計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)施工與管理第一章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)課件

1、第一章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)本章介紹計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的一些基本概念，主要包括計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類，以太網(wǎng)的工作原理，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議等知識(shí)。如何才能學(xué)好計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)要多動(dòng)手: 要學(xué)習(xí)并掌握計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，就要多動(dòng)手，親自試一試。要多請教: 盡可能地向熟悉技術(shù)的人員請教，有時(shí)看別人做一遍，勝過自己看半天的書。有條件的還要參加一些網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)班，以便對有關(guān)知識(shí)進(jìn)行系統(tǒng)的學(xué)習(xí)。常出去看看: 對于一些網(wǎng)絡(luò)業(yè)余愛好者，可能沒有書中所介紹的某些設(shè)備,你可以到電腦市場上看一看，尤其是到網(wǎng)絡(luò)經(jīng)銷的柜臺(tái)去看一看，會(huì)有許多收獲。 在這樣簡單的網(wǎng)絡(luò)上，你可 以完成許多重要的實(shí)驗(yàn)服務(wù)器(可用普通PC機(jī)代替)客戶機(jī)雙機(jī)互聯(lián)網(wǎng)線(交叉雙絞線)

2、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是用通信線路和網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備，將分散在不同地點(diǎn)的多臺(tái)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)互相連接，按照網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)通信、實(shí)現(xiàn)資源共享，為網(wǎng)絡(luò)用戶提供各種應(yīng)用服務(wù)的信息系統(tǒng)。對計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的要求主要有:資源共享、高可靠性、可伸縮性、分布式處理、提供強(qiáng)大的通信手段。什么是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類 一、按網(wǎng)絡(luò)規(guī)模分類 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)按其分布范圍的大小，可分為:局域網(wǎng)LAN（Local Area Network）城域網(wǎng)MAN(Metropolitan Area Network)廣域網(wǎng)WAN（Wide Area Network） 事實(shí)上LAN與WAN在原理上也有許多不同，不僅僅是距離問題。 最簡單的局域網(wǎng)(LAN)HUB

3、 最簡單的廣域網(wǎng)(WAN)HUB2HUB1計(jì)算機(jī)1計(jì)算機(jī)2計(jì)算機(jī)3計(jì)算機(jī)4路由器1路由器2外地網(wǎng)本地網(wǎng)從原理上說,可把廣域網(wǎng)理解為:用路由器將二個(gè)或兩個(gè)以上的局域網(wǎng)連接起來的網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)二、按照拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類 三、按網(wǎng)絡(luò)中的每臺(tái)計(jì)算機(jī)的地位是否平等分類 按網(wǎng)絡(luò)中的每臺(tái)計(jì)算機(jī)的地位是否平等，可以分為:對等網(wǎng)絡(luò)（Peer to Peer Network）客戶機(jī)服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)（Client/Server Network）兩類。 對等網(wǎng)絡(luò)在對等網(wǎng)絡(luò)中，相連的機(jī)器之間彼此處于同等地位，沒有主從之分。網(wǎng)絡(luò)上的每臺(tái)計(jì)算機(jī)既可以向其它的計(jì)算機(jī)提供共享的資源，同時(shí)，它又可以從網(wǎng)絡(luò)上的另外的計(jì)算機(jī)上獲得共享的

4、資源。 例如: 兩臺(tái)PC機(jī)中都安裝了Windows 98,任何一臺(tái)計(jì)算機(jī)都可以將文件夾共享出來,在另外一臺(tái)計(jì)算機(jī)上通過網(wǎng)上鄰居對共享的文件進(jìn)行操作.客戶機(jī)服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)在客戶機(jī)服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)中，服務(wù)器用來專門向外提供資源，而客戶機(jī)（又稱工作站）則一般只用來使用服務(wù)器的資源。也就是說，共享數(shù)據(jù)全部都集中存放在服務(wù)器上?？蛻魴C(jī)服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)提供了更好的運(yùn)行性能并且可靠性也有所提高。 例如:Web服務(wù)器與上網(wǎng)瀏覽的客戶機(jī)之間就是典型的客戶機(jī)服務(wù)器網(wǎng)絡(luò).四、其他分類方法 按傳輸介質(zhì)分可分為:同軸電纜網(wǎng)、雙絞線網(wǎng)(局域網(wǎng)中最常用)、光纖網(wǎng)(常用于校園網(wǎng)主干線路)和無線網(wǎng)（在下面的章節(jié)有介紹）。 按傳輸技術(shù)分可分為:

5、廣播式網(wǎng)絡(luò)(例:以太局域網(wǎng)中用)、點(diǎn)到點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)(例:廣域網(wǎng)的路由器之間就是點(diǎn)對到點(diǎn)傳輸)。 按所使用的協(xié)議分可分為:TCP/IP網(wǎng)、X.25網(wǎng)、ATM網(wǎng)和FDDI網(wǎng)等。 按使用單位分有:企業(yè)網(wǎng)(Intranet)、校園網(wǎng)、政府網(wǎng)、教育科研網(wǎng)等。 按信息的交換方式來分：電路交換網(wǎng)、報(bào)文交換網(wǎng)和報(bào)文分組交換網(wǎng)。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議及有關(guān)概念 一、開放系統(tǒng)互聯(lián)模型OSI 為了在國際上有一個(gè)通用的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)，1980年國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO公布了開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型（Open System Interconnection Reference Model，縮寫為OSI/RM），簡稱OSI模型。它將數(shù)據(jù)從一個(gè)站點(diǎn)到

