1、学习情境一 构建小型对等网络项目1 双机互连对等网络的组建 项目项目1 双机互连对等网络的组建双机互连对等网络的组建 1.1 项目提出 关羽家中原有一台计算机，因其妻子由于工作需要新添了一台计算机，可是家中只有一台打印机，两台计算机之间经常用U盘复制文件，打印资料和复制文件等操作十分麻烦。为此，关羽找到好友诸葛亮，请他帮助组建简单的家庭网络，以便通过家庭网络实现文件传送、共享打印机等。1.2 项目分析 关羽的这种需求(把两台计算机互连组建家庭网络)是很常见和典型的。随着社会经济的发展和人们生活水平的日益提高，目前许多家庭已拥有两台计算机，出于资源共享的需求，人们往往希望把它们连接起来，组建一个
2、简单的家庭网络。1.2 项目分析 把两台计算机连接起来，组建双机互连对等网：先要在每台计算机中安装网络连接设备网卡，并安装其相应的驱动程序。然后把交叉双绞线的两端分别插入这两台计算机网卡的RJ-45接口中，再设置每台计算机的IP地址和子网掩码，设置完成后可通过ping命令测试网络的连通性。1.3 相关知识点 1.3.1 计算机网络的形成与发展 计算机网络是现代高科技的重要组成部分，是计算机技术与通信技术相结合的产物。计算机网络出现的历史并不长，但发展很快，经历了一个从简单到复杂的过程，计算机网络的发展可以归纳为以下四个阶段。(1)面向终端的计算机网络。20世纪50年代，由一台中央主机通过通信线
3、路连接大量的地理上分散的终端，构成面向终端的计算机网络，如图1-1所示。终端分时访问中心计算机的资源，中心计算机将处理结果返回终端。(2)共享资源的计算机网络。1969年由美国国防部研究组建的ARPAnet是世界上第一个真正意义上的计算机网络，ARPAnet当时只连接了4台主机，每台主机都具有自主处理能力，彼此之间不存在主从关系，相互共享资源。ARPAnet是计算机网络技术发展的一个里程碑，它对计算机网络技术的发展作出的突出贡献主要有以下三个方面。采用资源子网与通信子网组成的两级网络结构，如图1-2所示。通信子网负责全部网络的通信工作，资源子网由各类主机、终端、软件、数据库等组成。采用报文分组
4、交换方式。采用层次结构的网络协议。(3)标准化的计算机网络。20 世纪70 年代中期，局域网得到了迅速发展。美国Xerox、DEC和Intel三公司推出了以CSMA/CD介质访问技术为基础的以太网(Ethernet)产品、其他大公司也纷纷推出自己的产品，如IBM公司的SNA。但各家网络产品在技术、结构等方面存在着很大差异，没有统一的标准，彼此之间不能互联，从而造成了不同网络之间信息传递的障碍。为了统一标准，1984年由国际标准化组织ISO制订了一种统一的分层方案OSI参考模型(开放系统互连参考模型)，将网络体系结构分为七层。(4)全球化的计算机网络。OSI参考模型为计算机网络提供了统一的分层方
5、案，但事实是世界上没有任何一个网络是完全按照OSI模型组建的，这固然与OSI模型的7层分层设计过于复杂有关，更重要的原因是在OSI模型提出时，已经有越来越多的网络使用TCP/IP的分层模式加入到了ARPAnet，并使得它的规模不断扩大，以致最终形成了世界范围的互联网Internet。所以，Internet就是在ARPAnet的基础上发展起来的，并且一直沿用着TCP/IP的4层分层模式。1.3.2 计算机网络的功能与分类 计算机网络是将地理上分散且具有独立功能的计算机通过通信设备及传输媒体连接起来，在通信软件的支持下，实现计算机间资源共享、信息交换或协同工作的系统。计算机网络的主要功能有：数据通
6、信。数据通信是计算机网络最基本的功能。资源共享。“资源”是指网络中所有的硬件、软件和数据资源。分布式处理。对于一些大型任务，可把它分解成多个小型任务，由网络上的多台计算机协同工作、分布式处理。综合信息服务。电子邮件、网上交易、视频点播、联机会议等。计算机网络分类的标准很多 按网络的覆盖范围分：局域网、城域网、广域网等；按拓扑结构分：星型网、总线型网、环型网、树型网、网状网等；按传播方式分：点对点传输网络、广播式传输网络等。局域网(LAN)：在小范围内将两台或多台计算机连接起来所构成的网络，如网吧、机房等。局域网一般位于一个建筑物或一个单位内，它的特点是：连接范围窄、用户数少、配置容易、连接速率
