一、网络基础.ppt

1、网络基础,杨林657310,网络基础,（1）网络类型及网络拓扑结构。 （2）Internet的发展及基本知识。 （3）网络适配器的概念、分类及故障排除。 （4）网络传输介质的分类及双绞线的制作。 （5）交换机的连接和使用。 （6）简单以太网络的架设。,1.1 计算机网络的产生与发展,1.1.1 计算机网络的产生 1.1.2 计算机网络的发展 1.1.3 计算机网络系统的发展趋势 1.1.4 计算机网络与分布式计算机系统 1.1.5 计算机网络对社会信息化发展的影响 1.1.6 我国计算机网络的发展,返回本章首页,1.1.1 计算机网络的产生,1969年美国国防部研究计

2、划局（ARPA）主持研制的ARPAnet计算机网络投入运行。在这之后，世界各地计算机网络的建设如雨后春笋般迅速发展起来。 计算机网络的产生和演变过程经历了从简单到复杂、从低级到高级、从单机系统到多机系统的发展过程，其演变过程可概括为三个阶段：具有远程通信功能的单机系统为第一阶段，这一阶段已具备了计算机网络的雏形；具有远程通信功能的多机系统为第二阶段，这一阶段的计算机网络属于面向终端的计算机通信网；以资源共享为目的的计算机-计算机网络为第三阶段，这一阶段的计算机网络才是今天意义上的计算机网络。,1.1.2 计算机网络的发展,1广域计算机网络的发展 2局域计算机网络的发展 3互联网的发展,返回本节

3、,1.1.3 计算机网络系统的发展趋势,1开放性方向发展 2一体化方向发展 3多媒体网络方向发展 4高效、安全的网络管理方向发展 5智能化网络方向发展,返回本节,1.1.6 我国计算机网络的发展,1我国公用网的初步建立 2大型国有企业、机关专用计算机网络的建立 3中小型企业、机关局域网的建立 4我国“三金”工程的建成 5我国Internet的建立 6我国计算机网络发展战略的几点思考,返回本节,1.2 计算机网络的组成,1.2.1 网络节点 1.2.2 计算机网络系统的构型 1.2.3 计算机网络系统的组成,返回本章首页,1.2.1 网络节点,1节点 节点（Node），也称为“站”，一般是指网络

4、中的计算机。节点可分为访问节点和转接节点两类。 2线路 在两个节点间承载信息流的信道称为线路（Line）。线路可以是采用电话线、电缆、光纤等有线信道，也可以是无线电信道。 3链路 链路（Link）是指从发信点到收信点（即从信源到信宿）的一串节点和线路。链路通信是指端到端的通信。,返回本节,1.2.2 计算机网络系统的构型,一般说来，在多个节点需要互相连接以构成网络时，希望每一个节点与其他的节点都有直接的点到点的通信线路，这种情况称为全连通的网络拓扑。如果有N个节点，就要求网络有N（N-1）/2条全双工的链路，且每一节点上的装置设备要有（N-1）个输入/输出端口。因为系统的成本、安装费用等随着节

5、点数量的平方增长，当N很大时，这显然是不现实的。因此，所有网络都采用全连通的方法是不可行的。,返回本节,1.2.3 计算机网络系统的组成,1按系统划分 （1）计算机网络硬件系统 （2）计算机网络软件系统 2按逻辑划分 计算机网络从逻辑结构上可以分成两部分：负责数据处理、向网络用户提供各种网络资源及网络服务的外层用户资源子网和负责数据转发的内层通信子网。,组成,通信子网是计算机网络中负责数据通信的部分，传输介质可以是架空明线、双绞线、同轴电缆、光纤等有线通信线路，也可以是微波、通信卫星等无线通信线路。 （1）用户资源子网 （2）通信子网,（1）用户资源子网 用户子网由主计算机、终端、通信控制设备

6、、连网外设、各种软件资源等组成。 主计算机。 终端。 通信控制设备。,（2）通信子网： 两种类型的通信子网。 （A）点对点通信子网 （B） 广播式通信子网 通信子网的三种组织形式。 （A）结合型 （B）专用型 （C）公用型： 节点处理机。 （A）网络接口功能 （B） 存储/转发功能 （C）网络控制功能： 通信线路。,返回本节,1.3 计算机网络的分类,1.3.1 根据网络的传输技术进行分类 1.3.2 根据网络的覆盖范围进行分类,返回本章首页,1.3.1 根据网络的传输技术进行分类,1广播式网络 在广播式网络中，所有联网计算机都共享一个公共通信信道。 2点到点式网络 与广播式网络相反，在点到点

