局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)

學(xué)習(xí)目標(biāo)認(rèn)識(shí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)了解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能、發(fā)展、常用類型及組成理解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)通信的基本概念熟悉網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)和協(xié)議認(rèn)識(shí)OSI參考模型熟悉常見的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議掌握IP地址及子網(wǎng)掩碼的應(yīng)用認(rèn)識(shí)局域網(wǎng)認(rèn)識(shí)局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)熟悉典型局域網(wǎng)模塊1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)初探1.1技能一認(rèn)識(shí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)1.2技能二熟悉網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)和協(xié)議1.3技能三認(rèn)識(shí)局域網(wǎng)1.1技能一認(rèn)識(shí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)任務(wù)一認(rèn)識(shí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能和發(fā)展1．計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義：所謂計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)就是利用傳輸介質(zhì)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，將分布在不同地理位置的功能獨(dú)立的多臺(tái)計(jì)算機(jī)及設(shè)備連接在一起，再配以功能完善的網(wǎng)絡(luò)軟件，實(shí)現(xiàn)通信和資源共享。2．計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能⑴數(shù)據(jù)交換與通信⑵網(wǎng)絡(luò)資源共享⑶分布式信息處理⑷提高信息處理系統(tǒng)的可靠性3．計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)不斷結(jié)合而產(chǎn)生的。1946年世界上第一臺(tái)電子數(shù)字計(jì)算機(jī)問世，到1954年人們制造出了終端，利用這種終端可以將穿孔卡片上的數(shù)據(jù)在電話線路上發(fā)送到遠(yuǎn)地的計(jì)算機(jī)。此后，又有了電傳打字機(jī)，用戶可在遠(yuǎn)地的電傳打字機(jī)上鍵入程序到計(jì)算機(jī)，而計(jì)算出來的結(jié)果又可以從計(jì)算機(jī)傳送到遠(yuǎn)地的電傳打字機(jī)打印出來。計(jì)算機(jī)與通信的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了資源共享的目的?，F(xiàn)代的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)起始于20世紀(jì)60年代末。美國國防部于1969年出資研究開發(fā)ARPA網(wǎng)（ARPANET），要求計(jì)算機(jī)科學(xué)家為無限量的計(jì)算機(jī)通信找到某種途徑，使任何一臺(tái)計(jì)算機(jī)都無需充當(dāng)中樞。4．計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷史并不長，但發(fā)展速度很快。在40多年的時(shí)間里，其演變過程大致可概括為四個(gè)階段。⑴具有通信功能的遠(yuǎn)程聯(lián)機(jī)系統(tǒng)單機(jī)單點(diǎn)終端通信系統(tǒng)中，主機(jī)（HOST）即要承擔(dān)數(shù)據(jù)通信工作，還要承擔(dān)數(shù)據(jù)處理工作，因此負(fù)荷較重，效率也很低。一個(gè)終端（T）一條線路，通信線路的利用率比較低。由于采用集中控制方式，網(wǎng)絡(luò)的可靠性比較低。圖1.1單機(jī)單點(diǎn)終端通信系統(tǒng)圖1.2所示為單機(jī)多點(diǎn)終端通信系統(tǒng)，即在一條通信線路上串接多個(gè)終端，這種系統(tǒng)比單機(jī)單點(diǎn)終端通信系統(tǒng)的通信線路的利用率高一些，但主機(jī)負(fù)荷仍然比較重，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的可靠性仍然較低。圖1.2單機(jī)多點(diǎn)終端通信系統(tǒng)⑵以共享資源為主的計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)圖1.3為主機(jī)直接互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)，這種網(wǎng)絡(luò)是將單機(jī)單點(diǎn)或單機(jī)多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)用通信線路直接連接起來，這樣就可以實(shí)現(xiàn)更大范圍內(nèi)的資源共享和數(shù)據(jù)通信。圖1.4為主機(jī)間接互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)，主機(jī)通過CCP實(shí)現(xiàn)互聯(lián)。CCP叫做通信控制處理機(jī)，負(fù)責(zé)網(wǎng)上各主機(jī)間的通信控制和通信處理。圖1.4主機(jī)間接互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)圖1.3主機(jī)直接互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)⑶標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)

20世紀(jì)70年代，國際上各計(jì)算機(jī)廠商紛紛發(fā)展自己的網(wǎng)絡(luò)，公用分組交換網(wǎng)、局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)的發(fā)展以及網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)要求網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)化。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO（InternationalStandardsOrganization）制定了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)框架，即開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型（OSI參考模型），推動(dòng)了標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。隨著個(gè)人計(jì)算機(jī)（PC）功能的增強(qiáng)，用戶一個(gè)人就可在微機(jī)上完成所需要的作業(yè)，PC方式呈現(xiàn)出的計(jì)算機(jī)能力已發(fā)展成為獨(dú)立的平臺(tái)，這就導(dǎo)致了一種新的計(jì)算結(jié)構(gòu)——分布式計(jì)算模式的誕生。