局域网技术与组网工程

第1章计算机网络基础知识1.1计算机网络的形成与发展1.2计算机网络的功能和应用1.3计算机网络的分类1.4计算机网络的拓扑结构1.5计算机网络的基本组成1.6计算机网络的标准化1.7计算机网络的主要性能指标1.1计算机网络的形成与发展1.1.1计算机网络的产生计算机网络是通信技术和计算机技术相结合的产物，它是信息社会最重要的基础设施，并将构成人类社会的信息高速公路。1946年诞生了世界上第一台电子数字计算机，从而开辟了向信息社会迈进的新纪元。20世纪50年代，美国利用计算机技术建立了半自动化的地面防空系统(SAGE)，它将雷达信息和其他信号经远程通信线路送达计算机进行处理，第一次利用计算机网络实现了远程集中式控制，这是计算机网络的雏形。

下一页返回1.1计算机网络的形成与发展1969年，美国国防部高级研究计划局(DARPA)建立了世界上第一个分组交换网ARPANet，即Internet的前身，这是一个只有4个节点的存储转发方式的分组交换广域网，ARPANet的远程分组交换技术，于1972年在首次国际计算机会议上公开展示。1976年，美国Xerox公司开发了基于载波监听多路访问/冲突检测(CSMA/CD)原理的、用同轴电缆连接多台计算机的局域网，取名以太网。计算机网络是半导体技术、计算机技术、数据通信技术和网络技术相互渗透、相互促进的产物。数据通信的任务是利用通信介质传输信息。通信网为计算机网络提供了便利而广泛的信息传输通道，而计算机和计算机网络技术的发展也促进了通信技术的发展。上一页下一页返回1.1计算机网络的形成与发展1.1.2计算机网络的发展1.大型机时代(1965-1975年)2.小型机联网(1975一1985年)3.共享型的局域网(1985一1995年)4.交换时代(1995年至今)

上一页下一页返回1.1计算机网络的形成与发展1.1.3计算机网络的发展趋势1.三网合一目前广泛使用的网络有通信网络、计算机网络和有线电视网络。随着技术的不断发展，新的业务不断出现，新旧业务不断融合，作为其载体的各类网络也不断融合，使目前广泛使用的三类网络正逐渐向单一统一的IP网络发展，即所谓的“三网合一”。在IP网络中可将数据、语音、图像、视频均归结到IP数据包中，通过分组交换和路由技术，采用全球性寻址，使各种网络无缝连接，IP协议将成为各种网络、各种业务的“共同语言”，实现所谓的EverythingoverIP上一页下一页返回1.1计算机网络的形成与发展2.光通信技术光通信技术已有30年的历史。随着光器件、各种光复用技术和光网络协议的发展，光传输系统的容量已从Mb/s级发展到Tb/s级，提高了近100万倍。3.IPv6协议TCP/IP协议族是互联网基石之一，而IP协议是TCP/IP协议族的核心协议，是TCP/IP协议族中网络层的协议。目前IP协议的版本为IPv4。IPv4的地址位数为32位，即理论上约有42亿个地址。随着互联网应用的日益广泛和网络技术的不断发展，IPv4的问题逐渐显露出来，主要有地址资源枯竭、路由表急剧膨胀、对网络安全和多媒体应用的支持不够等。

