购买
下载掌阅APP,畅读海量书库
立即打开
畅读海量书库
扫码下载掌阅APP

任务一 家庭局域网组建

1.1.1 校园网参观

(一)计算机网络的定义

简单定义:“互联起来的独立自主的计算机集合”。

完整定义:“利用通信设备和线路,将分布在不同地理位置的、功能独立的多个计算机系统连接起来,以功能完善的网络软件(网络通信协议及网络操作系统等)实现网络中资源共享和信息传递的系统”。

计算机网络系统的三个主要部分:主计算机系统,通信设备和通信线路,网络软件。

(二)计算机网络的功能

1. 数据交换和通信

计算机网络中的计算机之间或计算机与终端之间,可以快速可靠地相互传递数据、程序或文件。

2. 资源共享

充分利用计算机网络中提供的资源(包括硬件、软件和数据)是计算机网络组网的主要目标之一。

3. 提高系统的可靠性

在一些用于计算机实时控制和要求高可靠性的场合,通过计算机网络实现备份技术可以提高计算机系统的可靠性。

4. 分布式网络处理和负载均衡

对于大型的任务或当网络中某台计算机的任务负荷太重时,可将任务分散到网络中的各台计算机上进行,或由网络中比较空闲的计算机分担负荷。

(三)计算机网络体系结构的形成

经过20世纪60年代和70年代前期的发展,人们对网络技术、方法和理论的研究日趋成熟。为了促进网络产品的开发,各大计算机公司纷纷制定自己的网络技术标准,最终促成国际标准的制定,遵循网络体系结构标准建成的网络称为第三代网络。

标准化建设经历了两个阶段:各计算机制造厂商网络结构标准化,国际网络体系结构标准化。

(四)计算机网络的组成

1. 计算机网络的系统组成

计算机网络完成数据处理与数据通信两大基本功能。

图1-1-1计算机网络的系统组成

(1)资源子网

负责数据处理的计算机与终端。

资源子网由主机、终端、终端控制器、连网外设、各种软件资源与信息资源组成。资源子网负责全网的数据处理业务,向网络用户提供各种网络资源与网络服务。

资源子网的组成:

主机:大型机、中型机、小型机、工作站或微机。主机是资源子网的主要组成单元,它通过高速通信线路与通信子网的通信控制处理机相连接。普通用户终端通过主机连入网内。主机要为本地用户访问网络其他主机设备与资源提供服务,同时要为网上远程用户共享本地资源提供服务。

终端/终端控制器:终端控制器连接一组终端,负责这些终端和主计算机的信息通信,或直接作为网络节点。终端是直接面向用户的交互设备,可以是由键盘和显示器组成的简单的终端,也可以是微型计算机系统。

连网外设:网络中的一些共享设备,如大型的硬盘机、高速打印机、大型绘图仪等。

1)服务器(Server)

网络使用一个专门的结点共享外围设备,该结点为网上所有的用户所共知,具有固定的地址,并为网上用户提供服务。这种提供服务的结点称为服务器(Server)。

常见的服务器类型有以下几种:

文件服务器给用户提供了操作系统中文件系统的各种功能;打印服务器接有打印机,提供网络打印;终端服务器又称为终端集中器,终端到其他结点之间的通信都通过终端集中器。

2)工作站

工作站又称为客户机。工作站是指当一台计算机连接到局域网上时,这台计算机就成为局域网的一个工作站。工作站与服务器不同,服务器是为网络上许多网络用户提供服务以共享它的资源,而工作站仅对操作该工作站的用户提供服务。工作站是用户和网络的接口设备,用户通过它可以与网络交换信息,共享网络资源。工作站通过网卡、通信介质以及通信设备连接到网络服务器。现在的工作站都用具有一定处理能力的PC(个人计算机)机来承担。

3)网络适配器NIC

网络适配器NIC(Network Interface Card)也就是俗称的网卡。网卡是构成计算机局域网络系统中最基本的、最重要的和必不可少的连接设备,计算机主要通过网卡接入局域网络。网卡一方面负责接收网络上传过来的数据包,解包后将数据通过主板上的总线传输给本地计算机;另一方面它将本地计算机上的数据打包后送入网络。网卡和计算机的连接是通过总线扩展槽,根据连接的扩展槽不同,可将网卡进行分类。一般分为ISA总线网卡和PCI总线网卡。

(2)通信子网

负责数据通信的通信控制处理机CCP与通信线路。

通信子网由通信控制处理机、通信线路与其他通信设备组成,完成网络数据传输、转发等通信处理任务。

通信子网的组成

通信控制处理机:又被称为网络节点。一方面作为与资源子网的主机、终端连接的接口,将主机和终端连入网内;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、转发等功能,实现将源主机报文准确发送到目的主机的作用。

通信线路:计算机网络采用了多种通信线路,如电话线、双绞线、同轴电缆、光纤、无线通信信道、微波与卫星通信信道等。一般在大型网络中和相距较远的两点之间的通信链路,都利用现有的公共数据通信线路。

信号变换设备:对信号进行变换以适应不同传输媒体的要求。比如,将计算机输出的数字信号变换为电话线上传送的模拟信号的调制解调器、无线通信接收和发送器、用于光纤通信的编码解码器等。

2. 计算机网络的软件

在网络系统中,除了包括各种网络硬件设备外,还应该具备网络的软件。网络上的每一个用户都可以共享系统中的各种资源,系统该如何控制和分配资源;网络中各种设备以何种规则实现彼此间的通信;网络中的各种设备该如何被管理等等,所有这些问题,都离不开网络的软件系统。因此,网络软件是实现网络功能所不可缺少的软环境。通常,网络软件包括以下几种:

(1)网络协议软件

实现网络协议功能,比如TCP/IP、IPX/SPX等。

(2)网络通信软件

用于实现网络中各种设备之间进行通信的软件。

(3)网络操作系统

实现系统资源共享,管理用户的应用程序对不同资源的访问。典型的操作系统有NT、Netware、UNIX等。

(4)网络管理软件和网络应用软件

网管软件是用来对网络资源进行管理,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的,是网络用户在网络上解决实际问题的软件。

(五)计算机网络的分类

根据网络的覆盖范围:局域网,城域网,广域网。

根据采用的交换技术:广播式网络,点到点网络。

按网络的使用范围:公用网,专用网。

按通信介质形态:有线网,无线网。

1. 局域网(Local Area Network)

LAN通常安装在一个建筑物或校园(园区)中,覆盖的地理范围从几十米至数千米。

例如,一个实验室、一栋大楼、一个校园或一个单位。

LAN是计算机通过高速线路相连组成的网络,网上传输速率较高,从10Mbps~100Mbps~1000Mbps。

通过LAN,各种计算机可以共享资源。

例如,共享打印机和数据库。

图1-1-2局域网

2. 城域网(Metropolitan Area Network)

MAN规模局限在一座城市的范围内,覆盖的地理范围从几十千米至数百千米。

MAN是对局域网的延伸,用来连接局域网,在传输介质和布线结构方面牵涉范围较广。

例如,在城市范围内,政府部门、大型企业、机关、公司以及社会服务部门的计算机连网,实现大量用户的多媒体信息传输,包括语音、动画和视频图像,以及电子邮件及超文本网页等。

图1-1-3城域网

3. 广域网(Wide Area Network)

WAN覆盖的地理范围从数百千米至数千千米,甚至上万千米。可以是一个地区或一个国家,甚至世界几大洲,故称远程网。

WAN在采用的技术、应用范围和协议标准方面有所不同。在WAN中,通常是利用邮电部门提供的各种公用交换网,将分布在不同地区的计算机系统互连起来,达到资源共享的目的。

广域网使用的主要技术为存储转发技术。

图1-1-4广域网

4. 广播式网络(Broadcast Network)

广播式网络仅有一条通信信道,网络上的所有计算机都共享这个通信信道。当一台计算机在信道上发送分组或数据包时,网络中的每台计算机都会接收到这个分组,并且将自己的地址与分组中的目的地址进行比较,如果相同,则处理该分组,否则将它丢弃。

