计算机网络项目教程(计算机类)(txt+pdf+epub+mobi电子书下载)

作者：李林峰,王利冬

出版社：人民邮电出版社

格式: AZW3, DOCX, EPUB, MOBI, PDF, TXT

计算机网络项目教程(计算机类)试读：

前言

在计算机网络教材的内容上，不同的作者是见仁见智。有的教材内容侧重于对网络分层结构以及各层通信协议的深入探讨。学生学习这些理论知识能够掌握计算机网络的原理，了解计算机网络运行的基本机制和方法，但是学完这些以后，由于缺乏感性认识，学生还是不会解决具体的问题，比如不会使用网络设备，不了解网络工程的施工思路，对具体的网络管理问题束手无策。关键的是理论和现实脱节，甚至不知道学完以后自己可以去做什么。

许多应用型教材则把重心放到各种实训上，学生可以迅速接触到一些社会上的应用热点和常见问题，能够迅速上手，但是这样的教材更像是视频教程的纸面版，缺乏思维的深度，学生只知其然，不知其所以然，这样培养出来的学生，没有后发优势，不宜进一步的提高。

本教材的思路是：一方面参考经典本科教材的理论体系，内容取舍以够用为原则，一般来说，研究型、分析型的知识点不再保留或降低难度要求；另一方面舍弃过时的知识，重点探讨当前社会应用的主流技术，在保持难度适宜的原则下，不吝篇幅进行基础理论讲述，帮助学生把基础打牢。

本教材在编写时着力突出以下特色。（1）参考国家职业标准

国家职业标准具有以职业活动为导向、以职业能力为核心的特点。目前，我国正在高职院校积极推行职业院校“双证书”制度。要求高职院校毕业生在取得学历证书的同时应获得相应的职业资格证书，因此，本书在编写时参照了《计算机网络管理员国家职业标准》，内容涵盖网络管理员职业标准所规定的能力范围，力求突出职业特色和岗位特色。（2）采用项目模式

本书的所有内容以组建和管理一个基于Windows Server 2003和Windows XP的小型局域网为主要目标，从硬件网络的构建到软件应用的实现，按照网络工程的实际流程展开，并采用项目模式，将计算机网络基础知识综合在各项技能中。希望读者能边做边学，真正能够利用所学知识解决实际问题，以形成基本的职业能力。（3）紧跟社会热点应用

计算机网络技术发展很快，本书着力于当前主流技术和新技术的讲解，加入了一些较新的热点技术。在编写过程中，还有丰富实践经验的企业技术人员参与教材的编写，所有的内容都和当前计算机网络实际应用情况密切联系，使所有内容紧跟行业发展。

本书主要内容为：认识计算机网络、计算机与局域网的连接、小型局域网的组建、小型企业网的组建、网络操作系统的基本配置、Internet的接入、应用服务器的安装与配置、计算机网络安全防护。每个项目后都附有技能实训和思考与练习。

本教材由李林峰、王利冬担任主编，王华、张国芳、黄莎莉、赵德宝担任副主编，何杰、龚瑞担任编著。参加本书编写的有李林峰（导读、项目1）、王利冬（项目2、项目3）、张国芳（项目4）、郭小娟（项目5）、河南工程学院的李林峻（项目6、项目7）。

本书的编者意在奉献给读者一本实用并具有特色的教材，但由于书中涉及的很多内容较新，加上编者水平有限，所以难免有错误和不妥之处，敬请广大读者批评指正。编者

导读 认识计算机网络

计算机网络是计算机技术与通信技术相融合的产物。1946年第一台电子计算机ENIAC的诞生标志着向信息社会迈进的开始。随着半导体技术、磁记录技术的发展和计算机软件的开发，计算机技术的发展异常迅速，而20世纪70年代微型计算机（微机）的出现和发展，使计算机在各个领域得到广泛普及和应用，从而加快了信息技术革命，使人类进入了信息时代。在计算机应用的过程中，需要对大量复杂的信息进行收集、交换、加工、处理和传输，从而引入了通信技术，以便通过通信线路为计算机或终端设备提供收集、交换和传输信息的手段。

0.1 计算机网络

一台计算机的资源是有限的，要想实现共享数据资源和硬件资源，就必须将计算机连接起来形成网络。从某种意义上讲，计算机网络的发展水平不仅反映了一个国家的计算机科学和通信技术的水平，同时也是衡量其国力及现代化程度的重要标志之一。0.1.1 计算机网络的定义和功能

计算机网络的定义没有统一的标准，根据计算机网络发展的阶段或侧重点的不同，对计算机网络有几种不同的定义。根据目前计算机网络的特点，侧重资源共享的计算机网络定义则更准确地描述了计算机网络的特点。

计算机网络是把一定地理范围内的计算机通过通信线路连接起来，在特定的通信协议和网络系统软件的支持下，彼此相互通信并共享资源的系统。

因此，可以把计算机网络系统定义为：凡是将地理位置不同，并具有独立功能的多台计算机系统通过通信设备和线路连接起来，以功能完善的网络软件实现在网络中资源共享的系统。

计算机网络的功能很多，归纳起来有4种。

1．数据交换和通信

计算机网络中的计算机之间或计算机与终端之间，可以快速可靠地相互传递数据、程序或文件。例如，电子邮件（E-mail）可以使相隔万里的异地用户快速、准确地相互通信；电子数据交换（EDI）可以实现在商业部门（如海关、银行等）或公司之间进行订单、发票、单据等商业文件安全准确的交换；文件传输协议（FTP）可以实现文件的实时传递，为用户复制和查找文件提供了有力的工具。

2．资源共享

充分利用计算机网络中提供的资源（包括硬件、软件和数据）是计算机网络组网的主要目标之一。计算机的许多资源是十分昂贵的，不可能为每个用户所拥有。例如，进行复杂运算的巨型计算机、海量存储器、高速激光打印机、大型绘图仪、一些特殊的外设等，另外还有大型数据库、大型软件等，这些昂贵的资源都可以为计算机网络上的用户共享。资源共享既可以使用户减少投资，又可以提高这些计算机资源的利用率。

3．提高系统的可靠性

在一些用于计算机实时控制和要求高可靠性的场合，通过计算机网络实现的备份技术可以提高计算机系统的可靠性。当某一台计算机出现故障时，可以立即由计算机网络中的另一台计算机来代替其完成所承担的任务。例如，空中交通管理、工业自动化生产线、军事防御系统、电力供应系统等，都可以通过计算机网络设置备用或替换的计算机系统，以保证实时性管理和不间断运行系统的安全性和可靠性。

4．分布式网络处理和负载均衡

对于大型的任务或当网络中某台计算机的任务负荷太重时，可将任务分散到网络中的其他计算机上进行，这样既可以处理大型任务，使得一台计算机不会负担过重，又提高了计算机的可用性，起到了分布式处理和均衡负荷的作用。网格计算是目前兴起的分布式处理的典型应用。0.1.2 计算机网络的应用

计算机网络的应用领域非常广泛，已经深入到社会的各个角落，在此仅给出几种典型的应用服务。

1．企业信息化

在行政部门、企业、校园内都运行有大量计算机，它们通常分布在整栋办公楼、工厂厂区和校园内。同时，有些公司拥有多家工厂，这些工厂与公司的一些分支机构和部门可能分布在世界各地。为了实现全公司的生产、经营与客户资料等信息的收集、分析和管理工作，很多公司将办公楼、厂区内以及分布在世界各地的分支机构内的计算机连接在各自的局域网内，然后再将这些地理位置分散的多个局域网互联起来，构成支持整个公司的大型信息系统的网络环境。员工可以通过计算机网络方便地收集各种信息资源，利用不同的计算机软件对信息进行处理，各种管理信息发布到各分支机构，完成信息资源的收集、分析、使用与管理，实现从产品设计、生产、销售到财务的全面管理。

2．电子商务

现代计算机技术为信息的传输和处理提供了强大的工具，特别是Internet在世界范围内的普及和发展，改变了产品的生产过程和企业的服务过程，商业空间拓展为全球性的规模、传统意义上的服务、商品流通、产品生产等概念和内涵在理念上发生了变化。面对全球激烈的市场竞争，企业的产品目录查询、订单接收、送货通知、网络营销、财务管理、库存管理、股票及期货分析与交易等，从多方位为企业提供了更多的商机，必须对变化的信息及时做出反应，充分利用现有的技术和资源对企业内部进行必要的改造和重组，以谋求更广泛的市场。事实上，电子商务正在将计算机技术，特别是万维网技术广泛应用于企业的业务流程，形成崭新的业务构架和交易模式。

从企业的角度出发，电子商务是基于计算机软硬件、网络通信等的经济活动。它以Internet、内联网和外联网作为载体，使企业有效地完成各项经营管理活动（包括市场、生产、制造、服务等），并协调企业之间的商业贸易和合作关系，发展和加深个体消费者与企业之间的联系，最终降低产、供、销的成本，增加企业利润，开辟新的市场。在这里，电子技术、网络手段、新的市场等因素汇合起来，形成一种崭新的商业机制，并逐步发展成与未来数字化社会相适应的贸易形式。

针对个人而言，电子商务正逐渐渗透到每个人的生存空间中，其范围涉及人们的生活、工作、学习及消费等领域。网上购物、远程医疗、远程教学、网上炒股等，这些崭新的名词不仅越来越多地出现在新闻媒体上，同时逐渐成为每个人生活的一部分。

电子商务对人们的生活方式也产生深远的影响。网上购物可以使人们足不出户就实现交易的全过程，网络搜索功能可以方便地让客户货比多家。同时，消费者将能以一种十分轻松、自由的自我服务方式来完成交易，从而使用户对服务的满意度大幅度提高。

3．信息发布与检索

随着新闻走向在线与个性化，人们可以通过网络向公共传媒服务商订阅感兴趣的新闻内容，然后传媒服务商会将用户订阅的新闻传送到其个人的计算机或手机上。这种服务也可以用于杂志、书籍和学术论文的在线数字图书馆。

另一类应用就是以万维网方式访问各类信息系统，它所包括的信息类型有政府、教育、艺术、保健、娱乐、科学、体育、旅游等各个方面，甚至是各类的商业广告。

在信息浩如烟海的互联网上，搜索引擎（如百度、雅虎、Google等）为人们快速检索信息提供了有力的帮助，但是“信息爆炸”仍是阻碍人们获取有用信息的一大难题。

还有些网络应用允许用户主动发布信息，互相提供信息服务，如允许用户浏览、编辑或添加信息以共享某个领域的知识的维基百科（Wikipedia），以及在网络上出版、发表和张贴个人文章的网络日志（Blog、Web Log），等等。

4．个人通信

20世纪人与人之间通信的基本工具是电话，21世纪人与人之间通信的基本工具则是计算机网络，而计算机网络与个人移动通信业务的融合更加速了这方面的应用。电子邮件目前已得到广泛应用。电子邮件不仅用于传送文本文件，还可用于传送语音和图像文件。实时电子邮件允许远程用户之间无延时地进行通信，参与通信的双方可以看到对方的图像，听到对方的声音。这种技术可用于视频会议（Video Conference），而视频会议可用于远程教学、远程医疗以及其他很多方面的应用。即时通信（Instant Messaging，IM）自1998年面世以来，功能日益丰富，逐渐集成了电子邮件、博客、音乐、电视、游戏和搜索等多种功能。目前，微软、美国在线、雅虎、腾讯等公司都提供了互联网即时通信业务，如Windows Live （MSN）、ICQ、网易泡泡、淘宝旺旺、雅虎通、Skype等。

5．家庭娱乐

家庭娱乐正在对信息服务业产生着巨大的影响。它可以让人们在家里按需点播电影和电视节目，目前一些发达国家已经开展了这方面的服务。看电影有可能成为交互式的，观众可以在看电影时参与到电影情节中。家庭电视也可以成为交互式的，观众可以参与到猜谜等活动之中。

家庭娱乐最重要的应用可能是在游戏上。现在有很多人已经喜欢玩多人实时仿真游戏。如果使用虚拟现实的头盔和三维实时、高清晰度的图像，那么就可以共享很多虚拟现实的游戏和训练。

总之，基于计算机网络的各种应用、信息服务、通信与家庭娱乐都在促进信息产品制造业、软件产业与信息服务业的高速发展，也正在引起社会产业结构和从业人员知识结构的变化，将来会有更多的人从事信息产业与信息服务业的工作。0.1.3 计算机网络的发展趋势

对于广大网络用户来说，Internet是一个利用路由器来实现多个广域网和局域网互联的大型广域计算机网络。它对推动世界科学、文化、经济和社会的发展有着不可估量的作用。用户可以利用Internet来实现全球范围的电子邮件、信息查询与浏览、电子新闻、文件传输、语音与图像通信服务等功能。实际上，Internet已成为覆盖全球的信息基础设施之一。

在Internet飞速发展与广泛应用的同时，高速网络的发展也引起了人们越来越多的注意。高速网络技术的发展主要表现在宽带综合业务数据网（B-ISDN）、异步传输模式（ATM）、高速局域网、交换局域网与虚拟网络上。

进入20世纪90年代以后，世界经济已经进入了一个全新的发展阶段。世界经济的发展推动着信息产业的发展，信息技术与网络的应用已成为衡量21世纪综合国力与企业竞争力的重要标准。1993年9月，美国宣布了国家信息基础设施建设计划，它被形象地称为信息高速公路。美国建设信息高速公路的计划触动了世界各国，人们开始认识到信息技术的应用与信息产业的发展将会对各国经济发展产生重要的作用，因此，很多国家也纷纷开始制订各自的信息高速公路的建设计划。对于国家信息基础设施建设的重要性已在各国达成共识。1995年2月，全球信息基础设施委员会成立，目的是推动与协调各国信息技术与信息服务的发展与应用。在这种情况下，全球信息化的发展趋势已不可逆转。

在企业内部网中采用Internet技术，促进了Internet技术的发展；企业网（Intranet）之间电子商务活动的开展又进一步促进了外联网（Extranet）技术的发展，同时对社会经济生活产生了重要的影响。Internet、Intranet和Extranet是当前企业网研究与应用的热点。

建设信息高速公路就是为了满足人们在未来随时随地对信息交换的需要，在此基础上人们相应地提出了个人通信与个人通信网的概念，它将最终实现全球有线网与无线网的互联、邮电通信网与电视通信网的互联以及固定通信与移动通信的结合。在现有电话交换网（PSTN）、公共数据网（PDN）、广播电视网和B-ISDN的基础上，利用无线通信、蜂窝移动电话、卫星移动通信、有线电视网等通信手段，最终实现“任何人在任何地方，在任何的时间里，使用任一种通信方式，实现任何业务的通信”。

信息高速公路的服务对象是整个社会，因此，它要求网络无所不在，未来的计算机网络将覆盖所有的企业、学校、科研部门、政府及家庭，其覆盖范围可能要超过现有的电话通信网。为了支持各种信息的传输，网上电话、视频会议等应用对网络传输的实时性要求很高，未来的网络必须具有足够的带宽、很好的服务质量与完善的安全机制，以满足不同应用的需求。

以ATM为代表的高速网络技术发展迅速，目前，世界上很多发达国家都组建了各自的ATM网络，我国电信部门的骨干网和一些商业网上也广泛采用了ATM技术。在网络传输上，全光通信网（AON）因其在传输和交换的过程中始终以光的形式存在，具有处理高速率的光信号，可实现超长距离、超大容量的无中继通信，提高网络效率等多种优点而成为通信网未来的发展方向。

为了有效地保护金融、贸易等商业秘密以及政府机要信息与个人隐私，网络必须具有足够的安全机制，以防止信息被非法窃取、破坏与丢失。作为信息高速公路基础设施的网络系统，必须具备高度的可靠性与完善的管理功能，以保证信息传输的安全与畅通。因此，计算机网络技术的发展与应用必将对21世纪经济、军事、科技、教育与文化的发展产生重大的影响。0.1.4 计算机网络的组成

1．计算机网络的系统组成

计算机网络要完成数据处理与数据通信两大基本功能，那么，它在结构上必然也可以分成两个部分：负责数据处理的计算机与终端；负责数据通信的通信控制处理机与通信线路。从计算机网络系统组成的角度看，典型的计算机网络从逻辑功能上可以分为资源子网和通信子网两部分，其结构如图0-1所示。图0-1 计算机网络的组成（1）资源子网

