《基于任務(wù)驅(qū)動模式的計算機網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)》課件-第2章

項目二認知計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)及網(wǎng)絡(luò)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)任務(wù)一掌握計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)和協(xié)議的概念任務(wù)二認知OSI參考模型任務(wù)三認知TCP/IP參考模型任務(wù)四認知局域網(wǎng)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)任務(wù)五小型局域網(wǎng)組建案例項目實踐一：理解網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)和OSI模型項目實踐二：網(wǎng)絡(luò)操作常用的命令小結(jié)習(xí)題

任務(wù)一掌握計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)和協(xié)議的概念

計算機網(wǎng)絡(luò)由多個互連的節(jié)點組成，節(jié)點之間要不斷地交換數(shù)據(jù)和控制信息，要做到有條不紊地交換數(shù)據(jù)，每個節(jié)點就必須遵守一整套合理而嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕Y(jié)構(gòu)化管理體系。計算機網(wǎng)絡(luò)就是按照高度結(jié)構(gòu)化設(shè)計方法采用功能分層原理來實現(xiàn)的。計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的內(nèi)容如圖2-1所示。圖2-1計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)內(nèi)容

1.計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)

網(wǎng)絡(luò)體系(NetworkArchitecture)是為了完成計算機間的通信合作，把每臺計算機互連的功能劃分成有明確定義的層次，并規(guī)定了同層次進程通信的協(xié)議及相鄰層之間的接口及服務(wù)。

網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)是指用分層的研究方法定義網(wǎng)絡(luò)各層的功能、協(xié)議和接口的集合，如圖2-2所示。圖2-2網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)

結(jié)構(gòu)化是指將一個復(fù)雜的系統(tǒng)設(shè)計問題分解成一個個容易處理的子問題，然后加以解決。層次結(jié)構(gòu)是指將一個復(fù)雜的系統(tǒng)設(shè)計問題分成層次分明的一組組容易處理的子問題，各層執(zhí)行自己所承擔(dān)的任務(wù)。計算機網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)采用結(jié)構(gòu)化層次模型，有如下優(yōu)點：

(1)各層之間相互獨立，即不需要知道低層的結(jié)構(gòu)，只要知道是通過層間接口所提供的服務(wù)。

(2)靈活性好，是指只要接口不變就不會因?qū)拥淖兓?甚至是取消該層)而變化，各層采用最合適的技術(shù)實現(xiàn)而不影響其他層。

(3)有利于促進標(biāo)準(zhǔn)化，每層的功能和提供的服務(wù)都已經(jīng)有了明確的說明，彼此的獨立性高，利于標(biāo)準(zhǔn)化。

2.計算機網(wǎng)絡(luò)協(xié)議

計算機網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是指網(wǎng)絡(luò)中計算機的硬件和軟件存在各種差異，為了保證實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)則標(biāo)準(zhǔn)和約定。計算機網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是有關(guān)計算機網(wǎng)絡(luò)通信的一整套規(guī)則，是為了完成計算機網(wǎng)絡(luò)通信而制訂的規(guī)則、約定和標(biāo)準(zhǔn)。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議由語法、語義和時序三大要素組成。

(1)語法：通信數(shù)據(jù)和控制信息的結(jié)構(gòu)與格式。

(2)語義：對具體事件應(yīng)發(fā)出何種控制信息，完成何種動作以及做出何種應(yīng)答。

(3)時序：對事件實現(xiàn)順序的詳細說明。

注：通信協(xié)議的特點是具有層次性、可靠性和有效性。

任務(wù)二認知OSI參考模型

OSI是OpenSystemInterconnect的縮寫，意為開放式系統(tǒng)互連，一般都叫OSI參考模型，是ISO(國際標(biāo)準(zhǔn)化組織)在1985年研究的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)模型。該體系結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)定義了網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的七層框架(物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會話層、表示層和應(yīng)用層)，即ISO開放系統(tǒng)互連參考模型。在這一框架下進一步詳細規(guī)定了每一層的功能，以實現(xiàn)開放系統(tǒng)環(huán)境中的互連性、互操作性和應(yīng)用的可移植性。

1.?OSI參考模型的基本概念及結(jié)構(gòu)

為了實現(xiàn)不同廠家生產(chǎn)的計算機系統(tǒng)之間以及不同網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)通信，就必須遵循相同的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)模型，否則異種計算機就無法連接成網(wǎng)絡(luò)。這種共同遵循的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)模型就是國際標(biāo)準(zhǔn)——開放系統(tǒng)互連參考模型，即OSI/RM。

