第1章局域網(wǎng)基礎(chǔ)知識

1、2第1章 局域網(wǎng)基礎(chǔ)知識學(xué)習(xí)目的與要求：隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展，學(xué)習(xí)和使用網(wǎng)絡(luò)也成為人們的一種基本技能。本章主要介紹局域網(wǎng)的基礎(chǔ)知識，使讀者對局域網(wǎng)有一個(gè)清晰的認(rèn)識。通過對本章的學(xué)習(xí)，要求了解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，理解網(wǎng)絡(luò)的定義、組成及功能與應(yīng)用，了解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的主要功能，掌握計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與特點(diǎn)，重點(diǎn)掌握OSI/RM和TCP/IP模型。31.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)緊密結(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)緊密結(jié)合的產(chǎn)物，它涉及通信與計(jì)算機(jī)兩個(gè)領(lǐng)域。合的產(chǎn)物，它涉及通信與計(jì)算機(jī)兩個(gè)領(lǐng)域。它的誕生使計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)發(fā)生了巨大變化，它的誕生使計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)發(fā)生了巨大變化，

2、在當(dāng)今社會經(jīng)濟(jì)中起著非常重要的作用，對在當(dāng)今社會經(jīng)濟(jì)中起著非常重要的作用，對人類社會的進(jìn)步做出了巨大貢獻(xiàn)。從某種意人類社會的進(jìn)步做出了巨大貢獻(xiàn)。從某種意義上講，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展水平不僅反映了義上講，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展水平不僅反映了一個(gè)國家的計(jì)算機(jī)科學(xué)和通信技術(shù)水平，而一個(gè)國家的計(jì)算機(jī)科學(xué)和通信技術(shù)水平，而且已經(jīng)成為衡量其國力及現(xiàn)代化程度的重要且已經(jīng)成為衡量其國力及現(xiàn)代化程度的重要標(biāo)志之一。標(biāo)志之一。41.1.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述1. 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)就是利用通信設(shè)備和線路將地理位置分散、功能獨(dú)立的多個(gè)計(jì)算機(jī)互聯(lián)起來，以功能完善的網(wǎng)絡(luò)軟件(即網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議、信息交換方式和網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)等)實(shí)現(xiàn)

3、網(wǎng)絡(luò)中資源共享和信息傳遞的系統(tǒng)。2. 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的主要功能1) 資源共享2) 數(shù)據(jù)通信能力3) 均衡負(fù)載互相協(xié)作4) 分布處理5) 提高計(jì)算機(jī)的可靠性51.1.2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展史一般來講，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)一般來講，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展可分為展可分為4個(gè)階段。個(gè)階段。第一階段：面向終端的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)(圖1-1)。 第二階段：共享資源的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。 61.1.2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展史第三階段：標(biāo)準(zhǔn)化的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。第三階段：標(biāo)準(zhǔn)化的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。 第四階段：國際化的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，如圖第四階段：國際化的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，如圖1-3所示。所示。 71.1.3 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類1. 局域網(wǎng)局域網(wǎng)(Local Area N

4、etwork，LAN)是指將較小地理范圍內(nèi)的計(jì)算機(jī)或數(shù)據(jù)終端設(shè)備連接在一起的通信網(wǎng)絡(luò)。 2. 城域網(wǎng)城域網(wǎng)(Metropolitan Area Network，MAN)是位于一座城市的一組局域網(wǎng)。 3. 廣域網(wǎng)廣域網(wǎng)(Wide Area Network，WAN)是將地域分布廣泛的局域網(wǎng)、城域網(wǎng)連接起來的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，它的分布距離廣闊，可以橫跨幾個(gè)國家以至全世界，它的特點(diǎn)是速度低，錯(cuò)誤率在3種網(wǎng)絡(luò)類型中最高，建設(shè)費(fèi)用很高，Internet屬于廣域網(wǎng)的一種。81.2 局域網(wǎng)的構(gòu)成與分類局域網(wǎng)是計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)的重要組成部分，是局域網(wǎng)是計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)的重要組成部分，是在一個(gè)局部地理范圍內(nèi)，把各種計(jì)算機(jī)、外在一

