局域网教案

第一章网络的基本概念

学习目的：掌握网络的组成.分类.网络体系结构.网络协议

学习难点：网络体系结构

计算机网络的定义：

广义的网络。

计算机网络是现代计算机技术与通信技术密切结合的产物,是随着社会对信息共享和信息传递的日益增强的需求而发展起来的。所谓计算机网络,就是利用通信设备和线路将地理位置不同的、功能独立的多个计算机系统互连起来,以功能完善的网络软件(即网络通信协议、信息交换方式和网络操作系统等)实现网络中资源共享和信息传递的系统。

计算机网络的特征：

至少需要两台计算机

通信设备和线路介质

网络软件和通信协议

计算机网络的功能：

主要体现在三个方面：信息交换、资源共享、分布式处理、提高计算机的可靠性、均衡负载互相协作。

⑴信息交换

这是计算机网络最基本的功能,主要完成计算机网络中各个节点之间的系统通信。用户可以在网上传送电子邮件、发布新闻消息、进行电子购物、电子贸易、远程电子教育等。

⑵资源共享

所谓的资源是指构成系统的所有要素,包括软、硬件资源,如：计算处理能力、大容量磁盘、高速打印机、绘图仪、通信线路、数据库、文件和其他计算机上的有关信息。由于受经济和其他因素的制约,这些资源并非(也不可能)所有用户都能独

立拥有,所以网络上的计算机不仅可以使用自身的资源,也可以共享网络上的资源。因而增强了网络上计算机的处理能力,提高了计算机软硬件的利用率。

⑶分布式处理

一项复杂的任务可以划分成许多部分,由网络内各计算机分别协作并行完成有关部分,使整个系统的性能大为增强。

(4)提高计算机的可靠性

计算机网络系统能实现对差错信息的重发，网络中各计算机还可以通过网络成为彼此的后备机，从而增强了系统的可靠性。

(5) 均衡负载互相协作

通过网络可以缓解用户资源缺乏的矛盾，使各种资源得到合理的调整。

计算机网络的发展：

计算机网络近年来获得了飞速的发展。20年前，在我国很少有人接触过网络。现在，计算机通信网络以及Internet已成为我们社会结构的一个基本组成部分。网络被应用于工商业的各个方面，包括电子银行、电子商务、现代化的企业管理、信息服务业等都以计算机网络系统为基础。从学校远程教育到政府日常办公乃至现在的电子社区，很多方面都离不开网络技术。可以不夸张地说，网络在当今世界无处不在。

1997年，在美国拉斯维加斯的全球计算机技术博览会上，微软公司总裁比尔盖茨先生发表了著名的演说。在演说中，“网络才是计算机”的精辟论点充分体现出信息社会中计算机网络的重要基础地位。计算机网络技术的发展越来越成为当今世界高新技术发展的核心之一。

网络的发展也是一个经济上的冲击。数据网络使个人化的远程通信成为可能，并改变了商业通信的模式。一个完整的用于发展网络技术、网络产品和网络服务的新兴工业已经形成，计算机网络的普及性和重要性已经导致在不同岗位上对具有更多网络知识的人才的大量需求。企业需要雇员规划、获取、安装、操作、管理那些构成计算机网络和Internet的软硬件系统。另外，计算机编程已不再局限于个

人计算机，而要求程序员设计并实现能与其他计算机上的程序通信的应用软件。计算机网络发展的阶段划分：

在20世纪50年代中期，美国的半自动地面防空系统（Semi-Automatic Ground Environment，SAGE）开始了计算机技术与通信技术相结合的尝试，在SAGE系统中把远程距离的雷达和其他测控设备的信息经由线路汇集至一台IBM计算机上进行集中处理与控制。世界上公认的、最成功的第一个远程计算机网络是在1969年，由美国高级研究计划署（Advanced Research Projects Agency，ARPA）组织研制成功的。该网络称为ARPANET，它就是现在Internet的前身。

随着计算机网络技术的蓬勃发展，计算机网络的发展大致可划分为4个阶段。

第一阶段：诞生阶段

20世纪60年代中期之前的第一代计算机网络是以单个计算机为中心的远程联机系统。典型应用是由一台计算机和全美范围内2 000多个终端组成的飞机定票系统。终端是一台计算机的外部设备包括显示器和键盘，无CPU和内存。随着远程终端的增多，在主机前增加了前端机（FEP）。当时，人们把计算机网络定义为“以传输信息为目的而连接起来，实现远程信息处理或进一步达到资源共享的系统”，但这样的通信系统已具备了网络的雏形。