ISO發(fā)布的最著名的標(biāo)準(zhǔn)是ISO/IEC7498，又稱為X.200建議，將OSI/RM依據(jù)網(wǎng)絡(luò)的整個功能劃分成七個層次，以實現(xiàn)開放系統(tǒng)環(huán)境中的互連性(Interconnection)、互操作性(Interoperation)和應(yīng)用的可移植性(Portability)。OSI參考模型的七個層次由高到低依次為應(yīng)用層、表示層、會話層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)鏈路層和物理層，如圖2-3所示。圖2-3OSI參考模型

ISO將整個通信功能劃分為七個層次，分層原則如下：

(1)網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點都有相同的層次；

(2)不同節(jié)點的同等層具有相同的功能；

(3)同一節(jié)點內(nèi)相鄰層之間通過接口通信；

(4)每一層使用下層提供的服務(wù)，并向其上層提供服務(wù)；

(5)不同節(jié)點的同等層按照協(xié)議實現(xiàn)對等層之間的通信。

2.?OSI參考模型各層功能

物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層三層是傳輸控制層，負責(zé)有關(guān)通信子網(wǎng)的工作，解決網(wǎng)絡(luò)中的通信問題；會話層、表示層和應(yīng)用層三層為應(yīng)用控制層，負責(zé)有關(guān)資源子網(wǎng)的工作，解決應(yīng)用進程的通信問題；傳輸層為通信子網(wǎng)和資源子網(wǎng)的接口，起到連接傳輸和應(yīng)用的作用。層與層之間的聯(lián)系是通過各層之間的接口來進行的，上層通過接口向下層提供服務(wù)請求，而下層通過接口向上層提供服務(wù)。

(1)物理層：是整個OSI參考模型的最底層，它的任務(wù)就是連接通信媒體，提供網(wǎng)絡(luò)的物理連接。物理層是建立在物理介質(zhì)上的(而不是邏輯上的協(xié)議和會話)，它提供的是機械和電氣接口。其作用是使原始的數(shù)據(jù)比特(bit)流能在物理媒體上傳輸。

(2)數(shù)據(jù)鏈路層：分為介質(zhì)訪問控制(MAC)子層和邏輯鏈路控制(LLC)子層。它在物理層提供比特流傳輸服務(wù)的基礎(chǔ)上，傳送以幀為單位的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)鏈路層的主要作用是通過校驗、確認和反饋重發(fā)等手段，將不可靠的物理鏈路改造成對網(wǎng)絡(luò)層來說無差錯的數(shù)據(jù)鏈路。數(shù)據(jù)鏈路層還要協(xié)調(diào)收發(fā)雙方的數(shù)據(jù)傳輸速率，即進行流量控制，以防止接收方因來不及處理發(fā)送方傳輸過來的高速數(shù)據(jù)而導(dǎo)致緩沖區(qū)溢出及線路阻塞等問題。

(3)網(wǎng)絡(luò)層：負責(zé)由一個站到另一個站間的路徑選擇，它解決的是網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)之間，即網(wǎng)際的通信問題，而不是同一網(wǎng)段內(nèi)部的事。網(wǎng)絡(luò)層的主要功能是提供路由，即選擇到達目標(biāo)主機的最佳路徑，并沿該路徑傳送數(shù)據(jù)包(分組)。網(wǎng)絡(luò)層還具有流量控制和擁擠控制的能力。

(4)傳輸層：負責(zé)提供兩站之間數(shù)據(jù)的傳送。當(dāng)兩個站已確定建立了聯(lián)系后，傳輸層即負責(zé)監(jiān)督，以確保數(shù)據(jù)能正確無誤地傳送，提供可靠的端到端數(shù)據(jù)傳輸。

(5)會話層：負責(zé)對話管理、數(shù)據(jù)流同步和重新同步。這些服務(wù)可使各應(yīng)用建立和維持會話，并能使會話獲得同步。

(6)表示層：負責(zé)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成使用者可以看得懂的有意義的內(nèi)容，包括格式轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)加密與解密、數(shù)據(jù)壓縮與恢復(fù)等功能。

(7)應(yīng)用層：負責(zé)面向用戶提供應(yīng)用的服務(wù)，管理網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用程序與網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)間的聯(lián)系，包括建立與結(jié)束使用者之間的聯(lián)系，監(jiān)督并管理相互連接起來的應(yīng)用系統(tǒng)以及系統(tǒng)所用的各種資源。

