项目2小型办公室对等网络的组建

1、学习情景1:构建小型点对点网络项目2:构建小型办公室点对点网络项目1:构建两台电脑互连的点对点网络项目2.1:刘备最近开了一家10人以上的小公司，位于一栋楼的三楼。由于办公自动化的需要，公司购买了10台电脑和一台打印机。为了便于资源共享、文件传输和打印，刘备想建立一个经济实用的小型办公室点对点网络，于是刘备请公司副总经理诸葛亮建立了这个网络。2.2项目分析，由于公司规模小，只有10台电脑，网络应用不多，对网络性能要求不高。因此，诸葛亮提出构建一个小型的共享对等网络可以满足目前公司办公和网络应用的需要。网络采用星型拓扑结构，每台计算机通过双绞线连接到以集线器为核心的中心节点。没有专用的网络服务器

2、，每台计算机既是服务器又是客户端，这样可以节省购买专用服务器的成本。小型共享对等网络结构简单，成本低廉，便于网络维护和未来升级，适合小公司的网络需求。网络硬件连接完成后，配置每台计算机的名称、工作组、IP地址和子网掩码，然后使用ping命令测试网络连接是否正常。设置文件共享和打印机共享后，用户可以访问、传输和共享文件进行打印。由于集线器共享总线，随着网络应用的增加，广播干扰和数据“冲突”越来越严重，网络性能将继续下降。此时，可以建立以交换机为中心节点的交换对等网络，以进一步提高网络性能。2.3.1网络拓扑网络拓扑是计算机网络的几何表示，它反映了网络中实体之间的结构关系。拓扑结构是构建计算机网络

3、的第一步，也是实现各种网络协议的基础。它对网络性能、系统可靠性和通信成本有很大影响。星型拓扑。网络中有一个中心节点来控制整个网络的通信，任何两个节点之间的通信都必须通过中心节点。总线拓扑。所有终端用户都连接到相同的传输介质(总线)，并通过使用这种公共传输介质进行广播来发送和接收数据。环形拓扑。传输介质从一个终端用户传输到另一个终端用户，直到所有终端用户连接成一个环。2.3.2局域网通用连接设备局域网一般由服务器、用户工作站和通信设备组成。通信设备主要实现物理层和媒体访问控制子层的功能，并提供网络节点之间的数据帧传输，包括中继器、集线器、网桥、交换机、路由器、网关等。计算机网络的功能和分类当中继

4、器信号在传输介质中传输时，传输介质的阻抗会使信号越来越弱，导致信号衰减和失真。当网络电缆的长度超过一定的限制时，如果你想继续传输，你必须整理和放大信号，并将其恢复到原来的强度和形状。中继器的主要功能是将接收到的信号重新排列，使其恢复到原来的波形和强度，然后继续传递，从而实现信号的远距离传输。它在现场视察参考模型的底层(物理层)工作，在以太网中最多可以使用四个中继器。集线器是一种单总线共享设备，它提供许多网络接口，并负责连接网络中的多台计算机，如图所示。共享意味着集线器的所有端口共享一条数据总线。用集线器构建的网络在物理上属于星型拓扑，在逻辑上属于总线拓扑。网桥(Bridge)在数据链路层实现相

5、似网络的互连，并有选择地将数据从一个网段传输到另一个网段。网桥的功能类似于中继器，但它可以提供智能连接服务，即根据数据帧的目的地址位于哪个网段进行转发和过滤。网桥对站点所在网段的理解取决于“自学”。交换机，又称交换集线器，是一种工作在数据链路层的网络设备，它基于媒体访问控制地址识别，能够完成数据包的封装和转发功能。交换机是集线器的升级产品，每个端口都可以被视为一个独立的网段，与其相连的网络设备共享端口的所有带宽。由于交换机根据发送数据包的目的地址将每个数据包从源端口独立发送到目的端口，而不是发送到所有端口，因此避免了与其他端口的冲突，从而提高了传输效率。交换机和集线器的区别现场视察体系结构的区

6、别。集线器属于现场视察第1层(物理层)设备，而交换机属于现场视察第2层(数据链路层)设备。工作方法的差异。中枢的工作机制是广播。无论哪个端口接收到信息包，都会以广播的形式将信息包发送到所有其他端口，容易产生广播风暴，当网络规模较大时，网络性能会受到很大影响；当交换机工作时，只有请求端口和目的端口相互响应，不影响其他端口，因此交换机可以隔离冲突域，有效抑制广播风暴。带宽占用方式的不同。不管集线器中有多少端口，所有端口都共享一个带宽。同时，只有两个端口可以发送或接收数据，其他端口只能等待。同时，集线器只能在半双工模式下工作。至于交换机，每个端口都有一个专用带宽，当两个端口工作时，不会影响其他端口的