第二阶段：形成阶段

20世纪60年代中期至70年代的第二代计算机网络是以多个主机通过通信线路互联起来，为用户提供服务，兴起于60年代后期，典型代表是美国国防部高级研究计划局协助开发的ARPANET。主机之间不是直接用线路相连，而是由接口报文处理机（IMP）转接后互联的。IMP和它们之间互联的通信线路一起负责主机间的通信任务，构成了通信子网。通信子网互联的主机负责运行程序，提供资源共享，组成了资源子网。这个时期，网络概念为“以能够相互共享资源为目的互联起来的具有独立功能的计算机之集合体”，形成了计算机网络的基本概念。

第三阶段：互联互通阶段

20世纪70年代末至90年代的第三代计算机网络是具有统一的网络体系结构并遵循国际标准的开放式和标准化的网络。ARPANET兴起后，计算机网络发展迅猛，各大计算机公司相继推出自己的网络体系结构及实现这些结构的软硬件产品。由于没有统一的标准，不同厂商的产品之间互联很困难，人们迫切需要一种开放性的标准化实用网络环境，这样应运而生了两种国际通用的最重要的体系结构，即TCP/IP体系结构和国际标准化组织的OSI体系结构。

第四阶段：高速网络技术阶段

20世纪90年代末至今的第四代计算机网络，由于局域网技术发展成熟，出现光纤及高速网络技术，多媒体网络，智能网络，整个网络就像一个对用户透明的大的计算机系统，发展为以Internet为代表的互联网。

计算机网络的发展方向：

从计算机网络应用来看，网络应用系统将向更深和更宽的方向发展。

首先，Internet信息服务将会得到更大发展。网上信息浏览、信息交换、资源共享等技术将进一步提高速度、容量及信息的安全性。

其次，远程会议、远程教学、远程医疗、远程购物等应用将逐步从实验室走出，不再只是幻想。网络多媒体技术的应用也将成为网络发展的热点话题。

计算机网络的分类：

一、按网络的地理位置分类

1）局域网（LocalAreaNetwork,简称LAN）：一般限定在较小的区域内，小于10km 的范围内，通常采用有线的方式连接起来。

2）城域网（MetropolisAreaNetwork,简称MAN）：规模局限在一座城市的范围内，10-100km的区域。

3）广域网（WideAreaNetwork,简称WAN）：网络跨越国界、洲界，甚至全球范围。目前局域网和广域网是网络的热点。局域网是组成其他两种类型网络的基础，城域网一般都加入了广域网。广域网的典型代表是Internet网。

二、按网络的拓扑结构分类

网络的拓扑结构是指网络中通信线路和站点（计算机和设备）的几何排列形式。1）星型网络：各站点通过点到点的链路与中心站连接。特点是很容易在网络中增加新的站点，数据的安全性和优先级容易控制，易实现网络监控，但中心节点的故障会引起整个网络瘫痪。

2）环形网络：各站点通过通信介质连成一个封闭的环形。环形网容易安装和监控，但容量有限，网络建成后，难以增加新的站点。

3）总线型网络：网络中所有的站点共享一条数据通道。总线型网络安装简单方便，需要铺设的线缆最短，成本低，某个站点的故障一般不会影响整个网络。但介质的故障会导致网络瘫痪，总线网安全性低，监控比较困难，增加新站点也不如星型网容易。

还有，树型网、簇星型网、网状网等其它类型拓扑结构的网络都是以上述三种拓扑结构为基础的。

三、按传输介质分类

1）有线网：采用同轴电缆和双纹线来连接的计算机网络。同轴电缆网是常见的一种连网方式。它比较经济，安装比较便利，传输率和抗干扰能力一般，传输距离较短。双纹线网是目前最常见大连网方式。它价格便宜，安装方便，但易受干扰，传输率较低，传输距离要比同轴电缆要短。

2）光纤网：光纤网也是有线网的一种，但由于其特殊性而单独列出，光纤网采用光导纤维作传输介质。光纤传输距离长，传输率高，可达数千兆bps，抗干扰性强，不会受到电子监听设备的监听，是高安全网络的理想选择。不过由于其价格较高，且需要高水平的安装技术，所以现在尚未普及。

3）无线网：采用空气作传输介质，用电磁波作为载体来传输数据，目前无线网联网费用太高，还不太普及。但由于连网方式灵活方便，是一种有前途的连网方式。局域网通常采用单一的传输介质，而城域网和广域网采用多种传输介质。

