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2020/1/261组网实用技术2020/1/262第一讲局域网组建基本知识2020/1/263学习目标：了解局域网的发展，理解局域网的概念、功能与特点，掌握网络系统结构与协议的基本知识，会使用OSI参考模型与TCP/IP体系结构对比，分析实际网络体系结构。理解IPv4与IPv6的要点与使用规范。熟练掌握IPv4子网地址设置与子网掩码设置。基本掌握IPv6地址表示方法与配置方法，理解IPv4向IPv6过渡的途径与方法。理解局域网的组成结构，理解对等网络、客户机/服务器网络及浏览器/服务器网络结构的特点与区别，基本掌握局域网各种结构的使用范围。2020/1/264重点知识：网络系统结构与协议OSI与TCP/IP体系结构IPv4子网地址设置与子网掩码设置IPv6地址表示与配置方法局域网的组成结构与使用范围2020/1/265计算机局域网概述概念功能特点发展2020/1/266计算机应用需求的增长和计算机成本的不断降低，使用计算机的用户数量在不断上升。人们希望能够将一个局部范围，如一个办公室、一栋写字楼、一个学校、一个企业的计算机通过一定的方法连接起来，以实现计算机之间数据交换，共享网络硬件和软件资源。这样，计算机局域网（LocalAreaNetwork，LAN）技术得到了广泛的应用和发展。2020/1/267概念:体现应用目的的定义：“以相互共享资源方式连接起来，并且各自有独立功能的计算机系统之集合”；体现物理结构的定义：“在网络协议的控制下，由一台或多台服务器、若干台终端机（PC）、数据传输设备（集线器、交换机），以及终端机与服务器间、终端机与终端机间、服务器与服务器间进行通信设备所组成的计算机复合系统”。2020/1/268文件共享：是指在网络环境下文件、文件夹、某个硬盘分区使用时的一种设置属性，一般指多个用户可以同时打开或使用同一个文件或数据。软件共享：是指免费软件，不用付费，而与大伙共享。2020/1/269发展:1969年，世界上最早的广域网ARPANET的研制成功，展现了计算机网络的广阔应用前景。1974年英国剑桥大学计算机研究室研究成功了著名的剑桥环局域网络（Cambridge-Ring）。1976年美国Xerox公司PaloAlto研究中心利用夏威夷大学ALOHA无线电网络系统原理成功开发了以太网（Ethernet），使之成为第一个共享总线式局域网。1980年美国DEC公司、Intel公司和Xerox公司联合公布了局域网DIX标准，即以太规范，使局域网的典型代表以太网进入规范阶段。1980年2月，IEEE学会下属的802局域网络标准委员会宣告成立，并相继提出了若干802局域网络协议标准。1984年IBM公司推出它的IBMPCNETWORK宽带局域网产品，遵循以太规范，可以用来连接已经有广泛用户的环形局域网产品。20世纪80年代中后期到90年代，具有较高水平的局域网操作系统（NOS）也得到了很大发展。2020/1/2610发展:进入20世纪90年代，局域网技术主要朝着两个方面发展：互联和高速。在网络高层协议和操作系统支持下，已实现了LAN-LAN互联和LAN-WAN的互联。互联扩大了局域网的应用范围，从某种意义上来说，局域网已不再是“局域”的了。另一方面随着局域通信技术光纤化的趋势，出现了多种新的光以太网通信技术（例如10Gbps以太网），使局域网正朝着高速率、大容量的方向发展。局域网上传输的信息也不再是文本数据，而是融合话音、数据和视频的多媒体信息。局域网速度已经从共享式10Mbps升级到交换式100Mbps–1000Mbps，目前最快的以太网交换机带宽可达到10Gbps。2020/1/2611功能:资源共享。共享网络中的各种硬件和软件资源，使网络中的资源互通有无、分工协作；从而避免了不必要的投资浪费，大大提高了资源的利用率。负载均衡与分布处理。