，简称为细缆，线径为5mm，用于连接总线型局域网络。双绞线：双绞线是局域网布线中最常用的一种传输介质，双绞线电缆中封装着一对或几对的双绞线，为了降低信号的干扰程度，每一对双绞线一般由两根绝缘铜导线相互缠绕而成，每根铜导线的绝缘层上分别涂有不同的颜色，以示区别。如图1.12所示。光纤：光纤是一种能够传导光线的通信介质。其结构如图1.13所示，光纤由纤芯、包层和涂敷层组成。纤芯是玻璃光纤，紧靠纤芯的是包层，包层外边是塑料保护涂层。根据光纤的传播方式，光纤可分为单模光纤和多模光纤，单模光纤只能传输一路信号，传输距离较远；多模光纤可同时传输多路信号，但传输距离较近。在应用中，与电缆类似，将光纤制成光缆用于网络连接。⑵软件组成网络软件包括网络操作系统、网络协议软件以及网络服务软件。网络操作系统：网络操作系统（NOS，NetworkOperatingSystem）运行在服务器上，是网络软件的核心，是网络的灵魂，除了具有常规操作系统的处理机管理、存储管理、设备管理和文件管理等功能外，还应具有提供高效、可靠的网络通信能力和提供多种网络服务功能。这样就可以使网络上各计算机方便而有效地共享网络资源，为网络用户提供所需的各种服务软件和有关规程。网络协议软件：网络协议是网络中（包括互联网）传递、管理信息的一些规范。如同人与人之间相互交流是需要遵循一定的规则一样，计算机之间的相互通信需要共同遵守一定的规则，这些规则就称为网络协议。一台计算机只有在遵守网络协议的前提下，才能在网络上与其他计算机进行正常的通信。网络协议通常被分为几个层次，每层完成自己单独的功能。通信双方只有在共同的层次间才能相互联系。协议的功能由网络协议程序来完成。目前，大多数网络操作系统中都包含常用的网络协议程序。网络服务软件：网络服务软件是指网络的管理软件、通信软件以及应用软件的总称。负责网络管理、通信控制、网络服务以及满足某方面的应用等。任务四理解计算机网络的拓扑结构1．网络拓扑结构的概念拓扑（Topology）是将各种物体的位置表示成抽象位置。在网络中，拓扑形象地描述了网络的安排和配置，包括各种结点和结点的相互关系。网络中的计算机等设备要实现互联，就需要以一定的结构方式进行连接，这种连接方式就叫做拓扑结构。简单讲，网络的拓扑结构是指网络中的通信链路和结点之间的几何排序，用以表示网络的整体结构。为了帮助大家理解拓扑结构，下面解释几个相关概念。⑴结点：结点就是存储和转发信息的地方。⑵结点的种类：结点分为转接结点和访问结点两种。转接结点支持网络连接，用来转接信息，指的是通信子网中的结点，用户不能直接接触到。访问结点是网络信息的来源和目的结点，指的是资源子网中的结点。⑶链路：链路就是两个结点之间承载信息的线路段。⑷通路：通路就是源结点到目的结点之间的一串结点与链路。2．网络拓扑结构的类型⑴总线型拓扑结构如图1.14所示。总线型网络拓扑结构比较简单，所有设备都直接与一条称为公共总线的传输介质相连，这种介质一般是同轴电缆。图1.14总线型拓扑结构示意图总线型拓扑结构有如下基本特点：①组网费用低。这种结构不需要另外的连接设备，直接通过一条总线进行连接，所以组建网络所需的费用较低。②网络用户扩展较灵活。需要扩展用户时只需要添加一个接线器即可。③维护较容易。单个结点（每台计算机或集线器等设备都可以看作是一个结点）失效，不影响整个网络的正常通信。④这种网络拓扑结构的缺点是一次仅能一个结点发送数据，其它结点必须等待获得发送权。⑤因为各结点共用总线带宽，所以传输速度会随接入网络的用户增多而下降。所以连接的用户数量有限。⑥如果总线出现故障或断开，则整个网络就会瘫痪。⑵星型拓扑结构星型结构是目前在局域网中应用最为普遍的一种，在企业网络中几乎都是采用这一方式。它是把网络中的各工作站结点设备以单独的链路与一个中心设备（如集线器或交换机）连接在一起，各结点呈星状分布。这类网络目前用的最多的传输介质是双绞线。它的结构如图1.15所示。星型拓扑结构的基本特点是：①容易实现。