计算机网络基础与应用中职PPT完整全套教学课件

计算机网络基础与应用全套可编辑PPT课件目录CONTENT第1章计算机网络基础知识第2章

熟悉相关网络设备第3章理解局域网技术第4章

掌握局域网组网技术第7章掌握网络故障诊断与排除第6章

掌握网络安全管理与防范第5章掌握网络操作系统的安装与配置第1章了解计算机网络基础知识学习目标（1）了解计算机网络的定义。（2）掌握计算机网络的组成。（3）了解计算机网络的发展过程。（4）能按照不同的分类标准对计算机网络进行分类。（5）能对计算机网络的功能和应用进行阐述。（6）了解最近的计算机网络热点。学习要点（1）计算机网络的定义和组成。（2）计算机网络的分类。1.1计算机网络的定义与组成1.1.1计算机网络的定义想一想平时浏览网络信息、玩网络游戏的时候，你是否想过：什么是计算机网络？1.1计算机网络的定义与组成1.1.1计算机网络的定义一些相互连接的、以共享资源为目的的、自治的计算机、手机等网络设备的集合。最简单的定义计算机网络是以传输信息为基础目的，用通信线路将多台计算机连接起来的计算机系统的集合逻辑功能上看

存在一个能为用户自动管理的网络操作系统。由它根据用户的需求进行资源的调配，而整个网络像一个大的计算机系统一样，对用户是透明的从用户角度看计算机网络概念1.1计算机网络的定义与组成1.1.1计算机网络的定义网络应用软件、通信协议和网络操作系统通信设备与线路介质至少两台计算机互连3个核心问题1.1计算机网络的定义与组成1.1.2计算机网络的组成010203通信子网资源子网通信协议

是计算机网络中负责数据通信的部分。通信双方必须共同遵守的规则和约定。是计算机网络中面向用户的部分1.2计算机网络的发展过程计算机网络发展演进图图1-1计算机网络发展演进图1.2计算机网络的发展过程01主机互联阶段在终端和主机间加入调制解调器（modem，俗称“猫”）进行数/模间的转换。主要任务是通过远程终端与计算机的连接，提供应用程序执行、远程打印和数据服务等功能。02局域网阶段对本地大量计算机设备进行网络化连接。1.2计算机网络的发展过程03互联网阶段将分布在不同地域的局域网互相连接起来。04因特网阶段将全球无数的公司、校园、ISP（Internetserviceprovider）和个人用户联系起来1.2计算机网络的发展过程小练习去图书馆查资料或者通过网络了解一下计算机网络的“前世今生”。1.3计算机网络的分类、功能和应用1.3.1计算机网络的分类1.按照网络覆盖的地理范围分类广域网广域网的布局不规则，使用权限和网络的通信控制比较复杂要求网络用户必须严格遵守电信部门所制定的各种标准和规程。传输介质主要是光纤。组建方便、使用灵活。1城域网2局域网31.3计算机网络的分类、功能和应用1.3.1计算机网络的分类自己总结一下，广域网、城域网和局域网最主要的区别是什么？我们学校的网络属于哪一种？做一做1.3计算机网络的分类、功能和应用1.3.1计算机网络的分类2.按照网络的拓扑结构分类12T星型网络环型网络总线型网络树型网络、网状网络1.3计算机网络的分类、功能和应用1.3.1计算机网络的分类根据上面的描述，自己动手画出星型网络、环型网络、总线型网络、树型网络的拓扑结构。做一做1.3计算机网络的分类、功能和应用1.3.1计算机网络的分类3.按照网络使用的传输介质分类12分类优点缺点同轴电缆经济，安装便利传输率和抗干扰能力一般，传输距离较短双绞线价格便宜，安装方便容易受到干扰，传输率较低，传输距离比同轴电缆要短光纤传输距离长，传输率高，抗干扰性强，不会受到电子监听设备的监听工程量大，造价成本高无线无线传输，方便有辐射1.3计算机网络的分类、功能和应用1.3.1计算机网络的分类用列表格的方法，总结上面所说的几种传输介质的优缺点，比较它们各自的优势和劣势。比一比1.3计算机网络的分类、功能和应用1.3.1计算机网络的分类4.按照网络通信方式分类2点对点传输网络0102广播式传输网络星型网络环型网络无线网总线型网络1.3计算机网络的分类、功能和应用1.3.1计算机网络的分类5.按照网络使用目的分类按照网络使用目的分类共享资源网数据处理网数据传输网1.3计算机网络的分类、功能和应用1.3.1计算机网络的分类6.按照网络服务方式分类按照网络服务方式分类客户机/服务器网对等网1.3计算机网络的分类、功能和应用1.3.2计算机网络的功能当前，计算机网络的功能主要有以下几个方面：1.资源共享2.数据传输3.集中管理4.分布处理5.负载平衡6.提高安全性与可靠性1.3计算机网络的分类、功能和应用1.3.2计算机网络的功能想一想计算机网络的功能如此强大，那么我们在实际学习和生活中使用计算机网络做了什么呢？1.3计算机网络的分类、功能和应用1.3.3计算机网络的应用从计算机网络的角度来看，其主要应用包括如下几方面：01办公自动化02工业过程控制03远程教育04电子商务05休闲娱乐06人际交流1.4网络体系结构概述1.4.1网络体系结构的概念概念计算机网络体系结构是指计算机网络及其设备所应完成功能的一组抽象定义，是描述计算机网络通信方法的抽象模型结构。其思想是采用分层的设计方法，把复杂的网络互连问题划分为若干个较小的、单一的局部问题，在不同分层结构上予以解决。1.4网络体系结构概述1.4.1网络体系结构的概念在现实生活中处理一些复杂问题时，人们通常采用层次化的解决方式。例如，邮政服务的实现就是一种层次模型。当一个发信人要把一封信寄给一个收信人时，发信人要完成写信、装信封、送邮局3个环节，也就是3个层次；同样，收信人在收信时也要经过3个环节，即去邮局、拆信、读信，即3个层次。整个过程如图1-2所示。图1-2邮政服务的层次模型1.4网络体系结构概述1.4.2网络通信协议与分层体系结构1.网络通信协议网络通信协议主要由以下3个要素组成：（1）语法：定义数据与控制信息的结构或格式，即做什么（whattodo）。（2）语义：定义需要发出何种控制信息、完成何种协议以及做出何种应答，即怎么做（howtodo）。（3）同步：规定事件实现顺序的详细说明，确定通信状态的变化和过程，如通信双方的应答关系，即何时做（whentodo）。1.4网络体系结构概述1.4.2网络通信协议与分层体系结构网络通信协议在计算机网络中充当着什么样的角色？如果没有网络通信协议，那么计算机网络会是什么样子？想一想1.4网络体系结构概述1.4.2网络通信协议与分层体系结构2.分层体系结构分层模型的优点如下（1）高层不需要知道低层是如何实现的，只需要知道低层所提供的服务，以及本层向上层提供的服务，各层独立性强。（2）当任何一层发生变化时，只要层间接口不发生变化，那么这种变化就不会影响到其他层，适应性强。（3）整个系统已被分解为若干易于处理的部分，这种结构使得一个庞大而又复杂的系统实现和维护起来更容易。（4）每层的功能与所提供的服务都有精确的定义和说明，有利于促进标准化。1.4网络体系结构概述1.4.3层次结构的要点与划分原则1.层次结构的要点

如果用一个表达式来表示网络体系结构，那么其定义表达如下：网络体系结构={分层，协议，接口}图1-3计算机网络的垂直分层模型1.4网络体系结构概述1.4.3层次结构的要点与划分原则2.层次结构的划分原则

