1、1计算机网络技术项目教程2整 体 概 述THE FIRST PART OF THE OVERALL OVERVIEW, P L E A S E S U M M A R I Z E T H E C O N T E N T第一部分3主要内容工作单元1认识计算机网络与绘制网络拓扑结构图工作单元2组建双机互联网络工作单元3组建小型办公网络工作单元4组建小型无线网络工作单元5实现网际互联工作单元6接入Internet工作单元7网络应用工作单元8网络管理与安全工作单元9网络运行维护工作单元10网络机房环境管理拓展单元11使用虚拟软件模拟网络环境4工作单元1认识计算机网络与绘制网络拓扑结构图 计算机网络技术
2、是计算机技术与通信技术的相互融合的产物，是计算机应用中一个空前活跃的领域，人们可以借助计算机网络实现信息的交换和共享。如今，计算机网络技术已经深入到人们日常工作、生活的每个角落。本单元的主要目标是认识数据通信系统和计算机网络，认识常见的网络设备和传输介质，了解计算机网络的基本结构，能够利用相关软件绘制网络拓扑结构图。 5本单元主要内容任务1.1认识数据通信系统 任务1.2初识计算机网络任务1.3认识常用的网络设备 任务1.4认识常用的传输介质 任务1.5绘制网络拓扑结构图 任务1.6树立计算机网络从业者应具备的职业道德观念习题1 6任务1.1认识数据通信系统 【任务目的】（1）了解数据通信系统
3、的基本模型。（2）了解基本数据传输技术。【工作环境与条件】（1）已经联网并能正常运行的计算机网络。（2）已经联网并能正常运行的有线广播、电话、有线电视或其他数据通信系统。7【相关知识】 数据通信是一门独立的学科，它涉及的范围很广，它的任务就是利用通信媒体传输信息。信息就是知识，数据是信息的表现形式，信息是数据的内容。数据通信就是通过传输介质，采用网络、通信技术来使信息数据化以及传输它。计算机使用0和1（即比特）数字信号表示数据，计算机网络中的信息通信与共享因为这一台计算机中的比特信号要通过网络传送到另一台计算机中去被处理或使用，从物理上讲，通信系统只使用传输介质传输电流、无线电波或光信号。 8
4、1.1.1数据通信系统 通信的目的就是传递信息，通信中产生和发送信息的一端叫做信源，接收信息的一端叫做信宿，信源和信宿之间的通信线路称为信道。 91. 数据与信号信息一般用数据和信号表示。数据有模拟数据和数字数据两种形式。模拟数据是在一定时间间隔内，连续变化的数据。数字数据是表现为离散量的数据，只能取有限个数值。在计算机中一般采用二进制形式，只有“0”和“1”两个数值。在通信系统中，数据需要转换为信号的形式从一点传到另一点。信号有模拟信号和数字信号两种基本形式。用数字信号进行的传输称为数字传输，用模拟信号进行的传输称为模拟传输。 102. 信道信道是信号传输的通道，主要包括通信设备和传输介质。
5、传输介质可以是有形介质（如电缆、光纤）或无形介质（如传输电磁波的空间）。信道有物理信道和逻辑信道之分。物理信道是指用来传送信号的一种物理通路，由传输介质及有关设备组成。逻辑信道在信号的发送端和接收端之间并不存在一条物理上的传输介质，而是在物理信道的基础上，通过节点设备内部的连接来实现的。信道可以按多种不同的方法分类，如按照传输介质来分，信道可分为有线信道和无线信道；按照传输信号的种类，信道可分为模拟信道和数字信道；按照使用权限又可分为专用信道和公用信道等。113. 主要技术指标主要体现在数据传输的质量和数量两方面。质量指信息传输的可靠性，一般用误码率来衡量。而数量指标包括两个，一个是信道的传输
6、能力，用信道容量来表示；另一方面指信道上传输信息的速度，相应的指标是数据传输速率。（1）数据传输速率数据传输速率是描述数据传输系统的重要技术指标之一。数据传输速率在数值上等于每秒钟传输所构成数据代码的二进制比特数，单位为比特/秒（bit/second）记做b/s。对于二进制数据，数据传输速率为：S = 1/t（b/s） 12（2）带宽带宽是指频率范围，即最高频率与最低频率的差值，其单位是赫兹（Hz）。在计算机网络中能够遇到的带宽包括信号的带宽和信道的带宽。任何一个实际传输的信号都可以分解成一系列不同频率、不同幅度的正弦信号，其中具有较大能量比率的正弦信号最高频率与最低频率的差值，就是信号的带宽
