作者：贺全荣,车世安
出版社：清华大学出版社
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局域网组建、管理及维护实用教程试读：
前言
随着因特网的迅速发展，网络已经渗透到各行各业，并与我们的工作、生活息息相关。局域网是因特网的基础单元，在政府部门、企事业单位，甚至家庭都得到了广泛的应用，所以对局域网的组建、维护、管理人才的需求量比较大。因此，我们结合自己的工作实践和经验，组织编写了本书。本书既适合作为高、中等职业学校以及各类计算机培训中心的教材，也可以作为自学局域网组建、管理维护人员的参考书。
本书语言风格朴实，内容通俗易懂、新颖实用。是作者根据多年在基层做网络管理维护工作的实践经验总结编写的。本书注重实用性，理论与实践应用相结合，在每章后均有动手实践和课后习题。
第1章是局域网基础入门，介绍网络基础知识、局域网的特点及分类和通信协议；第2章是认识局域网硬件设备，介绍局域网常见的硬件设备，让读者熟悉各种硬件设备的特点、分类和用途；第3章是局域网连接Internet，详细介绍了目前常用的几种局域网接入Internet的方式和特点；第4章是配置Windows Server 2003，主要介绍Windows Server 2003服务器的活动目录、DNS和DHCP安装配置方法；第5章是管理FTP站点服务器，介绍FTP站点服务器的建立管理和应用；第6章是管理Web站点服务器，讲解如何建立和管理Web站点服务器；第7章是家庭局域网的组建，讲述如何组建不同方式的家庭局域网，以及家庭局域网的应用；第8章是宿舍局域网的组建，介绍几种宿舍局域网的组建方法和利用宽带路由器来共享上网；第9章是企业局域网的组建，介绍企业局域网的结构选择和子网划分，以及VPN服务器的创建与管理和邮件服务器的建立与管理；第10章是网吧的组建，介绍网吧的组建方法和网吧组建实战过程；第11章是无线局域网的组建，介绍无线局域网的相关知识和组建方法；第12章是让局域网更加安全，讲述了网络监控工具、数据的备份和网络防火墙等内容；第13章是局域网维护与故障排除，介绍局域网故障的产生原因和排除思路，网络故障诊断工具的使用方法，以及常见的局域网故障的处理方法；最后一章是交换机和路由器的配置基础，介绍几种配置的方式和具体方法，另外，通过一个校园网的配置实战，让读者学习配置交换机和路由器的方法。
本书由贺全荣、车世安共同编写，贺全荣主要编写了第1、2、5、9、10、11、12、13、14章，车世安编写了第3、4、6、7、8章。在编写过程中得到了清华大学出版社相关领导和邹杰编辑的大力支持，在此表示衷心的感谢。由于编者水平有限和时间仓促，书中疏漏或不妥之处在所难免，希望读者给予批评指正，提出宝贵的意见。第1章局域网基础入门学习目标●了解网络的概念、发展史和分类，以及局域网的分类。●了解局域网的通信协议和相关术语。知识要点●基础知识：网络的概念、发展史和分类。●重点知识：局域网的通信协议。●了解知识：局域网的分类和相关术语。●提高知识：各种通信协议的安装和使用。
局域网（Local Area Network，LAN）是相对于广域网（WAN）和城域网（MAN）在微型计算机大量推广使用之后逐步发展起来的一种使用范围最广泛的网络，是指在某一区域内由多台计算机互联而成的计算机网络。本章重点介绍网络的概念和发展史、局域网的分类和通信协议，以及通信协议的安装使用。本章所介绍的各部分基础知识，对于后面的学习有很大的帮助。1.1 网络基础知识
首先我们要了解与网络有关的基础知识，如网络的概念、发展史和分类等，下面将进行介绍。1.1.1 什么是网络
网络是现代通信技术与计算机技术相结合的产物。它是把物理上分开的多台计算机或者其他计算机网络设备通过传输介质连接在一起组成的系统。
计算机网络的组成基本上包括：计算机、网络操作系统、传输介质（可以是有形的，也可以是无形的）以及相应的应用软件四部分。有了网络，不同区域的众多计算机可以方便地互相传递数据等信息、共享软硬件资源。通俗地说，网络就是通过电缆、电话线或电磁波等传输介质互联的计算机的集合。如图1-1所示就是一个典型的计算机网络。
计算机网络的功能很多，其中最重要的3个是：数据通信、资源共享和分布处理。●数据通信是计算机网络最基本的功能，它用来传送网络各结点之间的各种数据信息，包括文字、图片、声音、视频、动画等。利用这一功能，可将分散在各个地区的单位或部门用计算机网络联系起来，进行信息的交流。●资源共享指的是网络中所有的软件、硬件和数据资源可以提供给网络上的其他用户使用。例如，某城市的数据库资源（如火车票订购、酒店客房预订等）可供其他城市用户使用；某台计算机的外部设备如打印机、光驱等，可提供给网络中其他计算机共享使用。●分布处理是指当某台计算机负荷过重，或正在处理某项工作时，可将新任务转交给网络中其他空闲的计算机来处理。这样能均衡各计算机的负荷，提高任务处理的实时性，从而提高计算机的处理能力。如目前大型的网络游戏一般都采用多台服务器做负载均衡以提高数据处理能力。图1-1 典型的计算机网络1.1.2 网络发展史
现代意义上的计算机网络是从1969年美国国防部高级研究计划局（DARPA）建立的ARPANET实验网络开始的。
提示：1951年，美国麻省理工学院林肯实验室就开始为美国空军设计称为SAGE的半自动化地面防空系统，该系统最终于1963年建成，被认为是计算机和通信技术结合的先驱。ARPANET 实验网阶段