6、另一個(gè)站點(diǎn)的工作分割成7個(gè)不同的任務(wù)，這些任務(wù)按層管理，這就是著名的OSI七層模型。網(wǎng)絡(luò)為什么要分層呢 網(wǎng)絡(luò)為什么要分層呢分層的好處是：(1)分工明確、各司其職:在上圖中，經(jīng)理確定價(jià)格的數(shù)量等內(nèi)容，用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的術(shù)語就是應(yīng)用層按“應(yīng)用層的協(xié)議”工作。秘書按經(jīng)理的要求，用標(biāo)準(zhǔn)文書的格式寫信或讀信，并與郵局打交道，用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的術(shù)語就是按“表示層、會(huì)話層和傳輸層協(xié)議”工作。而郵局A2和B2則保證郵件可靠、快速將郵件從秘書A1傳到B1，用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的術(shù)語就是按“網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)鏈路層和物理層協(xié)議”工作。(2)引入竟?fàn)?降低成本:如果經(jīng)理希望更換秘書A1，只需聘用一個(gè)懂秘書工作的人A1a去完成A1的工作就

7、可以了。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，這就是允許不同的網(wǎng)絡(luò)軟、硬件廠家按協(xié)議要求生產(chǎn)與某一層功能兼容的產(chǎn)品，由用戶選用，這就可以引入市場競爭機(jī)制，從而降低網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品成本。OSI/RM參考模型1、物理層(Physical Layer) 物理層是第1層，其作用是在物理媒體上傳輸信息的比特流. 物理層協(xié)議主要規(guī)定了計(jì)算機(jī)或端系統(tǒng)與通信設(shè)備之間在機(jī)械、電器、功能和規(guī)程等4個(gè)方面的接口。網(wǎng)卡機(jī)械方面:規(guī)定插座尺寸等電器方面:規(guī)定插座每個(gè)針上的電壓等機(jī)械方面:規(guī)定插座的用途等規(guī)程方面:規(guī)定插座上每個(gè)針上信號(hào)傳輸?shù)南群箜樞虻?、物理層(Physical Layer)例:當(dāng)把你辦公室里的一臺(tái)計(jì)算機(jī)中插入一塊網(wǎng)卡，然后用一根雙

8、絞線（級(jí)聯(lián)線）與另外一臺(tái)計(jì)算機(jī)的網(wǎng)卡相連時(shí)，我們就說這兩臺(tái)計(jì)算機(jī)之間的網(wǎng)卡和導(dǎo)線就是物理層。 物理層與局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)中所涉及的內(nèi)容對應(yīng)關(guān)系2、數(shù)據(jù)鏈路層 (Data link Layer) 數(shù)據(jù)鏈路層是第2層，在數(shù)據(jù)鏈路層，將一些需要傳送的信息位組合成為幀（Frame），以便送到物理層傳輸。 幀是用來移動(dòng)數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)包，它不僅包括原始數(shù)據(jù)，還包括發(fā)送方和接收方的網(wǎng)絡(luò)地址以及糾錯(cuò)和控制信息。其中的地址確定了幀將發(fā)送到何處，而糾錯(cuò)和控制信息則確保幀無差錯(cuò)到達(dá)。2、數(shù)據(jù)鏈路層 (Data link Layer) 2、數(shù)據(jù)鏈路層 (Data link Layer) 2、數(shù)據(jù)鏈路層 (Data link

9、Layer) 2、數(shù)據(jù)鏈路層 (Data link Layer) 數(shù)據(jù)鏈路層與局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)中所涉及的內(nèi)容對應(yīng)關(guān)系 在局域網(wǎng)中，最典型的幀是在以太網(wǎng)上所用的以太幀。在廣域網(wǎng)中常見的幀有HDLC和幀中繼（Frame Relay）等。3、網(wǎng)絡(luò)層 (Network Layer) 網(wǎng)絡(luò)層是OSI 模型的第3層，其主要功能是提供邏輯地址,用于路由器的路徑選擇。即：將要傳送的數(shù)據(jù)，變成不同的幀都能認(rèn)識(shí)的數(shù)據(jù)包。在這些數(shù)據(jù)包上有邏輯地址，即網(wǎng)絡(luò)主機(jī)邏輯地址，在網(wǎng)絡(luò)層上還要將網(wǎng)絡(luò)地址翻譯成對應(yīng)的物理地址，并決定如何將數(shù)據(jù)從發(fā)送方路由(Routing)到接收方。 網(wǎng)絡(luò)層可以使信息在不同的通信子網(wǎng)中進(jìn)行路由選擇、