3.?OSI環(huán)境中的數(shù)據(jù)傳輸過程

1)數(shù)據(jù)包的結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)包包含了幾種不同類型的數(shù)據(jù)：某種類的計算機控制數(shù)據(jù)和命令、會話控制代碼、數(shù)據(jù)報頭、數(shù)據(jù)和報尾。

圖2-4所示為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信過程。圖2-4網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信過程

2)創(chuàng)建數(shù)據(jù)包

數(shù)據(jù)包的創(chuàng)建過程是從OSI模型的應(yīng)用層開始的?？缇W(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)男畔⒁獜膽?yīng)用層開始，往下依次穿過各層。每層都對數(shù)據(jù)包進行重新組裝(如圖2-5所示)，以增加自己的信息(信頭)。圖2-5數(shù)據(jù)在OSI網(wǎng)絡(luò)模型中的封裝過程

任務(wù)三認知TCP/IP參考模型

TCP/IP參考模型是將多個網(wǎng)絡(luò)進行無縫連接的體系結(jié)構(gòu)，如圖2-6所示，其中加入了TCP/IP五層模型與OSI模型的對照。圖2-6TCP/IP參考模型

1.?TCP/IP的協(xié)議體系

TCP/IP協(xié)議之所以能夠迅速發(fā)展起來，主要原因是它適應(yīng)了世界范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)通信的需要。TCP/IP具有以下四個特征：

(1)開放的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)：可以免費使用，并且獨立于特定的計算機硬件與操作系統(tǒng)。

(2)統(tǒng)一分配網(wǎng)絡(luò)地址：使整個TCP/IP設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)中具有唯一的IP地址。

(3)適應(yīng)性強：可同時適用于局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)以及互聯(lián)網(wǎng)中。

(4)標(biāo)準(zhǔn)化的高層協(xié)議：可為用戶提供多種可靠的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。

TCP/IP模型由數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層和應(yīng)用層四個層次組成。

(1)數(shù)據(jù)鏈路層：是TCP/IP軟件的最底層，負責(zé)接收IP數(shù)據(jù)報并通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送之，或者從網(wǎng)絡(luò)上接收物理幀，抽出IP數(shù)據(jù)報，交給IP層。

(2)網(wǎng)絡(luò)層：負責(zé)相鄰計算機之間的通信。其功能包括以下三方面：

①處理來自傳輸層的分組發(fā)送請求，收到請求后，將分組裝入IP數(shù)據(jù)報，填充報頭，選擇去往信宿機的路徑，然后將數(shù)據(jù)報發(fā)往適當(dāng)?shù)木W(wǎng)絡(luò)接口。

②處理輸入數(shù)據(jù)報：首先檢查其合法性，然后進行尋徑。假如該數(shù)據(jù)報已到達信宿機，則去掉報頭，將剩下部分交給適當(dāng)?shù)膫鬏攨f(xié)議；假如該數(shù)據(jù)報尚未到達信宿，則轉(zhuǎn)發(fā)該數(shù)據(jù)報。

③處理路徑、流控、擁塞等問題。

(3)傳輸層：提供應(yīng)用程序間的通信。其功能包括格式化信息流和提供可靠傳輸。為實現(xiàn)可靠傳輸，傳輸層協(xié)議規(guī)定接收端必須發(fā)回確認，并且假如分組丟失，必須重新發(fā)送。

(4)應(yīng)用層：向用戶提供一組常用的應(yīng)用程序，比如電子郵件、文件傳輸訪問、遠程登錄等。遠程登錄Telnet使用Telnet協(xié)議提供在網(wǎng)絡(luò)其他主機上注冊的接口。Telnet會話提供了基于字符的虛擬終端。文件傳輸訪問FTP使用FTP協(xié)議來提供網(wǎng)絡(luò)內(nèi)機器間的文件拷貝功能。

2.?TCP/IP協(xié)議集

圖2-7所示為TCP/IP協(xié)議集與TCP/IP四層參考模型示意圖。下面介紹各層的主要協(xié)議。圖2-7TCP/IP協(xié)議集與TCP/IP四層參考模型示意圖

應(yīng)用層的主要協(xié)議有遠程登錄協(xié)議(Telnet)、文件傳輸協(xié)議(FTP)、簡單郵件傳輸協(xié)議(SMTP)、域名服務(wù)(DNS)、路由信息協(xié)議(RIP)、網(wǎng)絡(luò)文件協(xié)議(NFS)、超文本傳輸協(xié)議(HTTP)等。

