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十二五局域网技术与组网工程课件宫纪明主编2011年5月十二五课件制作人声明•本课件共9个Powerpoint文件（每章一个）。教师可根据教学需要自由修改、增加或删减此课件，但不能出版销售。•对于课件中出现的缺点和错误，欢迎读者提出宝贵意见，以便及时修订。局域网技术与组网工程第2章Windows2003Server服务器第3章Linux服务器第4章交换机配置第5章路由器配置第6章三层交换第7章局域网布线工程第8章局域网安全第9章局域网项目工程案例第1章局域网基础知识十二五第1章局域网基础知识十二五局域网基础知识计算机网络的体系结构局域网的构成外围设备工作站网络服务器网络操作系统和网络协议计算机网络的定义和内涵基本概念计算机网络的系统组成计算机网络的产生和发展计算机网络的功能计算机网络的分类局域网的概念及特点局域网的拓扑结构局域网的概念及特点局域网的概念及特点局域网的协议IP地址及子网掩码的应用TCP/IP协议局域网基础知识计算机网络的体系结构计算机网络的体系结构局域网的构成外围设备工作站网络服务器网络操作系统和网络协议局域网的构成外围设备工作站网络服务器网络操作系统和网络协议局域网的构成外围设备工作站网络服务器网络操作系统和网络协议局域网的构成外围设备工作站网络服务器网络操作系统和网络协议计算机网络的定义和内涵基本概念计算机网络的系统组成计算机网络的产生和发展计算机网络的功能计算机网络的分类计算机网络的定义和内涵基本概念计算机网络的系统组成计算机网络的产生和发展计算机网络的功能计算机网络的分类局域网的概念及特点局域网的概念及特点局域网的拓扑结构局域网的拓扑结构局域网的概念及特点局域网的概念及特点局域网的概念及特点局域网的概念及特点局域网的协议局域网的协议IP地址及子网掩码的应用TCP/IP协议本章结构十二五本章目标•掌握计算机网络的概念、内涵和分类•理解计算机网络体系结构及网络协议的实质•了解OSI/RM各层的功能及工作流程•掌握局域网的特点•掌握局域网组成部分的工作原理、功能•掌握局域网的各种拓扑结构的特点及应用•理解TCP/IP协议各层的功能及协议•掌握IP地址及子网的概念、作用及应用十二五1.1计算机网络的基本概念1.1.1计算机网络的定义和内涵•定义：就是利用通信线路和通信设备将处在不同地理位置上具有独立功能的计算机系统连接起来，借助功能完善的网络软件以实现资源共享和数据通信为目的的系统。十二五交换机的堆叠十二五•涵义：(1)通信线路包括有线传输介质（如：同轴电缆，双绞线，光纤等）和无线传输介质（如：微波，卫星，红外线等）。(2)通信设备主要包括集线器，网桥，交换机，路由器，网关等网络设备。(3)不同地理位置指至少有两台计算机连接起来才能构成计算机网络。(4)独立功能的计算机系统是指计算机具有完整的硬件和软件系统，不管是否连接网络它都能正常的工作。(5)网络软件主要是指各计算机之间要能相互通信，必须遵循共同确认的规则、约定和标准，即网络协议（简称协议）。协议是计算机网络的本质，没有协议无论怎样连接计算机之间也不能相互通信。(6)资源共享是计算机网络的功能和目的。计算机网络提供的可共享的资源包括硬件资源（如大型计算机，打印机等）、软件资源（如大型数据库等）和信息（数据）资源（如浏览Web页等）。十二五1.1.2计算机网络的产生和发展第一阶段：以单计算机为中心的多终端联机系统•在20世纪50年代，美国麻省理工学院林肯实验室为美国空军设计的半自动化地面防空系统（SAGE）就采用了这种系统结构•特点是：由于整个系统只有一台主机（中心主机），所以它不是现代意义上的计算机网络，但是，它建立计算机网络的雏形。十二五•有三个缺点：1)一是主机负荷较重，效率低，因为主机要承担与各终端的通信工作，占用了数据处理的时间。2)二是通信线路的利用率低，因为每个终端都要单独占用一条通信线路与中心计算机通信。