四、按通信方式分类

1）点对点传输网络：数据以点到点的方式在计算机或通信设备中传输。星型网、

环形网采用这种传输方式。

2）广播式传输网络：数据在共用介质中传输。无线网和总线型网络属于这种类型。

五、按网络使用的目的分类

1）共享资源网：使用者可共享网络中的各种资源，如文件、扫描仪、绘图仪、打印机以及各种服务。Internet网是典型的共享资源网。

2）数据处理网：用于处理数据的网络，例如科学计算网络、企业经营管理用网络。3）数据传输网：用来收集、交换、传输数据的网络，例如情报检索网络等。

目前网络使用目的都不是唯一的。

六、按服务方式分类

1）客户机/服务器网络：服务器是指专门提供服务的高性能计算机或专用设备，客户机是用户计算机。这是客户机向服务器发出请求并获得服务的一种网络形式，多台客户机可以共享服务器提供的各种资源。这是最常用、最重要的一种网络类型。不仅适合于同类计算机联网，也适合于不同类型的计算机联网，如PC机、Mac机的混合联网。这种网络安全性容易得到保障，计算机的权限、优先级易于控制，监控容易实现，网络管理能够规范化。网络性能在很大程度上取决于服务器的性能和客户机的数量。目前针对这类网络有很多优化性能的服务器称为专用服务器。银行、证券公司都采用这种类型的网络。

2）对等网：对等网不要求文件服务器，每台客户机都可以和其他每台客户机对话，共享彼此的信息资源和硬件资源，组网的计算机一般类型相同。这种网络方式灵活方便，但是较难实现集中管理与监控，安全性也低，较适合于部门内部协同工作的小型网络。

七、其他分类方法

如按信息传输模式的特点来分类的ATM网，网内数据采用异步传输模式，数据以53字节单元进行传输，提供高达1.2Gbps的传输率，有预测网络延时的能力。可以传输语言、视频等实时信息，是最有发展前景的网络类型之一。

另外，还有一些非正规的分类方法，如：企业网、校园网，根据名称便可理解。

从不同角度对网络有不同的分类方法，每种网络都有其特殊的含意。几种名称的组合或名称加参数便可以看出网络的特征。千兆以太网表示传输率高达千兆的总线型网络。了解网络的分类方法和类型特征，是熟悉网络技术的重要基础之一。

计算机网络的组成：

计算机网络系统是通信子网和资源子网组成的。而网络软件系统和网络硬件系统是网络系统赖以存在的基础。在网络系统中，硬件对网络的选择起着决定性作用，而网络软件则是挖掘网络潜力的工具。

1、网络软件

在网络系统中，网络上的每个用户，都可享有系统中的各种资源，系统必须对用户进行控制。否则，就会造成系统混乱、信息数据的破坏和丢失。为了协调系统资源，系统需要通过软件工具对网络资源进行全面的管理、调度和分配，并采取一系列的安全保密措施，防止用户不合理的对数据和信息的访问，以防数据和信息的破坏与丢失。网络软件是实现网络功能不可缺少的软件环境。

通常网络软件包括：

网络协议和协议软件：它是通过协议程序实现网络协议功能。

网络通信软件：通过网络通信软件实现网络工作站之间的通信。

网络操作系统：网络操作系统是用以实现系统资源共享、管理用户对不同资源访问的应用程序，它是最主要的网络软件。

网络管理及网络应用软件：网络管理软件是用来对网络资源进行管理和对网络进行维护的软件。网络应用软件是为网络用户提供服务并为网络用户解决实际问题的软件。

网络软件最重要的特征是：网络管理软件所研究的重点不是在网络中互连的各个独立的计算机本身的功能，而是在如何实现网络特有的功能。

2、网络硬件

网络硬件是计算机网络系统的物质基础。要构成一个计算机网络系统，首先要将

计算机及其附属硬件设备与网络中的其它计算机系统连接起来。不同的计算机网络系统，在硬件方面是有差别的。随着计算机技术和网络技术的发展，网络硬件日趋多样化，功能更加强大，更加复杂。

