1、計算機網絡基本知識網絡操作系統簡介局域網組建實例局域網一、基礎知識計算機網絡是利用通信線路和設備，把分布在不同地理位置上、功能獨立的多臺計算機連接起來，再通過功能完善的相關軟件，以實現計算機資源共享和信息傳遞的系統。計算機網絡是計算機技術與通信技術相結合的產物。無論是理論還是應用都還在不斷地發展中。計算機網絡發展經歷了三個階段。主機終端型(1)主機-終端型遠程聯機系統 主機主機型(2)主機-主機型互連系統 國標網絡(3)國際標準化計算機網絡 網絡的功能 1計算機網絡的功能 資源共享這是計算機網絡最突出的優點之一。包括硬件資源和軟件資源的共享。 通信計算機網絡為聯網的機器提供了功能強大的手段。分

2、布式處理可以將復雜的任務分配到不同的主機上來共同完成。 節點是各種處理設備的統稱。如用戶計算機、路由器等；連接兩個節點之間數據傳輸的線路稱為鏈路。如電話線、電纜等。 2計算機網絡的組成網絡是由一系列節點和連接這些節點的鏈路所組成。 網絡=節點，鏈路網絡的組成1網絡的組成2 從功能上分，計算機網絡可分為通信子網和資源子網兩部分。 計算機網絡=通信子網+資源子網局域網（LAN），一種小范圍內的網絡。如各種校園網、企事業單位內的辦公自動化網絡、智能大廈內部的網絡等。城域網（MAN），是較大范圍內的一種網絡。可以連接若干公司與一個城市。廣域網（WAN）可以不受地理限制的超大型網絡集合。如因特網。網絡的

3、分類 3計算機網絡的分類 按網絡分布范圍大小可以分為局域網、城域網和廣域網。基帶網是指所用的傳輸介質的通頻帶受限制，只能傳送某一頻帶內的信號。如以太網。寬帶網是指所用的介質的通頻帶較寬，可以在同一線路上傳送不同頻帶的多個通道信號。如有線電視網。基帶網與寬帶網 按網絡所用傳輸介質的特性則可分為基帶網和寬帶網。 按傳輸技術又可分為廣播式網絡和點到點網絡。拓撲結構1五種常見的計算機網絡拓撲結構總線型結構：在一條線路上連接了所有站點和其他共享設備。星型結構：每個節點都單獨用一條線路與中心相連，形成輻射狀網絡構型。4計算機網絡的拓撲結構網絡中各節點相對于其他節點的物理位置以及整個網絡的形狀，稱為網絡的拓

4、撲結構。計算機網絡的拓撲結構示意圖，請參考教程第6頁。樹型結構：各節點發送的信息從根節點開始，然后逐級發送到整個網絡。環型結構：各節點經過環接口連成環狀構型。網型結構：每個節點用多條鏈路與其他節點相連。拓撲結構2拓撲結構圖網絡協議5網絡協議在計算機網絡中各節點之間需要不斷地交換數據和傳遞控制信息。要實現協調有序的交換與傳送，必須事先制定好一套規則，這套規則明確規定了節點之間相互通信、數據交換和數據管理的一系列約定。 這樣一套規則就稱為網絡協議（Protocol）或網絡規程（Procedure）。 通俗的講，網絡協議就是網絡中計算機之間進行通信的“共同語言”。網絡體系結構6網絡體系結構結構層次化

5、的思想：分層處理是復雜問題的一種基本方法。將總體功能分到不同層次，每一層次都有明確的功能；不同系統的同等層次功能相同；上層使用下層的服務不需要了解下層具體實現方法。分層處理可以大大降低問題的處理難度。（分而治之）網絡體系結構：網絡系統的物理整體以及分層的協議集合，即網絡層次結構和各層協議的整體，也就是整個網絡系統邏輯上的構造和功能分配。可以說，網絡體系結構是網絡的靈魂。層次關系主機A的系統（N）層服務用戶（N1）實體（N）實體提供服務（N1）實體（N）實體提供服務主機B的系統提供（N）層服務（N）層協議提供（N-1）層服務通過（N-1）層連接進行通信（N）層服務提供者（N1）層（N）層（N-1

6、）層 層次的概念層次之間的關系：下層為上層提供服務，上層利用下層的服務完成本層的功能。 網絡協議就是對網絡體系結構各層次功能的規則或約定。OSI模型17網絡開放系統互連參考模型 最早的網絡協議：1969年美國 ARPAnet 的TCP/IP (現已成為因特網的分層體系結構）； 第一個計算機網絡體系結構：1974年IBM公司SNA（System Network Architecture）。 國際標準化組織ISO于1984年提出了開放系統互連參考模型，記為OSI/RM。（Open System Interconnection Reference Model) 網絡節點各層功能實現的一般方法：較低層