它所采用的传输介质一般为通用的双绞线，价格便宜。②结点扩展、移动方便。结点扩展时只需从集线器或交换机等集中设备增加一条网线即可；而要移动一个结点只需要把相应结点设备移到新结点位置即可。③维护容易。一个结点出现故障不会影响其它结点的连接和运行，故障结点可随时拆移。④网络数据传输速率高。目前的以太网新技术接入速度可达1000Mbps乃至10Gbps。在实际应用中，随着网络规模的扩大，人们经常将中心设备进行级联，形成一种多层次的星型结构，通常称为“树型拓扑结构”。这种结构在实际组网中应用比较广泛。⑶环型拓扑结构的网络形式主要应用于令牌网，在这种结构中各设备直接通过电缆串接，最后形成一个闭合环，整个网络发送的信息在这个环中传递。如图1.16所示。这种拓扑结构的网络的基本特点是：①网络实现容易，投资小，但网络功能简单。②这种网络结构一般用于令牌网（TokenringNetwork），在这种网络中，令牌在环型连接中依次传递。③维护困难。整个网络各结点间是直接串联，这样任何一个结点出了故障都会造成整个网络的中断、瘫痪，维护起来非常不便。④扩展性能差。也是因为它的环型结构，决定了它的扩展性能远不如星型结构的好。⑷网状拓扑结构中每一个结点至少有两条以上的链路与其它结点相连接。一般用于Internet骨干网或各个网络的互联中，这种拓扑结构的网络如图1.17所示。图1.17网状拓扑结构示意图网状拓扑结构的基本特点是：①网络可靠性高。一般通信子网中，任意两个结点之间存在着两条或两条以上的通信路径，这样当一条路径发生故障时，可以通过另一条路径进行信息传送。②网络可组建成各种形状，采用多种通信信道，多种传输速率。③网内结点共享资源容易。④可改善线路的信息流量分配。⑤网状拓扑的缺点是控制复杂，软件复杂，线路费用高，不易扩充。任务五理解数据通信的基本概念1．信息、信号、数据和数据的类型⑴信息（Information）：对事物的形态、大小、结构、性能及其和外部的联系的客观描述。⑵数据（Data）：是信息的载体，是信息的表示符号。⑶信号：是数据的电磁编码，它包括模拟信号和数字信号两种。模拟信号是连续变化的电信号。数字信号是离散（不连续）变化的电信号。⑷数据类型：数据包括两种类型，即模拟数据和数字数据。模拟数据是指取连续值的数据。数字数据是指取不连续值的数据。2．比特率、波特率、误码率和网络带宽⑴比特率：也称数据的传输速率，表示单位时间内所传送的二进制代码的有效位（bit）数，单位是bps（位/秒）。可以使用Kbps（千位/秒）、Mbps（兆位/秒）、Gbps（吉位/秒）表示较大的传输速率。其中：1Kbps=1000bps1Mbps=1000Kbps1Gbps=1000Mbps⑵波特率：一种调制速率，指线路上每秒钟传送的波形的个数，单位是baud（波特）。⑶误码率：数据传输的错误率，指数据传输过程中出错比特数与总比特数的百分比。3．信道、信道的容量和信道的带宽⑴信道：是指传送信号的通道。它分为物理信道和逻辑信道。⑵信道容量：是指传输信息的最大能力，通常用信息速率来表示；单位时间内传输的比特数越多，信息的传输能力也就越大，表示信道容量越大。⑶信道带宽：指信道所能传送信号的频率范围，它的值为信道上可传输信号的最高频率与最低频率之差。4．数据的三种通信方式⑴单工通信：只能有一个方向的通信，而没有反方向的交互。无线电广播、有线电广播以及电视广播均属于这种类型。⑵半双工通信：通信的双方均可以发送信息，但不能双方同时发送（或同时接收），这种通信方式往往是一方发送另一方接收。⑶全双工通信：通信双方可以同时发送和接收信息。5．调制与解调⑴调制：由发送端将数字数据信号转换成模拟数据信号的过程称为调制。⑵解调：在接收端把模拟数据信号还原为数字数据信号的过程称为解调。6．多路复用为了提高信道的利用率，在数据的传输中组合多个低速的数据终端共同使用一条高速的信道，这种方法称为多路复用，常用的复用技术有频分复用和时分复用。