10、阻塞控制、網(wǎng)絡(luò)互連等。 網(wǎng)絡(luò)層與局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)中所涉及內(nèi)容的對應(yīng)關(guān)系如下圖所示。網(wǎng)絡(luò)層與局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)中所涉及的內(nèi)容對應(yīng)關(guān)系 世界上除了以太幀外，還有其他類型的幀，它們的幀結(jié)構(gòu)、地址構(gòu)成方法等都不一樣，因此，以太幀就不能直接在令牌環(huán)網(wǎng)上傳輸，這就需要一種能在不同的網(wǎng)上都能傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包，從而實(shí)現(xiàn)不同的網(wǎng)之間能交換數(shù)據(jù)。 這種情形與不同的國家之間收發(fā)信件很相似。 在中國國內(nèi)相互通信，只要用中文按中國的習(xí)慣在信封上寫上通信地址；而在西班牙國內(nèi)相互通信，則要用西班牙文按西班牙的習(xí)慣在信封上寫上通信地址。前一封信在中國郵遞沒有問題，而后一封信在西班牙郵遞也沒有問題，這時(shí)候可以認(rèn)為中國和西班牙是兩種不同幀

11、結(jié)構(gòu)的局域網(wǎng)，只要信件不越過這兩個(gè)局域網(wǎng)的邊界，通信就沒有問題。 補(bǔ)充:為什么要有網(wǎng)絡(luò)層? 先用一個(gè)世界通用的語言（如英文）信封包好信件，并用英文寫好地址，再將其裝入一個(gè)中國信封中，并在中文信封上寫好中文地址，然后投送，如圖所示。 信件在國際間郵遞的一種方案（非真實(shí)一種情況）補(bǔ)充:為什么要有網(wǎng)絡(luò)層?當(dāng)中國境內(nèi)某人將信件發(fā)往中國海關(guān)時(shí)，由中國海關(guān)人員將用中文寫的外部信封拆毀，（但其內(nèi)部的英文信封不要拆開），海關(guān)人員根據(jù)英文信封的通信地址，再用西班牙文寫一個(gè)信封，將英文信封（內(nèi)部還有信件內(nèi)容）放入用西班牙語寫的一個(gè)信封中，進(jìn)入西班牙境內(nèi)，信件可以在西班牙郵遞。當(dāng)信件郵到西班牙海關(guān)時(shí)，由西班牙海關(guān)人

12、員將外部信封拆毀，海關(guān)人員根據(jù)英文信封的通信地址，再用葡萄牙語寫一個(gè)信封，將英文信封（內(nèi)部還有信件內(nèi)容）放入用葡萄牙文寫的一個(gè)信封中，進(jìn)入葡萄牙境內(nèi)，信件可以在葡萄牙郵遞到信件的接收者。這種用英文信封上寫的地址就相當(dāng)于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)層上的邏輯地址,即IP地址。補(bǔ)充:為什么要有網(wǎng)絡(luò)層?4、傳輸層(Transport Layer) 傳輸層為第4層，它為上級(jí)用戶提供端到端的透明、優(yōu)化的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，即高層用戶可以利用傳輸層的服務(wù)直接進(jìn)行端到端的數(shù)據(jù)傳輸。傳輸層還要處理端到端的差錯(cuò)控制和流量控制問題。在Internet TCP/IP協(xié)議簇中，TCP和UDP是傳輸層的兩個(gè)協(xié)議（如下圖所示）。在傳輸層有

13、TCP和UDP 在傳輸層，有兩個(gè)重要的概念套接字和端口號(hào)。 套接字是分配給某運(yùn)行在主機(jī)上特定進(jìn)程的邏輯地址。它形成主機(jī)和客戶機(jī)之間的虛擬連接。 計(jì)算機(jī)上既然有了IP 地址，為什么還要有端口號(hào)呢？這是因?yàn)樵谝慌_(tái)計(jì)算機(jī)上，可能要提供幾個(gè)不同的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)（稱網(wǎng)絡(luò)多任務(wù)），如FTP、WWW等，如果光有IP地址，就不能區(qū)分從外部連接到計(jì)算機(jī)上的服務(wù)請求，究竟是要這臺(tái)服務(wù)器提供哪種服務(wù)。端口號(hào)可以區(qū)分同一臺(tái)計(jì)算機(jī)上的不同的網(wǎng)絡(luò)服務(wù). 端口號(hào)是一個(gè)小于65535的數(shù)，端口號(hào)表示方法是在IP地址后面，給出“：”，再在“：”之后給出用十進(jìn)制數(shù)字表示的端口號(hào) 例如，有一臺(tái)WWW服務(wù)器的套接字地址為2:80，在這一串

14、數(shù)字中，80就是其端口號(hào)。常見的T C P I P 端口號(hào)端口號(hào)進(jìn)程名稱所使用協(xié)議功能7E C H OT C P 和U D PEcho(回聲)2 1FTPT C P文件傳輸-控制2 3T E L N E TT C P遠(yuǎn)程登錄2 5S M T PTCP簡單郵件傳輸協(xié)議4 9L O G I NT C P登錄主機(jī)協(xié)議53DNST C P 和U D P域名服務(wù)器69TFTPUDP重要的文件傳輸協(xié)議79FINGERUDPF i n g e r服務(wù)80HTTPTCP和UDPH T T P服務(wù)110POP3TCP郵局協(xié)議3139NetBIOS-SST C P 和U D PNetBIOS 會(huì)話服務(wù)161SNM