将局域网任务分布在多台主机，均衡网络负载。将任务分散到不同的计算机上进行分布式处理，充分利用各地的计算机资源进行协同工作。信息快速传输和集中处理。局域网可以实现客户机与客户机之间、客户机与服务器之间、服务器与服务器之间快速可靠的信息传输，并可根据实际需要对信息进行分散或集中管理。综合信息服务。企事业局域网可提供数字、语言、图形、图像等各种信息传输，实现电子邮件、电子会议、网上办公、网上学习等。2020/1/2612特点:局域网地理范围一般在0.01km~20km之间。这样的地理范围可以是一个跨城市的集团组织或是一个集团的建筑楼群，也可以是一栋楼或一个办公室。可见局域网联网非常灵活，甚至两台计算机就可以连成一个对等的局域网。局域网是专用网。一般由一个部门专有，不需要使用公共通信设施连网，专线使得局域网具有较好的信道质量。局域网的数据传输率高，误码率低。数据传输率一般在10Mbps–10Gbps，而误码率却在10-9左右。局域网使用共享信道技术，具有独特的介质访问控制方式。例如，以太网的总线结构和基于CSMA/CD的介质访问控制。局域网价格低廉，组网容易，使用方便。2020/1/2613计算机网络的组成与结构早期计算机网络结构与组成最初出现的计算机网络是广域网；广域网从逻辑功能上可以分成资源子网与通信子网两个部分；资源子网由主机系统、终端、各种网络软件与数据资源组成；通信子网由路由器、通信线路组成；2020/1/2614资源子网和通信子网两个部分的结构示意图通信子网资源子网CCPCCPCCPCCPCCPCCP主机主机主机主机终端终端终端终端2020/1/2615资源子网的概念资源子网的组成（大量接入互联网的主机和用户设备）主机终端终端控制器外设软件资源信息资源主机（host）大型机、中型机、小型机、工作站或微机终端（terminal）用户访问网络的界面;终端可以是简单的输入、输出终端，也可以是带有微处理机的智能终端;终端可以通过主机连入网内，也可以通过终端控制器、报文分组组装与拆卸装置或通信控制处理机连入网内。2020/1/2616资源子网中的所有用户设备也称为端系统，端系统是能够运行FTP应用程序、E-MAIL应用程序、Web应用程序、即时通信程序的计算机。因此，端系统又被称为主机。需要注意的是：在未来的网络应用中，端系统的主机类型将从计算机扩展到所有能够接入互联网的设备，如手持终端PDA、固定与移动电话、数码相机、电视机，各种家用电器。2020/1/2617通信子网的概念通信子网由通信控制处理机、通信线路与其他通信设备组成，完成网络数据传输、转发等通信处理任务；通信控制处理机在网络拓扑结构中被称为网络结点；通信控制处理机作为与资源子网的主机、终端的连接的接口，将主机和终端连入网内；通信控制处理机作为通信子网中的分组存储转发结点，完成分组的接收、校验、存储、转发等功能；早期的ARPAnet中，承担通信控制处理机功能的设备是接口报文处理机（interfacemessageprocessor，IMP）。（由大量路由器互联的广域网、城域网和局域网。）2020/1/2618总的来说，边缘部分利用核心交换部分所提供的数据传输服务功能，使得接入互联网的主机之间能够相互通信和共享资源。2020/1/2619现代网络结构的变化随着微型计算机的广泛应用，大量的微型计算机是通过局域网连入广域网，而局域网与广域网、广域网与广域网的互连是通过路由器实现的；在Internet中，用户计算机需要通过校园网、企业网或ISP联入地区主干网，地区主干网通过国家主干网联入国家间的高速主干网，这样就形成一种由路由器互联的大型、层次结构的互联网络。2020/1/2620由路由器互联的大型、层次结构的互联网络示意图2020/1/2621简化的互联网的网络结构示意图2020/1/2622网络体系结构与协议概念原理OSI模型TCP/IP拓扑结构IPv4协议IPv6协议2020/1/2623网络体系结构与网络协议是网络技术中两个基本的概念。