7、協議主要由硬件實現，較高層協議主要由軟件實現。OSI模型2OSI模型3第七層應用層直接向用戶提供網絡各種應用服務。第六層表示層為通信雙方提供數據表示形式，包括數據格式轉換、數據加密與解密、數據壓縮與恢復等功能。第五層會話層為表示層之間提供建立和使用會話連接的方法。第四層傳輸層為用戶提供透明可靠的“端到端”傳輸連接，并具有差錯控制和流量控制功能。是通信子網和資源子網的接口。第三層網絡層通過路由選擇算法為分組通過通信子網選擇最適當的路徑，具有擁塞控制、網絡互聯的功能。第二層數據鏈路層通過差錯控制和流量控制等協議，在相互通信的節點之間建立起無差錯傳輸數據幀的“邏輯連接”（即數據鏈路）。第一層物理層通

8、過對物理傳輸媒體各種特性（機械、電氣、功能、規程）和接口關系的規定，實現在通信線路上可靠傳輸反映數據流的電信號。數據信息信號7數據通信技術 數據（Data）：是一種有意義的實體，包含了事物的內容和表示形式。 計算機數據就是計算機輸入、輸出、存儲、處理和傳輸的信息編碼形式。 數據分為模擬數據和數字數據。 信息（Information）：是數據所包含的內容和解釋。 信號（Signal）：是數據的載體。 信號分為模擬信號和數字信號。數據通信技術 在計算機網絡中，數據通信技術主要是以傳輸計算機數據為目的的通信，需要通過計算機與通信線路連接，完成數據編碼信號的傳輸、轉接、存儲和處理。 根據信號的不同形式

9、，數據通信分為數字通信和模擬通信。 數字通信：直接將數字信號送上通信線路進行傳輸的通信。 模擬通信：將連續變化的電信號送上通信線路進行傳輸的通信。數字通信1 （1）數字通信 數字信號：采用反映二進制數的矩形脈沖電信號。高電平表示“1”，低電平表示“0”。 為了改變信號的傳輸特性以適應網絡通信需要，通常要對二進制數字進行編碼。 常用的數字信號編碼： 不歸零碼、歸零碼、二相碼、延遲調制碼和雙極性碼。 曼徹斯特編碼是典型的自同步數字信號編碼技術。 局域網通常采用差分曼徹斯特編碼。數字通信2101100高H低L“1攠 高電平“0攠 低電平中間跳“0攠 上跳“1攠 下跳中間總有跳變“0攠 開頭跳高H低L

10、高H低L（a）不歸零制編碼（b）曼 徹斯特編碼（c）差分曼 徹斯特編碼模擬通信1 （2）模擬通信 模擬信號：連續變化的信號。 電話系統就是典型的模擬通信。 若要將計算機輸出的數字信號利用模擬通信系統輸出或接收，則必須將數字信號與模擬信號互相轉換，這就要通過調制解調器來實現。模擬通信2 （3）通信技術指標 位：是承載信息的最小單位，即二進制位，比特（bit)。 幀：是數據通信的最小單位。 信道帶寬：就是信道允許通過的信號的頻率范圍，單位是Hz。若要將計算機輸出的數字信號利用模擬通信系統輸出或接收，則必須將數字信號與模擬信號互相轉換，這就要通過調制解調器來實現。模擬通信3 信號傳輸率：又稱波特率，

11、表示每秒信道所傳送信號波形個數，單位-baud(波特）。 數據傳輸速率：又稱比特率，表示每秒信道所傳送信息量的比特值，單位-bit/s。 注意比特率與波特率的比較。 誤碼率：傳送中數據出錯的概率。數據編碼1 （4）數據編碼 數字數據的模擬信號編碼：即數模轉換（D/A），用數字脈沖波對連續變化的載波進行調制，變換成模擬信號。 調制方式有以下三種： （1）幅移鍵控法振幅調制 （2）頻移鍵控法頻率調制 （3）相移鍵控法相位調制數據編碼2010101100基帶信號幅移鍵控頻移鍵控相移鍵控數據編碼3數據編碼4 模擬數據的數字信號編碼：即模數轉換（ A / D ），最常用的方法是脈沖調制PCM。 模擬信號