层次结构的划分一般要遵循以下原则：（3）层的数量应适中。若层次太少，则多种功能混杂在一层中，造成每一层的协议太复杂；若层次太多，则体系结构过于复杂，使描述和实现各层功能变得困难。（1）每层的功能应是明确的，并且是相互独立的。每个层次所要实现的功能或服务均有明确的规定。（2）层间接口必须清晰，接口包含的信息量应尽可能少，接口功能要明确，以利于标准化。1.5OSI参考模型OSI参考模型分为7层，从下往上分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层，如图1-4所示。图1-4OSI参考模型1.5OSI参考模型1.5.1物理层1.物理层接口与协议1）2）3）4）机械特性电气特性功能特性规程特性物理层的四个重要特性1.5OSI参考模型1.5.1物理层2.物理层协议举例图1-5DB-25接口1）RS-232C机械特性RS-232C机械特性采用ISO2110标准的25针连接器（DB-25接口，图1-5），并对该连接器的尺寸及针脚排列位置等都做了确切的规定。在DTE一侧采用孔式结构插头，在DCE一侧采用针式结构插座。1.5OSI参考模型1.5.1物理层2.物理层协议举例2）RS-232C电气特性RS-232C电气特性使用非平衡型电路，其逻辑1电平为－15~－5V，逻辑0电平为+5~+15V，－5~+5V为过渡区。规定数据传输速率最高为19.2kb/s，两连接器间最长连线为15m。实际的数据传输速率应根据传输距离和信道质量加以选择。一般而言，距离远、信道误码率高的信道应选择低速率，反之则选择高速率。1.5OSI参考模型1.5.1物理层2.物理层协议举例3）RS-232C功能特性RS-232C功能特性规定了接口中20个引脚及其信号线的功能，但最常用的信号线有10根，如表1-1所示。表1-1RS-232C功能特性1.5OSI参考模型1.5.1物理层2.物理层协议举例3）RS-232C功能特性若一台DTE和一台DCE互联（如计算机和modem），使用RS-232C接口的连接方式如图1-6所示。图1-6使用RS-232C接口互联DTE和DCE1.5OSI参考模型1.5.1物理层2.物理层协议举例3）RS-232C功能特性若两台DTE直接互联（如两台计算机在近距离直接连接），则可采用图1-7所示的零调制解调连接方式，其中图1-7（a）为完整型连接，图1-7（b）为简单型连接。图1-7零调制解调连接方式1.5OSI参考模型1.5.1物理层2.物理层协议举例4）RS-232C规程特性RS-232C规程特性定义了DTE和DCE通过RS-232C接口连接时，各信号线在建立、维持和拆除物理连接及传输比特信号时的控制时序。1.5OSI参考模型1.5.2数据链路层1.数据链路层的功能1)帧同步功能（2）字符填充法（3）比特填充法（1）字节计数法（4）违法编码法2）差错控制功能图1-8自动重发请求（1）空闲重发请求,如图如图1-8（a）所示。（2）连续重发请求,如图1-8（b）和图1-8（c）所示。1.5OSI参考模型1.5.2数据链路层1.数据链路层的功能3）流量控制功能图1-9滑动窗口协议流量控制是指采用一定措施使通信网络中部分或全部链路和结点上的信息流量不超过某一限制值，从而保证信息流动顺利通畅。在滑动窗口协议（图1-9）中，每一个要发送的帧都包含一个序号，范围是从0到某个最大值，最大值通常是2n－1，n为帧序号的长度。1.5OSI参考模型1.5.2数据链路层1.数据链路层的功能4）链路管理功能链路管理功能主要用于面向连接的服务。在链路两端的结点要进行通信前，必须先确认对方已处于就绪状态，并交换一些必要的信息以对帧序号初始化，然后才能建立连接。在传输过程中则要维持该连接。如果出现差错，则需要重新初始化，重新自动建立连接。1.5OSI参考模型1.5.2数据链路层2.数据链路控制协议举例1）HDLC协议中的站主站从站复合站1.5OSI参考模型1.5.2数据链路层2.数据链路控制协议举例2）HDLC协议链路配置（1）非平衡配置：适用于点对点或多点链路，非平衡配置分为非平衡点对点式和非平衡点对多点式，如图1-10（a）、图1-10（b）所示。（2）平衡配置：只适用于点对点链路（计算机间互联），支持半双工或全双工通信，如图1-10（c）所示。图1-10HDLC协议链路配置1.5OSI参考模型1.5.2数据链路层2.数据链路控制协议举例3）HDLC协议数据传输方式正常响应方式（NRM）：适用于非平衡链路异步响应方式（ARM）：也适用于非平衡链路异步平衡方式（ABM）：适用于平衡链路1.5OSI参考模型1.5.2数据链路层2.数据链路控制协议举例4）HDLC帧结构HDLC帧结构如图1-11所示，它由6个字段组成，这6个字段可以分为5种类型，即标志字段（F）、地址字段（A）、控制字段（C）、信息字段（I）和帧校验序列字段（FCS）。图1-11HDLC帧结构1.5OSI参考模型1.5.2数据链路层2.数据链路控制协议举例5）HDLC帧类型(1)信息帧(2)监控帧(3)无编号帧用于传送有效信息或数据，通常简称I帧。监控帧用于差错控制和流量控制，通常简称S帧。无编号帧因其控制字段中不包含编号N（S）和N（R）而得名，简称U帧。1.5OSI参考模型1.5.2数据链路层2.数据链路控制协议举例5）HDLC帧类型这些控制功能用5个M位（M1~M5，也称修正位）来定义，可以定义32种附加的命令或应答功能，如表1-3所示。表1-3U帧的格式与链路控制功能1.5OSI参考模型1.5.2数据链路层2.数据链路控制协议举例6）HDLC协议通信过程HDLC协议中规定，两站间的通信过程分为链路建立、数据传输、链路释放3个阶段。这3个阶段分别使用不同的帧，图1-12所示为HDLC协议通信过程的例子。图1-12HDLC协议通信过程的例子1.5OSI参考模型1.5.3网络层1.网络层控制方式和服务