上一页下一页返回1.1计算机网络的形成与发展IPv6是下一版本的IP协议，也可以说是下一代IP协议。IPv6采用128位地址长度，儿乎可以不受限制地提供地址。理论上约有3.4x103个IP地址，而地球的表面积以厘米为单位也仅有5.1x1018cm2，即使按保守方法估算IPv6实际可分配的地址，每个平方厘米面积上也可分配到若干亿个IP地址。IPv6除一劳永逸地解决了地址短缺问题外，同时也解决了IPv4中的其他缺陷，主要有端到端IP连接、服务质量(QoS)、安全性、多播、移动性、即插即用等。上一页下一页返回1.1计算机网络的形成与发展4.宽带接入技术计算机网络必须要有宽带接入技术的支持，各种宽带服务与应用才有可能开展。因为只有接入网的带宽瓶颈问题被解决，骨干网和城域网的容量潜力才能真正发挥。尽管当前宽带接入技术有很多种，但只要是不和光纤或光结合的技术，就很难在下一代网络中应用。目前光纤到户(FiberToTheHome,FTTH)的成本已下降至可以为用户接受的程度。这里涉及两个新技术:一个是基于以太网的无源光网络(EthernetPassiveOpticalNetwork,EPON)的光纤到户技术，另一个是自由空间光系统(FreeSpaceOptical,FSO)上一页下一页返回1.1计算机网络的形成与发展5.移动通信系统技术3G系统比现用的2G和2.5;系统传输容量更大，灵活性更高。它以多媒体业务为基础，已形成很多的标准，并将引入新的商业模式。3G以上包括后3G,4G乃至5G系统，它们将更是以宽带多媒体业务为基础，使用更高更宽的频带，传输容量会更上一层楼。它们可在不同的网络间无缝连接，提供满意的服务;同时网络可以自行组织，终端可以重新配置和随身携带，是一个包括卫星通信在内的端到端的IP系统，可与其他技术共享一个IP核心网。它们都是构成下一代移动互联网的基础设施。上一页返回1.2计算机网络的功能和应用1.2.1计算机网络的功能1.资源共享现代计算机网络连接的主要目的是共享网络资源，包括硬件资源，比如大容量的硬盘、打印机等;包括软件资源，比如文字数字数据、图片、视频图像等。2.数据通信数据通信是计算机网络的基本功能之一，用以实现计算机与终端，或计算机与计算机之间传递各种信息，从而提高了计算机系统的整体性能，也大大方便了人们的工作和生活。下一页返回1.2计算机网络的功能和应用3.提高信息系统的可靠性组成计算机网络的计算机网络系统具有可靠的处理能力。计算机网络中的计算机能够彼此互为备用，一旦网络中某台计算机出现故障，故障计算机的任务就可以由其他计算机来完成，不会出现单机故障使整个系统瘫痪的现象，增加了计算机网络系统的安全可靠性。4.进行分布处理在具有分布处理能力的计算机网络中，可以将任务分散到多台计算机上进行处理，由网络来完成对多台计算机的协调工作。上一页下一页返回1.2计算机网络的功能和应用5.进行实时控制和综合处理利用计算机网络，可以完成数据的实时采集、实时传输、实时处理和实时控制，这在实时性要求较高或环境恶劣的情况下非常有用。另外通过计算机网络可将分散在各地的数据信息进行集中或分级管理，通过综合分析处理后得到有价值的数据信息资料。利用网络完成下级生产部门或组织向上级部门的集中汇总，可以使上级部门及时了解情况。6.其他用途利用计算机网络可以进行文件传送，作为仿真终端访问大型机，在异地同时举行网络会议，进行电子邮件的发送与接收，在家中办公或购物，从网络上欣赏音乐、电影、体育比赛节日等，还可以在网络上和他人进行聊天或讨论问题等。上一页下一页返回1.2计算机网络的功能和应用1.2.2计算机网络的应用1.办公自动化人们已经不满足于用个人计算机进行文字处理及文档管理，普遍要求把一个机关或企业的办公计算机连成网络，以简化办公室的日常工作，这些事务包括:(1)信息录人、处理、存档等。(2)信息的综合处理与统计。(3)步及告生成与部门之间或上下级之间的报表传递。(4)通信、联络(电话、邮件)等。(5)决策与判断。上一页下一页返回1.2计算机网络的功能和应用2.管理信息系统管理信息系统对一个企业，特别是部门多、业务复杂的大型企业更有意义，也是当前计算机网络应用最广泛的方面，主要有:(1)按不同的业务部门设计子系统，例如，计划统计子系统、人事管理子系统、设备仪器管理子系统等。(2)工况监督系统，例如，对大型生产设备、仪器的参数、产量等信息实时采集的综合信息处理系统。(3)企业管理决策支持系统。上一页下一页返回1.2计算机网络的功能和应用3.电子数据交换电子商务、电子数据交换等网络应用把商店、银行、运输、海关、保险以至工厂、仓库等各个部门联系起来，实行无纸、无票据的电子贸易。它可提高商贸，特别是国际商贸的流通速度，降低成本、减少差错、方便客户和提高商业竞争力，也是全球化经济的体现，是构造全球化信息社会不可缺少的纽带。上一页下一页返回1.2计算机网络的功能和应用4.公共生活服务信息化公共生活服务包括以下一些与公共生活密切相关的网络应用服务。(1)与电子商务有关的网上购物服务。(2)基于信息检索服务的各种生活信息服务，例如，天气预报信息、旅游信息、交通信息、图书资料出版信息、证券行情信息等。(3)基于联机事务处理系统的各种事务性公共服务，例如，飞机、火车联网订票系统、银行联汇兑及取款系统、旅店客房预定系统及图书借阅管理系统等。(4)各种方便、快捷的网络通信服务，如网络电子邮件、网络电话、网络传真、网络电视电话、网络寻呼机、网上交友及网络视频会议等。(5)网上广播、电视服务，如网上新闻组、交互式视频点播等。上一页下一页返回1.2计算机网络的功能和应用5.远程教育基于计算机网络的现代教育系统更能适应信息社会对教育高效率、高质量、多学制、多学科、个别化、终身化的要求。因此，有人把它看成是教育领域中的信息革命，也是科教兴国的重要举措。6.电子政务政府上网可以及时发布政务信息和接收处理公众反馈的信息，增强人民群众与政府领导之间的直接联系和对话，有利于提高政府机关的办事效率，提高透明度与领导决策的准确性，有利于廉政建设和社会民主建设。上一页返回1.3计算机网络的分类1.3.1按网络传输技术分类1.广播网络广播网络的通信信道是共享介质，即网络上的所有计算机都共享它们的传输通道。这类网络以局域网为主，如以太网、令牌环网、令牌总线网、光纤分布数字接口(FiberDistributeDizitalInterface，FDDI)网等。2.点到点网络点到点网络也称为分组交换网，点到点网络使得发送者和接收者之间有许多条连接通道，分组要通过路由器，而且每一个分组所经历的路径是不确定的。下一页返回1.3计算机网络的分类1.3.2按网络覆盖范围分类1.局域网(LocalAreaNetwork,LAN)局域网的地理分布范围在儿千米以内，一般局域网络建立在某个机构所属的一个建筑群内，或大学的校园内，也可以是办公室或实验室儿台计算机连成的小型局域网络。局域网连接这些用户的微型计算机及其网络上作为资源共享的设备(如打印机等)进行信息交换，另外通过路由器和广域网或城域网相连接实现信息的远程访问和通信。LAN是当前计算机网络发展中最活跃的分支。上一页下一页返回1.3计算机网络的分类2.城域网(MetropolitanAreaNetwork,MAN)城域网采用类似于LAN的技术，但规模比LAN大，地理分布范围在10~100km，介于LAN和WAN之间，一般覆盖一个城市或地区。3.广域网(WideAreaNetwork,WAN)广域网的涉辖范围很大。可以是一个国家或一个洲际网络，规模十分庞大而复杂，它的传输媒体由专门负责公共数据通信的机构提供。它的特点可以归纳为:(1)覆盖范围广，可以形成全球性网络，如Internet网。(2)数据传输速率低，一般在1.2Kb/s~15.44Mb/s之间，误码率较高，纠错处理相对复杂。(3)通信线路一般使用电信部门的公用线路或专线，如公用电话网(PB'PN)、综合业务网(ISDN),DDN,ADSL等。上一页下一页返回1.3计算机网络的分类1.3.3按网络的拓扑结构分网络中各个节点相互连接的方法和形式称为网络拓扑。网络的拓扑结构形式较多，主要分为:总线型、星型、环型、树型、全互联型、网状型和不规则型。按照网络的拓扑结构，可把网络分成:总线型网络、星型网络、环型网络、树型网络、网状型网络、混合型和不规则型网络。1.3.4其他的网络分类方法按网络控制方式的不同，可把计算机网络分为分布式和集中式两种网络。上一页下一页返回1.3计算机网络的分类按信息交换方式，计算机网络分为分组交换网、报文交换网、线路交换网和综合业务数字网等。按网络环境的不同，可把计算机网络分成企业网、部门网和校园网等。计算机网络还可按通信速率分为3类:低速网、中速网和高速网。按网络配置分类，这主要是对客户机/服务器模式的网络进行分类。按照传输介质带宽分类，计算机网络分为基带网络和宽带网络。上一页下一页返回1.3计算机网络的分类按网络协议分类，可把计算机网络分为以太网(Ethernet、令牌环网(TokenRing),光纤分布式数据接口网络(FDDI),X.25分组交换网络、TCP/IP网络、系统网络架构(SystemNetworkArchitecture,SNA)网络、异步转移模式(ATM)网络等。Ethernet,TokenRing,FDDI,X.25,TCP/IP,SNA等都是访问传输介质的方法或网络采用的协议。上一页返回1.4计算机网络的拓扑结构1.星型拓扑结构星型结构由一中心结点和一些与它相连的从结点组成。主结点可与从结点直接通信，而从结点之间必须经中心结点转接才能通信。星型结构一般有两类:一类是中心主结点为功能很强的计算机，它具有数据处理和转接双重功能，为存储转发方式，转接会产生时间延迟。另一类是转接中心仅起各从结点的连通作用，例如CBX系统或集线器转接系统。下一页返回1.4计算机网络的拓扑结构2.总线型拓扑结构总线结构采用公共总线作为传输介质，各结点都通过相应的硬件接口直接连向总线，信号沿介质进行广播式传送。由于总线拓扑共享无源总线，通信处理为分布式控制，故人网结点必须智能，能执行介质访问控制协议。3.环型拓扑结构环型结构为一封闭环形，各结点通过中继器连人网内，各中继器间由点到点链路首尾连接，信息单向沿环路逐点传送。上一页下一页返回1.4计算机网络的拓扑结构4.树型拓扑结构树型结构是从总线结构演变过来的，形状像一棵倒置的树，顶端有一个带分支的根，每个分支还可延伸出子分支。当结点发送时，根接收信号，然后再重新广播发送到全网。其特点是综合了总线型与星型的优缺点。5.网状型拓扑结构网状结构又称为分布式结构，其无严格的布点规定和构形，结点之间有多条线路可供选择。当某一线路或结点故障时不会影响整个网络的工作，具有较高的可靠性，而且资源共享方便。由于各个结点通常和另外多个结点相连，故各个结点都应具有选路和流控制的功能，所以网络管理软件比较复杂，硬件成本较高。上一页下一页返回1.4计算机网络的拓扑结构6.混合状拓扑结构由于卫星和微波通信是采用无线电波传输的，因此就无所谓网络的构形，也可以看做是一种任意形和无约束的网状结构的混合结构。上一页返回1.5计算机网络的基本组成1.5.1计算机网络的系统组成计算机网络要完成数据处理与数据通信两大基本功能，因此从逻辑功能上，一个计算机网络分为两个部分:负责数据处理的计算机与终端;负责数据通信的通信控制处理机与通信链路。从计算机网络系统组成的角度来看，典型的计算机网络从逻辑功能上可以分为资源子网和通信子网两部分。从计算机网络功能角度讲，资源子网是负责数据处理的子网，通信子网是负责数据传输的子网。一个典型的计算机网络组成如图1一2所示。下一页返回1.5计算机网络的基本组成1.资源子网资源子网由主机、终端、终端控制器、联网外设、各种软件资源与信息资源组成。资源子网的主要任务是:提供资源共享所需的硬件、软件及数据等资源，提供访问计算机网络和处理数据的能力。2.通信子网通信子网由通信控制处理机、通信线路、信号变换设备及其他通信设备组成，完成数据的传输、交换以及通信控制，为计算机网络的通信功能提供服务。通信控制处理机在通信子网中又被称为网络节点。它一方面作为与资源子网的主机、终端连接的接口，将主机和终端接入网内;另一方面它又作为通信子网中的分组存储转发节点，完成分组的接收、校验、存储和转发等功能，实现将源主机报义准确发送到目的主机的作用。上一页下一页返回1.5计算机网络的基本组成1.5.2网络应用过程中相关的网络组件1.服务器服务器是一台高性能计算机，用于网络管理、运行应用程序、处理各网络工作站成员的信息请求等，并连接一些外部设备如打印机、CD一ROM,调制解调器等。根据其作用的不同分为文件服务器、应用程序服务器、通信服务器和数据库服务器等。2.客户机客户机也称工作站，连人网络中的由服务器进行管理和提供服务的任何计算机都属于客户机，其性能一般低于服务器。个人计算机接入Internet后，在获取Internet服务的同时，其本身就成为一台Internet网上的客户机。