⑷互聯(lián)與高速網(wǎng)絡(luò)20世紀(jì)90年代開始，網(wǎng)絡(luò)發(fā)展進(jìn)入了嶄新的階段，以互聯(lián)、高速、智能與更為廣泛的應(yīng)用為特點(diǎn)。在互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的同時(shí)，高速與智能網(wǎng)的發(fā)展也引起人們越來越多的注意。高速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展表現(xiàn)在寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)網(wǎng)B-ISDN、幀中繼、異步傳輸模式ATM、高速局域網(wǎng)、交換局域網(wǎng)與虛擬網(wǎng)絡(luò)等。隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的增大與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)功能的增多，各個(gè)國家正在開展智能網(wǎng)絡(luò)IN（IntelligentNetwork）的研究。任務(wù)二熟悉計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的常用類型計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分類的方法很多，按不同的分類方法會(huì)得到不同類型的網(wǎng)絡(luò)，如按拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分為總線網(wǎng)、環(huán)型網(wǎng)、星型網(wǎng)和網(wǎng)狀網(wǎng)；按信息交換方式分為電路交換網(wǎng)、分組交換網(wǎng)和綜合交換網(wǎng)；按通信介質(zhì)分為有線網(wǎng)和無線網(wǎng)；按信息傳播方式分為廣播式網(wǎng)絡(luò)和點(diǎn)對點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)；按應(yīng)用類型分為公用網(wǎng)和專用網(wǎng)等等。這里介紹幾種常見的網(wǎng)絡(luò)類型。1．按覆蓋的地理范圍劃分計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)按照其覆蓋的地理范圍可以分為局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)和城域網(wǎng)三種。由于網(wǎng)絡(luò)覆蓋的地理范圍不同，它們所采用的傳輸技術(shù)也不同，從而形成了不同的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)特點(diǎn)與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)功能。⑴局域網(wǎng)LAN（LocalAreaNetwork）⑵廣域網(wǎng)WAN（WideAreaNetwork）⑶城域網(wǎng)MAN（MetropolitanAreaNetwork）2．按工作模式劃分根據(jù)工作模式即工作方式和網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的不同，在局域網(wǎng)中經(jīng)常使用三種網(wǎng)絡(luò)模式：專用服務(wù)器、對等網(wǎng)和客戶/服務(wù)器模式。⑴專用服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)（ServerBased）專用服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)又稱文件服務(wù)器結(jié)構(gòu)，它由若干臺(tái)微機(jī)工作站與一臺(tái)或多臺(tái)文件服務(wù)器通過傳輸介質(zhì)連接組成局域網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)的工作特點(diǎn)是所有的數(shù)據(jù)通信和資源共享都必須以服務(wù)器為中心。也就是工作站上的資源不能共享，工作站之間不能直接通信，工作站之間要想通信，需要通過文件服務(wù)器作為中介，工作站端所有的文件讀取和數(shù)據(jù)傳送，全部都在服務(wù)器的掌管中⑵對等式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（PeertoPeer）所謂對等網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，就是在網(wǎng)絡(luò)中不需要專用服務(wù)器，每一臺(tái)接入網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算機(jī)既是服務(wù)器，也是工作站，擁有絕對的自主權(quán)。同時(shí)，不同的計(jì)算機(jī)之間可以實(shí)現(xiàn)互訪，進(jìn)行文件的交換和共享打印機(jī)、光驅(qū)以及硬盤等硬件資源。Windows98、Windows2000專業(yè)版是工作在這種網(wǎng)絡(luò)中的典型代表。對等網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)組建和維護(hù)容易，不需要專用服務(wù)器，可實(shí)現(xiàn)低價(jià)格組網(wǎng)，使用簡單。缺點(diǎn)是數(shù)據(jù)的保密性差，文件存放分散。⑶客戶/服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)（Client/Server）客戶/服務(wù)器結(jié)構(gòu)是繼專用服務(wù)器結(jié)構(gòu)后產(chǎn)生和發(fā)展起來的。它解決了專用服務(wù)器結(jié)構(gòu)中存在的不足，客戶端既可以與服務(wù)器端進(jìn)行通信，同時(shí)客戶端之間也可以直接進(jìn)行通信，而不需要服務(wù)器中介。

客戶/服務(wù)器結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是可以有效地利用各工作站的資源，可以減輕服務(wù)器上的工作量，網(wǎng)絡(luò)的工作效率較高。缺點(diǎn)是對工作站的管理較為困難，數(shù)據(jù)的安全性比不上專用服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)。任務(wù)三掌握計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成可以從邏輯角度和物理角度兩個(gè)方面來理解。1．計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的邏輯組成計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的邏輯組成包括通信子網(wǎng)和資源子網(wǎng)兩部分。如圖1.5所示。2．計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的物理組成計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的物理組成包括硬件和軟件兩部分。⑴硬件組成

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)硬件包括計(jì)算機(jī)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和傳輸介質(zhì)等。計(jì)算機(jī)設(shè)備包括服務(wù)器和工作站；網(wǎng)絡(luò)設(shè)備包括網(wǎng)卡、集線器、交換機(jī)、路由器和調(diào)制解調(diào)器等，路由器和調(diào)制解調(diào)器用于廣域網(wǎng)連接；傳輸介質(zhì)包括有線傳輸介質(zhì)和無線傳輸介質(zhì)兩類。服務(wù)器（Server）：