7、。信道的带宽是指能够通过信道的正弦信号的频率范围，即信道可传送的正弦信号的最高频率与最低频率之差。 13（3）信道容量 信道是传输信息的通道，具有一定的容量。信道容量指信道能传输信息的最大能力，用单位时间内可传送的最大比特率表示，它决定于信道的带宽、可使用的时间及能通过的信道功率与干扰功率的比值。根据奈奎斯特取样定理，可以认为当信道的带宽为F时，在T秒内信道最多可传送2FT个信息符号。信道容量和信号传输速率之间应满足以下关系，即信道容量传输速率，如果高传输速率的信号在低容量信道上传输。其实际传输速率会受到信道容量的限制，难以达到原有的指标。 14（4）误码率 在有噪声的信道中，数据速率的增加意
8、味着传输中出现差错的概率增加。误码率是用来表示传输二进制位时出现差错的概率。误码率近似等于被传错的二进制位数与所传送的二进制总位数的比值。在计算机网络通信系统中，要求误码率低于10-9。差错的出现具有随机性，在实际测量数据传输系统时，被测量的传输二进制位数越大，才会越接近于真正的误码率值。在误码率高于规定值时，可以用差错控制的方法进行检查和纠正。 151.1.2数据的传输方式 （1）单工通信方式在单工通信方式中，数据信息只能向一个方向传输，任何时候都不能改变数据的传送方向。如图1-3所示，其中A端只能作为发射端发送资料，B端只能作为接收端接收资料。为使双方能单工通信，还需一根线路用于控制。16
9、（2）半双工通信方式在半双工通信方式中，数据信息可以双向传送，但必须是交替进行，同一时刻一个信道只允许单方向传送。如图1-4所示，其中A端和B端都具有发送和接收装置，但传输线路只有一条，若想改变信息的传送方向，需由开关进行切换。 17（3）全双工通信方式 全双工通信能在两个方向上同时发送和接收信息，如图1-5所示，它相当于把两个相反方向的单工通信方式组合起来，因此一般采用四线制。 181.1.3数据传输技术 （1）基带传输在数据通信中，电信号所固有的基本频率叫基本频带，简称为基带。这种电信号就叫做基带信号。在数字通信信道上，直接传送基带信号的方法称为基带传输。 基带传输只能延伸有限的距离，一般
10、不大于2.5km，当超过上述距离时，需要加中继器，将信号放大和再生，以延长传输距离。基带传输简单、设备费用少、经济，适用于传输距离不长的场合，特别适用于在短距离网络中使用。 19（2）频带传输频带传输技术就是利用调制器把二进制信号调制成能在公共电话线上传输的音频信号，将音频信号在传输介质中传送到接收端后，再经过解调器的解调，把音频信号还原成二进制的电信号。频带传输用于语音通信的电话交换网技术成熟，造价较低，而且能够实现多任务的目的，从而提高了通信线路的利用率。但其缺点是数据传输速率和系统效率较低。（3）宽带传输宽带系统是指具有比原有话音信道带宽更宽的信道。宽带传输系统可以进行高速的数据传输，并
11、且允许在同一信道上进行数字信息和模拟信息服务。 201.1.4数据编码技术 在数据通信中，编码的作用是用信号来表示数据。计算机中的数据是以离散的二进制比特方式表示的数字数据。计算机数据在计算机网络中传输，通信信道无外乎数字信道和模拟信道两种类型，计算机数据在不同的信道中传输要采用不同的信号编码方式。也就是说，在模拟信道中传输时，要将数据转换为适于模拟信道传输的模拟信号；在数字信道中传输时，又要将数据转换为适于数字信道传输的数字信号。 211. 数字数据的数字信号编码用数字信号表示数字数据，即用直流电压或电流波形的脉冲序列来表示数字数据的“0”和“1”，就是数字数据的数字信号编码。常用的编码方法
12、有以下几种：（1）不归零编码NRZ不归零编码用无电压表示二进制“0”，用恒定的正电压表示二进制“1”，如图1-7所示。不归零编码是效率最高的编码，但如果重复发送“1”，势必要连续发送正电压，如果重复发送“0”，势必要连续不送电压，这样会使某一位码元与其下一位码元之间没有间隙，不易区分识别，因此存在发送方和接收方的同步问题。 22（2）曼彻斯特编码在曼彻斯特编码中，每一位的中间均有一个跳变，这个跳变既作为数据信号，也作为时钟信号。电压从高到低的跳变表示二进制“1”，从低到高的跳变表示二进制“0”。（3）差分曼彻斯特编码差分曼彻斯特编码是对曼彻斯特编码的改进，每位中间的跳变仅作同步之用，每位的值根
13、据其开始边界是否发生跳变来决定。每位的开始无跳变表示二进制“1”，有跳变表示二进制“0”。 232. 数字数据的模拟信号编码要在模拟信道上传输数字数据，首先数字信号要对相应的模拟信号进行调制，即用模拟信号作为载波运载要传送的数字数据。载波信号可以表示为正弦波形式：（1）幅度调制ASK幅度调制即载波的振幅随着数字信号的变化而变化。例如二进制“1”用有载波输出表示，即载波振幅为原始振幅；二进制“0”用无载波输出来表示，即载波振幅为零。（2）频率调制FSK频率调制即载波的频率随着数字信号的变化而变化。例如，二进制“1”用载波频率f1来表示；二进制“0”用另一载波频率f2来表示。 24（3）相位调制P