(1)线路控制器LC(Line Controller)：LC是主计算机或终端设备与线路上调制解调器的接口设备。

(2)通信控制器CC(Communication Controller):CC是用以对数据信息各个阶段进行控制的设备。

(3)通信处理机CP(Communication Processor)：CP是作为数据交换的开关，负责通信处理工作。

(4)前端处理机FEP(Front End Processor)：FEP也是负责通信处理工作的设备。

(5)集中器C(Concentrator)、多路选择器MUX(Multiplexor)：是通过通信线路分别和多个远程终端相连接的设备。

(6)主机HOST(Host Computer)。

(7)终端T(Terminal)。

随着计算机网络技术的发展和网络应用的普及，网络结点设备会越来越多，功能也更加强大，设计也更加复杂。

网络体系结构：

国际标准化组织（ISO）制定的著名的计算机网络开放式系统互连（OSI）七层协议结构就是一个典型的例子。

所谓协议，它主要包含：消息类型和格式、编码，各种操作对应的消息收发顺序，收到消息后节点应采取的动作，相邻层之间的层间原语类型和参数。

一、OSI/RM模型

OSI／RM是ISO在网络通信方面所定义的开放系统互连模型，1978 ISO（国际化标准组织）定义了这样一个开放协议标准。。有了这个开放的模型，各网络设备厂商就可以遵照共同的标准来开发网络产品，最终实现彼此兼容。

整个OSI／RM模型共分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所示。

图1

当接受数据时，数据是自下而上传输；当发送数据时，数据是自上而下传输。下面简要介绍这几个层次。

（1）物理层

这是整个OSI参考模型的最低层，它的任务就是提供网络的物理连接。所以，物理层是建立在物理介质上（而不是逻辑上的协议和会话），它提供的是机械和电气接口。主要包括电缆、物理端口和附属设备，如双绞线、同轴电缆、接线设备（如网卡等）、RJ－45接口、串口和并口等在网络中都是工作在这个层次的。

物理层提供的服务包括：物理连接、物理服务数据单元顺序化（接收物理实体收到的比特顺序，与发送物理实体所发送的比特顺序相同）和数据电路标识。

（2）数据链路层

数据链路层是建立在物理传输能力的基础上，以帧为单位传输数据，它的主要任务就是进行数据封装和数据链接的建立。封装的数据信息中，地址段含有发送节点和接收节点的地址，控制段用来表示数格连接帧的类型，数据段包含实际要传输的数据，差错控制段用来检测传输中帧出现的错误。

数据链路层可使用的协议有SLIP、PPP、X25和帧中继等。常见的集线器和低档的交换机网络设备都是工作在这个层次上，Modem之类的拨号设备也是。工作在这个层次上的交换机俗称“第二层交换机”。

具体讲，数据链路层的功能包括：数据链路连接的建立与释放、构成数据链

路数据单元、数据链路连接的分裂、定界与同步、顺序和流量控制和差错的检测和恢复等方面。

（3）网络层

网络层属于OSI中的较高层次了，从它的名字可以看出，它解决的是网络与网络之间，即网际的通信问题，而不是同一网段内部的事。网络层的主要功能即是提供路由，即选择到达目标主机的最佳路径，并沿该路径传送数据包。除此之外，网络层还要能够消除网络拥挤，具有流量控制和拥挤控制的能力。网络边界中的路由器就工作在这个层次上，现在较高档的交换机也可直接工作在这个层次上，因此它们也提供了路由功能，俗称“第三层交换机”。

网络层的功能包括：建立和拆除网络连接、路径选择和中继、网络连接多路复用、分段和组块、服务选择和传输和流量控制。

（4）传输层

传输层解决的是数据在网络之间的传输质量问题，它属于较高层次。传输层用于提高网络层服务质量，提供可靠的端到端的数据传输，如常说的QoS就是这一层的主要服务。这一层主要涉及的是网络传输协议，它提供的是一套网络数据传输标准，如TCP协议。

传输层的功能包括：映像传输地址到网络地址、多路复用与分割、传输连接的建立与释放、分段与重新组装、组块与分块。

根据传输层所提供服务的主要性质，传输层服务可分为以下三大类：

A类：网络连接具有可接受的差错率和可接受的故障通知率，A类服务是可靠的网络服务，一般指虚电路服务。

C类：网络连接具有不可接受的差错率，C类的服务质量最差，提供数据报服务或无线电分组交换网均属此类。

B类：网络连接具有可接受的差错率和不可接受的故障通知率，B类服务介于A类与C类之间，在广域网和互联网多是提供B类服务。

（5）会话层

会话层利用传输层来提供会话服务，会话可能是一个用户通过网络登录到一个主机，或一个正在建立的用于传输文件的会话。

会话层的功能主要有：会话连接到传输连接的映射、数据传送、会话连接的恢复和释放、会话管理、令牌管理和活动管理。

（6）表示层

表示层用于数据管理的表示方式，如用于文本文件的ASCII和EBCDIC，用于表示数字的1S或2S补码表示形式。如果通信双方用不同的数据表示方法，他们就不能互相理解。表示层就是用于屏蔽这种不同之处。