⑴频分复用技术（FDM）：是将物理信道上的总带宽分成若干个独立的信道即子信道，分别分配给用户传输数据信息。各子信道间还略留一个宽度，称为保护带。在频分复用中，如果分配了子信道的用户没有数据传输，那么这个子信道保持空闲状态，其他用户不能使用。频分复用适用于传输模拟信号的频分制信道，主要用于电话和有线电视（CATV）系统。⑵时分复用技术（TDM）：是将一条物理信道按时间分成若干时间片（即时隙）轮流地分配给每个用户，每个时间片由复用的一个用户占用。实训1参观一个实际的计算机网络，弄清该网络的类型、各部分的组成和网络的拓扑结构。1.2技能二熟悉网络体系结构和协议任务一认识OSI参考模型

1984年，国际化标准组织ISO（InternationalOrganizationforStandard）发表了ISO/IEC7498标准。在这个标准里，定义了网络互联的7层框架，即OSI（OpenSystemInterconnection，开放系统互联）参考模型。在此框架下，详细地规定了每一个层次的功能。如图1.18所示。1．物理层（Physical）物理层实现在物理媒体上透明地传送原始比特流。定义了激活、维护和关闭终端用户之间机械的、电气的、过程的和功能的特性。物理层的数据单位是位（bit）。2．数据链路层（DataLink）数据链路层在物理线路上的两个相邻结点间提供可靠的数据传输，使相邻结点间的链路对网络层呈现为一条无差错的链路。该层的数据传输单位为帧（frame）。3．网络层（Network）网络层使主机可以把分组发往任何网络并使分组独立地传送到目标主机。负责由一个站点到另一个站点的路径选择。网络层的数据单位是分组（packet）。具体提供的服务包括：路由选择和数据分组中转；流量控制和拥塞控制；差错检测与恢复；流量统计和记账等。4．传输层（Transport）传输层为不同系统内的会话实体（进程）建立端——端的连接，执行端——端的差错、顺序和流量控制。传输层的数据单位是报文（message）。5．会话层（Session）会话层对不同开放系统中两个进程间通信的过程进行管理和协调，不参与数据传输。该层的传输单位是报文。6．表示层（Presentation）表示层向应用进程提供资料表示，将不同系统的不同表示方法转换成标准形式，使采用不同表示方法的各开放系统间能相互通信。如信息编码、数据转换、数据压缩与恢复等。该层的数据传输单位是报文。7．应用层（Application）应用层是用户访问网络的接口，为用户提供各种网络服务。应用层的数据传输单位是报文。任务二熟悉常见的网络协议网络协议对于网络的正常运行和通信至关重要。目前常见的网络协议有：TCP/IP协议、NetBEUI协议、IPX/SPX协议等等。在互联网上被广泛采用的是TCP/IP协议。下面介绍三种常用的协议。1．TCP/IP协议TCP/IP协议叫做传输控制协议/网际协议，它是Internet的基础。TCP/IP是网络中使用的基本的通信协议。虽然从名字上看TCP/IP包括两个协议：传输控制协议（TCP）和网际协议（IP），但TCP/IP实际上是一组协议，它包括上百个各种功能的协议，如远程登录、文件传输和电子邮件等等，而TCP协议和IP协议是保证数据完整传输的两个基本的重要协议。通常说TCP/IP是Internet协议族，而不单单是TCP和IP。TCP/IP协议的基本传输单位是数据包（分组），TCP协议负责把数据分成若干个数据包，并给每个数据包加上包头（就像给一封信加上信封），包头上有相应的编号，以保证在数据接收端能将数据还原为原来的格式，IP协议在每个包头上再加上主机的地址，这样数据找到自己要去的地方，如果传输过程中出现数据丢失、数据失真等情况，TCP协议会自动要求数据重新传输，并重新组包。总之，IP协议保证数据的传输，TCP协议保证数据传输的质量。TCP/IP协议数据的传输基于TCP/IP协议的四层参考模型：网络接口层、Internet层、传输层、应用层。TCP/IP协议集与OSI参考模型的对应关系如图1.19。