14、SK相位调制即载波的初始相位随着数字信号的变化而变化。例如，用180相位（反相）的载波来表示二进制“1”；用0相位（正相）的载波来表示二进制“0” 。251.1.5多路复用技术 多路复用就是在单一的通信线路上，同时传输多个不同来源的信息。从不同发送端发出的信号S1，S2，Sn，先由复合器复合为一个信号，再通过单一信道传输至接收端。接收前先由分离器分出各个信号，再被各接收端接收。可见，多路复用需要经复合、传输、分离三个过程。 26（1）频分多路复用FDM频分复用是把线路或空间的频带资源分成多个频段，将其分别分配给多个用户，每个用户终端通过分配给它的子频段传输。各个频段都有一定的带宽，称之为逻辑信
15、道。为了防止相邻信道信号频率覆盖造成的干扰，而相邻两个信号的频率段之间设立一定的“保护”带，保护带对应的频率未被使用，以保证各个频带互相隔离不会交叠。 27（2）时分多路复用TDM时分多路复用是将传输信号的时间进行分割，使不同的信号在不同时间内传送，即将整个传输时间分为许多时间间隔（称为时隙、时间片），每个时间片被一路信号占用。l同步时分复用同步时分复用采用固定时间片分配方式，即将传输信号的时间按特定长度连续地划分成特定时间段，再将每一时间段划分成等长度的多个时间片，各路数字信号在每一时间段都顺序分配到一个时间片。 28l异步时分多路复用异步时分复用技术能动态地按需分配时间片，避免每个时间段中
16、出现空闲时间片。也就是只有某一路用户有数据要发送时才把时间片分配给它。当用户暂停发送数据时不给它分配线路资源。所以每个用户的传输速率可以高于平均速率（即通过多占时间片），最高可达到线路总的传输能力（即占有所有的时间片）。 29（3）波分多路复用WDM波分多路复用利用了光具有不同的波长的特征，实际上就是光的频分复用。光的波分多路复用是利用波分复用设备将不同信道的信号调制成不同波长的光，并复用到光纤信道上，由于波长不同，所以各路光信号互不干扰，在接收方，采用波分设备将各路波长的光分解出来。 30（4）码分多路复用CDM码分多路复用也是一种共享信道的方法，每个用户可在同一时间使用同样的频带进行通信,
17、但使用的是基于码型的分割信道的方法，即每个用户分配一个地址码，各个码型互不重又叠，通信各方之间不会相互干扰，且抗干扰能力强。码分多路复用技术主要用于无线通信系统，特别是移动通信系统，它不仅可以提高通信的话音质量和数据传输的可靠性以及减少干扰对通信的影响，而且增大了通信系统的容量 。 311.1.6异步传输和同步传输 （1）异步传输异步传输方式指收发两端各自有相互独立的位定时时钟，数据的传输速率是双方约定的，收方利用数据本身来进行同步的传输方式，一般是起止式同步方式。这种方式以字（一般为8比特）为单位进行传送，在需传送的字符前设置1比特的零电平作为起始位，预告待传送字符即将开始；同时在字符之后，
18、设置12比特高电平作为终止位，以表示该字符传送结束。该终止位的电平也表示平时不进行通信的状态（即处于“闲”时状态。在异步方式中，不传送字符时，并不要求收发时钟“同步”，但在传送字符时，要求收发时钟在每一字符中的每一位上“同步”。 32（2）同步传输同步传输方式是相对于异步传输方式的，是针对时钟的同步，即指收发双方采用了统一时钟的传输方式。至于统一时钟信号的来源，或是双方有一条时钟信号的信道，或是利用独立同步信号来提取时钟。同步传输是以数据块为单位的数据传输。每个数据块的头部和尾部都要附加一个特殊的字符或比特序列，标记一个数据块的开始和结束，一般还要附加一个校验序列（如16位或32位CRC校验码
19、），以便对数据块进行差错控制。 33【任务实施】 操作1参观有线广播系统根据具体的条件，参观所在学校或其他单位的有线广播系统，按照通信系统基本模型了解该系统的基本组成，查看该系统的主要技术指标，思考该系统采用了何种传输方式和传输技术。操作2参观电话系统根据具体的条件，参观所在学校或其他单位的内部电话系统，按照通信系统基本模型了解该系统的基本组成，查看该系统的主要技术指标，思考该系统采用了何种传输方式和传输技术。操作3参观计算机网络系统根据具体的条件，参观所在学校或其他单位的计算机网络系统，按照通信系统基本模型了解该系统的基本组成，查看该系统的主要技术指标，思考该系统采用了何种传输方式和传输技术