傳輸層的主要協(xié)議有TCP和UDP協(xié)議。TCP協(xié)議是一種可靠的面向連接的協(xié)議，允許將一臺主機的字節(jié)流無差錯地傳送到目的主機。UDP協(xié)議是不可靠的無連接協(xié)議，不要求分組順序到達目的地。

網(wǎng)絡(luò)層的主要協(xié)議是IP協(xié)議。IP協(xié)議是TCP/IP協(xié)議族中最主要的協(xié)議之一。IP協(xié)議的主要功能有無連接數(shù)據(jù)報傳輸、數(shù)據(jù)報路由選擇和差錯控制。與IP協(xié)議配套使用實現(xiàn)其功能的還有地址解析協(xié)議(ARP)、逆地址解析協(xié)議(RARP)、因特網(wǎng)報文協(xié)議(ICMP)和因特網(wǎng)組管理協(xié)議(IGMP)。

網(wǎng)絡(luò)接口層的主要協(xié)議有LAN、MAN和WAN協(xié)議。網(wǎng)絡(luò)接口層與OSI參考模型中的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層相對應(yīng)。網(wǎng)絡(luò)接口層是TCP/IP與各種LAN或WAN的接口。該層協(xié)議實際上并不是因特網(wǎng)協(xié)議族中的一部分，但是它是數(shù)據(jù)包從一個設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)層傳輸?shù)搅硗庖粋€設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)層的方法。這個過程能夠在網(wǎng)卡的軟件驅(qū)動程序中控制，也可以在專用芯片中控制。這將完成如添加報頭準(zhǔn)備發(fā)送、通過物理媒介實際發(fā)送等數(shù)據(jù)鏈路功能。另一端，鏈路層將完成數(shù)據(jù)幀接收、去除報頭并且將接收到的包傳到網(wǎng)絡(luò)層。

3.?OSI參考模型與TCP/IP參考模型的差異

通過對兩種體系結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)，可見OSI/RM體系是一種比較完善的體系結(jié)構(gòu)，它分為七個層次，每個層次之間的關(guān)系比較密切，但又過于密切，存在一些重復(fù)。它是一種過于理想化的體系結(jié)構(gòu)，在實際的實施過程中有比較大的難度。

TCP/IP體系結(jié)構(gòu)分為四層，層次相對要簡單得多，因此在實際使用中比OSI/RM體系結(jié)構(gòu)更具有實用性，所以它得到了更好的發(fā)展。

OSI/RM是國際標(biāo)準(zhǔn)，但是并沒有進行大規(guī)模的應(yīng)用，而TCP/IP協(xié)議最終占領(lǐng)了幾乎整個網(wǎng)絡(luò)世界，這很形象地說明能夠占領(lǐng)市場的才是最終的標(biāo)準(zhǔn)，這方面的例子在計算機領(lǐng)域太多了，如微軟操作系統(tǒng)并不是最優(yōu)秀的操作系統(tǒng)，但是憑借其非常高的市場占有率而統(tǒng)領(lǐng)著整個操作系統(tǒng)行業(yè)。

OSI參考模型與TCP/IP參考模型的相同點如下：

(1)這兩種模型都基于獨立的協(xié)議棧的概念，強調(diào)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的獨立性和端對端確認。

(2)都采用分層的方法，每層建立在下層提供的服務(wù)基礎(chǔ)上，并為上層提供服務(wù)，且層的功能大體相同，兩個模型能夠在相應(yīng)的層找到對應(yīng)的功能。

OSI參考模型與TCP/IP參考模型的不同點如下：

(1)分層模型不同。TCP/IP模型沒有會話層和表示層，并且數(shù)據(jù)鏈路層和物理層合二為一。

(2)?OSI模型有三個主要明確的概念，即服務(wù)、接口和協(xié)議。而TCP/IP參考模型在三者的區(qū)別上不是很清楚。

(3)?TCP/IP模型對異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的處理比OSI模型更加合理。

(4)?TCP/IP模型比OSI參考模型更注重面向無連接的服務(wù)。在傳輸層OSI模式僅有面向有連接的通信，而TCP/IP模型支持兩種通信方式；在網(wǎng)絡(luò)層OSI模型支持無連接和面向連接的方式，而TCP/IP模型只支持無連接通信模式。