表示层的功能主要有：数据语法转换、语法表示、表示连接管理、数据加密和数据压缩。

（7）应用层

这是OSI参考模型的最高层，它解决的也是最高层次，即程序应用过程中的问题，它直接面对用户的具体应用。应用层包含用户应用程序执行通信任务所需要的协议和功能，如电子邮件和文件传输等，在这一层中TCP／IP协议中的FTP、SMTP、POP等协议得到了充分应用。

以上简单地介绍了OSI参考模型的七个层次，并对各个层次的主要应用及功能作了简单的介绍，这样我们在后面的学习中就可联系到OSI的对应层次进行学习，以实践加强理论学习。

二、网络协议

TCP/IP协议族包含了很多功能各异的子协议。为此我们也利用上文所述的分层的方式来剖析它的结构。TCP/IP层次模型共分为四层：应用层、传输层、网络层、数据链路层。

目前网络协议有许多种，但是最基本的协议是TCP／IP协议，许多协议都是它的子协议。下面我们就对TCP／IP协议作一下简单介绍。

TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol，传输控制协议/网间网协议)是目前世界上应用最为广泛的协议，它的流行与Internet的迅猛发展密切相

关—TCP/IP最初是为互联网的原型ARPANET所设计的，目的是提供一整套方便实用、能应用于多种网络上的协议，事实证明TCP/IP做到了这一点，它使网络互联变得容易起来，并且使越来越多的网络加入其中，成为Internet的事实标准。IPX/SPX：

它是Novell公司为了适应网络的发展而开发的通信协议，具有很强的适应性，安装方便，同时还具有路由功能，可以实现多网段间的通信。其中，IPX协议负责数据包的传送；SPX负责数据包传输的完整性。在微软的NT操作系统中，一般使用NWLink IPX/SPX兼容协议和NWLink NetBIOX两种IPX/SPX的兼容协议，即NWLink协议，该兼容协议继承了IPX/SPX协议的优点，更适应Windows的网络环境。IPX/SPX协议一般可以应用于大型网络（比如Novell）和局域网游戏环境中（比如反恐精英、星际争霸）。不过，如果不是在Novell网络环境中，一般不使用IPX/SPX协议，而是使用IPX/SPX兼容协议，尤其是在Windows 9x/2000组成的对等网中。

PPPoE：

Point to Point Protocol over Ethernet以太网上的点对点协议，简单地说，就是将以太网和PPP协议结合后的协议，目前广泛应用在ADSL接入方式中。通过PPPoE技术和宽带调制解调器（比如ADSL Modem）我们就可以实现高速宽带网的个人身份验证访问，为每个用户创建虚拟拨号连接，这样就可以高速连接到Internet。

ICMP：

ICMP 的全称是Internet Control Message Protocol 。从技术教度来说，ICMP 就是一个"错误侦测与回报机制"，其目的就是让我们能够检测网路的连线状况﹐也能确保连线的准确性﹐其功能主要有﹕

·侦测远端主机是否存在。

·建立及维护路由资料。

·重导资料传送路径。

·资料流量控制。

UDP：

用户数据报协议（UDP）是ISO 参考模型中一种无连接的传输层协议，提供面向事务的简单不可靠信息传送服务。UDP 协议基本上是IP 协议与上层协议的接口。UDP 协议适用端口分辨运行在同一台设备上的多个应用程序。

ARP：

IP数据包常通过以太网发送。以太网设备并不识别32位IP地址：它们是以48位以太网地址传输以太网数据包的。因此，IP驱动器必须把IP目的地址转换成以太网网目的地址。在这两种地址之间存在着某种静态的或算法的映射，常常需要查看一张表。地址解析协议(Address Resolution Protocol，ARP)就是用来确定这些映象的协议。

IRDP：ICMP 路由器发现协议（IRDP：ICMP Router Discovery Protocol）

第二章网络硬件

学习目的：:掌握集线器、交换机、.路由器、网关、网线等的使用

学习难点：路由器的使用情况

组成小型局域网的主要硬件设备有网卡、集线器等网络传输介质和中继器、网桥、路由器、网关等网络互连设备。以下主要介绍网卡、集线器等网络传输介质和中继器、网桥、路由器、网关等局域网互连设备。