ARP，即美国国防部高级研究计划局的简称，该局在20世纪60年代提出要研制一种全新的、能够适应现代战争的、生存能力很强的网络，用以对付来自前苏联的核进攻威胁。最初建立ARPANET是为了方便联网的学校能够交流信息和共享资源，当时只有4个结点，以电话线为主干网络；两年后，发展为15个结点，进入工作阶段，此后规模不断扩大；20世纪70年代后期，网络结点超过60个，主机有100多台，覆盖范围跨越美洲大陆，连通了美国东部和西部的许多大学和研究机构，而且通过通信卫星与夏威夷和欧洲地区的计算机网络相互连通。
其特点主要是：资源共享、分散控制、分组交换、采用专门的通信控制处理机、分层的网络协议等，这些特点被认为是现代计算机网络的一般特征。
ARPANET有了数据包这个新技术，能够使数据经由不同路径到达目的地，重组后得到原数据。由于ARP的名字在1971年被更改为美国国防部高级研究计划署，因此人们习惯将DARPANET称为ARPANET。计算机网络标准化阶段
随着计算机网络技术逐渐成熟，网络应用越来越广泛，网络规模也逐步增大，各大公司纷纷制定了自己的网络技术标准。
IBM于1974年推出了系统网络结构（System Network Architecture），为用户提供能够互联的成套通信产品；1976年UNIVAC宣布了该公司的分布式通信体系结构（Distributed Communication Architecture）。
1977年ISO组织的TC 97信息处理系统技术委员会SC 16分技术委员会开始着手制定开放系统互联参考模型（OSI/RM），其标志着新一代计算机网络的诞生。此时的计算机网络在共同遵循OSI/RM标准的基础上，形成了一个具有统一网络体系结构，并遵循国际标准的开放式和标准化的网络。OSI/RM参考模型把网络划分为7个层次，并规定，计算机之间只能在对应层之间进行通信，这大大简化了网络通信原理，是公认的新一代计算机网络体系结构的基础，为普及局域网奠定了基础。局域网的发展、因特网出现阶段
20世纪80年代末，局域网技术发展成熟，出现了光纤等高速网络技术，随后Internet出现。
提示：中国Internet发展简述
1983年，我国第一次与国外通过计算机和网络通信，从此拉开了中国Internet发展的帷幕。
1986年，中国高能物理研究所通过商用电话线，与欧洲原子能质子物理研究室（CERN）直接建立了电子通信连接，实现了两个结点之间的电子邮件传输。
1986年，北京计算机应用技术所开始与国际联网，建立了中国学术网络（CANET）。
1992年，中科院网（CASNET）、清华校园网（TUNET）、北大校园网（PUNET）建成。
1994年，由原邮电部投资的中国公用计算机网CHINANET开始启动，并于1996年正式投入使用，此后开始进入高速发展的阶段。
1972年，Xerox公司发明了以太网，1980年2月IEEE组织了802委员会，开始制定局域网标准。1985年美国国家科学基金会（National Science Foundation）利用ARPANET协议建立了用于科学研究和教育的骨干网络NSFNET，1990年NSFNET取代ARPANET成为国家骨干网，并且走出了大学和研究机构进入社会，从此网上的电子邮件、文件下载和信息传输受到人们的欢迎和广泛使用。
1992年，Internet学会成立，该学会把Internet定义为“组织松散的、独立的国际合作互联网络”。20世纪90年代后期，Internet发展速度迅猛。至今，因特网已连接了世界上大部分国家，不计其数的计算机通过它连接在一起，成为目前规模最大的国际性计算机网络。下一代网络
下一代网络（NGN），是一个比较开放的定义术语，泛指一个不同于当代或前一代的网络体系结构，通常是指以数据为中心的融合网络体系结构。NGN的出现是网络技术的新发展。从广义上讲，下一代网络应是一个能够提供包括语音、数据、视频和多媒体业务的基于分组技术的综合开放的网络架构。
在功能上NGN分为4层，即接入和传输层、媒体层、控制层、网络服务层，涉及软交换、MPLS、E-NUM等技术。1.1.3 网络的分类
网络的分类方法有很多，可以按照不同的标准来分类。按网络结点分布和规模来分类
按网络结点分布和规模来看，可分为局域网（Local Area Network，LAN）、广域网（Wide Area Network，WAN）和城域网（Metropolitan Area Network，MAN）。●局域网是一种在小范围内组建的计算机网络，如一个工厂、一个企事业单位内部。局域网距离可在十几千米以内，结构简单，布线容易。●广域网范围很广，网络的传输距离很远，网络结构也非常复杂，可以分布在一个省内、一个国家或几个国家。●城域网是在一个城市内部组建的计算机信息网络，给城市居民提供各种信息服务。目前，我国许多城市都建立了城域网。按交换方式分类
按交换方式可分为线路交换网络（Circurt Switching）、报文交换网络（Message Switching）和分组交换网络（Packet Switching）。●线路交换最早出现在电话系统中，需要事先静态地分配通信线路。早期的计算机网络就是采用此方式来传输数据的，这需要先把数字信号转换为模拟信号后才能在线路上传输。现在的网络基本上不采用这种方式了。●报文交换是数据以不定长的报文形式传输，一端发出的报文被存储在交换设备（如交换机）中，交换设备根据报文的目的地址选择合适的路径发送报文，这种方式又叫做存储转发方式。●分组交换也采用报文传输，首先将一个长的报文划分为许多定长的报文分组，然后以分组作为传输的基本单位，这不仅大大简化了对计算机存储器的管理，而且也加速了信息在网络中的传播速度。由于分组交换同线路交换和报文交换相比，具有许多优点，因此它已成为目前计算机网络的主流交换方式。按网络拓扑结构分类