资源子网由主机、终端、终端控制器、联网外设、各种软件资源与信息资源组成。资源子网负责全网的数据处理业务，并向网络用户提供各种网络资源与网络服务。

网络中主机可以是大型机、中型机、小型机、工作站或微机。主机是资源子网的主要组成单元，它通过高速通信线路与通信子网的通信控制处理机相连接。普通用户终端通过主机连入网内。主机要为本地用户访问网络其他主机设备与资源提供服务，同时要为网中远程用户共享本地资源提供服务。随着微机的广泛应用，连入计算机网络的微机数量日益增多，它可以作为主机的一种类型直接通过通信控制处理机连入网内，也可以通过联网的大、中、小型计算机系统间接连入网内。

终端控制器连接一组终端，负责这些终端和主机的信息通信，或直接作为网络节点。终端是直接面向用户的交互设备，可以是由键盘和显示器组成的简单的终端，也可以是微机系统。

计算机外设主要是网络中的一些共享设备，如大型的硬盘机、高速打印机、大型绘图仪等。（2）通信子网

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。

通信控制处理机在通信子网中又称为网络节点。一方面，它作为与资源子网的主机、终端连接的接口，将主机和终端连入网内；另一方面，它又作为通信子网中的分组存储转发节点，完成分组的接收、校验、存储和转发等功能，实现将源主机报文准确发送到目的主机的作用。

通信线路为通信控制处理机与通信控制处理机、通信控制处理机与主机之间提供通信信道。计算机网络采用了多种通信线路，如电话线、双绞线、同轴电缆、光纤、无线通信信道、微波与卫星通信信道等。一般在大型网络中和相距较远的两节点之间的通信链路都利用现有的公共数据通信线路。

信号变换设备的功能是对信号进行变换，以适应不同传输介质的要求。这些设备一般有：将计算机输出的数字信号变换为电话线上传送的模拟信号的调制解调器、无线通信接收和发送器、用于光纤通信的编码解码器等。

2．计算机网络的软件

在网络系统中，除了包括各种网络硬件设备外，还应该具备网络软件。因为在网络上，每一个用户都可以共享系统中的各种资源、系统该如何控制和分配资源、网络中各种设备以何种规则实现彼此间的通信、网络中的各种设备该如何被管理等，都离不开网络的软件系统。因此，网络软件是实现网络功能必不可少的软环境。通常，网络软件包括以下几种。（1）网络协议软件：实现网络协议功能，如TCP/IP、IPX/SPX等。（2）网络通信软件：用于实现网络中各种设备之间进行通信的软件。（3）网络操作系统：实现系统资源共享，管理用户的应用程序对不同资源的访问。典型的操作系统有Windows NT/2000/2003、Novell NetWare、UNIX、Linux等。（4）网络管理软件和网络应用软件：网络管理软件是用来对网络资源进行管理以及对网络进行维护的软件，而网络应用软件是为网络用户提供服务的，是网络用户在网络上解决实际问题的软件。

网络软件最重要的特征是，它研究的重点不是网络中各个独立的计算机本身的功能，而是如何实现网络特有的功能。

0.2 计算机网络的拓扑结构

计算机网络的拓扑结构就是网络中通信线路和站点（计算机或设备）的几何排列形式。在计算机网络中，将主机和终端抽象为点，将通信介质抽象为线，形成点和线组成的图形，使人们对网络整体有明确的全貌印象。0.2.2 常见的网络拓扑结构

常见的几种计算机网络拓扑结构如图0-2所示。

1．星型拓扑结构

在星型拓扑结构中，各节点通过点到点的链路与中心节点相连。中心节点可以是转接中心，起到连通的作用；也可以是一台主机，此时就具有数据处理和转接的功能。星型拓扑结构的优点是很容易在网络中增加新的站点，容易实现数据的安全性和优先级控制，易实现网络监控；缺点是属于集中控制，对中心节点的依赖性大，一旦中心节点有故障会引起整个网络的瘫痪。

2．树型拓扑结构

在树型拓扑结构中，网络的各节点形成了一个层次化的结构，树中的各个节点都为计算机。树中低层计算机的功能和应用有关，一般都具有明确定义和专业化很强的任务，如数据的采集和变换等；而高层的计算机具备通用的功能，以便协调系统的工作，如数据处理、命令执行、综合处理等。一般来说，层次结构的层不宜过多，以免转接开销过大，使高层节点的负荷过重。图0-2 计算机网络的拓扑结构

若树型拓扑结构只有两层，就变成了星型拓扑结构，因此，树型拓扑结构可以看成是星型拓扑结构的扩展。

3．总线型拓扑结构

在总线型拓扑结构中，所有的节点共享一条数据通道，一个节点发出的信息可以被网络上的多个节点接收。由于多个节点连接到一条公用信道上，所以必须采取某种方法分配信道，以决定哪个节点可以发送数据。

总线型拓扑结构简单，安装方便，需要铺设的线缆最短，成本低，且某个节点自身的故障一般不会影响整个网络，因此它是最普遍使用的一种网络。其缺点是实时性较差，总线的任何一点故障都会导致网络瘫痪。

4．环型拓扑结构

在环型拓扑结构中，节点通过点到点通信线路连接成闭合环路。环中数据将沿一个方向逐站传送。环型拓扑结构简单，传输延时确定，但是环中每个节点与连接节点之间的通信线路都会成为网络可靠性的屏障。环中节点出现故障，有可能造成网络瘫痪。另外，对于环型拓扑结构，网络节点的加入、退出以及环路的维护和管理都比较复杂。

5．网状型拓扑结构

在网状型拓扑结构中，节点之间的连接是任意的，没有规律。其主要优点是可靠性高，但结构复杂，必须采用路由选择算法和流量控制方法。广域网基本上采用网状型拓扑结构。

0.3 计算机网络的体系结构

体系结构是研究系统各部分组成及相互关系的技术科学。计算机网络的体系结构采用分层配对结构，定义和描述了一组用于计算机及其通信设施之间互联的标准和规范的集合。遵循这组规范可以方便地实现计算机设备之间的通信。所谓网络体系就是为了完成计算机间的通信合作，把每台计算机互联的功能划分成有明确定义的层次，并规定了同层次进程通信的协议及相邻层之间的接口及服务，将这些同层进程通信的协议以及相邻层的接口统称为网络体系结构。

为了减少计算机网络的复杂程度，按照结构化设计方法，计算机网络将其功能划分为若干个层次（Layer），较高层次建立在较低层次的基础上，并为其更高层次提供必要的服务功能。网络中的每一层都起到隔离作用，使得低层功能具体实现方法的变更不会影响到高一层所执行的功能。下面介绍在网络体系结构中所涉及的几个概念。

1．协议

协议（Protocol）是用来描述进程之间信息交换过程的一个术语。在网络中包含多种计算机系统，它们的硬件和软件系统各异，要使得它们之间能够相互通信，就必须有一套通信管理机制使通信双方能正确地接收信息，并能理解对方所传输信息的含义。也就是说，当用户应用程序、文件传输信息包、数据库管理系统和电子邮件等互相通信时，它们必须事先约定一种规则（如交换信息的代码、格式以及如何交换等）。这种规则就称为协议，准确地说，协议就是为实现网络中的数据交换而建立的规则标准或约定。

网络协议由语法、语义和交换规则3部分组成，即协议的3要素。（1）语法：确定协议元素的格式，即规定数据与控制信息的结构和格式。（2）语义：确定协议元素的类型，即规定通信双方要发出何种控制信息、完成何种动作以及做出何种应答。（3）交换规则：规定事件实现顺序的详细说明，即确定通信状态的变化和过程，如通信双方的应答关系。

2．实体

在网络分层体系结构中，每一层都由一些实体（Entity）组成，这些实体抽象地表示了通信时的软件元素（如进程或子程序）或硬件元素（如智能I/O芯片等）。实体是通信时能发送和接收信息的任何软硬件设施。

3．接口

分层结构中各相邻层之间要有一个接口（Interface），它定义了较低层向较高层提供的原始操作和服务。相邻层通过它们之间的接口交换信息，高层并不需要知道低层是如何实现的，仅需要知道该层通过层间的接口所提供的服务，这样使得两层之间保持了功能的独立性。

对于网络结构化层次模型，其特点是每一层都建立在前一层的基础上，较低层只是为较高一层提供服务。这样，每一层在实现自身功能时，都直接使用了较低一层提供的服务，而间接地使用了更低层提供的服务，并向较高一层提供更完善的服务，同时屏蔽了具体实现这些功能的细节。

层次结构是描述体系结构的基本方法，而体系结构总是带有分层的特征，用分层研究方法定义的计算机网络各层的功能、各层协议和接口的集合称为计算机网络体系结构。0.3.2 开放系统互联参考模型

1．ISO/OSI模型

计算机网络中实现通信就必须依靠网络通信协议。20世纪70年代，各大计算机生产厂家（如IBM、DEC等）的产品都有自己的网络通信协议，这样，不同厂家生产的计算机系统就难以联网。为了实现不同厂家生产的计算机系统之间以及不同网络之间的数据通信，国际标准化组织（ISO）对当时的各类计算机网络体系结构进行了研究，并于1981年正式公布了一个网络体系结构模型作为国际标准，称为开放系统互联参考模型，即OSI/RM（Reference Model of Open System Interconnection/Reference Model），也称为ISO/OSI。这里的“开放”表示任何两个遵守OSI/RM模型的系统都可以进行互联，当一个系统能按OSI/RM模型与另一个系统进行通信时，就称该系统为开放系统。

OSI/RM模型只给出了一些原则性的说明，它并不是一个具体的网络。它将整个网络的功能划分成7个层次，而且在两个通信实体之间的通信必须遵循这7层结构，如图0-3所示。图0-3 OSI/RM参考模型以及两个通信实体之间的通信分层结构

OSI/RM模型最高层为应用层，面向用户提供应用服务；最低层为物理层，连接通信媒体实现数据传输。层与层之间的联系是通过各层之间的接口来进行的，上层通过接口向下层提出服务请求，而下层通过接口向上层提供服务。两个用户计算机通过网络进行通信时，除物理层之外，其余各对等层之间均不存在直接的通信关系，而是通过各对等层的协议来进行通信，例如，两个对等的网络层使用网络层协议通信。只有两个物理层之间才通过媒体进行真正的数据通信。

在实际中，当两个通信实体通过一个通信子网进行通信时，必然会经过一些中间节点，一般来说，通信子网中的节点只涉及低3层的结构，因此，两个通信实体之间的层次结构如图0-4所示。（1）OSI/RM参考模型各层的功能概述

第1层：物理层（Physical Layer），在物理信道上传输原始的数据比特（bit）流，提供为建立、维护和拆除物理链路连接所需的各种传输介质、通信接口特性等。

第2层：数据链路层（Data Link Layer），在物理层提供比特流服务的基础上，建立相邻节点之间的数据链路，通过差错控制提供数据帧在信道上无差错地传输，并进行数据流量控制。图0-4 两个通信实体之间的层次结构

第3层：网络层（Network Layer），为传输层的数据传输提供建立、维护和终止网络连接的手段，把上层来的数据组织成数据包（Packet），在节点之间进行交换传送，并且负责路由控制和拥塞控制。

第4层：传输层（Transport Layer），为上层提供端到端（最终用户到最终用户）的透明的、可靠的数据传输服务。所谓透明的传输是指在通信过程中传输层对上层屏蔽了通信传输系统的具体细节。

第5层：会话层（Session Layer），为表示层提供建立、维护和结束会话连接的功能，并提供会话管理服务。

第6层：表示层（Presentation Layer），为应用层提供信息表示方式的服务，如数据格式的变换、文本压缩和加密技术等。

第7层：应用层（Application Layer），为网络用户或应用程序提供各种服务，如文件传输、电子邮件（E-mail）、分布式数据库以及网络管理等。

从各层的网络功能角度看，可以将OSI/RM模型的7层分为：第1、2层解决有关网络信道问题；第3、4层解决传输服务问题；第5、6、7层处理对应用进程的访问问题。从控制角度看，OSI/RM模型中的第1、2、3层可以看做是传输控制层，负责通信子网的工作，解决网络中的通信问题；第5、6、7层为应用控制层，负责有关资源子网的工作，解决应用进程的通信问题；第4层为通信子网和资源子网的接口，起到连接传输和应用的作用。（2）OSI/RM模型的信息流动

在OSI/RM模型中，系统A的用户向系统B的用户传送数据时，信息实际流动的情况如图0-5所示。系统A的应用进程传输给系统B应用进程的数据是经过发送端的各层从上到下传递到物理信道，然后再传输到接收端的最低层，经过从下到上各层传递，最后到达系统B的应用进程。在数据传输的过程中，随着数据块在各层中的依次传递，其长度有所变化。系统A发送到系统B的数据先进入应用层，加上该层的有关控制信息报文头AH，然后作为整个数据块传送到表示层，在表示层再加上控制信息PH传递到会话层，这样，在以下的每一层都加上控制信息SH、TH、NH和DH传递到物理层，其中，在数据链路层还要在整个数据帧的尾部加上用于差错检测的控制信息DT，这样，整个数据帧在物理层就作为比特流通过物理信道传送到接收端。在接收端按照上述的相反过程，逐层去掉发送端相应层加上的控制信息，这样看起来好像是对方相应层直接发送来的信息，但实际上相应层之间的通信是虚通信。这个过程就像邮政信件的传递，加信封、加邮袋、上邮车等，在各个邮递环节加封、传递，收件时再层层去掉封装。图0-5 OSI/RM模型中的信息流动

2．物理层

物理层是OSI/RM模型的最低层，如图0-6所示。它直接与物理信道相连，起到数据链路层和传输媒体之间的逻辑接口作用，提供建立、维护和释放物理连接的方法，并可实现在物理信道上进行比特流传输的功能。图0-6 物理层与数据链路层的关系

物理层涉及的内容包括以下几个方面。（1）通信接口与传输媒体的物理特性

除了不同的传输介质自身的物理特性外，物理层还对通信设备和传输媒体之间使用的接口做了详细的规定，主要体现在以下4个方面。

①机械特性

机械特性规定了物理连接时所需接插件的规格尺寸、针脚数量和排列情况等。例如，EIARS-232C标准规定的D型25针接口，ITU-T X.21标准规定的15针接口等。

②电气特性

电气特性规定了在物理信道上传输比特流时信号电平的大小、数据的编码方式、阻抗匹配、传输速率和距离限制等。例如，在使用RS-232C接口且传输距离不大于15m时，最大传输速率为19.2 Kbit/s。

③功能特性

功能特性定义了各个信号线的确切含义，即各个信号线的功能。例如，RS-232C接口中的发送数据线和接收数据线等。

④规程特性

规程特性定义了利用信号线进行比特流传输的一组操作规程，是指在物理连接的建立、维护和交换信息时数据通信设备之间交换数据的顺序。（2）物理层的数据交换单元为二进制比特

为了传输比特流，可能需要对数据链路层的数据进行调制或编码，使之成为模拟信号、数字信号或光信号，以实现在不同的传输介质上传输。（3）比特的同步

物理层规定了通信的双方必须在时钟上保持同步的方法，如异步传输和同步传输等。（4）线路的连接

物理层还考虑了通信设备之间的连接方式，例如，在点对点的连接中，两个设备之间采用了专用链路连接，而在多点连接中，所有的设备共享一个链路。（5）物理拓扑结构

物理拓扑定义了设备之间连接的结构关系，如星型拓扑、环型拓扑和网状拓扑等。（6）传输方式

物理层也定义了两个通信设备之间的传输方式，如单工、半双工和全双工。

3．数据链路层

数据链路层是OSI/RM模型的第2层，它通过物理层提供的比特流服务，在相邻节点之间建立链路，传送以帧（Frame）为单位的数据信息，并且对传输中可能出现的差错进行检错和纠错，向网络层提供无差错的透明传输。数据链路层的有关协议和软件是计算机网络中基本的部分，在任何网络中数据链路层都是必不可少的层次，相对高层而言，它所有的服务协议都比较成熟。数据链路层与网络层的关系如图0-7所示。

数据链路层涉及的具体内容有以下几点。（1）成帧

数据链路层要将网络层的数据分成可以管理和控制的数据单元，称其为帧。因此，数据链路层的数据传输是以帧为数据单位的。图0-7 数据链路层与网络层的关系（2）物理地址寻址

数据帧在不同的网络中传输时，需要标识出发送数据帧和接收数据帧的节点。因此，数据链路层要在数据帧中的头部加入一个控制信息（DH），其中包含了源节点和目的节点的地址，这个地址也称为物理地址。例如，在图0-8所示的网络中，节点1的物理地址为A，若节点1要给节点4发送数据，那么在数据帧的头部要包含节点1和节点4的物理地址，在帧的尾部还有差错控制信息（DT）。图0-8 数据链路层的物理地址（3）流量控制