20、。34任务1.2初识计算机网络 【任务目的】（1）了解计算机网络的发展和应用；（2）理解计算机网络的定义；（3）理解计算机网络的常用分类方法。【工作环境与条件】（1）已经联网并能正常运行的机房和校园网；（2）已经联网并能正常运行的其他网络。35【相关知识】1.2.1计算机网络的产生和发展 （1）第一代计算机网络第一代计算机网络实际上是以中心计算机系统为核心的远程联机系统，是面向终端的计算机网络。这类系统除了一台中心计算机外，其余的终端都没有自主处理能力，还不能算作真正的计算机网络。（2）第二代计算机网络在第二代计算机网络中每一台计算机都有自主处理能力，彼此之间不存在主从关系。它由通信子网和资源
21、子网构成，用户通过终端不仅可以共享本主机上的软硬件资源，还可共享通信子网上其他主机的软硬件资源。第二代计算机网络在概念、结构和网络设计方面都为后继的计算机网络打下了良好的基础，它也是今天Internet的雏形。 36（3）第三代计算机网络 20世纪70年代，世界范围内不断出现了一些按照不同概念设计的网络，有力地推动了计算机网络的发展和广泛使用。不同系统体系结构的产品很难实现互连，为此，国际标准化组织颁布了“开放系统互联基本参考模型”（OSI/RM），该模型为不同厂商之间开发可互操作的网络软件部件提供了基本依据，从此，计算机网络进入了标准化时代。我们将体系结构标准化的计算机网络称为第三代计算机网
22、络，也称为计算机互联网络。 （4）第四代计算机网络第四代计算机网络又称高速互联网络。通常意义上的计算机互联网络是通过数据通信网络实现数据通信和共享，而第四代计算机网络基本上以电信网作为信息的载体，即计算机通过电信网络中的X.25网、DDN网、帧中继网等传输信息。 371.2.2计算机网络的定义 从应用的角度来讲，只要将具有独立功能的多台计算机连接起来，能够实现各计算机之间信息的互相交换，并可以共享计算机资源的系统就是计算机网络。从资源共享的角度来讲，计算机网络就是一组具有独立功能的计算机和其他设备，以允许用户相互通信和共享资源的方式互联在一起的系统。从技术角度来讲，计算机网络就是由特定类型的传
23、输介质（如双绞线、同轴电缆和光纤等）和网络适配器互联在一起的计算机，并受网络操作系统监控的网络系统。 计算机网络就是将地理位置不同，并具有独立功能的多个计算机系统通过通信设备和通信线路连接起来，并且以功能完善的网络软件（网络协议、信息交换方式以及网络操作系统等）实现网络资源共享的系统。 381.2.3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）进行分布处理（5）集中处理391.2.4计算机网络的分类 1. 按覆盖范围分类 计算机网络由于覆盖的范围不同，所采用的传输技术也不同，按照其覆盖的地理范围进行分类，可以较好的反映不同类型网络的技术特征。按覆盖的地理范围，计算
24、机网络可以分为局域网、城域网和广域网。40（1） 局域网局域网的主要特点可以归纳如下：地理范围有限，参加组网的计算机通常处在1 2km的范围内；数据传输率高，一般为4Mb/s 10Gb/s；数据传输可靠，误码率低；大多采用星型、总线型或环型拓扑结构，结构简单，实现容易；通常网络归一个单一组织所拥有和使用，也不受任何公共网络当局的规定约束，容易进行设备的更新和新技术的引用，不断增强网络功能。 41（2）城域网城域网（Metropolitan Area Network，简称MAN）是介于局域网与广域网之间的一种高速网络。最初，城域网的主要应用是互连城市范围内的许多局域网，目前城域网的应用范围已大大
25、拓宽，能用来传输不同类型的业务，包括实时数据、语音和视频等。城域网能有效地工作于多种环境，其主要特点有：地理覆盖范围可达100km；数据传输速率为50kb/s2.5Gb/s以上；工作站数大于500个；传错率小于10-9；传输介质主要是光纤；既可用于专用网，又可用于公用网。42（3）广域网广域网（Wide Area Network，简称WAN）所涉及的范围可以为市、省、国家，乃至世界范围，其中最著名的就是Internet，当人们提到计算机网络时，通常指的就是广域网。广域网的主要特点有：广域网最根本的特点就是分布范围广，一般从几十到几千公里；数据传输率差别较大，从9.6kb/s22.5Gb/s以上