3)三是系统可靠性低，因为这种结构属于集中控制，一旦中心计算机发生故障，整个系统将瘫痪。十二五•解决方法：1)首先为了提高主机效率，采用了通信控制器来承担主机与各终端的通信功能，主机只承担数据处理，提高了效率。2)其次为了提高线路利用率，采用了多点接入通信线路的方式，所谓多点接入通信线路就是多个终端连接在一条通信线路上，多个终端共享同一条通信线路与中心主机进行通信，从而提高了线路的利用率。这样改进后系统结构形式。3)第三要提高系统的可靠性，就必须连接多台主机来提供可替代的资源，这样就进入了计算机网络发展的第二个阶段：计算机——计算机网络阶段。十二五第二阶段：计算机——计算机网络•1969年，美国国防部高级研究计划署（DARPA）建成的ARPANET实验网是现代计算机网络诞生的标志，也是今天的Internet网络的前身。•ARPANET的主要特点是实现了资源共享，使用了分组交换技术，属于分散控制方式。十二五第三阶段：标准化的计算机网络•1974年IBM公司宣布了它研制的系统网络体系结构SNA（SystemNetworkArchitecture）,它是按照分层的方法制定的。•DEC公司也在20世纪70年代末开发了自己的网络体系结构—数字网络体系结构DNA（DigitalNetworkArchitecture）。•国际标准化组织（ISO）于1984年正式颁布了一个能使各种计算机在世界范围内互联成网的国际标准ISO7489，简称OSI/RM(开放系统互联参考模型)。所谓开放系统指的是遵循OSI/RM标准的网络系统。十二五第四阶段：国际化的计算机网络•计算机网络向着多媒体、智能化和高速互联的方向发展，并得到广泛的应用，全球形成了以因特网为核心的高速计算机互联网。•电信网络、有线电视网络和计算机网络三网合一形成统一的网络环境。•现在主要有四个技术热点：多媒体技术、宽带网技术、移动通信技术和信息安全技术。•网络的发展方向是：高速化、通信网络的综合服务和宽带化、管理的智能化、技术的标准化、可移动性以及信息的安全性。十二五1.1.3计算机网络的系统组成1．计算机网络的系统组成•计算机网络从功能上划分为通信子网和资源子网两大部分。十二五（1）通信子网•由通信设备和通信链路构成；•完成数据传输、交换、加工和转换等通信处理工作。（2）资源子网•由主机系统、终端设备、终端控制器、各种软件资源与信息资源组成；•完成数据的处理及存储功能。有些主机系统作为服务器，有些主机系统作为客户机。十二五2．现代网络结构的特点•计算机是通过局域网联入广域网，而局域网与广域网、广域网与广域网的互联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。•从组网的层次角度看网络的组成结构，也不一定是一种简单的平面结构，而可能变成一种分层的立体结构。十二五核心层分布层访问层十二五1.1.4计算机网络的功能1．数据通信2．资源共享3．提高系统的可靠性4．分布式网络处理和负载均衡•网格计算和云计算都是分布式计算。网格计算强调资源共享，任何人都可以做为请求者使用其它节点的资源，但任何人都需要贡献一定资源给其他节点。云计算强调专有，使计算分布在大量的分布式计算机上，而非本地计算机或远程服务器中，任何人都可以获取自己的专有资源，并且这些资源是由少数团体提供的，但用户不需要贡献自己的资源。十二五1.1.5计算机网络的分类1．按网络的覆盖范围分类•广域网WAN(WideAreaNetwork)•城域网MAN(MetropolitanAreaNetwork)•局域网LAN(LocalAreaNetwork)•个人区域网PAN(PersonalAreaNetwork)十二五2．按网络的使用者不同分类•公用网:是指由电信公司出资建立的大型网络，所有愿意按照电信公司的规定缴纳费用的用户都可以使用这种网络，因此公用网也称为公众网。•专用网:是指由某个部门为本单位（或本系统）的特殊业务工作的需要建立的网络。