2．IPX/SPX协议IPX是NOVELL用于NetWare客户端/服务器的协议群组，它的体积比较庞大，它具有强大的路由功能，适合于大型网络使用。当用户接入NetWare服务器时，IPX/SPX协议是最好的选择。3．NetBEUI协议NetBEUI是为IBM开发的非路由协议，用于携带NetBIOS通信。NetBEUI缺乏路由和网络层寻址功能，这既是它的优点，也是它的缺点。因为它不需要附加的网络地址和网络层头尾，因此它是一种体积小、效率高、速度快的通信协议，所以适用于只有单个网络或整个环境都桥接起来的小工作组环境。因为不支持路由，所以NetBEUI永远不会成为企业网络的主要协议。任务三掌握IP地址及子网掩码的应用1．IP地址的概念在计算机网络中，各个结点必须有一个唯一的可以识别的标志才能与其它结点进行通信，这个标志称为地址。在TCP/IP网络中，有两种地址，一种是物理地址（MAC地址），固化在网卡中，不能被修改；另一种就是IP地址。IP地址是在TCP/IP协议的网络中为了使众多主机在通信时能够相互识别，为每一台主机分配的一个唯一的编号，也称作网际地址。IP地址是一种逻辑地址，可以根据需要随时更换。2．IP地址的组成IP地址是一个4个字节的二进制数，被分成4段，每段8位，一共32位二进制数。一个32位的IP地址被分成两部分，即网络地址（NetworkID）和主机地址（HostID）如图1.20所示。

图1.20IP地址组成示意图网络地址用来标识大规模TCP/IP网际网络内的单个网段，也就是说网络地址相同的IP地址是同一个网络，它们之间可以直接传输数据。主机地址用来标识网络内部的每一个TCP/IP结点，也就是通过主机地址来区分同一网络中的不同主机。需要注意的是，网络地址和主机地址中的所有二进制位不能全部是0，也不能全部是1，这是技术上的约定。3．IP地址的表示方法IP地址的表示方法有两种，即二进制表示法和点分十进制表示法。⑴二进制表示法将32位二进制数，分为四个字节，每个字节8位二进制数。为了看得清楚，在书写时，在字节与字节之间加一个空格。如：11001001111011011010100111000011⑵点分十进制表示法将四个字节的二进制数分别转换成对应的十进制数，然后用一个点隔开，这种表示方法叫做点分十进制表示法。如：IP地址11001001111011011010100111000011，用点分十进制表示为：201.237.169.195。二进制表示法的IP地址与点分十进制表示法的相互转换，只要将4个字节分别转换即可。4．IP地址的分类为了便于对网络进行管理，IP地址被分成A、B、C、D和E五类。其中A类、B类和C类这三类地址用于TCP/IP结点上，D类和E类被用于特殊用途。⑴A类地址A类地址第1字节为网络地址，其它3个字节为主机地址。另外第1个字节的最高位固定为0。A类地址的范围是1.0.0.1到126.255.255.254。A类地址中的10.0.0.0到10.255.255.255是私有地址。所谓私有地址就是在互联网上不使用，而被用在局域网络中的地址。127.0.0.0到127.255.255.255是保留地址，用做循环测试。⑵B类地址B类地址第1字节和第2字节为网络地址，其它2个字节为主机地址。另外第1个字节的前两位固定为10。B类地址范围是：128.0.0.1到191.255.255.254。B类地址中的172.16.0.0到172.31.255.255是私有地址。169.254.0.0到169.254.255.255是保留地址。如果网络上的计算机被设置为自动获取IP地址，而网络中又没有找到可用的DHCP（动态主机配置协议）服务器，则该计算机会从169.254.0.0到169.254.255.255的范围中临时获得一个IP地址。⑶C类地址C类地址的前3个字节为网络地址，第4个字节为主机地址。另外第1个字节的前三位固定为110。C类地址范围是：192.0.0.1到223.255.255.254。