26、；错误率较高，一般在10-310-5 左右；采用不规则的网状拓扑结构；属于公用网络。432. 网络组建属性分类根据计算机网络的组建、经营和用户，特别是数据传输和交换系统的拥有性，可以将其分为公用网和专用网。（1）公用网公用网是由国家电信部门组建并经营管理，面向公众提供服务。任何单位和个人的计算机和终端都可以接入公用网，利用其提供的数据通信服务设施来实现自己的业务。（2）专用网专用网往往由一个政府部门或一个公司组建经营，未经许可其他部门和单位不得使用。其组网方式可以由该单位自行架设通信线路，也可利用公用网提供的“虚拟网”功能。 443. 按通信传播方式分类 （1） 广播式网络在广播信道中，多个站
27、点共享一条通信信道，在发送消息时，首先在数据的头部加上一段地址字段，以指明此数据应被哪台机器接收，数据发送到信道上后，所有的站点都将接收到。一旦收到数据，各站点将检查它的地址字段，如是发送给它的，则处理该数据，否则将它丢弃。广播式网络通常也允许在它的地址字段中使用一段特殊的代码，以便将数据发送到所有的目标。使用此代码的数据发出以后，网络某些广播系统还支持向机器的一个子集发送的功能，即组播。 45（2）点到点式网络点到点式网络是由很多结点构成，连接到点到点式网络两台计算机不可能直接相连。点到点式网络的通信，必须通过多个中间结点进行中转，在中转过程中还可能存在着多条路径，距离也可能不一样，因此在点
28、到点式网络中路由算法显得特别重要。一般来说，在局域网中多采用广播方式，而在广域网中多采用点到点方式。 46【任务实施】操作1参观计算机网络实验室或机房参观所在学校的计算机网络实验室或机房，根据所学的知识，对该网络的基本功能和类型进行简单分析；了解不同岗位工作人员的岗位职责。操作2参观校园网参观所在学校的网络中心和校园网，根据所学的知识，对该网络的基本功能和类型进行简单分析；了解不同岗位工作人员的岗位职责。操作3参观其他计算机网络根据具体条件，找出一项计算机网络应用的具体实例，对该网络的基本功能和类型进行简单分析；了解不同岗位工作人员的岗位职责。 47任务1.3认识常用的网络设备 【任务目的】（
29、1）理解OSI参考模型；（2）了解计算机网络的软硬件组成； （3）认识计算机网络中常用的网络设备。【工作环境与条件】（1）已经联网并能正常运行的机房和校园网；（2）已经联网并能正常运行的其他网络。 48【相关知识】1.3.1网络体系结构 计算机网络是一个非常复杂的系统，需要解决的问题很多并且性质各不相同，所以人们在设计网络时，提出了“分层次”的思想。“分层次”是人们处理复杂问题的基本方法，对于一些难以处理的复杂问题，通常可以分解为若干个较容易处理的小一些的问题。在计算机网络设计中，可以将网络总体要实现的功能分配到不同的模块中，并对每个模块要完成的服务及服务实现过程进行明确的规定，每个模块就叫做
30、一个层次。 49计算机网络采用层次结构，具有如下优点：各层之间相互独立。高层并不需要知道低层是如何实现的，而仅需要知道该层通过层间的接口所提供的服务。灵活性好。当任何一层发生变化时，只要接口保持不变，则其他各层均不受影响。另外，当某层提供的服务不再需要时，甚至可将其取消。各层都可以采用最合适的技术来实现，各层实现技术的改变不影响其它层。易于实现和维护。因为整个的系统已被分解为若干个易于处理的部分，这种结构使得一个庞大而又复杂系统的实现和维护变得容易控制。有利于促进标准化。因为每一层的功能和所提供的服务都有了精确的说明。501.3.2OSI参考模型 在OSI参考模型中，网络的各个功能层分别执行特
31、定的网络操作。理解OSI参考模型有助于更好地理解网络，选择合适的组网方案，改进网络的性能。1. OSI参考模型的层次结构OSI参考模型共分七层，从低到高的顺序为：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。 51522. OSI参考模型中信息的流动过程在OSI参考模型中，通信是在系统进程之间进行的。在实际传输过程中，除物理层外，在各对等层之间只有逻辑上的通信，并无直接的通信，较高层间的通信要使用较低层提供的服务。 531.3.3计算机网络的组成 1. 网络硬件网络硬件包括网络服务器、网络工作站、传输介质和网络设备等。网络服务器是网络的核心，是网络的资源所在，它为使用者提供了主要