服務(wù)器是指具有固定的地址，并為網(wǎng)絡(luò)用戶提供服務(wù)的結(jié)點(diǎn)，它是實(shí)現(xiàn)資源共享和數(shù)據(jù)通信的重要組成部分。如圖1.6所示。網(wǎng)卡（NIC）：網(wǎng)卡又稱網(wǎng)絡(luò)接口卡或網(wǎng)絡(luò)適配器。插在計(jì)算機(jī)主板擴(kuò)展槽中，用于實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)電纜之間的物理連接，為計(jì)算機(jī)之間相互通信提供一條物理通道，并通過這條通道進(jìn)行高速數(shù)據(jù)傳輸。如圖1.7所示。工作站（Workstation）：工作站也稱為客戶機(jī)（Client），是連入網(wǎng)絡(luò)的普通計(jì)算機(jī)，相對于服務(wù)器而存在，性能一般低于服務(wù)器，是為用戶提供登錄網(wǎng)絡(luò)、使用網(wǎng)絡(luò)資源的設(shè)備。集線器（Hub）：集線器是集中連接網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)的設(shè)備，具有對信號(hào)再生放大、延伸網(wǎng)絡(luò)的距離的作用。集線器屬于共享型設(shè)備，不具備信號(hào)的定向傳送能力，所有端口共享帶寬，傳送效率不高，目前以逐步被價(jià)格日益下降的交換機(jī)所取代。交換機(jī)（Switch）：交換機(jī)與集線器一樣，是集中連接網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)的設(shè)備，交換機(jī)是一種基于MAC（網(wǎng)卡的物理地址）識(shí)別，能完成封裝轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包功能的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。交換機(jī)可以記憶MAC地址，并把其存放在內(nèi)部交換表中，通過在數(shù)據(jù)幀的始發(fā)者和接收者之間建立臨時(shí)的交換路徑，使數(shù)據(jù)幀直接由源地址到達(dá)目的地址。路由器（Router）：路由器是TCP/IP網(wǎng)絡(luò)上的一種網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備。用于在不同的網(wǎng)段間扮演網(wǎng)關(guān)的角色，可以連接不同類型的網(wǎng)絡(luò)，提供數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)和傳輸路徑的選擇。形成廣域網(wǎng)。調(diào)制解調(diào)器（MODEM）：調(diào)制解調(diào)器也是一種網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備，其功能就是實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)之間的相互轉(zhuǎn)換，主要用于遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)訪問的連接。傳輸介質(zhì)：傳輸介質(zhì)是網(wǎng)絡(luò)通信中發(fā)送方和接收方之間的物理通路，包括有線傳輸介質(zhì)和無線傳輸介質(zhì)兩大類。有線傳輸介質(zhì)常用的有同軸電纜、雙絞線和光纖等；而無線介質(zhì)包括電磁波、微波、激光、紅外線等。下面簡介常用的有線傳輸介質(zhì)。同軸電纜：同軸電纜以硬銅線為芯，外包一層絕緣材料，稱為絕緣層，絕緣層外用密織的網(wǎng)狀導(dǎo)體環(huán)繞，稱為屏蔽層，屏蔽層外再覆蓋一層保護(hù)性材料，稱為護(hù)套，如圖1.11。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，同軸電纜有兩種：粗同軸電纜，簡稱為粗纜，線徑10mm，用于網(wǎng)絡(luò)主干；細(xì)同軸電纜，簡稱為細(xì)纜，線徑為5mm，用于連接總線型局域網(wǎng)絡(luò)。雙絞線：雙絞線是局域網(wǎng)布線中最常用的一種傳輸介質(zhì)，雙絞線電纜中封裝著一對或幾對的雙絞線，為了降低信號(hào)的干擾程度，每一對雙絞線一般由兩根絕緣銅導(dǎo)線相互纏繞而成，每根銅導(dǎo)線的絕緣層上分別涂有不同的顏色，以示區(qū)別。如圖1.12所示。光纖：光纖是一種能夠傳導(dǎo)光線的通信介質(zhì)。其結(jié)構(gòu)如圖1.13所示，光纖由纖芯、包層和涂敷層組成。纖芯是玻璃光纖，緊靠纖芯的是包層，包層外邊是塑料保護(hù)涂層。根據(jù)光纖的傳播方式，光纖可分為單模光纖和多模光纖，單模光纖只能傳輸一路信號(hào)，傳輸距離較遠(yuǎn)；多模光纖可同時(shí)傳輸多路信號(hào)，但傳輸距離較近。在應(yīng)用中，與電纜類似，將光纖制成光纜用于網(wǎng)絡(luò)連接。⑵軟件組成網(wǎng)絡(luò)軟件包括網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議軟件以及網(wǎng)絡(luò)服務(wù)軟件。網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)：網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)（NOS，NetworkOperatingSystem）運(yùn)行在服務(wù)器上，是網(wǎng)絡(luò)軟件的核心，是網(wǎng)絡(luò)的靈魂，除了具有常規(guī)操作系統(tǒng)的處理機(jī)管理、存儲(chǔ)管理、設(shè)備管理和文件管理等功能外，還應(yīng)具有提供高效、可靠的網(wǎng)絡(luò)通信能力和提供多種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)功能。這樣就可以使網(wǎng)絡(luò)上各計(jì)算機(jī)方便而有效地共享網(wǎng)絡(luò)資源，為網(wǎng)絡(luò)用戶提供所需的各種服務(wù)軟件和有關(guān)規(guī)程。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議軟件：網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是網(wǎng)絡(luò)中（包括互聯(lián)網(wǎng)）傳遞、管理信息的一些規(guī)范。如同人與人之間相互交流是需要遵循一定的規(guī)則一樣，計(jì)算機(jī)之間的相互通信需要共同遵守一定的規(guī)則，這些規(guī)則就稱為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。一臺(tái)計(jì)算機(jī)只有在遵守網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的前提下，才能在網(wǎng)絡(luò)上與其他計(jì)算機(jī)進(jìn)行正常的通信。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議通常被分為幾個(gè)層次，每層完成自己單獨(dú)的功能。通信雙方只有在共同的層次間才能相互聯(lián)系。協(xié)議的功能由網(wǎng)絡(luò)協(xié)議程序來完成。目前，大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)中都包含常用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議程序。網(wǎng)絡(luò)服務(wù)軟件：網(wǎng)絡(luò)服務(wù)軟件是指網(wǎng)絡(luò)的管理軟件、通信軟件以及應(yīng)用軟件的總稱。