按网络拓扑结构可分为星型网络、树型网络、总线型网络、环型网络和网状网络等。1.2 局域网的特点和分类
随着计算机的广泛应用和计算机网络技术的发展，局域网已得到充分的应用和普及，几乎每个单位都有自己的局域网，甚至有的家庭中都有自己的小型局域网。
局域网，是指在局部地区范围内的网络，它所覆盖的地区范围较小，所涉及的地理距离上一般来说可以是几米至万米以内，在计算机数量配置上没有太多的限制，少的可以只有两台，多的可有上千台，一般来说在企业局域网中，工作站的数量在几十到几百台之间。
局域网的特点是：连接范围较小、用户数较少、组建容易、网络速率高。IEEE的802标准委员会定义了多种主要的局域网标准：以太网（Ethernet）、令牌环网（Token Ring）、光纤分布式接口网络（FDDI）、异步传输模式网（ATM）以及最新的无线局域网（WLAN），目前最快的局域网是10Gbps的以太网。下面来看看局域网的分类。1.2.1 按拓扑结构分类
局域网按照拓扑结构来分类，可以分为环型结构局域网、总线结构局域网、星型结构局域网、混合型局域网等。环型结构局域网
环型结构局域网如图1-2所示，各个终端计算机通过网卡依次连接成一个闭合的环状网络，终端计算机地位相同，数据可单向也可双向传输。这种结构的优点是网络管理简单，通信设备如传输介质比较节省；缺点是从网络中增加或者移除终端计算机非常不方便。另外由于信息是串行穿过多个结点环路接口，当结点过多时，会影响网络传输速度，使网络响应时间变长。图1-2 环型结构局域网
提示：由于环路封闭扩充不方便，环型结构局域网目前已趋于淘汰，很少有人使用。总线型结构局域网
总线型结构局域网如图1-3所示，是将所有的主机通过一根总线相连，数据可双向传输。这种结构的优点是从网络中增加或者移除终端计算机非常方便，网络中有一台主机出现故障不会影响其他主机的数据传输；但扩展性较差，主机的数量增多会直接影响到整个网络的网速，对总线的依赖性比较高，总线如出现故障，整个网络就基本瘫痪。现在也很少有人使用这种结构来组建局域网了。图1-3 总线型结构局域网星型结构局域网
这种结构目前在局域网中的应用最为普遍，如图1-4所示。星型结构几乎是Ethernet网络专用的，网络中的各终端设备通过一个网络集中设备（如集线器、交换机）连接在一起，各结点呈星状分布。这种结构的网络目前用得最多的传输介质是双绞线，如常见的五类双绞线、超五类双绞线等。它的优点是组网容易，终端扩展、移动方便，向网络中添加终端设备时只需要从集线器或交换机等集中设备中分一条网线即可，而要移动一个结点只需要把相应结点设备移到新结点即可，而不会像环型网络那样“牵其一而动全局”。出现故障后容易维护，比较容易定位故障点，网络传输速度快。目前星型结构局域网可以达到1000Mbps甚至10Gbps的速度。图1-4 星型结构局域网混合型结构局域网
混合型结构局域网如图1-5所示，是指网络拓扑结构由多种结构混合连接而成，这样的拓扑结构更能满足较大网络的拓展，主要用于规模比较大的局域网。图1-5 混合型结构局域网1.2.2 按网络服务对象分类
按照网络服务的对象分类，可以将网络分为企业网、校园网等类型。企业局域网
企业网顾名思义，就是为某个企业服务的计算机网络。图1-6是一个企业网的网络结构示意图。图1-6 某企业局域网拓扑图校园局域网
校园网是为大学、中学、小学等学校服务的网络。随着“校校通”工程的启动，出现了越来越多的校园网，现在全国已有5000多所中小学有了校园网。图1-7是某学校校园网的网络结构示意图。图1-7 某校校园网拓扑图
提示：局域网的分类方法还有很多，如按照传输介质来分类，可以将局域网分为有线网络和无线网络两种；按照局域网使用的技术分类，可以分为以太网、光纤分布式数据接口、异步传输模式、令牌环网等。1.3 局域网常见的通信协议
计算机网络进行工作时，必须有一种网络通信协议，使得各计算机网络终端之间能够相互进行“交流”，从而进行数据等信息的传递。通信协议（Protocol）是计算机网络设备用来通信的一套规则，这种规则相当于各计算机网络终端彼此都能听得懂的公用语言，也像现实生活中的法律一样，大家都必须遵守，按照规则进行通信。
网络的协议可以概括为两类：“内部协议”和“外部协议”。内部协议在组网中一般很少涉及，它主要提供给网络开发人员使用。这里我们只是为了组建管理网络，不用深入了解内部协议。
一般我们常说的局域网通信协议指的是外部协议。
局域网发展到今天，开发的协议很多，但只有少数被保留了下来。协议的淘汰有多种原因，如设计不合理、实现不方便或缺乏相关硬件设备支持等，而那些保留下来的协议经历了时间的考验并成为有效的通信方法。目前局域网中最常见的3个协议是TCP/IP、Novell的IPX/SPX和Microsoft的NetBEUI。1.3.1 TCP/IP协议
在Internet没有形成之前，全球已经建成了很多各自独立的小型局域网。网络中主机有的是PC，有的是MAC，还有其他类型的服务器；网络结构也各不相同，有的是总线型网络，有的是环型网络，有的是星型网络。这些局域网连接起来后如何进行数据传输呢？这就像我国有很多个地区，各个地区的人分别说各自的方言，那不同地区的人怎样才能很好地沟通呢？如果全国的人都能够说同一种语言，即普通话，这个问题不就解决了吗？TCP/IP协议正是Internet上的“普通话”。