1）网络层控制方式2）网络层服务虚电路控制数据报控制虚电路服务数据报服务1.5OSI参考模型1.5.3网络层2.网络层路由选择设计路由算法时要考虑以下技术：要考虑是选择最短路由还是选择最佳路由。要考虑通信子网是采用虚电路的操作方式还是采用数据报的操作方式。要考虑是采用分布式路由算法（即每结点均为到达的分组选择下一步的路由），还是采用集中式路由算法（即由中央结点或始发结点来决定整个路由）。要考虑关于网络拓扑结构、流量和延迟等网络信息的来源。最后确定是采用静态路由选择策略，还是采用动态路由选择策略。1.5OSI参考模型1.5.3网络层3.网络层拥塞控制常用的拥塞控制方法有以下4种滑动窗口法预约缓冲区法丢弃分组法许可证法1.5OSI参考模型1.5.4传输层1.传输服务传输层的服务包括的内容有服务类型、服务等级、数据传输、用户接口、连接管理、安全保密等。2.服务质量根据用户要求和差错性质，网络服务按质量可分为：（1）A型网络服务：具有可接受的残留差错率和故障通知率。（2）B型网络服务：具有可接受的残留差错率和不可接受的故障通知率。（3）C型网络服务：具有不可接受的残留差错率。1.5OSI参考模型1.5.4传输层3.传输层协议等级传输层的功能是弥补从网络层获得的服务和逆向传输服务用户提供的服务之间的差距，它所关心的是怎样提高服务质量，包括优化成本。4.传输服务原语服务在形式上是用一组原语（primitive）来描述的。原语被用来通知服务提供者采取某些行动，或报告同层某实体已经采取的行动。在OSI参考模型中，服务原语划分为以下4种类型：（1）请求（request）（2）指示（indication）（3）响应（response）（4）确认（confirm）1.5OSI参考模型1.5.5网络高层的功能及协议1.会话层会话层的主要功能：实现会话连接到传输连接的映射会话连接的释放会话服务会话层管理会话协议1.5OSI参考模型1.5.5网络高层的功能及协议2.表示层表示层位于OSI分层结构的第六层，它的主要作用之一是为异种机通信提供一种公共语言，以便能进行互操作。表示层的主要功能如下：语法协商语法转换连接管理1.5OSI参考模型1.5.5网络高层的功能及协议3.应用层应用层是OSI参考模型的最高层，直接面向用户。它为用户访问OSI提供手段和服务。应用层是OSI模型的第七层，也是最顶层，是唯一没有上一层的层次。应用层直接和应用程序接口并提供常见的网络应用服务。应用层也向表示层发出请求。1.5OSI参考模型1.5.5网络高层的功能及协议3.应用层目前已经成为OSI参考模型标准的应用层协议主要有以下几种：（1）报文处理系统（messagehandlingsystem，MHS）协议。（2）文件传送、存取和管理（filetransfer、accessandmanagement，FTAM）协议。（3）虚终端协议（virtualterminalprotocol，VTP）。（4）目录服务（directoryservice，DS）协议。（5）事务处理（transactionprocessing，TP）协议。（6）远程数据访问（remotedataaccess，RDA）协议。1.5OSI参考模型1.5.5网络高层的功能及协议你能否画出计算机网络在OSI参考模型下的工作流程示意图？做一做1.6TCP/IP参考模型TCP/IP起源于20世纪60年代末美国政府资助的一个分组交换网络项目，到90年代已发展成为计算机之间最常用的网络协议。与OSI参考模型一样，TCP/IP模型也采用层次化结构，每一层负责不同的通信功能。但是TCP/IP协议简化了层次设计，只分为4层——应用层、传输层、网络层和网络接口层，如图1-13所示。图1-13OSI参考模型与TCP/IP模型对比图1.6TCP/IP参考模型1.网络接口层TCP/IP本身对网络层之下并没有严格的描述，但是TCP/IP主机必须使用某种下层协议连接到网络，以便进行通信。而且，TCP/IP必须运行在多种下层协议上，以便实现端到端的网络通信。TCP/IP的网络接口层正是负责处理与传输介质相关的细节，为上层提供一致的网络接口。因此，TCP/IP模型的网络接口层大体对应于OSI参考模型的数据链路层和物理层，通常包括计算机和网络设备的接口驱动程序和网络接口卡等。1.6TCP/IP参考模型2.网络层网络层是TCP/IP体系的关键部分，它的主要功能是使主机能够将信息发往任何网络并传送到正确的目标。基于这些要求，网络层定义了主要包格式及其协议——互联网协议（IP）。网络层使用IP地址标识网络结点；使用路由协议生成路由信息，并且根据这些路由信息实现包的转发，使包能够准确地发送到目的地；使用ICMP、IGMP这样的协议管理网络。TCP/IP网络层在功能上与OSI网络层极其相似。1.6TCP/IP参考模型3.传输层传输层主要为两台主机上的应用程序提供端到端的连接，使源端、目的端主机上的对等实体可以进行会话。在TCP/IP协议族的传输层协议主要包括TCP和UDP。其中TCP是面向连接的，可以保证通信两端的可靠传递，支持乱序恢复、差错重传和流量控制；而UDP是无连接的，它提供非可靠性数据传输，数据传输的可靠性由应用层保证。1.6TCP/IP参考模型4.应用层TCP/IP模型没有单独的会话层和表示层，其功能融合在TCP/IP应用层中，应用层直接与用户和应用程序打交道，负责对软件提供接口，以使程序能使用网络服务。这里的网络服务包括文件传输、文件管理、电子邮件的消息处理等。典型的应用层协议包括Telnet、FTP、SMTP、SNMP等。1.7网络综合布线1.7.1网络布线系统的体系结构与标准1.网络布线系统的体系结构以EIA/TIA568和ISO/IEC11801国际综合布线标准为基准，结合我国的实际应用情况，可以将结构化布线系统划分为7个独立的子系统，如图1-14所示。图1-14结构化布线系统结构1.7网络综合布线1.7.1网络布线系统的体系结构与标准2.网络布线系统的标准现行国际、国内综合布线系统设计、施工、测试、验收主要参考标准和规范如下：（1）ANSI/TIA/EIA-568-A/B（CSAT529-95）：商业大楼通信布线标准。（2）ANSI/TIA/EIA-607（CSAT527）：商业大楼布线接地保护连接需求。（3）ANSI/TIA/EIA-606（CSAT528）：商业大楼通信基础设施管理标准。（4）ANSI/TIA/EIA570-A：智能住宅电信布线标准。（5）ISO/IEC11801:2002：国际标准化组织/国际电工委员会制定的《建筑物信息技术类布线标准》。（6）GB50311—2016：中华人民共和国国家标准《综合布线系统工程设计规范》。（7）GB50312—2016：中华人民共和国国家标准《综合布线系统工程验收规范》。1.7网络综合布线1.7.2综合布线系统的施工、测试与验收1.综合布线系统的施工（1）施工前的检查。施工前必须对设备间的建筑和环境条件进行检查，具备条件才可开工。（2）双绞线传输通道施工。双绞线传输通道施工包括金属管的敷设、金属线槽的敷设和配线设备的安装。（3）双绞线布线连接和信息插座的端接。（4）光纤传输通道施工。1.7网络综合布线1.7.2综合布线系统的施工、测试与验收2.综合布线系统的测试1）布线测试的分类验证测试验证测试又称随工测试，即边施工边测试，主要检测线缆的质量和安装工艺，及时发现并纠正问题，避免整个工程完工时才测试发现问题，重新返工，耗费不必要的人、财、物。验证测试不需要使用复杂的测试仪，只需要能测试接线通断和线缆长度的测试仪。1.7网络综合布线1.7.2综合布线系统的施工、测试与验收2.综合布线系统的测试1）布线测试的分类认证测试又称验收测试，是所有测试工作中最重要的环节。通常在工程验收时，对布线系统的安装、电气特性、传输性能、工程设计、选材及施工质量进行全面检验。认证测试通常分为自我认证测试和第三方认证测试两种类型。认证测试1.7网络综合布线1.7.2综合布线系统的施工、测试与验收2.综合布线系统的测试2）认证测试标准2004年2月通过了TIATSB140标准，对光缆定义了两个级别的测试要求，分别针对光缆的长度、衰减、弯曲、连接头、熔接等方面进行测试。1.7网络综合布线1.7.2综合布线系统的施工、测试与验收3.综合布线工程的验收施工中常见的连接故障是电缆贴错标签、线对开路、线对接错（包括反接、错对、串绕及线对短路）。正确的线对连接如图1-15（a）所示，常见的错误连接如图1-15（b）所示。图1-15正确与错误的接线1.7网络综合布线1.7.2综合布线系统的施工、测试与验收3.综合布线工程的验收施工中有哪些最常见的连接故障（1）开路、短路。在施工时，由于安装工具或接线技巧问题及墙内穿线技术问题，会产生这类故障。（2）反接。反接又称顶/环颠倒，是指同一对线在两端针位接反，如一端为1&2，另一端为2&1。（3）错对。错对是将一对线接到另一端的另一对针位上。例如，一端是1&2，另一端接在3&6上。最典型的这类错误是打线时混用T568A与T568B的接线标准。（4）串绕。串绕就是将原来的两对线分别拆开而又重新组成新的线对。1.8计算机网络热点认知1.8.1物联网1.物联网技术的基本定义什么是物联网？物联网就是物物相连的互联网图1-16物联网示意图1.8计算机网络热点认知1.8.1物联网1.物联网技术的基本定义你身边是否有物联网的应用实例？你觉得物联网实现起来容易吗？如果我们的生活中完全都是物联网的，那我们的生活会变成什么样子？想一想1.8计算机网络热点认知1.8.1物联网2.物联网技术的特征物联网是各种感知技术的广泛应用.物联网是一种建立在互联网上的泛在网络。物联网不仅仅提供了传感器的连接，其本身也具有智能处理的能力，能够对物体实施智能控制。物联网的特征：和传统的互联网相比，物联网有其鲜明的特征。1.8计算机网络热点认知1.8.1物联网3.具备物联网的条件(1)数据传输通路(2)一定的存储功能(3)有CPU(4)有操作系统(5)有专门的应用程序(6)遵循物联网的通信协议(7)在世界网络中有可被识别的唯一编号1.8计算机网络热点认知1.8.2云计算1.云计算的基本定义狭义云计算广义云计算IT基础设施的交付和使用服务的交付和使用模式云计算1.8计算机网络热点认知1.8.2云计算2.云计算的基本特点按需分配的自助服务宽带网络访问资源池化可评测的服务快速弹性（1）基于虚拟化技术快速部署资源或获得服务（2）减少用户终端的处理负担（3）降低了用户对于IT专业知识的依赖1.8计算机网络热点认知1.8.3大数据1.大数据的定义巨量资料海量、高增长率和多样化的信息资产大数据结构化数据半结构化数据非结构化数据1.8计算机网络热点认知1.8.3大数据2.大数据的价值大数据的主要价值如下：（1）大数据是新时代信息技术的关键支撑。（2）大数据是促进现代社会经济发展的推动力。（3）大数据将成为科技创新的引擎。1.8计算机网络热点认知1.8.3大数据3.大数据的特点如图1-17所示。图1-17大数据的特点1.8计算机网络热点认知1.8.4移动互联网1.移动互联网的概念移动互联网是一种通过智能移动终端，采用移动无线通信方式获取业务和服务的新兴业务。移动互联网包含终端、软件和应用3个层面。终端层包括智能手机、平板电脑、电子书、MID等，软件层包括操作系统、中间件、数据库和安全软件等。应用层包括休闲娱乐类、工具媒体类、商务财经类等不同应用与服务。1.8计算机网络热点认知1.8.4移动互联网2.移动互联网的特点终端的移动性终端和网络的局限性业务与终端、网络的强关联业务使用的私密性移动互联网的特点“小巧轻便”“通讯便捷”1.8计算机网络热点认知1.8.4移动互联网3.移动互联网的发展现状1移动化逐渐完成2娱乐化仍在加强3区域化分化明显4功能化尚需加强1.8计算机网络热点认知1.8.4移动互联网4.移动互联网的发展趋势（1）亚洲会成为移动领域的领先者。（2）市场规模及用户体量继续高增长。（3）移动互联网技术——开源与多样化。（4）移动搜索市场稳步增长。（5）移动互联网带来在线教育行业的爆点。（6）社交进入视频时代。（7）电子商务规模持续扩大。（8）移动游戏市场产业链优化。（9）移动设备新兴产品层出不穷。（10）移动广告——原生、跨屏、LBS。（11）网络安全伴随发展始终。1.8计算机网络热点认知1.8.5量子网络1.量子网络的概念量子网络是一类遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置。当某个装置处理和计算的是量子信息，运行的是量子算法时，它就是量子网络。概念1.8计算机网络热点认知1.8.5量子网络2.量子网络的原理量子通信融合了现代物理学和光通信技术研究的成果，由物理学基本原理来保证密钥分配过程的无条件安全性。量子密钥分发根据所利用量子状态特性的不同，可以分为基于测量和基于纠缠态两种。