32、的网络资源。网络工作站实际上就是一台入网的计算机，它是用户使用网络的窗口。传输介质是网络通信时，信号的载体，包括双绞线、光缆、无线电波等。网络设备是在网络通信过程中完成特定功能的通信部件，常见的网络设备有集线器、交换机、路由器等。542. 网络软件网络软件是一种在网络环境下使用和运行或者控制和管理网络工作的计算机软件。根据软件的功能，计算机网络软件可分为网络系统软件和网络应用软件两大类型。网络系统软件是控制和管理网络运行、提供网络通信、分配和管理共享资源的网络软件，它包括网络操作系统、网络协议软件、通信控制软件和管理软件等。网络应用软件是指为某一个应用目的而开发的网络软件。 网络协议是通信双方
33、关于通信如何进行所达成的协议，常见的网络协议有TCP/IP协议、NetBEUI协议、IPX/SPX协议等。网络操作系统是网络软件的核心，用于管理、调度、控制计算机网络的多种资源，目前常用的计算机网络操作系统主要有Unix系列、Windows系列和Linux系列。 551.3.4常用的网络设备 1. 集线器集线器（Hub）的主要功能是对接收到的信号进行再生整形放大，以扩大网络的传输距离，同时可以把所有节点集中在以它为中心的节点上，构建物理星型拓扑结构的网络。2. 交换机交换机（Switch）是一种用于信号转发的网络设备，工作于OSI参考模型的数据链路层。网络中的各个节点可以直接连接到交换机的端口
34、上，它可以为接入交换机的任意两个网络节点提供独享的信号通路。除了与计算机相连的端口之外，交换机还可以连接到其它的交换机以便形成更大的网络。随着计算机网络技术的发展，目前局域网组网主要采用以太网技术，而以太网的核心部件就是以太网交换机。 563. 路由器路由器（Router）是Internet的主要节点设备，具有判断网络地址和选择路径的功能，工作于OSI参考模型的网络层。路由器能在多网络互联环境中，建立灵活的连接，可用完全不同的数据分组和介质访问方法连接各种子网。路由器系统构成了基于TCP/IP的Internet的主体脉络，因此，在局域网、城域网乃至整个Internet研究领域中，路由器技术始终
35、处于核心地位。对于局域网来说，路由器主要用来实现与城域网或Internet的连接。 57【任务实施】操作1认识计算机网络实验室或机房网络中的网络设备参观所在学校的计算机网络实验室或机房，根据所学的知识，了解并熟悉该网络使用的网络设备，列出该网络所使用网络设备的品牌、型号和主要性能指标。操作2认识校园网中的网络设备参观所在学校的网络中心和校园网，根据所学的知识，了解并熟悉该网络使用的网络设备，列出该网络所使用网络设备的品牌、型号和主要性能指标。操作3认识其他计算机网络中的网络设备根据具体的条件，找出一项计算机网络应用的具体实例，根据所学的知识，了解并熟悉该网络使用的网络设备，列出该网络所使用网络
36、设备的品牌、型号和主要性能指标。58任务1.4认识常用的传输介质 【任务目的】（1）了解计算机网络中常用的传输介质（2）熟悉双绞线的结构、分类与性能特点； （3）熟悉光缆的结构、分类与性能特点。【工作环境与条件】（1）已经联网并能正常运行的机房和校园网；（2）已经联网并能正常运行的其他网络。59【相关知识】1.4.1双绞线 双绞线一般由两根遵循AWG（American Wire Gauge，美国线规）标准的绝缘铜导线相互缠绕而成。把两根绝缘的铜导线按一定密度绞在一起，可以降低信号干扰的程度。实际使用时，通常会把多对双绞线包在一个绝缘套管里，用于网络传输的典型双绞线是4对的，也可将更多对双绞线放
37、在一个电缆套管里的，称之为双绞线电缆。 601. 屏蔽双绞线和非屏蔽双绞线屏蔽双绞线电缆最大的特点在于封装在其中的双绞线与外层绝缘套管之间有一层金属材料。该结构能减小辐射，防止信息被窃听，同时还具有较高的数据传输率。但也使屏蔽双绞线电缆的价格相对较高，安装时要比非屏蔽双绞线困难，必须使用特殊的连接器，技术要求也比非屏蔽双绞线电缆高。与屏蔽双绞线相比，非屏蔽双绞线电缆外面只有一层绝缘胶皮，因而重量轻、易弯曲、易安装，组网灵活，非常适用于结构化布线。所以，在无特殊要求的计算机网络布线中，常使用非屏蔽双绞线电缆。612. 双绞线的电缆等级（1）3类双绞线（2）4类双绞线（3）5类双绞线5类双绞线电缆