圖2-8所示為TCP/IP參考模型與OSI參考模型的比較。圖2-8OSI參考模型與TCP/IP參考模型的比較

任務(wù)四認知局域網(wǎng)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)

1.局域網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)與廣域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)有很大的區(qū)別。廣域網(wǎng)使用的是點到點連接的網(wǎng)絡(luò)，各個主機之間通過很多個節(jié)點組成的網(wǎng)絡(luò)進行通信。而局域網(wǎng)則使用廣播信道，即所有的主機都連接到同一傳輸媒體上，各主機對傳輸媒體的控制和使用采用多路訪問信道及隨機訪問信道機制。

由于局域網(wǎng)不需要路由選擇，因此它并不需要網(wǎng)絡(luò)層，而只需要最低的兩層，即物理層和數(shù)據(jù)鏈路層。OSI參考模型與局域網(wǎng)參考模型的對比如圖2-9所示。按IEEE802標(biāo)準(zhǔn)(IEEE802委員會于1980年2月成立，即電氣和電子工程師協(xié)會。該委員會制定了一系列局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，稱為IEEE802標(biāo)準(zhǔn)。目前許多802標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)成為ISO國際標(biāo)準(zhǔn))，又將數(shù)據(jù)鏈路層分為兩個子層：介質(zhì)訪問控制子層(MediaAccessControl，MAC)和邏輯鏈路子層(LogicalLinkControl，LLC)。因此，在IEEE802標(biāo)準(zhǔn)中，局域網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)由物理層、介質(zhì)訪問控制子層和邏輯鏈路子層組成。圖2-9局域網(wǎng)的802參考模型與ISO/RM的對比

2.?IEEE802參考模型

IEEE802委員會于1984年前后年公布了五項標(biāo)準(zhǔn)：IEEE802.1～IEEE802.5，最新的千兆以太網(wǎng)技術(shù)目前也已標(biāo)準(zhǔn)化。各項標(biāo)準(zhǔn)如下：

(1)?IEEE802.1——局域網(wǎng)概述、體系結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)管理和網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)；

(2)?IEEE802.2——邏輯鏈路控制LLC；

(3)?IEEE802.3——CSMA/CD介質(zhì)訪問控制標(biāo)準(zhǔn)和物理層規(guī)范，定義了四種不同介質(zhì)10Mb/s的以太網(wǎng)規(guī)范，即10Base-2、10Base-5、10Base-T、10Base-F；

(4)?IEEE802.3u——100Mb/s快速以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)已合并到802.3中；

(5)?IEEE802.3z——光纖介質(zhì)千兆以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范；

(6)?IEEE802.3ab——傳輸距離為100m的5類無屏蔽雙絞線介質(zhì)千兆以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范；

(7)?IEEE802.4——TokenPassingBUS(令牌總線)；

(8)?IEEE802.5——TokenRing(令牌環(huán))訪問方法和物理層規(guī)范；

(9)?IEEE802.6——城域網(wǎng)訪問方法和物理層規(guī)范；

(10)?IEEE802.7——寬帶技術(shù)咨詢和物理層課題與建議實施；

(11)?IEEE802.8——光纖技術(shù)咨詢和物理層課題；

(12)?IEEE802.9——綜合聲音/數(shù)據(jù)服務(wù)的訪問方法和物理層規(guī)范；

(13)?IEEE802.10——安全與加密訪問方法和物理層規(guī)范；

(14)?IEEE802.11——?無線局域網(wǎng)訪問方法和物理層規(guī)范，包括IEEE802.11a、IEEE802.11b、IEEE802.11c和IEEE802.11q標(biāo)準(zhǔn)；

(15)?IEEE802.12——100VG-AnyLAN快速局域網(wǎng)訪問方法和物理層規(guī)范。

圖2-10所示為IEEE802各分委員會的結(jié)構(gòu)關(guān)系與局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)示意圖。圖2-10IEEE802各分委員會的結(jié)構(gòu)關(guān)系與局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)示意圖

3.介質(zhì)訪問控制方法

常見的介質(zhì)訪問控制方法有CSMA/CD、令牌環(huán)和令牌總線。

1)?CSMA/CD

CSMA/CD意為帶沖突檢測的載波偵聽多路訪問控制方法，是一種爭用型的介質(zhì)訪問控制協(xié)議，它只適用于總線型拓撲結(jié)構(gòu)的LAN，能有效解決總線LAN中介質(zhì)共享、信道分配和信道沖突等問題。