在广播式网络中,若某个分组发出以后,网络上的每一台机器都接收并处理它,则称这种方式广播(Broadcasting),若分组是发送给网络中的某些计算机,则被称为多点播送或组播(Multicasting),若分组只发送给网络中的某一台计算机,则称为单播(Unicasting)。

图1-1-5广播式网络

5. 点到点网络(Point-to-Point Network)

在点到点网络中,两台计算机之间通过一条物理线路连接。若两台计算机之间没有直接连接的线路,分组可能要通过一个或多个中间节点的接收、存储、转发,才能将分组能从信源发送到目的地。由于连接多台计算机之间的线路结构可能非常复杂,存在着多条路由,因此在点到点的网络中如何选择最佳路径显得特别重要。

图1-1-6点到点网络

6. 公用网和专用网

公用网

由电信部门组建,一般由政府电信部门管理和控制,网络内的传输和交换装置可提供(如租用)给任何部门和单位使用,例如公共电话交换网PSTN、数字数据网DDN、综合业务数字网ISDN等。

专用网

由某个单位或部门组建,不允许其他部门或单位使用,例如金融、石油、铁路等行业都有自己的专网。专用网可以租用电信部门的传输线路,也可以自己铺设线路,但后者的成本非常高。

7. 有线网

有线网是指采用双绞线、同轴电缆、光纤连接的计算机网络。有线网的传输介质包括:

双绞线:双绞线网是目前最常见的连网方式,它比较经济,安装方便,传输率和抗干扰能力一般,广泛应用于局域网中。还可以通过电话线上网,通过现有电力网导线建网。

同轴电缆:可以通过专用的粗电缆或细电缆组网。此外,还可通过有线电视电缆,使用电缆调制解调器(Cable Modem)上网。

光纤: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,可达每秒数千兆比特,抗干扰性强,不会受到电子监听设备的监听,是高安全性网络的理想选择。

8. 无线网

无线网使用电磁波传播数据,它可以传送无线电波和卫星信号。无线网包括:

无线电话:通过手机上网已成为新的热点。目前连网费用较高,速率不高。但由于连网方式灵活方便,是一种很有发展前途的连网方式;

无线电视网:普及率高,但无法在一个频道上和用户进行实时交互;

微波通信网:通信保密性和安全性较好;

卫星通信网:能进行远距离通信,但价格昂贵。

9. 因特网(Internet)

Internet是目前最流行的一种国际互联网。Internet起源于美国,自1995年开始启用,发展非常迅速,特别是随着Web浏览器的普遍应用,Internet已在全世界范围得到应用。利用在全球性的各种通信系统基础上,像一个无法比拟的巨大数据库,并结合多媒体的“声、图、文”表现能力,不仅能处理一般数据和文本,而且也能处理语音、静止图像、电视图像、动画和三维图形等等。

10. 内连网(Intranet)

Intranet是指企业的内部网,是由企业内部原有的各种网络环境和软件平台组成的,例如,传统的客户机/服务器模式,逐步改造、过渡、统一到像Internet那样使用方便,即使用Internet上的浏览器/服务器模式。在内部网络上采用通用的TCP/IP作为通信协议,利用Internet的WWW技术,以Web模型作为标准平台。一般具备自己的Intranet Web服务器和安全防护系统,为企业内部服务。

图1-1-7内连网1
图1-1-8内连网2

11. 外连网(Extranet)

相对企业内部网,Extranet是泛指企业之外,需要扩展连接到与自己相关的其他企业网。采用Internet技术,又有自己的WWW服务器,但不一定与Internet直接进行连接的网络。同时必须建立防火墙把内连网与Internet隔离开,以确保企业内部信息的安全。

12. 节点概念

节点:(在网络中才有效)各计算机、终端、通信设备(交换机、路由器、网关等)。

分为:交换节点(网络中的通信设备)、访问节点(网络中计算机及终端,一般在网络边缘)。

(六)拓扑结构(Topology)

拓扑学把实体抽象成与其大小、形状无关的点,将连接实体的线路抽象成线,进而研究点、线、面之间关系。

在计算机网络中,将主机、终端、通信设备等节点抽象为点,将通信线路抽象为线,形成点和线组成的图形,使人们对网络整体有明确的全貌印象。

计算机网络的拓扑结构就是网络中通信线路和站点(计算机或设备)的几何排列形式。分为物理拓扑与逻辑拓扑。

物理拓扑:指布线结构。

逻辑拓扑:指工作方式。

按网络拓扑结构分:总线型网络,星型网络,环型网络,网型网络,树型网络。标准的拓扑结构(四种)

总线型Bus Topology,星型Star Topology,环型Ring Topology,网状Mesh Topology。

计算机网络的拓扑结构

图1-1-9计算机网络的拓扑结构

1. 总线型拓扑Bus Topology

主干:

图1-1-10总线型拓扑1

特点:简单,成本低,易扩充,可靠性差。

数据送到了所有的计算机(Data Sent to All Computers)

图1-1-11总线型拓扑2

在总线型网络中传输的数据会被送到所有计算机的网卡中,再由网卡决定接不接收。

总线型的数据传输过程

正常

图1-1-12总线型的数据传输过程1

有计算机坏了

图1-1-13总线型的数据传输过程2

线缆断了

图1-1-14总线型的数据传输过程3

终结器吸收信号(Terminator Absorbs Signal)

图1-1-15总线型的数据传输过程4

没有终结器的总线型网络

图1-1-16总线型的数据传输过程5

总线型网络的两端各要一个终结器,若没有终结器吸收多余的信号,网络会瘫痪。

图1-1-17总线型的数据传输过程6

拨掉的电缆(Unplugged Cable)

电缆断了或拨掉之后,整个网络会瘫痪。

图1-1-18总线型的数据传输过程7
图1-1-19总线型的数据传输过程8

2. 星型拓扑

简单的星型网络(Simple Star Network)

图1-1-20简单的星型网络1
图1-1-21简单的星型网络2

星型网络的数据传输

星型网络结构简单,管理方便;比起总线型来说可靠性要高,也易扩充。

图1-1-22星型网络的数据传输

以集线器为中心的星型拓扑(Hub Central To Star Topology)

图1-1-23以集线器为中心的星型拓扑1
图1-1-24以集线器为中心的星型拓扑2

断裂只影响一台计算机(Reak Affects One Computer)

图1-1-25以集线器为中心的星型拓扑3

所以比起总线型来说,可靠性要高。但如果集线器坏了,整个网络会瘫痪。

3. 简单的环型网络(环型拓扑)(Simple Ring Network)

图1-1-26简单的环型网络1
图1-1-27简单的环型网络2

环型网络的物理拓扑是星型的,逻辑拓扑是环型的。令牌传递(Token Passes Around Ring)

图1-1-28令牌传递1
图1-1-29令牌传递2

路径选择简单,控制软件简单。响应时间长。

令牌环网络数据传输过程

图1-1-30令牌环网络数据传输过程1
图1-1-31令牌环网络数据传输过程2

4. 网状拓扑Mesh Topology

图1-1-32网状拓扑

网状拓扑容错性最好,但成本也较高,管理复杂。

混合集线器Hybrid Hub

图1-1-33树型拓扑

这种就是树型拓扑。

5. 混合型拓扑(拓扑的变种)

星型总线型网络Star-Bus Network

图1-1-34混合型拓扑1
图1-1-35混合型拓扑2

星型环型网络Star-Ring Network

图1-1-36混合型拓扑3

6. 网络拓扑图实例

Chinanet拓扑图

图1-1-37 Chinanet拓扑图
图1-1-38北京大学校园网拓扑图
图1-1-39某职业技术学院网络结构拓扑图

1.1.2 网络设计

拓扑结构设计:星形拓扑结构,树形拓扑结构,总线型拓扑结构,环型拓扑结构,网状形拓扑结构。

网络设计应具备的知识:熟练掌握服务器常用的架设与维护方法,熟练掌握工作站常用的架设与维护方法,掌握网络设备安装与配置,熟悉常用传输介质。

1.1.3 网络连接

掌握集线器安装与配置;熟练掌握服务器常用的架设与维护方法;了解常用网线分类;掌握网卡安装与配置。

(一)集线器

集线器(HUB)是带有多个端口的中继器(转发器),也是一个工作在OSI模型中的物理层设备。

按集线器端口连接介质的不同,集线器可连接同轴电缆、双绞线和光纤。许多集线器上除了带有RJ-45接口外,还带有一个AUI粗缆接口和(或)一个BNC细缆接口,以实现不同介质网络的连接。