5、個(gè)局部地理范圍內(nèi)，把各種計(jì)算機(jī)、外圍設(shè)備、數(shù)據(jù)庫等相互連接起來組成的計(jì)算圍設(shè)備、數(shù)據(jù)庫等相互連接起來組成的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。機(jī)網(wǎng)絡(luò)。局域網(wǎng)可以通過數(shù)據(jù)通信網(wǎng)或?qū)Ｓ玫臄?shù)據(jù)網(wǎng)，局域網(wǎng)可以通過數(shù)據(jù)通信網(wǎng)或?qū)Ｓ玫臄?shù)據(jù)網(wǎng)，與其他局域網(wǎng)、數(shù)據(jù)庫或處理中心等相連接，與其他局域網(wǎng)、數(shù)據(jù)庫或處理中心等相連接，構(gòu)成一個(gè)大范圍的信息處理系統(tǒng)。構(gòu)成一個(gè)大范圍的信息處理系統(tǒng)。91.2.1 局域網(wǎng)的構(gòu)成局域網(wǎng)由網(wǎng)絡(luò)硬件和網(wǎng)絡(luò)軟件兩部分組局域網(wǎng)由網(wǎng)絡(luò)硬件和網(wǎng)絡(luò)軟件兩部分組成。網(wǎng)絡(luò)硬件主要包括網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、工成。網(wǎng)絡(luò)硬件主要包括網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、工作站、外圍設(shè)備等，網(wǎng)絡(luò)軟件主要包括作站、外圍設(shè)備等，網(wǎng)絡(luò)軟件主要包括網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)和通信協(xié)議等

6、。網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)和通信協(xié)議等。1. 服務(wù)器服務(wù)器2. 工作站工作站3. 外圍設(shè)備外圍設(shè)備4. 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)和通信協(xié)議網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)和通信協(xié)議101.2.2 局域網(wǎng)的分類局域網(wǎng)的分類方式有很多種，可以按拓?fù)浣Y(jié)局域網(wǎng)的分類方式有很多種，可以按拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)控制方式、應(yīng)用結(jié)構(gòu)、通信協(xié)議、構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)控制方式、應(yīng)用結(jié)構(gòu)、通信協(xié)議、傳輸速率和傳輸介質(zhì)等分類。傳輸速率和傳輸介質(zhì)等分類。1. 按拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類1) 總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)2) 星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)3) 環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)4) 樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)5) 混合型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)111.2.2 局域網(wǎng)的分類2. 按網(wǎng)絡(luò)控制方式分類1) 集中式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)2) 分布式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)3. 按應(yīng)用結(jié)構(gòu)分類1

7、) 對等網(wǎng)絡(luò)2) 基于服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)4. 按傳輸介質(zhì)分類5. 按通信協(xié)議分類6. 按傳輸速率分類121.3 局域網(wǎng)通信協(xié)議局域網(wǎng)中服務(wù)器與客戶機(jī)通常使用不同的操作局域網(wǎng)中服務(wù)器與客戶機(jī)通常使用不同的操作系統(tǒng)，要使它們實(shí)現(xiàn)通信必須遵循一種統(tǒng)一的系統(tǒng)，要使它們實(shí)現(xiàn)通信必須遵循一種統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。這種為了進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)標(biāo)準(zhǔn)。這種為了進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)則、標(biāo)準(zhǔn)或約定稱為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。通信協(xié)議有層則、標(biāo)準(zhǔn)或約定稱為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。通信協(xié)議有層次特性，大多數(shù)的網(wǎng)絡(luò)組織都按層或級的方式次特性，大多數(shù)的網(wǎng)絡(luò)組織都按層或級的方式來組織，在下一層的基礎(chǔ)上建立上一層，每一來組織，在下一層的基礎(chǔ)上建立上一層，每一

8、層的目的都是為上一層提供一定的服務(wù)，而把層的目的都是為上一層提供一定的服務(wù)，而把如何實(shí)現(xiàn)這一服務(wù)的細(xì)節(jié)對上一層加以屏蔽。如何實(shí)現(xiàn)這一服務(wù)的細(xì)節(jié)對上一層加以屏蔽。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議確定交換數(shù)據(jù)格式及有關(guān)的同步問題。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議確定交換數(shù)據(jù)格式及有關(guān)的同步問題。131.3.1 OSI模型開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型型(Open System Interconnection Reference Model，OSI/RM)是國際標(biāo)準(zhǔn)是國際標(biāo)準(zhǔn)化組織化組織(International Organization for Standardization，ISO)為在世界范圍內(nèi)為在世界范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)不同系統(tǒng)之間的實(shí)現(xiàn)