TCP/IP协议不是一个协议，而是一系列协议的总和，如图1-8所示。其命名源于其中最重要的两个协议，一个是TCP（Transmission Control Protocol）协议，称为传输控制协议；另一个是IP（Internet Protocol）协议，称为网间互联协议。
提示：ARP——地址解析协议 RARP——反向地址解析协议
IP——互联网协议 ICMP——互联网控制报文协议
IGMP——互联网组管理协议 TCP——传输控制协议
UDP——用户数据报协议 Telnet——网络终端协议
FTP——文件传输协议 SMTP——简单邮件传输协议
NFS——网络文件系统协议 RIP——路由信息协议
DNS——域名服务
TCP/IP于20世纪60年代由麻省理工学院和一些商业组织为美国国防部开发的ARPANET所采用，即便遭到攻击而破坏了大部分网络，TCP/IP仍然能够维持有效的通信。另外，由于TCP/IP协议具有跨平台特性，从而确保了不同类型的计算机能组成网络。图1-8 TCP/IP协议簇（4层模型图）
随着ARPANET逐渐发展成为Internet并在全球的广泛应用，TCP/IP协议已成为普遍使用的标准连接协议。TCP/IP协议的工作原理
在计算机网络中，数据不是一个整体从本地传送到目的地的，而是要把数据分解成为一个个的数据包，然后再进行传送。TCP协议的作用就是把所有的信息分解成多个数据包，每个数据包用一个序号和一个接收地址来标志，TCP协议还会在数据包中插入一些纠错信息。所有的数据被分解成数据包之后，这些数据包开始在网络上传送，传送过程是由IP协议完成的，IP协议负责把数据包传送给远程主机，远程主机接收到数据包，根据TCP协议核查有无错误，如果发生错误，主机会要求重发这个数据包。所有数据包都被正确接收到以后，主机按数据包的序号重新把这些小数据包组合还原成为原来的信息。也就是说，IP协议的工作是把数据包从一端传递到另一端，TCP的工作是对数据包进行管理与校验，保证数据包的正确性和完整性。
那么为什么要将数据分解成为数据包进行传输呢？
首先，由于这些数据包不必非要一起传送，所以通信线路可以把所有类型的数据包按它们自己的目的地从一个地方传送到另一个地方。当数据包全部到达自己的目的地后再重新组装。如果在传送过程中，某段线路的连接中断，控制数据包传送的计算机可以选择另外一条线路传送以后的数据包。打个比方，如果要托运一台上百吨的设备，这也不可能用一辆汽车将它运走，而是将设备分解成一个个零件，再把各个零件分组标号，由多辆汽车运输。如果某段道路不通，后面的车辆完全可以另找一条路，等全部运输到位后，再将这些小零件组装起来。
其次，在传送过程中，如果某个数据包出错，计算机不必传送所有数据，只需单独传送出错的数据包即可。但是，我们也可以看出，将数据分解成小数据包也不是一点缺点都没有的，由于每一个数据包都被加入一些特定信息，比如出发地点、目的地点及序号，这无疑加大了数据的传送量。但是数据分解成小包后，传送非常灵活、可靠，再加上网上传递数据非常迅速，所以多一些数据传输量也就无所谓了。TCP/IP通信协议的特点
TCP/IP协议能够如此流行，在于它具备如下几个特点。●TCP/IP协议与网络物理硬件无关，所以TCP/IP协议能够支持各种各样的网络，如以太网、令牌环网、拨号线路（Dial-up line）、X.25网等。●TCP/IP协议提供开放的协议标准，可免费使用，不依赖于任何特定的计算机硬件或操作系统，所以TCP/IP协议成为一种连接各种硬件和软件的协议。●TCP/IP工作站和网络采用统一的通用的寻址方案，在世界范围内给每个TCP/IP设备指定唯一的地址。这样就使得无论用户的物理地址在哪儿，任何其他用户都能访问该用户。●能够广泛而持续地提供多种用户服务，如文件传输、远程登录、电子邮件。TCP/IP协议中的几个概念
当提到TCP/IP协议时，有许多用户会被其复杂的描述和配置所困扰，其实就局域网用户来说，只要我们掌握有关TCP/IP方面的几个重要概念，在实际使用过程中也就绰绰有余了。
1）IP地址
在TCP/IP协议中，连接到网络上的每台主机都有一个唯一的IP地址，所有的主机都靠自己的IP地址来识别网上的位置和身份。这相当于我们的身份证号码，每个人都有一个唯一的号码。
IP地址包括两个部分，即网络号部分（称为“网络ID”）和主机号部分（称为“主机ID”）。网络号部分用于确定某一特定的网络；主机号部分用于确定该网络中的某一主机。主机号相当于不带区号的电话号码，网络号相当于区号。同一网络中的所有主机拥有同一网络号，该号在互联网中是唯一的。在同一网络中，所有的主机都分配了不同的主机号，在同一网络中，绝对不能有主机号完全相同的两台计算机。
一个完整的IP地址用32位（bit）二进制数组成，每8位（1个字节）为一个段，共4段，段与段之间用“.”号隔开。为了便于应用，IP地址在实际使用时并不直接用二进制数，而是用大家熟悉的十进制数表示，如192.168.0.1。
提示：目前我们使用的IP协议的版本号是4（简称为IPv4），IPv4采用32位地址长度，只有大约43亿个地址，其中北美占有3/4，约30亿个，而人口最多的亚洲只有不到4亿个，中国只有3000多万个，仅相当于美国麻省理工学院的数量。目前正在发展下一代互联网技术，即IPv6技术。IPv6作为新版本的互联网协议，采用128位地址长度，几乎可以不受限制地提供地址。而且大大提高了互联网的整体吞吐量，同时安全性也有了更好的保证。IPv6在我国已完成相关测试，并已建成全球规模最大的IPv6主干网，将逐步把现有的IPv4网络改造成IPv6网络。