上一页下一页返回1.5计算机网络的基本组成3.网络适配器网络适配器也称网卡，在局域网中用于将用户计算机与网络相连，大多数局域网采用以太(Ethernet)卡，如NE2000网卡、PEMCIA卡等。4.传输介质网络电缆用于网络设备之间的通信连接，常用的网络电缆有双绞线、细同轴电缆、粗同轴电缆、光缆等。上一页下一页返回1.5计算机网络的基本组成5.网络操作系统网络操作系统(NOS)是用于管理的核心软件。在目前网络系统软件市场上，常用的网络系统软件有:UNIX系统(如IBMAIX,SunSolaris,HPUX等)、PCUNIX系统(SCOUNIX、SolarisX86等)、NovellNetWare、WindowsNT、AppleMacintosh、Linux等。UNIX因其悠久的历史、强大的通信和管理功能以及可靠的安全性等特性得到较为普遍的认可。WindowsNT则利用价格优势、友好的用户界面、简易的操作方式和丰富的应用软件等特性，在短短儿年的时间内就在小型网络系统市场竞争中脱颖而出。由于WindowsNT有较好的扩展性、优良的兼容性、易于管理和维护，故小型网络系统平台通常均选用它。上一页下一页返回1.5计算机网络的基本组成6.网络协议(1)TCP/IP协议:(2)IPX/SPX网络协议(3)NetBEUI协议(4)万维网(WWW)协议7.客户软件和服务软件客户机(网络工作站)上使用的应用软件统称为客户软件，它用于应用和获取网络上的共享资源。用在服务器上的服务软件则使网络用户可以获取服务器上的各种服务。上一页返回1.6计算机网络的标准化1.6.1国际标准化组织(ISO)ISO是一个自发的不缔约组织，由各技术委员会(TC)组成，其中的TC97技术委员会专门负责制定有关信息处理的标准。1977年，ISO决定在TC97下成立一个新的分技术委员会SC16，以“开放系统互连”为目标，进行有关标准的研究和制定。现在SC16改为SC21,负责七层模型中高四层及整个参考模型的研究。另一个与计算机网络有关的分技术委员会为SC6，它负责低三层的标准与数据通信有关的标准制定。中国从1980年开始也参加了ISO的标准工作。下一页返回1.6计算机网络的标准化1.6.2其他标准化机构(1)国际电信联盟(ITU)。国际电话电报咨询委员会CCITT，现已改名为国际电信联盟ITU(InternationalTelecommunicationUnion)，主要负责有关通信标准的研究和制定，其中ITU一T(国际电信联盟电信标准化局)下设有巧个工作组，分别负责某一具体电信技术的标准制定。ITU标准主要用于国与国之间互连，而在各个国家内部则可以有自己的标准。(2)美国国家标准局(NBS)。NBB是美国商业部的一个部门，其研究范围较广，包括ISO和ITU的有关标准，研究目标是力争与国际标准一致。NBS在美国已颁布了许多与ISO和ITU兼容或稍有改动的标准。

上一页下一页返回1.6计算机网络的标准化(3)美国国家标准学会(ANSI)。ANSI是由制造商、用户通信公司组成的非政府组织，是美国的自发标准情报交换机构，也是由美国指定的ISO投票成员。它的研究范围与ISO相对应，例如电子工业协会(EIA)是电子工业的商界协会，也是ANSI成员，主要涉及OSI的物理层标准的制定;又如电气和电子工程师协会(IEEE)也是ANSI成员，主要研究最低两层和局域网的有关标准。(4)欧洲计算机制造商协会(ECMA)。ECMA由在欧洲经营的计算机厂商组成，包括某些美国公司的欧洲部分，专门致力于有关计算机技术标准的协同研发。ECMA发布它自己的标准，这些标准对ISO的工作有着重大影响。上一页下一页返回1.6计算机网络的标准化1.6.3Internet的组织机构因特网体系结构局IAB(InternetArchitectureBoard)负责Internet策略和标准的最后仲裁。IAB下设特别任务组(TaskForce)，其中最著名的是因特网工程特别任务组(InternetEngineeringTaskForce,IETF)。它为Internet工程和发展提供技术及其他支持。它的任务之一是简化现存的标准并开发一些新的标准，SteeringGroup,IESG)推荐标准。并向Internet工程指导小组(InternetEngineering)IETF主要的工作领域:应用程序、Internet服务管理、运行要求、路由、安全性、传输、用户服务与服务应用程序。上一页返回1.7计算机网络的主要性能指标1.7.1带宽“带宽”(Bandwidth)本来是指某个信号具有的频带宽度。一个信号的带宽是指该信号所包含的各种不同频率成分所占据的频率范围。例如，在传统的通信线路上传送的电话信号的标准带宽是3.1kHz(从300Hz到3.4kHz，即语音的主要成分的频率范围)。带宽的单位是赫兹。下一页返回1.7计算机网络的主要性能指标1.7.2时延时延是指一个报文或者分组从一个网络(或一条链路)的一端传送到另一端所需的时间。发送时延(传输时延):发送数据时，数据块从结点进人到传输媒体所需要的时间。传播时延:电磁波在信道中需要传播一定的距离而花费的时间。处理时延:交换结点为存储转发而进行一些必要的处理所花费的时间。结点缓存队列中分组排队所经历的时延是处理时延中的重要组成部分;处理时延的长短往往取决于网络中当时的通信量;有时可用排队时延作为处理时延。数据经历的总时延就是发送时延、传播时延和处理时延之和。