7、式网络中，每条物理线路连接一对计算机。,返回本节,1.3.2 根据网络的覆盖范围进行分类,1局域网LAN 局域网用于将有限范围内（如一个实验室、一幢大楼、一个校园）的各种计算机、终端与外部设备互连成网。 2城域网MAN 城市地区网络常简称为城域网。城域网是介于广域网与局域网之间的一种高速网络 3广域网WAN 广域网也称为远程网。它所覆盖的地理范围从几十公里到几千公里。,返回本节,1.4 计算机网络的拓扑结构,1.4.1 计算机网络拓扑的概念 1.4.2 网络拓扑分类方法,返回本章首页,1.4.1 计算机网络拓扑的概念,计算机网络拓扑是通过网中节点与通信线路之间的几何关系表示网络结构，反映出网络

8、中各实体间的结构关系。拓扑设计是建设计算机网络的首步，也是实现各种网络协议的基础，它对网络性能、系统可靠性与通信费用都有重大影响。计算机网络拓扑主要是指通信子网的拓扑构型。,返回本节,1.4.2 网络拓扑分类方法,1、点到点线路通信子网的拓扑。 在采用点到点线路的通信子网中，每条物理线路连接一对节点。采用点到点线路的通信子网的基本拓扑构型有四类：星型、环型、总线型、树型和网状型，如图1-4所示。 2、广播信道通信子网的拓扑。 在采用广播信道通信子网中，一个公共的通信信道被多个网络节点共享。采用广播信道通信子网的基本拓扑构型主要有四种：总线型、树型、环型和无线通信与卫星通信型。,图1-4 计算机

9、网络拓扑结构（点到点）,以下简单介绍点到点线路通信子网的拓扑特点。,（1）星型拓扑的主要特点 （2）环型拓扑的主要特点 （3）树型拓扑的主要特点 （4）网状型拓扑的主要特点,返回本节,网络的发展,产生 发展趋势 我国计算机网络的发展,网络的定义与组成,计算机网络定义： 地理位置位于不同的多台独立的计算机,通过通信线路，通信设备连接起来，实现资源共享的一个网络系统. 计算机网络的组成： 资源子网和通信子网.,网络的分类,按传输介质 覆盖范围 拓扑结构 用途,网卡的基础知识,一、认识网卡网卡是网络接口卡NIC（Network Interface Card）的简称，也叫网络适配器，它是物理上连接计算

10、机与网络的硬件设备，是局域网最基本的组成部分之一。网卡插在电脑的主板扩展槽中，通过网线（如双绞线、同轴电缆）与网络共享资源、交换数据，可以说是必备的。它主要完成两大功能，一是读入由网络设备传输过来的数据包，经过拆包，将其变成计算机可以识别的数据，并将数据传输到所需设备中，另一个功能是将PC设备发送的数据，打包后输送至其它网络设备中。对于通过局域网上网的用户而言，如何选择好一款网卡是一个很关键的事情，下面笔者就带各位去全面认识一下网卡。,二、区分网卡网卡选购的前提是要弄清楚网卡的用途和类型以及相关的基本常识，这样才能使网卡的选购有的放肆：由于目前的网络有ATM网、令牌环网和以太网之分，它们分别采

11、用各自的网卡，所以网卡也有ATM网卡、令牌环网网卡和以太网网卡之分。因为以太网的连接比较简单，使用和维护起来都比较容易，所以目前市面上的网卡也以以太网网卡居多。因而笔者重点介绍以太网网卡。除了按网络类型分外，网卡还可以按其传输速率（即其支持的带宽）分为10M、100M、10/100M自适应以及千兆（1000M）网卡，目前我们生活中常使用的就是10M和10/100M自适应两种网卡。10M网卡价格比较低廉，一般在50元以下，10/100M自适应网卡的价格一般在50元以上，目前已经成为市场中的主流产品。如果你只是一般的用户，如家庭、宿舍电脑联机、网吧、电脑游戏店、中小型企业以及相关公司办公应用等等，

12、笔者都推荐你选用10M/100M自适应网卡。另外，网卡按主板上的总线类型来分，又可分为ISA、PCI等等接口类型。目前ISA接口的网卡已越来越不能满足现代网络环境的需求，市场上常见的是16位ISA接口的10M网卡，它的唯一好处就是价格低廉，如低端用户非常熟悉的NE2000系列等，适合于一些如学校、网吧等要求不高的场合使用。市场上主流的网卡是理论带宽为32位133M的PCI网卡。PCI网卡的另一好处是比ISA网卡的兼容性好，能较好地支持即插即用功能。由于PCI总线是以后的发展方向，而且在价格上与ISA网卡的差距越来越小，所以笔者推荐用户优先考虑PCI网卡。,网卡还有一种分类，就按其连线的插口类型