目前，IP地址主要分为A、B、C、D、E 5类，A类用于大型网络，B类用于中型网络，C类一般用于局域网等小型网络，D类用于多点播送，E类为保留地址。我们组建局域网时D和E两类地址基本不用。
A类地址中，第一段表示“网络ID”，且8位二进制数中的第一位必须是0，其余3段表示“主机ID”。
B类地址中，前两段表示“网络ID”，且第一段的8位二进制数中的前2位必须是10；后两段用来表示“主机ID”。
C类地址中，前三段表示“网络ID”，且第一段的8位二进制数中的前3位必须是110；最后一段用来表示“主机ID”。
值得一提的是，在A、B、C类地址中，有一部分保留下来，专门用于各类专有网络，如校园网、企业网等局域网，这个在后面的章节再详细介绍。
提示：IP地址中的所有“网络号”都要向InterNIC（Internet Network Information Center，互联网络信息中心）申请，而“主机ID”可以自由分配。目前可供使用的IP地址只有C类、A类和B类的资源均已用尽。
A、B、C三类地址的网络号与主机号的对应关系及主要参数分别如表1-1～表1-4所示。表1-1 网络ID与主机ID表1-2 A、B、C三类地址的容量表1-3 A、B、C三类地址的起止号表1-4 保留IP地址空间
下面我们再来了解一下什么是IPv6，IPv6是IETF组织设计的用于替代目前的IPv4的下一代IP协议，它的IP地址的长度为128位，具有更丰富的IP地址资源，可以解决目前IP地址资源不足的现状。另外IPv6网络中用户可以对网络层的数据进行加密并对IP报文进行校验，极大地增强了网络的安全性。
在Windows Vista 系统中，我们可以给计算机设置128位的IPv6地址，如图1-9所示。图1-9 在Windows Vista中设置IPv6地址
IPv6的地址格式与IPv4不同，一个IPv6地址由8个地址节组成，每节包含16个地址位，书写形式为4个十六进制数，节与节之间用冒号隔开，其书写格式为x:x:x:x:x:x:x:x，其中每一个x代表4个十六进制数。
由于目前绝大部分网络采用的是IPv4，很多设备也只能支持IPv4，而且，目前许多企业和用户的日常工作越来越依赖于网络，他们无法容忍在协议过渡过程中出现的问题，所以IPv4到IPv6的过渡是一个长期的过程。
2）子网掩码
从名称可以看出，子网掩码是用于对子网的管理，它不能单独存在，必须结合IP地址一起使用。使用子网掩码只有一个作用，就是将某个IP地址划分成网络地址（网络号）和主机地址（主机号）两部分。
下面举例来说明，假如某计算机的IP地址是172.16.26.5，子网掩码是255.255.255.192，我们来计算该计算机的网络号和主机号。
先把子网掩码换算为二进制数：11111111.11111111.11111111.11000000
再把IP地址换算为二进制数：10101100.00010000.00011010.00000101
将它们按顺序排列好，掩码为1的部分表示网络号，为0的部分表示主机号，那么网络号为10101100.00010000.00011010.00，转换为十进制数为172.16.26.0，主机号为000101，转换为十进制数为5，表1-5列出了A、B、C 3类网络的默认子网掩码。表1-5 默认子网掩码
3）网关
打个比方，我们从一个办公室走到另一个办公室，必然要经过一扇门。同样，从一个网络向另一个网络发送信息，也必须经过一道“关口”，这道关口就是网关。顾名思义，网关（Gateway）就是一个数据信息从一个网络到另一个网络的“关口”。
网关实质上是一个网络通向其他网络的IP地址。比如有网络A和网络B，网络A的IP地址范围为192.168.1.1～192.168.1.254，子网掩码为255.255.255.0；网络B的IP地址范围为192.168.2.1～192.168.2.254，子网掩码为255.255.255.0。在没有路由器的情况下，两个网络之间是不能进行TCP/IP通信的，即使是两个网络连接在同一台交换机上，TCP/IP协议也会根据子网掩码（255.255.255.0）判断两个网络中的主机处在不同的网络中。而要实现这两个网络之间的通信，则必须通过网关。如果网络A中的主机发现数据包的目的主机不在本地网络中，就把数据包转发给它自己的网关，再由网关转发给网络B的网关，网络B的网关再转发给网络B的某个主机。
所以说，只有设置好网关的IP地址，TCP/IP协议才能实现不同网络之间的相互通信。那么这个IP地址是哪台计算机的IP地址呢？网关的IP地址是网络中具有路由功能的设备的IP地址，如路由器、3层交换机或启用了路由协议的服务器等。
4）主机名
计算机网络中唯一能够代表用户或设备身份的是IP地址。但通常数字化的IP地址不容易被我们记住，为了改善这种状况，我们可给予每个计算机或者其他设备一个有意义的名称，如Home，就像我们每个人除了有唯一的数字化的身份证号码外，还有一个名字，以便于记忆。至于在网络中用到Home时，怎样知道其对应的IP地址呢？这完全由操作系统自己完成，我们大可不必考虑。TCP/IP通信协议的安装
在Windows XP及以上版本中，TCP/IP协议作为默认网络协议，不需要另行安装。如果未安装TCP/IP通信协议，可选择“开始”|“设置”|“控制面板”|“网络”命令，打开“网络”对话框，在该对话框的“协议/添加”选项组中，选择“TCP/IP协议”选项，然后单击“确定”按钮。系统会询问你是否要进行“DHCP服务器”设置。如果你的IP地址是固定的（一般是这样），可单击“否”按钮。随后，系统开始从安装盘中复制所需的文件，如图1-10所示。图1-10 TCP/IP协议的安装TCP/IP通信协议的设置