7、快，可靠性高。局域网的传输速率多在10M100Mbps之间，目前局域网的最快传输速率可达到10Gbps。从介质访问控制方法来看，局域网可分为共享式局域网和交换式局域网。城域网(MAN)：介于广域网与局域网之间的一种高速网络，传输距离通常为几公里到几十公里，覆盖范围通常是一座城市。城域网设计的目标是要满足多个局域网互联的需求，以实现大量用户之间的数据、语音、图形与视频等信息的传输。早期的MAN产品主要是光纤分布式数据接口(FDDI)。目前的城域网建设方案有几个共同点：传输介质采用光纤，交换结点采用基于IP交换的高速路由交换机或ATM交换机，在体系结构上采用核心交换层、业务汇聚层与接入层的三层模式
8、。广域网(WAN)：覆盖范围从几十公里到几千公里甚至全球，可以把众多的LAN连接起来，具有规模大、传输延迟大的特点。最广为人知的WAN就是Internet，虽然它的传输速率相对LAN要慢得多，但它的优点也是非常明显的，即信息量大，传播范围广。广域网从逻辑功能上可分为通信子网和资源子网。通信子网采用分组交换技术，利用公用分组交换网、卫星通信网和无线分组交换网互联。资源子网负责全网的数据处理，向网络用户提供各种网络资源与网络服务，主要包括主机和终端。1.3.3 计算机网络的组成 计算机网络的硬件系统通常由服务器、工作站、传输介质、网卡、路由器、集线器、中继器、调制解调器等组成。1.服务器 服务器(
9、Server)是网络运行、管理和提供服务的中枢，它影响网络的整体性能，一般在大型网络中采用大型机、中型机或小型机作为网络服务器；对于网点不多、网络通信量不大、数据安全要求不高的网络，可以选用高档微机作为网络服务器。服务器按提供的服务被冠以不同的名称，如数据库服务器、邮件服务器、打印服务器、WWW服务器、文件服务器等。2工作站 工作站(Workstation)也称客户机(Client)，由服务器进行管理和提供服务的、连入网络的任何计算机都属于工作站，其性能一般低于服务器。个人计算机接入Internet后，在获取Internet的服务的同时，其本身就成为一台Internet网上的工作站。服务器或工
10、作站中一般都安装了网络操作系统，网络操作系统除具有通用操作系统的功能外，还应具有网络支持功能，能管理整个网络的资源。常见的网络操作系统主要有Windows、Netware、Unix、Linux等。3传输介质 传输介质是网络中信息传输的物理通道，通常分为有线网和无线网。有线网中计算机通过光纤、双绞线、同轴电缆等传输介质连接；无线网中则通过无线电、微波、红外线、激光和卫星信道等无线介质进行连接。(1)光纤。又称为光缆，具有很大的带宽。光纤是由许多细如发丝的玻璃纤维外加绝缘护套组成，光束在玻璃纤维内传输，具有防电磁干扰、传输稳定可靠、传输带宽高等特点，适用于高速网络和骨干网。利用光纤连接网络，每端必
11、须连接光/电转换器，另外还需要其他辅助设备。光纤分为单模光纤和多模光纤两种(所谓“模”就是指以一定的角度进入光纤的一束光线)。多模光纤中，芯的直径一般是50或62.5m，使用发光二极管作为光源，允许多束光线同时穿过光纤，定向性差，最大传输距离为2km，一般用于距离相对较近的区域内的网络连接；单模光纤中，芯的直径一般为9或10m，使用激光作为光源，并只允许一束光线穿过光纤，定向性强，传递数据质量高，传输距离远，可达100km，通常用于长途干线传输及城域网建设等。(2)双绞线。双绞线是布线工程中最常用的一种传输介质，由不同颜色的4对8芯线(每根芯线加绝缘层)组成，每两根芯线按一定规则交织在一起(为
12、了降低信号之间的相互干扰)，成为一个芯线对。双绞线可分为非屏蔽双绞线(UTP)和屏蔽双绞线(STP)，平时接触的大多是非屏蔽双绞线，其最大传输距离为100m。使用双绞线组网时，双绞线和其他设备连接必须使用RJ-45接头(也叫水晶头)。RJ-45水晶头中的线序有两种标准。EIA/TIA 568A标准：绿白-1、绿-2、橙白-3、蓝-4、蓝白-5、橙-6、棕白-7、棕-8。EIA/TIA 568B标准：橙白-1、橙-2、绿白-3、蓝-4、蓝白-5、绿-6、棕白-7、棕-8。在双绞线中，直接参与通信的导线是线序为1、2、3、6的四根线，其中1和2负责发送数据；3和6负责接收数据。网线的做法分为两种：
13、直通线和交叉线。直通线：也称直连线，是指双绞线两端线序都为568A或568B，用于不同设备相连。交叉线：双绞线一端线序为568A，另一端线序为568B，用于同种设备相连。(3)同轴电缆。同轴电缆有粗缆和细缆之分，在实际中有广泛应用，比如，有线电视网中使用的就是粗缆。不论是粗缆还是细缆，其中央都是一根铜线，外面包有绝缘层。4网卡 网卡也叫网络适配器，是计算机网络中最重要的连接设备，计算机主要通过网卡连接网络，它负责在计算机和网络之间实现双向数据传输。每块网卡均有唯一的48位二进制网卡地址(MAC地址)，如00-23-5A-69-7A-3D(十六进制)。1.3.4 计算机网络体系结构 1计算机网络