13、来分为RJ45水晶口（即我们常说的方口）、BNC细缆口（即我们常说的圆口）、AUI粗缆口等三类以及综合了这几种插口类型于一身的2合1、3和1网卡，如TP口（BNCAUI）、IPC口（RJ45BNC）、Combo口(RJ45AUIBNC)等。接口的选择与网络布线形式有关，RJ45插口是采用10BASET双绞线的网络的接口类型。而BNC接头则是采用10BASE2同轴电缆的接口类型，它同带有螺旋凹槽的同轴电缆上的金属接头相连，如T型头等。除了以上网卡类型以外，如果按网卡的应用场合来分，还可以分为工作站网卡（含有盘和无盘站）、服务器专用网卡、笔记本专用网卡以及USB接口的网卡等。我们来重点看一下普通用

14、户用得上的笔记本专用网卡和USB接口的网卡。笔记本专用网卡是为笔记本电脑能方便的连入局域网或互联网而专门设计的，它主要有只能连入局域网的局域网卡和又能访问局域网又能上互联网的局域网/MODEM网卡，它一端接电话接口，一端连RJ45接口，就像信用卡那么大，插在笔记本电脑的扩展槽中。而USB网卡也是外置的，它一端为USB接口，一端为RJ45接口，它也分为10M和10/100M自适应两种。,局域网的组网技术,1.5数据传输介质,2.5.1 双绞线 2.5.2 同轴电缆 2.5.3 光纤 2.5.4 无线电短波通信 2.5.5 地面微波接力通信 2.5.6 红外线和激光 2.5.7 卫星通信 2.5.

15、8 VSAT卫星通信,返回本章首页,1.5.1 双绞线,表2-3是UTP电缆的常见类型，10BaseT局域网中主要使用3类和5类线，它们的有效传输距离一般在100m左右。另外还有超5类双绞线电缆，通过对其“信道”性能测试结果表明，与普通5类双绞线电缆比较，它的近端串扰、衰减和结构回波等主要性能指标都有很大提高。,双绞线的制作分为工作站至工作站和工作站至集线器两种：工作站至集线器的双绞线，其8芯线一一对应；工作站至工作站的双绞线，按照图2-10所示的连线制作。,图2-10 双绞电缆,返回本节,T568A：白绿、绿、白橙、蓝、白蓝、橙、白棕、棕。 T568B：白橙、橙、白绿、蓝、白蓝、绿、白棕、棕

16、,2.5.2 同轴电缆,典型的同轴电缆（Coaxial Cable）由一根内导体铜质芯线外加绝缘层、密集网状编织导电金属屏蔽层以及外包装保护塑橡材料组成，其结构如图2-11所示。,表2-4是作者在网络工程施工中常常用到的一些IEEE802.3 10BaseT系列网络拓扑经验，仅供读者参考。,返回本节,2.5.3 光纤,实际上，只要射到光纤表面的光线的入射角大于某一临界角度，就可以产生全反射，并且可以存在许多条不同角度入射的光线在一条光纤中传输，这种光纤就称为多模光纤（Multimode Fiber），如图2-12所示。,（a）折射角大于入射角,（b）光波在纤芯中传播,（c）62.5/125m渐

17、变增强型多模光纤,图2-12 多模光纤,多模光纤和5类双绞线的衰减与频率关系如图2-13所示，当传输频率超过100MHz时，5类双绞线随着频率的增加衰减愈来愈大；而光纤在300MHz以内，衰减基本不变。,图2-13 光纤与电缆频率与衰减关系图,光缆的结构大致可分为缆芯（Cable Core）和保护层（Sheath）两大部分，图2-14为四芯光缆剖面的示意图。,图2-14 四芯光缆剖面示意图,返回本节,1.5.4 无线电短波通信,在一些电缆光纤难于通过或施工困难的场合，例如，高山、湖泊或岛屿等，即使在城市中挖开马路敷设电缆有时也很不划算，特别是通信距离很远，对通信安全性要求不高，敷设电缆或光纤既