数据链路层对发送数据帧的速率必须进行控制，如果发送的数据帧太多，就会使目的节点来不及处理而造成数据丢失。（4）差错控制

为了保证物理层传输数据的可靠性，数据链路层需要在数据帧中使用一些控制方法，检测出错或重复的数据帧，并对错误的帧进行纠错或重发。数据帧中的尾部控制信息（DT）就是用来进行差错控制的。（5）接入控制

当两个或者更多的节点共享通信链路时，由数据链路层确定在某一时间内该由哪一个节点发送数据，接入控制技术也称为媒体访问控制技术。在后文讨论局域网时，媒体访问控制技术是决定局域网特性的关键技术。4．网络层

计算机网络分为资源子网和通信子网。网络层就是通信子网的最高层，它在数据链路层提供服务的基础上向资源子网提供服务。网络层与传输层的关系如图0-9所示。图0-9 网络层与传输层的关系

网络层的作用是实现分别位于不同网络的源节点与目的节点之间的数据包传输，它与数据链路层的作用不同，数据链路层只是负责同一个网络中的相邻两节点之间链路管理及帧的传输等问题。因此，当两个节点连接在同一个网络中时，可能并不需要网络层，只有当两个节点分布在不同的网络中时，通常才会涉及网络层的功能，从而保证了数据包从源节点到目的节点的正确传输。而且，网络层要负责确定在网络中采用何种技术，从源节点出发选择一条通路通过中间的节点将数据包最终送达目的节点。

网络层涉及的概念有以下几个。（1）逻辑地址寻址

数据链路层的物理地址只是解决了在同一个网络内部的寻址问题，如果一个数据包从一个网络跨越到另外一个网络时，就需要使用网络层的逻辑地址。当传输层传递给网络层一个数据包时，网络层就在这个数据包的头部加入控制信息，其中就包含了源节点和目的节点的逻辑地址。（2）路由功能

在网络层中如何将数据包从源节点传送到目的节点，其中选择一条合适的传输路径是至关重要的，尤其是从源节点到目的节点的通路存在多条路径时，就存在选择最佳路由的问题。路由选择就是根据一定的原则和算法在传输通路中选出一条通向目的节点的最佳路由。（3）流量控制

在数据链路层中介绍过流量控制，在网络层中同样也存在流量控制问题。只不过在数据链路层中的流量控制是在两个相邻节点之间进行的，而在网络层中是完成数据包从源节点到目的节点过程中的流量控制。（4）拥塞控制

在通信子网内，由于出现过量的数据包而引起网络性能下降的现象称为拥塞。为了避免拥塞现象出现，要采用能防止拥塞的一系列方法对子网进行拥塞控制。

拥塞控制主要解决的问题是如何获取网络中发生拥塞的信息，从而利用这些信息进行控制，以避免由于拥塞而出现数据包的丢失以及严重拥塞而产生网络死锁的现象。

5．其他各层简介（1）传输层

传输层是资源子网与通信子网的接口和桥梁，它完成了资源子网中两节点间的直接逻辑通信，实现了通信子网端到端的可靠传输。传输层下面的物理层、数据链路层和网络层均属于通信子网，可完成有关的通信处理，向传输层提供网络服务；传输层上面的会话层、表示层和应用层完成面向数据处理的功能，并为用户提供与网络之间的接口。因此，传输层在7层网络模型中起到承上启下的作用，是整个网络体系结构中的关键部分。

由于通信子网向传输层提供通信服务的可靠性有差异，所以无论通信子网提供的服务可靠性如何，经传输层处理后都应向上层提交可靠的、透明的数据传输。为此，传输层协议要复杂得多，以适应通信子网中存在的各种问题。也就是说，如果通信子网的功能完善、可靠性高，则传输层的任务就比较简单；若通信子网提供的质量很差，则传输层的任务就复杂，以填补会话层所要求的服务质量和网络层所能提供的服务质量之间的差别。

传输层在网络层提供服务的基础上为高层提供两种基本的服务：面向连接的服务和面向无连接的服务。面向连接的服务要求高层的应用在进行通信之前，先要建立一个逻辑的连接，并在此连接的基础上进行通信，通信完毕后要拆除逻辑连接，而且通信过程中还进行流量控制、差错控制和顺序控制。因此，面向连接提供的是可靠的服务，而面向无连接是一种不太可靠的服务，由于它不需要高层应用建立逻辑的连接，因此，它不能保证传输的信息按发送顺序提交给用户。不过，在某些场合必须依靠这种服务，如网络中的广播数据。（2）会话层

会话层是利用传输层提供的端到端的服务向表示层或会话用户提供会话服务。在ISO/OSI环境中，所谓一次会话，就是指两个用户进程之间为完成一次完整的通信而进行的过程，包括建立、维护和结束会话连接。会话协议的主要目的就是提供一个面向用户的连接服务，并为会话活动提供有效的组织和同步所必需的手段，为数据传送提供控制和管理。（3）表示层

表示层处理的是OSI系统之间用户信息的表示问题。表示层不像OSI/RM模型的低5层那样只关心将信息可靠地从一端传输到另外一端，它主要涉及被传输信息的内容和表示形式，如文字、图形和声音的表示。另外，数据压缩、数据加密等工作都是由表示层负责处理的。

表示层服务的典型例子是数据的编码问题，大多数的用户程序中所用到的人名、日期和数据等可以用字符串（如使用ASCII或其他的字符集）、整型（如用有符号数或无符号数）等各种数据类型来表示。由于各个不同的终端系统可能有不同的数据表示方法，如机器的字长不同、数据类型的格式以及所采用的字符编码集不同，同样的一个字符串或一个数据在不同的端系统上会表现为不同的内部形式，因此，这些不同的内部数据表示不可能在开放系统中交换。为了解决这一问题，表示层通过抽象的方法来定义一种数据类型或数据结构，并通过使用这种抽象的数据结构在各端系统之间实现数据类型和编码的转换。（4）应用层

应用层是OSI/RM模型的最高层，它是计算机网络与最终用户间的接口，它包含系统管理员管理网络服务所涉及的所有问题和基本功能。它在OSI/RM模型下面6层提供的数据传输和数据表示等各种服务的基础上，为网络用户或应用程序提供完成特定网络服务功能所需的各种应用协议。

常用的网络服务包括文件服务、电子邮件（E-mail）服务、打印服务、集成通信服务、目录服务、网络管理服务、安全服务、多协议路由与路由互联服务、分布式数据库服务以及虚拟终端服务等。网络服务由相应的应用协议来实现，不同的网络操作系统提供的网络服务在功能、用户界面、实现技术、硬件平台支持以及开发应用软件所需的应用程序接口（API）等方面均存在较大差异，而采纳应用协议也各具特色，因此，需要应用协议的标准化。0.3.3 TCP/IP的体系结构

1．TCP/IP概述

TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）是指传输控制协议/网际协议。它起源于美国的ARPAnet网。ARPAnet开始使用的是网络控制协议（Network Control Protocol，NCP）。随着ARPAnet的发展，需要更复杂的协议。1973年，ARPAnet引进了TCP，随后，在1981年引入了IP。1982年，TCP和IP被标准化成为TCP/IP协议簇，1983年取代了ARPAnet上的NCP，并最终形成较为完善的TCP/IP体系结构和协议规范。

目前，TCP/IP是Internet上所有网络和主机之间进行交流所使用的共同“语言”，也是Internet上使用的一组完整的标准网络连接协议。通常所说的TCP/IP实际上包含了大量的协议和应用，且由多个独立定义的协议组合在一起，因此，更确切地说，应该称其为TCP/IP协议簇。

TCP/IP最初是作为一个标准组件在伯克利标准发行中心（BSD）UNIX操作系统中使用的，因此，早期的TCP/IP与UNIX操作系统关系非常密切。随着Internet的快速发展和广泛应用，目前，TCP/IP不但在多数计算机上得到应用，从巨型机到PC，包括IBM、AT&T、DEC、HP、SUN等主要计算机和通信厂家都在各自的产品中提供对TCP/IP的支持，而且各种局域网操作系统也将TCP/IP纳入自己的体系结构中，包括Novell NetWare、Microsoft NT/2000/2003、UNIX和Linux。

2．TCP/IP的层次结构

OSI参考模型研究的初衷是希望为网络体系结构与协议的发展提供一种国际标准，但由于Internet在全世界的飞速发展，使得TCP/IP得到了广泛的应用，虽然TCP/IP不是ISO标准，但广泛的使用也使TCP/IP成为一种“实际上的标准”，并形成了TCP/IP参考模型。不过，ISO/OSI模型的制定也参考了TCP/IP协议簇及其分层体系结构的思想。而TCP/IP在不断发展的过程中也吸收了OSI标准中的概念及特征。

TCP/IP具有以下几个特点。

①开放的协议标准，可以免费使用，并且独立于特定的计算机硬件与操作系统。

②独立于特定的网络硬件，可以运行在局域网、广域网中，更适用于互联网中。

③统一分配方案，使得整个TCP/IP设备在网络中都具有唯一的地址。

④标准化的高层协议，可以提供多种可靠的用户服务。

TCP/IP参考模型共有4个层次，它们分别是网络接口层、网际层、传输层和应用层。TCP/IP参考模型的层次结构与OSI参考模型层次结构的对照关系如图0-10所示。（1）网络接口层

TCP/IP参考模型的最低层是网络接口层，也称为网络访问层。它包括能使用TCP/IP与物理网络进行通信的协议，且对应着OSI参考模型的物理层和数据链路层。TCP/IP标准并没有定义具体的网络接口协议，而是旨在提供灵活性，以适应各种网络类型，如LAN、MAN和WAN。这也说明了TCP/IP可以运行在任何网络之上。（2）网际层

网际层是在Internet标准中正式定义的第一层。网际层所执行的主要功能是处理来自传输层的分组，将分组形成数据包（IP数据包），并为该数据包进行路径选择，最终将数据包从源主机发送到目的主机。在网际层中，最常用的协议是网际协议（IP），其他一些协议用来协助IP的操作。图0-10 OSI参考模型与TCP/IP参考模型的对照（3）传输层

TCP/IP参考模型的传输层也称为主机至主机层，与OSI参考模型的传输层类似，它主要负责主机到主机之间的端对端通信，该层使用了两种协议来支持两种数据的传送方法，它们是TCP和UDP。（4）应用层

在TCP/IP参考模型中，应用程序接口是最高层，它与OSI参考模型中的高3层的任务相同，都是用于提供网络服务，如文件传输、远程登录、域名服务和简单网络管理等。

3．TCP/IP协议簇

在TCP/IP参考模型的层次结构中包括4个层次，但实际上只有3个层次包含实际的协议。TCP/IP参考模型中各层的协议如图0-11所示。图0-11 TCP/IP协议簇（1）网际层的协议

①IP

网际协议（Internet Protocol，IP）的任务是对数据包进行相应的寻址和路由，并从一个网络转发到另一个网络。IP在每个发送的数据包前加入一个控制信息，其中包含了源主机的IP地址（IP地址相当于OSI参考模型中网络层的逻辑地址）、目的主机的IP地址和其他一些信息。IP的另一项工作是分割和重编在传输层被分割的数据包。由于数据包要从一个网络转发到另一个网络，当两个网络所支持传输的数据包的大小不相同时，IP就要在发送端将数据包分割，然后在分割的每一段前再加入控制信息进行传输。当接收端接收到数据包后，IP将所有的片段重新组合形成原始的数据。

IP是一个无连接的协议。无连接是指主机之间不建立用于可靠通信的端到端的连接，源主机只是简单地将IP数据包发送出去，而IP数据包可能会丢失、重复，延迟时间大或者次序会混乱。因此，要实现数据包的可靠传输，就必须依靠高层的协议或应用程序，如传输层的TCP。IP提供一种全网统一的地址，并在统一管理下进行地址分配，通过这种逻辑地址实现网际层的寻址，从而避免了网络接口层不同链路节点物理地址的差异。

②ICMP

网际控制报文协议（Internet Control Message Protocol，ICMP）为IP提供差错报告。由于IP是无连接的，且不进行差错检验，当网络上发生错误时它不能检测错误。向发送IP数据包的主机汇报错误就是ICMP的责任。例如，如果某台设备不能将一个IP数据包转发到另一个网络，它就向发送数据包的源主机发送一个消息，并通过ICMP解释这个错误。ICMP能够报告的一些普通错误类型有：目标无法到达、阻塞、回波请求和回波应答等。

③IGMP

IP只是负责网络中点到点的数据包传输，而点到多点的数据包传输则要依靠网际主机组管理协议（Internet Group Management Protocol，IGMP）来完成。它主要负责报告主机组之间的关系，以便相关的设备（路由器）可支持多播发送。

④ARP和RARP

计算机网络中各主机之间要进行通信时，必须要知道彼此的物理地址（OSI参考模型中数据链路层的地址）。因此，在TCP/IP的网际层有地址解析协议（Address Resolution Protocol，ARP）和反向地址解析协议（RARP），它们的作用是将源主机和目的主机的IP地址与它们的物理地址相匹配。（2）传输层协议

①TCP

传输控制协议（Transmission Control Protocol，TCP）是传输层的一种面向连接的通信协议，它可提供可靠的数据传送。对于大量数据的传输，通常都要求有可靠的传送。

TCP将源主机应用层的数据分成多个分段，然后将每个分段传送到网际层，网际层将数据封装为IP数据包，并发送到目的主机。目的主机的网际层将IP数据包中的分段传送给传输层，再由传输层对这些分段进行重组，还原成原始数据，并传送给应用层。另外，TCP还要完成流量控制和差错检验的任务，以保证可靠的数据传输。

②UDP

用户数据报协议（User Datagram Protocol，UDP）是一种面向无连接的协议，因此，它不能提供可靠的数据传输，而且UDP不进行差错检验，必须由应用层的应用程序来实现可靠性机制和差错控制，以保证端到端数据传输的正确性。虽然LIDP与TCP相比显得非常不可靠，但在一些特定的环境下还是非常有优势的。例如，要发送的信息较短，不值得在主机之间建立一次连接。另外，面向连接的通信通常只能在两个主机之间进行，若要实现多个主机之间的一对多或多对多的数据传输，即广播或多播，就需要使用UDP。（3）应用层协议

在TCP/IP参考模型中，应用层包括了所有的高层协议，而且总是不断有新的协议加入，应用层的协议主要有以下几种。

①远程终端协议（Telnet）：本地主机作为仿真终端登录到远程主机上运行应用程序。

②文件传输协议（FTP）：实现主机之间的文件传送。

③简单邮件传输协议（SMTP）：实现主机之间电子邮件的传送。

④域名服务（DNS）：用于实现主机名与IP地址之间的映射。

⑤动态主机配置协议（DHCP）：实现对主机的地址分配和配置工作。

⑥路由信息协议（RIP）：用于网络设备之间交换路由信息。

⑦超文本传输（HTTP）：用于Internet中的客户机与WWW服务器之间的数据传输。

⑧网络文件系统（NFS）：实现主机之间的文件系统的共享。

⑨引导协议（BOOTP）：用于无盘主机或工作站的启动。

⑩简单网络管理协议（SNMP）：实现网络的管理。

与OSI参考模型的应用层相同，TCP/IP参考模型应用层中的各种协议都是为网络用户或应用程序提供特定的网络服务功能来设计和使用的。在后文中会陆续涉及各种不同的高层应用和其所依赖的相关协议，在此对这些协议就不做详细的说明。0.3.4 OSI参考模型与TCP/IP参考模型的比较

ISO制定的开放系统互联标准可以使世界范围内的应用进程开放式地进行信息交换。世界上任何地方的任何系统只要遵循OSI标准即可进行相互通信。TCP/IP是最早作为ARPAnet使用的网络体系结构和协议标准，以它为基础的Internet是目前国际上规模最大的计算机网络。

OSI参考模型和TCP/IP参考模型有着许多的共同点。

①采用了协议分层方法，将庞大且复杂的问题划分为若干个较容易处理的范围较小的问题。

②各协议层次的功能大体上相似，都存在网络层、传输层和应用层。网络层实现点到点通信，并完成路由选择、流量控制和拥塞控制功能；传输层实现端到端通信，将高层的用户应用与低层的通信子网隔离开来，并保证数据传输的最终可靠性。传输层的以上各层都是面向用户应用的，而以下各层都是面向通信的。

③两者都可以解决异构网的互联，实现世界上不同厂家生产的计算机之间的通信。

④都是计算机通信的国际性标准，虽然这种标准一个（OSI）原则上是国际通用的，一个（TCP/IP）是当前工业界使用最多的。

⑤都能够提供面向连接和无连接的两种通信服务机制。

⑥都是基于一种协议集的概念，协议集是一簇完成特定功能的相互独立的协议。

虽然OSI参考模型和TCP/IP参考模型存在着不少的共同点，但是它们的区别还是相当大的。如果具体到每个协议的实现上，这种差别就到了难以比较的程度。下面主要从不同的角度对OSI参考模型和TCP/IP参考模型进行比较。