12、的數字化的三步驟： 采樣、電平量化、編碼。多路復用1 （5）多路復用技術 多路復用是指一個信道同時傳輸多路信號。 頻分多路復用（FDM）： 即將信道的可用頻帶（帶寬）按頻率分割多路信號的方法劃分為若干互不交疊的頻段，每路信號占據其中一個頻段，從而形成許多個子信道，通常采用頻分多路復用器（MUX）來實現。適用與模擬通信。多路復用2通 道 （ 1）通 道 （ 2）通 道 （ 3）通 道 （ 4）通 道 （ 5）通 道 （ 6）多路復用器M UXM UX源 1源 2源 3源 4源 5源 6目 標 1目 標 2目 標 3目 標 4目 標 5目 標 6多路復用器可用頻段頻率時間子信道A子信道B子信道C子

13、信道D圖2.24 FDM子信道示意圖多路復用3 時分多路復用（TDM）： TDM是將傳輸時間劃分為許多個很短的互不重疊的時間片段，而將若干個時間片段輪換地依次給多個信號使用。同固定序號的時間片段組成一個子信道，每個子信道所占用的帶寬相同。， TDM適用于數字通信。可用頻段頻率時間圖2.28 TDM子信道示意圖A B C D A B C D A B C D A B C D組成子信道A的時隙時分復用幀圖2.29 TDM原理2多路復用器MUX源1源2源3源4源5源6多路復用器MUX目標1目標2目標3目標4目標5目標63 4 5 6 1 2 3 4 516通信方式1 （6）通信方式 通信有兩種基本方式

14、：串行通信和并行通信。通常情況下，并行通信用于距離較近的情況，串行通信用于距離較遠的情況。 并行通信： 即同時傳輸多個數據位(bit)的通信。至少有8個數據位同時從一個設備傳送到另一個設備，發送設備將8個數據位通過8條數據線傳送給接收設備。接收設備在收到這些數據后，不需經過任何改變就可以直接使用。計算機內部的總線數據傳送通常都是以并行方式進行傳輸的。通信方式2 串行通信： 即一次傳輸一個數據位(bit)的通信。每次由源地傳到目的地的數據只有一位，與同時傳輸好幾位數據的并行傳輸相比，串行數據傳輸的傳輸速度要比并行傳輸慢，但在實際應用中往往選擇串行數據傳輸，這是因為實現串行數據傳輸的硬件具有經濟性

15、和實用性。 串行通信的三種方法： 單工，半雙工，全雙工。數據交換1 （7）數據交換技術 在計算機網絡中，計算機之間傳輸的數據往往要經過多個節點才能從源地址到達目的地址。數據交換技術就是實現數據如何通過中間節點進行傳遞轉發的方法。 線路交換 線路交換： 又叫電路交換，其特征是在源節點與目的節點之間建立一條利用中間節點連接而成的專用通信線路。最普通的線路交換例子是電話系統。 線路交換的數據傳輸經歷三個過程： 1）線路建立 2）數據傳輸 3）線路拆除 線路交換的優缺點。報文交換 報文交換： 又叫轉儲交換，其原理是中間節點接收數據（報文）后先存儲起來，等到線路空閑時再發出去。這種交換方式不需要建立專用

16、通道，源節點將目的節點的地址附在報文上，傳給相鄰的中間節點，再由中間節點存儲轉發，直至目的節點收到為止。 報文交換的優缺點。分組交換1 分組交換： 分組交換是把線路交換和報文交換的優點結合起來產生的一種交換技術。在分組交換中，報文分為幾個小的數據包（稱為分組），將分組或者以類似報文交換方式（稱為數據報方式）或者以類似線路交換方式（稱為虛電路方式）進行傳輸。分組交換2 數據報方式： 每個分組包含一個順序信息，在網絡上各分組獨立地傳輸，傳輸過程中，可能經過不同的節點，到達的順序也可能打亂。當所有的分組都到達目的地后，重新按順序排列還原。 虛電路方式： 在發送任何分組之前，需要建立一條邏輯連接虛電路

17、，每個分組包含一個虛電路標識符，各分組沿虛電路的路徑，以存儲轉發方式經過中間節點依次到達目的地，完成后撤消這條虛電路。分組交換3 數據交換技術的比較：（參考課本第15頁）。 其他數據交換技術： 幀中繼是對目前廣泛使用的X.25分組交換通信協議的簡化和改進。 ATM異步傳輸模式是線路交換與分組交換技術的結合，能最大限度地發揮線路交換與分組交換技術的優點，具有從實時的語音信號到高清晰度電視圖像等各種高速綜合業務的傳輸能力。通信媒體 （8）通信媒體 通信媒體主要是指計算機網絡中發送和接收者之間的物理通路，其中有有線信道如通信電纜，也有無線信道如微波線路和衛星線路。通信媒體的特性對網絡數據的傳輸有很大