18、昂贵又费时，若利用无线电波等无线传输介质在自由空间传播，就会有较大的机动灵活性，可以轻松实现多种通信，抗自然灾害能力和可靠性也较高。,返回本节,1.5.5 地面微波接力通信,无线电数字微波通信系统在长途大容量的数据通信中占有及其重要的地位，其频率范围为300MHz300GHz。微波通信主要有两种方式：地面微波接力通信和卫星通信。 微波在空间主要是直线传播，并且能穿透电离层进入宇宙空间，它不像短波那样经电离层反射传播到地面上其他很远的地方，由于地球表面是个曲面，因此其传播距离受到限制且与天线的高度有关，一般只有50km左右，长途通信时必须建立多个中继站，中继站把前一站发来的信号经过放大后再发往下

19、一站，类似于“接力”，如果中继站采用100m高的天线塔，则接力距离可增大到100 km。,返回本节,1.5.6 红外线和激光,红外线通信和激光通信就是把要传输的信号分别转换成红外光信号和激光信号直接在自由空间沿直线进行传播，它比微波通信具有更强的方向性，难以窃听、插入数据和进行干扰，但红外线和激光对雨雾等环境干扰特别敏感。,返回本节,1.5.7 卫星通信,卫星通信就是利用位于3万6千公里高空的人造地球同步卫星作为太空无人值守的微波中继站的一种特殊形式的微波接力通信。卫星通信可以克服地面微波通信的距离限制，其最大特点就是通信距离远，且通信费用与通信距离无关。 卫星通信的优点是:卫星通信的频带比微

20、波接力通信更宽，通信容量更大，信号所受到的干扰也较小，误码率也较小，通信比较稳定可靠。 卫星通信的缺点是：传播时延较长。,返回本节,1.5.8 VSAT卫星通信,VSAT（Very Small Aperture Terminal，甚小口径地球终端）是20世纪80年代末发展起来并于90年代得到广泛应用的新一代数字卫星通信系统。VSAT网通常由一个卫星转发器、一个大型主站和大量的VSAT小站组成，能单双向传输数据、语音、图像、视频等多媒体综合业务。VSAT具有很多优点，如：设备简单、体积小、耗电少、组网灵活、安装维护简便、通信效率高等，尤其适用于大量分散的业务量较小的用户共享主站，所以许多部门和企

21、业多使用VSAT网来建设内部专用网。,图2-15 VSAT网络组成,返回本节,1.3 传输媒体,2.3.1 导向媒体 常用的导向媒体有同轴电缆、双绞线和光缆，以及在无线情况下使用的非导向媒体即辐射媒体。 1同轴电缆 典型的同轴电缆（Coaxial Cable）由一根内导体铜质芯线外加绝缘层、密集网状编织导电金属屏蔽层以及外包装保护塑橡材料组成，其结构如图所示。,通常将同轴电缆分成两类：基带同轴电缆和宽带同轴电缆。计算机网络一般选用基带同轴电缆进行数据传输，其屏蔽层是用铜做成网状形的，特征阻抗为50。,细缆连接设备及技术参数 采用细缆组网，除需要电缆外，还需要BNC头、型头及终端匹配器等。如图。

22、同轴电缆组网的网卡必须带有细缆连接接口（通常在网卡上标有“BNC”字样）。 下面是细缆组网的技术参数： 最大的干线段长度；185米 最大网络干线电缆长度：925米 每条干线段支持的最大结点数：30 BNC、T型连接器之间的最小距离：0.5米,粗缆连接设备 粗缆连接设备包括转换器、DIX连接器及电缆、N系列插头、N系列匹配器，如图。使用粗缆组网，网卡必须有DIX接口（一般标有DIX字样）。 下面是采用粗缆组网的技术参数： 最大的干线长度：500米 最大网络干线电缆长度：2500米 每条干线段支持的最大结点数：100 收发器之间的最小距离：2.5米 收发器电缆的最大长度：50米,2双绞线,无论是对

23、模拟数据传输还是数字数据传输，最普通的传输介质就是双绞线。它是由按一定规则螺旋结构排列并扭在一起的多根绝缘导线所组成，芯内大多是铜线，外部裹着塑橡绝缘外层，每根线的绝缘层都有色标来标记，如图1为示意图，图2为实物图，成对线的扭绞旨在使相互间的电磁辐射和外部电磁干扰减到最小。 图1双绞线的示意图 图2双绞线的实物图,1.6 数据传输,1.6.1 并行通信和串行通信 在计算机系统的各个部件之间以及计算机与计算机之间，数据信息都是以通信的方式进行交换的。这种通信有两种基本方式：串行和并行。一般说来，并行传输用于近距离，串行传输用于较远的距离。,在并行传输中，至少有8个数据位在设备之间传输。发送设备将