1．模型设计的差别

OSI参考模型是在具体协议制定之前设计的，对具体协议的制定进行了约束。因此，造成在模型设计时考虑不是很全面，有时不能完全指导协议某些功能的实现，从而反过来导致对模型的修修补补。例如，数据链路层最初只用来处理点到点的通信网络，当广播网出现后，又存在一点对多点的问题，OSI不得不在参考模型中插入新的子层来处理这种通信模式。当人们开始使用OSI参考模型及其协议簇建立实际网络时，才发现它们与需求的服务规范存在不匹配的问题，最终只能用增加子层的方法来掩饰其缺陷。TCP/IP参考模型正好相反，协议在先，模型在后。模型实际上只不过是对已有协议的抽象描述。TCP/IP参考模型不存在与协议的匹配问题。

2．层数和层间调用关系不同

OSI参考模型分为7层，而TCP/IP参考模型只有4层，除网络层、传输层和应用层外，其他各层都不相同。另外，TCP/IP参考模型虽然也分层次，但层次之间的调用关系不像OSI参考模型那么严格。在OSI参考模型中，两个实体通信必须涉及下一层实体，下层向上层提供服务，上层通过接口调用下层的服务，层间不能有越级调用关系。OSI参考模型这种严格分层确实是必要的。遗憾的是，严格按照分层模型编写的软件效率极低。为了克服以上缺点，提高效率，TCP/IP参考模型在保持基本层次结构的前提下，允许越过紧挨着的下一级而直接使用更低层次提供的服务。

3．最初设计的差别

TCP/IP参考模型在设计之初就着重考虑不同网络之间的互联问题，并将IP作为一个单独的重要的层次。OSI参考模型最初只考虑到用一种标准的公用数据网将各种不同的系统互联在一起。后来，OSI参考模型虽认识到了IP的重要性，然而已经来不及像TCP/IP参考模型那样将IP作为一个独立的层次，只好在网络层中划分出一个子层来完成类似IP的作用。

4．对可靠性的强调不同

OSI参考模型认为数据传输的可靠性应该由点到点的数据链路层和端到端的传输层来共同保证，而TCP/IP参考模型分层思想认为，可靠性是端到端的问题，应该由传输层来解决。因此，它允许单个的链路、机器丢失或数据损坏，网络本身不进行数据恢复，对丢失或被损坏数据的恢复是在源节点设备与目的节点设备之间进行的。在TCP/IP网络中，可靠性的工作是由主机来完成的。

5．标准的效率和性能上存在差别

由于OSI参考模型是作为国际标准由多个国家共同努力而制定的，于是不得不照顾到各个国家的利益，有时不得不走一些折中路线，造成标准大而全，效率却低（OSI参考模型的各项标准已超过200多种）。TCP/IP参考模型并不是作为国际标准开发的，它只是对一种已有标准的概念性描述。所以，它的设计目的单一、影响因素少，且不存在照顾和折中，结果是协议简单高效、可操作性强。

6．市场应用和支持上不同

OSI参考模型制定之初，人们普遍希望网络标准化，对OSI参考模型寄予厚望，然而，OSI参考模型迟迟无成熟产品推出，妨碍了第三方厂家开发相应的软、硬件，进而影响了OSI参考模型的市场占有率和未来发展。另外，在OSI参考模型出台之前，TCP/IP参考模型就代表着市场主流，OSI参考模型出台后很长时间不具有可操作性，因此，在信息爆炸、网络迅速发展的近10多年里，性能差异、市场需求的优势客观上促使众多的用户选择了TCP/IP参考模型，并使其成为“既成事实”的国际标准。

0.4 计算机网络的主要性能指标

计算机网络的主要性能指标就是带宽（Band width）、时延（Delay）和服务质量（QoS），下面分别介绍这几个指标的含义。0.4.1 网络带宽

带宽的本意是指某个信号具有的频带宽度。在各类电子设备和元器件中都可以接触到带宽的概念，例如，显示器的带宽、内存的带宽、总线的带宽和网络的带宽等，对这些设备而言，带宽是一个非常重要的指标。不过有些带宽的单位是Hz、kHz、MHz，相当于频率的概念；而有些带宽的单位则是bit/s，相当于数据传输率的概念。如果从电子电路角度出发，带宽（Bandwidth）是指电子电路中存在一个固有通频带，是电路可以保持稳定工作的频率范围。

在通信和网络领域，带宽的含义又与电子电路中的定义存在差异，它是指网络信号可使用的最高频率与最低频率之差。或者说是“频带的宽度”，也就是所谓的“信道带宽”。因此，对于数字信道，带宽是指在一个信道上能够传送的数字信号的速率，即数据率或比特率，有时也称为吞吐量。比特（bit）是计算机中的数据的最小单元，是信息量的量度单位。表示二进制数字1和0在线路上传输的速度。所用带宽的单位是比特每秒（bit/s）。常见的带宽的单位有千比特每秒（Kbit/s）、兆比特每秒（Mbit/s）、吉比特每秒（Gbit/s）和太比特每秒（Tbit/s）。

在以太网的铜介质布线系统中，双绞线的信道带宽通常用MHz为单位，它指的是在信噪比恒定的情况下允许的信道频率范围。不过，网络的信道带宽与它的数据传输能力（单位为Byte/s）存在一个稳定的基本关系。用高速公路来作比喻：在高速路上，所能承受的最大交通流量就相当于网络的数据运输能力，而这条高速路允许形成的宽度就相当于网络的带宽。显然，带宽越高、数据传输可利用的资源就越多，因而能达到越高的速度。除此之外，还可以通过改善信号质量和消除瓶颈效应实现更高的传输速度。

网络带宽与数据传输能力的正比关系最早是由贝尔实验室的工程师Shannon发现的，因此这一规律也被称为Shannon定律。通常将网络的数据传输能力与“网络带宽”完全等同起来。0.4.2 网络时延

时延（Delay）是指一个报文或分组从网络的一端传送到另一端所需要的时间。它由以下几部分组成，是这几部分的总和。

①传播时延

传播时延是电磁波在信道中传播所需要的时间，一般电磁波在电缆中的传播速度约为2.3×105 km/s，在光纤中的传播速度约为2.0×105 km/s。

②发送时延

发送时延是发送数据所需要的时间，它与数据块的长度和信道带宽有关。

③排队时延

排队时延是数据在交换节点等候发送时，在缓冲队列中排队所经历的时延。它主要取决于网络中当时的通信量。当网络的通信量大时，可能会发生队列溢出，丢失数据，使排队时延变为无穷大。

由此可见，网络中总的时延和这3种时延都有关系，哪种时延在网络中占主导地位，要根据网络的具体情况而定。只有减少占主导地位的时延，才能使总的时延减少。0.4.3 网络服务质量

服务质量的英文全称为“Quality of Service”，缩写为QoS。QoS是网络的一种安全机制，是用来解决网络延迟和阻塞等问题的一种技术。

在正常情况下，如果网络只用于特定的无时间限制的应用系统，并不需要QoS，比如浏览网页或发送电子邮件等。但是对关键应用和多媒体应用就十分必要。当网络过载或拥塞时，QoS能确保重要业务量不受延迟或丢弃，同时保证网络的高效运行。QoS具有如下功能。

1．分类

分类是指具有QoS的网络能够识别哪种应用产生哪种数据包。通过分类，网络能确定对特殊数据包要进行的处理。所有应用都会在数据包上留下可以用来识别源应用的标识。分类就是检查这些标识，识别数据包是由哪个应用产生的。下面是4种常见的分类方法。（1）协议

根据协议对数据包进行识别和优先级处理可以降低延迟。应用可以通过它们的以太网类型进行识别。根据协议进行优先级处理是控制或阻止少数设备的某些协议的一种强有力的方法。（2）TCP和UDP端口号

许多应用都采用TCP或UDP端口进行通信，通过检查数据包的端口号，可以确定数据包是由哪类应用产生的。（3）源IP地址

许多应用都是通过其源口地址进行识别的。由于服务器有时是专门针对单一应用而配置的（如电子邮件服务器），分析数据包的源IP地址可以识别该数据包是由什么应用产生的。当识别交换机与应用服务器不直接相连，而且许多不同服务器的数据流都到达该交换机时，这种方法就非常有用。（4）物理端口号

物理端口号可以指示哪个服务器正在发送数据。这种方法取决于交换机物理端口和应用服务器的映射关系。虽然这是最简单的分类形式，但是它依赖于直接与该交换机连接的服务器。

2．标注

在识别数据包之后，要对它进行标注，这样其他网络设备才能方便地识别这种数据。由于分类可能非常复杂，因此最好只进行一次。识别应用之后就必须对其数据包进行标记处理，以便确保网络上的交换机或路由器可以对该应用进行优先级处理。通过采纳标注数据的标准，来确保多厂商网络设备能够对该业务进行优先级处理。

3．优先级设置

为了确保准确的优先级处理，所有业务量都必须在骨干网络内进行识别。在工作站终端进行的数据优先级处理可能会因人为的差错或恶意的破坏而出现问题。在局域网交换机中，多种业务队列允许数据包优先级存在。较高优先级的业务可以在不受较低优先级业务的影响下通过交换机，减少对诸如话音或视频等对时间敏感业务的延迟事故。

为了提供优先级，交换机的每个端口有多个队列。虽然每个端口有更多队列可以提供更为精细的优先级选择，当每个数据包到达交换机时，都要根据其优先级别分配到适当的队列，然后该交换机再从每个队列转发数据包。该交换机通过其排队机制确定下一步要服务的队列。

0.5 知识拓展：标准化组织

1．ISO

国际标准化组织（International Organization for Standardization，ISO）是一个全球性的非政府组织，是国际标准化领域中一个十分重要的组织。ISO的任务是促进全球范围内的标准化及其有关活动的开展，以利于国际产品与服务的交流以及在知识、科学、技术和经济活动中发展国际的相互合作。它显示了强大的生命力，吸引了越来越多的国家参与其活动。ISO制定了网络通信的标准，即开放系统互联（OSI）。

2．ITU

国际电信联盟（ITU）是世界各国政府的电信主管部门之间协调电信事务方面的一个国际组织。

ITU的宗旨是维持和扩大国际合作，以改进和合理地使用电信资源；促进技术设施的发展及其有效地运用，以提高电信业务的效率，扩大技术设施的用途，并尽量使公众得以普遍利用；协调各国行动，以达到上述的目的。

在通信领域，最著名的国际电信联盟电信标准化部门（ITU-T）标准有V系列标准，例如，V.32、V.33和V.42标准对使用电话线传输数据做了明确的说明；还有X系列标准，例如，X.25、X.400和X.500为公用数字网上传输数据的标准；ITU-T的标准还包括电子邮件、目录服务、综合业务数字网（ISDN）、宽带ISDN等方面的内容。

3．ANSI

美国国家标准学会（American National Standards Institute，ANSI）致力于国际标准化事业和实现消费品方面的标准化。

4．TIA

美国通信工业协会（TIA）是一个全方位的服务性国家贸易组织。其成员包括为美国和世界各地提供通信和信息技术产品、系统和专业技术服务的900余家大小公司，本协会成员有能力制造供应现代通信网中应用的所有产品。此外，TIA还有一个分支机构—多媒体通信协会（MMTA）。TIA还与美国电子工业协会（EIA）有着广泛而密切的联系。

5．IEEE

电气和电子工程师协会（Institute of Electrical and Electronics Engineers，IEEE）在1963年由美国电气工程师学会（AIEE）和美国无线电工程师学会（IRE）合并而成，是美国规模最大的专业学会。

IEEE最大的成果是制定了局域网和城域网的标准，这个标准被称为802项目或802系列标准。

6．EIA

美国电子工业协会（EIA）广泛代表了设计生产电子元件、部件、通信系统和设备的制造商以及工业界、政府和用户的利益，在提高美国制造商的竞争力方面起到了重要的作用。在信息领域，EIA在定义数据通信设备的物理接口和电气特性等方面做了巨大的贡献，尤其是数字设备之间串行通信的接口标准，例如，EIARS-232、EIARS-449和EIARS-5300。

7．IEC

国际电工委员会（IEC）的宗旨是促进电工、电子领域中标准化及有关方面问题的国际合作，以增进相互了解。为实现这一目的，已开始出版了包括国际标准在内的各种出版物，并希望各国家委员会在其本国条件许可的情况下，使用这些国际标准。IEC的工作领域包括电力、电子、电信和原子能方面的电工技术。现已制定国际电工标准3 000多个。

8．ETSI

欧洲电信标准化协会（ETSI）是由欧共体于1988年批准建立的一个非赢利性的电信标准化组织，总部设在法国南部的尼斯。该协会的宗旨是为实现统一的欧洲电信大市场，及时制定高质量的电信标准，以促进电信基础结构的综合，确保网络和业务的协调，确保适应未来电信业务的接口，以达到终端设备的统一，为开放和建立新的电信业务提供技术基础，并为世界电信标准的制定做出贡献。

ETSI作为一个被欧洲标准化协会（CEN）和欧洲邮电主管部门会议（CEPT）认可的电信标准协会，其制定的推荐性标准常被欧共体作为欧洲法规的技术基础而采用，并被要求执行。ETSI的标准化领域主要是电信业，但还涉及与其他组织合作的信息及广播技术领域。

项目一 计算机与局域网的连接

在计算机与局域网的连接中，网卡以及网线是两个重要的部件，网卡是一种数据变换设备，网线是数据的传输介质，它们实现了计算机与局域网的数据传输。

第一部分 知识准备

1.1 认识网卡

网卡（Network Interface Card，NIC）即网络适配器，是用来连接计算机与网络的硬件设备。网卡插在计算机或服务器的插槽中，通过网线与网络连接来交换数据和共享资源。

网络接口卡实现了局域网的物理层和数据链路层的部分功能，这些功能包括以下几项。

1．数据缓存

为了使计算机处理数据的速率与网络数据传输速率相匹配，网卡通常配有一定的数据缓冲区。发送数据时，网络层协议封装好的数据先暂存到网卡的缓冲区中，然后由网卡装配成帧发送出去。接收数据时，网卡把收到的帧先存入缓冲区，然后进行后续处理。

2．帧的封装和解封装

发送数据时，网卡从网络层实体接收已经被网络层协议封装好的数据，然后将这些数据装配成一个帧。根据数据包的大小和所用的数据链路层协议，网卡还必须将数据分割成适合网络传输的大小合适的数据段。例如，以太网帧的最大长度不能超过1 518 B。对于接收到的帧，网卡首先要进行校验以确保收到的帧没有错误，然后把数据从帧中剥离出来并提交给上层协议栈（即网络层）。

3．介质访问控制

网卡使用一种适当的介质访问控制机制，以便协调系统对共享介质的访问，防止因网络上的多台计算机同时发送数据而造成冲突。不同类型的网卡使用的介质访问控制方法各不相同，例如，以太网卡用的是CSMA/CD、无线以太网用的是CSMA/CA、令牌环网卡使用的是令牌传递等。

4．串/并转换

网卡向网络发送数据或从网络接收数据使用的是串行传输方式。因此，网卡在发送数据时必须把并行数据转换成适合网络介质传输的串行位流，在接收数据时必须把串行位流转换成并行数据。

5．数据编码/解码

计算机生成的二进制数据必须按照适合网络介质传输的信号形式进行编码后才能进行传输。同样，在接收数据时必须经过物理信号到数据的解码过程。如果是铜质电缆，数据经过编码，变成某种形式的电脉冲；如果是光纤，数据经过编码后变成光脉冲。常见的编码方式有曼彻斯特编码（以太网）和差分曼彻斯特编码（令牌环网）。

6．数据发送/接收

把编码后的物理信号通过网络介质发送出去，或者把网络介质上的物理信号接收进来。

7．其他功能

对于无线网卡、蓝牙适配器和红外线接口，还要包括与无线连接相关的一些特殊功能。1.1.2 以太网卡的结构

如图1-1所示，以太网卡主要包括以下部件。（1）发送和接收部件：用于将信号发送到网络上或从网络上接收信号。（2）载波检测部件：检测介质是否空闲，以实现CSMA/CD协议。（3）发送和接收控制部件：用于发送和接收的同步控制。（4）曼彻斯特编码/解码器：将数据转换成曼彻斯特编码信号或反之。（5）局域网管理部件：实现CSMA/CD协议，实现帧的同步发送与接收。（6）微处理器（有些网卡无此部件）：实现对网卡的智能控制与管理。（7）总线接口：实现与主机接口的连接。图1-1 以太网卡的结构