14、协议 在计算机网络中为实现计算机之间的正确数据交换，必须制定一系列有关数据传输顺序、信息格式和信息内容等的约定，这些规则、标准或约定称为计算机网络协议(Protocol)。计算机网络协议一般至少包括三个要素：语法：规定用户数据与控制信息的结构和格式。语义：规定需要发出何种控制信息以及完成的动作与作出的响应。时序：对事件实现顺序的详细说明。2计算机网络体系结构计算机网络诞生之初，每个计算机厂商都有一套自己的网络体系结构，之间互不相容。为此，国际标准化组织(ISO)在1979年建立了一个分委员会来专门研究一种用于开放系统互联的体系结构(Open Systems Interconnection，OS
15、I)。“开放”这个词表示：只要遵循OSI标准，一个系统可以和位于世界上任何地方的、也遵循OSI标准的其他任何系统进行连接。这个分委员会提出了开放系统互联，即OSI参考模型(OSI/RM)，它定义了异质系统互联的标准框架。OSI/RM模型分为七层，从下往上分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。计算机网络体系结构是计算机网络层次模型和各层协议的集合。计算机网络体系结构是抽象的，而实现是具体的，是能够运行的一些硬件和软件，多采用层次结构。划分层次的原则是：网中各结点都有相同的层次。不同结点的同等层具有相同的功能。同一结点内相邻层之间通过接口通信。每一层使用下层提供的服务，
16、并向其上层提供服务。不同结点的同等层按照协议实现对等层之间的通信。各层的主要功能。物理层 这是整个OSI参考模型的最低层，它的任务就是提供网络的物理连接。物理层是建立在物理介质上的(而不是逻辑上的协议和会话)，它提供的是机械和电气接口。其作用是使原始的数据比特(Bit)流能在物理媒体上传输。数据链路层 数据链路层分为介质访问控制(MAC)子层和逻辑链路控制(LLC)子层。在物理层提供比特流传输服务的基础上，传送以帧为单位的数据。数据链路层的主要作用是通过校验、确认和反馈重发等手段，将不可靠的物理链路改造成对网络层来说无差错的数据链路。数据链路层还要协调收发双方的数据传输速率，即进行流量控制，以
17、防止接收方因来不及处理发送方来的高速数据而导致缓冲区溢出及线路阻塞等问题。网络层 网络层负责由一个站到另一个站间的路径选择，它解决的是网络与网络之间，即网际的通信问题，而不是同一网段内部的事。网络层的主要功能是提供路由，即选择到达目标主机的最佳路径，并沿该路径传送数据包(分组)。网络层还具有流量控制和拥挤控制的能力。传输层 传输层负责提供两站之间数据的传送。当两个站已确定建立了联系后，传输层即负责监督，以确保数据能正确无误的传送，提供可靠的端到端数据传输。会话层 会话层主要负责控制每一站究竟什么时间可以传送与接收数据。例如，如果有许多使用者同时进行传送与接收消息，此时会话层的任务就要去决定是要
18、接收消息或是传送消息，才不会有“碰撞”的情况发生。表示层 表示层负责将数据转换成使用者可以看得懂的有意义的内容，包括格式转换、数据加密与解密、数据压缩与恢复等功能。应用层 应用层负责网络中应用程序与网络操作系统间的联系，包括建立与结束使用者之间的联系，监督并管理相互连接起来的应用系统以及系统所用的各种资源。信息在网络中传送时，数据在发送方和接收方有一个封装和解封装的过程。计算机 1AP17564321计算机2AP27564321应用程序数据计算机 1AP17564321计算机2AP27564321应用层首部H7应用程序数据计算机 1AP17564321计算机2AP27564321H7应用程序数
19、据H6表示层首部计算机 1AP17564321计算机2AP27564321H6H7应用程序数据H5会话层首部计算机 1AP17564321计算机2AP27564321H6H7应用程序数据H5H4传输层首部计算机 1AP17564321计算机2AP27564321H6H7应用程序数据H5H4H3网络层首部计算机 1AP17564321计算机2AP27564321H6H7应用程序数据H5H4H3H2数据链路层首部T2尾部计算机 1AP17564321计算机2AP2756432110100110100101 比 特 流 110101110101物理传输媒体10100110100101 比 特 流 1