18、的影響，這些特性包括物理特性、傳輸特性、抗干擾性及地理范圍。 通信媒體也稱為傳輸媒體或傳輸介質。同軸電纜 同軸電纜： 同軸電纜由一根內導體銅質芯線外加絕緣層、密集網狀編織導電金屬屏蔽層以及外包裝保護塑橡材料組成。在網絡中使用較多的有50 基帶電纜和75寬帶電纜兩種。75電纜用于視頻信號傳輸，將在視訊寬帶網中發揮作用。50電纜用于數字信號傳輸，適用于局域網。雙絞線 雙絞線： 雙絞線是兩根絕緣導線互相絞結在一起的一種通用廉價的傳輸介質，它可減少線間電磁干擾，適用于模擬、數據通信。雙絞線分非屏蔽雙絞線UTP和屏蔽雙絞線STP兩種。目前，在局域網中，大多數使用的是UTP。光纖 光纖： 光纖是由玻璃或塑

19、料制造的絲狀物體，光脈沖在光纖中的傳遞便形成了光通信。通信光纖分為單模光纖和多模光纖兩種。單模只提供一條光通路，多模有多條光通路，單模光纖容量大，價格較貴。光纖只能作單向傳輸，如需雙向通信，則應成對使用 。無線電波 無線電波通信： 無線電波通信主要有微波通信、紅外線通信和激光通信。利用無線電波通信，就會有較大的機動靈活性，可以輕松實現多種通信，抗自然災害能力和可靠性也較高。 微波在空間主要是直線傳播，并且能穿透電離層進入宇宙空間。微波通信主要有兩種方式：地面微波接力通信和衛星通信。 紅外光信號和激光信號直接在空間沿直線進行傳播，紅外線通信和激光通信比微波通信具有更強的方向性，難以竊聽、插入數據

20、和進行干擾，但紅外線和激光對雨霧等環境干擾特別敏感。 1局域網的特點 局域網便于集中管理、建網成本低、安裝擴充及維護簡便靈活，具有四個主要特點。二、局域網 局域網三種管理模式： （1）工作站/文件服務器模式 （W/S) （2）客戶機/服務器模式 (C/S) （3）對等網絡模式 (Peer to Peer) 2局域網的構成 按信號在線路上傳輸控制方式，局域網可分為以太網、令牌環網和令牌總線網。局域網常用的三種網絡的拓撲結構：星型、環型和總線型。局域網的構成 局域網的物理構件： （1）服務器主機（Server) （2）工作站主機 （Work Station) （3）網卡（NIC) （4）集線器（H

21、ub） （5）中繼器 （Repeater） 3以太網的工作原理 以太網即共享介質基帶總線型局域網，其核心技術就是隨機爭用型介質存取訪問控制方法，即 CSMA/CD 方法。（帶有沖突檢測的載波偵聽多路訪問方法）（IEEE802.3標準） 在以太網中，任何節點都沒有可預約的發送時間，所有的發送都是隨機的，并且不存在集中控制的節點，網中的節點都平等地爭用發送時間，隨機爭用的介質存取訪問控制方法。以太網1 CSMA/CD 方法的基本思想： 公共通道，廣播發送，先聽后發，邊聽邊發，沖突停止，隨機延遲，錯開重發。CDMACD CSMA/CD 方法包括三個主要內容：（1）載波偵聽多路訪問（2）沖突檢測（3）

22、退避算法 4幾種常見的以太網 （1）10BASE-5粗纜網 （2）10BASE-2細纜網 （3）10BASE-T雙絞線網 （4）10BASE-F光纖以太網 （5）100BASE-T快速以太網 （6）千兆以太網常見以太網10BASE-5粗纜網與10BASE-2細纜網 粗纜與細纜10BASE-T雙絞線網雙絞線網100BASE-T快速以太網100BASE-T千兆以太網千兆以太網1千兆以太網千兆以太網2 5令牌環網和令牌總線網 （1）令牌環網 令牌環網使用一個標記（令牌）作為數據發送的唯一“許可證”，沿著環輪轉。取得空令牌的站點可以將其改為忙令牌并附在后面，其他站點不能發送數據。令牌環與總線網 （2）