上一页下一页返回1.7计算机网络的主要性能指标往返时延RTT(Round-TripTime)表示从发送端发送数据开始，到发送端收到来自接收端的确认(接收端收到数据后立即发送确认)，总共经历的时延。上一页返回图1一2按逻辑功能分计算机网络示意图返回第2章局域网基础

2.1局域网概述2.2局域网的参考模型及标准

2.3以太网

2.4传统以太网的组建

2.5局域网硬件设备2.1局域网概述

2.1.1局域网的定义局域网(LocalAreaNetwork,LAN)是由一组在物理位置上彼此相隔不远的计算机及其设备按照一定的连接方式组织起来的以实现用户间相互通信和共享资源的网络系统。2.1.2局域网的产生与发展局域网产生于20世纪70年代，由于微型计算机的发明和迅速流行，计算机应用的迅速普及与提高，计算机网络应用的不断深入和扩大，以及人们对信息交流、资源共享和高带宽的迫切需求，都直接推动着局域网的发展。将一个城市范围内的局域网互联起来的需求又推动了更大地理范围的局域网—城域网的发展。局域网技术与应用是当前研究与产业发展的热点问题之一。下一页返回2.1局域网概述2.1.3局域网的特点及分类1.局域网的特点(1)较小的地域范围(2)高传输率和低误码率(3)局域网的传输延迟小，一般在几毫秒一几十毫秒。(4)局域网一般为一个单位所建，在单位或部门内部控制管理和使用。(5)使用多种传输介质:包括双绞线、同轴电缆、光纤等。(6)易于安装、组建和维护，具有较强的灵活性。上一页下一页返回2.1局域网概述2.局域网的分类(1)对等网络。对等网络非结构化地访问网络资源。对等网络中的每一台设备可以同时是客户机和服务器。网络中的所有设备可直接访问数据、软件和其他网络资源，主机之间没有主从之分。对等网主要针对一些小型企业，因为它不需要服务器，所以对等网成本较低。它可以使职员之间的资料免去用软盘复制的麻烦。(2)客户机/服务器网络。通常将基于服务器的网络称为客户机/服务器网络。网络中的计算机划分为服务器和客户机。这种网络引进了主从层次结构，它是为了适应网络规模增大所需的各种支持功能设计的。客户机之间不能直接通信，而需要服务器的中转。上一页下一页返回2.1局域网概述(3)无盘工作站网络。无盘工作站顾名思义就是没有硬盘的计算机，是基于服务器网络的一种结构。无盘工作站利用网卡上的启动芯片与服务器连接，使用服务器的硬盘空间进行资源共享。2.1.4局域网的组成局域网一般由服务器、工作站、网络接口设备、传输介质4个部分组成。1.服务器运行网络操作系统(NOS)，提供硬盘、文件数据及打印机共享等服务功能，是网络控制的核心。从应用来说，配置较高的兼容机都可以用作服务器;但从提高网络的整体性能，尤其是从网络的系统稳定性来说，选用专用服务器更好。上一页下一页返回2.1局域网概述2.工作站可以有自己的操作系统，能独立工作。通过运行工作站网络软件，访问服务器共享资源，常见的有DOS工作站、Windows系列工作站。3.网络接口设备将工作站式服务器连到网络上，实现资源共享和相互通信，数据转换和电信号匹配。包括网卡和接口设备。网卡的主要性能指标有速率(10Mb/s,100Mb/s,10/100Mb/s自适应、1000Mb/s)和传输介质接口类型。4.传输介质目前常用的传输介质有双绞线、同轴电缆、光纤等，室内布线常用5类及超5类双绞线，而楼与楼之间用光纤连接。上一页下一页返回2.1局域网概述2.1.5局域网的拓扑结构1.总线型拓扑结构如图2一1所示，总线型拓扑结构是指各客户机和服务器均连接在一条总线上，各主机地位平等。由于在该结构中无中心结点控制，公用总线上的信息多以基带形式串行传递，其传递方向总是从发送信息的结点开始向两端扩散，如同广播电台发射的信息一样，因此又称为广播式计算机网络。各结点在接收数据时都进行地址检查，看是否与自己的主机相符，如果相符则接收，否则就丢弃。上一页下一页返回2.1局域网概述2.环型拓扑结构环型结构由网络中的若干结点通过点到点的链路首尾相连形成一个闭合的环，这种结构使公共传输电缆组成环型连接，数据在环路中沿着一个方向在各个结点间传输，信息从一个结点传到另一个结点。信号通过每台计算机，计算机的作用就像一个中继器，增强该信号，并将该信号发送到下一台计算机上，如图2-2所示。大多数情况下，这种拓扑结构的网络不会是所有计算机真的要连接成物理上的环型，而是在环的两端通过一个阻抗匹配器来实现环的封闭;因为地理位置的限制，不便于真正做到环两端的物理连接。上一页下一页返回2.1局域网概述3.星型拓扑结构星型结构是指各主机以星型方式连接成网，网络有中央结点，其他结点都与中央结点直接相连，这种结构以中央结点为中心，因此又称为集中式网络(见图2-3)2.1.6局域网的工作模式1.专用服务器结构专用服务器结构又称为“工作站/文件服务器”结构，由若干台微机工作站与1台或多台文件服务器通过通信线路连接起来组成工作站存取服务器文件，共享存储设备。