这种网络不向本单位（或本系统）以外的用户提供服务。例如，军队、铁路、银行、电力等系统均有本系统的专用网。十二五1.2计算机网络的体系结构1.2.1网络协议•在网络系统中,为了保证数据通信双方能正确而自动地进行通信，针对通信过程的各种问题，制定的一整套规则、约定和标准,这就是网络系统的通信协议。•网络协议主要由三个要素组成：语法：即数据与控制信息的结构或格式；语义：即需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种响应；同步：即事件执行顺序的规定。十二五•计算机网络体系结构所谓计算机网络体系结构就是计算机网络的所有层和各层协议的集合。计算机网络体系结构只是对计算机网络及其组成部分所应完成的功能的精确定义。十二五1.2.2OSI/RM体系结构1．OSI参考模型主机A主机B十二五•开放系统互连参考模型(OSI/RM,OpenSystemInterconnectionReferenceModel)是由国际标准化组织(ISO)制定的标准化的计算机网络体系层次结构模型。•所谓开放系统就是指所有能够互联的系统,即所有遵循OSI/RM开发的系统。•主机A和主机B都遵循OSI/RM标准。十二五•对等层两主机中功能相同（如主机A的网络层和主机B的网络层）的层称为同等层或对等层。对等层遵循相同的协议，而不同层的协议不同，功能也不同，按照协议的定义，只能是对等层之间才能相互通信。十二五•信息的实际传输过程：是从主机A的某层（如应用层）向下通过层间接口逐层传输，再通过物理层下面的传输介质到达主机B的物理层，然后再向上通过层间接口逐层到达对等层（应用层）。•层间关系：在同一主机中，各层通过执行本层的协议来完成本层的功能并向其相邻上层提供服务，同时该层利用其相邻下层提供的服务来实现与对等层通信的。十二五2．实体、协议、服务和服务访问点•实体(entity)表示任何可发送或接收信息的硬件或软件进程。•协议是控制两个对等实体进行通信的规则的集合。•在协议的控制下，两个对等实体间的通信使得本层能够向上一层提供服务。要实现本层协议，还需要使用下层所提供的服务。本层的服务用户只能看见服务而无法看见下面的协议。下面的协议对上面的服务用户是透明的。•协议是“水平的”，即协议是控制对等实体之间通信的规则。服务是“垂直的”，即服务是由下层向上层通过层间接口提供的。•同一系统相邻两层的实体进行交互的地方，称为服务访问点SAP(ServiceAccessPoint)。十二五3．各层的主要功能物理层（第一层）•物理层的主要功能就是为其上层（数据链路层）提供物理连接，实现比特流的透明传输。•物理层为实现这种功能提供与物理传输媒体之间的接口有关的四个特性：①机械特性：指明接口部件的尺寸、规格、插脚数和分布等；②电气特性：指明接口电缆的各条线上出现的电压范围；③功能特性：指明某条线上出现某一电平的电压的用途；④规程特性：指明接口部件的信号线在建立、维持、释放物理连接和传输比特流的时序。•物理层传输的数据单元是比特流十二五数据链路层（第二层）•数据链路层的主要功能是实现相邻两个结点之间（相邻是指两个结点之间只存在一条传输介质，而中间没有任何其他的结点）无差错数据帧的传输。数据链路层还负责建立、维持和释放数据链路的任务。•所谓链路，是指相邻结点之间的物理线路。•数据链路，当在链路上传输数据时，还必须有一些必要的通信协议来控制这些数据的传输，把实现这些协议的硬件和软件施加到链路上，就建立了数据链路。•该层传输的数据单元是数据帧，简称为帧。每一个帧包括数据和一些必要的控制信息（包括同步信息、地址信息、差错控制信息等），它是数据链路层把上层（网络层）送来的数据（分组）加上首部和尾部封装成为帧的，控制信息就包含在帧的首部和尾部中。十二五网络层（第三层）•主要功能是分组交换与路由选择。•该层传输的数据单元称为分组或包、IP数据报，它是网络层把上层（传输层）送来的数据添加上首部（包含有地址信息、分组长度信息等）封装成的；当网络层收到对