在“本地连接”属性对话框中选择已安装的“Internet协议（TCP/IP）”，单击“属性”按钮，将出现如图1-11所示的对话框，在此对话框中可以设置该协议的IP地址、子网掩码、默认网关等信息。图1-11 设置IP地址等信息TCP/IP通信协议的测试
当TCP/IP协议安装并设置结束后，为了保证其能够正常工作，在使用前一定要进行测试。建议大家使用系统自带的工具程序：PING.EXE，该工具可以检查任何一个用户是否与同一网段的其他用户连通，是否与其他网段的用户连接正常，同时还能检查出自己的IP地址是否与其他用户的IP地址发生冲突。
假如服务器的IP地址为172.16.3.254，如要测试你的计算机是否与服务器接通时，只需切换到DOS提示符下，输入命令PING 172.16.3.254即可。如果出现类似“Reply from 172.16.3.254”的回应，说明TCP/IP协议工作正常，如图1-12所示；如果显示类似于“Request timed out”的信息，说明双方的TCP/IP协议的设置可能有错，或网络的其他连接（如网卡、Hub或网线等）有问题，还需进一步检查。图1-12 TCP/IP通信协议测试1.3.2 IPX/SPX协议
IPX/SPX协议的全称为Internetwork Packet Exchange/Sequences Packet Exchange，即网际包交换/顺序包交换。它是Novell公司为了适应网络的发展而开发的通信协议，具有“路由”功能，能实现多网段间的跨段通信，适应性比较强。当用户接入的是NetWare服务器时，IPX/SPX及其兼容协议应是最好的选择。但在Windows环境中一般不用此协议，特别要注意的是，在NT网络和Windows XP对等网中无法直接用IPX/SPX进行通信。
IPX/SPX的工作方式较简单，不需要任何配置，它可通过“网络地址”来识别自己的身份。在整个协议中，IPX是NetWare最底层的协议，它只负责数据在网络中的传输，并不保证数据传输是否成功，而SPX在协议中负责对整个传输的数据进行无差错处理。在Windows XP中提供了IPX/SPX的兼容协议NWLink IPX/SPX，我们可以选择安装这个协议，但这个协议现在使用的地方不是很多。1.3.3 NetBEUI协议
NetBEUI协议的全称是NetBIOS Extend User Interface，即用户扩展接口。它是由IBM公司于1985年开发的，是一种体积小、效率高、速度快的通信协议，对系统的配置要求很低，它主要适用于早期的微软操作系统；如DOS、Windows3.x和Windows for Workgroup，在Windows 9x和Windows 2000中默认是安装好的。
因为NetBEUI协议出现比较早，也就有它的局限性，NetBEUI是专门为几台到一百多台机器所组成的单段网络而设计的，它不具有跨网段工作的能力。也就是说它不具有“路由”功能，如果在一服务器或工作站上安装了多个网卡做网桥时，将不能使用NetBEUI作为通信协议。目前NetBEUI通信协议已很少使用了。1.3.4 协议的选择
面对这么多的协议，我们在组网过程中如何使用和选择呢？一般要遵循以下原则。所选择的协议要与网络设备、需求一致
如果网络有路由设备，则必须选择具有路由功能的协议，如IPX/SPX、TCP/IP等，绝对不能选择NetBEUI作为通信协议。若是您的网络没有路由选择功能，只是单一的网段，可以考虑使用NetBEUI作为通信协议，因为此协议占用的系统资源最少，运行速度最快。如在DOS下与NT服务器相连，则最好选用NetBEUI作为通信协议，它比TCP/IP协议快且稳定。当然对于较复杂的网络还是选择TCP/IP协议好，因其通用性和适应性都很强。尽量选用一种协议
如果可能的话，最好只选用一种通信协议，因为每一种协议都会占用系统的内存资源，进而会影响系统的工作效率。在绝大多数情况下，一种协议是完全可以满足联网需求的。保持协议的一致性
当您的网络要与其他网络进行通信时，要注意使两个网络在协议的选择方面尽量一致，因为如果不一致，会导致在通信时互不相认。
TCP/IP协议为绝大多数协议所接纳、兼容，安装TCP/IP协议应当成为我们的首选。1.4 局域网的几个重要概念
下面来学习几个局域网的相关概念，如CSMA/CD、共享与交换、全双工与半双工，这对正确理解局域网通信将有很大的帮助。1.4.1 CSMA/CD
CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect），即载波监听多路访问/冲突检测，是一种介质访问控制协议。它起源于美国夏威夷大学开发的ALOHA网所采用的争用型协议，并进行了改进，从而使之具有比ALOHA协议更高的介质利用率。
CSMA/CD是一种分布式介质访问控制协议，网络中的各个站（结点）都能独立地决定数据帧的发送与接收。每个站在发送数据帧之前，首先要进行载波监听，只有介质空闲时，才允许发送帧。这时，如果两个以上的站同时监听到介质空闲并发送帧，则会产生冲突现象，从而使发送的帧都成为无效帧，发送随即宣告失败。每个站必须有能力随时检测冲突是否发生，一旦发生冲突，则应停止发送，以免介质带宽因传送无效帧而被白白浪费；随机延时一段时间后，再重新争用介质，重新发送帧。CSMA/CD协议简单、可靠，被广泛使用。