上一页下一页返回2.1局域网概述文件服务器自然以共享磁盘文件为主要目的。对于一般的数据传递来说已经足够用了，但是当数据库系统和其他复杂而被不断增加的用户使用的应用系统到来的时候，服务器已经不能承担这样的任务了。因为随着用户的增多，为每个用户服务的程序也增多，每个程序都是独立运行的大文件，给用户感觉极慢，因此产生了客户机/服务器模式。上一页下一页返回2.1局域网概述2.客户机/服务器模式(Client/Server,C/S)客户机/服务器模式是一种两层结构，由1台或几台较大的计算机进行共享数据库的管理和存取，称为服务器，而将其他的应用处理工作分散到网络中其他微机上去做，构成分布式的处理系统，服务器控制管理数据的能力已由文件管理方式上升为数据库管理方式，因此，C/S的服务器也称为数据库服务器，注重于数据定义与存取安全备份及还原，并发控制及事务管理，执行诸如选择检索和索引排序等数据库管理功能，它有足够的能力做到把通过其处理后用户所需的那一部分数据而不是整个文件通过网络传送到客户机，减轻了网络的传输负荷。C/S结构是数据库技术的发展和普遍应用与局域网技术发展相结合的结果。上一页下一页返回2.1局域网概述3.浏览器/服务器模式(Browses/Server,B/S)B/S结构是随着Internet技术的兴起，对C/S模式应用的扩展，是一种三层结构，用户工作界面是通过IE浏览器来实现的。B/S模式最大的好处是运行维护比较简便，能实现不同的人员，从不同的地点，以不同的接入方式(比如LAN,WAN,Internet/Intranet等)访问和操作共同的数据;最大的缺点是对企业外网环境依赖性太强，各种原因引起企业外网中断都会造成系统瘫痪。典型的B/S模式应用系统网络结构如图2一4所示。上一页返回2.2局域网的参考模型及标准2.2.1局域网的参考模型由于局域网介质接入、控制方法不同，为了使局域网中的数据链路层不至于过于复杂，就将局域网数据链路层划分为两个子层，即介质访问控制(MediumAccessControl,MAC)子层和逻辑链路控制(LogicalLinkControl,LLC)子层，而网络的服务访问点SAP则在LLC子层与高层的交界面上。局域网的参考模型与OSI参考模型对应关系，如图2一5所示。下一页返回2.2局域网的参考模型及标准物理层的功能是:实现位(亦称比特流)的传输与接收、同步前序(Preamble)的产生与删除等。该层规定了所使用的信号、编码和介质，规定了有关的拓扑结构和传输速率;有关信号与编码常采用曼彻斯特编码;介质为双绞线、同轴电缆和光缆等;拓扑结构多为总线型、树型和环型;传输速率为1Mb/s,4Mb/s,10Mb/s,100Mb/s等。与接入各种传输介质有关的问题都放在MAC子层。MAC子层还负责在物理层的基础上进行无差错的通信。更具体地讲，MAC子层的主要功能如下。①将上层交下来的数据封装成帧进行发送(接收时进行相反的过程，将帧拆卸)。②实现和维护MAC协议。③比特差错检测。④寻址。上一页下一页返回2.2局域网的参考模型及标准数据链路层中与介质接入无关的部分都集中在LLC子层。更具体些讲，LLC子层的主要功能如下。①立和释放数据链路层的逻辑连接。②供与高层的接口。③差错控制。④给帧加上序号。上一页下一页返回2.2局域网的参考模型及标准2.2.2IEEE802标准IEEE802委员会为局域网制定的一系列标准，统称为IEEE802标准。IEEE802标准之间的关系如图2一6所示。IEEE802标准主要包括:(1)IEEE802.1A局域网体系结构，IEEE802.1B寻址，网络管理和网际互连。(2)IEEE802.2逻辑链路控制(LLC)。(3)IEEE802.3CSMA/CD总线访问控制方法及物理层技术规范。(4)IEEE802.4令牌总线访问控制方法及物理层技术规范。上一页下一页返回2.2局域网的参考模型及标准(5)IEEE802.5令牌环网访问控制方法及物理层规范。(6)IEEE802.6城域网访问控制方法及物理层技术规范。(7)IEEE802.7宽带技术。(8)IEEE802.8光纤技术(FDDI在802.3,802.4,802.5中的使用)。(9)IEEE802.9综合业务数字网(ISDN)技术。(10)IEEE802.10局域网安全技术。(11)IEEE802.11无线局域网。(12}IEEE802.12新型高速局域网(100Mb/a)上一页返回2.3以太网2.3.1以太网的标准和分类1990年，IEEE发布了双绞线介质以太网标准IEEE802.3i,即10Base一T1993年，IEEE发布了光纤介质以太网标准IEEE802.3j，即10Base一F1995年，IEEE发布了基于5类双绞线的快速以太网标准IEEE802.3u,即100Base一T1998年6月，IEEE发布了基于光纤的吉比特以太网标准IEEE802.3z，即1000Base–X接着又发布了基于双绞线的吉比特以太网标准IEEE802.3ab(1000Base-T)下一页返回2.3以太网2.3.2以太网工作原理1.以太网的网络体系结构以太网只涉及OSI的物理层和数据链路层，它和OSI参考模型的关系如图2-7所示。2.介质访问控制协议IEEE802.3或EthernetMAC层采用载波监听多路访问/冲突检测即LAMA/CD介质访问控制协议，并用p坚持算法和二进制指数退避算法，在系统低负载且传输介质空闲时站点立即发送信号，系统重负载时仍能保证系统稳定可靠地运行。

上一页下一页返回2.3以太网CSMA/CD介质访问控制协议可归纳为:工作站在发送信号前，首先监听传输介质是否空闲，如果空闲，站点可发送信息;如果忙，则继续监听，一旦发现空闲，便立即发送;如果在发送过程中发生冲突，则立即停止发送信号，转而发送阻塞信号，通知LAN上所有站点出现了冲突，之后，退避用随机时间，重新尝试发送。上一页下一页返回2.3以太网2.3.3传统以太网以太网通常是指信息的传输速率为10Mb/s的以太网，在10Mb/s以太网中又有5种形式:采用粗同轴电缆的10Base5、采用细同轴电缆的10Basel、用第3类双绞线的10Base一T,采用多模光纤的10Base一F以及10Broad361.10Base510Base5是以太网的最初形式，数字信号采用曼彻斯特编码，粗同轴电缆，阻抗为50Ω,电缆最大长度为500m，超过500m传输介质为直径10mm的的可用中继器扩展。任意两个站点之间最多允许有4个中继器，因此该网络的网络直径限制可扩大到2500m，即最多可由5个500m长的线段和4个中继器组成。