1.8计算机网络热点认知1.8.5量子网络3.量子网络的发展2004年，中国科学技术大学潘建伟教授的科研团队首次实现五光子纠缠和终端开放的量子态隐形传输。2005年，美国建成了DARPA量子网络。2008年8月，潘建伟团队研制20km级3方量子电话网络。2008年10月在维也纳现场演示了一个基于商业网络的安全量子通信系统。2009年，潘建伟团队在合肥构建和演示了一个4节点全通型量子通信网络。2014年11月15日，中国研发的远程量子密钥分发系统的安全距离扩展至200公里，刷新世界纪录。2016年8月16日，中国发射全世界首颗量子科学实验卫星。2017年9月29日，世界首条量子保密通信干线“京沪干线”正式开通。1.8计算机网络热点认知1.8.6IPv6简介1.IPv6的特点IPv6协议最大的特点是几乎无限的地址空间。IPv6普及的一个重要的应用是网络实名制下的互联网身份证（VIeID）。1.8计算机网络热点认知1.8.6IPv6简介2.IPv6地址的表示方式IPv6地址可以采用压缩方式来表示。在压缩时，有以下几个原则。（1）每段中前导0可以去掉，但保证每段至少有一个数字，如2012:0501:0000:0001:0000:0000:0001:E001就可以压缩为2012:0501:0:1:0:0:1:E001。但有效位0不能压缩。所以上述地址不能压缩为212:51:0:1:0:0:1:E1。（2）一个或多个连续的段内各位为0的时候可用双冒号（::）压缩表示，但一个IPv6中只允许有一个双冒号，如2012:0501:0000:0001:0000:0000:0001:E001就可以压缩为2012:0501::1:0:0:1:E001或2012:0501:0:1::1:E001，但是不能表示为2012:0501::1::1:E001。1.8计算机网络热点认知1.8.6IPv6简介3.IPv6地址的分类单播地址组播地址任播地址在IPv4协议中某些需要用到的广播地址的服务或功能，IPv6协议都是用组播地址来完成。1.8计算机网络热点认知1.8.6IPv6简介4.IPv6的优势（1）IPv6具有更大的地址空间。（2）IPv6使用更小的路由表。（3）IPv6增加了增强的组播支持以及对流的支持，这使得网络上的多媒体应用有了长足发展的机会，为服务质量控制提供了良好的网络平台。（4）IPv6加入了对自动配置的支持。（5）IPv6具有更高的安全性。（6）允许扩充。（7）更好的头部格式。（8）新的选项。实训——绘制网络拓扑图掌握用Visio软件绘制网络拓扑图。实训目的使用Visio2010软件绘制网络拓扑图。实训内容实训——绘制网络拓扑图（1）运行Visio2010软件，在打开的图1-18所示界面的“模板类别”列表框中选择“网络”选项，然后在右边窗口中选择一个对应的选项，如“详细网络图”，打开图1-19所示的界面（在此仅以选择“详细网络图”选项为例）。实训方法实训——绘制网络拓扑图图1-18Visio2010主界面实训——绘制网络拓扑图图1-19“详细网络图”拓扑结构绘制界面实训——绘制网络拓扑图（2）在左侧窗格中选择“网络和外设”选项，在其中的图像列表中选择“交换机”选项（因为交换机通常是网络的中心，所以首先确定好交换机的位置），按住鼠标左键不放并把“交换机”选项拖动到右边窗口中的相应位置，然后松开鼠标左键，得到一个交换机图像，如图1-20所示。用户还可以在按住鼠标左键的同时拖动四周的绿色方格来调整图像大小；通过按住鼠标左键的同时旋转图像顶部的绿色小圆圈，可以改变图像的摆放方向；再通过把鼠标放在图像上，然后在出现4个方向箭头时按住鼠标左键并拖动鼠标，可以调整图像的位置。图1-21所示为调整交换机图像大小、方向和位置后的图示。实训——绘制网络拓扑图图1-20将图像拖放到绘制平台实训——绘制网络拓扑图图1-21调整交换机图像大小、方向和位置实训——绘制网络拓扑图（3）双击交换机图像，即可在图像下方显示一个小的文本框，此时用户可以在此输入交换机的型号或其他标注，如图1-22所示。输入后在任意空白处单击即可，图像又恢复原来调整后的大小。标注文本的字体、字号和格式等都可以通过工具栏中的相关选项来调整，若要使调整适用于所有标注，则可在图像上右击，在弹出的快捷菜单中选择“格式”→“文本”菜单项，打开图1-23所示的对话框，在此可以进行详细的配置。标注的输入文本框位置也可通过按住鼠标左键移动。实训——绘制网络拓扑图图1-22给图像输入标注实训——绘制网络拓扑图图1-23“文本”对话框实训——绘制网络拓扑图（4）以同样的方法添加一台服务器，并把它与交换机连接起来。服务器的添加方法与交换机一样，在此只介绍交换机与服务器的连接方法。在Visio2010中介绍的连接方法很复杂，其实只需使用工具栏中的“连接线工具”进行连接即可。在选择了该工具后，单击要连接的两个图像之一，此时会有一个红色的方框，移动鼠标选择相应的位置，当出现红色星状点时按住鼠标左键，把连接线拖到另一图像上。注意此时若出现一个大的红方框，则表示不宜选择此连接点，当出现小的红色星状点即可松开鼠标，连接成功，图1-24所示为图像之间的连接示例。实训——绘制网络拓扑图图1-24图像之间的连接示例实训——绘制网络拓扑图（5）把其他网络设备图像一一添加并与网络中的相应设备图像连接起来，当然这些设备图像可能会在左侧窗格的不同类别选项下面。如果左边已显示的类别中没有包括，则可通过选择“文件”→“新建”菜单项，在打开的子菜单中添加其他类别的图形，并显示在左侧窗格中。以上就是Visio2010绘制拓扑图的基本步骤，其操作方法与Word操作方法类似。下面可以使用这个方法进行实训练习，图1-25所示为使用Visio2010绘制的简单网络拓扑结构示意图。实训——绘制网络拓扑图图1-25使用Visio2010绘制的简单网络拓扑结构示意图谢谢欣赏第2章熟悉相关网络设备学习目标（1）掌握常见的网络传输介质及其特性。（2）能识别常见的网络设备。（3）会制作和测试双绞线。学习要点（1）双绞线。（2）光纤与同轴电缆。（3）交换机。2.1网络传输介质2.1.1铜质传输介质什么是双绞线？双绞线（twistedpair，TP）是把两根绝缘的铜导线按一定密度互相绞在一起，用以降低信号干扰的程度，每一根导线在传输中辐射的电波会被另一根线上发出的电波抵消。双绞线也因此而得名。1.双绞线2.1网络传输介质2.1.1铜质传输介质双绞线非屏蔽双绞线屏蔽双绞线图2-1非屏蔽双绞线屏蔽双绞线除了本身价格较贵以外，安装成本也高。这是因为屏蔽双绞线外层有金属网或金属薄膜层，其弯曲度等指标都比非屏蔽双绞线高，增加了安装成本。1.双绞线2.1网络传输介质2.1.1铜质传输介质双绞线的特性：（1）传输特性。双绞线既可用于传输模拟信号，也可用于传输数字信号。（2）连通性。常用于点到点的连接，也可用于多点连接。（3）地理范围。双绞线可以在15km或更大范围内提供数据传输。（4）抗干扰性。在低频传输时，其抗干扰性高于同轴电缆，但在10～100kHz时，其抗干扰性低于同轴电缆。（5）价格。在双绞线、同轴电缆和光纤3种有线介质中，双绞线的价格最便宜。1.双绞线2.1网络传输介质2.1.1铜质传输介质2.同轴电缆1）同轴电缆的结构同轴电缆分为4层，按“同轴”形式构成，如图2-2所示。图2-2同轴电缆的结构2.1网络传输介质2.1.1铜质传输介质2.同轴电缆2）同轴电缆的物理特性同轴电缆的物理特性01同轴电缆的其他特性基带同轴电缆宽带同轴电缆传输特性连通性地理范围抗干扰性价格022.1网络传输介质2.1.2非铜质传输介质1.无线传输介质无线介质传输是指在两个通信设备之间不使用任何物理连接器，无需铺设任何网络传输线。常用的无线介质是微波。地面微波通信卫星通信微波通信图2-3卫星通信2.1网络传输介质2.1.2非铜质传输介质除了上面介绍的两种无线传输介质以外，你还能列举出其他的无线传输介质吗？2.1网络传输介质2.1.2非铜质传输介质2.光纤1）光纤的结构光纤分为单模光纤和多模光纤，由纤芯、包层和涂覆层构成，如图2-4所示。图2-4单模光纤和多模光纤的结构2.1网络传输介质2.1.2非铜质传输介质2.光纤2）光纤的物理特性光纤的物理特性多模光纤单模光纤图2-6单模光纤传输示意图2-5多模光纤传输示意2.1网络传输介质2.1.2非铜质传输介质2.光纤3）光纤的其他特性光纤的其他特性传输特性连通性地理范围抗干扰性价格2.1网络传输介质2.1.2非铜质传输介质想一想你家用的网络是通过光纤传输信号的吗？2.2常用的网络设备2.2.1网卡什么是网卡？网卡（networkinterfacecard，NIC）又称网络适配器，是计算机接入网络的接口，也是局域网中最重要的部件之一。2.2常用的网络设备2.2.1网卡一是将计算机的数据封装为帧（数据包），并通过网线将数据发送到网络上。二是接收网络上传送过来的帧，并将帧重新组合成数据，送给计算机处理。1.网卡的功能2.2常用的网络设备2.2.1网卡2.网卡的结构网卡的结构如图2-7所示，网卡主要由主控制编码芯片、调控元件、工作状态指示灯和网卡接口组成。图2-7网卡2.2常用的网络设备2.2.1网卡3.无线网卡无线网卡是在无线局域网中通过无线传输介质连接网络的无线终端设备。如图2-8所示为两种常见的无线网卡。图2-8两种常见的无线网卡2.2常用的网络设备2.2.2交换机交换机又称以太网交换机或第二层交换机，其工作在数据链路层，如图2-9所示。图2-9交换机2.2常用的网络设备2.2.2交换机直通方式优点是延迟小，交换速度快；缺点是无法进行冲突检测和差错处理。1存储-转发方式2自适应方式3优点是可进行冲突检测和差错处理，并保证转发的数据帧均是有效帧；缺点是延迟大，交换速度慢。根据网络状态将交换机的工作模式在直通方式和存储-转发方式之间进行切换。2.2常用的网络设备2.2.2交换机Letmedoit!实地考察，观察交换机的外形；有条件的情况下，查看交换机的内部构造。2.2常用的网络设备2.2.3路由器路由器是一种智能选择数据传输路由的设备，工作在网络层，用于连接多个网络，是网络的主要节点设备。路由器的主要功能是根据适当的路由算法为数据转发到目标网络提供最优路径。2.2常用的网络设备2.2.3路由器试着比较一下路由器和交换机有什么相同点，又有什么不同点，形成一个表格。实训——双绞线的制作与测试掌握RJ-45水晶头和网络跳线的制作方法和技巧，掌握网络线的色谱、剥线方法、预留长度和压接顺序，掌握各种RJ45水晶头和网络跳线的测试方法，掌握网络线压接常用工具和操作技巧。实训目的双绞线剥线，双绞线拨线，模块压接，跳线测试。实训内容实训——双绞线的制作与测试（1）利用斜口钳剪下所需要的双绞线长度，至少6cm，最多不超过10cm。然后利用双绞线剥线器将双绞线的外皮除去2~3cm。有一些双绞线电缆上含有一条柔软的尼龙绳，如果在剥除双绞线的外皮时觉得裸露出的部分太短而不利于制作RJ-45接头，可以紧握双绞线外皮，再捏住尼龙线往外皮的下方剥开，就可以得到较长的裸露线，如图2-10所示。实训方法图2-10剥掉外皮实训——双绞线的制作与测试实训方法图2-11剥线完成后的双绞线电缆（3）进行拨线操作。将裸露的双绞线中的橙色对线拨向自己的前方，棕色对线拨向自己，绿色对线拨向左方，蓝色对线拨向右方，如图2-12所示。（2）剥线完成后的双绞线电缆如图2-11所示。图2-12拨线实训——双绞线的制作与测试实训方法图2-13理线（5）小心地剥开每一对线，白色混线朝前，因为我们是遵循EIA/TIA568B的标准来制作接头的，线对的颜色是有一定顺序的，如图2-14所示。（4）将绿色对线与蓝色对线放在中间位置，而橙色对线与棕色对线保持不动，即放在靠外的位置，如图2-13所示。图2-14调整线序实训——双绞线的制作与测试实训方法图2-16压接RJ-45接口图2-15插入水晶头（7）确定双绞线的每根线已经正确放置后，就可以用RJ-45压线钳压接RJ-45接头，如图2-16所示。（6）将裸露出的双绞线用剪刀或斜口钳修剪，只剩约13mm的长度。之所以留下这个长度是为了符合EIA/TIA的标准，可以参考有关用RJ-45接头和双绞线制作标准的介绍。实训——双绞线的制作与测试实训方法（8）将跳线两端RJ-45接头分别插入测试仪上下对应的插口中，观察测试仪指示灯闪烁顺序。如果跳线线序和压接正确，上下对应的8组指示灯会按照1-1，2-2，3-3，4-4，5-5，6-6，7-7，8-8的顺序轮流重复闪烁。谢谢欣赏第3章理解局域网技术学习目标（1）了解局域网的定义和特性。（2）熟悉局域网的分类。（3）掌握局域网的体系结构。（4）了解局域网的拓扑结构。（5）了解常见的局域网技术。（6）熟悉常见的以太网技术。学习要点（1）局域网的分类。（2）局域网的体系结构。（3）局域网的拓扑结构。（4）以太网技术。3.1局域网概述3.1.1局域网的定义局域网的定义是什么？