中间设备：

网卡：

网卡(Network Interface Card，NIC)也叫网络适配器，是连接计算机与网络的硬件设备。网卡插在计算机或服务器扩展槽中，通过网络线（如双绞线、同轴电缆或光纤）与网络交换数据、共享资源。选购网卡需考虑以下几个因素:速度。网卡的速度描述网卡接收和发送数据的快慢，10M的网卡价格较低（几十元钱一块），就目前的应用而言能满足普通小型共享式局域网传输数据的要求，考虑性价比的用

户可以选择10M的网卡；在传输频带较宽的信号或交换式局域网中，应选用速度较快的100M网卡；总线类型。常见网卡按总线类型可分为ISA网卡、PCI网卡等。ISA网卡以16位传送数据，标称速度能够达到10M。PCI网卡以32位传送数据，速度较快。目前市面上大多是10M和100M的PCI网卡。建议不要购买过时的ISA 网卡，除非用户的计算机没有PCI插槽；接口。常见网卡接口有BNC接口和RJ-45接口（类似电话的接口），也有两种接口均有的双口网卡。接口的选择与网络布线形式有关，在小型共享式局域网中，BNC口网卡通过同轴电缆直接与其它计算机和服务器相连；RJ-45口网卡通过双绞线连接集线器（HUB），再通过集线器连接其它计算机和服务器。另外，在选用网卡时，还应查看其程序软盘所带驱动程序支持何种操作系统；如果用户对速度要求较高，考虑选择全双工的网卡；若安装无盘工作站，需让销售商提供对应网络操作系统上的引导芯片（Boot ROM）。目前市售网卡多为软跳线设置即插即用网卡，只是低档网卡Windows 98不容易识别，安装设置略为困难。

集线器(HUB)：

集线器(HUB)是局域网中计算机和服务器的连接设备，是局域网的星型连接点，每个工作站是用双绞线连接到集线器上，由集线器对工作站进行集中管理。最简独立型集线器有多个用户端口（8口或16口），用双绞线连接每一端口和网络站（工作站或服务器）的连接。数据从一个网络站发送到集线器上以后，就被中继到集线器中的其它所有端口，供网络上每一用户使用。独立型集线器通常是最便宜的集线器，最适合于小型独立的工作小组、部门或者办公室。独立型集线器上均带有BNC接口，通常用于连接网络服务器。选择集线器主要从网络站容量考虑端口数（8口、16口或24口），从数据流考虑速度（10M、100M）。集线器型号、类型很多。

交换机(switch)：

是一种在通信系统中完成信息交换功能的设备，具有地址学习功能。

交换机在同一时刻可进行多个端口对之间的数据传输。每一端口都可视为独立的

网段，连接在其上的网络设备独自享有全部的带宽，无须同其他设备竞争使用。集线器就是一种共享设备，HUB本身不能识别目的地址，当同一局域网内的A主机给B主机传输数据时，数据包在以HUB为架构的网络上是以广播方式传输的，由每一台终端通过验证数据包头的地址信息来确定是否接收。也就是说，在这种工作方式下，同一时刻网络上只能传输一组数据帧的通讯，如果发生碰撞还得重试。这种方式就是共享网络带宽。

中继器（Repeater）：

用于延伸同型局域网，在物理层连接两个网，在网络间传递信息，中继器在网络间传递信息起信号放大、整形和传输作用。当局域网物理距离超过了允许的范围时，可用中继器将该局域网的范围进行延伸。很多网络上都限制了工作站之间加入中继器的数目，例如在以太网中最多使用四个中继器。

网桥（Bridge）：

是指数据层连接两个局域网络段，网间通信从网桥传送，网内通信被网桥隔离。网络负载重而导致性能下降时，用网桥将其它分为两个网络段，可最大限度地缓解网络通信繁忙的程度，提高通信效率。例如把分布在两层楼上的网络分成每层一个网络段，用网桥连接。网桥同时起隔离作用，一个网络段上的故障不会影响另一个网络段，从而提高了网络的可靠性。

路由器(Router)：

用于连接网络层、数据层、物理层执行不同协议的网络，协议的转换由路由器完成，从而消除了网络层协议之间的差别。路由器适合于连接复杂的大型网络。路由器的互连能力强，可以执行复杂的路由选择算法，处理的信息量比网桥多，但处理速度比网桥慢。