需要注意的是，上述各部件在硬件上并不一定是分离的，在许多网卡上，它们往往被集成到一块大规模集成电路芯片中，所以从外表上看，网卡是非常简洁的。1.1.3 以太网卡的配置参数

以太网卡具有一组配置选项，以保证网卡能够与计算机中的其他部件协同工作。这些选项主要包括MAC地址、IRQ（中断请求）、I/O端口地址和存储器基地址。

MAC地址通常是固化在网卡中的，但有些厂商生产的网卡允许用户对其进行修改，以适应特定应用的需要。修改时需要注意，一个局域网中不允许有两个完全相同的MAC地址同时存在。

IRQ是最重要的一个参数。其默认配置一般为IRQ3，在大多数情况下，这个值无须改变。若系统中有其他部件也使用了IRQ3，就需要将网卡的IRQ值修改为其他未使用的值。

I/O端口地址用来访问网卡上的状态寄存器和控制寄存器，以便使计算机了解网卡的工作状态和对网卡实施控制。在选择I/O端口地址时，要避免与其他外围设备的I/O地址发生冲突。网卡往往都提供多个I/O端口地址以供选择和使用。通常默认的I/O地址是300H。

此外，当工作站需要以远程引导方式启动时，网卡上必须有远程引导ROM芯片，这个ROM芯片被映射到计算机640 KB～1 MB之间的某一内存区域。为了实现映射，除了要允许网卡进行远程引导外，还要规定存储区的基地址。这个基地址就是远程引导ROM要映射到的内存区域的起始地址。通常默认的存储区基地址是0C8000H。

如果网卡和操作系统都支持即插即用功能，以上参数通常由操作系统自动进行设置，而无须用户介入。1.1.4 提高网卡性能的技术

1．全双工方式操作

早期的网卡大多是以半双工方式来运行的，特别是同轴电缆接口的网卡。而现在的网卡基本上都支持全双工方式操作，使网络吞吐量提高一倍。但是，全双工方式操作需要满足以下两个条件。（1）网卡要支持全双工操作，而且与其连接的集线器、交换机、路由器或其他设备也都必须支持全双工操作。（2）传输介质必须采用双绞线或光纤，也就是说，网卡上的网络接口应该是双绞线接口或光纤接口，同轴电缆接口和无线介质接口的网卡无法实现全双工操作。

2．Parallel Tasking技术

Parallel Tasking（并行处理）技术是由3Com公司开发的一项提高网卡传输性能的技术。它允许在数据送到网卡的同时，就可以开始在网络上发送数据包。不具备这种功能的网卡必须等到完整的数据包存入其缓冲区之后，才能发送这个数据包。3Com公司开发的另一项技术称为Parallel TaskingII，它改进了系统通过PCI总线与网卡传输数据的性能。传统的PCI网卡在一个总线周期内每次只能传输64 B的数据，传输一个数据包需要执行几十次操作。Parallel TaskingII使网卡能够在一个总线周期内传输相当于一个完整的以太网数据包的数据（1 518 B）。

3．突发传送方式

以太网卡典型的传输过程是这样的：发送站每发送一个数据帧，就等待对方发回一个响应帧，以确定对方是否正确接收，然后再发下一个数据帧，再等待下一个响应帧。等待响应帧的目的是防止传输过程中出现错误。这种传输方式使网络的传输效率大打折扣，浪费了网络带宽。如果将传输过程改为每发送多个数据帧才有一个响应帧，这样就可以大大减少响应帧的数量，相应地也就提高了网络的有效带宽，这就是所谓的突发传送方式。目前，许多厂商生产的网卡都可以支持突发传送方式。

在局域网上使用突发传送方式是基于这样的事实：局域网上的数据传输可靠性很高。如果不是这样的话，突发传送方式反而会降低传输速率，因为一旦发生错误，前面发送的若干个数据帧都要重新发送。

4．远程唤醒

有些网卡支持远程唤醒特性，使管理员能够通过网络上的一个远程系统给用户计算机加电。有许多远程管理工具允许网络技术支持人员能够从某个远程地点对计算机实施管理，在下班时段内执行病毒扫描、文件备份和软件更新等任务，而不必亲自前往计算机所在的地点。但是，如果用户在离开办公室时关掉了他的计算机，那么远程管理工具就不再起作用了。而局域网唤醒（Wake on LAN）技术则很好地解决了这个问题，它使网络技术支持人员能够在远程地点上打开，某台计算机的电源（前提是计算机必须处于休眠状态，而并非完全切断电源），在转入休眠状态后，网卡将对网络实施连续监控，观察是否有远程管理程序发送给它的专用唤醒数据包。当网卡接收到这个数据包时，网卡便发送信号通知主板启动计算机。

5．IEEE 802.1P标准

IEEE 802.1P标准定义了一种为网络数据包赋予优先级的方法，也称为服务质量（QoS）标准，它允许特定应用类型的数据优先发送。例如，它使音频流和视频流应用程序能够以实时方式在网络上发送数据，而不会受到网络上其他信息传输的影响。为了实现优先级特性，网卡和操作系统都必须支持IEEE 802.1P标准。1.1.5 网络接口卡的选用

网络接口卡的选用应综合考虑以下几个因素。

1．协议

网卡与网络的数据链路层协议密切相关，所以选择网卡时应先根据网络的数据链路层协议来确定网卡类型。例如，以太网中应该选择以太网卡，令牌环网中应该选择令牌环网卡。

2．网络技术

对于已进行网络布线的场合，普通以太网卡是一种经济合理的选择。而在没有网络布线、网络布线比较困难或计算机有经常性的移动连接需求的场合，选择无线网卡则可能更为合适。至于是使用无线局域网还是蓝牙，则要根据具体应用进行选择。通常情况下，近距离的、临时性的、对速度要求不高的设备连接可选用蓝牙，而Internet和局域网访问则应选择无线网络连接。

3．传输速率

同一类协议的网络接口卡其传输速率的差别很大，例如，以太网卡有10 Mbit/s、100 Mbit/s、1 Gbit/s、10 Gbit/s等不同的传输速率。通常，服务器应该选用1 Gbit/s或10 Gbit/s的网卡，而用户的计算机只要选用100Mbit/s网卡即可（现在桌面级千兆网卡也很流行，集成千兆网卡已成为新型主板的主流配置）。10 Mbit/s网卡目前已经很少使用。

4．网络接口类型

由于网络的传输介质不同，厂商会生产不同网络接口类型的网卡供用户选择（有些网卡可能同时拥有多种网络接口）。这些接口分别是：用于粗同轴电缆的AUI接口、用于细同轴电缆的BNC接口、用于非屏蔽双绞线的RJ-45接口和用于光纤的光纤接口。现在同轴电缆接口的网卡已经逐渐被淘汰，市场上几乎都是RJ-45接口的网卡。另外，在企业局域网中，可能需要使用光纤接口网卡，光纤接口网卡的接口类型有SC、ST和MT-RJ。

5．总线接口类型

网卡可以通过不同的总线接口与计算机连接，如ISA、PCI、PCI-E、PCMCIA、并行接口、USB等。因此，在选择网卡时需要考虑计算机的总线接口类型。

在台式计算机上，目前最常见的总线是PCI和PCI-E，所以PCI和PCI-E总线的网卡应是首选，在市场上也最流行。

在笔记本式计算机上，可供选择的有PCMCIA、mini PCI和mini PCI-E接口的网卡。mini PCI和mini PCI-E接口的网卡主要是无线局域网卡，使用前需要从笔记本式计算机底部插到内部总线插槽上，工作时不能随意取出；而PCMCIA接口的网卡既有有线局域网卡，也有无线局域网卡，使用时可灵活地随时插入笔记本式计算机侧面的PCMCIA插槽或从插槽中弹出，但是体积比前两种接口的网卡要大一些，便携性也要差一些。

并行接口的便携式网卡可以直接插在打印机的并行端口上，虽然它的传输速率不高，但安装时不用打开机箱，安装过程非常简便，既可以在笔记本式计算机上使用，也可以在台式计算机上使用。并行接口的网卡以普通以太网卡为主。

随着USB接口在计算机上的应用越来越普及，市场上也出现了USB接口的网卡。USB网卡在使用时直接插到USB接口上即可，具有即插即用的特性。普通网卡、无线网卡和蓝牙适配器都有采用USB接口的。

常用网卡的分类，如表1-1所示。表1-1 常用网卡的分类

6．附加功能（1）即插即用

在支持即插即用的操作系统（如Windows 98/2000/XP/Vista等）中，具有即插即用特性的网卡会给网卡硬件参数配置带来很大的方便。常见的PCI、PCI-E、mini PCI、mini PCI-E总线接口的网卡基本上都支持即插即用功能。（2）智能网卡

智能网卡自带微处理器或具有专门设计的ASIC芯片，可承担原来由主机承担的许多任务，因而即使在网络信息流量很大时，也极少占用计算机的内存和CPU时间。智能网卡主要用在服务器上。（3）负载平衡

服务器的网卡负担着所有往来数据的进出，当服务器与网络交换的数据流量非常大时，单个千兆网卡甚至单个万兆网卡都不能满足流量的需求。为了解决这个问题，许多服务器专用网卡支持多个网卡的逻辑捆绑以实现负载平衡，即在服务器内安装多个网卡，使网络流量平均分配到各个网卡上。这种解决办法也称为网卡绑定或链路聚合。一般情况下，当一台服务器中插入多个网卡时，每个网卡都有自己独立的IP地址。但捆绑后的各块网卡则共享一个IP地址，尽管它们都保留了各自的MAC地址。捆绑后的网卡组构成一个逻辑上的虚拟网卡，它能够处理由整个网卡组支持的综合流量。服务器专用网卡基本上都支持网卡绑定功能，例如，Intel服务器千兆网卡甚至可以支持8块网卡同时绑定，实现8 Gbit/s的最高带宽。使用网卡绑定功能，当网络流量增加时，管理员只要在服务器中增加一块网卡，并且将其纳入网卡组中，就可以轻松地解决问题。但要注意，网卡捆绑受到服务器本身的数据处理能力、系统总线带宽和总线插槽扩展能力的限制。另外，有些网卡还具有防病毒功能、远程唤醒功能等，应根据实际应用需求进行选购。

1.2 制作双绞线

为了使网络中的计算机能够互相传送信息，必须使用传输媒体。目前常用的计算机网络传输介质可以分为有线和无线两类。常用的有线介质有：双绞线、同轴电缆、光纤等。如果不使用有线介质，则可以利用电磁波空间直接发送和接收信号，利用无线电波、微波或红外线作为无线介质。

双绞线是由一对或多对绝缘铜导线组成的，为了减少信号传输中串扰及电磁干扰（EMI）影响的程度，通常将这些绝缘铜导线按一定的密度互相缠绕在一起。双绞线是模拟和数字数据通信最普通的传输介质，它的主要应用范围是电话系统中的模拟话音传输，其中最适合于较短距离的信息传输，当超过几千米时信号因衰减可能会产生畸变，这时就要使用中继器（Repeater）来放大信号和再生波形。双绞线的价格在传输介质中是最便宜的，并且安装简单，所以得到广泛的使用。在局域网中一般也采用双绞线作为传输介质。双绞线可分为非屏蔽双绞线（Unshielded Twisted Pair，UTP）和屏蔽双绞线（Shielded Twisted Pair，STP），如图1-2、图1-3所示。图1-2 非屏蔽双绞线图1-3 屏蔽双绞线

因此，双绞线既可以用于音频传输也可以用于数据传输。按双绞线的性能，目前广泛应用的有6个不同的等级，级别越高性能越好。另外，由于UTP的成本低于STP，所以UTP得到了更为广泛的使用。下面仅对UTP做一些简要介绍，UTP可以分为6类。（1）l类UTP：主要用于电话连接，通常不用于数据传输。（2）2类UTP：通常用在程控交换机和告警系统。ISDN和T1/E1数据传输也可以采用2类电缆，2类线的最高带宽为1 MHz。（3）3类UTP：又称为声音级电缆，是一类广泛安装的双绞线。此类UTP的阻抗为100?，最高带宽为16 MHz，适合于10 Mbit/s双绞线以太网和4Mbit/s令牌环网的安装，同时也能运行16Mbit/s的令牌环网。（4）4类UTP：最大带宽为20 MHz，其他特性与3类UTP完全一样，能更稳定地运行16 Mbit/s令牌环网。（5）5类UTP：又称为数据级电缆，质量最好。它的带宽为100 MHz，能够运行100 Mbit/s以太网和FDDI，此类UTP的阻抗为100??，目前已被广泛应用。（6）6类UTP：是一种新型的电缆，最大带宽可以达到1 000MHz，适用于低成本的高速以太网的骨干线路。1.2.2 双绞线端的制作工具及步骤

1．双绞线端的制作工具

常用的双绞线端连接工具主要有以下4种。（1）剥线钳

工程技术人员往往直接用压线工具上的刀片来剥除双绞线的外套，他们凭经验来控制切割深度，这就留下了隐患，一不小心切割线缆外套时就会伤及导线的绝缘层。由于双绞线的表面是不规则的，而且线径存在差别，所以采用剥线钳剥去双绞线的外护套更安全可靠。剥线钳使用高度可调的刀片或利用弹簧张力来控制合适的切割深度，保证切割时不会伤及导线的绝缘层。剥线钳有多种外观，图1-4所示是其中的两种。图1-4 剥线钳（2）压线工具

压线工具用来压接8位的RJ-45插头和4位、6位的RJ-11、RJ-12插头，它可同时提供切和剥的功能。其设计可保证模具齿和插头的角点精确地对齐，通常的压线工具都是固定插头的，有RJ-45或RJ-11单用的，也有双用的，如图1-5所示。市场上还有手持式模块化插头压接工具，它有可替换的8位的RJ-45和4位、6位的RJ-11、RJ-12压模。除手持式压线工具外，还有工业应用级的模式化插头自动压接仪。图1-5 压线工具（3）110打线工具

110打线工具如图1-6所示，用于将双绞线压接到信息模块和配线架上，信息模块和配线架采用绝缘置换连接器（IDC）与双绞线连接，IDC实际上是V形豁口的小刀片，当把导线压入豁口时，刀片割开导线的绝缘层，与其中的导体接触。打线工具由手柄和刀具组成，它是两端式的，一端具有打接和裁线功能，裁剪掉多余的线头，另一端不具有裁线功能，工具的一面显示清晰的“CUT”字样，使用户可以在安装的过程中容易识别正确的打线方向。手柄握把具有压力旋转钮，可进行压力大小的选择。图1-6 110打线工具

前面说的是110单对打线工具，还有一款110 5对打线工具，如图1-7所示。它是一种多功能端接工具，适用于线缆、跳接块及跳线架的连接作业，端接工具和体座均可替换，打线头通过翻转可以选择切割或不切割线缆。工具的腔体由高强度的铝涂以黑色保护漆构成，手柄为防滑橡胶，并符合人体工程学设计，工具的一面显示清晰的“CUT”字样，使用户可以在安装的过程中容易识别正确的打线方向。

还有一种是66型的打线工具，用于语音系统的交叉连接。（4）手掌保护器

因为把双绞线的4对芯线卡入到信息模块的过程比较费劲，并且由于信息模块容易划伤手，于是就有公司专门设计生产了一种打线保护装置，将信息模块嵌套在保护装置后再对信息模块压接，这样既方便把双绞线卡入到信息模块中，又可以起到隔离手掌、保护手掌的作用，如图1-8所示。图1-7 110 5对打线工具图1-8 手掌保护器

2．双绞线端的制作步骤

①准备压线钳、RJ-45插头、5类线，如图1-9所示。图1-9 准备

②根据需要，剪去适当长度的双绞线，如图1-10所示。图1-10 剪线

③将双绞线的一端插入压线钳的剥线段，将双绞线的外皮剥去一小段（注意不要伤及内芯的绝缘层），大约1.2 cm，如图1-11所示。

④露出4对电缆，如图1-12所示。图1-11 剥皮图1-12 露出4对电缆

⑤按序号排好，如图1-13所示。图1-13 排序

⑥排列整齐，如图1-14所示。图1-14 排齐

⑦剪断，如图1-15所示。图1-15 剪断

⑧根据所用布线标准将8根导线排好，并整理平整，如图1-16所示。图1-16 平整

⑨将线头剪齐后插入RJ-45接头。注意要插到底，直到在另一端可清楚看到每根导线的铜芯为止，如图1-17所示。图1-17 插入

⑩准备压实，如图1-18所示。图1-18 准备压实将RJ-45 接头放入压线钳的RJ-45 插座，然后用力压紧，确认没有松动，如图1-19所示。完成，如图1-20所示。图1-19 压紧