CSMA/CD的工作原理是：發(fā)送數(shù)據(jù)前，先偵聽信道是否空閑，若空閑，則立即發(fā)送數(shù)據(jù)；若信道忙，則繼續(xù)偵聽，直到信道空閑時立即發(fā)送數(shù)據(jù)。在發(fā)送數(shù)據(jù)時，邊發(fā)送邊繼續(xù)偵聽，若偵聽到?jīng)_突，則立即停止發(fā)送數(shù)據(jù)，并向總線發(fā)出一串阻塞信號，通知總線上各站點已發(fā)生沖突，使各站點重新開始偵聽與競爭信道。已發(fā)出信息的各站點收到阻塞信號后，等待一段隨機時間，再重新進入偵聽發(fā)送階段。

2)令牌環(huán)

令牌環(huán)(TokenRing)適用于環(huán)型拓撲結(jié)構(gòu)的LAN，在令牌環(huán)網(wǎng)中有一個令牌(Token)沿著環(huán)形總線在入網(wǎng)節(jié)點計算機間依次傳遞。

令牌環(huán)的工作原理是：當(dāng)環(huán)上節(jié)點都空閑時，令牌繞環(huán)行進。節(jié)點計算機只有取得令牌后才能發(fā)送數(shù)據(jù)幀，因此不會發(fā)生“碰撞”。由于令牌在網(wǎng)環(huán)上是按順序依次單向傳遞的，因此對所有入網(wǎng)計算機而言，訪問權(quán)是公平的。令牌實際上是一個特殊格式的控制幀，本身并不包含信息，僅控制信道的使用，確保在同一時刻只有一個節(jié)點能夠獨占信道。

3)令牌總線

令牌總線類似于令牌環(huán)，但其采用總線型拓撲結(jié)構(gòu)。

令牌總線的工作原理是：在總線的基礎(chǔ)上，通過在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間有序地傳遞令牌來分配各節(jié)點對共享型總線的訪問權(quán)，形成閉合的邏輯環(huán)路，如圖2-11所示。圖2-11令牌總線和令牌環(huán)結(jié)構(gòu)圖

任務(wù)五小型局域網(wǎng)組建案例

現(xiàn)在，SOHO(SmallOfficeHomeOffice，家庭辦公室、小型辦公室)比較流行。當(dāng)今SOHO網(wǎng)絡(luò)的組建需求很大，如小型辦公室、家庭、小公司、網(wǎng)吧、單位的部門等都屬于SOHO網(wǎng)絡(luò)。組建任何網(wǎng)絡(luò)的第一步都是合理地規(guī)劃，而規(guī)劃以確定網(wǎng)絡(luò)的最終用途開始。

需要收集的信息類型包括：

(1)要連接到網(wǎng)絡(luò)的主機數(shù)量和類型；

(2)將使用的應(yīng)用程序；

(3)共享需求；

(4)?Internet連接性需求；

(5)安全性和保密性考慮；

(6)可靠性以及對正常運行時間的期望值；

(7)有線和無線連接性需求。

1.組網(wǎng)背景

四川某職業(yè)技術(shù)學(xué)院計科系在2008年5月12日汶川特大地震后，辦公樓損壞，后搬到板房辦公，原來有電腦10臺，打印機2臺，接入層交換機1臺(16口)，該系分到辦公室2間，每間15平方米，一間作系辦公室(4臺電腦)，一間作學(xué)生管理辦公室(6臺電腦)，現(xiàn)要聯(lián)網(wǎng)并接入校園網(wǎng)，整個板房已有一臺交換機用光纖接入校園網(wǎng)核心層的交換機。

2.軟件工程系的聯(lián)網(wǎng)主要應(yīng)用需求

(1)教學(xué)管理：包括學(xué)生學(xué)籍、成績管理、排課、課表管理、教學(xué)活動管理等。

(2)本系網(wǎng)站管理：如多媒體課件制作與管理、遠程教學(xué)系統(tǒng)管理、技術(shù)咨詢、技術(shù)合作、學(xué)術(shù)交流等。

(3)圖書查詢、檢索、在線閱讀等。

(4)辦公自動化。

3.方案設(shè)計與實施

該辦公網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)構(gòu)建的方案設(shè)計與實施過程如下：