CSMA/CD介质访问控制方法协议的工作原理，可以通俗地理解为：先听后说，边听边说；一旦冲突，立即停说；等待时机，然后再说。听，就是监听、检测的意思；说，就是发送数据的意思。在发送数据前，先监听总线是否空闲，若总线忙，则不发送；若总线空闲，则把准备好的数据发送到总线上。在发送数据的过程中，工作站边发送边检测总线，看是否自己发送的数据有冲突。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，但是要发送一个加强冲突的JAM信号，以便使网络上所有工作站都知道网上发生了冲突，然后，等待一个预定的随机时间，且在总线为空闲时，再重新发送未发完的数据。1.4.2 共享与交换
共享与交换是网络中两种不同的数据传输方式。打个比方，在高速公路上，如果没有给道路标明行车路线，那么车辆就只能在无序的状态下抢道或占道行驶，从而容易发生交通堵塞以及有反向行驶的车辆对撞，使通行能力降低。为了避免上述情况的发生，就需要在道路上标明行车线，以保证每辆车各行其道、互不干扰。
共享式网络相当于前面所讲的无序状态，当数据和用户数量超出一定的限量时，就会造成碰撞冲突，使网络性能衰退。交换式网络则避免了共享式网络的不足，交换技术的作用便是根据所传递信息包的目的地址，将每一信息包独立地从源端口送至目的端口，从而避免与其他端口发生碰撞，以提高网络的实际吞吐量。
利用共享方式连接起来的局域网称为共享式局域网，利用交换方式连接起来的局域网称为交换式局域网。共享式局域网的特点是各个计算机通过集线器（Hub）共享介质，也就是说如果此刻有某个用户在使用线路，那么其他用户只能等待；交换式局域网的特点是使用交换机代替集线器，交换机可以使多个用户同时使用此网络。这样一来，如果您使用的是100Mbps交换型局域网，则每个用户就可以独自享用100Mbps的传输速率而不用去考虑其他用户的使用情况，因此网络的实际带宽将得到大幅度提高，可以实现高速的数据传输。1.4.3 全双工和半双工
全双工（Full Duplex）是指在信道发送数据的同时也能够接收数据，两者同步进行，通信方式如图1-13所示。这好像我们平时打电话一样，说话的同时也能够听到对方的声音。目前的网卡和交换机等设备一般都支持全双工。图1-13 全双工通信方式
半双工（Half Duplex）是指双向交替通信，通信方式如图1-14所示，即在同一时间内，通信双方只能有一方发送信息，当一方在发送或接收信息时，另一方只能处于等待状态。打个比方，在一段很窄的马路中，只能容纳一辆车通过，当有两辆车对开时，就只能一辆先过，等这车过去以后，另一辆再过。早期的对讲机、集线器等设备就属于半双工的产品。随着技术的不断进步，半双工这种通信速度慢、效率低的技术已经逐渐退出历史舞台。图1-14 半双工通信方式1.5 本章小结
本章主要介绍与网络有关的基础知识，如网络的概念、发展史和分类，局域网的分类等，这为后面学习局域网的组建和维护等内容奠定了基础。1.6 动手实践1.安装局域网的相关协议
如果自己有计算机的话，尝试安装TCP/IP协议、NetBEUI协议和IPX/SPX协议，并思考如何设置和使用这些协议。2.我也要自己动手组建局域网
假如你要自己组建一个小型局域网，想想该如何组建，并尝试在计算机上画出拓扑图。1.7 课后习题1.填空题（1）从网络结点分布和规模来看，网络可分为 、广域网和城域网。（2）计算机网络是 技术和 技术相结合的产物。2.选择题（1）Internet采用的协议类型为（ ）。
A.TCP/IP B.IEEE 802.2
C.X.25 D.IPX/SPX（2）为网络数据交换而制定的规则、约定和标准称为（ ）。
A.体系结构 B.协议
C.网络拓扑 D.模型（3）计算机网络的通信传输介质中速度最快的是（ ）。
A.同轴电缆 B.光纤
C.双绞线 D.铜质电缆3.问答题（1）简单描述计算机网络发展史的几个重要阶段。（2）按拓扑结构分类，局域网分为哪几类，各自的优缺点是什么？（3）简述全双工和半双工的区别。4.操作题（1）观察周围的各种局域网，想想它们采用的是什么拓扑结构，然后画一个拓扑图。（2）在计算机上尝试安装TCP/IP协议、NetBEUI协议和IPX/SPX协议。第2章局域网硬件设备学习目标●了解局域网的硬件设备，如双绞线、光纤、网卡、交换机、路由器等。●掌握局域网硬件设备的特点、分类和使用。知识要点●基础知识：对双绞线、网卡、交换机的认识。●重点知识：双绞线、网卡、交换机的分类和应用。●了解知识：对光纤、路由器的认识。●提高知识：光纤、路由器的分类和应用。
前面了解了局域网的基础知识，下面进一步认识组建局域网所需要的硬件设备，从而为后面组建各种各样的局域网打下坚实的基础。2.1 双 绞 线
双绞线是局域网中使用最广泛的传输介质，下面重点介绍双绞线的结构、分类、应用，以及如何利用工具制作、测试双绞线网线。2.1.1 双绞线的结构
双绞线（Twisted-Pair Cable）网线如图2-1所示，一般由绝缘套皮包裹着4对22～26号绝缘铜导线组成。4对铜导线中，每对都按一定密度互相绞在一起，可降低信号干扰的程度。每根铜导线的绝缘层上分别涂有不同的颜色，以示区别。图2-1 非屏蔽双绞线
双绞线广泛应用于各种类型和规模的网络中。其特点是价格比较便宜、连接可靠性好、布线施工和维护简单，最高可提供1000Mbps的传输带宽，可用于数据、语音、视频等多媒体信息的传输。2.1.2 双绞线的分类