为了理解网络体系结构与网络协议的基本概念，不妨先分析一个实际生活中通信系统的例子，可以得到很多有益的启示。172020/1/2624通信者活动邮局服务业务邮局转送业务发信者收信者运输部门的邮件运输业务书写信件、贴邮票、送邮箱收集信件、盖邮戳、信件分拣信件打包送运输部门路由选择、运输转送邮局、接收邮包分发邮件、邮件拆包信件投递、信件分拣阅读信件通信者活动邮局服务业务邮局转送业务邮政系统的信件处理过程172020/1/2625邮政系统和计算机网络系统相似之处协议层次接口体系结构252020/1/2626网络协议由三个要素构成：语法、语义和时序。语法确定通信双方之间“如何讲”，由逻辑说明构成，确定通信时采用的数据格式、编码、信号电平及应答结构等；语义确定通信双方之间“讲什么”，由通信过程的说明构成，要对发布请求、执行动作及返回应答予以解释，并确定用于协调和差错处理的控制信息；时序确定事件的顺序以及速度匹配、排序等。网络协议是为网络中数据交换而制定的规则、约定与标准;2020/1/2627•实现一种网络应用通常需要制定一组协议，称为协议栈或协议族（protocolsuite）。2020/1/2628层次（layer）层次是人们处理复杂问题的基本方法；将总体要实现的很多功能分配在不同层次，对每个层次完成的服务及服务实现的流程都有明确规定；不同的系统具有相同的层次；不同系统的同等层具有相同的功能；高层使用低层提供的服务时，不需要知道低层服务的具体实现方法。2020/1/2629接口（interface）接口是同一结点内相邻层之间交换信息的连接点；同一结点的相邻层之间存在明确规定的接口，低层通过接口向高层提供服务；只要接口条件不变、低层功能不变，低层功能的具体实现方法与技术的变化不会影响整个系统的工作。2020/1/2630网络体系结构（networkarchitecture）网络体系结构是网络层次结构模型与各层协议的集合；各层之间相对独立，高层只需知道下层能够提供的服务，而无需知道低层的服务如何实现。各层都可以采用最合适的技术来实现；整个系统被分解为若干个易于处理的部分；每层的功能与提供的服务都已有精确说明，因此这有利于促进协议的标准化。2020/1/2631体系结构。为了完成计算机间的协同工作，把计算机间互连的功能划分成具有明确定义的层次，规定了同层次进程通信的协议及相邻层之间的接口服务。将这些同层次进程通信的协议以及相邻层接口统称为网络体系结构。分层特点。独立性强，功能简单，适应性强，易于实现和维护。1层N-1层N层N+1层外层2020/1/2632OSI参考模型的基本概念OSI参考模型中的“开放”是指只要遵循OSI标准，一台计算机就可以与位于世界上任何地方、同样遵循同一标准的其它计算机进行通信；OSI参考模型定义开放系统的层次结构、层次之间的相互关系与各层包括的服务；OSI参考模型作为一个框架来协调和组织各层协议的制定，也是对网络内部结构精炼的概括与描述。322020/1/2633应用层表示层会话层传输层网络层物理层传输介质主机网络层数据链路层物理层通信子网资源子网主机主机数据链路层应用层表示层会话层传输层网络层物理层主机数据链路层网络层数据链路层物理层传输介质传输介质通信子网路由器路由器路由器路由器广域网结构与OSI参考模型关系的示意图2020/1/2634ISO划分层次的原则网中各结点都具有相同的层次；不同结点的同等层具有相同的功能；同一结点内相邻层之间通过接口通信；每层可以使用下层提供的服务，并向其上层提供服务；不同结点的同等层通过协议来实现对等层次之间的通信。2020/1/2635OSI参考模型七层结构物理层数据链路层网络层传输层会话层表示层应用层352020/1/2636OSI环境的基本概念研究OSI参考模型时需要清楚它描述的范围，这个范围称为OSI环境（OSIenvironment，OSIE）。网络层数据链路层物理层数据