图1-1-40集线器的应用

(二)集线器的分类与应用

1. 独立式集线器(Standalone HUB)

独立式集线器是最简单的一种集线器,带有多个(8个、12个、16个或24个)RJ-45端口。

图1-1-41独立式集线器

2. 集线器的级联

使用双绞线通过集线器的RJ-45端口实现级联。

图1-1-42集线器的级联1

使用同轴电缆或光纤,通过集线器提供的向上连接端口实现级联。

图1-1-43集线器的级联2

3. 可堆叠式集线器(Stackable HUB)

堆叠式集线器带有一个堆叠端口,每台堆叠式集线器通过堆叠端口,使用一条高速链路实现集线器之间的高速数据传输。

这条高速链路是用一根特殊的电缆将两台集线器的内部总线相连接,因此,这种连接在速度上要远远超过集线器的级联连接。

图1-1-44可堆叠式集线器

4. 模块化集线器(Module HUB)

模块化集线器,又称为机架式集线器,它配有一个机架或卡箱,带多个插槽,每个插槽可插入一块通信卡(模块),每个通信卡的作用就相当于一个独立型集线器。当通信卡插入机架内的卡槽中时,它们就被连接到机架的背板总线上,这样两个通信卡上的端口之间就可以通过背板的高速总线进行通信。

图1-1-45模块化集线器

1.1.4 网络组件配置

掌握客户机概念

熟练掌握服务器常用的架设与维护方法

了解TCL/IP协议

了解计算机工作组运行模式

(一)计算机网络的二种工作模式

根据信息共享的方式来划分:

对等网络Peer-to-Peer Network

基于服务器的网络Server-Based Network

1. 对等网Logical Peer-to-Peer Topology也叫工作组

图1-1-46对等网1

在对等网中,各计算机既是客户机又是服务器。便宜(因不需要昂贵的服务器)

图1-1-47对等网2

对等网的适用情况:

(1)少于10台计算机。

(2)用户需要共享资源,如:文件和打印机,但不存在特定的服务器。

(3)不存在安全性问题。

(4)在可预见的将来,机构和网络规模的增长十分有限。

(5)对每台机的使用者要培训。

2. 客户机-服务器模式的网络Server-Based Network

图1-1-48客户机-服务器模式的网络

(1)复杂,贵(相对对等网来说)。

(2)安全性高。

(3)共享资源方便。

(4)适用于10台计算机以上。

(5)主要是基于安全性考虑。

专用服务器SpecialiZed Servers

图1-1-49专用服务器

文件和打印服务器;应用程序服务器;邮件服务器;传真服务器;通信服务器;目录服务服务器适用于大型网络。

中心网络管理员Central Administrator

图1-1-50中心网络管理员

为什么要专门用一台计算机让管理员使用来管理网络?

(二)TCP/IP的体系结构

OSI参考模型研究的初衷是希望为网络体系结构与协议的发展提供一种国际标准,但由于Internet在全世界的飞速发展,使得TCP/IP协议得到了广泛的应用,虽然TCP/IP不是ISO标准,但广泛的使用也使TCP/IP成为一种“实际上的标准”,并形成了TCP/IP参考模型。不过,ISO的OSI参考模型的制定,也参考了TCP/IP协议集及其分层体系结构的思想。而TCP/IP在不断发展的过程中也吸收了OSI标准中的概念及特征。

1. TCP/IP协议的特点

(1)开放的协议标准,可以免费使用,并且独立于特定的计算机硬件与操作系统;

(2)独立于特定的网络硬件,可以运行在局域网、广域网,更适用于互联网中;

(3)统一的网络地址分配方案,使得整个TCP/IP设备在网中都具有唯一的地址;

(4)标准化的高层协议,可以提供多种可靠的用户服务。

TCP/IP的层次结构

TCP/IP分为四个层次,分别是网络接口层、网际层、传输层和应用层。

TCP/IP的层次结构与OSI层次结构的对照关系如下图所示:

图1-1-51 TCP/IP的层次结构与OSI层次结构的对照关系

2. TCP/IP分层结构

(1)网络接口层

网络接口层,也被称为网络访问层,包括了能使用TCP/IP与物理网络进行通信的协议,它对应OSI的物理层和数据链路层。TCP/IP标准并没有定义具体的网络接口协议。

(2)网际层

网际层是在TCP/IP标准中正式定义的第一层。网际层所执行的主要功能是处理来自传输层的分组,将分组形成数据包(IP数据包),并为该数据包进行路径选择,最终将数据包从源主机发送到目的主机,在网际层中,最常用的协议是网际协议IP,其他一些协议用来协助IP的操作。

(3)传输层

TCP/IP的传输层也被称为主机至主机层,与OSI的传输层类似,主要负责主机到主机之间的端对端通信,该层使用了两种协议来支持两种数据的传送方法,即TCP协议和UDP协议。

(4)应用层

在TCP/IP模型中,应用程序接口是最高层,它与OSI模型中的高三层的任务相同,用于提供网络服务,比如文件传输、远程登录、域名服务和简单网络管理等。

3. TCP/IP协议集 1vTzdWW+eEGs38obdlW30Mh/9cXF1+M8pWv4AG7i8C+qzrAAEv7jUvaUPfd5blDS

图1-1-52 TCP/IP协议集


任务二 办公室局域网组建

1.2.1 传输介质

计算机网络传输媒体

有线:双绞线、同轴电缆、光纤等。

无线:无线电波、微波或红外线。

(一)双绞线

双绞线是由一对或多对绝缘铜导线组成,为了减少信号传输中串扰及电磁干扰(EMI)影响的程度,通常将这些线按一定的密度互相缠绕在一起。

双绞线可传输模拟信号和数字信号。

双绞线的价格在传输媒体中是最便宜的,并且安装简单,所以得到广泛的使用。

在局域网中一般也采用双绞线作为传输媒体。双绞线可分为非屏蔽双绞线UTP(Unshielded Twisted Pair)和屏蔽双绞线STP(Shielded Twisted Pair)。

STP与UTP

图1-2-1 STP与UTP

双绞线的分类

双绞线既可以用于音频传输,也可以用于数据传输。按双绞线的性能,目前广泛应用的有五个不同的等级,级别越高性能越好。由于UTP的成本低于STP,所以使用地更广泛。UTP可以分为六类:

1.1 类UTP:主要用于电话连接,通常不用于数据传输。

2.2 类UTP:通常用在程控交换机和告警系统。ISDN和T1/E1数据传输也可以采用2类电缆,2类线的最高带宽为1MHZ。

3.3 类UTP:又称为声音级电缆,是一类广泛安装的双绞线。3类UTP的阻抗为100Ω,最高带宽为16MHZ,适合于10Mbps双绞线以太网和4Mbps令牌环网的安装,也能运行16Mbps的令牌环网。

4.4 类UTP:最大带宽为20MHZ,其他特性与3类UTP完全一样,能更稳定的运行16Mbps令牌环网。

5.5 类UTP:又称为数据级电缆,质量最好。它的带宽为100MHZ,能够运行100Mbps以太网和FDDI,5类UTP的阻抗为100欧姆。5类UTP目前已被广泛的应用。

6.6 类UTP:是一种新型的电缆,最大带宽可以达到1000MHZ,适用于低成本的高速以太网的骨干线路。

(二)同轴电缆(Coaxial Cable)

同轴电缆是由绕同一轴线的两个导体所组成,即内导体(铜芯导线)和外导体(屏蔽层),外导体的作用是屏蔽电磁干扰和辐射,两导体之间用绝缘材料隔离。同轴电缆具有较高的带宽和极好的抗干扰特性。

同轴电缆的规格是指电缆粗细程度的度量,按射频级测量单位(RG)来度量,RG越高,铜芯导线越细,RG越低,铜芯导线越粗。

图1-2-2同轴电缆

常用同轴电缆的型号和应用如下:

阻抗为50Ω的粗缆RG-8或RG-11,用于粗缆以太网。

阻抗为50Ω的细缆RG-58A/U或C/U,用于细缆以太网。

阻抗为75Ω的电缆RG-59,用于有线电视CATV。

(三)光导纤维(Fiber Optics)

光纤是一种由石英玻璃纤维或塑料制成的,直径很细,能传导光信号的媒体。光纤由一束玻璃芯组成,它的外面包了一层折射率较低的反光材料,称为覆层。由于覆层的作用,在玻璃芯中传输的光信号几乎不会从覆层中折射出去。这样当光束进入光纤中的芯线后,可以减少光通过光缆时的损耗,并且在芯线边缘产生全反射,使光束曲折前进。

图1-2-3光导纤维
图1-2-4光波在纤芯中的传输

光纤的特点:

光缆中的光源可以是发光二极管LED或注入式激光二极管ILD,当光通过这些器件时发出光脉冲,光脉冲通过玻璃芯从而传递信息。在光缆的两端都要有一个装置来完成光信号和电信号的转换。

光缆的优点是信号的损耗小、频带宽、传输率高,从l00Mbps到l000Mbps,甚至更高,且不受外界电磁干扰。另外,由于它本身没有电磁辐射,所以它传输的信号不易被窃听,保密性能好。但是它的成本高并且连接技术比较复杂。

光缆主要用于长距离的数据传输和网络的主干线。

多模光纤和单模光纤:

根据使用的光源和传输模式,光纤可分为多模光纤和单模光纤。

多模光纤采用发光二极管产生可见光作为光源,定向性较差。当光纤芯线的直径比光波波长大很多时,由于光束进入芯线中的角度不同传播路径也不同,这时光束是以多种模式在芯线内不断反射而向前传播。多模光纤的传输距离一般在2km以内。

单模光纤采用注入式激光二极管作为光源,激光的定向性强。单模光纤的芯线直径一般为几个光波的波长,当激光束进入玻璃芯中的角度差别很小时,能以单一的模式无反射地沿轴向传播。

图1-2-5

光纤的规格

光纤的规格通常用玻璃芯与覆层的直径比值来表示,其中8.3/125的光纤只用于单模光纤。

单模光纤的传输率较高,但比多模光纤更难制造,价格更高。

(四)无线电传输

根据距离的远近和对通信速率的要求,可以选用不同的有线介质,但是,若通信线路要通过一些高山、岛屿或河流时,铺设线路就非常困难,而且成本非常高,这时候就可以考虑使用无线电波在自由空间的传播实现多种通信。

无线电微波通信在数据通信中占有重要地位。微波的频率范围为300MHZ~300GHZ,但主要是使用2~40GHZ的频率范围。微波在空间主要是直线传播。由于微波会穿透电离层而进入宇宙空间,因此它不像短波通信可以经电离层反射传播到地面上很远的地方。

微波通信有两种主要的方式:即地面微波接力通信和卫星通信。

地面微波接力:

在物理线路昂贵或地理条件不允许的情况下适用。

通过地球表面的大气传播,易受到建筑物或天气的影响。

两个地面站之间传送,距离为50~100km。

图1-2-6无线电传输

微波接力的特点:

微波波段频率很高,其频段范围也很宽,因此其通信信道的容量很大。

微波通信受外界干扰比较小,传输质量较高。

与相同容量和长度的电缆载波通信比较,微波接力通信建设投资少,见效快。

微波接力通信也存在如下的一些缺点:

相邻站之间必须直视,不能有障碍物(“视距通信”)。有时一个天线发射出的信号也会分成几条略有差别的路径到达接收天线,因而造成失真。

微波的传播有时也会受到恶劣气候的影响。

与电缆通信系统比较,微波通信的隐蔽性和保密性较差。

对大量中继站的使用和维护要耗费一定的人力和物力。

(五)卫星通信

图1-2-7卫星通信

C波段4/6 GHZ

上行5.925~6.425 GHZ

下行3.7~4.2 GHZ

KU波段11/14 GHZ

上行14~14.5 GHZ

下行11.7~12.2 GHZ

优点:

通信距离远,在电波覆盖范围内,任何一处都可以通信,且通信费用与通信距离无关。

受陆地灾害影响小,可靠性高。

易于实现广播通信和多址通信。

缺点:

通信费用高,延时较大。10GHZ以上衰减较大。易受太阳噪声的干扰。

(六)地球同步卫星

图1-2-8地球同步卫星

从技术角度上讲,只要在地球赤道上空的同步轨道上,等距离地放置三颗相隔120度的卫星,就能基本上实现全球的通信。

为了避免产生干扰,卫星之间的相隔不能小于2度,因此,整个赤道上空只能放置180个同步卫星。一个典型的卫星通常拥有12~20个转发器。每个转发器的频带宽度为36或72MHZ。

(七)红外线和毫米波

光波传输

应用:在短距离内连接两个通信设备。

缺点:不能穿透固体、雨和浓雾,易受天气影响。

特点:用于短距离通信,如电视、录像机等的遥控。

(八)常用传输媒体的比较

(九)实验UTP网线制作与测试

1. 实验目的

(1)通过制作网线,让学生对网络传输介质有直观的认识。

(2)学会制作五类双绞线的直通线和交叉线。

2. 实验内容

(1)学习LAN中网线连接的原则。

(2)实际动手制作两条10/100M五类双绞线的直通线和交叉线。

(3)用电缆测试仪测试所做的网线是否合格。

3. 实验设备

双绞线,RJ45水晶头;双绞线压线钳、电缆测试仪、斜口钳(剪线钳)。

4. 预备知识

传输介质、STP、UTP、传输距离。

568A/568B中双绞线色线位置:

图1-2-9双绞线568A/568B

直通:

网线两端的二对双绞线1-2脚和3-6脚直接对应。

计算机与HUB相连,计算机与交换机相连,级联交换机。

交叉:

一端按568A标准制作,另一端按568B标准制作。

计算机与计算机相连,计算机与路由器相连,路由器与路由器相连,级联交换机。

级联交换机

直通线级联:一头接一台交换机的UPLINK端口,一头接另一台交换机的普通端口。

交叉线级联:二头都接普通端口。

堆叠交换机

交换机的堆叠需要另安装堆叠模块。

一台交换机为主交换机,其余为辅交换机。

主交换机的普通端口分别接到辅交换机的UPLINK端口。

1.2.2 网络协议配置

理解协议的概念

掌握TCP/IP协议

了解OSI体系结构

熟悉IP地址

(一)TCP/IP协议

这部分简要介绍一下TCP/IP的内部结构。TCP/IP协议组之所以流行,部分原因是因为它可以用在各种各样的信道和底层协议(例如T1和X.25、以太网以及RS-232串行接口)之上。确切地说,TCP/IP协议是一组包括TCP协议和IP协议,UDP(User Datagram Protocol)协议、ICMP(Internet Control Message Protocol)协议和其他一些协议的协议组。

1. TCP/IP整体构架概述

TCP/IP协议并不完全符合OSI的7层参考模型。

而TCP/IP通讯协议采用了4层的层级结构,每一层都呼叫它的下一层所提供的网络来完成自己的需求。这4层分别为:

应用层:应用程序间沟通的层,如简单电子邮件传输(SMTP)、文件传输协议(FTP)、网络远程访问协议(Telnet)等。

传输层:在此层中,它提供了节点间的数据传送服务,如传输控制协议(TCP)、用户数据报协议(UDP)等,TCP和UDP给数据包加入传输数据并把它传输到下一层中,这一层负责传送数据,并且确定数据已被送达并接收。

互连网络层:负责提供基本的数据封包传送功能,让每一块数据包都能够到达目的主机(但不检查是否被正确接收),如网际协议(IP)。

网络接口层:对实际的网络媒体的管理,定义如何使用实际网络(如Ethernet、Serial Line等)来传送数据。

2. TCP/IP中的协议

以下简单介绍TCP/IP中的协议都具备什么样的功能。

(1)IP

网际协议IP是TCP/IP的心脏,也是网络层中最重要的协议。

IP层接收由更低层(网络接口层例如以太网设备驱动程序)发来的数据包,并把该数据包发送到更高层——TCP或UDP层;相反,IP层也把从TCP或UDP层接收来的数据包传送到更低层。IP数据包是不可靠的,因为IP并没有做任何事情来确认数据包是按顺序发送的或者没有被破坏。IP数据包中含有发送它的主机的地址(源地址)和接收它的主机的地址(目的地址)。