双绞线主要分为五类、超五类、六类和七类等几种，下面主要介绍超五类和六类。超五类双绞线
目前，网络布线基本上都采用超五类非屏蔽双绞线。超五类非屏蔽双绞线是将五类非屏蔽双绞线的性能，如串扰、衰减、回波损耗等加以优化改进后的产品。五类双绞线在价格上与超五类非屏蔽双绞线差不多，以后可能会慢慢淡出布线市场。六类双绞线
六类非屏蔽双绞线价格较高，与五类和超五类布线系统具有非常好的兼容性，传输性能大大提高，能够非常好地支持1000Mbps传输，它在网络综合布线的工程中使用率会越来越高。
提示：双绞线还可分为非屏蔽双绞线（UTP）和屏蔽双绞线（STP）两大类：STP外面由一层金属材料包裹，以减小辐射，数据传输速率较快，但价格较高；UTP无金属屏蔽材料，只有一层绝缘胶皮包裹，价格相对便宜，除某些特殊场合，如受电磁辐射严重，对传输质量要求较高，或者室外防雷等，在布线中使用STP外，一般情况下都采用UTP。另外，七类屏蔽双绞线是一种全新的布线系统，由于其价格昂贵、施工复杂且可选择的产品较少，因此很少在布线工程中采用。2.1.3 双绞线网线的制作和测试
下面学习如何用工具和双绞线制作和测试组建局域网的网线，只要准备好工具，按照下面的步骤，多做几次就熟练了。制作工具的准备
在制作网线前，需要准备好相关的网线制作工具，下面介绍几种常用工具。
1）RJ-45压线钳
RJ-45压线钳如图2-2所示。一般有两种，一种是普通的压线钳，用于将双绞线剪断、剥皮和压制，侧边有一块小刀片，称为剪线刀口，用于将双绞线剪断，或用于修剪不齐的细导线；中间还有一块小刀片，且有个圆形孔的地方，称为电缆剥皮口，用于将双绞线的外层绝缘皮剥下；一侧有牙，相对一侧有槽的地方，称为压槽，用于将RJ-45头上的针压到双绞线中的铜线上。图2-2 普通RJ-45压线钳
另一种是高级压线钳。它最大的优点是，如果没有将水晶头的金属针压到底，钳的手柄就弹不开，这样可大大提高制作网线的成功率。但是，其作用仅用于压制水晶头，无法剪断双绞线，如图2-3所示。图2-3 高级压线钳
2）剥线刀
剥线刀如图2-4所示，其主要功能是剥掉双绞线外部的绝缘皮层，把网线放入剥线刀孔中，握住手柄轻轻旋转360°就可以将外层绝缘皮剥下。用它剥皮，不仅比压线钳好用，而且不会损坏铜导线，更加安全可靠。图2-4 剥线刀
除此之外，有的剥线刀与压线工具做在一起，如图2-5所示，这样既可剥线，又可在信息模块或配线架上压线。
3）偏口钳
偏口钳如图2-6所示，它的作用一般是剪断网线，只有用高级压线钳时才需要用到它。图2-5 带剥线刀的压线工具图2-6 偏口钳制作材料的准备
除了制作工具，在动手制作网线时，还应当准备好以下材料。
1）双绞线
在将双绞线（简称网线）剪断前一定要估计好所需的长度，太长了会造成网线的浪费；短了更加麻烦，人为接长的网线，通信速度和稳定性将大大降低，不提倡使用。
2）RJ-45接头
RJ-45接头又叫“水晶头”，如图2-7所示，它的作用就像电源线中的插头，用来接入到网卡或者交换机等其他网络设备的端口中。图2-7 水晶头
RJ-45接头质量的好坏非常重要，不仅决定网线是否能够制作成功，也在很大程度上影响网络的传输稳定性，一般应选择大品牌的，如AMP、IBDN等。一根网线两端分别需要一个水晶头，水晶头的购买数量应当是网线根数的2倍。
3）护套或线标
护套或线标如图2-8所示，一方面起到保护水晶头的作用，另外一个主要作用是标记线缆。尤其是大型网络中，网线错综复杂，由于双绞线网线的颜色都基本一样，如果不在每根网线的两端作标记的话，根本无法判断每根网线所连接的设备是什么，也不知道该网线是从哪里连接到哪里的。所以必须为每条双绞线做好标记，这样也便于日后的网络管理和故障的排除。图2-8 护套双绞线网线的线序标准
双绞线中都有8根导线，导线不是随便排列的，必须遵循一定的标准，否则，就会导致网线的连通性故障，或者造成网络传输距离不远和速率很低。
目前，施工布线工程中最常使用的布线标准有两个，即T568A标准和T568B标准，如图2-9所示。图2-9 T568A标准和T568B标准的线序
T568A标准从第1根～第8根线的颜色依次为白绿、绿、白橙、蓝、白蓝、橙、白棕和棕。
T568B标准从第1根～第8根线的颜色依次为白橙、橙、白绿、蓝、白蓝、绿、白棕和棕。
在网络施工接线时，可以随便选择一种标准，但一般同网络中所有网线制作采用同一标准，这样比较规范。在实际施工布线工程中使用T568B标准的比较多。确定水晶头的顺序
把水晶头有塑料弹簧片的一面向下，有针脚的一方向上，使有针脚的一端指向远离自己的方向，有方形孔的一端对着自己，此时，最左边的是第1脚，最右边的是第8脚，其余按照1～8的顺序依次排列。直通线和交叉线
两端RJ-45头中的线序排列完全相同的网线，称为直通线（Straight Cable），即当一端线序从左到右依次为白橙、橙、白绿、蓝、白蓝、绿、白棕、棕时，另一端线序从左到右仍然为白橙、橙、白绿、蓝、白蓝、绿、白棕、棕，也就是两端使用相同的线序标准。
交叉线（Crossover Cable）是指两端线序标准不同，例如，当一端线序从左到右依次为：白橙、橙、白绿、蓝、白蓝、绿、白棕、棕时，另一端线序从左到右依次调整为白绿、绿、白橙、蓝、白蓝、橙、白棕、棕。双绞线网线制作步骤
先利用压线钳的剪线刀口或偏口钳剪取适当长度的网线，一般剪取网线的长度应当比估计的稍长一些，然后用压线钳的剥线口剥掉外面的绝缘层，如图2-10所示。
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