負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)管理、通信控制、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)以及滿足某方面的應(yīng)用等。任務(wù)四理解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1．網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的概念拓?fù)洌═opology）是將各種物體的位置表示成抽象位置。在網(wǎng)絡(luò)中，拓?fù)湫蜗蟮孛枋隽司W(wǎng)絡(luò)的安排和配置，包括各種結(jié)點(diǎn)和結(jié)點(diǎn)的相互關(guān)系。網(wǎng)絡(luò)中的計(jì)算機(jī)等設(shè)備要實(shí)現(xiàn)互聯(lián)，就需要以一定的結(jié)構(gòu)方式進(jìn)行連接，這種連接方式就叫做拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。簡單講，網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是指網(wǎng)絡(luò)中的通信鏈路和結(jié)點(diǎn)之間的幾何排序，用以表示網(wǎng)絡(luò)的整體結(jié)構(gòu)。為了幫助大家理解拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，下面解釋幾個(gè)相關(guān)概念。⑴結(jié)點(diǎn)：結(jié)點(diǎn)就是存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)發(fā)信息的地方。⑵結(jié)點(diǎn)的種類：結(jié)點(diǎn)分為轉(zhuǎn)接結(jié)點(diǎn)和訪問結(jié)點(diǎn)兩種。轉(zhuǎn)接結(jié)點(diǎn)支持網(wǎng)絡(luò)連接，用來轉(zhuǎn)接信息，指的是通信子網(wǎng)中的結(jié)點(diǎn)，用戶不能直接接觸到。訪問結(jié)點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)信息的來源和目的結(jié)點(diǎn)，指的是資源子網(wǎng)中的結(jié)點(diǎn)。⑶鏈路：鏈路就是兩個(gè)結(jié)點(diǎn)之間承載信息的線路段。⑷通路：通路就是源結(jié)點(diǎn)到目的結(jié)點(diǎn)之間的一串結(jié)點(diǎn)與鏈路。2．網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的類型⑴總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1.14所示。總線型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)比較簡單，所有設(shè)備都直接與一條稱為公共總線的傳輸介質(zhì)相連，這種介質(zhì)一般是同軸電纜。圖1.14總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有如下基本特點(diǎn)：①組網(wǎng)費(fèi)用低。這種結(jié)構(gòu)不需要另外的連接設(shè)備，直接通過一條總線進(jìn)行連接，所以組建網(wǎng)絡(luò)所需的費(fèi)用較低。②網(wǎng)絡(luò)用戶擴(kuò)展較靈活。需要擴(kuò)展用戶時(shí)只需要添加一個(gè)接線器即可。③維護(hù)較容易。單個(gè)結(jié)點(diǎn)（每臺(tái)計(jì)算機(jī)或集線器等設(shè)備都可以看作是一個(gè)結(jié)點(diǎn)）失效，不影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的正常通信。④這種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是一次僅能一個(gè)結(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)，其它結(jié)點(diǎn)必須等待獲得發(fā)送權(quán)。⑤因?yàn)楦鹘Y(jié)點(diǎn)共用總線帶寬，所以傳輸速度會(huì)隨接入網(wǎng)絡(luò)的用戶增多而下降。所以連接的用戶數(shù)量有限。⑥如果總線出現(xiàn)故障或斷開，則整個(gè)網(wǎng)絡(luò)就會(huì)癱瘓。⑵星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)星型結(jié)構(gòu)是目前在局域網(wǎng)中應(yīng)用最為普遍的一種，在企業(yè)網(wǎng)絡(luò)中幾乎都是采用這一方式。它是把網(wǎng)絡(luò)中的各工作站結(jié)點(diǎn)設(shè)備以單獨(dú)的鏈路與一個(gè)中心設(shè)備（如集線器或交換機(jī)）連接在一起，各結(jié)點(diǎn)呈星狀分布。這類網(wǎng)絡(luò)目前用的最多的傳輸介質(zhì)是雙絞線。它的結(jié)構(gòu)如圖1.15所示。星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的基本特點(diǎn)是：①容易實(shí)現(xiàn)。它所采用的傳輸介質(zhì)一般為通用的雙絞線，價(jià)格便宜。②結(jié)點(diǎn)擴(kuò)展、移動(dòng)方便。結(jié)點(diǎn)擴(kuò)展時(shí)只需從集線器或交換機(jī)等集中設(shè)備增加一條網(wǎng)線即可；而要移動(dòng)一個(gè)結(jié)點(diǎn)只需要把相應(yīng)結(jié)點(diǎn)設(shè)備移到新結(jié)點(diǎn)位置即可。③維護(hù)容易。一個(gè)結(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障不會(huì)影響其它結(jié)點(diǎn)的連接和運(yùn)行，故障結(jié)點(diǎn)可隨時(shí)拆移。④網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸速率高。目前的以太網(wǎng)新技術(shù)接入速度可達(dá)1000Mbps乃至10Gbps。在實(shí)際應(yīng)用中，隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)大，人們經(jīng)常將中心設(shè)備進(jìn)行級(jí)聯(lián)，形成一種多層次的星型結(jié)構(gòu)，通常稱為“樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)”。這種結(jié)構(gòu)在實(shí)際組網(wǎng)中應(yīng)用比較廣泛。⑶環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)形式主要應(yīng)用于令牌網(wǎng)，在這種結(jié)構(gòu)中各設(shè)備直接通過電纜串接，最后形成一個(gè)閉合環(huán)，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送的信息在這個(gè)環(huán)中傳遞。如圖1.16所示。這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)的基本特點(diǎn)是：①網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)容易，投資小，但網(wǎng)絡(luò)功能簡單。②這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)一般用于令牌網(wǎng)（TokenringNetwork），在這種網(wǎng)絡(luò)中，令牌在環(huán)型連接中依次傳遞。③維護(hù)困難。