15、PU D P簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議5、會(huì)話層 (Session Layer) 會(huì)話層允許不同的主機(jī)上各種進(jìn)程間進(jìn)行會(huì)話。傳輸層是主機(jī)的層次，而會(huì)話層是進(jìn)程到進(jìn)程之間的層次。會(huì)話層組織和同步進(jìn)程間的對話，并管理對話。會(huì)話層6、表示層和應(yīng)用層 表示層(Presentation Layer)為上層用戶提供共同需要的語法表示。對于描述信息的數(shù)據(jù)類型和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，不同的機(jī)器采用不同的編碼方法來表示。表示層采用標(biāo)準(zhǔn)的編碼方式表示形式，并把計(jì)算機(jī)內(nèi)部的表示形式轉(zhuǎn)換成網(wǎng)絡(luò)通信中采用的標(biāo)準(zhǔn)表示形式，讓采用不同編碼的計(jì)算機(jī)通信交換后能相互理解。數(shù)據(jù)壓縮和加密也是表示層的功能。 應(yīng)用層(Application Layer)

16、是第7層。應(yīng)用層與用戶使用的軟件（如文字處理程序、IE瀏覽器）進(jìn)行交互。網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下不同主機(jī)間的文件傳送、訪問和管理，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下傳送標(biāo)準(zhǔn)電子郵件的文字處理系統(tǒng)，便于不同類型終端和不同類型軟件之間通過網(wǎng)絡(luò)相互訪問的虛擬終端協(xié)議等都屬于應(yīng)用層的范疇。應(yīng)用層和表示層二、TCP/IP協(xié)議 TCP/IP是“傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際互聯(lián)協(xié)議”的簡稱，是因特網(wǎng)的基本協(xié)議，學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的原理,很大程度上就是學(xué)習(xí)TCP/IP協(xié)議。 事實(shí)上，TCP/IP是一組協(xié)議（如TCP協(xié)議、UDP協(xié)議、ARP協(xié)議、ICMP協(xié)議、FTP協(xié)議、DNS協(xié)議等），所以又稱TCP/IP協(xié)議簇或TCP/IP協(xié)議棧（IP protocol st

17、ack）。但在這一系列的協(xié)議中，最重要的是TCP協(xié)議和IP協(xié)議，為稱呼方便，將這一系列協(xié)議稱作TCP/IP協(xié)議。 1、TCP/IP協(xié)議的分層 TCP/IP由傳輸控制協(xié)議和網(wǎng)間網(wǎng)協(xié)議組成，由于它是Internet國際互聯(lián)網(wǎng)所采用的協(xié)議，所以也有人將其稱為Internet協(xié)議。TCP/IP協(xié)議是一個(gè)4層的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議模型，如圖所示。TCP/IP協(xié)議簇共分四層2、TCP/IP協(xié)議與OSI七層模型的關(guān)系 TCP/IP模型就是OSI七層模型的具體實(shí)現(xiàn)，只是沒有那么很好的一一對應(yīng)關(guān)系，事實(shí)上，OSI七層模型只是給出了設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)的思想，而TCP/IP協(xié)議是目前最成功實(shí)現(xiàn)OSI七層模型的一種，如圖所示。OSI與TC

18、P/IP下圖為TCP/IP協(xié)議與OSI七層模型的對應(yīng)關(guān)系。 TCP/IP協(xié)議與OSI七層模型的對應(yīng)關(guān)系下面對TCP/IP各層的功能簡要說明： 應(yīng)用層向用戶提供一組常用的應(yīng)用程序 ,下圖為使用TELENT的例子。 應(yīng)用層協(xié)議使我們用網(wǎng)絡(luò)很方便telnet 傳輸層包括傳輸控制協(xié)議TCP和用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議UDP，它提供應(yīng)用程序間（即端到端）的通信，提供可靠的傳輸，同時(shí)負(fù)責(zé)傳輸協(xié)議的分組，它大致與OSI模型的傳輸層的功能相當(dāng)。Internet層，又稱網(wǎng)絡(luò)層或IP層，主要處理網(wǎng)上機(jī)器之間的通信問題。它接收傳輸層請求，傳送某個(gè)具有目的地址信息的分組。該層把分組封裝到IP數(shù)據(jù)報(bào)（IP Datagram）中，填

19、入數(shù)據(jù)報(bào)的首部（也成為報(bào)頭），使用路由算法選擇是直接把數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)送到目標(biāo)機(jī)還是把數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)送給路由器，然后，再把數(shù)據(jù)報(bào)交給下面的網(wǎng)絡(luò)接口層中對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)接口模塊。網(wǎng)絡(luò)接口層又稱數(shù)據(jù)鏈路層，是TCP/IP層的最底層，它負(fù)責(zé)接收IP數(shù)據(jù)報(bào)并通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送出去，或從網(wǎng)絡(luò)接收物理幀，抽出IP數(shù)據(jù)報(bào)，交給IP層。分層協(xié)議有一個(gè)基本思想：分層的協(xié)議要達(dá)成這樣的結(jié)果，即目標(biāo)機(jī)的第N層所接收到的數(shù)據(jù)就是源主機(jī)的第N層所發(fā)出的數(shù)據(jù)。下面兩個(gè)圖分別表示在Internet上用FTP進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送和接收時(shí)，各層的工作過程示意圖。Transport Data LinkPhysical Network 應(yīng)用層數(shù)據(jù)分成許多小片數(shù)據(jù)I