20、10101110101计算机 1AP17564321计算机2AP27564321H6H7应用程序数据H5H4H3数据链路层首部H2T2尾部计算机 1AP17564321计算机2AP27564321H6H7应用程序数据H5H4H3网络层首部计算机 1AP17564321计算机2AP27564321H6H7应用程序数据H5H4传输层首部计算机 1AP17564321计算机2AP27564321H6H7应用程序数据H5会话层首部计算机 1AP17564321计算机2AP27564321H7应用程序数据H6表示层首部计算机 1AP17564321计算机2AP27564321应用层首部H7应用程序数据计
21、算机 1AP17564321计算机2AP27564321应用程序数据计算机 1AP17564321计算机2AP275643213TCP/IP参考模型 建立OSI体系结构的初衷是希望为网络通信提供一种统一的国际标准，然而其固有的复杂性等缺点制约了它的实际应用。一般而言，由于OSI体系结构具有概念清晰的优点，主要适用于教学研究。ARPAnet最初开发的网络协议使用在通信可靠性较差的通信子网中，且出现了不少问题，这就导致了新的网络协议TCP/IP的产生。虽然TCP/IP协议不是OSI标准，但它是目前最流行的商业化的网络协议，并被公认为当前的工业标准或“事实上的标准”。TCP/IP协议具有以下特点：开
22、放的协议标准，独立于特定的计算机硬件和操作系统。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。统一的地址分配方案，使得整个TCP/IP 设备在网中都具有唯一的地址。标准化的高层协议，可提供多种可靠的服务。TCP/IP参考模型分为四层：主机-网络层(网络接口层)、互联层(网络层)、传输层和应用层。TCP/IP参考模型与OSI参考模型的对应关系如表1-2所示。TCP/IP的主机-网络层实现了OSI模型中物理层和数据链路层的功能。TCP/IP的互联层功能主要体现在以下三个方面：处理来自传输层的分组发送请求。处理接收的分组。处理路径选择、流量控制与拥塞问题。传输层实现应用进程间的端
23、到端通信，主要包括两个协议：TCP协议和UDP协议。TCP协议是一种可靠的面向连接的协议，允许将一台主机的字节流无差错地传送到目的主机。UDP协议是不可靠的无连接协议，不要求分组顺序到达目的地。应用层的主要协议有：远程登录协议(Telnet)、文件传输协议(FTP)、简单邮件传输协议(SMTP)、域名服务(DNS)、路由信息协议(RIP)、网络文件协议(NFS)、超文本传输协议(HTTP)等。1.4 项目实现 1.4.1 任务1:双绞线的制作 1任务目标 掌握双绞线的制作标准、制作步骤。掌握直通线和交叉线的制作技术。学会剥线钳、压线钳等工具的使用方法。学会双绞线的测量方法。2项目所需设备准备
24、5类双绞线若干米。RJ-45水晶头若干个。压线钳一把。网线测试仪一台。3项目实施步骤 双绞线的制作分为直通线的制作和交叉线的制作。制作过程主要分为五步，可简单归纳为“剥”、“理”、“插”、“压”、“测”五个字。(1)直通线的制作 步骤1：准备好5类双绞线、RJ-45水晶头、压线钳和网线测试仪等。步骤2：用压线钳的剥线刀口夹住5类双绞线的外保护套管，适当用力夹紧并慢慢旋转，让刀口正好划开双绞线的外保护套管(小心不要将里面的双绞线的绝缘层划破)，刀口距5类双绞线的端头至少2厘米。步骤3：将划开的外保护套管剥去(旋转、向外抽)步骤4：剥去外保护套管后，露出4对双绞线。步骤5：把相互缠绕在一起的每对线
25、缆逐一解开，按照EIA/TIA-568B标准(橙白-1、橙-2、绿白-3、蓝-4、蓝白-5、绿-6、棕白-7、棕-8)和导线颜色将导线按规定的序号排好，排列的时候注意尽量避免线路的缠绕和重叠。步骤6：将8根导线拉直、压平、理顺，导线间不留空隙。步骤7：用压线钳的剪线刀口将8根导线剪齐。步骤8：捏紧8根导线，防止导线乱序，把水晶头有塑料弹片的一侧朝下，把整理好的8根导线插入水晶头（插至底部）。步骤9：确认8根导线都已插至水晶头底部，再次检查线序无误后，将水晶头从压线钳“无牙”一侧推入压线槽内。步骤10：双手紧握压线钳的手柄，用力压紧，使水晶头的8个针脚接触点穿过导线的绝缘外层，分别和8根导线紧紧
