39计算机网络基础

1计算机网络基础主编唐继勇中国水利水电出版社2项目三组建共享式网络任务2使用HUB组建共享式网络33.2.1任务目的及要求了解局域网的体系结构和相关标准掌握介质访问控制方法物理层组网设备的应用物理层传输介质和网络设备的组网规范。由3-4人组成一个小组，每组3台计算机，使用直通网线将计算机和集线器连接起来，使用网线通过集线器的Uplink口将3-4个组的集线器级联起来，设置工作组，能实现任意两台计算机之间相互访问及任何一台计算机能够访问打印机。43.2.2背景知识局域网定义在有限的距离内，将计算机、终端和各种外部设备用高速传输线路（有线或无线）连接而成的通信网络。局域网的主要特点距离和站点数目有限。传输速率及可靠性高。所有的站点共享较高的总带宽，即较高的数据传输速率(一般大于10Mbps,常见1Gbps，可达10Gbps),具有较小的时延和较低的误码率。传输介质标准化且各站点之间形成平等关系而不是主从关系。能进行单播、广播、多播(又称为组播)。5局域网的拓扑结构星型拓扑结构及树型结构相结合的物理布局方便对网络进行扩展，又能在由交换机构成的主干网上高速通信局域网采用的传输介质类型双绞线、光纤和无线通信信道主干网一般采用光纤，到桌面采用双绞线或无线通信信道。62、局域网的体系结构IEEE802模型层次结构IEEE于1980年2月成立了局域网标准委员会，专门从事局域网标准化工作，并制定了IEEE802标准。局域网参考模型只对应OSI参考模型的数据链路层与物理层，将数据链路层划分为逻辑链路控制LLC(LogicalLinkControl)子层与介质访问控制MAC（MediaAccessControl）子层7IEEE802LAN的物理层IEEE802局域网参考模型中的物理层的功能与OSI参考模型中的物理层的功能相同：实现比特流的传输与接收以及数据的同步控制等。采用基带信号传输数据的编码采用曼彻斯特编码传输介质可以是双绞线、同轴电缆、光缆和无线介质等拓扑结构可以是总线型、树型、星型和环型及其混合结构传输速率有10Mbps、11.2Mbps、16Mbps、54Mbps、100Mbps、1000Mbps等8IEEE802LAN的数据链路层LAN的数据链路层分为两个功能子层，即逻辑链路控制子层（LLC）和介质访问控制子层（MAC）LLC和MAC共同完成类似OSI数据链路层的功能：将数据组合成帧，进行传输，并对数据帧进行顺序控制、差错控制和流量控制。此外，LAN可以支持多重访问，即实现数据帧的单播、广播和多播9IEEE802系列标准IEEE802.1概述局域网体系结构以及寻址、网络管理和网络互连。IEEE802.3定义了CSMA/CD总线式介质访问控制协议及相应物理层规范。IEEE802.5定义了令牌环（tokenring）式介质访问控制协议及相应物理层规范。IEEE802.6定义了城域网（MAN）介质访问控制协议及相应物理层规范。IEEE802.11定义了无线局域网技术。IEEE802.15定义了近距离个人无线网络标准。IEEE802.16定义了宽带无线局域网标准。103、局域网介质访问控制方法传统的局域网是“共享”式局域网，传输介质是共享的，所有节点都可以通过共享介质发送和接收数据，但不允许两个或多个节点在同一时刻同时发送数据利用共享介质进行数据信息传输时，可能出现两个或多个节点同时发送、相互干扰的情况，导致接收节点收到的信息可能出现锆误，出现了所谓的“冲突”。CDAE不接受不接受不接受接受B只有D接受B发送的数据11介质访问控制：当局域网中共用信道的使用产生竞争时，如何分配信道使用权争用型介质访问控制协议（随机型的介质访问控制协议）：CSMA/CD（CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionDetection，载波侦听多路访问/冲突检测协议）确定型介质访问控制协议（有序的访问控制协议）：Token（令牌）方式12载波监听多点接入/碰撞检测CSMA/CD“多点接入”表示许多计算机以多点接入的方式连接在一根总线上。“载波监听”是指每一个站在发送数据之前先要检测一下总线上是否有其他计算机在发送数据，如果有，则暂时不要发送数据，以免发生碰撞。“碰撞检测”若网上有两个或两个以上工作站同时发送数据，在总线上就会产生信号的混合，这样所有工作站都辨别不出真正的数据是什么。这种情况称为数据冲突，又称为碰撞。13CSMA/CD的工作过程当一个站点想要发送数据的时候，检测网络查看是否有其他站点正在传输，即侦听信道是否空闲。如果信道忙，则等待，直到信道空闲；如果信道空闲，站点就准备好要发送的数据在发送数据的同时，站点继续侦听网络，确信没有其他站点在同时传输数据才继续传输数据。