局域网是将有限地理范围内（如一栋大楼、一个部门）的多台计算机通过传输介质连接起来的通信网络。IEEE的网络标准委员会对局域网的定义为：局域网是允许中等地域内的众多独立设备通过中等速率的物理信道直接互连通信的数据通信系统。3.1局域网概述3.1.1局域网的定义局域网的覆盖范围有限，一般在10km以内，通常在单个建筑物内或者一组相对靠近的建筑群的区域内。局域网连接的数据通信设备是广义的，包括个人终端设备、服务器、交换机及各类计算机外围设备等。2.独立的设备1.地理范围有限中等速率是以前的说法，随着计算机技术和通信技术的进步，层出不穷的新型网络设备和传输介质极大地提高了局域网的数据传输速率。3.中等速率局域网的概念的3要点3.1局域网概述3.1.1局域网的定义想一想你能举例说明哪些计算机网络属于局域网吗？3.1局域网概述3.1.2局域网的特性

局域网最基本的目的是在一个家庭或单位范围内为连接在网络上的所有计算机和其他设备之间提供一条数据传输速率较高、误码率较低的通信信道，从而达到相互通信及资源共享的目的。局域网要实现怎样的目的？3.1局域网概述3.1.2局域网的特性010203覆盖范围小，用户相对集中数据传输速率高，误码率低