(1)邏輯連接網(wǎng)絡(luò)。采用高性能、全交換、全雙工的快速以太網(wǎng)，并以星型結(jié)構(gòu)聯(lián)網(wǎng)，如圖2-12所示。本系的主機均采用100?Mb/s的雙絞線與系交換機相連，系交換機用100?Mb/s的雙絞線與板房區(qū)交換機相連，板房交換機用1000?Mb/s的光纖與校園網(wǎng)核心交換機相連，這樣很好地保證了本系的主機能以較高的速度訪問校園網(wǎng)。圖2-12邏輯拓撲圖

(2)物理連接網(wǎng)絡(luò)。由于計科系兩間房相鄰，系交換機可掛在計算機較多的房間與另一間相鄰的墻上，所有連接到系交換機上的雙絞線沿著墻壁布線到接入點，其中另一間需要打孔，然后將幾根雙絞線從孔中穿過墻壁再進行布線。這里要注意的是線要足夠長。按照568B標(biāo)準(zhǔn)做好水晶頭，在交換機和計算機處于斷電狀態(tài)下，將雙絞線的兩端分別插入計算機或交換機的RJ-45接口中。圖2-13所示為物理拓撲圖。圖2-13物理拓撲圖

(3)給所有交換機和計算機加電源。在交換機加電的過程中，會聽到風(fēng)扇啟動的聲音，同時所有以太網(wǎng)接口處于紅燈閃爍狀態(tài)，此時設(shè)備在自動檢測接口狀態(tài)，當(dāng)設(shè)備處于穩(wěn)定狀態(tài)時，有線路連接的接口會處于綠燈閃爍狀態(tài)，表示該線路處于連通狀態(tài)。

(4)設(shè)置IP地址。為網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃好IP地址，網(wǎng)絡(luò)中的主機在同一個網(wǎng)段。為了對上網(wǎng)進行監(jiān)督管理，該院均采用靜態(tài)分配IP地址的方式，該院計科系分配的IP地址范圍為01～12。IP地址分配如圖2-14所示。圖2-14計科系計算機IP地址分配圖

項目實踐一：理解網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)和OSI模型

實踐目標(biāo)：●掌握OSI模型知識，理解網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。實踐環(huán)境：●?Windows操作系統(tǒng)的計算機，具備Internet環(huán)境。本實踐主要運用Internet查詢ISO、ANSI組織，具體操作步驟如下：

(1)打開因特網(wǎng)瀏覽器。

(2)登錄到，ANSI的主頁將出現(xiàn)在屏幕上。

(3)選中“AboutANSI”的鏈接，AboutANSI的頁面將出現(xiàn)在屏幕上。

(4)閱讀有關(guān)這個組織的信息，然后單擊Next進入下一頁面。

(5)瀏覽對ANSI作用的完整解釋。用頁面底部的左、右箭頭按鈕瀏覽AboutANSI頁面的內(nèi)容。

(6)對ANSI的作用做一個小結(jié)。

(7)登錄到，ISO的主頁將出現(xiàn)在屏幕上。

(8)選中“AboutISO”的鏈接，AboutISO頁面將出現(xiàn)在屏幕上。

(9)選中“IntroductiontoISO”的鏈接，IntroductiontoISO頁面將出現(xiàn)在屏幕上。

(10)選中“Whatarestandards??”，Whatarestandards頁面將出現(xiàn)在屏幕上。查看IntroductiontoISO屏幕上的超級鏈接中所提到的信息。

(11)閱讀有關(guān)這個組織的信息，并對該組織的作用做一個小結(jié)。

(12)退出該Web站點和Web瀏覽器。

項目實踐二：網(wǎng)絡(luò)操作常用的命令

實踐目標(biāo)：●掌握網(wǎng)絡(luò)操作常用的命令，學(xué)會查找和排除簡單的網(wǎng)絡(luò)故障。實踐環(huán)境：●?Windows操作系統(tǒng)的計算機，具備Internet環(huán)境。

1.網(wǎng)絡(luò)測試工具ping的使用方法

ping命令是利用回應(yīng)請求/應(yīng)答ICMP報文來測試目的主機或路由器的可達性的。通過執(zhí)行ping命令可獲得如下信息：

(1)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的連通性，檢驗與遠程計算機或本地計算機的連接。

(2)確定是否有數(shù)據(jù)報被丟失、復(fù)制或重傳。ping命令在所發(fā)送的數(shù)據(jù)報中設(shè)置唯一的序列號(SequenceNumber)，以此檢查其接收到應(yīng)答報文的序列號。

(3)?ping命令在其所發(fā)送的數(shù)據(jù)報中設(shè)置時間戳(Timestamp)，根據(jù)返回的時間戳信息可以計算數(shù)據(jù)包交換的時間，即RTT(RoundTripTime)。