(2)TCP

如果IP数据包中有已经封好的TCP数据包,那么IP将把它们向“上”传送到TCP层。TCP将包排序并进行错误检查,同时实现虚电路间的连接。TCP数据包中包括序号和确认,所以未按照顺序收到的包可以被排序,而损坏的包可以被重传。

TCP将它的信息送到更高层的应用程序,例如Telnet的服务程序和客户程序。应用程序轮流将信息送回TCP层,TCP层便将它们向下传送到IP层,设备驱动程序和物理介质,最后到接收方。

面向连接的服务(例如Telnet、FTP、rlogin、X Windows和SMTP)需要高度的可靠性,所以它们使用了TCP。DNS在某些情况下使用TCP(发送和接收域名数据库),但使用UDP传送有关单个主机的信息。

(3)UDP

UDP与TCP位于同一层,但对于数据包的顺序错误或重发。因此,UDP不被应用于那些使用虚电路的面向连接的服务,UDP主要用于那些面向查询一一应答的服务,例如NFS。相对于FTP或Telnet,这些服务需要交换的信息量较小。使用UDP的服务包括NTP(网络时间协议)和DNS(DNS也使用TCP)。

欺骗UDP包比欺骗TCP包更容易,因为UDP没有建立初始化连接(也可以称为握手)(因为在两个系统间没有虚电路),也就是说,与UDP相关的服务面临着更大的危险。

(4)ICMP

ICMP与IP位于同一层,它被用来传送IP的控制信息。它主要是用来提供有关通向目的地址的路径信息。ICMP的“Redirect”信息通知主机通向其他系统的更准确路径,而“Unreachable”信息则指出路径有问题。另外,如果路径不可用了,ICMP可以使TCP连接“体面地”终止。PING是最常用的基于ICMP的服务。

3. TCP和UDP的端口结构

TCP和UDP服务通常有一个客户/服务器的关系,例如,一个Telnet服务进程开始在系统上处于空闲状态,等待着连接。用户使用Telnet客户程序与服务进程建立一个连接。客户程序向服务进程写入信息,服务进程读出信息并发出响应,客户程序读出响应并向用户报告。因而,这个连接是双工的,可以用来进行读写。

两个系统间的多重Telnet连接是如何相互确认并协调一致呢?TCP或UDP连接唯一地使用每个信息中的如下四项进行确认:

源IP地址 发送包的IP地址。

目的IP地址 接收包的IP地址。

源端口 源系统上连接的端口。

目的端口 目的系统上连接的端口。

端口是一个软件结构,被客户程序或服务进程用来发送和接收信息。一个端口对应一个16比特的数。服务进程通常使用一个固定的端口,例如,SMTP使用25、Xwindows使用6000。这些端口号是‘广为人知’的,因为在建立与特定的主机或服务的连接时,需要这些地址和目的地址进行通信。

TCP数据在IP数据报中的封装

图1-2-10 TCP数据在IP数据报中的封装

TCP包首部

图1-2-11 TCP数据在TCP包首部的封装

上图显示TCP首部的数据格式。如果不计任选字段,它通常是20个字节。

每个TCP段都包含源端和目的端的端口号,用于寻找发端和收端应用进程。这两个值加上IP首部中的源端IP地址和目的端IP地址唯一确定一个TCP连接。

有时,一个IP地址和一个端口号也称为一个插口(socket)。(包含客户IP地址、客户端口号、服务器IP地址和服务器端口号的四元组)可唯一确定互连网络中每个TCP连接的双方。

序号用来标志从TCP发端向TCP收端发送的数据字节流,它表示在这个报文段中的第一个数据字节。如果将字节流看作在两个应用程序间的单向流动,则TCP用序号对每个字节进行计数。序号是32bit的无符号数,序号到达232-1后又从0开始。

当建立一个新的连接时,SYN标志变1。序号字段包含由这个主机选择的该连接的初始序号ISN(InitialSequenceNumber)。该主机要发送数据的第一个字节序号为这个ISN加1,因为SYN标志消耗了一个序号(将在下章详细介绍如何建立和终止连接,届时我们将看到FIN标志也要占用一个序号)。

既然每个传输的字节都被计数,确认序号包含发送确认的一端所期望收到的下一个序号。因此,确认序号应当是上次已成功收到数据字节序号加1。只有ACK标志(下面介绍)为1时确认序号字段才有效。

发送ACK无需任何代价,因为32bit的确认序号字段和ACK标志一样,总是TCP首部的一部分。因此,我们看到一旦一个连接建立起来,这个字段总是被设置,ACK标志也总是被设置为1。

TCP为应用层提供全双工服务,这意味数据能在两个方向上独立地进行传输。因此,连接的每一端必须保持每个方向上的传输数据序号。

TCP可以表述为一个没有选择确认或否认的滑动窗口协议(滑动窗口协议用于数据传输将在20.3节介绍)。我们说TCP缺少选择确认是因为TCP首部中的确认序号表示发方已成功收到字节,但还不包含确认序号所指的字节。当前还无法对数据流中选定的部分进行确认。例如,如果1~1024字节已经成功收到,下一报文段中包含序号从2049~3072的字节,收端并不能确认这个新的报文段。它所能做的就是发回一个确认序号为1025的ACK。它也无法对一个报文段进行否认。例如,如果收到包含1025~2048字节的报文段,但它的检验有错,TCP接收端所能做的就是发回一个确认序号为1025的ACK。

首部长度给出首部中32bit字的数目。需要这个值是因为任选字段的长度是可变的。这个字段占4bit,因此TCP最多有60字节的首部。然而,没有任选字段,正常的长度是20字节。在TCP首部中有6个标志比特。它们中的多个可同时被设置为1。我们在这儿简单介绍它们的用法。

URG紧急指针(urgentpointer)有效。

ACK确认序号有效。

PSH接收方应该尽快将这个报文段交给应用层。

RST重建连接。

SYN同步序号用来发起一个连接。FIN发端完成发送任务。

TCP的流量控制由连接的每一端通过声明的窗口大小来提供。窗口大小为字节数,起始于确认序号字段指明的值,这个值是接收端正期望接收的字节。窗口大小是一个16bit字段,因而窗口大小最大为65535字节。

检验和覆盖了整个的TCP报文段:TCP首部和TCP数据。这是一个强制性的字段,一定是由发端计算和存储,并由收端进行验证。TCP检验和的计算和UDP检验和的计算相似。

只有当URG标志为1时紧急指针才有效。紧急指针是一个正的偏移量,和序号字段中的值相加表示紧急数据最后一个字节的序号。TCP的紧急方式是发送端向另一端发送紧急数据的一种方式。

最常见的可选字段是最长报文大小,又称为MSS(Maximum Segment SiZe)。每个连接方通常都在通信的第一个报文段(为建立连接而设置SYN标志的那个段)中指明这个选项。它指明本端所能接收的最大长度的报文段。

从上图中我们注意到TCP报文段中的数据部分是可选的。在一个连接建立和一个连接终止时,双方交换的报文段仅有TCP首部。如果一方没有数据要发送,也使用没有任何数据的首部来确认收到的数据。在处理超时的许多情况中,也会发送不带任何数据的报文段。

(二)IP地址

在网络中,对主机的识别要依靠地址,而保证地址全网唯一性是需要解决的问题。在任何一个物理网络中,各个节点的设备必须都有一个可以识别的地址,才能使信息进行交换,这个地址称为“物理地址”(Physical Address)。

单纯使用网络的物理地址寻址会有一些问题:

物理地址是物理网络技术的一种体现,不同的物理网络,其物理地址可能各不相同。

物理地址被固化在网络设备(网络适配器)中,通常不能被修改。

物理地址属于非层次化的地址,它只能标示出单个的设备,标示不出该设备连接的是哪一个网络。

针对物理网络地址的问题,采用网络层IP地址的编址方案。

Internet采用一种全局通用的地址格式,为每一个网络和每一台主机分配一个IP地址,以此屏蔽物理网络地址的差异。通过IP协议,把主机原来的物理地址隐藏起来,在网络层中使用统一的IP地址。