整個(gè)網(wǎng)絡(luò)各結(jié)點(diǎn)間是直接串聯(lián)，這樣任何一個(gè)結(jié)點(diǎn)出了故障都會(huì)造成整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的中斷、癱瘓，維護(hù)起來非常不便。④擴(kuò)展性能差。也是因?yàn)樗沫h(huán)型結(jié)構(gòu)，決定了它的擴(kuò)展性能遠(yuǎn)不如星型結(jié)構(gòu)的好。⑷網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中每一個(gè)結(jié)點(diǎn)至少有兩條以上的鏈路與其它結(jié)點(diǎn)相連接。一般用于Internet骨干網(wǎng)或各個(gè)網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)中，這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)如圖1.17所示。圖1.17網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的基本特點(diǎn)是：①網(wǎng)絡(luò)可靠性高。一般通信子網(wǎng)中，任意兩個(gè)結(jié)點(diǎn)之間存在著兩條或兩條以上的通信路徑，這樣當(dāng)一條路徑發(fā)生故障時(shí)，可以通過另一條路徑進(jìn)行信息傳送。②網(wǎng)絡(luò)可組建成各種形狀，采用多種通信信道，多種傳輸速率。③網(wǎng)內(nèi)結(jié)點(diǎn)共享資源容易。④可改善線路的信息流量分配。⑤網(wǎng)狀拓?fù)涞娜秉c(diǎn)是控制復(fù)雜，軟件復(fù)雜，線路費(fèi)用高，不易擴(kuò)充。任務(wù)五理解數(shù)據(jù)通信的基本概念1．信息、信號(hào)、數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)的類型⑴信息（Information）：對事物的形態(tài)、大小、結(jié)構(gòu)、性能及其和外部的聯(lián)系的客觀描述。⑵數(shù)據(jù)（Data）：是信息的載體，是信息的表示符號(hào)。⑶信號(hào)：是數(shù)據(jù)的電磁編碼，它包括模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)兩種。模擬信號(hào)是連續(xù)變化的電信號(hào)。數(shù)字信號(hào)是離散（不連續(xù)）變化的電信號(hào)。⑷數(shù)據(jù)類型：數(shù)據(jù)包括兩種類型，即模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。模擬數(shù)據(jù)是指取連續(xù)值的數(shù)據(jù)。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)是指取不連續(xù)值的數(shù)據(jù)。2．比特率、波特率、誤碼率和網(wǎng)絡(luò)帶寬⑴比特率：也稱數(shù)據(jù)的傳輸速率，表示單位時(shí)間內(nèi)所傳送的二進(jìn)制代碼的有效位（bit）數(shù)，單位是bps（位/秒）。可以使用Kbps（千位/秒）、Mbps（兆位/秒）、Gbps（吉位/秒）表示較大的傳輸速率。其中：1Kbps=1000bps1Mbps=1000Kbps1Gbps=1000Mbps⑵波特率：一種調(diào)制速率，指線路上每秒鐘傳送的波形的個(gè)數(shù)，單位是baud（波特）。⑶誤碼率：數(shù)據(jù)傳輸?shù)腻e(cuò)誤率，指數(shù)據(jù)傳輸過程中出錯(cuò)比特?cái)?shù)與總比特?cái)?shù)的百分比。3．信道、信道的容量和信道的帶寬⑴信道：是指傳送信號(hào)的通道。它分為物理信道和邏輯信道。⑵信道容量：是指傳輸信息的最大能力，通常用信息速率來表示；單位時(shí)間內(nèi)傳輸?shù)谋忍財(cái)?shù)越多，信息的傳輸能力也就越大，表示信道容量越大。⑶信道帶寬：指信道所能傳送信號(hào)的頻率范圍，它的值為信道上可傳輸信號(hào)的最高頻率與最低頻率之差。4．?dāng)?shù)據(jù)的三種通信方式⑴單工通信：只能有一個(gè)方向的通信，而沒有反方向的交互。無線電廣播、有線電廣播以及電視廣播均屬于這種類型。⑵半雙工通信：通信的雙方均可以發(fā)送信息，但不能雙方同時(shí)發(fā)送（或同時(shí)接收），這種通信方式往往是一方發(fā)送另一方接收。⑶全雙工通信：通信雙方可以同時(shí)發(fā)送和接收信息。5．調(diào)制與解調(diào)⑴調(diào)制：由發(fā)送端將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬數(shù)據(jù)信號(hào)的過程稱為調(diào)制。⑵解調(diào)：在接收端把模擬數(shù)據(jù)信號(hào)還原為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)的過程稱為解調(diào)。6．多路復(fù)用為了提高信道的利用率，在數(shù)據(jù)的傳輸中組合多個(gè)低速的數(shù)據(jù)終端共同使用一條高速的信道，這種方法稱為多路復(fù)用，常用的復(fù)用技術(shù)有頻分復(fù)用和時(shí)分復(fù)用。⑴頻分復(fù)用技術(shù)（FDM）：是將物理信道上的總帶寬分成若干個(gè)獨(dú)立的信道即子信道，分別分配給用戶傳輸數(shù)據(jù)信息。各子信道間還略留一個(gè)寬度，稱為保護(hù)帶。在頻分復(fù)用中，如果分配了子信道的用戶沒有數(shù)據(jù)傳輸，那么這個(gè)子信道保持空閑狀態(tài)，其他用戶不能使用。頻分復(fù)用適用于傳輸模擬信號(hào)的頻分制信道，主要用于電話和有線電視（CATV）系統(tǒng)。⑵時(shí)分復(fù)用技術(shù)（TDM）：是將一條物理信道按時(shí)間分成若干時(shí)間片（即時(shí)隙）輪流地分配給每個(gè)用戶，每個(gè)時(shí)間片由復(fù)用的一個(gè)用戶占用。實(shí)訓(xùn)1參觀一個(gè)實(shí)際的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，弄清該網(wǎng)絡(luò)的類型、各部分的組成和網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。1.2技能二熟悉網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)和協(xié)議任務(wù)一認(rèn)識(shí)OSI參考模型

1984年，國際化標(biāo)準(zhǔn)組織ISO（InternationalOrganizationforStandard）發(fā)表了ISO/IEC7498標(biāo)準(zhǔn)。在這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)里，定義了網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的7層框架，即OSI（OpenSystemInterconnection，開放系統(tǒng)互聯(lián)）參考模型。在此框架下，詳細(xì)地規(guī)定了每一個(gè)層次的功能。如圖1.18所示。1．物理層（Physical）物理層實(shí)現(xiàn)在物理媒體上透明地傳送原始比特流。定義了激活、維護(hù)和關(guān)閉終端用戶之間機(jī)械的、電氣的、過程的和功能的特性。物理層的數(shù)據(jù)單位是位（bit）。2．?dāng)?shù)據(jù)鏈路層（DataLink）數(shù)據(jù)鏈路層在物理線路上的兩個(gè)相鄰結(jié)點(diǎn)間提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸，使相鄰結(jié)點(diǎn)間的鏈路對網(wǎng)絡(luò)層呈現(xiàn)為一條無差錯(cuò)的鏈路。該層的數(shù)據(jù)傳輸單位為幀（frame）。3．網(wǎng)絡(luò)層（Network）網(wǎng)絡(luò)層使主機(jī)可以把分組發(fā)往任何網(wǎng)絡(luò)并使分組獨(dú)立地傳送到目標(biāo)主機(jī)。