组网方便，使用灵活局域网的特性一般而言，局域网应具有以下几个特性：3.1局域网概述3.1.3局域网的分类按照网络转换方式共享介质局域网交换局域网

共享介质局域网中的各个节点共用传输介质，数据以广播的方式在网络中传输。

交换局域网以交换机为核心部件，每个交换机有多个端口，并有识别端口地址的功能，可在多个端口之间并行传输数据，从而提高了数据传输速率。13.1局域网概述3.1.3局域网的分类按照介质访问控制方法2以太网以太网采用的介质访问控制方法是CSMA/CD，通过监听和重传来解决冲突。令牌环网

令牌环网则是通过截获令牌获得数据发送权的方法来避免冲突3.1局域网概述3.1.3局域网的分类对等式局域网非对等式局域网3.按照网络资源管理方式分类基带局域网宽带局域网4.按照网络传输技术分类3.1局域网概述3.1.4局域网的体系结构局域网有什么用？

局域网的主要工作是完成节点到节点之间的数据传输，其特点是局域网一般归属于一个单位，而单位根据自身不同的需求采用不同的组网方式及网络设备。这就导致局域网具有不同的类型，在传输介质的选择和介质访问控制方法等方面各不相同。3.1局域网概述3.1.4局域网的体系结构

IEEE802委员会考虑到局域网采用了多种传输介质和介质访问控制方法，为简化标准内容将数据链路层划分为两个子层：介质访问控制子层和逻辑链路控制子层。OSI参考模型、局域网参考模型和IEEE802标准的对应关系如图3-1所示。图3-1OSI参考模型、局域网参考模型和IEEE802标准3.2局域网的拓扑结构局域网内的常见拓扑结构有哪些？总线型拓扑结构星型拓扑结构环型拓扑结构网状拓扑结构混合结构3.2局域网的拓扑结构1.总线型拓扑结构总线型拓扑结构是局域网内最常见的一种拓扑结构，该类型网络将单根传输线作为传输介质，所有结点都通过相应的硬件接口直接连到传输介质（总线）上，如图3-2所示，其特点如下：图3-2总线型拓扑结构3.2局域网的拓扑结构1.总线型拓扑结构（4）网络的延伸距离有限，节点数有限。（3）某个节点故障不影响网络工作。（1）多台机器共用一条传输线路，线路利用率高。总线型拓扑结构特点（2）同一时刻只能有两台计算机通信。3.2局域网的拓扑结构2.环型拓扑结构

环型拓扑结构由连接成封闭回路的网络结构组成，每个节点与其左右相邻的节点连接，如图3-3所示。图3-3环型拓扑结构3.2局域网的拓扑结构2.环型拓扑结构其特点如下：（1）实时性较好（信息在网络中传输的最大时间固定）。（2）每个转发器只与相邻两个结点有物理连接。（3）传输控制机制比较简单。（4）某个转发器故障将导致网络瘫痪。（5）单个环网的入网设备数有限。3.2局域网的拓扑结构3.星型拓扑结构