38、是用于快速以太网的双绞线电缆，最初指定带宽为100MHz，传输速率达100Mb/s。目前，5类双绞线电缆仍广泛使用于电话、保安、自动控制等网络中，但在计算机网络布线中已失去市场。（4）超5类双绞线超5类双绞线电缆的传输带宽为100MHz，传输速率可达到100Mb/s。超5类双绞线电缆具有更好的传输性能，更适合支持1000Base-T网络。62（5）6类双绞线电缆6类双绞线电缆主要应用于快速以太网和千兆位以太网中，传输带宽为200250 MHz，是5类线和超5类电缆带宽的2倍，最大速度可达到1000Mb/s。6类双绞线电缆改善了串扰以及回波损耗方面的性能，更适合于全双工的高速千兆网络的传输需求。
39、（6）超6类双绞线电缆超6类双绞线电缆主要应用于千兆位以太网中，传输带宽是500MHz，最大传输速度为1000Mb/s，与6类电缆相比，其在串扰、衰减等方面有了较大改善。（7）7类双绞线电缆7类双绞线电缆全部采用屏蔽结构，能有效抵御线对之间的串扰，使得在同一根电缆上实现多个应用成为可能，其传输带宽为600 MHz，是6类线的2倍以上，传输速率可达10Gb/s，主要用来支持万兆位以太网的应用。 631.4.2同轴电缆 同轴电缆是根据其构造命名的，铜导体位于核心，外面被一层绝缘体环绕，然后是一层屏蔽层，最外面是外护套，所有这些层都是围绕中心轴（铜导体）构造，因此这种电缆被称为同轴电缆， 64同轴电
40、缆主要有以下类型：50同轴电缆：也称作基带同轴电缆，特性阻抗为50，主要用于无线电和计算机局域网络。曾经广泛应用于传统以太网的粗缆和细缆就属于基带同轴电缆。75同轴电缆：也称作宽带同轴电缆，特性阻抗为75，主要用于视频传输，其屏蔽层通常是用铝冲压而成的。651.4.3光纤 1. 光纤的结构计算机网络中的光纤主要是采用石英玻璃制成的，横截面积较小的双层同心圆柱体。裸光纤由光纤芯、包层和涂覆层组成。折射率高的中心部分叫做光纤芯，折射率低的外围部分叫包层。光以不同的角度进入光纤芯，在包层和光纤芯的界面发生反射，进行远距离传输。 。662. 光纤通信系统光纤通信系统是以光波为载体、以光纤为传输介质的通
41、信方式。在光纤发送端，主要采用两种光源：发光二极管LED与注入型激光二极管ILD。在接收端将光信号转换成电信号时，要使用光电二极管PIN检波器。3. 单模光纤和多模光纤光纤有两种形式：单模光纤和多模光纤。单模光纤使用光的单一模式传送信号，而多模光纤使用光的多种模式传送信号。光传输中的模式是指一根以特定角度进入光纤芯的光线，因此可以认为模式是指以特定角度进入光纤的具有相同波长的光束。 67多模光纤可以使用LED作为光源，而单模光纤必须使用激光光源，从而可以把数据传输到更远的距离。由于这些特性，单模光纤主要用于建筑物之间的互连或广域网连接，多模光纤主要用于建筑物内的局域网干线连接。单模光纤和多模光
42、纤的纤芯和包层具有多种不同的尺寸，尺寸的大小将决定光信号在光纤中的传输质量。目前常见的单模光纤主要有8.3 m/125 m（纤芯直径/包层直径）、9 m /125 m和10 m /125 m等规格；常见的多模光纤主要有50 m /125 m、62.5 m /125 m、100 m/140 m等规格。局域网布线中主要使用具有62.5 m /125 m的多模光纤；在传输性能要求更高的情况下也可以使用50 m /125 m的多模光纤。 684. 光纤通信系统的特点与铜缆相比，光纤通信系统的主要优点有：传输频带宽，通信容量大；线路损耗低，传输距离远；抗干扰能力强，应用范围广；线径细，重量轻；抗化学腐蚀
43、能力强；光纤制造资源丰富。与铜缆相比，光纤通信系统的主要缺点有：初始投入成本比铜缆高；更难接受错误的使用；光纤连接器比铜连接器脆弱；端接光纤需要更高级别的训练和技能；相关的安装和测试工具价格高。695. 光缆的种类（1）室内光缆室内光缆的抗拉强度较小，保护层较差，但也更轻便、更经济。室内光缆主要适用于建筑物内的计算机网络布线。（2）室外光缆室外光缆的抗拉强度比较大，保护层厚重，在计算机网络中主要用于建筑物外网络布线，根据敷设方式的不同，室外光缆可以分为架空光缆、管道管缆、直埋光缆、隧道光缆和水底光缆等。（3）室内/室外通用光缆室内/室外通用光缆既可在室内也可在室外使用，不需要在室外向室内的过渡
44、点进行熔接。 70【任务实施】操作1认识计算机网络实验室或机房网络中的传输介质参观所在学校的计算机网络实验室或机房，根据所学的知识，了解并熟悉该网络使用的传输介质，列出该网络所使用传输介质的品牌、型号和主要性能指标。操作2认识校园网中的传输介质参观所在学校的网络中心和校园网，根据所学的知识，了解并熟悉该网络使用的传输介质，列出该网络所使用传输介质的品牌、型号和主要性能指标。操作3认识其他计算机网络中的传输介质根据具体的条件，找出一项计算机网络应用的具体实例，根据所学的知识，了解并熟悉该网络使用的传输介质，列出该网络所使用传输介质的品牌、型号和主要性能指标。71任务1.5绘制网络拓扑结构图 【任