网关（Gateway）：

用于连接网络层之上执行不同协议的子网，组成异构的互连网。网关能实现异构设备之间的通信，对不同的传输层、会话层、表示层、应用层协议进行翻译和变换。网关具有对不兼容的高层协议进行转换的功能，例如使NetWare的PC工作

站和SUN网络互连。

直接头：

网络传输介质：

网络传输介质是网络中传输数据、连接各网络站点的实体，如双绞线、同轴电缆、光纤，网络信息还可以利用无线电系统、微波无线系统和红外技术传输。以下主要讨论双绞线和同轴电缆。

所谓双绞线电缆（下称双绞线）是将一对或一对以上的双绞线封装在一个绝缘外套中而形成的一种传输介质，是目前局域网最常用到的一种布线材料。为了降低信号的干扰程度，电缆中的每一对双绞线一般是由两根绝缘铜导线相互扭绕而成，双绞线也因此而得名。双绞线一般用于星型网的布线连接，两端安装有RJ-45头(水晶头)，连接网卡与集线器，最大网线长度为100米，如果要加大网络的范围，在两段双绞线之间可安装中继器，最多可安装4个中继器，如安装4个中继器连5个网段，最大传输范围可达500米。双绞线分为非屏蔽双绞线(UTP)和屏蔽双绞线(STP)两大类，局域网中非屏蔽双绞线分为3类、4类、5类和超5类四种，屏蔽双绞线分为3类和5类两种。目前，局域网中常用到的双绞线一般都是非屏蔽的5类4对（即8根导线）的电缆线。这些双绞线的传输速率都能达到100Mbps。市场上出售的3类双绞线外层保护胶皮薄，胶皮上标注“CAT 3”字样，外包装纸箱上标注有“3类”字样，售价较低；5类双绞线外层保护胶皮厚，胶皮上标注“CAT 5”字样，外包装纸箱上标注有“5类”字样，售价较高。购买时切勿图便宜而购买劣质5类双绞线，这些产品往往只能作为3类双绞线使用。超5类双绞线属非屏蔽双绞线，与普通5类双绞线比较，超5类双绞线在传送信号时衰减更小，抗干扰能力更强，在100M网络中，用户设备的受干扰程度只有普通5类线的1/4，是为将来网络应用提供的解决方案，目前应用较少。

双绞线有两种接法：

EIA/TIA 568B标准和EIA/TIA 568A标准

将水晶头的尾巴向下(即平的一面向上)，从左至右，分别定为1 2 3 4 5 6 7

8，以下是各口线的分布：

T568A线序

1 2 3 4 5 6 78

绿白绿橙白蓝蓝白橙棕白棕

T568B线序

1 2 3 4 5 6 78

橙白橙绿白蓝蓝白绿棕白棕

直通线：两头都按T568B线序标准连接。

交叉线：一头按T568A线序连接，一头按T568B线序连接。

1）对等网（两台计算机的网卡直接互连）：采用交叉线接法，网线两端接法不同。

2）网卡与中间设备（或HUB）：采用直通线接法，网线两端接法相同。

3）中间设备与中间设备（或HUB）级联：具体情况而定有可能交叉线也可能直通线。

所谓同轴电缆则是由一根空心的外圆柱导体和一根位于中心轴线的内导线组成。内导线和圆柱导体及外界之间用绝缘材料隔开。根据传输频带的不同，同轴电缆可分为基带同轴电缆和宽带同轴电缆两种类型。按直径的不同，同轴电缆可分为粗缆和细缆两种。细缆近年来发展较快，所以计算机局域网中一般如无特殊要求都使用细缆组网。细缆一般用于总线型网布线连接。利用T型BNC接口连接器连接BNC接口网卡，两端头需安装终端电阻器。细缆网络每段干线长度最大为185米，每段干线最多接入30个用户。如要拓宽网络范围，需使用中继器，如采用4个中继器连接5个网段，使网络最大距离达到925米。细缆安装较容易，而且造价较低，但因受网络布线结构的限制，其日常维护不甚方便，一旦一个用户出故障，便会影响其他用户的正常工作。粗缆适用于较大局域网的网络干线，布线距离较长，可靠性较好。用户通常采用外部收发器与网络干线连接。粗缆局域网中每段长度可达500米，采用4个中继器连接5个网段后最大可达2500米。用粗缆

组网如直接与网卡相连，网卡必须带有AUI接口（15针D型接口）。用粗缆组建局域网虽然各项性能较高，具有较大的传输距离，但是网络安装、维护等方面比较困难，造价较高。