26、地压接在一起。做好的水晶头如图所示。步骤11：现在已经完成了直通线一端的水晶头的制作，还需要制作直通线另一端的水晶头，按照EIA/TIA-568B标准并重复前面介绍的步骤1步骤10来制作另一端的水晶头。水晶头制作完成后，下一步需要检测它的连通性，可用网线测试仪(如上海三北的“能手”网线测试仪)测试是否有连接故障。步骤12：将直通双绞线两端的水晶头分别插入主测试仪和远程测试端的RJ-45端口，将开关推至“ON”档(S为慢速档)，主测试仪和远程测试端的指示灯应该从1至8依次绿色闪亮，说明网线连接正常。步骤13：若连接不正常，按下述情况显示。当有一根导线如3号线断路，则主测试仪和远程测试端的3号灯都
27、不亮。当有几条导线断路，则相对应的几条线都不亮，当导线少于2根线连通时，灯都不亮。当两头网线乱序，如2、4线乱序，则显示如下：主测试仪端不变：1-2-3-4-5-6-7-8 远程测试端：1-4-3-2-5-6-7-8 当有两根导线短路时，主测试仪的指示灯仍然按着从1到8的顺序逐个闪亮，而远程测试端两根短路线所对应的指示灯将被同时点亮，其它的指示灯仍按正常的顺序逐个闪亮。若有3根以上(含3根)短路时则所有短路的几条线号的灯都不亮。如果出现红灯或黄灯，说明其中存在接触不良等现象，此时最好先用压线钳压制两端水晶头一次，再测，如果故障依旧存在，再检查一下两端芯线的排列顺序是否一样。如果芯线顺序不一样，
28、就应剪掉一端参考另一端芯线顺序重做一个水晶头。(2)交叉线制作 制作交叉线的步骤和操作要领与制作直通线一样，只是交叉线一端按EIA/TIA-568B标准，另一端按EIA/TIA-568A标准制作。测试交叉线时，主测试仪的指示灯按1-2-3-4-5-6-7-8的顺序逐个闪亮，而远程测试端的指示灯应该是按着3-6-1-4-5-2-7-8的顺序逐个闪亮。1.4.2 任务2:双机互连对等网络的组建 1任务目标 (1)正确安装与配置网卡。(2)用交叉线将两台计算机连接起来，组建双机互连对等网络。2项目所需设备准备 (1)装有Windows XP操作系统的PC机2台。(2)网卡2块(PCI接口)。(3)交
29、叉线1根。3项目实施步骤(1)安装网卡步骤1：安装网卡硬件。打开机箱，像安装其他硬件卡一样，将网卡插入主板的PCI插槽中，并用螺丝紧固。如果网卡已内置于主板中，可跳过本步骤。步骤2：安装网卡驱动程序。现在的绝大部分网卡和Windows XP都支持“即插即用”功能，在Windows XP系统的硬件列表中应该有该网卡的驱动程序，在开机启动时Windows XP系统会自动检测到该网卡并加载其驱动程序。步骤3：如果系统没有该网卡的驱动程序，则可手动安装该网卡的驱动程序(厂家提供的驱动盘或从网上下载)。(2)双机互连 步骤1：将交叉线两端分别插入两台计算机网卡的RJ-45接口，如果观察到网卡的“Link
30、/Act”指示灯亮起，表示连接良好。步骤2：右击桌面上的“网上邻居”图标，在弹出的快捷菜单中选择“属性”命令，打开“网络连接”窗口。步骤3：右击“本地连接”图标，在弹出的快捷菜单中选择“属性”命令，打开“本地连接属性”对话框。步骤4：选择“本地连接属性”对话框中的“Internet协议(TCP/IP)”选项，再单击“属性”按钮(或双击“Internet协议(TCP/IP)”选项)，打开“Internet协议(TCP/IP)属性”对话框。步骤5：选中“使用下面的IP地址”单选按钮，并设置IP地址为“192.168.0.1”，子网掩码为“255.255.255.0”。同理，设置另一台PC机的IP地
31、址为“192.168.0.2”，子网掩码为“255.255.255.0”。步骤6：单击“确定”按钮，返回“本地连接属性”对话框，选中“连接后在通知区域显示图标”复选框后，单击“关闭”按钮。可以发现，任务栏右下角的系统托盘中会出现“本地连接 速度：100Mpbs 状态：已连接上”的提示信息。步骤7：选择“开始”“运行”命令，在“运行”对话框的“打开”文本框中，输入cmd命令，切换到命令行状态。步骤8：输入“ping 127.0.0.1”命令，进行回送测试，测试网卡与驱动程序是否正常工作。步骤9：输入“ping 192.168.0.1”命令，测试本机IP地址是否与其他主机冲突。步骤10：输入“pi