上一页下一页返回2.3以太网2.10Base210Base2采用阻抗为50Ω的基带细同轴电缆为传输介质，是一种廉价网，数字信号采用曼彻斯特编码。10Base2在不使用中继器时电缆的最大长度为185m，使用4个中继器时的电缆最大长度为925m，允许每一段电缆上有30个站点。两个相邻的BNC一T型连接器的距离应大于0.5m3.10Base一T10Base-T标准自1990年9月由IEEE802.3发布以来，网络就较少采用前两个以太网的总线型，而采用了星型拓扑结构，所有的工作站都接到集线器HUB上，其结构如图2一8所示。上一页下一页返回2.3以太网4.10Base一F光缆以太网10Base一F使用一对光缆，一条光缆用于发送数据，另一条则接收数据。在所有情况下，信号都采用曼彻斯特编码，每一个曼彻斯特信号元素转换成光信号元素，用有光表示高电平，无光表示低电平，因此10Mb/s的曼彻斯特流在光纤上可达20Mb/s5.10Broad3610Broad36是IEEE802.3定义的唯一用于宽带传输的标准，传输介质是75Ω的有线电视CATV同轴电缆，允许最大的单段长度为1800m0电缆上传输的数字信号采用差分编码。通过规定的调制过程后，10Mb/s信号需要14MHz的带宽。上一页下一页返回2.3以太网2.3.4高速以太网传统以太网(Ethernet)的数据传输速率是10Mb/s，若局域网中有N个结点，那么每个结点平均能分配到的带宽为(10/N)Mb/s。随着网络规模的不断扩大，结点数目的不断增加，平均分配到各结点的带宽将越来越少，这使得网络效率急剧下降。解决的办法是提高网络的数据传输速率，把速率达到或超过100Mb/s的局域网称为高速局域网。上一页下一页返回2.3以太网1.快速以太网100Base一T和传统以太网的不同之处在于物理层。原10Mb/s以太网的附属单元接口由新的媒体无关接口所代替接口下采用的物理媒体也相应的发生了变化。为了方便用户网络从10Mb/s升级到100Mb/s,100Base-T标准还包括有自动速度侦听功能。这个功能使一个适配器或交换机能以10Mb/s和100Mb/s两种速度发送，并以另一端的设备所能达到的最快速度进行工作。同时也只有交换机端口才可以支持双工高速传输。IEEE802.3u新标准还规定了以下3种不同的物理层标准。快速以太网的协议结构如图2一9所示上一页下一页返回2.3以太网2.光纤分布式数据接口FDDI(光纤分布式数据接口)是100Mb/S的作为连接多个局域网的光纤主干环网，如图2一10所示。另外，FDDI一且则使用了不同的MAC层协议，期望提供定时服务以支持对时间敏感的视频和多媒体信息的传输。FFOL(FDDIFollow一OnLAN)则处在其发展初期，指望在150Mb/s一2.4Gb/s数据传输率下运行，并提供高速主干网连接。上一页下一页返回2.3以太网FDDI主要用于提供不同建筑物之间网络互联的能力，如校园网主干。可采用多模光纤或单模光纤。采用多模光纤时，两个结点之间最大距离为2km，支持500个站点，整个环长达200km，若使用双环，每个环最大100km，但可用于故障自修复;采用单模光纤时两站之间距离可超过20km，全国光纤总长数千千米。上一页下一页返回2.3以太网3.千兆以太网从1995年开始，IEEE802.3委员会着手制定千兆以太网的标准，在1998年2月正式批准了千兆以太网的IEEE802.3z标准。该标准在LLC子层使用IEEE802.2标准，在MAC子层使用CSMA/CD方法，它只是在物理层做了一些必要的调整，定义了新的物理层标准(1000Base-T)。1000Base一T标准定义了千兆介质专用接口(GigabitMediaIndepentInterlace)，它将MAC子层与物理层分隔开，这样，物理层在实现1000Mb/s速率时所使用的传输介质和信号编码方式的变化不会影响MAC子层。它的主要目标是制定一个千兆位以太网标准。其协议结构如图2一11所示。上一页下一页返回2.3以太网4.万兆以太网随着网络应用的快速发展，高分辨率图像、视频和其他大数据量的数据类型都需要在网上传输，促使对带宽的需求日益增长，并对计算机、服务器、集线器和交换机造成越来越大的压力。上一页下一页返回2.3以太网万兆以太网最主要的特点包括:(1)保留802.3以太网的帧格式;(2)保留802.3以太网的最大帧长和最小帧长;(3)只使用全双工工作方式，彻底改变了传统以太网的半双工的广播工作方式;(4)使用光纤作为传输介质(而不使用铜线);(5)使用点到点链路，支持星型结构的局域网;(6)数据率非常高，不直接和端用户相连;(7)创造了新的光物理介质相关(PMD)子层。上一页返回2.4传统以太网的组建2.4.1传统以太网的组建1.粗缆以太网(10Basc-5)粗缆以太网，又称标准以太网，即10Base一5。10表示信号在电缆上的传输速率为10Mb/s;Base表示电缆上的信号是基带信号;5表示每一段电缆的最大长度是500m(1)主要组网设备采用RG-1150SL同轴电缆为传输介质，规定每个工作站均通过网络接口板(AUI接口)、收发器电缆(AUIcable)和收发器(Transceiver)与总线相连，如图2一12所示。下一页返回2.4传统以太网的组建(2)粗缆以太网的规格参数及性能主要包括以下几点:①最大网段长度是500m;②工作站到收发器的最大距离是50m;③站点间的最小距离是2.5m;④最大网络站点数目是300个;⑤每段最大站点数目是100个;⑥最大网段数是5个，最多使用4个中继器，其中3个网段可以连接站点;⑦最大网络长度是2500m;⑧干线段的每一端均需有一个50Ω的终端电阻，其中之一必须接地。上一页下一页返回2.4传统以太网的组建2.细缆以太网(10Base-2)(1)主要组网设备采用细同轴电缆(细缆)作为传输介质的以太网，即10Ba、一2，它是作为10Base-5的一种替代方案制定的。10Base一2使用了RG一58型细缆和BNC一T型连接器，以线性总线进行布线。收发器的功能被移植到网卡上，因此，网络更加简单，更便于使用，性能价格比也较高。然而，它却限制了信号能够传送的最大距离。上一页下一页返回2.4传统以太网的组建(2)细缆以太网的规格参数及性能主要包括以下几点:①最大网络结点数为90个;②每个网段最多支持30个结点;③结点间的最小距离是0.5m;④最大网络长度为925m;⑤最大网段长度为185m;⑥最大网段数是5个，最多使用4个中继器，其中3个网段可以连接结点。上一页下一页返回2.4传统以太网的组建3.双纹线以太网(10Base-T)(1)主要组网设备主要组网设备包括带有RJ-45插口的网卡(支持10Base一T)、集线器、双绞线(屏蔽或非屏蔽双绞线，常用非屏蔽5类8芯双绞线)、水晶头(RJ一45头)。采用星型结构，具有星型拓扑的所有优缺点(见图2一14)上一页下一页返回2.4传统以太网的组建(2)双绞线以太网的规格参数及性能主要包括以下几点:①网线类型为3、4,5类UTP双绞线;②传输速度为10Mb/s;③最大网络结点数目是1024个;④每段最小结点数目是1个;⑤最大网段数目是5个，其中3个可以连接设备;⑥结点间的最小距离为2.5m;⑦最大网段长度为100m上一页下一页返回2.4传统以太网的组建4.交换式局域网交换式局域网的核心设备是局域网交换机，局域网交换机可以在它的多个端口之间建立多个并发连接。为了保护用户已有的投资，局域网交换机一般是针对某类局域网(如802.3的以太网或802.5标准的令牌环网)设计的。交换式局域网中的核心连接设备是以太网交换机，以太网交换机一般工作在全双工模式，在全双工模式下，可以使每个端口都独享带宽，即交换机每个端口都是100Mb/s。典型的交换式局域网的结构如图2一15所示上一页下一页返回2.4传统以太网的组建2.4.2局域网结构化布线技术1.结构化布线的概念结构化布线系统是一个能够支持任何用户所选择的语音、数据、图形图像应用的电信布线系统。该系统能支持语音、图形图像、多媒体数据、安全监控、传感等各种信息的传输，支持UTP,STP、光纤、同轴电缆等各种传输介质，支持多用户多类型产品的应用，以及支持高速网络的应用。