所谓光缆则是由一组光导纤维组成的用来传播光束的、细小而柔韧的传输介质。与其它传输介质相比较，光缆的电磁绝缘性能好，信号衰变小，频带较宽，传输距离较大。光缆主要是在要求传输距离较长，布线条件特殊的情况下用于主干网的连接。光缆通信由光发送机产生光束，将电信号转变为光信号，再把光信号导入光纤，在光缆的另一端由光接收机接收光纤上传输来的光信号，并将它转变成电信号，经解码后再处理。光缆的最大传输距离远、传输速度快，是局域网中传输介质的姣姣者。光缆的安装和连接需由专业技术人员完成。

局域网互连设备

网络硬件的购买：

购买网络硬件设备时注意用途是决定网络设备和网络布线的主要因素。网络布线由于不易升级，应当选择最新最好的材料。而网络硬件设备则不一定选最新最好的，一是因为使用最新技术的设备虽然性能较好，但目前而言还无法使用其高性能；二是从性价比的角度考虑，花钱少且性能稳定的普通设备可能不比所谓新技术产品在整体性能上差多少。如目前PCI的低档10M网卡和高档100M网卡，价差至少在10倍以上，就小型局域网中的工作站而言，10M网卡和高档100M网卡的速度差不大，目前用户还不需要100M网卡的速度，而当用户需要高速传输时，100M网卡的价格业已下降很多。选择适合当前需要、但不超前考虑最新、最好的网络硬件设备，这样可以为用户节约很大

第三章IP地址

学习目的：掌握IP地址、子网掩码、子网、网络号、.主机号等概念

学习难点：IP地址的设置、子网划分、网段

IP地址的概念：

1.十进制与二进制的相互转换.

短除与幂

2.逻辑运算

与.或.非

3.IP地址.子网掩码. 网络号与主机号.MAC

IP地址

IP协议提供一种全网间网通用的地址格式，并在统一管理下进行地址分配，保证一个地址对应一台网间网主机（包括网关），这样物理地址的差异被IP层所屏蔽。IP层所用到的地址叫做网间网地址，又叫IP地址。它由网络号和主机号两部分组成，统一网络内的所有主机使用相同的网络号，主机号是唯一的。IP地址是一个32为的二进制数，分成4个字段，每个字段8位。

子网掩码

子网掩码的主要功能是告知网络设备，一个特定的IP地址的哪一部分是包含网络地址与子网地址，哪一部分是主机地址。

网络号.主机号的计算

(1)将IP地址转换为二进制

(2)将子网掩码转换为二进制

(3)将两个二进制数逻辑与（AND）运算后得出的结果即为网络号

(4)将子网掩码取反再与IP地址逻辑与（AND）后得到的结果即为主机号

子网掩码与IP地址子网掩码与IP地址结合使用，可以区分出一个网络地址的网络号和主机号。

MAC

网卡的物理地址

4.子网的划分

子网划分与实例根据以上分析，建议按以下步骤和实例定义子网掩码。

1、将要划分的子网数目转换为2的m次方。如要分8个子网，8=23。

2、取上述要划分子网数的2的m次方的幂。如23，即m=3。

3、将上一步确定的幂m按高序占用主机地址m位后转换为十进制。如m为3

则是11100000，转换为十进制为224，即为最终确定的子网掩码。如果是C类网，则子网掩码为255.255.255.224；如果是B类网，则子网掩码为255.255.224.0；如果是C类网，则子网掩码为255.224.0.0。

在这里，子网个数与占用主机地址位数有如下等式成立：2m=n。其中，m表示占用主机地址的位数；n表示划分的子网个数。根据这些原则，将一个C类网络分成4个子网。若我们用的网络号为192．9．200，则该C类网内的主机IP地址就是192.9.200.1～192.9.200.254（因为全“0”和全“1”的主机地址有特殊含义，不作为有效的IP地址）。

IP地址的分类：

地址类型范围固定最高位网络位主机位

A 0---126 0 8 24

B 128---191 10 16 16

C 192---223 110 24 8

D 224----239 1110 组播地址

E 240----255 1111 保留实验使用

IP地址的分配：

一．IP地址的组织

IP地址必须由国际组织统一分配。

IP地址分：A、B、C、D、E五类，A类为最高级IP地址。对应每一类都有相应的组织加以分配。

（1）分配最高一级IP地址的国际组织——NIC

Network Information Center国际网络信息中心负责：分配A类IP地址、授权分配B类IP地址的组织——自治区系统、有权重新刷新IP地址。