在完成网线的制作后需要测试网线的通断，多使用网络测线仪，如图1-21所示。网络测线仪用于网络RJ-45接口或电话线进行测试。使用时将要测试的网线分别接入测试仪主机与测试仪分机，打开开关，ON挡是快速测试，S挡为慢速测试。网线线序正常时，测试端两头的号码灯1～8会同步逐个闪烁。如出现号码顺序错乱闪烁，则表示接线的线序错误或是交叉线的接法。如出现某一个号码灯不亮，那就代表相关那根线没有接通，如果出现所有灯都不闪动，那说明这根线缆有一半以上的线不通或有其他问题。图1-20 完成图1-21 网络测线仪1.2.3 制作标准与跳线类型

双绞线需要通过RJ-45接头（又称水晶头）与网卡、集线器或交换机等设备相连，在制作接头时必须符合国际标准。EIA/TIA制定的双绞线制作标准有T568A和T568B，其规定的双绞线接头制作时的线序标准如表1-2所示，其中引针号如图1-22所示。表1-2 线序标准

在一个综合布线工程中，需要统一连接方式，若无特殊需要，一般应按照T568B标准制作连线、插座、配线架等。图1-22 引针号

在以太网中，如果需要用双绞线直接连接两个网卡、不用集线器或交换机的普通端口时，需要制作交叉双绞线，此时，连线一端按T568A标准、另一端按T568B标准制作即可（即引针1与引针3交换、引针2与引针6交换）。除线序不同外，交叉双绞线与一般双绞线的制作步骤完全相同。

1.3 接入局域网

局域网（LAN）是计算机网络的一种，它既具有一般计算机网络的特点，又有自己的特征。局域网是在一个较小的范围（如一间办公室、一栋楼或一个校园）利用通信线路将众多计算机及外设连接起来，以达到数据通信和资源共享的目的。局域网的研究始于20世纪70年代，以太网是其典型代表。现在，世界上每天都有成千上万个局域网在运行，其数量远远超过了广域网。1.3.1 物理地址与逻辑地址

1．物理地址

在网络中，对主机的识别要依靠地址，而保证地址全网唯一性是需要解决的问题。在任何一个物理网络中，各个节点的设备必须都有一个可以识别的地址，才能使信息进行交换，这个地址称为物理地址（Physical Address）。

单纯使用网络的物理地址寻址会以下有一些问题。

①物理地址是物理网络技术的一种体现，不同的物理网络，其物理地址可能各不相同。

②物理地址被固化在网络设备（网络适配器）中，通常不能被修改。

③物理地址属于非层次化的地址，它只能标识出单个的设备，标识不出该设备连接的是哪一个网络。

2．逻辑地址

针对物理网络地址的问题，采用网络层IP地址的编址方案。Internet采用一种全局通用的地址格式，为每一个网络和每一台主机分配一个IP地址，以此屏蔽物理网络地址的差异。通过IP协议，把主机原来的物理地址隐藏起来，在网络层中使用统一的IP地址。1.3.2 IP地址的结构、表示与分类

1．IP地址的划分

根据TCP/IP规定，IP地址由32 bit组成，它包括3个部分：地址类别、网络号和主机号，如图1-23所示。如何将这32 bit的信息合理地分配给网络和主机作为编号，看似简单，意义却很重大。因为各部分比特位数一旦确定，就等于确定了整个Internet中所能包含的网络数量以及各个网络所能容纳的主机数量。图1-23 IP地址的结构

由于IP地址是以32位二进制数的形式表示的，这种形式非常不适合阅读和记忆，因此，为了便于用户阅读和理解IP地址，Internet管理委员会采用了一种“点分十进制”表示方法来表示IP地址。也就是说，将IP地址分为4个字节（每个字节为8bit），且每个字节用十进制表示，并用点号“．”隔开，如图1-24所示。图1-24 IP点分十进制的IP地址表示方法

在Internet中，网络数量是一个难以确定的因素，但是每个网络的规模却是比较容易确定的。众所周知，从局域网到广域网，不同种类的网络规模差别很大，必须加以区别。因此，按照网络规模大小以及使用目的的不同，可以将Internet的IP地址分为5种类型，包括A类、B类、C类、D类和E类。5类地址的格式如图1-25所示。

2．A类地址

A类地址第一字节的第一位为“0”，其余7位表示网络号。第二、三、四个字节共计24个比特位，用于主机号，通过网络号和主7机号的位数就可以知道A类地址的网络数位2（128）个，每个网络24包含的主机数为2（16 777 216）个，A类地址的范围是0.0.0.0～127.255.255.255，如图1-26所示。由于网络号全为0和全为1保留用于特殊目的，所以A类地址有效的网络数为126个，其范围是1～126。另外，主机号全为0和全为1也有特殊作用，所以每个网络号包24含的主机数应该是2（16 777 216）～2个。因此，一台主机能使用的A类地址的有效范围是1.0.0.1～126.255.255.254。图1-25 IP地址分类图1-26 A类地址的范围

根据IP地址中网络号的范围就可以识别出IP地址的类别，例如，一个IP地址是10.10.10.1，那么这个地址就属于A类地址。A类地址一般分配给具有大量主机的网络用户。

3．B类地址

B类地址第一字节的前两位为“10”，剩下的6位和第二字节的8位共14位二进制数用于表示网络号。第三、四字节共16位二进制数14用于表示主机号。因此，B类地址网络数为2个，每个网络号所包含1616的主机数为2个（实际有效的主机数是2～2）。B类地址的范围是128.0.0.0～191.255.255.255，由于主机号全0和全1有特殊作用，一台主机能使用的B类地址的有效范围是128.0.0.1～191.255.255.254，如图1-27所示。图1-27 B类地址的范围

用于标识B类地址的第一字节数值范围是128～191。B类地址一般分配给具有中等规模主机数的网络用户。

4．C类地址

C类地址第一字节的前3位为“110”，剩下的5位和第二、三字节共21位二进制数用于表示网络号，第四字节的8位二进制数用于表示21主机号。因此，C类地址网络数为2个，每个网络号所包含的主机数为256（实际有效的为254）个。C类地址的范围是192.0.0.0～223.255.255.255 ，同样，一台主机能使用的C类地址的有效范围是192.0.0.1～223.255.255.254，如图1-28所示。图1-28 C类地址的范围

用于标识C类地址的第一字节数值范围是192～223。由于C类地址的特点是网络数较多，而每个网络最多只有254台主机，因此，C类地址一般分配给小型的局域网用户。

5．D类地址

D类地址第一字节的前4位为“1110”。D类地址用于多播，多播就是同时把数据发送给一组主机，只有那些已经登记可以接收多播地址的主机才能接收多播数据包。D类地址的范围是224.0.0.0～239.255.255.255。

6．E类地址

E类地址第一字节的前4位为“1111”。E类地址是为将来预留的，同时也可以用于实验目的，但它们不能被分配给主机。

7．几种特殊的IP地址（1）广播地址

TCP/IP规定，主机号各位全为“1”的IP地址用于广播之用，称为直接广播地址。用于标识网络上所有的主机，例如，192.168.1是一个C类网络地址，广播地址是192.168.1.255。当某台主机需要发送广播时，就可以使用直接广播地址向该网络上的所有主机发送报文。（2）有限广播地址

有时需要在本网内广播，但又不知道本网的网络号，于是，TCP/IP规定，32比特全为“1”的IP地址用于本网广播。因此，该地址称为“有限广播地址”，即255.255.255.255。（3）“0”地址

TCP/IP规定，主机号全为“0”时表示为“本地网络”。例如，“172.17.0.0”表示“172.17”这个B类网络，“192.168.1.0”表示“192.168.1”这个C类网络。（4）回送地址

以127开始的IP地址是作为一个保留地址，例如127.0.0.1，用于网络软件测试以及本地主机进程间通信，则该地址被称为“回送地址”。

8．IP地址的管理

Internet的IP地址是全局有效的，或者说是在全球有效的，因而对IP地址的分配与回收等工作需要统一管理。IP地址的最高管理机构称为“Internet网络信息中心”（Internet Network Information Center，InterNIC），它专门负责向提出IP地址申请的组织分配网络地址，然后，各组织再在本网络内部对其主机号进行本地分配。

在Internet的地址结构中，每一台主机均有唯一的Internet地址。全世界的网络正是通过这种唯一的IP地址而彼此取得联系，从而避免了网络上的地址冲突。因此，如果一个单位在组建一个网络且该网络要与Internet连接时，一定要向InterNIC申请Internet合法的IP地址。当然，如果该网络只是一个内部网而不需要与Internet连接时，则可以任意使用A类、B类或C类地址。为了避免某个单位选择任意网络地址，造成与合法的Internet地址发生冲突，IETF已经分配了具体的A类、B类和C类地址供单位内部网使用，这些地址如下。

A类：10.0.0.0～10.255.255.255。

B类：172.16.0.0～172.31.255.255。

C类：192.168.0.0～192.168.255.255。1.3.3 设置TCP/IP属性，接入局域网

首先，应该安装网卡以及网卡驱动，在Windows XP的“网上邻居”的“属性”中可以看见本地连接，如图1-29所示。

在“本地连接”中单击“属性”，如图1-30所示。图1-29 “网上邻居”的“属性”图1-30 “本地连接”的“属性”

打开TCP/IP的“属性”，如图1-31所示。

IP地址的设置可以自动获取也可以手动输入，如果是自动获取，在本地局域网必须建立DHCP服务，手动输入IP地址前应该咨询网络管理员，以便得到相应的IP地址、子网掩码、网关地址以及DNS服务器的地址，如图1-32、图1-33所示。图1-31 TCP/IP属性图1-32 自动获取IP地址图1-33 手动输入IP地址

第二部分 技能实训

技能实训1 双绞线的制作和测试

掌握双绞线的制作。【实训条件】

网头、网线、网钳、测线仪。【实训指导】（1）准备1根2m的5类网线。（2）制作1根两端都按照T568B标准的网线。（3）使用测线仪测量，把网线的两端都接入测线仪，打开测线仪的开关，指示灯应该是一对一的逐个闪烁为正确。（4）剪去其中一端的水晶头，制作为T568A标准的网线。（5）使用测线仪测量，把网线的两端都接入测线仪，打开测线仪的开关，指示灯应该是1-3号灯、2-6号灯、4-4号灯、5-5号灯、7-7号灯、8-8号灯逐个闪烁为正确。

技能实训2 用户终端接入局域网

掌握终端接入局域网。【实验条件】

网线（两端都按照T568B标准制作的网线）、交换机、计算机。【实训指导】（1）使用网线连接局域网的交换机和计算机。（2）配置IP地址。

第三部分 思考与练习

项目二 小型局域网的组建

现代社会计算机网络技术呈现两个飞快：一个是发展速度飞快，另一个是普及飞快，渗透到了社会生活的各行各业，其中小型局域网技术是计算机网络技术中的基础，也是应用最为广泛的，如家庭网络、小公司网络、办公室网络等。

第一部分 知识准备

2.1 认识局域网

目前，很难对局域网作出明确定义，这是因为局域网正处于飞速发展的过程中，在网络产品、技术等方面还存在着许多不确定因素。

要正确把握局域网的概念，需要注意下列几点。（1）局域网是限定区域的网络。限定区域（Local Area）有“方圆数千米”、“方圆数十千米”等说法，但数值本身并无太大的意义，比较恰当的是将“限定区域”理解为一个在功能上相对独立、组织上相对封闭的空间，例如，公司、一个办公室、一幢楼、一个园区等。（2）局域网的线路是专用的。“线路专用”是局域网的显著特点之一。局域网一般不使用公用通信线路，是自行用传输介质连接而成的网络。（3）局域网具有较高的数据通信速率和很低的误码率。由于覆盖范围有限，线路较短，所以构建局域网时可选用高性能的传输介质以获取较高的数据通信速率。以太网的数据传输速率可达10 Mbit/s、-8100 Mbit/s、1000 Mbit/s甚至10 000 Mbit/s，而误码率一般在10～-1110之间，几乎可以忽略不计。（4）局域网具有开放性。局域网的体系结构符合ISO的OSI标准，能与任何符合OSI标准的系统进行通信。2.1.1 局域网的特点和分类

1．局域网的主要特点（1）较小的地域范围

局域网主要用于办公室、机关、工厂和学校等内部联网，其范围没有严格的定义，但一般认为距离为0.1～25 km。（2）高传输速率和低误码率

目前局域网传输速率一般为10 Mbit/s～1 000 Mbit/s，最高可以达-8-11到10 Gbit/s，其误码率一般为10～10。（3）面向的用户比较集中

局域网一般为一个单位所建，在单位或部门内部控制管理和使用，服务于本单位的用户，其网络易于建立、维护和扩展。（4）使用多种传输介质

局域网可以根据不同的性能需要选用价格低廉的双绞线、同轴电缆或价格较贵的光纤，以及无线局域网。

2．局域网的分类（1）按网络拓扑结构分类

网络的拓扑（Topology）结构是指网络中通信线路和站点（计算机或设备）的相互联接的几何形式。按照拓扑结构的不同，可以将网络分为星型网络、环型网络、总线型网络3种基本类型。在这3种类型的网络结构基础上，可以组合出树型网、簇星型网等其他类型拓扑结构的网络。

①星型网络结构

在星型网络结构中各个计算机使用各自的线缆连接到网络中，因此，如果一个站点出了问题，不会影响整个网络的运行。星型网络结构是现在最常用的网络拓扑结构。

②环型网络结构

环型网络结构的各站点通过通信介质连成一个封闭的环形。环形网络容易安装和监控，但容量有限，网络建成后，难以增加新的站点。因此，现在组建局域网已经基本上不使用环型网络结构了。

③总线型网络结构

在总线型网络结构中所有的站点共享一条数据通道。总线型网络安装简单方便，需要铺设的电缆最短，成本低，某个站点的故障一般不会影响整个网络，但介质的故障会导致网络瘫痪。总线网安全性低，监控比较困难，增加新站点也不如星型网容易。所以，总线型网络结构现在基本上已经被淘汰了。（2）按传输介质分类

按照网络的传输介质分类，可以将计算机网络分为有线网络和无线网络两种。局域网通常采用单一的传输介质，而城域网和广域网采用多种传输介质。

①有线网络

有线网络指采用同轴电缆、双绞线、光纤等有线介质连接计算机的网络。采用双绞线联网是目前最常见的联网方式。它价格便宜，安装方便，但易受干扰，传输率较低，传输距离比同轴电缆要短。光纤网采用光导纤维作为传输介质，传输距离长，传输率高，抗干扰性强，现在正在迅速发展。

②无线网络

无线网络采用微波、红外线、无线电等电磁波作为传输介质，由于无线网络的联网方式灵活方便，因此是一种很有前途的组网方式。目前，不少大学和公司已经在使用无线网络了。（3）按服务对象分类

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。

①企业网

企业网顾名思义，就是为某个企业服务的计算机网络。企业网可以包括局域网，也可以包括一部分广域网。而对于一个小企业，由于在外地没有分支机构，组建一个局域网也就可以满足需要了。

②校园网

校园网是为大学、中学、小学服务的网络。随着“校校通”工程的启动，出现了越来越多的校园网，现在全国已经有5 000多所中小学有了校园网。2.1.2 局域网的体系结构与标准

1．局域网的体系结构

20世纪80年代初，局域网的标准化工作迅速发展起来。和广域网相比，局域网的标准化研究工作开展得比较及时，一方面吸取了广域网标准化工作不及时给用户和计算机生产厂家带来困难的教训，另一方面广域网标准化的成果特别是ISO/OSI模型也为局域网标准化工作提供了经验和基础。

国际上开展局域计算机网络标准化研究和制定的机构有美国电气与电子工程师协会（IEEE 802）委员会、欧洲计算机制造厂商协会（ECMA）和国际电工委员会（IEC）等，其中，IEEE 802与ECMA主要致力于办公自动化与轻工业局域网的标准化研究，而重工业、工业生产过程分布控制方面的局域网标准化工作主要由IEC进行。

IEEE 802标准遵循ISO/OSI模型的原则，解决最低两层（即物理层和数据链路层）的功能以及与网络层的接口服务、网际互联有关的高层功能。IEEE 802 LAN参考模型与ISO/OSI模型的对应关系如图2-1所示。图2-1 OSI参考模型与IEEE 802 LAN参考模型

由于局域网是个通信子网，只涉及有关的通信功能，因此，在IEEE 802局域网参考模型中主要涉及OSI参考模型物理层和数据链路层的功能。（1）IEEE 802 LAN的物理层

IEEE 802 LAN参考模型中物理层的功能与OSI参考模型中物理层的功能相同：实现比特流的传输与接收以及数据的同步控制等。IEEE 802还规定了局域网物理层所使用的信号与编码、传输介质、拓扑结构和传输速率等规范。