20、P 頭數(shù)據(jù)LLC 頭數(shù)據(jù)MAC 頭PresentationApplicationSessionSegmentPacketBitsFramePDUFCSFCS用FTP上傳文件的打包工作過程TCP 頭應(yīng)用層數(shù)據(jù)0101110101001000010以態(tài)幀F(xiàn)TP服務(wù)器接收文件的解包過程局域網(wǎng)協(xié)議 研究局域網(wǎng)中所使用的協(xié)議，可以使我們更好地理解和建設(shè)局域網(wǎng)。將局域網(wǎng)用路由器連接起來就構(gòu)成了廣域網(wǎng)，下圖就是一個(gè)典型的廣域網(wǎng)，這個(gè)廣域網(wǎng)中有哪幾種局域網(wǎng)呢?一個(gè)典型的廣域網(wǎng)由上圖可見，常見的局域網(wǎng)的協(xié)議有兩種：以太網(wǎng)和令牌環(huán)網(wǎng)。事實(shí)上在實(shí)際的應(yīng)用中，以太網(wǎng)都是總線結(jié)構(gòu)的，而令牌環(huán)網(wǎng)都是環(huán)型結(jié)構(gòu)的。用雙絞線和

21、HUB連接起來的以太網(wǎng)從物理上看它確實(shí)是星形結(jié)構(gòu)，但從邏輯結(jié)構(gòu)上看，它仍是總線型的，如下圖所示。因?yàn)椋挥谛切椭悬c(diǎn)的HUB只對信號(hào)起放大和轉(zhuǎn)發(fā)作用。 看上去為星型結(jié)構(gòu)，邏輯上為總線型 用HUB組建的局網(wǎng)的邏輯等效圖一、以太網(wǎng)協(xié)議 1、以太網(wǎng)與人們講話場景的對比 以太網(wǎng)的工作原理與在一間辦公室里的許多人進(jìn)行交流相似。 在辦公室里每個(gè)人講話的權(quán)力都相等在以太網(wǎng)中，每臺(tái)聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)相當(dāng)于一個(gè)人，這些計(jì)算機(jī)地位相同。每臺(tái)計(jì)算機(jī)都可以向同一個(gè)以太網(wǎng)上的其他計(jì)算機(jī)發(fā)送信息。但同一個(gè)時(shí)間只能有一臺(tái)計(jì)算機(jī)發(fā)送信息。當(dāng)人們在辦公室里交談時(shí)，由講話人把內(nèi)容以一個(gè)個(gè)的句子依次說出，此時(shí)，一句句話被人的聲帶轉(zhuǎn)換成聲波

22、在整個(gè)辦公室里傳到每個(gè)人。事實(shí)上每一句話還可以分解成一個(gè)一個(gè)字，因此一句話的聲波是由一個(gè)一個(gè)的字的發(fā)音串組成的。在以太網(wǎng)上每臺(tái)計(jì)算機(jī)地位相等以太網(wǎng)也是一樣，發(fā)送數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)將要發(fā)送的數(shù)據(jù)以一幀幀（相當(dāng)于句子）的形式發(fā)送到以太網(wǎng)上。事實(shí)上每幀數(shù)據(jù)可以分解成一位一位的二進(jìn)制的數(shù)據(jù)（相當(dāng)于一個(gè)一個(gè)漢字），二進(jìn)制數(shù)據(jù)被網(wǎng)卡轉(zhuǎn)換成一串串的電脈沖在以太網(wǎng)線路上傳播到同一個(gè)以太網(wǎng)上的所有計(jì)算機(jī)。D計(jì)算機(jī)發(fā)一幀數(shù)據(jù)到A，其它計(jì)算機(jī)也都可以收到2. 以太網(wǎng)的幀結(jié)構(gòu) 以太幀與一封信的各對應(yīng)功能部分的比較以太幀信封目的MAC武漢市工農(nóng)兵路46號(hào)二炮學(xué)院計(jì)算機(jī)室XX收源MAC北京東黃城根北街16號(hào)科學(xué)出版社YY寄數(shù)據(jù)

23、（46B1500B）信件長度共3頁幀校驗(yàn)和信封封口并加蓋密封印章IEEE 802.3幀格式信函與以太幀的比較3、MAC 地址的結(jié)構(gòu) MAC 地址有48位，它可以轉(zhuǎn)換成12位的16進(jìn)制數(shù)，這個(gè)48位的數(shù)分成3組，每組有4個(gè)數(shù)字，中間以點(diǎn)分開。MAC地址有時(shí)也稱為點(diǎn)分十六進(jìn)制數(shù),見下圖。 位MAC地址寫成16進(jìn)制后，分成兩部分（書寫時(shí)每4位16進(jìn)制數(shù)為一組，共三組）4、以太幀的同步問題 以太幀的開始有長度為8個(gè)字節(jié)（共64位）的同步信號(hào)（Preamble）。用來標(biāo)識(shí)一個(gè)以太幀的開始，同步信號(hào)由重復(fù)的二進(jìn)制值“10”組成，一直到最后的2位，最后的2位是11。如下圖所示。幀同步字段5、以太網(wǎng)幀格式的分