24、8个数据位通过8条数据线传送给接收设备，还可以有1位用作数据检验位，接收设备可同时接收到这些数据。在计算机内部的数据通信通常都以并行方式进行，并且把并行的数据传送线称做总线，如并行传送8位数据就叫做8位总线，并行传送16位数据就叫做16位总线。,串行传输方式是在一根数据传输线上,每次传送一位二进制数据,1位接1位地传送. 由于计算机内部处理的都是并行数据，在进行串行传输之前,必须将并行数据转换成串行数据；在接收端要将串行数据转换成并行数据。数据转换通常以字节为单位进行，用移位寄存器来完成，如图所示。在发送端将一个字节的数据送入移位奇存器A，在时钟脉冲CP1的作用下，8位并行数据逐位向右移动。在

25、传输线上形成8位串行数据，送往接收端的移位寄存器B的串行输入端。在移位寄存器B的时钟脉冲CP2的作用下，将串行数据逐位右移入移位寄存器B。当移入一个完整的字节后，就从并行数据输出端将一个字节的数据读出。,1.6.2 单工、半双工与全双工通信,1单工通信 在单工通信方式中，信号只能向一个方向传输，任何时候都不能改变信号的传送方向。 2半双工通信 在半双工通信方式中，信号可以双向传送，但必须是交替进行，一个时间只能向一个方向传送。 3全双工通信 全双工能同时在两个方向上进行通信，即有两个信道，数据同时在两个方向流动，它相当于把两个相反方向的单工通信组合起来。,表3-1 OSI/RM七层协议模型,返

26、回本节,表3-1 OSI/RM七层协议模型,返回本节,表3-1 OSI/RM七层协议模型,返回本节,1.7 TCP/IP的体系结构,3.7.1 TCP/IP模型 3.7.2 TCP/IP与OSI参考模型的比较,返回,下一页,1.7.1 TCP/IP模型,TCP/IP模型也称为互联网参考模型，虽然它与OSI模型各有自己的结构，但是大体上两者仍能相互对照，如图3-9所示。TCP/IP模型由四个层次组成，下面介绍它们的功能。 1网络接口层 2网际层 3传输层 4应用层,下一页,1网络接口层,该层负责接收IP数据报并通过网络发送之，或者从网络口接收物理帧，装配成IP数据报上交给网际层。网络接口层似乎与

27、OSI的数据链路层和物理层相对应，但实际上TCP/IP本身并没有真正描述这一部分，只是指出主机必须使用某种协议与网络连接，以便能在其上传递IP分组。TCP/ IP的设计不依赖于网络访问方法、帧格式和媒体。从这点上讲，TCP/IP可以连接不同的网络类型。,返回,下一页,2网际层,该层行使寻址、数据的封装、数据报的分段和路由选择功能，它类似于OSI的网络层，其核心协议为: （1）网际协议（IP），IP为一路由协议，负责IP寻址，信息包的分裂和重组。 （2）网间控制消息协议（ICMP），ICMP负责提供诊断功能，报告关于IP信息包传送的错误或信息。 （3）地址解析协议（ARP），ARP负责将IP地址

28、转换为物理地址。 （4）逆向地址解析协议（RARP），RARP通过广播发送硬件地址的手段来获得主机的IP地址。 （5）Internet组管理协议（IGMP），IGMP负责IP多点传送组的管理。,返回,下一页,3传输层,该层负责提供应用程序间（即端到端）的通信。源端的应用进程通过传输层，可以与目的端的相应进程进行直接会话。它包含了OSI传输层的功能和OSI对话层的某些功能。传输层的核心协议是TCP和用户数据报协议（UDP）。 （1）TCP协议是一个面向连接的数据传输协议，它提供数据的可靠传输。 （2）UDP协议是一种提供无连接服务的协议。UDP协议提供的传输是不可靠的，它虽然实现了快速的请求与响应，但是不具备纠错和数据重发功能。,返回,下一页,4应用层,该层向用户提供了数量众多的常用的应用程序，它提供访问其他层服务的应用能力，以及定义应用于交换数据的协议。 （1）Telnet协议。 （2）文件传送协议（FTP）。 （3）简单邮件传输协议（SMTP）。 （4）简单网络管理协议（SNMP）。 （5）超文本传输协议（HTTP）。 （6）域名系统（DNS）。 （7）网络文件系统（NFS）。,返回,下一页,1.7.2 TCP/IP与OSI参考模型的比较,两种模型有很多相似之处： （1）都是分层的。 （2）在同层