負(fù)責(zé)由一個(gè)站點(diǎn)到另一個(gè)站點(diǎn)的路徑選擇。網(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)單位是分組（packet）。具體提供的服務(wù)包括：路由選擇和數(shù)據(jù)分組中轉(zhuǎn)；流量控制和擁塞控制；差錯(cuò)檢測與恢復(fù)；流量統(tǒng)計(jì)和記賬等。4．傳輸層（Transport）傳輸層為不同系統(tǒng)內(nèi)的會(huì)話實(shí)體（進(jìn)程）建立端——端的連接，執(zhí)行端——端的差錯(cuò)、順序和流量控制。傳輸層的數(shù)據(jù)單位是報(bào)文（message）。5．會(huì)話層（Session）會(huì)話層對不同開放系統(tǒng)中兩個(gè)進(jìn)程間通信的過程進(jìn)行管理和協(xié)調(diào)，不參與數(shù)據(jù)傳輸。該層的傳輸單位是報(bào)文。6．表示層（Presentation）表示層向應(yīng)用進(jìn)程提供資料表示，將不同系統(tǒng)的不同表示方法轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)形式，使采用不同表示方法的各開放系統(tǒng)間能相互通信。如信息編碼、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)壓縮與恢復(fù)等。該層的數(shù)據(jù)傳輸單位是報(bào)文。7．應(yīng)用層（Application）應(yīng)用層是用戶訪問網(wǎng)絡(luò)的接口，為用戶提供各種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。應(yīng)用層的數(shù)據(jù)傳輸單位是報(bào)文。任務(wù)二熟悉常見的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議網(wǎng)絡(luò)協(xié)議對于網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行和通信至關(guān)重要。目前常見的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議有：TCP/IP協(xié)議、NetBEUI協(xié)議、IPX/SPX協(xié)議等等。在互聯(lián)網(wǎng)上被廣泛采用的是TCP/IP協(xié)議。下面介紹三種常用的協(xié)議。1．TCP/IP協(xié)議TCP/IP協(xié)議叫做傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議，它是Internet的基礎(chǔ)。TCP/IP是網(wǎng)絡(luò)中使用的基本的通信協(xié)議。雖然從名字上看TCP/IP包括兩個(gè)協(xié)議：傳輸控制協(xié)議（TCP）和網(wǎng)際協(xié)議（IP），但TCP/IP實(shí)際上是一組協(xié)議，它包括上百個(gè)各種功能的協(xié)議，如遠(yuǎn)程登錄、文件傳輸和電子郵件等等，而TCP協(xié)議和IP協(xié)議是保證數(shù)據(jù)完整傳輸?shù)膬蓚€(gè)基本的重要協(xié)議。通常說TCP/IP是Internet協(xié)議族，而不單單是TCP和IP。TCP/IP協(xié)議的基本傳輸單位是數(shù)據(jù)包（分組），TCP協(xié)議負(fù)責(zé)把數(shù)據(jù)分成若干個(gè)數(shù)據(jù)包，并給每個(gè)數(shù)據(jù)包加上包頭（就像給一封信加上信封），包頭上有相應(yīng)的編號(hào)，以保證在數(shù)據(jù)接收端能將數(shù)據(jù)還原為原來的格式，IP協(xié)議在每個(gè)包頭上再加上主機(jī)的地址，這樣數(shù)據(jù)找到自己要去的地方，如果傳輸過程中出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失、數(shù)據(jù)失真等情況，TCP協(xié)議會(huì)自動(dòng)要求數(shù)據(jù)重新傳輸，并重新組包?？傊?，IP協(xié)議保證數(shù)據(jù)的傳輸，TCP協(xié)議保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量。TCP/IP協(xié)議數(shù)據(jù)的傳輸基于TCP/IP協(xié)議的四層參考模型：網(wǎng)絡(luò)接口層、Internet層、傳輸層、應(yīng)用層。TCP/IP協(xié)議集與OSI參考模型的對應(yīng)關(guān)系如圖1.19。2．IPX/SPX協(xié)議IPX是NOVELL用于NetWare客戶端/服務(wù)器的協(xié)議群組，它的體積比較龐大，它具有強(qiáng)大的路由功能，適合于大型網(wǎng)絡(luò)使用。當(dāng)用戶接入NetWare服務(wù)器時(shí)，IPX/SPX協(xié)議是最好的選擇。3．NetBEUI協(xié)議NetBEUI是為IBM開發(fā)的非路由協(xié)議，用于攜帶NetBIOS通信。NetBEUI缺乏路由和網(wǎng)絡(luò)層尋址功能，這既是它的優(yōu)點(diǎn)，也是它的缺點(diǎn)。因?yàn)樗恍枰郊拥木W(wǎng)絡(luò)地址和網(wǎng)絡(luò)層頭尾，因此它是一種體積小、效率高、速度快的通信協(xié)議，所以適用于只有單個(gè)網(wǎng)絡(luò)或整個(gè)環(huán)境都橋接起來的小工作組環(huán)境。因?yàn)椴恢С致酚?，所以NetBEUI永遠(yuǎn)不會(huì)成為企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的主要協(xié)議。任務(wù)三掌握IP地址及子網(wǎng)掩碼的應(yīng)用1．IP地址的概念在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，各個(gè)結(jié)點(diǎn)必須有一個(gè)唯一的可以識(shí)別的標(biāo)志才能與其它結(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信，這個(gè)標(biāo)志稱為地址。在TCP/IP網(wǎng)絡(luò)中，有兩種地址，一種是物理地址（MAC地址），固化在網(wǎng)卡中，不能被修改；另一種就是IP地址。IP地址是在TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)中為了使眾多主機(jī)在通信時(shí)能夠相互識(shí)別，為每一臺(tái)主機(jī)分配的一個(gè)唯一的編號(hào)，也稱作網(wǎng)際地址。IP地址是一種邏輯地址，可以根據(jù)需要隨時(shí)更換。2．IP地址的組成IP地址是一個(gè)4個(gè)字節(jié)的二進(jìn)制數(shù)，被分成4段，每段8位，一共32位二進(jìn)制數(shù)。一個(gè)32位的IP地址被分成兩部分，即網(wǎng)絡(luò)地址（NetworkID）和主機(jī)地址（HostID）如圖1.20所示。