①采用基带信号传输。

②数据的编码采用曼彻斯特编码。

③传输介质可以是双绞线、同轴电缆和光缆等。

④拓扑结构可以是总线型、树型、星型和环型。

⑤传输速率有10 Mbit/s、16 Mbit/s、100 Mbit/s和1 000 Mbit/s。（2）IEEE 802 LAN的数据链路层

局域网的数据链路层分为两个功能子层，即逻辑链路控制子层（LLC）和媒体访问控制子层（MAC）。LLC和MAC共同完成类似OSI参考模型数据链路层的功能：将数据组成帧，进行传输，并对数据帧进行顺序控制、差错控制和流量控制，使不可靠的物理链路变为可靠的链路。此外，局域网可以支持多重访问，即实现数据帧的单播、广播和多播。

IEEE 802参考模型中之所以要将数据链路层分解为两个子层，主要目的是使数据链路层的功能与硬件有关的部分和与硬件无关的部分分开，例如，IEEE 802标准制定了几种MAC子层的媒体访问控制方法（CSMA/CD、令牌环和令牌总线等），对于这些不同的方法都共同使用了LLC子层的逻辑链路控制功能。通过分层使得IEEE 802标准具有很好的可扩充性，有利于将来使用新的媒体访问控制方法。

在媒体访问控制子层形成的数据帧中使用了MAC地址，这个地址也称为物理地址。在计算机网络中，当所有的计算机之间进行通信时，必须使用各自的物理地址，而且所有的物理地址都不相同。具体到局域网络设备中，MAC地址被固化在网络适配器（网卡）中，所有生产网卡的计算机网络厂商都会根据某种规则使网卡中的MAC地址各不相同。

2．IEEE 802标准系列

IEEE 802委员会于1980年开始研究局域网标准，1985年公布了IEEE 802标准的5项标准文本，同年，ANSI采用作为美国国家标准，ISO也将其作为局域网的国际标准，对应标准为ISO 802，之后又扩充了多项标准文本。IEEE 802标准如图2-2所示，它包含以下的部分。图2-2 IEEE 802标准系列

IEEE 802.1：LAN体系结构、网络管理和网络互联。

IEEE 802.2：逻辑链路控制子层的功能。

IEEE 802.3：CSMA/CD总线介质访问控制方法及物理层技术规范。

IEEE 802.4：令牌总线访问控制方法及物理层技术规范。

IEEE 802.5：令牌环网访问控制方法及物理层规范。

IEEE 802.6：城域网访问控制方法及物理层技术规范。

IEEE 802.7：宽带技术。

IEEE 802.8：光纤技术。

IEEE 802.9：综合业务数字网（ISDN）技术。

IEEE 802.10：局域网安全技术。

IEEE 802.11：无线局域网。2.1.3 介质访问控制方法

介质访问控制方法也就是信道访问控制方法，可以简单地把它理解为如何控制网络节点何时能够发送数据。IEEE 802规定了局域网中最常用的介质访问控制方法：IEEE 802.3载波监听多路访问/冲突检测（CSMA/CD）、IEEE 802.5令牌环（Token Ring）和IEEE 802.4令牌总线（Token Bus）。

1．CSMA/CD介质访问控制

在总线型局域网中，所有的节点都直接连到同一条物理信道上，并在该信道中发送和接收数据，因此，对信道的访问是以多路访问方式进行的。任一节点都可以将数据帧发送到总线上，而所有连接在信道上的节点都能检测到该帧。当目的节点检测到该数据帧的目的地址（MAC地址）为本节点地址时，就继续接收该帧中包含的数据，同时给源节点返回一个响应。当有两个或更多的节点在同一时间都发送了数据，在信道上就造成了帧的重叠，导致冲突出现。为了克服这种冲突，在总线型局域网中常采用CSMA/CD协议，即带有冲突检测的载波侦听多路访问协议，它是一种随机争用型的介质访问控制方法。

CSMA/CD协议起源于ALOHA协议，是Xerox公司吸取了ALOHA技术的思想而研制出的一种采用随机访问技术的竞争型媒体访问控制方法，后来成为IEEE 802标准之一，即MAC的IEEE 802.3标准。

CSMA/CD协议的工作过程为：由于整个系统不是采用集中式控制，且总线上每个节点发送信息要自行控制，所以各节点在发送信息之前，首先要侦听总线上是否有信息在传送，若有，则其他各节点不发送信息，以免破坏传送；若侦听到总线上没有信息传送，则可以发送信息到总线上。当一个节点占用总线发送信息时，要一边发送一边检测总线，看是否有冲突产生。发送节点检测到冲突产生后，就立即停止发送信息，并发送强化冲突信号，然后采用某种算法等待一段时间后再重新侦听线路，准备重新发送该信息。CSMA/CD协议的工作流程如图2-3所示。对CSMA/CD协议的工作过程通常可以概括为“先听后发、边听边发、冲突停发、随机重发”。

冲突产生的原因可能是在同一时刻两个节点同时侦听到线路“空闲”，又同时发送信息而产生冲突，使数据传送失效；也可能是一个节点刚刚发送信息，还没有传送到目的节点，而另一个节点此时检测到线路“空闲”，将数据发送到总线上，导致了冲突。

如图2-3所示，冲突检测的过程为发送节点在发送数据的同时，将其发送信号与总线上接收到的信号进行比较，判断是否有冲突产生。如果总线上同时出现两个或两个以上的发送信号，冲突就被检测出来，与此同时，这些发送信号的节点就会发出强化冲突信号。强化冲突信号的作用是为了更快地通知其他节点信道出现了冲突，以便让信道尽快地空闲下来。

在采用CSMA/CD协议的总线型局域网中，各节点通过竞争的方法强占对媒体的访问权限，出现冲突后，必须延迟重发。因此，节点从准备发送数据到成功发送数据的时间是不能确定的，它不适合传输对时延要求较高的实时性数据。其优点是结构简单、网络维护方便、增删节点容易，网络在轻负载（节点数较少）的情况下效率较高。但是随着网络中节点数量的增加、传递信息量的增大，即在重负载时，冲突概率增加，总线型局域网的性能也会明显下降。图2-3 CSMA/CD的工作过程

2．令牌环

在令牌环（Token Ring）介质访问控制方法中，使用了一个沿着环路循环的令牌。网络中的节点只有截获令牌时才能发送数据，没有获取令牌的节点不能发送数据，因此，在使用令牌环的局域网中不会产生冲突。

当各节点都没有数据发送时，网络中令牌在环上循环传递。若一个节点要发送数据，那么它首先要截获令牌，然后再开始发送数据帧，在数据发送的过程中，由于令牌已经被占用，因此，其他节点不能发送数据帧，必须等待。当发送的数据在环上循环一周后，又回到发送节点，发送节点确认数据传输无误后，为了避免数据帧在环路里循环流动，要将该数据帧收回（从环上移去）。当发送节点的数据发送完毕后，要产生一个新的令牌并发送到环路上，以便让其他节点发送数据。该过程如图2-4所示。图2-4 令牌环的工作原理

对于令牌环，由于每个节点不是随机的争用信道，不会出现冲突，因此称它是一种确定型的介质访问控制方法，而且每个节点发送数据的延迟时间可以确定。在轻负载时，由于存在等待令牌的时间，效率较低；而在重负载时，对各节点公平，且效率高。另外，采用令牌环的局域网还可以对各节点设置不同的优先级，具有高优先级的节点可以先发送数据，例如，某个节点需要传输实时性的数据，就可以申请高优先级。由于这种特性，许多用于工业控制的局域网多采用令牌环局域网。

3．令牌总线

令牌总线访问控制是在物理总线上建立一个逻辑环。从物理连接上看，它是总线结构的局域网，但逻辑上，它是环型拓扑结构，如图2-5所示。连接到总线上的所有节点组成了一个逻辑环，每个节点被赋予一个顺序的逻辑位置。与令牌环一样，节点只有取得令牌才能发送帧，令牌在逻辑环上依次传递。在正常运行时，当某个节点发完数据后，就要将令牌传送给下一个节点。从逻辑上看，令牌从一个节点传送到下一个节点，使节点能获取令牌发送数据；从物理上看，节点是将数据广播到总线上，总线上所有的节点都可以监测到数据，并对数据进行识别，但只有目的节点才可以接收并处理数据。令牌总线访问控制也提供了对节点的优先级服务方式。图2-5 令牌总线局域网

令牌总线与令牌环有很多相似的特点，例如，适用于重负载的网络中、数据发送的延迟时间确定，以及适合实时性的数据传输等。但网络管理较为复杂，网络必须有初始化的功能，以生成一个顺序访问的次序。另外，当网络中的令牌丢失，则会出现多个令牌将新节点加入到环中以及从环中删除不工作的节点等，这些附加功能又大大增加了令牌总线访问控制的复杂性。

2.2 组建最小局域网

1．使用双绞线直接连接两台计算机

制作一根交叉线，即一头为T568A标准、另一头为T568B标准的双绞线，直接连接两台计算机的网卡。

2．使用串行接口直接连接两台计算机

使用一根9芯扁平电缆与DB-9针的RS232C连接器制作成为交叉电缆，连接两台计算机的串口。

3．使用无线直接连接两台计算机

使用无线网卡连接两台计算机，或两台带有无线网卡的笔记本电脑直接相连。2.2.2 安装和协议配置

1．使用双绞线直接连接两台计算机

硬件连接好了，现在开始安装软件。在每台机器上将各自的网卡驱动程序安装好。然后安装通信协议，在Windows操作系统中一般提供了NetBEUI、TCP/IP、IPX/SPX兼容协议3种通信协议，这3种通信协议分别适用于不同的应用环境。一般情况下，局域网只需安装NetBEUI协议即可，如需要运行联网游戏，则一般要安装IPX/SPX兼容协议；如要实现双机共享Modem上网的功能，需要安装TCP/IP协议。接下来分别输入每台计算机的计算机名和工作组名，注意两台机器的计算机名应该用不同名字来标识，而工作组名必须是相同的。重新启动计算机，设置共享资源，这样就可以实现两机之间的通信和资源共享了。

2．使用串行接口直接连接两台计算机

在Windows 2000/XP操作系统中，选择“开始”→“程序”→“附件”→“通信”→“新建连接向导”命令，打开“新建连接向导”对话框中，单击“下一步”按钮，打开如图2-6所示的对话框，选择“设置高级连接”单选按钮并单击“下一步”按钮，在随后打开的对话框中选择“直接连接到其他计算机”，并继续下一步，打开如图2-7所示的对话框。两台计算机分别作为“主机”和“来宾”进行操作，根据对话框的提示选择进行后续的操作，其中可以选择使用串口进行连接，并指定“允许连接的用户”。当两台计算机分别选择主机和来宾角色后，在各自的网络连接中就会出现“传入的连接”图标，此时就可以使用它建立两台计算机的连接，客户机就可以浏览主机所提供的共享资源。图2-6 新建连接向导

如果要交换主机与来宾的角色，则重新执行“新建连接向导”命令，并重新选择主机和来宾进行连接。

3．使用无线直接连接两台计算机

对等无线网络主要用于两台或者多台计算机之间文件的互传，因为没有了无线接入点（AP），信号的强弱会直接影响到文件传输速度。所以，计算机之间的距离和摆放位置也要适当调整。Windows XP提供了对无线网络的良好支持，可直接在“网络连接”窗口中进行设置，而无需安装无线网络客户端。所谓“无线网络客户端”就是一种在操作系统不支持无线网络技术的时候，专门用来帮助咱们连接上网的软件。下面，我们来讲一些具体的设置。图2-7 直接电缆连接对话框

第1步，在控制面板中打开“网络连接”窗口。

第2步，右键单击“无线网络连接”图标，在快捷菜单中单击“属性”，打开“无线网络连接属性”对话框。

第3步，选择“无线网络配置”选项卡，并选择“用Windows来配置我的无线网络配置”复选框，启用自动无线网络配置。

第4步，单击“高级”按钮，显示“高级”对话框。

第5步，选择“仅计算机到计算机（特定）”选项，实现计算机之间的连接。若既直接连接至计算机，又保留连接至接入点的功能，可选择“任何可用的网络（首选访问点）”选项。

需要注意的是，在首选访问点无线网络中，如果有可用网络，通常会首先尝试连接到访问点无线网络。如果访问点网络不可用，则尝试连接到对等无线网络。例如，如果工作时在访问点无线网络中使用笔记本电脑，然后将笔记本电脑带回家使用计算机到计算机家庭网络，自动无线网络配置将会根据需要更改无线网络设置，这样无需用户作任何设置就可以直接连接到家庭网络。

第6步，依次单击“关闭”和“确定”按钮，建立计算机之间的无线连接，提示无线网络连接已经连接成功。

由于Windows 98/Me/2000/XP可以自动为计算机分配IP地址，也就是说，即使没有为无线网卡设置IP地址，而且网络中没有DHCP服务器时，计算机将自动从地址段中获得一个IP地址，并实现彼此之间的通信，从而共享文件夹和打印机。但是，若欲实现网络的所有功能，则应当为每个网卡都分配一个IP地址，尤其是对小型网络而言。

2.3 组建共享式局域网

1．网络适配器

网络适配器又称为网络接口卡，简称为网卡，它是构成网络的基本器件。计算机通过其中的网卡与传输介质相连。根据所支持的物理层标准以及计算机接口的不同，它可分成不同的类型。（1）按所支持的计算机分类

①标准以太网网卡

②便携式网卡

③PCMCIA网卡

其中，标准以太网网卡用于台式计算机联网，便携式网卡和PCMCIA网卡用于便携式计算机联网。PCMCIA是个人计算机内存卡国际协会（Personal Computer Memo Card International Association）制定的便携机插卡标准，符合这种标准的网卡和信用卡大小相似，它仅适用于便携机联网。（2）按所支持的传输速率分类

①10 Mbit/s网卡

②100 Mbit/s网卡

③10/100 Mbit/s自适应网卡

④1 000 Mbit/s网卡

⑤10/100/1 000 Mbit/s自适应网卡（3）按所支持的传输介质分类

①双绞线网卡

②粗缆网卡

③细缆网卡

④光纤网卡

针对不同的传输介质，网卡提供了相应的接口：适用于粗缆的网卡提供AUI接口；适用于细缆的网卡提供BNC接口；适用于非屏蔽双绞线的网卡提供RJ-45接口；适用于光纤的网卡提供光纤的F/O接口。（4）按所支持的总线类型分类

①ISA网卡

②EISA网卡

③MCA网卡

④PCI网卡

目前，典型的微机总线主要有：16位的ISA总线、32位的EISA总线、IBM所采用的微通道MCA总线及PCI总线。因此，相应的网卡也设计成适应不同的总线类型。

2．中继器

中继器（Repeater）又称为转发器，它是局域网连接中最简单的设备，它的作用是将因传输而衰减的信号进行放大、整形和转发，从而扩展了局域网的距离。最初的中继器是一种带有两个端口的设备，主要用于10 Mbit/s粗缆以太网，它带有两个15针的AUI接口，每个接口连接一个收发器，用于连接一个粗同轴电缆段（网段），这样就可以扩展粗缆以太网的距离。当细缆以太网出现以后，在中继器上也就带有了多个细缆以太网端口（BNC接口），可以直接连接细缆以太网的同轴电缆段。由于中继器不具备检查数据错误和纠正错误的功能，而只是将信号放大，并从一个电缆段传输到另一个电缆段，因此，根据这个特性，通常把中继器看做是工作在OSI参考模型中的物理层设备。

3．集线器

中继器通常带有两个端口，用于连接一对同轴电缆段。而随着双绞线以太网的出现，中继器被做成具有多个端口的装置，用在星型布线系统中，并称其为集线器（Hub）。因此，集线器有时也被称为中继集线器或多端口转发器。有些文献上还将中继器和集线器统称为中继器。

集线器是局域网中重要的部件之一，它作为网络连线的中央连接点。从基本工作原理来看，集线器是带有多个端口的中继器，因此，与中继器一样，集线器也是一个工作在OSI参考模型中的物理层设备。集线器的多个端口通常连接工作站（计算机）和服务器。在集线器中，数据帧从一个节点被发送到集线器的某个端口上，然后又被转发到集线器的其他所有端口上。虽然每一个节点都使用一条双绞线连接到集线器上，但基于集线器的网络仍属于共享介质的局域网络。

按集线器端口连接介质的不同，集线器可连接同轴电缆、双绞线和光纤。使用光纤的集线器一般用于远距离连接和需要高抗干扰性能的场合，所以较少使用，大多数的集线器都是以双绞线作为连接介质的。一些旧式的集线器上除了带有RJ-45接口外，还带有一个AUI粗缆接口和（或）一个BNC细缆接口，以实现不同介质网络的连接。集线器通常带有多个（8个、12个、16个或24个）RJ-45接口（端口），图2-8所示为带有24个端口的集线器。图2-8 集线器