边发送边继续侦听，若无冲突则继续发送，直到发完全部数据若有冲突，则立即停止发送数据，并要发送一个加强冲突的JAM（阻塞）信号，使网络上所有工作站都知道发生了冲突，然后，等待一个预定的随机时间，且在总线为空闲时，再重新发送数据14CSMA/CD的特点使用CSMA/CD协议的以太网不能进行全双工通信而只能进行双向交替通信（半双工通信）每个站在发送数据之后的一小段时间内，存在着冲突的可能性这种发送的不确定性使整个以太网的平均通信量远小于以太网的最高数据率，因此通常不适合于那些实时性很高的网络应用154、局域网的组网规范以太网的命名原则IEEE802.3定义了一种缩写符号来表示以太网的某一标准实现：n-信号-物理介质（如：10BASE-T）n：以兆位每秒为单位的数据率：10Mb/s，100Mb/s……信号：基带(BASE)或宽带(BROAD)类型物理介质：表示网络的布线特性(同轴电缆以网络的分段长度表示(5—500m，2—185m)；T表示采用双绞线；C表示采用同轴电缆；F表示传输介质是光纤；X表示编码方式（100M网络中使用4B5B编码，1000M网络中使用8B10B编码）。16常见术语AUI（AttachmentUnitInterface）：连接单元接口，是一个15针的接口，可以同支持所选定介质类型的收发器相连，是为特定的收发器而设置的MAU（MediumAttachmentUnit）：介质连接单元，诸如收发器等与AUI连接的设备，使用MAU可以将介质与网络进行连接17物理层组网设备1）收发器（Transceiver）：只要使用以太网设备上的AUI接口，那么就必须使用收发器2）介质转换器（MediaConverter）：光电转换器183）网卡：网卡是局域网中提供各种网络设备与网络通信介质相连的接口，全名是网络接口卡（NetworkInterfaceCard，NIC），也叫网络适配器数据缓存及帧的装配与拆卸MAC层协议控制电路编码与解码器收发电路介质接口装置网卡的基本结构19网卡的分类按照网络技术的不同分为：以太网卡、令牌环网卡、FDDI网卡等。据统计按照传输速率：可以提供10Mbps、100Mbps、1000Mbps和10Gbps等多种速率。数据传输速率是网卡的一个重要性能指标。按照总线类型：可分为ISA总线网卡、EISA总线网卡、PCI总线网卡和PCMCIA及其他总线网卡等。按照所支持的传输介质：可分为双绞线网卡、粗缆网卡、细缆网卡、光纤网卡和无线网卡按照使用对象：可分为工作站网卡、服务器网卡和笔记本网卡等。204）中继器和集线器信号在传输的过程中会有衰减，而信号的衰减限制了信号的远距离传输，从而使每种传输介质都存在传输距离的限制。中继器（Repeator）和集线器（Hub）解决了因信号衰减和可能产生的信号变形，把信号传输过程中对信号进行放大和整形的设备，以拓展信号的传输距离，增加网络的覆盖范围中继器：单进单出设备集线器：集中式的多端口中继器21集线器常见的接口类型RJ-45接口用于连接双绞线缆BNC接口用于连接细缆以太网，它一般是通过T型接头进行连接的AUI接口用于连接10Base-5粗缆以太网Uplink级联端口：可以增加网络中HUB的端口数，Uplink端口与RJ-45端口相连，并且Uplink端口与1X或24X是共享的，一旦用了Uplink端口，则与其相连的1X或24X就不能用了（也可以通过RJ-45端口进行级联，但要使用交叉线）22集线器的分类端口数量来分，常见的规格有4口、8口、16口和24口等端口带宽划分，可分为10Mbps、100Mbps、10/100Mbps自适应3种照配置的形式来分，可分为独立型集线器、模块化集线器和堆叠式集线器23物理层设备和传输介质组网规范5-4-3组网规则（适用于10Mbps网络）传输介质组网规范表常见以太网组网规范的比较特性10BASE-510BASE-210BASE-T10BASE-F数据速率10Mbps10Mbps10Mbps10Mbps信号传输方式基带基带基带基带网段的最大长度500m185m100m2000m最大网络跨度2500m925m500m4000m网络介质粗同轴电缆细同轴电缆UTP光缆网段上的最大工作站数目100台30台1024台没限制拓扑结构总线型总线型星型点对点24快速以太网(FastEthernet)FastEthernet的数据传输率为100Mbps与传统以太网采用相同的介质访问控制方法CSMA/CD，相同的接口与相同的组网方法表100Mb/s标准以太网组网规范总结特性100BASE-T4100BASE-TX100BASE-FX信号传输技术8B6T4B5B4B5B传输介质4对3类无屏蔽双绞线2对UTPCat5，STPType12条光纤最长介质段100m100m2000m拓扑结构星形星形星形中继器/集线器集线器集线器集线器冲突域范围200m200m2000m网卡上的连接端口RJ-45RJ-45ST、SC、FC253.2.3实训操作组建共享式网络实训条件：每组3人，HUB1台；3台计算机；PCI接口的以太网卡及驱动程序；直通、交叉网线若干条；带USB接口的打印机1台。按照实训要求进行组网、配置相关网络设备，实现资源（硬件、软年）共享