局域網教程講義第1學習目標計算機網絡的作用、分類和組成1000M以太網技術1-1計算機網絡的基本概念1-1-1計算機網絡的定義網絡是一些節點和鏈路的集合。它提供兩個或多個規定點的連接，以便于在這些點之間建立通信。計算機網絡就是相互聯接、彼此獨立的計算機系統的集合。相互聯接指兩臺或多臺計算機通過信道互連，從而可進行通信；彼此獨立則強調在網絡中，計算機之間不存在明顯的主從關系，即網絡中的計算機不具備控制其他計算機的能力，每臺計算機都具有獨立的操作系統。1-1計算機網絡的基本概念1-1-2計算機網絡的作用數據通信資源共享集中管理實現分布式處理（也稱為協調計算Coordinatedcomputing）實例e-mail、OICQ----文本Web站----文本、音像、VOD視頻會議系統----實時音像1-1計算機網絡的基本概念1-1-3計算機網絡的分類1．按網絡的拓撲結構分類網絡的拓撲結構指網絡中結點（設備）和鏈路（連接網絡設備的信道）的幾何形狀。1-1計算機網絡的基本概念物理拓撲與邏輯拓撲物理拓撲指網絡的幾何形狀，即通常意義上的拓撲；而邏輯拓撲則指信息在通信介質中傳輸的機制。10Base-2網絡10Base-T網絡

1-1計算機網絡的基本概念2．按網絡的覆蓋范圍分類廣域網（WAN）的覆蓋范圍可以是幾十千米，也可以延伸到星際。數據傳輸速率為幾Kbps到幾Gbps。城域網（MAN）的覆蓋范圍從幾千米到幾十千米。局域網（LAN）的覆蓋范圍從幾米到幾千米，數據傳輸速率一般在10M以上。從技術的觀點看，按照覆蓋范圍對網絡進行分類不是一種十分嚴謹的方法。1-2局域網的相關概念與標準1-2-1局域網覆蓋的地理范圍有限一般為一個辦公區，一座建筑或者幾公里。具有較好的傳輸介質，誤碼率通常在1E-7至1E-12。傳輸速率較高，一般為1mbps至幾十mbps，光纖局域網可達100mbps，甚至1000mbps支持多種傳輸介質支持簡單的點對點或多點通信，允許低速或高速的外部設備或者不同型號和廠家的計算機接入網絡中。在局域網中，通信處理功能一般都被固化在一塊稱為網絡適配器的電路板（網卡）上。容易安裝，組建和維護，具有較好的靈活性。目前，很難對局域網作出明確定義，這是因為局域網正處于飛速發展的過程中，在網絡產品、技術等方面還存在著許多不確定因素。

1-2局域網的相關概念與標準1-2-2局域網標準IEEE802是主要的局域網標準，該標準所描述的局域網通過共享的傳輸介質通信。IEEE802標準包括局域網參考模型與各層協議。物理層是必須的，它負責處理機械、電氣、功能和過程方面的特性，以建立、維持和撤消物理鏈路。數據鏈路層也是必須的，它負責把不可靠的傳輸信道改造成可靠的傳輸信道，采用差錯檢測和幀確認技術，傳送帶有校驗信息的數據幀。

1-2局域網的相關概念與標準1.2.3IEEE802.31．CSMA/CDIEEE802.3定義了帶沖突檢測的載波偵聽多路訪問CSMA/CD方式。借助于這種方式，兩個或多個站能共享一個公共的總線傳輸介質。CSMA/CD的工作機制可概括為：先聽后講；邊講邊聽；沖突停止；延遲重發。1-2局域網的相關概念與標準2．幾種以太網標準（1）10Base-5（粗纜以太網）（2）10Base-2（細纜以太網）（3）10Base-T（雙絞線以太網）（4）10Base-F（光纖以太網）（5）100Base-TX（使用5類UTP的快速以太網）（6）100Base-FX（使用光纖的快速以太網）（7）100Base-T4（使用4對3類UTP的快速以太網）（8）100Base-T2（使用2對3類UTP的快速以太網）（9）1000Base-SX（使用1對短波長光光纖的千兆以太網）