传统集线器每个端口的速率一般为10 Mbit/s，而IEEE 802.3U标准的颁布和网络技术不断的发展，端口速率为100 Mbit/s的集线器也在被使用。2.3.2 共享式局域网的工作特点

1．拓扑结构为总线型

在共享式局域网中所有的节点都通过网络适配器直接连接到一条作为公共传输介质的总线上，虽然也有采用集线器组成的物理拓扑结构为星型的方式，但是由于集线器中所有的端口只是共享一条信道，因此，从逻辑上看其结构只能是一种具有星型物理连接的总线型拓扑结构，只有使用交换机时，才是真正的星型拓扑结构。

2．介质访问控制

共享式局域网的介质访问控制方法可分为两种，一种为通过竞争方式强占对信道的访问权限的CSMA/CD协议，另一种为轮询方式得到对信道的访问控制权利的令牌协议。采用CSMA/CD协议的总线型局域网结构简单，维护方便。在用户数量较少的情况下效率较高，但随着节点数量的增加性能明显下降。采用令牌协议的环型结构局域网不会出现冲突，在节点数量不变的情况下，各用户的延迟时间基本相同，较适合于用户数量变化较少的单位。

3．工作方式

由于共享式局域网只有一条信道，在一个节点发送的时候，其他节点只能接受。因此，共享式局域网的工作方式不能够实现全双工传输，只能够使用半双工的方式。2.3.3 共享式局域网的组网

1．使用粗缆组网

粗缆以太网（10BASE-5）的网络结构如图2-9所示，它使用阻抗为50?、RG值为8的同轴电缆，并使用外部收发器连接计算机上的网卡和分接器。收发器不但能够建立收发器与同轴电缆的物理连接和电气连接，也可以执行CSMA/CD的冲突检测和强化冲突。收发器电缆也称为AUI电缆。AUI是指连接单元接口（Attachment Unit Interface），它是一个DB-15针的接口。粗缆以太网的网卡和收发器都带有AUI接口，AUI接口之间使用AUI电缆相连。在粗缆以太网的电缆尾端必须各使用一个50?的终结器（也称终端电阻），它的主要作用是：当信号达到电缆尾端时，可以把信号全部吸收进去，以避免信号的反射造成干扰。图2-9 粗缆以太网的网络结构

2．使用细缆组网

10BASE-2的细缆以太网网络结构如图2-10所示，它使用阻抗为50?、RG值为58同轴电缆。细缆以太网的网卡已经与收发器集成在一起，因此，细缆以太网无须使用外部收发器。另外，BNC T型连接器用来连接网卡上的BNC连接器和同轴电缆。类似于粗缆以太网，10BASE-2中每个电缆段的两端也必须接有50?的终结器。图2-10 10BASE-2细缆以太网的网络结构

3．使用双绞线组网

10BASE-T可以使用双绞线传输10 Mbit/s的基带信号，它提供了以太网的优越性，无需使用昂贵的同轴电缆。一个基本的10BASE-T连接如图2-11所示，其中，RJ-45连接器是一个8针的接口，俗称为“RJ-45头”。图中显示出所有的计算机连接到一个中心集线器（Central Hub）上，从连接形式上看，这种结构似乎是星型拓扑结构。但实际上，集线器的作用相当于一个多端口的中继器（转发器），数据从集线器的一个端口进入后，集线器会将这些数据从其他所有端口广播出去，这种特性与总线型拓扑结构是一样的，也正是由于这种特点，集线器也被称为共享式集线器。因此，对于使用集线器的10BASE-T网络，它实际是一个物理上为星型连接、逻辑上为总线型拓扑的网。图2-11 双绞线组网

4．使用无线组网（1）无线局域网的特点

无线局域网的特点可以从传输方式、拓扑结构、网络接口及支持移动计算网络4个方面来描述。

①传输方式

传输方式涉及无线局域网采用的传输媒体、选择的频段及调制方式。目前，无线局域网采用的传输媒体主要有两种，即无线电波与红外线。采用无线电波作为传输媒体的无线局域网根据调制方式的不同，又可分为扩展频谱方式和窄带调制方式。

②无线局域网的拓扑结构

无线局域网的拓扑结构可分为无中心拓扑和有中心拓扑，如图2-12所示。图2-12 无线局域网的拓扑结构

无中心拓扑的网络属于一个孤立的基本服务集。这种拓扑结构是一个全联通的结构，采用这种拓扑的网络一般使用公用广播信道（类似于以太网），各站点都可竞争公用信道，而信道接入控制协议大多采用CSMA。这种结构的优点是网络抗毁性好、建网容易、费用较低。但它与总线网络具有相同的缺点，因此，这种拓扑结构适用于用户数相对较少的工作群网络规模。

在有中心拓扑结构中，要求一个无线接入点（AP）充当中心站，所有节点对网络的访问均由其控制。这样，当网络业务量增大时，网络吞吐性能及网络时延性能的恶化并不剧烈。由于每个节点只需在中心站覆盖范围之内就可与其他站点通信，故网络中站点的布局受环境限制亦小。此外，中心站为接入有线主干网提供了一个逻辑接入点。这种网络拓扑结构的弱点是抗毁性差，中心站点的故障容易导致整个网络瘫痪，并且中心站点的引入增加了网络成本。

③网络接口

网络接口涉及无线局域网中节点从哪一层接入网络系统的问题。一般来讲，网络接口可以选择在OSI参考模型的物理层或数据链路层。物理层接口指使用无线信道替代通常的有线信道，而物理层以上各层不变。这样做的最大优点是上层的网络操作系统及相应的驱动程序可不做任何修改。这种接口方式在使用时一般作为有线局域网的集线器和无线转发器，以实现有线局域网间的互联或扩大有线局域网的覆盖范围。

另一种接口方法是从数据链路层接入网络。这种接口方法并不沿用有线局域网的MAC协议，而采用更适合无线传输环境的MAC协议。在实现时，MAC层及其以下层对上层是透明的，并通过配置相应的驱动程序来完成与上层的接口，这样可保证现有的有线局域网操作系统或应用软件可在无线局域网上正常运行。目前，大部分无线局域网厂商都采用数据链路层的接口方法。

④支持移动计算网络

在无线局域网发展的初期，无线局域网的最大特征是用无线传输媒体替代电缆线，这样可省去布线的过程，而且网络安装简便。随着笔记本型、膝上型、掌上型计算机个人数字助手（PDA）以及便携式终端等设备的普及应用，支持移动计算网络的无线局域网就显得尤为重要。（2）无线局域网的组建

①无线局域网的设备

目前市场上已有一些无线局域网设备可供选择。这些设备使用的接口可能并不相同，可能是串行口、并行口或者是像一般的网卡一样。常见的无线网络器件有以下几种。

a．无线网络网卡

无线网络网卡多数与普通有线网卡不兼容，但也有一些公司生产的无线以太网卡与普通有线网卡兼容。无线网络网卡上通常集成了通信处理器和高速扩频无线电单元，它采用多种总线，800 Kbit/s～45 Mbit/s的传输速率，发射功率为1 V·A，在有障碍的室内通信，距离为60 m左右，而在无障碍的室内通信距离为150 m左右。

b．无线网络网桥

无线网络网桥作为无线网络的桥接器，用于数据的收发，又称为无线接入点（AP）。一个AP能够在几十至上百米内的范围内连接多个无线用户，在同时具有有线与无线网络的情况下，AP可以通过标准的以太网电缆与传统的有线网络连接，作为无线和有线网络之间连接的桥梁。AP也可以桥接两个远距离的有线网络（相距300 m～30 km），比较适合于建筑物之间的网络连接。AP支持11 Mbit/s～45 Mbit/s的点对点和点对多点连接。

②无线局域网的组建形式

无线局域网的组建通常包含下面几种形式。

a．全无线网

全无线网比较适用于还没有建网的用户，在建网时只需要将购置的无线网卡插入到网络节点中即可。由于无线网卡的作用范围有限，所以在网上合适的位置通常还应增设无线中继站，以扩大辐射范围。

b．无线节点接入有线网

对于一个已存在有线网的用户，若要再扩展节点时，为了便于移动计算，可考虑扩展无线节点的方式，通常是在有线网中接入无线网AP，无线网节点可以通过无线网AP与有线网相连。

c．两个有线网通过无线方式相连

这种组网形式适用于将两个或多个已建好的有线局域网通过无线的方式互联，例如，两个相邻建筑物中的有线网无法用物理线路连接时，就可以采用这种方式。通常需要在各有线网中接入无线路由器。

2.4 组建工作组网络

在一个网络内，可能有成百上千台计算机，如果这些计算机不进行分组，都列在“网上邻居”内，可想而知会有多么混乱。为了解决这一问题，Windows 9X/NT/2000/XP就引用了“工作组”这个概念，将不同的计算机一般按功能分别列入不同的组中，如财务部的计算机都列入“财务部”工作组中，人事部的计算机都列入“人事部”工作组中。要访问某个部门的资源，就在“网上邻居”里找到那个部门的工作组名，双击就可以看到那个部门的计算机了。

那么怎么加入工作组呢？其实很简单，只需要右击Windows桌面上的“网上邻居”，在弹出的菜单出选择“属性”，点击“标识”，在“计算机名”一栏中添入名字，在“工作组”一栏中添入工作组名称即可。

如果输入的工作组名称以前没有，那么相当于新建一个工作组，当然只有你的计算机在里面。计算机名和工作组的长度不能超过15个英文字符，可以输入汉字，但是不能超过7个。“计算机说明”是附加信息，不填也可以，但是最好填上一些这台计算机主人的信息，如“技术部主管”等。单击“确定”按钮后，Windows 9X/NT/2000/XP提示需要重新启动，按要求重新启动之后，再进入“网上邻居”，就可以看到所在工作组的成员了。

一般来说，同一个工作组内部成员相互交换信息的频率最高，所以一进入“网上邻居”，首先看到的是所在工作组的成员。如果要访问其他工作组的成员，需要双击“整个网络”，就会看到网络上所有的工作组，双击工作组名称，就会看到里面的成员。

也可以退出某个工作组，只要将工作组名称改动即可。不过这样在网上别人照样可以访问你的共享资源，只不过换了一个工作组而已。可以随便加入同一网络上的任何工作组，也可以离开一个工作组。“工作组”就像一个自由加入和退出的俱乐部一样，它本身的作用仅仅是提供一个“房间”，以方便网上计算机共享资源的浏览。

知识拓展：常见网络故障处理

在家庭、单位或宿舍里将数台计算机使用网卡、集线器等网络设备组成的小型局域网或对等网，以提高各台计算机的使用功能和工作效率。出现故障很难处理，一般的处理方法如下。（1）首先检查网卡是否安装妥当，网卡的驱动程序是否正常。进入“控制面板”窗口中双击“系统”图标，在“系统属性”对话框中选择“设备管理器”选项卡，查看网络适配器的设置与工作状态。若看到网卡驱动程序项目左边标有黄色的感叹号，则可以断定网卡驱动程序不能正常工作。若看到提示“该设备已正常工作”则表示网卡的安装以及驱动程序均无问题。（2）判定Windows分配给网卡的资源是否与网卡硬件要求相匹配。一般非即插即用网卡默认的中断请求为IRQ3，输入/输出范围为0300～031F，具体操作方法是：双击系统属性中的“网络适配器”项目，在“网络适配器”的“资源”选项卡中进行修改，重新启动Windows后，网卡若能正常工作，则可确认故障是由于网卡资源配置不当造成。（3）判定网络客户和协议的安装是否正确。正确安装和配置网卡驱动程序，并安装正确的网络客户和协议。例如，要登录Windows NT服务器的主机，需要添加Microsoft网络客户，设置Microsoft网络客户的属性，勾选“登录到Windows NT域”复选框。在“Windows NT域”文本框内填入Windows NT域服务器的域名，添加NetBEUI网络协议，设置基本网络登录方式为“Microsoft网络客户”。若使用对等网，则需要添加Microsoft网络客户，添加IPX/SPX兼容协议，添加NetBEUI网络协议，设置文件和打印共享，设置基本网络登录方式为“Microsoft网络客户”。（4）若以上均设置正确之后，但故障仍旧存在，就需要检查是否是网线故障。要确认网线故障最好采用替换法，即用正常联网机器所使用的网线替换故障机器的网线。替换后，重新启动Windows，若能正常登录网络，则可以确定为网线故障。（5）非即插即用的网卡往往会与COM2口冲突，因为COM2口默认使用的中断请求为IRQ3，非即插即用网卡所使用的中断请求其默认值也是IRQ3。要使网卡在Windows中正常工作，就必须在主板的BIOS设置中把COM2端口的中断请求进行更改或直接关闭。（6）确定资源配置正确后若故障依旧存在，则应该检查网卡是否出现接触不良的故障。要解决网卡接触不良的故障，一般采用重新插入网卡的方法，若还不能解决，则可把网卡插入另一个PCI或ISA插槽试试。当处理完后，网卡能正常工作，则可确认为网卡接触不良的故障。如果采用以上的方法都无法解决网络故障，那么完全可以确定为网卡已损坏，需要更换新网卡。

第二部分 技能实训

技能实训1 两台计算机互相访问

掌握两台计算机之间的相互访问。【实训条件】

两台计算机、交叉线或者平行线和集线器。【实训指导】（1）将两台计算机使用交叉线连接或者使用集线器和平行线连接起来。（2）分别在“网上邻居”→“属性”→“本地连接”→“属性”→“TCP/IP”中设置为“192.168.6.1”和“192.168.6.2”，子网掩码为“255.255.255.0”，其余的不用设置，“确定”即可。（3）分别在D分区共享文件夹1和文件夹2并设置访问权限为完全控制。（4）分别在“开始”→“运行”里输入“\\192.168.6.1”和“\\192.168.6.2”。（5）等待一会即可打开对方的计算机，看见对方共享的文件夹后打开。（6）在本地复制一些文件到对方的共享文件夹。

技能实训2 组建工作组网络

掌握多台计算机工作组内的相互访问。【实训条件】

多台计算机、平行线和集线器。【实训指导】（1）将多台计算机使用集线器和平行线连接起来。（2）将多台计算机分别设置IP地址为“192.168.6.1～192.168.6.254”，子网掩码为“255.255.255.0”。（3）在“网上邻居”→“属性”→“标识”→“计算机名”一栏中添入名字，计算机1～254。在工作组一栏中每3台设置相同的工作组名称，工作组1～100。（4）打开“网上邻居”，如果是Windows XP系统，可以在“网络任务”中点击查看工作组计算机即可。（5）加入别人的工作组。（6）访问不同工作组的计算机。

技能实训3 网络连接测试

掌握网络测试命令ping。【实训条件】

多台计算机、平行线和集线器。【实训指导】（1）将多台计算机使用集线器和平行线连接起来。（2）在“开始”→“运行”中输入“cmd”。（3）输入“ipconfig”命令，显示本机的IP地址。（4）告诉对方自己的IP地址。（5）在对方的计算机运行中输入“cmd”。（6）输入ping空格+自己的IP，例如，ping 192.168.0.0。（7）正常连接如图2-13所示。图2-13 连接测试

第三部分 思考与练习

项目三 小型企业网的组建

第一部分 知识准备

3.1 以太网

以太网是最早的局域网，也是目前最流行的局域网。以太网的核心思想是使用共享的公共传输信道。共享数据传输信道的思想来源于夏威夷大学。20世纪60年代末，该校的Norman Abramson及其同事为了在夏威夷的各个岛屿之间能够进行网络通信，研制了一个名为Aloha系统的无线电网络。20世纪70年代初，Xerox公司的工程师Metcalfe和同事们开发出了一个实验性网络系统，以便与Xerox的一种具有图形用户界面的个人计算机Alto互联起来，他们建立的这个实验网络称为“Alto Aloha网络”。1973年，Metcalfe把它的名称改为以太网（Ethernet）。该网络系统不仅支持Alto，还支持其他任何一种计算机，而且其网络机制远胜过Aloha系统。以太网的“ether”一词描述了系统的基本特征：物理介质（电缆）将信息传送到所有站点。Metcalfe认为对于能将信号传送到网络上所有计算机的新网络系统来说，以太（Ether）是个不错的名字。因此以太网便诞生了。

1980年，DEC、Intel和Xerox 3家公司公布了以太网蓝皮书，也称为DIX（3家公司名字的首字母）版以太网1.0规范。在DIX开展以太网标准化工作的同时，世界性专业组织IEEE组成了一个定义与促进

试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]

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