C类地址中的192.168.0.0到192.168.255.255是私有地址。⑷D类地址D类地址不分网络地址和主机地址，它的第1个字节的前四位固定为1110。D类地址范围是：224.0.0.1到239.255.255.254。D类地址用于多目广播。⑸E类地址E类地址也不分网络地址和主机地址，它的第1个字节的前五位固定为11110。E类地址范围是：240.0.0.1到255.255.255.254。E类地址由Internet工程任务组保留。5．子网掩码子网掩码（SubnetMasks）也是一个32位的二进制数，它的功能有两个，一个是用来区分IP地址中的网络地址和主机地址。另一个是通过子网掩码可以将一个网络分割成多个子网。子网掩码中为1的位所对应的IP地址是网络地址，为0的位所对应的IP地址是主机地址。默认情况下的A、B和C类网络的子网掩码如表1.1。对于B类地址中的私有地址172.16.0.0~172.31.255.255，其子网掩码为11111111111100000000000000000000，转换为十进制数为255.240.0.0。通常称这类IP地址为无类IP地址。169.254.0.0~169.254.255.255的子网掩码为255.255.0.0。C类地址中的私有IP地址192.168.0.0~192.168.255.255的子网掩码为255.255.255.0。实训2参观一个计算机网络，弄清该网络所使用的协议和计算机的地址分配情况。1.3技能三认识局域网任务一认识局域网的体系结构1．局域网的体系结构如图1.21所示，局域网的体系结构只对应OSI体系结构中的最低两层：物理层和数据链路层。而局域网的数据链路层又被分成两个子层：LLC（逻辑链路控制）子层和MAC（介质访问控制）子层。局域网体系结构中没有网络层，但网络层的一部分功能被移到了数据链路层。而对应OSI的应用层、表示层、会话层和传输层，在局域网的体系结构中是不存在的，这些功能由局域网的操作系统软件提供。2．局域网的标准美国电气与电子工程师协会（IEEE）于1980年成立802委员会，制定了局域网的标准，称为IEEE802标准。主要包括：⑴IEEE802.1标准：定义了局域网体系结构、网络互联以及网络管理与性能测试。⑵IEEE802.2标准：定义了逻辑链路控制子层的功能与服务。⑶IEEE802.3标准：定义了CSMA/CD总线介质访问控制子层与物理层规范。⑷IEEE802.4标准：定义了令牌总线介质访问控制子层与物理层的规范。⑸IEEE802.5标准：定义了令牌环介质访问控制子层与物理层规范。⑹IEEE802.6标准；定义了城域网介质访问控制子层与物理层规范。⑺IEEE802.7标准：定义了宽带网络技术。⑻IEEE802.8标准：定义了光纤传输技术。⑼IEEE802.9标准：定义了综合语音与数据局域网（KVD-LAN）技术。⑽IEEE802.10标准：定义了可互操作的局域网安全性规范（SILS）。⑾IEEE802.11标准：定义了无线局域网技术。⑿IEEE802.12标准：定义了高速网络技术，包括各种100Mbps技术。任务二熟悉典型局域网局域网技术是20世纪70年代发展起来的。典型的局域网技术有：以太网（Ethernet）、令牌环网（TokenRing）、FDDI网、异步传输模式网（ATM）等，应用最为广泛的是以双绞线为代表传输介质的以太网。1．以太网以太网最早由Xerox（施乐）公司开发。1980年，DEC、Intel和Xerox三家公司联合推出一个以太网标准，为IEEE802.3系列标准的制定打下基础。从发展的角度和速率的不同，以太网可分为标准以太网（10Mbps）、快速以太网（100Mbps）、千兆以太网（1000Mbps）和万兆以太网（10Gbps）。⑴标准以太网最初的以太网传输速率是10Mbps，它所使用的介质访问控制方式是CSMA／CD（带有冲突检测的载波侦听多路访问），通常称为标准以太网。