局域网的组件与维护

第一章局域网的基础知识1.1计算机网络的感念1.1.1计算机网络的定义域功能将分布在不懂地理位置的具有独立工作能力的计算机用通信设备和通信线路连接起来，以实现计算机网络共享。计算机网络主要的组成部分：1.具有若干有独立能力的计算机，它们之间有相互共享资源的需求。2.必须有某种通信手段连接起来。3.制定相互可以确认的协议与规则，使计算机可以连接起来。计算机网络分为两部分：①资源子网：负责数据处理向用户提供各种网络资源与服务。②通讯子网：负责数据传输。1.1.2计算机的网络分类一、按拓扑结构分类网络拓扑结构（topology）：计算机网络的物理连接方式。计算机网络可划分为：总线型（bus）、星型（star）、环形（Ring）、树形（tree）、网型（mesh）。二、按网络的作用范围分类计算机网络可划分为：局域网（Lan）、广域网（Wan）、城域网（Nan）。三、网络的交换方法分类计算机网络可划分为：电路交换网、报文交换网、分组交换网。除以上外还有：传输媒体分类：双绞线网、同轴电缆网、光纤网、无线网。信道的带宽分类：窄带网、宽带网。用途分类：科研网、教育网、商业网、企业网等。1.1.3计算机网络体系结构协议（protocol）是通信双方共同遵守的规定，是于通信双方在通信内容、通信方式及合适通信等方面相互配合。所以协议是计算机网络不可缺少的组成部分。网络协议的组成要素：语法、语义、同步.①语法：数据可控制信息的结构或格式。②语义：需要发出何种控制信息，完成何种动作及作出何种应答。③同步：事件实现顺序的详细说明。计算机体系网络结构（Architecture）计算机各部件的功能及各部件之间的通信协议集合。层次结构的特点·各层之间相对独立，便于抽象。·易于实现与维护。·便于标准化·层次接口清晰，便于功能模块的划分与实现。1.ISO/OSI参考模型OSI模型每层分别是：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。2.TCP/IP参考模型TCP/IP模型：网络访问层、网络互连层、传输层、应用层。3.OSI模型与TCP/IP模型对比·OSI和TCP/IP都是目前最重要的的网络模型。OSI只要处理网络不兼容问题,TCP/IP主要在任何条件下都可以都可以通过任何通信介质传输分组信息。·两个模型都是分层模型，但两个模型分层方法各不相同，各成体系。1.2局域网概述按传输特性：点到点（point-to-point）网络（广域网）、广播（Broadcast）网络（局域网）。1.2.1局域网特点1.有一个单位拥有和维护且覆盖范围和站点数有限。2.建造成本低，技术较成熟。3.数据传输率较高10~1000Mbps4.延迟时间短和误码率（10-11~10-8）低，可靠性高。5.各站点平等共享网络资源。6.主要技术要素：网络拓扑结构、传输介质、介质访问控制方法。1.2.2局域网的拓扑结构1.线型拓扑结构：采用单根传输线路作为传输介质，所有的站点都通过相应的硬件接口直接连接到传输介质上，这种介质叫做总线。2.环形拓扑结构：每一个站点与它左右相邻的站点连接，首尾相接形成封闭环路，数据沿着同一传输方向绕着环路一次在各个站点间传输，数据冲一个站点传输到另外一个站点。3.星型拓扑结构：通过点到点的链路接到中央节点的各个站点组成，通过中信设备实现许多点到点的连接。1.2.3互联网技术1.局域网的介质访问控制方法。局域网中常用的介质访问控制方法：带冲突检测的载波监听多路访问（Carriersensemultipleaccesswithcollisiondetection，CSMA/CD）、令牌总线（Tokenbus）和令牌环（TokenRing）。以太网（Ethernet）采用带冲突检测的载波监听多路访问CSMA/CD方法。2.以太网、CSMA/CD和IEE802.3CSMA/CD的发送过程工作原理如下：1.