圖1.20IP地址組成示意圖網(wǎng)絡(luò)地址用來標(biāo)識(shí)大規(guī)模TCP/IP網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的單個(gè)網(wǎng)段，也就是說網(wǎng)絡(luò)地址相同的IP地址是同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，它們之間可以直接傳輸數(shù)據(jù)。主機(jī)地址用來標(biāo)識(shí)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的每一個(gè)TCP/IP結(jié)點(diǎn)，也就是通過主機(jī)地址來區(qū)分同一網(wǎng)絡(luò)中的不同主機(jī)。需要注意的是，網(wǎng)絡(luò)地址和主機(jī)地址中的所有二進(jìn)制位不能全部是0，也不能全部是1，這是技術(shù)上的約定。3．IP地址的表示方法IP地址的表示方法有兩種，即二進(jìn)制表示法和點(diǎn)分十進(jìn)制表示法。⑴二進(jìn)制表示法將32位二進(jìn)制數(shù)，分為四個(gè)字節(jié)，每個(gè)字節(jié)8位二進(jìn)制數(shù)。為了看得清楚，在書寫時(shí)，在字節(jié)與字節(jié)之間加一個(gè)空格。如：11001001111011011010100111000011⑵點(diǎn)分十進(jìn)制表示法將四個(gè)字節(jié)的二進(jìn)制數(shù)分別轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)，然后用一個(gè)點(diǎn)隔開，這種表示方法叫做點(diǎn)分十進(jìn)制表示法。如：IP地址11001001111011011010100111000011，用點(diǎn)分十進(jìn)制表示為：201.237.169.195。二進(jìn)制表示法的IP地址與點(diǎn)分十進(jìn)制表示法的相互轉(zhuǎn)換，只要將4個(gè)字節(jié)分別轉(zhuǎn)換即可。4．IP地址的分類為了便于對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行管理，IP地址被分成A、B、C、D和E五類。其中A類、B類和C類這三類地址用于TCP/IP結(jié)點(diǎn)上，D類和E類被用于特殊用途。⑴A類地址A類地址第1字節(jié)為網(wǎng)絡(luò)地址，其它3個(gè)字節(jié)為主機(jī)地址。另外第1個(gè)字節(jié)的最高位固定為0。A類地址的范圍是1.0.0.1到126.255.255.254。A類地址中的10.0.0.0到10.255.255.255是私有地址。所謂私有地址就是在互聯(lián)網(wǎng)上不使用，而被用在局域網(wǎng)絡(luò)中的地址。127.0.0.0到127.255.255.255是保留地址，用做循環(huán)測試。⑵B類地址B類地址第1字節(jié)和第2字節(jié)為網(wǎng)絡(luò)地址，其它2個(gè)字節(jié)為主機(jī)地址。另外第1個(gè)字節(jié)的前兩位固定為10。B類地址范圍是：128.0.0.1到191.255.255.254。B類地址中的172.16.0.0到172.31.255.255是私有地址。169.254.0.0到169.254.255.255是保留地址。如果網(wǎng)絡(luò)上的計(jì)算機(jī)被設(shè)置為自動(dòng)獲取IP地址，而網(wǎng)絡(luò)中又沒有找到可用的DHCP（動(dòng)態(tài)主機(jī)配置協(xié)議）服務(wù)器，則該計(jì)算機(jī)會(huì)從169.254.0.0到169.254.255.255的范圍中臨時(shí)獲得一個(gè)IP地址。⑶C類地址C類地址的前3個(gè)字節(jié)為網(wǎng)絡(luò)地址，第4個(gè)字節(jié)為主機(jī)地址。另外第1個(gè)字節(jié)的前三位固定為110。C類地址范圍是：192.0.0.1到223.255.255.254。C類地址中的192.168.0.0到192.168.255.255是私有地址。⑷D類地址D類地址不分網(wǎng)絡(luò)地址和主機(jī)地址，它的第1個(gè)字節(jié)的前四位固定為1110。D類地址范圍是：224.0.0.1到239.255.255.254。D類地址用于多目廣播。⑸E類地址E類地址也不分網(wǎng)絡(luò)地址和主機(jī)地址，它的第1個(gè)字節(jié)的前五位固定為11110。E類地址范圍是：240.0.0.1到255.255.255.254。E類地址由Internet工程任務(wù)組保留。5．子網(wǎng)掩碼子網(wǎng)掩碼（SubnetMasks）也是一個(gè)32位的二進(jìn)制數(shù)，它的功能有兩個(gè)，一個(gè)是用來區(qū)分IP地址中的網(wǎng)絡(luò)地址和主機(jī)地址。另一個(gè)是通過子網(wǎng)掩碼可以將一個(gè)網(wǎng)絡(luò)分割成多個(gè)子網(wǎng)。子網(wǎng)掩碼中為1的位所對應(yīng)的IP地址是網(wǎng)絡(luò)地址，為0的位所對應(yīng)的IP地址是主機(jī)地址。默認(rèn)情況下的A、B和C類網(wǎng)絡(luò)的子網(wǎng)掩碼如表1.1。對于B類地址中的私有地址172.16.0.0~172.31.255.255，其子網(wǎng)掩碼為11111111111100000000000000000000，轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)為255.240.0.0。通常稱這類IP地址為無類IP地址。169.254.0.0~169.254.255.255的子網(wǎng)掩碼為255.255.0.0。C類地址中的私有IP地址192.168.0.0~192.168.255.255的子網(wǎng)掩碼為255.255.255.0。實(shí)訓(xùn)2參觀一個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，弄清該網(wǎng)絡(luò)所使用的協(xié)議和計(jì)算機(jī)的地址分配情況。1.3技能三認(rèn)識(shí)局域網(wǎng)任務(wù)一認(rèn)識(shí)局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)1．局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)如圖1.21所示，局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)只對應(yīng)OSI體系結(jié)構(gòu)中的最低兩層：物理層和數(shù)據(jù)鏈路層。而局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層又被分成兩個(gè)子層：LLC（邏輯鏈路控制）子層和MAC（介質(zhì)訪問控制）子層。局域網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)中沒有網(wǎng)絡(luò)層，但網(wǎng)絡(luò)層的一部分功能被移到了數(shù)據(jù)鏈路層。而對應(yīng)OSI的應(yīng)用層、表示層、會(huì)話層和傳輸層，在局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)中是不存在的，這些功能由局域網(wǎng)的操作系統(tǒng)軟件提供。2．局域網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)美國電氣與電子工程師協(xié)會(huì)（IEEE）于1980年成立802委員會(huì)，制定了局域網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)，稱為IEEE802標(biāo)準(zhǔn)。主要包括：⑴IEEE802.1標(biāo)準(zhǔn)：定義了局域網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)以及網(wǎng)絡(luò)管理與性能測試。⑵IEEE802.2標(biāo)準(zhǔn)：定義了邏輯鏈路控制子層的功能與服務(wù)。⑶IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)：定義了CSMA/CD總線介質(zhì)訪問控制子層與物理層規(guī)范。⑷IEEE802.4標(biāo)準(zhǔn)：定義了令牌總線介質(zhì)訪問控制子層與物理層的規(guī)范。⑸IEEE802.5標(biāo)準(zhǔn)：定義了令牌環(huán)介質(zhì)訪問控制子層與物理層規(guī)范。⑹IEEE802.6標(biāo)準(zhǔn)；定義了城域網(wǎng)介質(zhì)訪問控制子層與物理層規(guī)范。