1. IP地址的划分

IP地址由32比特组成,包括三个部分:地址类别、网络号和主机号。

图1-2-12 IP地址的划分

IP地址以32个二进制数字形式表示,不适合阅读和记忆。为了便于用户阅读和理解IP地址,Internet管理委员会采用了一种“点分十进制”表示方法表示IP地址。

将IP地址分为4个字节(每个字节8个比特),且每个字节用十进制表示,并用点号隔开。

图1-2-13 IP地址的十进制表示

2. IP地址的类型

Internet的IP地址分为五种类型:

A类、B类、C类、D类和E类

图1-2-14 IP地址的类型

(1)A类地址

A类地址的网络数为27(128)个,每个网络包含的主机数为224(16777216)个,A类地址的范围是0.0.0.0~127.255.255.255。

由于网络号全为0和全为1保留用于特殊目的,所以A类地址有效的网络数为126个,其范围是1~126。另外,主机号全为0和全为1也有特殊作用,所以每个网络号包含的主机数应该是224-2(16777214)个。因此,一台主机能使用的A类地址的有效范围是:

1.0.0.1 ~126.255.255.254。

图1-2-15 A类地址

(2)B类地址

B类地址网络数为214个(实际有效的网络数是214-2),每个网络号所包含的主机数为216个(实际有效的主机数是216-2)。

B类地址的范围为128.0.0.0~191.255.255.255,与A类地址类似(网络号和主机号全0和全1有特殊作用),一台主机能使用的B类地址的有效范围是:

128.1.0.1~191.254.255.254

图1-2-16 B类地址

(3)C类地址

C类地址网络数为221(实际有效的为221-2)个,每个网络号所包含的主机数为256(实际有效的为254)个。

C类地址的范围为192.0.0.0~223.255.255.255,同样,一台主机能使用的C类地址的有效范围是:

192.0.1.1~223.255.254.254

图1-2-17 C类地址

(4)D类地址和E类地址

D类地址

用于多播,多播就是同时把数据发送给一组主机,只有那些已经登记可以接收多播地址的主机,才能接收多播数据包。

D类地址的范围是224.0.0.0~239.255.255.255。

E类地址

为将来预留的,同时也可以用于实验目的,它们不能被分配给主机。

几种特殊的IP地址

广播地址、有限广播地址、“0”地址、回送地址、内部网可选的地址。

为了避免某个单位选择任意网络地址,造成与合法的Internet地址发生冲突,IETF已经分配了具体的A类、B类和C类地址供单位内部网使用,这些地址为:

A类 10.0.0.0~10.255.255.255

B类 172.16.0.0~172.31.255.255

C类 192.168.0.0~192.168.255.255

(三)地址解析

在一个物理网络中,网络中的任何两台主机之间进行通信时,都必须获得对方的物理地址,而使用IP地址的作用就在于,它提供了一种逻辑的地址,能够使不同网络之间的主机进行通信。

当IP把数据从一个物理网络传输到另一个物理网络之后,就不能完全依靠IP地址了,而要依靠主机的物理地址。为了完成数据传输,IP必须具有一种确定目标主机物理地址的方法,也就是说要在IP地址与物理地址之间建立一种映射关系,而这种映射关系被称为“地址解析”。

图1-2-18地址解析

(四)子网划分技术(Subnetting)

子网划分能够使单个网络地址横跨几个物理网络,这些物理网络统称为子网。可以使用路由器将它们连接起来。

图1-2-19子网划分技术

1. 划分子网的原因:充分使用地址,划分管理职责,提高网络性能,子网划分的层次结构。

IP地址是一种层次型的编址方案。

通过划分子网,形成一个三层的结构,即网络号、子网号和主机号。通过网络号确定了一个站点,通过子网号确定一个物理子网,而通过主机号则确定了与子网相连的主机地址。因此,一个IP数据包的路由就涉及到三部分:传送到站点、传送到子网、传送到主机。

2. 子网具体的划分方法

对子网的划分,可以将单个网络的主机号分为两个部分,其中一部分用于子网号编址,另一部分用于主机号编址。

划分子网号的位数,取决于具体的需要。若子网号所占的比特越多,可分配给主机的位数就越少,也就是说,在一个子网中所包含的主机就越少。

比如一个B类网络172.17.0.0,将主机号分为两部分,其中8个比特用于子网号,另外8个比特用于主机号,那么这个B类网络就被分为254个子网,每个子网可以容纳254台主机。

图1-2-20子网的划分

3. 划分子网后的问题

(1)如何区分这两个地址?

(2)如何确定两个IP地址是否属于同一个网络?

图1-2-21划分子网后的问题

4. 子网掩码

子网掩码(Subnet Mask)也是一个“点分十进制”表示的32位二进制数,通过子网掩码,可以指出一个IP地址中的哪些位对应于网络地址(包括子网地址)、哪些位对应于主机地址。

对于子网掩码的取值,通常是将对应于IP地址中网络地址(网络号和子网号)的所有位都设置为“1”,对应于主机地址(主机号)的所有位都设置为“0”。

(1)通过子网掩码识别网络地址

TCP/IP对子网掩码和IP地址进行“按位与”的操作。经过按位与运算,可以将每个IP地址的网络地址取出,从而知道两个IP地址所对应的网络。

图1-2-22通过子网掩码识别网络地址

(2)子网掩码与主机IP地址范围的计算

图1-2-23子网掩码与主机IP地址范围的计算

(3)子网划分的规则

在RFC文档中,RFC950规定了子网划分的规范,其中对网络地址中的子网号作了如下的规定:

由于网络号全为“0”代表的是本网络,所以网络地址中的子网号也不能全为“0”,子网号全为“0”时,表示本子网网络。

由于网络号全为“1”表示的是广播地址,所以网络地址中的子网号也不能全为“1”,全为“1”的地址用于向子网广播。

(4)子网划分的步骤

在划分子网之前,需要确定所需要的子网数和每个子网的最大主机数,有了这些信息后,就可以定义每个子网的子网掩码、网络地址(网络号+子网号)的范围和主机号的范围。

(5)划分子网的步骤如下

确定需要多少子网号来唯一标志网络上的每一个子网。

确定需要多少主机号来标志每个子网上的每台主机。

定义一个符合网络要求的子网掩码。

确定标志每一个子网的网络地址。

确定每一个子网上所使用的主机地址的范围。

子网划分实例:

图1-2-24子网划分实例

1)确定子网掩码

将一个C类的地址划分为两个子网,必然要从代表主机号的第四个字节中取出若干个位用于划分子网。若取出1位,根据子网划分规则,无法使用。若取出3位,可以划分6个子网,似乎可行,但子网的增多也表示了每个子网容纳的主机数减少,6个子网中每个子网容纳的主机数为30,而实际的要求是每个子网需要51个主机号。若取出2位,可以划分2个子网,每个子网可容纳62个主机号(全为0和全为1的主机号不能分配给主机),因此,取出2位划分子网是可行的,子网掩码为255.255.255.192。

图1-2-25确定子网掩码

2)确定标志每一个子网的网络地址

图1-2-26确定标志每一个子网的网络地址

3)确定每个子网的主机地址范围

图1-2-27确定每个子网的主机地址范围

4)每个子网中每台主机的地址分配

图1-2-28每个子网中每台主机的地址分配

(五)实验:配置客户、协议、工作组、IP地址。

1. 实验目的

了解协议类型

了解工作组的概念

掌握IP地址的配置

2. 实验内容

安装网络客户

安装网络协议

配置工作组

配置客户机网卡的IP地址

3. 实验设备

装有Windows操作系统的计算机

4. 预备知识

协议概念、协议的分类、工作组概念、IP地址。

5. 实验步骤

(1)在控制面板中双击“网络”选项,然后双击“本地连接”,单击“属性”,出现的网络属性对话框(如果在桌面上已有“网上邻居”项,也可直接在其上单击鼠标右键,然后选择“属性”选项,然后双击“本地连接”,单击“属性”,同样可打开这样一个网络属性对话框)。