以太网各个站点都可以独立地决定数据帧的发送与接受，为了避免冲突每个站点首先要进行载波监听判断介质空闲时才允许发送数据帧。2.如果介质已被其他站点占用，则继续监听知道介质空闲，才会发送数据帧。3.为了避免冲突的发生每个站点在发送过程中，必须检测冲突是否发生如果发现冲突则立即停止发送数据帧，并发送简短的阻塞信号，使全网都知道发生冲突，然后随机等待一段时间后，再重新征用介质发送数据帧。CSMA/CD发送过程概括为：先听后发，边听边发，冲突停止，延时重发。（IEEE802.3标准）3.令牌环和IEEE802.5令牌环介质访问控制方法是一种查询式的机制，通过传递令牌的方式实现对介质的访问控制，在环型网上发送数据帧必须获得令牌，没有获得令牌只能等待。（IEEE802.5标准）4.典型以太网技术标准传输介质速率物理拓扑结构10BASE550欧同轴电缆10Mbps总线10BASE250欧同轴电缆10Mbps总线10BASE-T3类、4类、5类或超5类非屏蔽双绞线10Mbps星形100BASE-TX5类或超5类非屏蔽双绞线100Mbps星形100BASE-FX多模光纤100Mbps星形1000BASE-FX多模光纤1000Mbps星形1000BASE-TX超5类非屏蔽双绞线1000Mbps星形1.2.4无线局域网1.无线局域网的概念无线局域网（WirelessLAN，WLAN）是指利用射频技术，以无线信道作传输介质的计算机局域网。与有线局域网相比的优点：1.安装便捷，实施容易。2.使用灵活、方便。3.易于扩展。（无线网络可以作为有限网络的延伸和补充）2.无线局域网的组网方式WLAN的应用有以下两种情况：1.独立的WLAN在这种方式下，整个网络所有站点都可以使用无线通信。在这种方式下可以使用AP也可以不使用AP。在不使用AP时，各个用户通过无线网直接互联。但缺点是各用户之间的通信距离较近，且用户过多时性能较差。2.非独立的WLAN在这种方式下，多个AP通过线缆连接在有线网络上，无线站点也可以访问有线网络的资源。这种无线局域网组网方式是最普遍采用的。3.无线局域网技术标准无线局域网标准(IEEE802.11)1.IEEE802.11b：最高的数据传输率为11Mbps，使用2.4Ghz的频段。2.IEEE802.11a：最高的数据传输率为54Mbps，使用5Ghz的频段。3.IEEE802.11g：最高的数据传输率为54Mbps，使用2.4Ghz的频段。第二章局域网常用网络通信协议网络通信协议本质上是网络中交换数据的一套规则2.1网络通信协议的概念2.1.1TCP/IP协议TCP/IP（TransmissionControlProtocol/InternetProtocol）是指传输控制协议/网际协议，是一个工业标准协议集。TCP/IP是一个协议族，包含着一些列的协议。它们之间形成4个层次。应用层HTTPFTPSMTPPOPDNSTelent传输层TCPUDP网际层IPICMPARPRARPIGMP网络接口层允许使用LANMANWAN中定义的协议1.网际层的协议（1）网际协议（IP）：IP（InternetProtocol）协议是完成网络中两台主机数据通信任务的规则。是TCP/IP中非常重要的组成部分，是TCP/IP中的基石。（2）网络控制报文协议（ICMP）：ICMP（InternetControlMessageProtocol）为IP协议提供差错报告。由于IP是无连接的且不进行差错检验，当网络上发生错误是只能是ICMP汇报。（3）地址解析协议（ARP）和反向地址解析协议（RARP）：ARP（AddressResolutionProtocol）在网络通信时就要将IP地址转换成物理地址才能最终完成通信任务。与之相反RARP负责完成物理地址转换成IP地址。（4）网际组管理协议（IGMP）：IGMP（InternetGroupManagementProtocol）完成点到多点的数据包传输。是对IP协议只能完成点对点数据包传输的一种补充。2.