9、不同系統(tǒng)之間的互聯(lián)于互聯(lián)于1984年公布年公布的國際標(biāo)準(zhǔn)。的國際標(biāo)準(zhǔn)。1. OSI參考模型的分參考模型的分層結(jié)構(gòu)層結(jié)構(gòu) 應(yīng)用層 表示層 會話層 傳輸層 網(wǎng)絡(luò)層 數(shù)據(jù)鏈路層 物理層 應(yīng)用層 表示層 會話層 傳輸層 網(wǎng)絡(luò)層 數(shù)據(jù)鏈路層 物理層 應(yīng)用協(xié)議 表示協(xié)議 會話協(xié)議 傳輸協(xié)議 網(wǎng)絡(luò) 網(wǎng)絡(luò) 數(shù)據(jù)鏈路 數(shù)據(jù)鏈路 物理 物理 網(wǎng)絡(luò)層主機(jī)路由器協(xié)議 通信子網(wǎng)邊界 內(nèi)部子網(wǎng)協(xié)議 數(shù)據(jù)鏈接層主機(jī)路由器協(xié)議 物理層主機(jī)路由器協(xié)議 路由器 路由器 層 接口 7 6 5 4 3 2 1 被交換單元 的名字 APDU PPDU SPDU TPDU 分組 幀 比特 主機(jī) B 主機(jī) A 141.3.1 OSI模型2

10、. 各層的主要功能1) 物理層2) 數(shù)據(jù)鏈路層3) 網(wǎng)絡(luò)層4) 傳輸層5) 會話層6) 表示層7) 應(yīng)用層151.3.2 TCP/IP協(xié)議TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol，傳輸控制協(xié)議，傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)網(wǎng)際協(xié)議際協(xié)議)于于1969年由美國國防部高級研究所計(jì)劃年由美國國防部高級研究所計(jì)劃署署(ARPA)開發(fā)，最初是在分布于全美各地的主開發(fā)，最初是在分布于全美各地的主機(jī)之間建立高速通信連接，實(shí)現(xiàn)資源共享，后機(jī)之間建立高速通信連接，實(shí)現(xiàn)資源共享，后來成為來成為Internet的通信協(xié)議。的通信協(xié)議。 1. TCP/IP協(xié)議介

11、紹1) 應(yīng)用層2) 傳輸層(TCP)3) 網(wǎng)絡(luò)層4) 網(wǎng)絡(luò)接口層 應(yīng)用層 表示層 ISO/OSI 會話層 傳輸層 網(wǎng)絡(luò)層 數(shù)據(jù)鏈路層 物理層 TCP/IP 應(yīng)用層 傳輸層 網(wǎng)絡(luò)層 網(wǎng)絡(luò)接口層 TCP/IP協(xié)議 Telnet FTP SMTP RIP DNS TCP UDP ICMP ARP RARP IP Ethernet TokenRing ARC Net 161.3.2 TCP/IP協(xié)議2. IP地址1) IP地址的結(jié)構(gòu)2) IP地址的類別3) 保留IP地址 A 類 B 類 C 類 D 類 E 類 0 1 8 16 24 31 0 網(wǎng)絡(luò)地址(7 位) 主機(jī)地址 24 位 1 0 網(wǎng)絡(luò)地址(

12、14 位) 主機(jī)地址(16 位) 網(wǎng)絡(luò)地址(21 位) 主機(jī)地址(8 位) 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 0 多目地址 留待備用 171.3.2 TCP/IP協(xié)議3. 子網(wǎng)掩碼1) 標(biāo)準(zhǔn)子網(wǎng)掩碼2) 特殊子網(wǎng)掩碼類 別子網(wǎng)掩碼(以二進(jìn)制表示)子網(wǎng)掩碼(以十進(jìn)制表示)11111111 00000000 00000000 0000000011111111 11111111 00000000 0000000011111111 11111111 11111111 00000000181.3.3 IPX/SPX協(xié)議IPX/S