(4)?ping命令校驗每一個收到的數(shù)據(jù)報，據(jù)此可以確定數(shù)據(jù)報是否損壞。語法格式如下：

ping[-t][-a][-ncount][-lsize][-f][-iTTL][-vTOS][-rcount][-scount][[-jhost-list]|[-khost-list]][-wtimeout]目的IP地址

圖2-15所示為ping命令選項及其含義。圖2-15ping命令選項

下面是ping命令的具體用法案例：

(1)測試本機TCP/IP協(xié)議是否正確安裝。

執(zhí)行“ping”命令，如果能ping成功，說明TCP/IP協(xié)議已正確安裝?！啊笔腔厮偷刂罚肋h回送到本機。

(2)測試本機IP地址是否正確配置或者網(wǎng)卡是否正常工作。

執(zhí)行“ping本機IP地址”命令，如果能ping成功，說明本機IP地址配置正確，并且網(wǎng)卡工作正常。

(3)測試與網(wǎng)關(guān)之間的連通性。

執(zhí)行“ping網(wǎng)關(guān)IP地址”命令，如果能ping成功，說明本機到網(wǎng)關(guān)之間的物理線路是連通的。

(4)測試能否訪問Internet。

執(zhí)行“ping8”命令，如果能ping成功，說明本機能訪問Internet。其中，“8”是Internet上某服務(wù)器的IP地址。

(5)測試DNS服務(wù)器是否正常工作。

執(zhí)行“ping”命令，如果能ping成功，如圖2-16所示，說明DNS服務(wù)器工作正常，能把網(wǎng)址()正確解析為IP地址(95)。否則，說明主機的DNS未設(shè)置或設(shè)置有誤等。圖2-16測試DNS服務(wù)器是否正常工作

(6)連續(xù)發(fā)送ping探測報文，如圖2-17所示。圖2-17利用?-t選項連續(xù)發(fā)送ping探測報文

(7)自選數(shù)據(jù)長度的ping探測報文，如圖2-18所示。圖2-18利用-l選項指定ping探測數(shù)據(jù)報文長度

(8)修改ping命令的請求超時時間，如圖2-19所示。圖2-19利用?-wtimeout選項指定超時時間

(9)不允許路由器對ping探測報文分片。

如果指定的探測報文的長度太長，同時又不允許分片，探測數(shù)據(jù)報就不可能到達目的地并返回應(yīng)答，如圖2-20所示。圖2-20在禁止分片的情況下探測報文過長造成目的地不可達

2.?ipconfig命令的使用

ipconfig命令可以查看主機當(dāng)前的TCP/IP配置信息(如IP地址、網(wǎng)關(guān)、子網(wǎng)掩碼等)、刷新動態(tài)主機配置協(xié)議(DHCP)和域名系統(tǒng)(DNS)設(shè)置。ipconfig命令的語法格式如下：

ipconfig[/all][/renew[Adapter]][/release[Adapter]][/flushdns][/displaydns][/registerdns][/showclassidAdapter][/setclassidAdapter[ClassID]]

圖2-21所示為ipconfig命令選項及其含義。

圖2-21ipconfig命令選項

通過ipconfig命令可以獲得以下信息：

(1)要顯示基本TCP/IP配置信息，可執(zhí)行ipconfig命令。使用不帶參數(shù)的ipconfig可以顯示所有適配器的IP地址、子網(wǎng)掩碼和默認網(wǎng)關(guān)。

(2)要顯示完整的TCP/IP配置信息(主機名、MAC地址、IP地址、子網(wǎng)掩碼、默認網(wǎng)關(guān)、DNS服務(wù)器等)，可執(zhí)行“ipconfig/all”命令，并把顯示結(jié)果填入圖2-22中。

(3)僅更新“本地連接”適配器的由DHCP分配的IP地址配置，可執(zhí)行“ipconfig/renew”命令。

(4)要在排除DNS的名稱解析故障期間刷新DNS解析器緩存，可執(zhí)行“ipconfig/flushdns”命令。圖2-22TCP/IP配置信息

3.網(wǎng)絡(luò)協(xié)議統(tǒng)計工具Netstat的使用方法

Netstat是控制臺命令，是一個監(jiān)控TCP/IP網(wǎng)絡(luò)的非常有用的工具，它可以顯示路由表、實際的網(wǎng)絡(luò)連接以及每一個網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備的狀態(tài)信息。Net