24、類 除了IEEE 802.3幀格式外，還有以太I(xiàn)I或以太DIX幀格式、NOVELL以太幀格式等幀格式，它們之間的差別較小，對于組網(wǎng)的技術(shù)人員來說，可以不去關(guān)心它們。 以太網(wǎng)使用CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection ，帶有沖突檢測的載波偵聽多址訪問）?？梢詫SMA/CD的工作過程，比做一群人在一個(gè)辦公室里進(jìn)行交談，如下圖所示。如果有人想講話，他應(yīng)該先聽聽是否有其他人在說話（即載波偵聽），如果這時(shí)有人在說話，他應(yīng)該等待，直到對方把話講完，然后他才可以開始講話。 6、以太網(wǎng)的工作過程CSMA/CD工作原理 為了

25、便于聽清，同一個(gè)時(shí)間內(nèi)， 辦公室里只能有一個(gè)人講話。以太網(wǎng)的CSMA/CD就是采用了這種協(xié)議，使得計(jì)算機(jī)之間的通信沖突得以避免。工作過程:(1)在一個(gè)以太網(wǎng)的物理網(wǎng)段上，需要發(fā)送數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)對網(wǎng)線進(jìn)行監(jiān)聽，這個(gè)過程稱為載波檢測（CS）。(2)如果這時(shí)有另外的計(jì)算機(jī)正在發(fā)送數(shù)據(jù)，監(jiān)聽的計(jì)算機(jī)將等待，直到第一個(gè)計(jì)算機(jī)把數(shù)據(jù)傳送完,需要發(fā)送數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)才將數(shù)據(jù)發(fā)送出去。這臺(tái)計(jì)算機(jī)占有了這個(gè)以太網(wǎng)網(wǎng)段的所有帶寬，而其他的計(jì)算機(jī)不能發(fā)送數(shù)據(jù)，直到占有以太網(wǎng)傳輸介質(zhì)的計(jì)算機(jī)把數(shù)據(jù)發(fā)送完，其他的計(jì)算機(jī)才可以發(fā)送數(shù)據(jù).(3)如果某時(shí)恰好有兩臺(tái)計(jì)算機(jī)同時(shí)準(zhǔn)備發(fā)送數(shù)據(jù)，在以太網(wǎng)的物理網(wǎng)段上將發(fā)生“沖突”。這一沖突

26、可以被發(fā)送數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)檢測到，這樣所有的計(jì)算機(jī)同時(shí)停止發(fā)送數(shù)據(jù)，等待一會(huì)后再發(fā)送數(shù)據(jù)，這就是沖突檢測（CD）。 為避免沖突，同一個(gè)時(shí)間只能有 一臺(tái)計(jì)算機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)7、沖突域與物理網(wǎng)段的概念 在一個(gè)普通的、未劃分虛網(wǎng)的局域網(wǎng)(VLAN)上，所有的計(jì)算機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)都可以被局域網(wǎng)上的其他計(jì)算機(jī)接收到。也就是說，不管這個(gè)局域網(wǎng)的距離有多遠(yuǎn)，也不管在這個(gè)局域網(wǎng)上接有多少臺(tái)計(jì)算機(jī)，只要同一個(gè)時(shí)間內(nèi)有兩臺(tái)計(jì)算機(jī)同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)，都可能發(fā)生沖突。因此，在同一個(gè)局域網(wǎng)上的一個(gè)物理網(wǎng)段就是一個(gè)沖突域，因此，沖突域與物理網(wǎng)段是同一個(gè)概念。在一個(gè)物理網(wǎng)段上，任何兩臺(tái)計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳送和任何一臺(tái)計(jì)算機(jī)發(fā)送的廣播包都會(huì)到達(dá)其

27、他計(jì)算機(jī)上。在同一個(gè)沖突域中，所連接的計(jì)算機(jī)越多，產(chǎn)生的沖突可能性就越大。當(dāng)連接的計(jì)算機(jī)多到一定數(shù)量時(shí)，將導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)嚴(yán)重阻塞。 沖突域（物理網(wǎng)段）的概念說明用一臺(tái)集線器（HUB）組建的局域網(wǎng)中，所有的計(jì)算機(jī)是在同一個(gè)沖突域上，即使由多臺(tái)HUB進(jìn)行級(jí)聯(lián)組成的很大的以太局域網(wǎng)，它們也在同一個(gè)沖突域內(nèi)。如下圖所示。 接在三臺(tái)HUB上的計(jì)算機(jī)是一個(gè)物理網(wǎng)段二、令牌環(huán)網(wǎng)協(xié)議 令牌環(huán)網(wǎng)采用了令牌傳遞方式。在這種方式下，令牌沿著網(wǎng)絡(luò)傳遞；當(dāng)一個(gè)設(shè)備需要傳送數(shù)據(jù)時(shí)，它就截取令牌并把它所要發(fā)送的數(shù)據(jù)添加進(jìn)令牌，這樣就形成了一個(gè)幀。該幀沿著網(wǎng)絡(luò)循環(huán)傳播，直到它的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)接收它。然后，目標(biāo)節(jié)點(diǎn)釋放令牌，以使它繼續(xù)沿著