23、令牌總線網 令牌總線網采用總線結構的物理布局，但將所有站點構成一個邏輯環，以令牌的方式傳送數據。（結合總線網和令牌環網的優點） 6網絡互聯 網絡互聯是指將多個計算機網絡連接起來構成更大的網絡系統。網絡互聯的目的是使不同的網絡之間可以通信和共享資源。網絡互聯 網絡互連設備： （1）中繼器（Repeater） （2）網橋 (Bridge) （3）路由器 (Router) （4）交換機（Switch） （5）網關（Gateway）中繼器（1）中繼器（Repeater）中繼器又叫轉發器，是兩個網絡在物理層上的連接，用于連接具有相同物理層協議的局域網，是局域網互連的最簡單的設備。 網橋 （2）網橋 (B

24、ridge) 網橋是在數據鏈路層上連接兩個相同類型訪問介質不同的局域網絡，即網絡的數據鏈路層不同而網絡層相同時要用網橋連接。網絡2以太網網絡1網橋網橋路由器（3）路由器 (Router) 路由器是網絡層上的連接，即不同網絡與網絡之間的連接。網關（5）網關（Gateway） 1網絡操作系統的功能 計算機網絡必須在網絡操作系統（NOS）的支持下才能正常地工作，網絡操作系統的優劣決定了整個網絡的性能和用途。三、網絡操作系統 網絡操作系統都具有較強的數據管理能力，從而確保網絡中資源的可用性和安全性；能向用戶提供文件傳輸、網絡通信、資源共享等服務功能；同時也提供與其他應用程序編程接口。 Netware一

25、種特別適合以磁盤操作系統為操作平臺的小型局域網的網絡操作系統。Netware 采用SPX/IPX網絡協議。 Windows NT與Windows 2000 由微軟公司開發的高性能微機網絡操作系統。與當今流行的Windows98有類擬的操作界面以及天然的兼容性，并且采用了許多新技術，是當前局域網中使用最廣泛的操作系統。常見NOS12常見的網絡操作系統Unix一種簡單通用、高效的多任務、多用戶的操作系統，主要運行在大型計算機上。Linux一種基于Unix內核而且源代碼公開的微機網絡操作系統。功能強大并且與Unix兼容，但界面不是很友好，應用程序不多，使其推廣受到一定影響。常見NOS2 對等網絡操作

26、系統 對等網就是這樣一種網絡環境，網絡中各計算機之間可以自由訪問，關系平等，共享雙方各種資源。對等網特別適合小型辦公室網絡。兩臺計算機之間可直接用網絡線連成一個對等網，多臺計算機之間則需用集線器進行連接。 由于對等網不需要專門的服務器和工作站，因此可以利用 Windows 98或 Wimdows 2000 Professional 這種單機型操作系統中的連網功能。實現訪問網上鄰居、文件及打印共享、映射網絡盤及訪問因特網等網絡功能。常見NOS3 1對等網絡的組網方法 組建一個局域網需要解決兩大問題： 計算機硬件、網絡設備的選擇和安裝； 網絡軟件的安裝與調試。四、對等網組網 應了解在Windows

27、 98 操作系統下建立對等網絡的方法。 （具體內容請參考教程28頁）對等網1在Windows 98中沒有安裝NetBEUI協議，可以通過以下的方法進行安裝： （1）順序依次選擇“開始設置控制面板”，雙擊彈出窗口中的“網絡”圖標，將出現“網絡”對話框。 （2）在“網絡”對話框，單擊“添加”按鈕后，出現 “選擇網絡組件類型”對話框。選擇其中的“協議”一項，并單擊“添加”按鈕。出現“選擇網絡協議”對話框。 對等網2在Windows 98中沒有安裝NetBEUI協議，可以通過以下的方法進行安裝： （3）在“選擇網絡協議對話框中，在“廠商”下方列表框中選擇“Microsoft”一項，再在“網絡協議”下方列表中選擇“NetBEUI”協議，單擊“確定”返回到“選擇網絡組件類型”對話框。 （4）單擊“確定”按鈕后，系統要求用戶放入Windows 98安裝盤。放入windows 98的安裝盤，單擊“確定”按鈕后，系統將會自動復制文件。復制結束后，系統要求用戶重新啟動計算機。 在Windows 98中沒有安裝TCP/IP協議 ，可以通過與安裝NetBEUI協議相似的方法進行安裝。 對等網3網絡用戶的安裝 在 “網絡”屬性對話框中的“主網絡登錄”下方選擇“W