传输层协议（1）传输控制协议（TCP）：TCP（TransmissionControlProtocol）协议是完成两个网络应用程序之间的通信，提供面向连接的、可靠的数据流传输协议。（2）用户数据报协议（UDP）：UDP（）与IP协议有着相同的特性，面向无连接性和不可靠性，传输质量不如TCP协议，可能造成IP数据包丢失、失序到达、延时不确定性等，但速度传输非常快。3.应用层协议之前的协议都是TCP/IP协议族中的基本协议，但在网络应用中，为了便于数据的交换和简化TCP/IP网络管理，又开发了很多应用层协议；（1）超文本传输协议（HTTP）：用于传输组成万维网Web页面的文件到浏览器。（2）文件传输协议（FTP）：用于Internet上文件的上传与下载。（3）简单邮件传输协议（SMTP）：用于电子邮件的接受。（4）邮局协议第三版本（POP3）：用于电子邮件的发送。（5）终端仿真协议（Telnet）：远程登录到网络主机。（6）域名系统（DNS）：用于把主机名解析成IP地址。2.1.2NetBIOS/NetBEUI协议1.NetBIOS扩展用户接口：是一种体积小、速度快、效率高的网络协议，适用于几台到几百台计算机所组成的小型工作网或局域网。缺点：不可路由，只能在局域网内部使用。2.NetBEUI：占用内存少，仅使用机器名作为计算机的网络标识。对同一网段下的小型局域网来说非常适合作通信协议。2.1.3IPX/SPX协议网际数据包交换发（IPX）和顺序数据包交换（SPX）是配置在NovellNetWare网络的传输协议。IPX/SPX协议也是一个由一些子协议组成的协议族。IPX/SPX协议更易于安装和管理，开销大于TCP/IP协议。（已被TCP/IP取代）2.1.4网络协议的选择组建局域网时，具体选择哪一种网络通信协议取决于网络规模的大小，网络中的操作系统使用状况、网络的安全需求等多个方面，选择网络协议时要遵循以下的原则：1.根据网络的特点来选择网络协议。2.精简网络中同时使用的网络协议的数目。3.尽量选择最新版本的网络协议，同时网络中各节点的协议版本要统一。4.注意保证网络协议的一致性。2.2IP地址与子网掩码2.2.1IP地址1.IP地址的组成IP地址是由32bit组成的，包括三方面信息：地址类别、网络号、主机号；2.IP地址的表示32bit划分为4个部分，8个bit为一个字节。11001010.01100000.01000100.01000001202.96.68.653.IP地址的分类为了方便IP地址的分配和管理，IP地址被分为5种类型。A类：网络号（0）+主机号B类：网络号（10）+主机号C类：网络号（110）+主机号D类：组播地址E类：预留2.2.2子网掩码（SubnetMask）1.子网的概念考虑到网络的性能和充分利用IP地址，通常将一个大的网络划分成若干个小的网络，这些小网络就称为子网。各子网间用路由器相连，这样，就可以将各个子网的通信局限在子网内，只是要传输到其他子网的数据才通过路由器转发。从而提高网络的性能和通信效率。2.子网号子网号是从标准的IP地址表示主机号的比特位中从左至右取出某些位来表示。3.子网掩码的表示和作用使用子网掩码还可以判定IP地址是否属于某一子网内。只要将子网掩码和IP地址进行“安位与”的操作。“安位与”就是两个比特位之间进行“与”运算，经过按位与运算，可以将每个IP地址的网络号取出，从而得知两个IP地址是否在一个子网内。第三章局域网传输介质网络传输介质是网络中发送方和接受方传输信息的物理通路，OSI中物理层的bit流正是通过传输介质来传送的。当前局域网中采用的传输介质通常分为两种：有线介质、无线介质。有线介质：双绞线、同轴电缆、光纤；无线介质：红外线、无线电波、微波、同步地球卫星；3.1双绞线双绞线（TwistedPair,TP）:是当前通信网络非常常见的一种传输介质，家中的电话线就是双绞线中的一种。双绞线价格低廉，具有较好的柔韧性，容易弯曲，易于安装，不仅可用于数据传输，还可以用于语音和多媒体传输。双绞线