IEEE802.3中有以太网的系列标准，主要类型有10BASE-5、10BASE-2、10BASE-T和10BASE-F。标准中前面的数字表示传输速率，即10Mbps；“BASE”表示基带，即数字信号不经调制而直接传输；最后的数字或字母表示传输介质的类型和单段网线长度（基准单位是100m）。①10BASE-5：传输介质为粗同轴电缆，网段长度为500米，采用总线型拓扑结构。②10BASE-2：传输介质为细同轴电缆，网段长度为185米，总线型拓扑。③10BASE-T：传输介质为双绞线电缆，网段长度为100米，星型拓扑。④10BASE-F：传输介质为光纤，用于局域网主干，网段长度为1000米，总线型拓扑结构。⑵快速以太网随着网络的发展，标准以太网技术不能满足应用的需要，经过努力，人们研制了快速以太网技术，传输速率达到100Mbps。1995年3月IEEE宣布了IEEE802.3u规范，开始了快速以太网的时代。快速以太网主要有三个子类：100BASE-TX、100BASE-FX和100BASE-T4。①100BASE-TX：传输介质使用两对5类无屏蔽双绞线或屏蔽双绞线，一对用于数据发送，一对用于数据接收。采用与10BASE-T相同的RJ-45连接器。最大网段长度为100米。支持全双工的数据传输。②100BASE-FX：是使用单模或多模光纤电缆（光缆）为传输介质的快速以太网技术。多模光纤连接的最大距离为550米；单模光纤连接的最大距离为3000米。③100BASE-T4：是一种可使用3、4、5类无屏蔽双绞线或屏蔽双绞线的快速以太网技术。它使用4对双绞线，3对用于传送数据，1对用于检测冲突信号。它使用与10BASE-T相同的RJ-45连接器，最大网段长度为100米。⑶千兆以太网千兆以太网技术继承了传统以太网低成本的优点，作为新的高速以太网技术，给用户带来了提高核心网络性能的有效解决方案。千兆位以太网主要用于局域网的主干。千兆以太网技术有两个标准：IEEE802.3z和IEEE802.3ab。1996年6月IEEE标准委员会批准了千兆位以太网方案授权申请，随后IEEE802.3工作组成立了802.3z工作委员会。1997年春天，成立了新的工作组802.3ab。IEEE802.3z制定了光纤和短程铜线连接方案的标准。该标准允许使用5类、超5类、6类UTP双绞线连接千兆位以太网，距离可达100米，兼容以往的以太网和快速以太网，保障用户以往的投资。IEEE802.3ab制定了五类双绞线上较长距离连接方案的标准。该标准为以太网MAC层定义了一个接口GMII（GigabitMediaIndependentInterface），还定义了管理、中继器操作、拓扑规则及四种物理层信令系统：1000BASE-SX（短波长光纤）、1000BASE-LX（长波长光纤）、1000BASE-CX（短距离铜线）和1000BASE-T（100米4对5类UTP）。①1000BASE-SX：支持多模光纤上的短波激光传输，工作波长为770-860nm，传输距离为220-550m。②1000BASE-LX：支持多模光纤上的长波激光传输，工作波长范围为1270-1355纳米，传输距离为550米。另外，1000BASE-LX也可以采用直径为9微米或10微米的单模光纤，工作波长范围为1270-1355纳米，传输距离为5千米左右。③1000BASE-CX：一种基于150欧姆铜缆的标准，最大传输距离为25米。④1000BASE-T：是100BASE-T自然扩展，与10BASE-T、100BASE-T完全兼容。在传输中使用了全部4对双绞线，并在全双工模式下工作，传输距离为100米。不过，在5类UTP上达到1000Mbps的传输速率需要解决5类UTP的串扰和衰减的问题。⑷万兆以太网万兆以太网技术是过去以太网技术的延伸。2002年7月18日IEEE通过了802.3ae，即10Gbps以太网又称万兆以太网。万兆以太网的出现，使过去只局限于局域网应用的以太网进