28、網(wǎng)絡(luò)循環(huán)傳播。 典型的令牌環(huán)網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)三、無線網(wǎng)協(xié)議 無線局域網(wǎng)(WLAN)是指采用無線技術(shù)進(jìn)行互聯(lián)的個(gè)局域網(wǎng)。目前常用的無線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)主要有美國電機(jī)電子工程師協(xié)會(huì)IEEE制定的802.11標(biāo)準(zhǔn)（包括802.11a、802.11b及802.11g等標(biāo)準(zhǔn)），藍(lán)牙（Bluetooth）標(biāo)準(zhǔn)以及HomeRF（家庭網(wǎng)絡(luò)）標(biāo)準(zhǔn)等。IEEE802.11系列協(xié)議的比較 廣域網(wǎng)協(xié)議 如圖所示，在路由器與路由器之間的通信線路即是廣域網(wǎng)中常常采用的線路。一個(gè)典型的廣域網(wǎng) 一、常見的廣域網(wǎng)協(xié)議 由上圖可見，常用的廣域網(wǎng)傳輸線路及相關(guān)協(xié)議有PSTN、ISDN、HDLC、X.25、幀中繼（FR），除這幾種傳輸線路以外，

29、還有T介質(zhì)、ATM、FDDI、xDSL等。這些傳輸線路也可以說是廣域網(wǎng)的線路協(xié)議。 二、線路和網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品的選擇 當(dāng)你新建一個(gè)廣域網(wǎng)時(shí)，要決定采用什么通信線路和網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品，主要要考慮以下因素： 能否滿足業(yè)務(wù)需要； 需要的帶寬； 費(fèi)用； 選擇滿足需要的廣域網(wǎng)產(chǎn)品。 下圖給出了采用不同的線路的連接方式時(shí)，上網(wǎng)用戶數(shù)量與每月所支付費(fèi)用的關(guān)系。通信線路與月費(fèi)用的關(guān)系 在考慮通信線路時(shí)，除了用戶數(shù)外，還應(yīng)考慮在線路上運(yùn)行的是什么業(yè)務(wù)，因?yàn)椴煌耐ㄐ艠I(yè)務(wù)，對帶寬的要求不一樣，例如，若希望在廣域網(wǎng)上傳輸視頻信息，就不能用“電話線+MODEM”，而只能用專線或幀中繼等，下圖給出了各種通信線路適應(yīng)傳輸?shù)男盘?hào)。 各種遠(yuǎn)

30、程傳輸介質(zhì)的速率三、PSTN PSTN（Public Switched Telephone Network），即公用交換電話網(wǎng)，也就是大多數(shù)家庭使用的典型的電話網(wǎng)絡(luò)。 在遠(yuǎn)程用戶的一臺(tái)計(jì)算機(jī)與局域網(wǎng)的服務(wù)器之間通過PSTN建立撥號(hào)連接時(shí)，用戶和局域網(wǎng)兩頭各要一臺(tái)調(diào)制解調(diào)器（MODEM）。調(diào)制解調(diào)器把計(jì)算機(jī)的串行數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成PSTN所用的模擬信號(hào)，然后在對方的計(jì)算機(jī)端又把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成串行數(shù)字信號(hào)，再由計(jì)算機(jī)內(nèi)的串-并轉(zhuǎn)換接口將串行數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成并行數(shù)字信號(hào)，以便計(jì)算機(jī)處理。用公用電話交換網(wǎng)將一臺(tái)遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)連到一個(gè)局域網(wǎng)上 說明:上圖中，PSTN是一根線，中間沒有其他環(huán)節(jié)。實(shí)際上，當(dāng)一個(gè)用戶利

31、用PSTN線路連接到互聯(lián)網(wǎng)時(shí)，中間要經(jīng)過一臺(tái)或多臺(tái)電話程控交換機(jī)。 PSTN作為廣域網(wǎng)的通信線路的優(yōu)點(diǎn):造價(jià)低。 缺點(diǎn): 速度太慢，易受干擾斷線。 綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（Integrated Services Digital Network）ISDN是國際電信聯(lián)盟（ITU）為了在數(shù)字線路上傳輸數(shù)據(jù)而開發(fā)的。與PSTN一樣，ISDN使用電話載波線路進(jìn)行撥號(hào)連接。但它和PSTN又截然不同，它的數(shù)字鏈路可以同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)和語音。其中有兩路話音和一路數(shù)據(jù)。四、ISDN1. ISBN的連接信道 所有的ISDN連接都基于兩種信道：B信道和D信道。B信道是承載信道，采用電路交換技術(shù)通過ISDN來傳輸話音、視頻、音頻

32、和其他類型的數(shù)據(jù)。B信道為數(shù)據(jù)或語音服務(wù)，速率56kbps或64kbps。D信道是數(shù)據(jù)信道，采用分組交換技術(shù)，用來傳輸關(guān)于呼叫的信息，如會(huì)話開始和終止信號(hào)等，單個(gè)的D信道的最大傳輸速率是16kbps。每一個(gè)ISDN連接只使用一個(gè)D信道。2. ISDN的連接類型ISDN分類目前我國的ISDN線路用得最多的BRI模式,BRI使用兩個(gè)B信道和一個(gè)D信道，這可以表示為：2B+D。這兩個(gè)B信道被網(wǎng)絡(luò)按兩個(gè)獨(dú)立的連接來處理，并能同時(shí)傳輸相互獨(dú)立的一路話音和一路數(shù)據(jù)，或者同時(shí)傳輸兩路數(shù)據(jù)。兩路64kbps的B信道能夠合并成一路來傳輸128kbps的數(shù)據(jù)，這一合并過程稱作“捆綁”，因此，一個(gè)BRI連接最大速率