13、PX(Internetwork Packet Exchange/Sequences Packet Exchange，網(wǎng)際包，網(wǎng)際包交換交換/順序包交換協(xié)議順序包交換協(xié)議)是是NOVELL公司開發(fā)的通信協(xié)公司開發(fā)的通信協(xié)議，它的體積比較大，但在復(fù)雜環(huán)境下有很強(qiáng)的適應(yīng)議，它的體積比較大，但在復(fù)雜環(huán)境下有很強(qiáng)的適應(yīng)性，同時(shí)也具有強(qiáng)大的路由功能，能實(shí)現(xiàn)網(wǎng)段間的通性，同時(shí)也具有強(qiáng)大的路由功能，能實(shí)現(xiàn)網(wǎng)段間的通信。當(dāng)用戶接入的是信。當(dāng)用戶接入的是NetWare服務(wù)器時(shí)，服務(wù)器時(shí)，IPX/SPX及及其兼容協(xié)議應(yīng)是最好的選擇。其兼容協(xié)議應(yīng)是最好的選擇。 在整個(gè)協(xié)議中，在整個(gè)協(xié)議中，IPX是是NetWare最底

14、層的協(xié)議，它只最底層的協(xié)議，它只負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中的移動，并不保證數(shù)據(jù)傳輸是否成負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中的移動，并不保證數(shù)據(jù)傳輸是否成功，而功，而SPX在協(xié)議中負(fù)責(zé)對整個(gè)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行無差在協(xié)議中負(fù)責(zé)對整個(gè)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行無差錯(cuò)處理。錯(cuò)處理。 191.3.4 NetBEUI協(xié)議NetBEUI (NetBIOS Extend User Interface，用戶擴(kuò)展接口，用戶擴(kuò)展接口)協(xié)協(xié)議是由議是由IBM公司于公司于1985年開發(fā)的，是一種體積小、效率高、速年開發(fā)的，是一種體積小、效率高、速度快的通信協(xié)議，同時(shí)也是微軟最為喜愛的一種協(xié)議，主要適度快的通信協(xié)議，同時(shí)也是微軟最為喜愛的一種協(xié)議，主要適用于早期的

15、微軟操作系統(tǒng)，如用于早期的微軟操作系統(tǒng)，如DOS、LAN Manager、Windows 3.x和和Windows for Workgroup，但微軟在當(dāng)今流，但微軟在當(dāng)今流行的行的Windows XP和和Windows 2003中仍將其視為固有默認(rèn)協(xié)中仍將其視為固有默認(rèn)協(xié)議，由此可見它并不是議，由此可見它并不是“多余多余”的，而且對于在有的操作系統(tǒng)的，而且對于在有的操作系統(tǒng)中聯(lián)網(wǎng)還是必不可少的，如在用中聯(lián)網(wǎng)還是必不可少的，如在用Windows 9x和和Windows ME組網(wǎng)進(jìn)入組網(wǎng)進(jìn)入NT網(wǎng)絡(luò)時(shí)，不能只用網(wǎng)絡(luò)時(shí)，不能只用TCP/IP協(xié)議，還必須加上協(xié)議，還必須加上NetBEUI協(xié)議，否則就

16、無法實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)通。協(xié)議，否則就無法實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)通。因?yàn)樗某霈F(xiàn)比較早，也就有它的局限性，因?yàn)樗某霈F(xiàn)比較早，也就有它的局限性，NetBEUI是專門為是專門為幾臺到幾百臺主機(jī)所組成的單段網(wǎng)絡(luò)而設(shè)計(jì)的，它不具有跨網(wǎng)幾臺到幾百臺主機(jī)所組成的單段網(wǎng)絡(luò)而設(shè)計(jì)的，它不具有跨網(wǎng)段工作的能力，也就是說它不具有路由功能。段工作的能力，也就是說它不具有路由功能。201.3.5 協(xié)議的選擇要實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中計(jì)算機(jī)間的正常通信，必須安裝合適的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議。協(xié)議選擇或安裝不當(dāng)，會影響計(jì)算機(jī)之間的通信。為局域網(wǎng)選擇通信協(xié)議時(shí)，應(yīng)從網(wǎng)絡(luò)規(guī)模，網(wǎng)絡(luò)間的兼容性和網(wǎng)絡(luò)管理等幾方面進(jìn)行綜合考慮。1. 只安裝需要的協(xié)議只安裝需要的協(xié)議2. 保持協(xié)議的一致性保持協(xié)議的一致性3. 所選擇的協(xié)議要與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、功能一致所選擇的協(xié)議要與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、功能一致21實(shí)訓(xùn) 參觀網(wǎng)絡(luò)中心1. 實(shí)訓(xùn)目的(1) 了解局域網(wǎng)結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)。(2) 了解如何接入Internet。(3)