7、工作。同时，交换机不仅可以在半双工模式下工作，还可以在全双工模式下工作。路由器在第三层(网络层)工作，这意味着它可以在多个网络上交换和路由数据包。与网桥相比，路由器不仅可以过滤和分离网络信息流，连接网络分支，还可以访问数据包中更多的信息，提高数据包的传输效率。常见的家庭路由器如图所示。网关网关通过重新打包信息来适应不同的网络环境。网关可以互连异构网络。网关从一个网络中读取数据，剥离原始网络中的数据协议，然后用目标网络的协议重新打包。网关的一个常见用途是在局域网中的微型计算机和小型计算机或大型计算机之间进行“翻译”，以便连接两个(或多个)异构网络。网关的典型应用是作为网络专用服务器。2.3.3

8、IEEE 802.x系统模型IEEE 802参考模型由美国电气和电子工程师协会(IEEE)于1980年2月制定，被称为IEEE 802标准。该标准对应于现场视察参考模型的物理层和数据链路层，数据链路层分为逻辑链路控制子层和媒体访问控制子层。媒体访问控制子层主要负责处理局域网内站点间的通信媒体竞争。有限责任公司子层屏蔽了各种媒体访问控制子层的实现细节，并具有统一的有限责任公司接口，从而为网络层提供统一的服务。IEEE 802为局域网制定了一系列标准，主要包括以下内容。IEEE 802.1标准：局域网架构和IEEE 802.2标准：逻辑链路控制子层。IEEE 802.3标准：带冲突检测的载波侦听多

9、路访问(CSMA/光盘)。IEEE 802.3u标准：100兆位/秒快速以太网。IEEE 802.3z标准：1000兆位/秒以太网(光纤、同轴电缆)。IEEE 802.3ab标准：1000兆位/秒以太网(双绞线)。IEEE 802.3ae标准：10000兆位/秒以太网。IEEE 802.4标准：令牌总线。IEEE 802.5标准：令牌环。IEEE 802.6标准：城域网。IEEE 802.7标准：宽带技术。IEEE 802.8标准：光纤分布式数据接口。IEEE 802.9标准：集成语音和数据局域网。IEEE 802.10标准：局域网安全技术。IEEE 802.11标准：无线局域网。IEEE 8

10、02.12标准：100VG-AnyLAN优先高速局域网(100Mbps)。IEEE 802.13标准：有线电视。IEEE 802.14标准：电缆调制解调器(废除)。IEEE 802.15标准：无线个人局域网(蓝牙)。IEEE 802.16标准：宽带无线城域网标准(WiMAX，微波)。IEEE 802.17标准：弹性分组环可靠个人接入技术。IEEE 802.18标准：宽带无线局域网技术咨询小组。IEEE 802.19标准：无线共存技术咨询小组。IEEE 802.20标准：移动宽带无线接入。IEEE 802.21标准：802兼容网络和非802网络之间的互操作性。IEEE 802.22标准：无线区域

11、网工作组。以太网采用CSMA/光盘作为介质访问控制方法，其协议为IEEE 802.3；令牌总线作为令牌总线网络中的介质访问控制方式，其协议为IEEE 802.4。令牌环网采用令牌环作为介质访问控制方式，其协议为IEEE 802.5；FDDI是令牌环网，采用双环拓扑结构，以光纤为传输介质，传输速度为100Mbps；城域网的标准是IEEE 802.6，分布式队列双总线(DQDB)，广播连接，媒体访问控制方法是先进先出。2.3.4媒体访问控制方法常见的媒体访问控制方法有CSMA/光盘、令牌环和令牌总线。CSMA/裁谈会.CSMA/光盘是一种带有冲突检测的载波侦听多路访问控制方法，是一种基于竞争的媒体

12、访问控制协议。它只适用于总线拓扑局域网，能有效解决总线局域网中的介质共享、通道分配和通道冲突问题。CSMA/光盘的工作原理是在：发送数据之前，监听信道是否空闲，如果空闲，立即发送数据；如果信道繁忙，继续监听直到信道空闲并立即发送数据。发送数据时，发送时请持续监听。如果检测到冲突，立即停止发送数据，并向总线发送一系列阻塞信号，通知总线上的每个站冲突已经发生，以便每个站可以开始监听并再次竞争信道。在接收到阻塞信号后，发出信息的每个站在重新进入监听和发送阶段之前等待一段随机的时间。令牌环。令牌环适用于环形拓扑的局域网。在令牌环网中，有一个令牌，它实际上是一个特殊格式的控制帧，它不包含任何信息，只控制