上一页下一页返回2.4传统以太网的组建2.结构化布线的特点结构化布线系统具有以下特点。①实用性:能支持多种数据通信、多媒体技术及信息管理系统等，能够适应现代和未来技术的发展。②灵活性:任意信息点能够连接不同类型的设备，例如，微机、打印机、终端、服务器、监视器等。③开放性:能够支持任何厂商的多种网络产品，支持多种网络拓扑结构，如总线型、星型、环型等。

上一页下一页返回2.4传统以太网的组建④模块化:所有的接插件都是积木式的标准件，方便使用、管理和扩充。⑤扩展性:实施后的结构化布线系统是可扩充的，以便将来有更大需求时，设备很容易安装接入。⑥经济性:一次性投资，长期受益，维护费用低，可使整体投资达到最少3.结构化布线系统的组成按照一般划分，结构化布线系统包括6个子系统:建筑群主干子系统、设备子系统、垂直主干子系统、管理间子系统、水平支干线子系统、工作区子系统。如图2一16所示。上一页返回2.5局域网硬件设备2.5.1网卡1.网卡的作用在计算机网络中，网卡一方面负责接收网络上的数据包，通过和自己本身的物理地址相比较决定是否为本机应接信息，解包后，将数据通过主板上的总线传输给本地计算机;另一个方面将本地计算机上的数据打包后送出网络。所以网卡的主要作用可以分为:固定网络地址、数据转换并发送到网线上和接收数据并转换数据格式。2.网卡的分类(1)按网卡的工作方式可分为半双工和全双工方式。(2)按网卡的工作对象可分为普通工作站网卡和服务器专用网卡。(3)按网卡的总线类型可分为ISA网卡、EISA网卡和PCI网卡下一页返回2.5局域网硬件设备(4)按网卡的接口类型可分为BNC接口、AUI接口、RJ-45接口以及光纤接口网卡。(5)按网卡的传输速率。可分为10Mb/s网卡、100Mb/s网卡、10/100Mb/s自适应网卡、1000Mb/s网卡)2.5.2中继器基带信号沿线路传播时会产生衰减，所以当需要传输较长的距离时，或者说需要将网络扩展到更大的范围时，就要采用中继器。中继器(Repeater)是OSI参考模型中的物理层的设备，是最简单的网络互连设备。它可以将局域网的一个网段和另一个网段连接起来，主要用于局域网与局域网的互联，起到信号放大和延长信号传播距离的作用。

上一页下一页返回2.5局域网硬件设备中继器的主要工作就是复制收到的比特流。当中继器的某个输入端输入“1”，输出端就立即复制、放大并输出“1”。收到的所有信号都被原样转发，并且时延很小。中继器不能过滤网络流量，到达中继器一个端口的信号会发送到所有其他端口上。中继器不能识别数据的格式和内容，错误信号也会原样照发。中继器不能改变数据类型，既不能改变数据链路报头类型，也不能连接不同的网络，如令牌环网和以太网。上一页下一页返回2.5局域网硬件设备2.5.3集线器集线器(Hub)是计算机网络中连接多台计算机或者其他设备的连接设备。集线器基本上是一个共享设备，其实质是一个中继器，主要提供信号放大和中转的功能。它把一个端口接收的全部信号向所有端口分发出去。一些集线器在分发之前将弱信号加强后重新发送，一些集线器则排列信号的时序以提供所有端口间的同步数据通过。上一页下一页返回2.5局域网硬件设备1.集线器的工作原理在计算机网络中，以太网是非常典型的广播式的共享局域网，所以集线器的基本工作原理是广播技术。在集线器传输过程中，无论从哪一个端口收到一个数据包时，都将此数据包广播到其他端口。而集线器不具有寻址功能。所以它并不记忆每个端口所连接网卡的MAC地址。当集线器将数据包以广播方式发出时，连接在集线器端口上的网卡将判断这个包是否是发送给自己的，如果是，则根据以太网数据包所要求的功能执行相应的动作，如果不是则丢弃。集线器对数据包中的内容不进行处理，它只负责将从一个端口上收到的数据广播到所有其他端口。例如，邮递人员将信件送到收信人的手中，自己并没有权力看信中的内容。上一页下一页返回2.5局域网硬件设备2.集线器的分类集线器是管理网络的最小单元，是局域网的星型连接点。集线器是局域网中应用最广泛的链接设备，按配置形式可分为独立式集线器、模块化集线器、堆叠式集线器和智能化集线器四种。上一页下一页返回2.5局域网硬件设备2.5.4交换机交换机的主要功能包括物理编址、网络拓扑结构、错误校验、帧序列以及流量控制。另外，交换机还具备对虚拟局域网(ULAN)的支持、对链路汇聚的支持，甚至有的还具有防火墙的功能)如图2一19所示为交换机的外观示意图。上一页下一页返回2.5局域网硬件设备2.5.5交换机和集线器的区别从OSI体系结构来看，集线器属于OSI的第一层物理层设备，而交换机属于OSI的第二次数据链路层设备。这就意味着集线器只是对数据的传输起到同步、放大和整形的作用，对数据传输中的短帧、碎片等无法有效处理，不能保证数据传输的完整性和正确;而交换机不但可以对数据的传输做到同步、放大和整形，而且可以过滤短帧、碎片等。

上一页下一页返回2.5局域网硬件设备从工作方式来看，集线器是一种广播模式，也就是说，集线器的某个端口工作的时候其他所有端口都能收听到信息，容易产生广播风暴。当网络较大的时候，网络性能会受到很大影响，那么用什么方法能避免这种现象的发生呢?交换机就能够起到这种作用，当交换机工作的时候只有发出请求的端口和目的端口之间相互响应而不影响其他端口，那么交换机就能够隔离冲突域和有效地抑制广播风暴的产生。从带宽来看，集线器不管有多少个端口，所有端口都共享一条带宽，在同一时刻只能有两个端口传送数据，其他端口只能等待;同时集线器只能工作在半双工模式下。而对于交换机而言，每个端口都有一条独占的带宽，当两个端口工作时并不影响其他端口的工作，同时交换机不但可以工作在半双工模式下也可以工作在全双工模式下。上一页下一页返回2.5局域网硬件设备2.5.6网桥网桥跟交换机一样，是一种存储转发设备。用于连接类型相似的局域网。网桥工作在数据链路层，对数据帧进行存储转发。它既不同于只作单纯信号增强的中继器，也不同于进行网络层转换的路由器。但网桥仍然是一种网络连接的方法，因为局域网本身没有网络层，只有在主机站点上才有网络层或提供网络层服务的功能。网桥接收帧并送到数据链路层进行差错校验，然后送到物理层再经物理层传输介质送到另一个子网。在转发帧之前，网桥对帧的内容和格式不做修改或仅作很少的修改。网桥应该有足够的缓存空间，以便能满足高峰负荷时的要求。另外，网桥必须具备寻址和路由选择的逻辑功能。上一页下一页返回2.5局域网硬件设备2.5.7路由器路由器的作用是网络寻址和路由。当数据从一个子网传输到另一个子网时，需要通过路由器来完成数据转发功能。因此，路由器具有判断网络地址和选择路径的功能，它能在多网络互联环境中建立灵活的连接。路由器的主要工作就是为经过路由器的每个数据包寻找一条最佳传输路径，并将该数据有效地传送到目的站点。由此可见，选择最佳路径的策略即路由算法是路由器的关键所在。上一页下一页返回2.5局域网硬件设备2.5.8协议转换器(网关)网关(GateWay)是连接两个协议差别很大的计算机网络时使用的设备。它可以将具有不同体系结构的计算机网络连接在一起。在OSI/RM中，网关是属于最高层(应用层)的设备，属于能够连接不同网络的硬件和软件的结合产品。用来连接异类网络，是一个协议转换器，工作在OSI/RM模型或TCP/IP体系的高层，通过网关可使不同的格式、不同的通信协议、不同的结构类型的网络连接起来，使不同协议网络间的信息包传送和接收，简化了网络的管理。