星型拓扑结构由点到点链路接到中央节点的各站点组成，由中心设备实现许多点到点连接，如图3-4所示。什么是星型拓扑结构？图3-4星型拓扑结构3.2局域网的拓扑结构4.网状拓扑结构网状拓扑结构主要用于广域网，如图3-5所示。这种结构网络的网络控制功能分散在网络各结点上，结点之间有多条线路相连，即使一条线路出现故障，通过迂回线路，网络仍能正常工作，所以网络的可靠性较高。由于网状拓扑结构比较复杂，因此建设成本较高。图3-5网状拓扑结构3.2局域网的拓扑结构5.混合结构混合结构是将上述各种拓扑结构混合起来的结构，常见的有树型（总线型的演变或者总线型和星型的混合）、环星型（环型和星型的混合）等。混合结构的定义3.2局域网的拓扑结构试着比较一下上述几种网络拓扑结构的优点和缺点，并形成表格。3.3局域网技术3.3.1封装成帧为什么要用封装成帧的方式？OSI参考模型体系结构规定，任意中间层需借助下一层的服务为上一层提供无差别的服务。数据链路层的下层为物理层，物理层仅提供简单的比特流传输服务，并且不对服务质量做任何承诺。为向网络层提供相对可靠的数据传输服务，数据链路层采用了数据封装成帧的功能，在用户数据中加入一系列控制信息，保障数据传输的可靠性。3.3局域网技术3.3.1封装成帧封装成帧的方式数据封装成帧的方式是在网络层的分组前后分别添加首部和尾部构成一个帧，同时为区分帧的开始和结束，通常在帧的两端各添加一个特殊的帧标识字段（帧定界符），两个连续的帧标识字段表明了一个帧的结束和一个帧的开始，帧结构如图3-6所示。图3-6数据帧的基本格式3.3局域网技术3.3.2透明传输010203字符填充法零比特填充法

使用特殊的帧定界符常见的透明传输方法：3.3局域网技术3.3.3流量控制在双方的数据通信中，如何控制数据通信的流量同样非常重要。它既可以确保数据通信的有序进行，又可避免通信过程中出现因为接收方来不及接收而造成的数据丢失。这就是数据链路层的流量控制功能。3.3局域网技术3.3.4差错检测和纠错技术什么是差错检测和纠错技术？在计算机通信中，人们提出一种用于在通信过程中产生比特流差错时进行自动检测和纠正错误的方法，这种方法称为差错检测和纠错技术。图3-7所示为含校验码的数据帧格式。图3-7含校验码的数据帧格式3.3局域网技术3.3.4差错检测和纠错技术1.奇偶校验法最简单的奇偶校验法是单个奇偶校验位。图3-8所示为一位偶校验方案，单个校验位存放在一个单独的字段中。图3-8一位偶校验3.3局域网技术3.3.4差错检测和纠错技术1.奇偶校验法单个奇偶校验位优点缺点操作方法简单且校验码仅占一位。在差错概率小且差错类型以随机差错为主的情况下，单个奇偶校验位可以满足差错检测的需求。实际的测量表明差错经常集中在一起突发，在突发差错的情况下，使用单个奇偶校验位的正确率仅能够达到50%，且无法进行纠错。3.3局域网技术3.3.4差错检测和纠错技术1.奇偶校验法图3-9二维奇偶校验实例3.3局域网技术3.3.4差错检测和纠错技术2.循环冗余校验法循环冗余校验（cyclicredundancycheck，CRC）编码也称多项式编码，是目前计算机网络中应用广泛的差错校验技术。概念任意一个由二进制位串组成的数据都可以和一个系数仅为0和1取值的多项式一一对应。基本思想3.3局域网技术3.3.4差错检测和纠错技术2.循环冗余校验法循环冗余校验的编码思想是：对于一个给定的数据段D，发送方要选择r位附加位R，将它们附加在D后面，产生d+r位的二进制位串，即CRC编码后的数据，如图3-10所示。图3-10CRC编码思想3.3局域网技术3.3.4差错检测和纠错技术2.循环冗余校验法循环冗余校验的操作过程是：发送方和接收方在数据传输前首先协商一个r+1位二进制位串G，称为生成多项式，要求G的最高有效位是1。假设传输数据D=1011001，r=4，生成多项式G=x4+x3+1，则G对应的二进制位串为11001，发送方和接收方的计算过程如图3-11所示。图3-11CRC校验过程3.3局域网技术3.3.5介质访问控制技术介质访问控制是指控制网络上的各节点在什么情况下可以使用介质发送数据，以及在发送数据的过程中，如何发现问题并解决问题的管理技术。介质访问控制是局域网最关键的一项基本技术，将对局域网的体系结构和总体性能产生决定性的影响。什么是介质访问控制？3.3局域网技术3.3.5介质访问控制技术1.ALOHA协议纯ALOHA分槽ALOHA任何用户有数据发送就可以发送，每个用户通过监听信道来判断是否发生了冲突，一旦发现有冲突就随机等待一段时间，然后重新发送。将时间划分为离散的时间片，每个时间片用来传输一个帧，每个用户只能在一个时间片的开始传送帧，其他步骤与纯ALOHA系统相同。ALOHA协议3.3局域网技术3.3.5介质访问控制技术2.载波侦听多路访问载波侦听多路访问（CSMA）的原理是什么？一个节点在发送数据前，需要先侦听信道，若信道上没有其他站点发送的信号存在，即认为当前信道空闲，则该节点开始发送数据；反之，若侦听到其他节点的信号，即认为信道忙，则需要等待一段时间后重新侦听信道，重复上述步骤，直到侦听到信道空闲将数据发送出去。3.3局域网技术3.3.5介质访问控制技术3.载波侦听多路访问/冲突检测工作原理在CSMA的基础上，加入冲突检测机制。冲突是指信道上不同节点数据发生的碰撞，冲突会导致信号出现严重失真，无法从中恢复可用信息。为避免和处理冲突情况，CSMA/CD要求节点在发送数据的同时进行冲突检测，一旦发生冲突，立即停止发送，并等待冲突平息后进行发送，直至将数据成功地发送出去。因此，CSMA/CD的工作原理可简单概括为先听后发、边听边发、冲突停止和随机延迟后重发。3.3局域网技术3.3.5介质访问控制技术4.令牌传递协议令牌传递协议在网络中设置一类特殊数据帧，即令牌。令牌在由节点构成的逻辑环中按指定方向传递，即从一个节点到另一个节点传递令牌。一个节点只有在占有令牌时才能发送数据帧，发送完毕后将令牌传递给下一个节点。概念3.4以太网技术3.4.1以太网的帧格式以太网的帧格式包含8个字段：前导符、起始符、目的地址、源地址、类型、数据、PAD和FCS，完整的帧格式如图3-12所示。图3-12完整的以太网的帧格式帧格式的组成3.4以太网技术3.4.2CSMA/CD协议冲突检测载波侦听多路访问CSMA/CD协议的要点在总线型网络中，众多计算机以多点接入的方式连在一根总线上。载波侦听即发送前先侦听，节点发送数据前先要检测信道上是否有其他节点在发送数据，如果有就暂时不发送，等到信道空闲后再发送。冲突检测即边发送边侦听，节点在发送数据的同时监听信道上是否出现数据碰撞，若出现碰撞，则立即停止发送数据，随机等待一段时间后再次发送。3.4以太网技术3.4.2CSMA/CD协议要实现CSMA/CD协议需要解决如下几个问题：①节点以什么标准来确定信道是否空闲？②边发送边侦听的目的是发现冲突并及时停止发送数据，避免浪费网络资源。③当冲突发生后，节点将如何处理冲突，并需要等待多长时间后重新发送数据？下面就这3个问题，以10Mb/s的以太网为例，对CSMA/CD协议的细节进行讨论。3.4以太网技术3.4.2CSMA/CD协议1.关于信道空闲的标准节点网卡在接收到一帧时需要做一系列检测和处理，为了保证网卡能正确和连续地处理和接收帧，IEEE802.3标准规定了帧间的最小间隔。为提高网络利用率，以太网规定节点确定信道空闲的标准就是在最小帧间隔时间内检测到信道上有信号。3.4以太网技术3.4.2CSMA/CD协议2.争用期的长度和最小帧长度当节点发送数据后，最迟经过多长时间才能知道自己发送的数据和其他节点发送的数据有没有发生碰撞呢？从图3-13可以看出，节点A发送的数据快要到达接收方B时，B发送的数据与A的数据发生碰撞，若A的数据无限接近B，则这是距离A最远的碰撞。因此，从A发送数据到冲突信号回传回来的时长最多是端到端传播时延的两倍，即往返传播时延。在这个时间段内，发送的数据都存在遭遇碰撞的可能性，因此以太网将往返传播时延称为争用期。3.4以太网技术3.4.2CSMA/CD协议2.争用期的长度和最小帧长度图3-13冲突检测的过程3.4以太网技术3.4.2CSMA/CD协议3.强化冲突和指数回退算法当发送方节点检测到冲突信号后，除立即停止发送数据外，还要继续发送48比特的人为干扰信号，以便让所有用户都知道现在已发生了冲突，需延缓发送数据。发送完干扰信号后，节点需等待一段时间后再开始监听信道，那么如何确定等待的时长呢？在CSMA/CD协议中，节点采用指数回退算法来确定等待的时间长度。3.4以太网技术3.4.2CSMA/CD协议3.强化冲突和指数回退算法CSMA/CD协议的执行流程归纳如下，如图3-14所示。图3-14CSMA/CD协议执行流程图3.4以太网技术3.4.3共享式以太网和交换式以太网1.共享式以太网共享式以太网早期的以太网（如10Base-5或10Base-2）是总线型以太网，使用同轴电缆作为传输媒体。在后期的10Base-T以太网中，使用集线器代替中继器。3.4以太网技术3.4.3共享式以太网和交换式以太网1.共享式以太网图3-15基于集线器的共享式以太网因此，基于集线器的共享式以太网，从物理拓扑结构上看是星型拓扑结构，但从其工作原理看，其本质还是总线型拓扑结构。3.4以太网技术3.4.3共享式以太网和交换式以太网2.交换式以太网交换式以太网由于集线器仅工作在物理层，因此无法实现对冲突域的划分，网络中节点越多，发生冲突的可能性就越大，因此无法应对大型网络环境。要提高以太网的扩展性，必须对网络进行分段。为什么需要交换式以太网？3.4以太网技术3.4.3共享式以太网和交换式以太网2.交换式以太网交换式以太网的优点通过分段，既可以保证部分内部的信息不会流至其他部门，又可以保证部门之间的通信。以太网节点的减少使冲突发生的概率更小，网络效率更高。分段之后各段可按需选择自己的网络速率，组成性价比更高的网络。3.4以太网技术3.4.4高速以太网什么是高速以太网？随着通信技术的发展及用户对网络带宽需求的增加，迫切需要建立高速局域网。速度达到或超过100Mb/s的以太网称为高速以太网。3.4以太网技术3.4.4高速以太网010203快速以太网千兆以太网