图1-2-29实验:配置客户、协议、工作组、IP地址1

(2)因为要Windows98对等网中实现诸如打印共享之类的低级网络任务,仍需使用较低级的NetBEUI协议,所以除了系统自动安装的TCP/IP协议外,我们还需添加这个协议(在WindowsME/2000/XP等系统中不需要)。安装的方法很简单,单击“安装”按钮。

(3)选择“协议”项,然后单击“添加”按钮后对话框,在这个对话框中的左边栏选择“Microsoft”选项,然后在右边列表中双击“NetBEUI”选项即可。

(4)添加了NetBEUI协议后不要急于重新启动系统,为了完成对等资源的共享安装,要把文件及打印的共享服务程序加进去。方法与添加NetBEUI协议类似,不同之处是选择的不是“协议”,而是“服务”,然后在对话框中双击“Microsoft网络上的文件与打印机共享”选项即可。添加了这个服务项后,对等网中的用户才可以通过网络进行文件和打印机共享。

(5)安装了协议和服务后,现在就要来配置客户机网卡的IP地址了。选择对应网卡的TCP/IP项(注意不是选择物理的网卡项),然后单击“属性”按钮,打开网卡的TCP/IP属性配置对话框。

(6)因为在对等网中没有专门的DHCP服务器来为各客户机自动添加IP地址,所以需要选择“指定IP地址”单选项,然后在下面的“IP地址”和“子网掩码”栏中分别输入一个IP地址和子网掩码。

图1-2-30实验:配置客户、协议、工作组、IP地址2

【说明】在局域网通常采用局域网专用的IP地址段来指定IP地址,这个专用IP地址段为“192.168.0.0~192.168.255.255”。当然也可以采用其他C类IP地址。子网掩码要注意与相应的IP地址类型对应,如C类IP地址的子网掩码,在没有子网时为“255.255.255.0”。

(7)单击“文件及打印共享”按钮,全选两个复选项,这是为了其他客户机能够共享本机资源而设的。当然这也要根据实际情况而定,如果此机上没有连接打印机,则不需选择“允许其他计算机使用我的打印机”复选项。

(8)在“主网络登陆”下拉列表中选择“Windows登陆”选项,这样在每次启动系统时就不会出现身份验证对话框,要求用户输入密码。实际上在Windows98系统中,这些都是没有任何意义的,因为只需按“ESC”键或单击对话框中的“取消”按钮都可进入系统。

(9)单击“标志”标签项,为计算机配置网络中唯一的计算机名,并配置网络的工作组名。配置好后单击“确定”按钮生效。

(10)所有选项设置好,单击“确定”按钮,系统即进行自动更新,完成后即要求重新启动系统,重启后即生效。

1.2.3 网络命令的使用

熟练掌握ipconfig

熟练运用ping

熟练掌握arp

熟练掌握netstat

实验:常用网络命令

(一)实训目的

了解和掌握基本的网络测试命令、在互联网上测网络速度的方法。

(二)实训设备

服务器、交换机和PC机组成windows NT网络,Windows2000操作系统。

(三)实训内容

使用ipconfig、ping、netstat、arp、tracert网络命令。

(四)预备知识

网址的概念,IP地址和子网掩码,TCP与UDP的概念,端口的概念。

1. ipconfig命令

ipconfig命令是一条查看当前所使用计算机上的网络相关配置情况,如IP地址、子网掩码等;刷新动态分配的IP地址。

(1)命令格式:ipconfig【/?|/all|/release|/renew|/flushdns|/registerdns|/displaydns|/showclassid adapter|/setclassidadapter【classidtoset】】

(1)ipconfig不带任何参数,显示本地主机所有网卡的IP地址、子网掩码、网关地址。

(2)ipconfig/all显示主机名,适配器描述信息,适配器地址、是否接收动态地址分配,本地主机所有网卡的IP地址、子网掩码、网关地址、DHCP服务器地址、DNS服务器地址等。

(3)ipconfig/renew更新特定的适配器IP地址,子网掩码和网关。

2. ping命令

ping命令是测试网络连接状况以及信息包发送和接收状况非常有用的工具。

命令格式:ping【/?】【-t】【-a】【-n count】【-l siZe】【-f】【-i TTL】【-v TOS】【-rcount】【-s count】【-j host-list】【-k host-list】【-w timeout】IP地址或域名或主机名

(1)ping环回地址:验证是否在本地计算机上安装TCP/IP以及配置是否正确

(2)ping本地计算机的IP地址:验证是否正确地添加到网络

(3)ping IP地址或域名或主机名:测试本机与指定域名的连接情况

(4)ping-t IP地址或域名或主机名:连续发送ping探测报文

(5)ping-a IP地址或域名或主机名:解析这个主机名并显示

(6)ping-n 5 IP地址或域名或主机名:指定发送的报文数为5

(7)ping-l 600IP地址或域名或主机名:自选数据长度为600字节的ping探测报文

(8)ping-i 30 IP地址或域名或主机名:指定发送数据包的生存时间为30毫秒

(9)ping-w 10 IP地址或域名或主机名:修改ping命令的请求超时时间为10毫秒

3. netstat命令

显示当前活动的TCP/UDP连接以及正在侦听的端口、以太网统计信息、IP路由表、IP统计信息。

命令格式:netstat【-a】【-e】【-n】【-s】【-p proto】【-r】【interval】

(1)netstat不带任何参数,显示当前活动的TCP/IP连接。

(2)netstat-a显示当前活动的TCP连接,以及没有连接的;主机正监听的TCP/UDP端口。

(3)netstat-n以数字格式显示地址和端口号。

4. arp命令

显示和修改“地址解析协议(ARP)”缓存中的项目。ARP缓存中包含一个或多个表,它们用于存储IP地址及其经过解析的以太网或令牌环物理地址。计算机上安装的每一个以太网或令牌环网络适配器都有自己单独的表。如果在没有参数的情况下使用,则arp命令将显示帮助信息。

命令格式:arp-a【inet_addr】【-N if_addr】

arp-d inet_addr【if_addr】

arp-s inet_addr eth_addr【if_addr】

inet_addr:IP地址

if_addr:接口地址

eth_addr:物理地址(以太网地址)

arp a显示所有接口的当前ARP缓存表

5. Tracert

跟踪路由是路由跟踪实用程序,用于确定IP数据包访问目标所采取的路径。tracert命令用IP生存时间(TTL)字段和ICMP错误消息来确定从一个主机到网络上其他主机的路由。

格式:tracert【-d】【-h maximum_hops】【-j host_list】【-w timeout】主机名或域名与IP地址。

参数介绍:

-d不解析目标主机的名字。

-h maximum_hops指定搜索到目标地址的最大跳跃数。

-j host_list按照主机列表中的地址释放源路由。

-w timeout指定超时时间间隔,程序默认的时间单位是毫秒。

主要功能:判定数据包到达目的主机所经过的路径、显示数据包经过的中继节点清单和到达时间。

例子:

tracert主机名或域名与IP地址。 1vTzdWW+eEGs38obdlW30Mh/9cXF1+M8pWv4AG7i8C+qzrAAEv7jUvaUPfd5blDS



任务三 会议室无线局域网组建

1.3.1 无线网卡安装与拆卸

无线网卡,即Wireless LAN PC Card,适用于带PCMCIA槽的计算机。其硬件安装如图所示。

(一)插入无线网卡。

1. 找到计算机上的PCMCIA槽,按下旁边的黑色开关,弹出塑料卡。

图1-3-1插入无线网卡1
图1-3-2插入无线网卡2
图1-3-3插入无线网卡3

2. 取出塑料卡,插入无线网卡,会看到无线网卡上的指示灯亮,同时计算机屏幕右下角会出现无线网卡连接图标。

图1-3-4插入无线网卡4
图1-3-5插入无线网卡5
图1-3-6插入无线网卡6
图1-3-7插入无线网卡7

(二)取出无线网卡。(注意:要先在软件上禁用无线网卡后才能取出硬件)