⑺IEEE802.7標(biāo)準(zhǔn)：定義了寬帶網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。⑻IEEE802.8標(biāo)準(zhǔn)：定義了光纖傳輸技術(shù)。⑼IEEE802.9標(biāo)準(zhǔn)：定義了綜合語音與數(shù)據(jù)局域網(wǎng)（KVD-LAN）技術(shù)。⑽IEEE802.10標(biāo)準(zhǔn)：定義了可互操作的局域網(wǎng)安全性規(guī)范（SILS）。⑾IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)：定義了無線局域網(wǎng)技術(shù)。⑿IEEE802.12標(biāo)準(zhǔn)：定義了高速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，包括各種100Mbps技術(shù)。任務(wù)二熟悉典型局域網(wǎng)局域網(wǎng)技術(shù)是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來的。典型的局域網(wǎng)技術(shù)有：以太網(wǎng)（Ethernet）、令牌環(huán)網(wǎng)（TokenRing）、FDDI網(wǎng)、異步傳輸模式網(wǎng)（ATM）等，應(yīng)用最為廣泛的是以雙絞線為代表傳輸介質(zhì)的以太網(wǎng)。1．以太網(wǎng)以太網(wǎng)最早由Xerox（施樂）公司開發(fā)。1980年，DEC、Intel和Xerox三家公司聯(lián)合推出一個(gè)以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，為IEEE802.3系列標(biāo)準(zhǔn)的制定打下基礎(chǔ)。從發(fā)展的角度和速率的不同，以太網(wǎng)可分為標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)（10Mbps）、快速以太網(wǎng)（100Mbps）、千兆以太網(wǎng)（1000Mbps）和萬兆以太網(wǎng)（10Gbps）。⑴標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)最初的以太網(wǎng)傳輸速率是10Mbps，它所使用的介質(zhì)訪問控制方式是CSMA／CD（帶有沖突檢測的載波偵聽多路訪問），通常稱為標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)。IEEE802.3中有以太網(wǎng)的系列標(biāo)準(zhǔn)，主要類型有10BASE-5、10BASE-2、10BASE-T和10BASE-F。標(biāo)準(zhǔn)中前面的數(shù)字表示傳輸速率，即10Mbps；“BASE”表示基帶，即數(shù)字信號(hào)不經(jīng)調(diào)制而直接傳輸；最后的數(shù)字或字母表示傳輸介質(zhì)的類型和單段網(wǎng)線長度（基準(zhǔn)單位是100m）。①10BASE-5：傳輸介質(zhì)為粗同軸電纜，網(wǎng)段長度為500米，采用總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。②10BASE-2：傳輸介質(zhì)為細(xì)同軸電纜，網(wǎng)段長度為185米，總線型拓?fù)?。?0BASE-T：傳輸介質(zhì)為雙絞線電纜，網(wǎng)段長度為100米，星型拓?fù)?。?0BASE-F：傳輸介質(zhì)為光纖，用于局域網(wǎng)主干，網(wǎng)段長度為1000米，總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。⑵快速以太網(wǎng)隨著網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)技術(shù)不能滿足應(yīng)用的需要，經(jīng)過努力，人們研制了快速以太網(wǎng)技術(shù)，傳輸速率達(dá)到100Mbps。1995年3月IEEE宣布了IEEE802.3u規(guī)范，開始了快速以太網(wǎng)的時(shí)代?？焖僖蕴W(wǎng)主要有三個(gè)子類：100BASE-TX、100BASE-FX和100BASE-T4。①100BASE-TX：傳輸介質(zhì)使用兩對5類無屏蔽雙絞線或屏蔽雙絞線，一對用于數(shù)據(jù)發(fā)送，一對用于數(shù)據(jù)接收。采用與10BASE-T相同的RJ-45連接器。最大網(wǎng)段長度為100米。支持全雙工的數(shù)據(jù)傳輸。②100BASE-FX：是使用單?；蚨嗄９饫w電纜（光纜）為傳輸介質(zhì)的快速以太網(wǎng)技術(shù)。多模光纖連接的最大距離為550米；單模光纖連接的最大距離為3000米。③100BASE-T4：是一種可使用3、4、5類無屏蔽雙絞線或屏蔽雙絞線的快速以太網(wǎng)技術(shù)。它使用4對雙絞線，3對用于傳送數(shù)據(jù)，1對用于檢測沖突信號(hào)。它使用與10BASE-T相同的RJ-45連接器，最大網(wǎng)段長度為100米。⑶千兆以太網(wǎng)千兆以太網(wǎng)技術(shù)繼承了傳統(tǒng)以太網(wǎng)低成本的優(yōu)點(diǎn)，作為新的高速以太網(wǎng)技術(shù)，給用戶帶來了提高核心網(wǎng)絡(luò)性能的有效解決方案。千兆位以太網(wǎng)主要用于局域網(wǎng)的主干。千兆以太網(wǎng)技術(shù)有兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)：IEEE802.3z和IEEE802.3ab。1996年6月IEEE標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)批準(zhǔn)了千兆位以太網(wǎng)方案授權(quán)申請，隨后IEEE802.3工作組成立了802.3z工作委員會(huì)。1997年春天，成立了新的工作組802.3ab。IEEE802.3z制定了光纖和短程銅線連接方案的標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)允許使用5類、超5類、6類UTP雙絞線連接千兆位以太網(wǎng)，距離可達(dá)100米，兼容以往的以太網(wǎng)和快速以太網(wǎng)，保障用戶以往的投資。IEEE802.3ab制定了五類雙絞線上較長距離連接方案的標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)為以太網(wǎng)MAC層定義了一個(gè)接口GMII（GigabitMediaIndependentInterface），還定義了管理、中繼器操作、拓?fù)湟?guī)則及四種物理層信令系統(tǒng)：1000BASE-SX（短波長光纖）、1000BASE-LX（長波長光纖）、1000BASE-CX（短距離銅線）和1000BASE-T（100米4對5類UTP）。①1000BASE-SX：支持多模光纖上的短波激光傳輸，工作波長為770-860nm，傳輸距離為220-550m。②1000BASE-LX：支持多模光纖上的長波激光傳輸，工作波長范圍為1270-1355納米，傳輸距離為550米。另外，1000BASE-LX也可以采用直徑為9微米或10微米的單模光纖，工作波長范圍為1270-1355納米，傳輸距離為5千米左右。③1000BASE-CX：一種基于150歐姆銅纜的標(biāo)準(zhǔn)，最大傳輸距離為25米。④1000BASE-T：是100BASE-T自然擴(kuò)展，與10BASE-T、100BASE-T完全兼容。在傳輸中使用了全部4對雙絞線，并在全雙工模式下工作，傳輸距離為100米。不過，在5類UTP上達(dá)到1000Mbps的傳輸速率需要解決5類UTP的串?dāng)_和衰減的問題。⑷萬兆以太網(wǎng)萬兆以太網(wǎng)技術(shù)是過去以太網(wǎng)技術(shù)的延伸。2002年7月18日IEEE通過了802.3ae，即10Gbps以太網(wǎng)又稱萬兆以太網(wǎng)。萬兆以太網(wǎng)的出現(xiàn)，使過去只局限于局域網(wǎng)應(yīng)用的以太網(wǎng)進(jìn)