45、务目的】（1）熟悉常见的网络拓扑结构；（2）能够正确阅读网络拓扑结构图；（3）能够利用常用绘图软件绘制网络拓扑结构图。【工作环境与条件】（1）已经联网并能正常运行的机房和校园网；（2）安装Windows 7或Windows Server 2008 R2操作系统的PC；（3）Microsoft Office Visio Professional应用软件。 72【相关知识】计算机网络的拓扑（Topology）结构，是指网络中的通信线路和各节点之间的几何排列，它是解释一个网络物理布局的形式图，主要用来反映了各个模块之间的结构关系。它影响着整个网络的设计、功能、可靠性和通信费用等方面，是研究计算机网络
46、的主要环节之一。计算机网络的拓扑结构主要有星型、总线型、树型、环型、不规则网状等多种类型。 731.5.1总线型结构总线型结构用一条电缆作为公共总线，入网的节点通过相应接口连接到总线上。网络中的任何节点，都可以把自己要发送的信息送入总线，使信息在总线上传播，供目的节点接收，它们处于平等的通信地位，属于分布式传输控制关系。 优点：节点的插入或拆卸非常方便，易于网络的扩充。缺点：可靠性不高，如果总线出了问题，则整个网络都不能工作，且网络中断后查找故障点较难。 741.5.2环型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。优点：拓扑结构简单，控制简便，结
47、构对称性好。缺点：环中每个节点与连接节点之间的通信线路都会转为网络可靠性的瓶颈，环中任何一个节点出现线路故障，都可能造成网络瘫痪，环中节点的加入和撤出过程都比较复杂。 751.5.3星型结构 在星型拓扑结构中，节点通过点到点通信线路与中心节点连接。中心节点控制全网的通信，任何两节点之间的通信都要通过中心节点。优点：星型拓扑结构简单，易于实现，便于管理。缺点：网络的中心节点是全网可靠性的瓶颈，中心节点的故障将造成全网瘫痪。 761.5.4树型结构 树型拓扑结构有多个中心节点，各个中心节点均能处理业务，但最上面的主节点有统管整个网络的能力。优点：通信线路连接简单，网络管理软件也不复杂，维护方便。缺
48、点：可靠性不高，如中心节点出现故障，则和该中心节点连接的节点均不能工作。771.5.5网状结构 这种拓扑结构主要指各节点通过传输线互相连接起来，并且每一个节点至少与其他两个节点相连，是广域网中的基本拓扑结构，不常用于局域网。优点：两个节点间存在多条传输通道，有较高的可靠性。缺点：结构复杂，实现起来费用较高，不易管理和维护。 78【任务实施】操作1分析局域网拓扑结构 （1）认真阅读如图的某局域网拓扑结构图，思考该网络是由哪些硬件组成的，这些硬件采用了什么样的拓扑结构连接在一起。 79（2）观察所在网络实验室或机房的网络拓扑结构，在纸上画出该网络的拓扑结构图，分析该网络为什么要采用这种拓扑结构。
49、操作2利用Visio软件绘制网络拓扑结构图 Visio系列软件是微软公司开发的高级绘图软件，属于Office系列，可以绘制流程图、网络拓扑图、组织结构图、机械工程图、流程图等。操作3绘制校园网拓扑结构图 参观所在学校的网络中心和校园网，了解校园网的拓扑结构，利用Microsoft Office Visio Professional 2003应用软件绘制校园网的拓扑结构图。 80任务1.6树立计算机网络从业者应具备的职业道德观念 【任务目的】（1）了解计算机网络出现的问题。（2）树立作为计算机网络从业者应具备的职业道德观念。【工作环境与条件】（1）已经联网并能正常运行的机房和校园网。（2）能够连
50、入Internet的PC。81【相关知识】1.6.1计算机网络带来的问题 计算机网络的广泛应用已经对经济、文化、教育、科学的发展与人类生活质量的提高产生了重要影响，同时也不可避免地带来一些新的社会、道德、政治与法律问题。 821.6.2职业道德的定义和特点 （1）职业道德的定义职业道德是从事一定职业的公民在职业活动中所必须遵循的道德准则和行为规范的总和。它是一定社会中占主导地位的道德在职业活动中的具体体现，即适应各种职业活动的要求而必然产生的道德原则、规范及相应的道德意识、道德情操和道德品质。（2）职业道德的特点明确的职业性连续性和稳定性表现形式的多样性实用性831.6.3计算机网络从业者职业