13、信道的使用，并保证只有一个节点可以同时独占信道。当环上的所有节点都空闲时，令牌会在环上传播。节点计算机只能在获得令牌后发送数据帧，因此不会出现“冲突”。由于令牌在网络环上按顺序单向传输，因此访问权限对所有访问网络的计算机都是公平的。令牌总线。令牌总线类似于令牌环，但它采用总线拓扑。令牌总线以总线为基础，通过在网络节点之间有序传输令牌，将每个节点的访问权限分配给共享总线，形成一个封闭的逻辑回路。以太网1976年7月，鲍勃提出了基于ALOHA网络的总线式局域网的设计思想，并提出了冲突检测、载波侦听和随机退避延迟等算法，并将其命名为局域网以太网。以太网的核心技术是介质访问控制方法CSMA/光盘，它解

14、决了多个节点共享公共总线的问题。每个站可以从其他站接收所有数据，目的站复制帧，其他站丢弃帧。以太网地址为了识别以太网上的每台主机，有必要为每台主机上的网络适配器(网卡)分配一个全局唯一的通信地址，即以太网地址或物理地址或称为网卡的媒体访问控制地址。以太网地址的长度为48位，共有6个字节，如00-0D-88-47-58-2C，其中前3个字节是由IEEE分配给制造商的制造商代码(00-0D-88)，最后3个字节是由制造商自己设置的网络适配器号(47-58-2C)。以太网的帧格式以太网的帧是数据链路层的封装，网络层的数据包加上帧头和帧尾，成为数据链路层可以识别的数据帧(成帧)。以太网的帧长度为641

15、518字节(不包括8字节的前导字)。以太网中有许多帧格式，每个帧格式的开头都有64位(8字节)前导字符，其中前7个字节是前导码(7 10101010)，第8个字节是帧开始标志(10101011)。图2-7显示了以太网的帧格式(不包括前导字符)。在310兆位/秒的标准以太网之前，以太网的吞吐量只有10兆位/秒，并且采用了CSMA/光盘介质访问控制方法和曼彻斯特编码。这种早期的10Mbps以太网被称为标准以太网。以太网可以通过多种传输介质连接，如粗同轴电缆、细同轴电缆、无屏蔽双绞线、屏蔽双绞线和光纤。在IEEE 802.3标准中，针对不同的传输介质制定了不同的物理层标准。在这些标准中，前面的数字表

16、示传输速度，单位为兆位/秒，最后一个数字表示单根网络电缆的长度(参考单位为100米)，基数表示基带的含义。10Base-T技术是局域网发展史上现代以太网技术发展的一个里程碑。10使用集线器时，Base-T需要CSMA/光盘，但使用交换机时，大多数情况下不需要CSMA/光盘。54321规则。5:允许5个网段。4:允许在同一通道上连接4个中继器或集线器。3:可以在3个网段上添加节点。2.除中继器链路外，其他两个网段不能连接到任何节点。1.以上将形成一个大的冲突域。2.3.6高速局域网1100兆位/秒快速以太网与10兆位/秒标准以太网相比，100兆位/秒快速以太网仍然采用相同的帧格式、相同的介质访问

17、控制和组网方式，可以将速率从10兆位/秒提高到100兆位/秒。CSMA/光盘仍用于媒体访问控制子层，物理层进行必要的调整，以定义新的物理层标准。快速以太网标准是IEEE 802.3u.100兆位/秒快速以太网标准定义了媒体独立接口MII，它将媒体访问控制子层与物理层分开，传输媒体和信号编码模式的改变不会影响媒体访问控制子层。100兆位/秒快速以太网有三种主要传输介质标准：100base-TX:支持2对5类无屏蔽双绞线或2对1类屏蔽双绞线；一对用于发送，一对用于接收。采用4B/5B编码方式。可以采用全双工传输方式，每个节点可以同时以100Mbps的速率发送和接收数据，即200Mbps的带宽。100base-T4:它支持4对无屏蔽双绞线，其中3对用于数据传输，1对用于冲突检测。采用8B/6T编码。100base-FX:支持2芯单模或多模光纤，主要用于高速骨干网，节点到集线器的距离可达2公里。采用4B/5B编码方式和全双工传输方式。千兆以太网千兆以太