32、ng 192.168.0.2”命令，测试到另一台PC机的连通性，如图1-27所示。如果ping不成功，可关闭另一台PC机上的防火墙后再试。同理，可在另一台PC机中运行ping 192.168.0.1命令。1.5 拓展知识：数据通信基础 1基带传输与频带传输 基带信号是直接用两种不同的电压来表示数字信号1和0，这些二进制数字脉冲信号称为基带信号。基带传输是将数据直接转换为脉冲信号加到电缆上传送出去。以太网采用的就是基带传输。宽带信号是用多组基带信号1和0分别调制不同频率的载波，并由这些载波分别占用不同频段的调制载波组成。宽带传输是将数据加载到载波信号上传送出去。载波是指可以用来载送数据的信号，一
33、般以正弦波作为载波，使用时将频带划分为几个子频带，分别使用这些频带传输音频信号、视频信号和数字信号。2并行传输与串行传输 并行传输是指数字信号以成组的方式在多个并行信道上传输。串行传输就是将比特流逐位在一条信道上传送。通常情况下，并行传输用于短距离、高速率的通信。串行传输用于长距离、低速率的通信。3单工、半双工和全双工 单工是指在两个通信设备间，信息只能沿着一个方向传输。如广播电视。半双工是指两个通信设备间的信息交换可以双向进行，但不能同时进行。在某一时刻信息只能在一个方向上传输。如对讲机。全双工是指同时可以在两个通信设备间进行两个方向上的信息传输。如打电话。4同步技术 同步技术主要有异步方式
34、和同步方式两种。异步方式是指每传送1个字符都要在每个字符码前加1个起始位，以表示字符代码的开始，在字符代码和校验码后面加1或2位停止位，表示字符结束。异步方式实现容易，适合于低速通信。同步方式是在发送一组字符或数据块之前先发送一个同步字符SYN或一个同步字节，用于接收方进行同步检测，从而使收发双方进入同步状态。同步方式提高了数据传输的效率，适合于高速通信。5多路复用技术 把一个物理信道分为多个逻辑信道,同时传输几路信号的技术称为多路复用技术。常用的多路复用技术有频分多路复用(FDM)、波分多路复用(FDM)和时分多路复用(TDM)。频分多路复用工作原理：如果每路信号所占用的频带不相互重叠，则可
35、把整个传输频带划分为若干个频率通道，每个用户占用一个频率通道。频率通道之间留有防护(空白)频带。它适用于模拟信号传输。波分多路复用工作原理：在一根光纤中传输多种不同波长的光信号，由于波长不同，所以各路光信号互不干扰，最后再用波长解复用器将各路波长分解出来，也就是光的频分多路复用。时分多路复用工作原理：将一条物理信道按时间分成若干个时间片轮流地分配给多个信号使用。时分多路复用实际上是多个发送端轮流使用信道的一种方式，在感觉上多个发送端在同时发送数据，但实际上每一时刻，只有一个发送端在发送数据。它适用于数字信号传输。时分多路复用又可分为以下两类：同步时分多路复用(STDM)。时间片序号与信道号之间
36、存在固定的对应关系，发送和接收必须严格同步，如果某用户无数据发送，其他用户也不能占用该通道，会造成带宽浪费。异步时分多路复用(ATDM)。又称统计时分多路复用(ATDM)，用户不固定占用某个通道，而是动态地分配时间片，时间片序号与信道号之间不存在固定的对应关系。6噪声与差错控制 噪声分为：热噪声和冲击噪声。热噪声引起的差错是随机差错，冲击噪声引起的差错是突发差错，引起突发差错的位长称为突发长度。计算机网络中的差错主要是突发差错。突发差错影响局部，而随机差错总是断续存在，影响全局。差错控制是指在数据通信过程中能发现或纠正差错，将差错限制在尽可能小的允许范围内。差错检测是通过差错控制编码来实现的；
37、而差错纠正是通过差错控制方法来实现的。差错控制编码主要有奇偶校验码、循环冗余码(CRC)、海明码等。差错控制方法主要有反馈检测、自动请求重发(ARQ)和前向纠错(FEC)。7数据传输速率 数据传输速率是指每秒钟传输二进制的比特数，单位为bit/s或bps。记作：s=1/T (bps)T为传送1bit所需要的时间。带宽与速率的关系：奈奎斯特给出没有噪声时带宽与最大传输速率之间的关系：Rmax=2 B (bps)Rmax为最大数据传输速率。B为通信信道带宽(频率)，单位为Hz。香农给出了有随机热噪声时带宽与数据传输速率之间的关系：Rmax=B Log2(1+S/N)S/N为信噪比(信号与噪声功率比
38、)，单位是分贝。8误码率 误码率是二进制码元在数据传输过程中被传错的概率，其近似值为：Pe=Ne/N N为传输二进制码元的总数，Ne为被传错的码元数。使用误码率时应注意以下问题：误码率是衡量数据传输系统正常工作状态下传输可靠性的参数。对于实际的传输系统，不能笼统地说误码率越低越好，要根据实际传输要求提出误码率要求。实际的传输系统，如果不是传输二进制码元，需要折合成二进制码元计算。差错的出现具有随机性，实际测量时只有测试的二进制码元数越大，才会越接近于真正的误码率值。9无线通信技术 蜂窝无线移动通信已有三代技术应用和国际标准，其中：“1G”模拟移动系统，已基本淘汰不用。“2G”系统，以全球移动通