上一页下一页返回2.5局域网硬件设备网关的实现非常复杂，工作效率也很难提高，一般只提供有限的几种协议的转换功能。常见的网关都是用在网络中心大型计算机系统之间的连接上，为普通用户访问更多类型的计算机系统提供帮助。有些网关可以通过软件来实现协议转换操作，并能起到与硬件类似的作用。但这是以消耗机器的资源为代价来实现的。那么肯定会有人问网关和路由器都是连接不同网络的，那二者的区别在哪里呢?网关是连接协议不同或者相差很大的异构网络，而路由器是连接协议相同或者相似而结构不同的异构网络。上一页返回图2一1总线型局域网的拓朴结构返回图2一2环型局域网的拓朴结构返回图2一3星型局域网的拓朴结构返回图2一4B/S结构原理图返回图2一5局域网参考模型与OSI参考模型对应关系返回图2-6IEEE802标准间关系返回图2-7返回图2一810Base一T网络结构返回图2-9快速以太网的协议结构返回图2一10FDDI作为连接多个局域网的主干环网结构返回图2一11千兆位以太网协议结构返回图2一12粗缆以太网返回图2一14双绞线以太网返回图2一15交换式局域网返回图2一16结构化布线系统组成返回图2一19交换外观示意图返回第3章IP协议

3.1IP地址

3.2IPv6

3.3IP协议

3.4ARP与RARP

3.5Internet控制报文协议

3.6IGMP协议3.1IP地址在以TCP/IP为通信协议的网络上，每一台与网络连接的计算机、设备都可称为“主机”(Host)。在Internet网络上，这些主机也被称为“结点”。而每一台主机都有一个固定的地址名称，该名称用以表示网络中主机的IP地址(或域名地址)。该IP地址不但可以用来标识各个主机，而且也隐含着网络间的路径信息。在TCP/IP网络上的每一台计算机，都必须有一个唯一的IP地址。1.基本的地址格式IP地址共有32位，即4个字节(8位构成一个字节)，由类别、标识网络的ID和标识主机的ID三部分组成:下一页返回3.1IP地址2.IP地址分类最初设计互联网时，为了便于寻址以及层次化构造网络，每个IP地址包括两个标识码(ID)，即网络ID和主机ID。同一个物理网络上的所有主机都使用同一个网络ID，网络上的一个主机(包括网络上工作站、服务器和路由器等)有一个主机ID与其对应。IP地址根据网络ID的不同分为5种类型:A类地址、B类地址、C类地址、D类地址和E类地址。如图3一1所示上一页下一页返回3.1IP地址3.IP地址的寻址规则(1)网络寻址规则。网络寻址规则包括:①网络地址必须唯一。②网络标识不能以数字127开头。在A类地址中，数字127保留给内部回送函数(127.1.1.1用于回路测试)。③网络标识的第一个字节不能为255(数字255作为广播地址)。④网络标识的第一个字节不能为0(0表示该地址是本地主机，不能传送)。上一页下一页返回3.1IP地址(2)主机寻址规则。主机寻址规则包括:①主机标识在同一网络内必须是唯一的。②主机标识的各个位不能都为“1"。如果所有位都为“1"，则该IP地址是广播地址，而非主机的地址。③主机标识的各个位不能都为“0"。如果各个位都为“0"，则表示“只有这个网络”，而这个网络上没有任何主机。上一页下一页返回3.1IP地址4.子网和子网掩码(1)子网。在计算机网络规划中，通过子网技术将单个大网划分为多个子网，并由路由器等网络互连设备连接。它的优点在于融合不同的网络技术，通过重定向路由来达到减轻网络拥挤(由于路由器的定向功能，子网内部的计算机通信就不会对子网外部的网络增加负载)、提高网络性能的目的。子网划分是将二级结构的IP地址变成三级结构，即网络号+子网号+主机号。每一个A类网络可以容纳超过千万的主机，一个B类网络可以容纳超过6万的主机，一个C类网络可以容纳254台主机。一个有1000台主机的网络需要1000个IP地址，需要申请一个B类网络的地址。如此地址空间利用率还不到2%，而其他网络的主机无法使用这些被浪费的地址。为了减少这种浪费，可以将一个大的物理网络划分为若干个子网。上一页下一页返回3.1IP地址(2)子网掩码。在主机之间通信的情况有两种:①同一个网络中，两台主机之间相互通信。②在不同网络中，两台主机之间相互通信。区分这两种情况获取远程主机IP地址的网络地址判断:①如果源主机所在的网络地址等于目的主机所在网络地址，则为相同网络主机之间的通信。②如果源主机所在的网络地址不等于目的主机所在网络地址，则为不相同网络主机之间的通信。上一页下一页返回3.1IP地址问题是如何获得一个主机IP地址的网络地址信息，这就需要借助于掩码(NetMask)子网掩码(SubnetMask)用来确定IP地址中的网络地址部分。其格式与IP地址相同，也是一组犯位的二进制数。子网掩码中为“1”的部分所对应是IP地址中的网络地址部分，为“0”的部分所对应是IP地址中的主机地址部分。确定哪部分是子网号，哪部分是主机号，需要采用所谓子网掩码(SubnetMask)的方式进行识别，即通过子网掩码来告诉本网是如何进行子网划分的。子网掩码是一个与IP地址结构相同的32位二进制数字标识，也可以像IP地址一样用点分十进制来表示，作用是屏蔽IP地址的一部分，以区分网络号和主机号。其表示方式是:上一页下一页返回3.1IP地址①凡是IP地址的网络和子网标识部分，用二进制数1表示;②凡是IP地址的主机标识部分，用二进制数0表示;③用点分十进制书写。子网掩码拓宽了IP地址的网络标识部分的表示范围，主要用于:①屏蔽IP地址的一部分，以区分网络标识和主机标识;②说明IP地址是在本地局域网上，还是在远程网上。上一页下一页返回3.1IP地址(3)子网划分。为了解决原来必须使用固定的A,B,C三类掩码所造成的地址空间的浪费和用减少广播来减少网络阻塞。①划分子网的方法:借用主机ID中的高位充当网络ID从高位往低位开始借位，假设原主机ID有N位，借M位，可以获得2M-2个子网，每个子网络中有主机