33、是128kbps。大部分ISDN的家庭用戶都使用了BRI，因?yàn)锽RI連接方式成本低，而且能滿足較快的傳輸速率。PRI使用23個(gè)B信道和一個(gè)64kbps的D信道，這可以表示為：23B+D。各個(gè)B信道都能傳輸話音和數(shù)據(jù)，且相互間獨(dú)立或者說不綁定在一起使用。每一個(gè)PRI連接能達(dá)到的最大吞吐量是1.544Mbps。用來連接ISDN的設(shè)備有“ISDN調(diào)制解調(diào)器”和“ISDN路由器”?！癐SDN調(diào)制解調(diào)器”又稱為終端適配器（TA），按照它是否安裝在計(jì)算機(jī)網(wǎng)，又可分為“內(nèi)置式ISDN調(diào)制解調(diào)器”和“外置式ISDN調(diào)制解調(diào)器”。下面兩幅圖分別為“外置式ISDN調(diào)制解調(diào)器”和“內(nèi)置式ISDN調(diào)制解調(diào)器”。外置式

34、ISDN調(diào)制解調(diào)器內(nèi)置式ISDN調(diào)制解調(diào)器 下圖為網(wǎng)吧的局域網(wǎng)連接到廣域網(wǎng)的示意圖。圖中標(biāo)為ISDN的設(shè)備為NT1，并且用路由器以及交換機(jī)與局域網(wǎng)相連，這是一個(gè)前幾年流行的規(guī)模較大的網(wǎng)吧。通過ISDN將局域網(wǎng)接到廣域網(wǎng) Quidway T801 ISDN網(wǎng)絡(luò)終端NT1 五、ADSL ADSL（Asymmetric Digital subscriber lines）是非對稱數(shù)字用戶線路，它在普通的電話線上實(shí)現(xiàn)了高速數(shù)據(jù)傳輸，它也采用了數(shù)據(jù)調(diào)制技術(shù)。 除了ADSL外，還有6種不太常用的數(shù)字用戶線路，如：高比特率DSL（HDSL），單線DSL（SDSL）等等，用xDSL來表示這7種類型的總稱。 AS

35、DL的最大下載（或稱下行）速率8Mbps和最大上載（或稱上行）速率1.544 Mbps ，最小下速率1.544Mbps，最大傳輸距離3.6km。因?yàn)樯蟼骱拖螺d速度不一樣（或稱不對稱），所以稱ADSL為非對稱工作方式。ADSL上行和下行帶寬不一樣ADSL帶寬站用情況曾通的MODEM只使用了電話線上的0kHz4kHz的低頻段，而電話線理論上有接近2MHz的帶寬，ADSL正是使用了26kHz以后的高頻帶才提供了如此高的速度。當(dāng)前ADSL調(diào)制解調(diào)設(shè)備采用3種調(diào)制技術(shù)，其中一種是離散多音復(fù)用（discrete multitone，DMT）調(diào)制技術(shù)，使用最為廣泛。ADSL的缺點(diǎn)是：用戶與電話局間的距離限制

36、在3.6km，ADSL技術(shù)對電話線路的質(zhì)量要求較高，電話線路質(zhì)量不高時(shí)，速度會(huì)受到影響，標(biāo)準(zhǔn)還未統(tǒng)一，能提供ASDL服務(wù)的地區(qū)還不普遍。通過ASDL將計(jì)算機(jī)網(wǎng)接到廣域網(wǎng)六、Cable Cable接入方法使用的設(shè)備為Cable MODEM，是通過有線電視網(wǎng)提供高速數(shù)據(jù)接入，其速度可高達(dá)2-10Mbps，比今天最快的“電話線+普通MODEM”快1000倍，比ISDN也快許多。但是，現(xiàn)有的有線電視網(wǎng)是單向傳輸信號(hào)的，即從有線電視臺(tái)傳給電視機(jī)用戶，而Cable MODEM是基于雙向有線電視電纜線、實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)訪問Internet。 因此，要對電視網(wǎng)進(jìn)行改造，改造的主要內(nèi)容是：前端、光節(jié)點(diǎn)、用戶。有線電視小區(qū)的改造也就是要增加反向光鏈路，并且同軸線網(wǎng)的支路放大器必須具備反向能力。 大部分Cable MODEM是外置式的，它使用同軸有線電視線纜傳輸信息，然后用雙絞線與計(jì)算機(jī)上的以太網(wǎng)卡（10Mbps）連接。連接方式如下圖所示。通過Cable Modem將計(jì)算機(jī)接到廣域網(wǎng)七、 T1和T3 T介質(zhì)傳輸使用時(shí)分多路復(fù)用技術(shù)（TDM）。在TDM方式下，時(shí)間片被分配給信道，即使某一個(gè)信道沒有承載數(shù)據(jù)，分配給它的時(shí)間片也仍然保留給它