按下PCMCIA槽旁边的黑色开关,弹出无线网卡。取出无线网卡后重新将原来的塑料卡插上

图1-3-8取出无线网卡1
图1-3-9取出无线网卡2
图1-3-10取出无线网卡3

1.3.2 无线网卡软件的安装

以WIN98操作系统为例,无线网卡的软件安装如图所示。WIN 2000和WIN XP的软件安装方法类似。

(一)插入无线网卡后,计算机会自动识别发现新硬件,并提示要求安装驱动程序。

如图

图1-3-11无线网卡的软件的安装1

(二)点击下一步,选择“搜索设备的最新驱动程序”,进入下一步。

如图

图1-3-12无线网卡的软件的安装2

(三)将无线网卡的驱动程序光盘插入光驱,利用指定位置浏览,找到驱动光盘中相应的文件夹。

如图

图1-3-13无线网卡的软件的安装3
图1-3-14无线网卡的软件的安装4

(四)选择“下一步”继续安装

图1-3-15无线网卡的软件的安装5

(五)当提示插入WIN98安装盘时,取出无线网卡的驱动光盘,插入WIN98安装盘

图1-3-16无线网卡的软件的安装6

(六)安装完驱动程序后需要重新启动WIN98

图1-3-17无线网卡的软件的安装7

(七)重启计算机后只要启动无线网卡连接即可使用

图1-3-18无线网卡的软件的安装8

(八)软件禁用

1. 激活屏幕右下角的系统托盘拨卸图标。如图示

图1.3-19激活图标

选择停用无线网卡,如图示

图1.3-20选择停用无线网卡
图1-3-21弹出或拔出无线网卡

3. 允许安全移除无线网卡,如图示

图1-3-22安全移除无线网卡

1.3.3 无线电传输技术

根据距离的远近和对通信速率的要求,可以选用不同的有线介质,但是,若通信线路要通过一些高山、岛屿或河流时,铺设线路就非常困难,而且成本非常高,这时候就可以考虑使用无线电波在自由空间的传播实现多种通信。

无线电微波通信在数据通信中占有重要地位。微波的频率范围为300MHZ~300GHZ,但主要是使用2~40GHZ的频率范围。微波在空间主要是直线传播。由于微波会穿透电离层而进入宇宙空间,因此它不像短波通信可以经电离层反射传播到地面上很远的地方。

微波通信有两种主要的方式:即地面微波接力通信和卫星通信。

(一)地面微波接力

在物理线路昂贵或地理条件不允许的情况下适用。

通过地球表面的大气传播,易受到建筑物或天气的影响。

两个地面站之间传送,距离为50~100 km。

图1-3-23地面微波接力

(二)微波接力的特点

微波波段频率很高,其频段范围也很宽,因此其通信信道的容量很大。

微波通信受外界干扰比较小,传输质量较高。

与相同容量和长度的电缆载波通信比较,微波接力通信建设投资少,见效快。

微波接力通信也存在如下的一些缺点:

相邻站之间必须直视,不能有障碍物(“视距通信”)。有时一个天线发射出的信号也会分成几条略有差别的路径到达接收天线,因而造成失真。

微波的传播有时也会受到恶劣气候的影响。

与电缆通信系统比较,微波通信的隐蔽性和保密性较差。

对大量中继站的使用和维护要耗费一定的人力和物力。

(三)卫星通信

图1-3-24卫星通信

C波段4/6 GHZ

上行5.925~6.425 GHZ

下行3.7~4.2 GHZ

KU波段11/14 GHZ

上行14~14.5 GHZ

下行11.7~12.2 GHZ

优点:

通信距离远,在电波覆盖范围内,任何一处都可以通信,且通信费用与通信距离无关;

受陆地灾害影响小,可靠性高;

易于实现广播通信和多址通信。

缺点:

通信费用高,延时较大;

10GHZ以上衰减较大;

易受太阳噪声的干扰。

(四)地球同步卫星

图1-3-25地球同步卫星

从技术角度上讲,只要在地球赤道上空的同步轨道上,等距离地放置三颗相隔120度的卫星,就能基本上实现全球的通信。

为了避免产生干扰,卫星之间的相隔不能小于2度,因此,整个赤道上空只能放置180个同步卫星。一个典型的卫星通常拥有12~20个转发器。每个转发器的频带宽度为36或72MHZ。

(五)红外线和毫米波

光波传输

应用:在短距离内连接两个通信设备。

缺点:不能穿透固体、雨和浓雾,易受天气影响。

特点:

用于短距离通信,如电视、录像机等的遥控。

(六)常用传输媒体的比较

1.3.4 介质访问控制方法

介质访问控制方法控制网络节点何时能够发送数据。

IEEE 802规定了局域网中最常用的介质访问控制方法。

IEEE 802. 3载波监听多路访问/冲突检测(CSMA/CD)。

IEEE 802. 5令牌环(Token Ring)。

IEEE 802. 4令牌总线(Token Bus)。

(一)CSMA/CD介质访问控制

总线型LAN中,所有的节点对信道的访问是以多路访问方式进行的。任一节点都可以将数据帧发送到总线上,所有连接在信道上的节点都能检测到该帧。

当目的节点检测到该数据帧的目的地址(MAC地址)为本节点地址时,就继续接收该帧中包含的数据,同时给源节点返回一个响应。当有两个或更多的节点在同一时间都发送了数据,在信道上就造成了帧的重叠,导致冲突出现。为了克服这种冲突,在总线LAN中常采用CSMA/CD协议,即带有冲突检测的载波侦听多路访问协议,它是一种随机争用型的介质访问控制方法。

(二)CSMA/CD协议的工作过程

CSMA/CD协议的工作过程通常可以概括为:先听后发、边听边发、冲突停发、随机重发。

图1-3-26 CSMA/CD协议的工作过程

(三)CSMA/CD协议的特点

在采用CSMA/CD协议的总线LAN中,各节点通过竞争的方法强占对媒体的访问权利,出现冲突后,必须延迟重发。因此,节点从准备发送数据到成功发送数据的时间是不能确定的,它不适合传输对时延要求较高的实时性数据。

结构简单、网络维护方便、增删节点容易,网络在轻负载(节点数较少)的情况下效率较高。但是随着网络中节点数量的增加,传递信息量增大,即在重负载时,冲突概率增加,总线LAN的性能就会明显下降。

(四)令牌环(Token Ring)

在令牌环介质访问控制方法中,使用了一个沿着环路循环的令牌。网络中的节点只有截获令牌时才能发送数据,没有获取令牌的节点不能发送数据,因此,使用令牌环的LAN中不会产生冲突。

图1-3-27令牌环介质访问控制方法

Token Ring的特点:

由于每个节点不是随机的争用信道,不会出现冲突,因此称它是一种确定型的介质访问控制方法,而且每个节点发送数据的延迟时间可以确定。

在轻负载时,由于存在等待令牌的时间,效率较低。

在重负载时,对各节点公平,且效率高。

采用令牌环的局域网还可以对各节点设置不同的优先级,具有高优先级的节点可以先发送数据,比如某个节点需要传输实时性的数据,就可以申请高优先级。

(五)令牌总线(Token Bus)

令牌总线访问控制是在物理总线上建立一个逻辑环。从物理连接上看,它是总线结构的局域网,但逻辑上,它是环型拓扑结构。

连接到总线上的所有节点组成了一个逻辑环,每个节点被赋予一个顺序的逻辑位置。和令牌环一样,节点只有取得令牌才能发送帧,令牌在逻辑环上依次传递。在正常运行时,当某个节点发送完数据后,就要将令牌传送给下一个节点。

图1-3-28令牌总线访问控制

Token Bus的特点:

令牌总线适用于重负载的网络中,数据发送的延迟时间确定,适合实时性的数据传输等。

网络管理较为复杂,网络必须有初始化的功能,以生成一个顺序访问的次序。

令牌总线访问控制的复杂性高:网络中的令牌丢失,出现多个令牌、将新节点加入到环中,从环中删除不工作的节点等。

(六)中继器

中继器(Repeater),又被称为转发器,它是局域网连接中最简单的设备,它的作用是将因传输而衰减的信号进行放大、整形和转发,从而扩展了局域网的距离。

使用中继器连接局域网时,要注意以太网的中继规则。 1vTzdWW+eEGs38obdlW30Mh/9cXF1+M8pWv4AG7i8C+qzrAAEv7jUvaUPfd5blDS

图1-3-29中继器
点击中间区域
呼出菜单
上一章
目录
下一章
×