10base510base210baseT10baseF介質粗同軸電纜細同軸雙絞線光纖最大段長500m200m100m2km拓撲結構總線總線星型點到點鏈路10baseT4100baseT100BaseT2100baseF介質4對無屏蔽3類雙絞線2對無屏蔽5類雙絞線2對3類雙絞線2根多模光纖最大段長100m100m100m2km拓撲結構星型星型星型星型IEEE802.310Mbit/s可選介質IEEE802.3u快速以太網可選介質1000baseSX1000baseLX1000BaseCX1000baseT介質2根多模光纖2根單模光纖屏蔽線5類無屏蔽雙絞線最大段長550m5km25m100m拓撲結構星型星型星型星型IEEE802.3z千兆位以太網可選介質1-2局域網的相關概念與標準1-2局域網的相關概念與標準3．現有產品對以太網標準支持情況概述在工程實踐中，標準需要產品的支持。就以太網而言，目前生產的10M和100Mbs的網卡、集線器和交換機一般都支持10Base-5、10Base-2、10Base-T、10Base-F、100Base-TX和100Base-FX等幾個標準。而支持100Base-T4和100Base-T2標準的設備則比較少。此外，目前生產的多數1000M設備一般同時支持1000Base-TX、1000Base-SX和1000Base-FX標準。需要指出的是，不同速度的以太網具有高度的兼容性，同一以太網中可存在多種數據傳輸速度。在組建以太網的過程中，不必考慮幀結構的兼容性。什么是傳輸協議？傳輸協議

是通信雙方為了實現通信所進行的約定或所做的對話規則。網絡協議通常由語義、語法、和定時關系三部分組成。決定數據如何通過網絡進行傳輸，以及數據如何進行封裝和尋址。下面我們簡單介紹局域網中常用的3種協議：NETBEUIIPX/SPXTCP/IP。他們都是工作在OSI模型的網絡層和傳輸層，因此他們應該叫做協議棧比較標準。1-2局域網的相關概念與標準1-3常用的通信協議及選擇

1.3.1NetBEUI/NetBIOS協議NetBEUI（NetBIOSExtendedUserInterface，NetBIOS下的擴展用戶接口）是一種體積小、效率高、速度快的通信協議，由IBM公司于1985年推出，是NetBIOS的改進版。該協議特別適用于局域網段內部的通信。在微軟的主流產品（如Windows9X和WindowsNT）中，NetBEUI會自動與網卡連接，連接在網絡上的計算機就能夠自動利用其功能與其他計算機進行通信。微軟之所以選擇NetBEUI，主要是因為它在工作時占用的內存少，速度快。將NetBEUI用于小型網絡是合適的。但是，在大型網絡中，NetBEUI不能很好地發揮其效能。因為NetBEUI用計算機名作為網絡地址，這樣網絡中就不能出現彼此同名的計算機，而在大型網絡中，很難保證計算機彼此不同名。此外，NetBEUI是不可路由協議，不支持跨越路由器的通信。基于上述認識，在網絡中選擇通信協議時，通常將NetBEUI與一種可路由協議協議（例如TCP/IP）配套使用，并以NetBEUI為主協議。當在局域網網段內部進行通信時，使用NetBEUI，當需要進行跨越網段的通信時，則使用其他的可路由選擇協議。1-3常用的通信協議及選擇