39、讯系统(GSM)网为代表，主要利用时分多址(TDMA)模式，数据传输速率为9.6kbps。“2.5G”系统，为“2G”与“3G”系统之间的过渡类型，理论最高数据传输速率为171.2kbps。代表为通用分组无线业务(GPRS)，GPRS上网的峰值速率为115.2kbps，平均上网速率为2030kbps。EDGE(Enhanced Data rates for GSM Evolution)，即增强型数据速率GSM演进技术，是一种从GSM到3G的过渡技术。EDGE是一种介于现有的第二代移动网络与第三代移动网络之间的过渡技术，相比“2.5G”技术，GPRS更加优良，因此也有人称它为“2.75G”技术，
40、它的最高速率可达384kbps。“3G”系统，是目前营造宽带CDMA移动通信环境的主流技术，可提供最高2Mbps的数据传输速度。已相继推出了三个国际标准：W-CDMA、CDMA-2000和TD-SCDMA(由我国提出的标准)。“4G”系统，是以正交多任务分频技术(OFDM)为主流技术，速率可以达到1020Mbps，甚至最高可以达到100Mbps。宽带无线接入技术。在IEEE 802涉及的无线领域中，主要有四类无线接入技术，分别为个域网(PAN:802.15)、局域网WiFi(LAN:802.11)、城域网WiMAX(MAN:802.16)和广域网(WAN:802.20)。集群通信技术(数字集群
41、技术)。集群通信是多个用户共用一组无线信道的专用移动通信系统的技术。数字集群的基础技术包括：TDMA(GT800)、FDMA/CDMA(GoTa)和FHMA(跳频)等。运营方式分专网和共网两种，共网运营将是数字集群的发展方向。学习情境一 构建小型对等网络项目2 小型办公室对等网络的组建 项目项目1 双机互连对等网络的组建双机互连对等网络的组建 2.1 项目提出 刘备最近新开了一家只有10多人的小公司，公司位于某大厦的三层，由于办公自动化的需要，公司购买了10台计算机和一台打印机 为了方便资源共享和文件的传递及打印，刘备想组建一个经济实用的小型办公室对等网络，于是刘备请公司副总经理诸葛亮着手组建
42、该网络。2.2 项目分析 由于公司规模小，只有10台计算机，网络应用并不多，对网络性能要求也不高。于是诸葛亮提出，组建小型共享式对等网就可满足目前公司办公和网络应用的需求。该网络采用星型拓扑结构，用双绞线把各计算机连接到以集线器为核心的中央节点，没有专用的网络服务器，每台计算机既是服务器，又是客户机，这样可节省购买专用服务器的费用。小型共享式对等网结构简单、费用低廉，便于网络维护以及今后的升级，适合小型公司的网络需求。网络硬件连接完成后，还要配置每台计算机的名称、所在的工作组、IP地址和子网掩码等，然后用ping命令测试网络是否正常连通。设置文件共享和打印机共享后，用户之间就可进行的文件访问、
43、传送以及共享打印了。由于集线器是共享总线的，随着网络应用的增多，广播干扰和数据“碰撞”的现象日益严重，网络性能会不断下降。此时，可组建以交换机为中心节点的交换式对等网，进一步提高网络性能。2.3 相关知识点 2.3.1 网络拓扑结构 网络拓扑结构是计算机网络的几何图形表示，反映网络中各实体间的结构关系。拓扑结构是建设计算机网络的第一步，也是实现各种网络协议的基础，它对网络性能、系统可靠性与通信费用都有重大影响。星型拓扑结构。在网络中存在一个中心结点控制全网的通信，任何两个结点之间的通信都要经过中心结点。总线型拓扑结构。所有端用户都连接在同一传输介质(总线)上，利用该公共传输介质以广播的方式发送
44、和接收数据。环型拓扑结构。传输介质从一个端用户到另一个端用户，直到将所有端用户连成环形。2.3.2 局域网常用连接设备 局域网一般由服务器、用户工作站和通信设备等组成。通信设备主要是实现物理层和介质访问控制(MAC)子层的功能，在网络结点间提供数据帧的传输，包括中继器、集线器、网桥、交换机、路由器、网关等。1.3.2 计算机网络的功能与分类 1中继器 信号在传输介质中传递时，由于传输介质的阻抗会使信号越来越弱，导致信号衰减失真。当网线的长度超过一定限度后，若想再继续传递下去，必须将信号整理放大，恢复成原来的强度和形状。中继器(Repeater)的主要功能就是将收到的信号重新整理，使其恢复到原来