万兆以太网高速以太网3.4以太网技术3.4.4高速以太网1.快速以太网快速以太网通常指100Mb/s速率的以太网。快速以太网继承了IEEE802.3的CSMA/CD协议、帧格式、接口，仅是将传输速率从10Mb/s提高到了100Mb/s，并减少了等待应答帧的时间。为进一步提高网络传输速率，快速以太网多采用全双工交换设备，使网内节点可在无冲突的网络环境中高速收发数据。概念3.4以太网技术3.4.4高速以太网1.快速以太网（1）100Base-TX（2）100Base-T4（3）100Base-FX快速以太网支持以下3种不同的物理层标准：3.4以太网技术3.4.4高速以太网2.千兆以太网千兆以太网具有以下特点：允许在1Gbps下以全双工和半双工两种方式工作。沿用IEEE802.3协议的帧格式。在半双工模式下使用CSMA/CD协议实现介质访问控制。与10Base-T、100Base-T技术兼容。3.4以太网技术3.4.4高速以太网千兆以太网的组成综合布线系统千兆网卡千兆交换机2.千兆以太网3.4以太网技术3.4.4高速以太网（1）1000Base-X（IEEE802.3z）①1000Base-SX②1000Base-LX③1000Base-CX（2）1000Base-T（IEEE802.3ab）两种物理层标准：2.千兆以太网3.4以太网技术3.4.4高速以太网3.万兆以太网万兆以太网使用光纤作为传输介质，长距离时选用光收发器和单模光纤，可完成广域网和城域网的数据传输；短距离时选用便宜的多模光纤，其传输距离为65~300m。万兆以太网只采用全双工方式，因此不存在争用问题，也不使用CSMA/CD协议。万兆以太网继承了早期以太网的精髓，如帧格式、最大和最小帧长度等，从而使得万兆以太网可以和现有的以太网环境融合，支持用户已有的应用。万兆以太网具有以下特点：实训——构建局域网掌握基于家庭用户的局域网构建方法。实训目的（1）家庭用户的简单拓扑连接。（2）路由器的简单配置。（3）PC有线上网。（4）笔记本电脑无线上网。实训内容实训——构建局域网实训方法1.搭建基本连接环境根据图3-16所示网络拓扑图搭建基本连接环境。图3-16实训网络拓扑图实训——构建局域网实训方法2.配置计算机（1）在桌面上右击“网络”图标，在弹出的快捷菜单中执行“属性”命令。如图3-17所示。（2）在随后弹出的对话框的“此连接使用下列项目”列表框中选择“Internet协议版本4（TCP/IPv4）”选项，如图3-18所示。图3-17单击“属性”按钮图3-18“本地连接属性”对话框实训——构建局域网实训方法2.配置计算机（3）单击“属性”按钮，在弹出的对话框的“常规”选项卡中配置计算机自动获得IP地址和DNS服务器地址，如图3-19所示。图3-19配置计算机自动获得IP地址和DNS服务器地址实训——构建局域网实训方法3.登录Web管理界面打开IE，在地址栏中输入“”并按Enter键。随后会弹出一个对话框，要求输入用户名和密码，默认的用户名和密码都为“admin”。4.设置路由器（1）输入完用户名和密码后单击“确定”按钮，将弹出“设置向导”对话框，如图3-20所示。若没有弹出，则可单击页面侧栏中的“设置向导”链接。（2）在新的界面中，可以根据实际网络情况选择上网方式，如图3-21所示。选择完成单击“下一步”按钮。（3）在弹出的界面中输入ISP提供的上网账号和上网口令（密码），如图3-22所示。（4）输入完成后单击“下一步”按钮，接下来将要配置基本的无线网络参数，如图3-23所示。实训——构建局域网实训方法图3-20“设置向导”对话框图3-21选择上网方式实训——构建局域网实训方法图3-23配置基本的无线网络参数图3-22输入上网账号和上网口令（密码）实训——构建局域网实训方法图3-24完成设置（5）设置完成后单击“下一步”按钮，进入下一个界面。完成设置，如图3-24所示。4.设置路由器谢谢欣赏第4章掌握局域网组网技术学习目标（1