1.3.2IPX（因特網數據包交換）/SPX（順序信息包交換）協議IPX/SPX是NOVELL公司專有的傳輸協議，實際上包含兩部分——IPX和SPX。IPX為Internetpackageexchange是一種網絡層無連接協議。分組尋址和路由選擇都由IPX協議管理，也就是說IPX/SPX協議是可路由協議，與NETBEUI不同，可用于連接路由器分隔的不同網段。由于IPX不支持出錯管理，出于一些原因，這種功能由SPX即SequencedPackageExchange服務來實現。1-3常用的通信協議及選擇1.3.3TCP/IP協議TCP/IP具有很強的靈活性，支持任意規模的網絡，幾乎可連接所有類型的服務器和工作站。但其靈活性也為它的使用帶來了許多不便，在使用NetBEUI和IPX/SPX及其兼容協議時都不需要進行配置，而TCP/IP協議在使用前需要進行復雜的設置。使用TCP/IP協議的節點至少需要一個“IP地址”、一個“子網掩碼”、一個“默認網關”和一個“主機名”。如此復雜的設置，確實給一些初識網絡的用戶帶來了不便。同IPX/SPX及其兼容協議一樣，TCP/IP也是一種可路由的協議。TCP/IP協議的一個缺點是新手很難對它進行設置，因為它需要分配的地址和服務器太多。這一類地址包括：a.一個本地IP地址；b.域名服務器（DNS）的IP地址，該服務器用于把容易記憶的名字如翻譯成IP地址；c.WINS服務器的IP地址，用于把NetBIOS名字翻譯成IP地址；d.缺省網關的IP地址，用于進行因特網訪問；e.子網掩碼（SubnetMask）的設置，用于識別用戶計算機所在的網絡的網絡號；f.DHCP服務器的IP地址，用于動態分配IP地址。簡單的講，IP地址就是一個32位二進制代碼，每8位二進制位為一組，用于識別網絡上的計算機，這是PC的軟件地址，與網卡中固化的硬件地址相對。1-3常用的通信協議及選擇

IP地址的二進制形式類似下面的樣子：11000000011010100111111011000001這種形式只有程序員和計算機能夠讀懂，因此為了方便使用一般把IP地址寫為用分隔的四組十進制數字，例如191.106.126.193,每組十進制數在0~255之間。網絡中每臺主機都有一個惟一的IP地址，它的功能就像家里的門牌號、號碼一樣，惟一標識了網絡中的計算機。那么這些IP地址的設置有什么要求呢？用戶如果需要連接因特網，就必須像InterNIC(InternetNetworkInformationCenter)組織申請一個NetworkID（網絡編號），例如191.106,然后再給網絡上的每時每刻臺主機一個惟一的HOSTID（主機編號），例如191.106.10.2123,這樣網絡上的每臺主機就都有一個惟一的IP地址。但如果網絡不需要與外界通信，也可以不需要申請NetworkID，而選用任何一個NetworkID。IP地址分為A、B、C三大類，以符合不同大小網絡的需求。大型網絡使用CLASSA，中型網絡使用CLASSB，小型網絡使用CLASSC。我們假設IP地址以W.X.Y.Z表示，則這三類網絡的合法參數如下所示：

1-3常用的通信協議及選擇

CLASSNetworkIDHOSTIDW允許的使用范圍網絡個數主機個數AWX.Y.Z1~12612616777214BW.XY.Z128~1911638465534CW.X.YZ192~2332097152254在IP地址的使用中還應注意以下幾點：NetworkID127是用來做循環測試用，不能用做其他用途，例如如果送信息給IP地址127.0.0.1,此信息將回傳給本機。中的數字如果出現255，表示為廣播。例如送信息到255.255.255.255,表示將信息送給每一臺HOST；送信息到168.95.255.255,表示將信息送給NetworkID為168.95的每一臺HOST。c.第一組數字（W）不可高于233，因為它們是保留給實驗用的。d.最后一組數字（Z）不可以為0或255。由于網際網絡的蓬勃發展，IP地址的32個bit位已逐漸不夠使用，因此今后IP地址將使用128個bit位，這將大大改善IP地址資源枯竭的現象。IP地址的分類1-3常用的通信協議及選擇

子網掩碼（SubnetMask)也是一個32個bit位的值，具有兩大功能：一是用來IP地址中的NetworkID與HOSTID;二是用來將網絡分割為多個子網，當TCP/IP網絡中的主機相互通信時，就可用子網掩碼得知這些主機是否在相同的網絡區段內。1-3常用的通信協議及選擇

1-3常用的通信協議及選擇1.3.4通信協議選擇策略為局域網選擇通信協議時，應在網絡規模、網絡間的兼容性