45、的波形和强度，然后继续传递下去，以实现更远距离的信号传输。它工作在OSI参考模型的最底层(物理层)，在以太网中最多可使用四个中继器。2集线器 集线器(Hub)是单一总线共享式设备，提供很多网络接口，负责将网络中多个计算机连在一起，如图所示。所谓共享，是指集线器所有端口共用一条数据总线。用集线器组建的网络在物理上属于星型拓扑结构，在逻辑上属于总线型拓扑结构。3网桥 网桥(Bridge)在数据链路层实现同类网络的互联，它有选择地将数据从某一网段传向另一网段。网桥的功能在延长网络跨度上类似于中继器，然而它能提供智能化连接服务，即根据数据帧的目的地址处于哪一网段来进行转发和过滤。网桥对站点所处网段的了
46、解是靠“自学习”实现的。4交换机 交换机(Switch)，也叫交换式集线器，是一种工作在数据链路层上的、基于MAC地址识别、能完成封装转发数据包功能的网络设备。交换机是集线器的升级产品，每一端口都可视为独立的网段，连接在其上的网络设备共同享有该端口的全部带宽。由于交换机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传送至目的端口，而不会向所有端口发送，避免了和其它端口发生冲突，从而提高了传输效率。交换机与集线器的区别：OSI体系结构上的区别。集线器属于OSI的第一层(物理层)设备，而交换机属于OSI的第二层(数据链路层)设备。工作方式上的区别。集线器的工作机理是广播，无论是从哪一个端口
47、接收到信息包，都以广播的形式将信息包发送给其余的所有端口，这样很容易产生广播风暴，当网络规模较大时网络性能会受到很大的影响；交换机工作时，只有发出请求的端口和目的端口之间相互响应，不影响其他端口，因此交换机能够隔离冲突域和有效地抑制广播风暴的产生。带宽占用方式上的区别。集线器不管有多少个端口，所有端口都是共享一条带宽，在同一时刻只能有两个端口在发送或接收数据，其他端口只能等待，同时集线器只能工作在半双工模式下；而对于交换机而言，每个端口都有一条独占的带宽，当两个端口工作时并不影响其他端口的工作，同时交换机不但可以工作在半双工模式下，而且可以工作在全双工模式下。5路由器 路由器工作在第三层(网络
48、层)，这意味着它可以在多个网络上交换和路由数据包。比起网桥，路由器不但能过滤和分隔网络信息流、连接网络分支，还能访问数据包中更多的信息，并用来提高数据包的传输效率。常见的家用路由器如图所示。6网关 网关通过把信息重新包装来适应不同的网络环境。网关能互连异类的网络，网关从一个网络中读取数据，剥去原网络中的数据协议，然后用目标网络的协议进行重新包装。网关的一个较为常见的用途，是在局域网的微机和小型机或大型机之间作“翻译”，从而连接两个(或多个)异类的网络。网关的典型应用是当作网络专用服务器。2.3.3 IEEE 802.x体系模型 IEEE 802参考模型是美国电气电子工程师协会(IEEE)在19
49、80年2月制订的，称为IEEE 802标准。这个标准对应于OSI参考模型的物理层和数据链路层，数据链路层又划分为逻辑链路控制(LLC)子层和介质访问控制(MAC)子层。MAC子层主要负责处理LAN中各站点对通信介质的争用问题。LLC子层屏蔽各种MAC子层的具体实现细节，具有统一的LLC界面，从而向网络层提供统一的服务。IEEE 802为局域网制订了一系列标准，主要有以下几种。IEEE 802.1 标准：局域网体系结构以及寻址、网络管理和网络互联等IEEE 802.2 标准：逻辑链路控制(LLC)子层。IEEE 802.3 标准：带冲突检测的载波侦听多路访问(CSMA/CD)。IEEE 802.
50、3u 标准：100Mbps快速以太网。IEEE 802.3z 标准：1000Mbps以太网(光纤、同轴电缆)。IEEE 802.3ab 标准：1000Mbps以太网(双绞线)。IEEE 802.3ae标准：10000Mbps以太网。IEEE 802.4 标准：令牌总线网(Token Bus)。IEEE 802.5 标准：令牌环网(Token Ring)。IEEE 802.6 标准：城域网(MAN)。IEEE 802.7 标准：宽带技术。IEEE 802.8 标准：光纤分布式数据接口(FDDI)。IEEE 802.9 标准：综合语音和数据局域网。IEEE 802.10 标准：局域网安全技术。IE
