1、2第1章 局域网基础知识学习目的与要求：随着计算机网络的迅速发展，学习和使用网络也成为人们的一种基本技能。本章主要介绍局域网的基础知识，使读者对局域网有一个清晰的认识。通过对本章的学习，要求了解计算机网络的发展，理解网络的定义、组成及功能与应用，了解计算机网络的主要功能，掌握计算机网络的拓扑结构与特点，重点掌握OSI/RM和TCP/IP模型。31.1 计算机网络基础计算机网络是计算机技术和通信技术紧密结计算机网络是计算机技术和通信技术紧密结合的产物，它涉及通信与计算机两个领域。合的产物，它涉及通信与计算机两个领域。它的诞生使计算机体系结构发生了巨大变化，它的诞生使计算机体系结构发生了巨大变化，
2、在当今社会经济中起着非常重要的作用，对在当今社会经济中起着非常重要的作用，对人类社会的进步做出了巨大贡献。从某种意人类社会的进步做出了巨大贡献。从某种意义上讲，计算机网络的发展水平不仅反映了义上讲，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水平，而一个国家的计算机科学和通信技术水平，而且已经成为衡量其国力及现代化程度的重要且已经成为衡量其国力及现代化程度的重要标志之一。标志之一。41.1.1 计算机网络概述1.计算机网络的定义计算机网络就是利用通信设备和线路将地理位置分散、功能独立的多个计算机互联起来，以功能完善的网络软件(即网络通信协议、信息交换方式和网络操作系统等)实现网
3、络中资源共享和信息传递的系统。2.计算机网络的主要功能1)资源共享2)数据通信能力3)均衡负载互相协作4)分布处理5)提高计算机的可靠性51.1.2 计算机网络的发展史一般来讲，计算机网络的发一般来讲，计算机网络的发展可分为展可分为4个阶段。个阶段。第一阶段：面向终端的计算机网络(图1-1)。第二阶段：共享资源的计算机网络。61.1.2 计算机网络的发展史第三阶段：标准化的计算机网络。第三阶段：标准化的计算机网络。第四阶段：国际化的计算机网络，如图第四阶段：国际化的计算机网络，如图1-3所示。所示。71.1.3 计算机网络的分类1.局域网局域网(Local Area Network，LAN)是
4、指将较小地理范围内的计算机或数据终端设备连接在一起的通信网络。2.城域网城域网(Metropolitan Area Network，MAN)是位于一座城市的一组局域网。3.广域网广域网(Wide Area Network，WAN)是将地域分布广泛的局域网、城域网连接起来的网络系统，它的分布距离广阔，可以横跨几个国家以至全世界，它的特点是速度低，错误率在3种网络类型中最高，建设费用很高，Internet属于广域网的一种。81.2 局域网的构成与分类局域网是计算机通信网的重要组成部分，是局域网是计算机通信网的重要组成部分，是在一个局部地理范围内，把各种计算机、外在一个局部地理范围内，把各种计算机、
5、外围设备、数据库等相互连接起来组成的计算围设备、数据库等相互连接起来组成的计算机网络。机网络。局域网可以通过数据通信网或专用的数据网，局域网可以通过数据通信网或专用的数据网，与其他局域网、数据库或处理中心等相连接，与其他局域网、数据库或处理中心等相连接，构成一个大范围的信息处理系统。构成一个大范围的信息处理系统。91.2.1 局域网的构成局域网由网络硬件和网络软件两部分组局域网由网络硬件和网络软件两部分组成。网络硬件主要包括网络服务器、工成。网络硬件主要包括网络服务器、工作站、外围设备等，网络软件主要包括作站、外围设备等，网络软件主要包括网络操作系统和通信协议等。网络操作系统和通信协议等。1.
6、服务器服务器2.工作站工作站3.外围设备外围设备4.网络操作系统和通信协议网络操作系统和通信协议101.2.2 局域网的分类局域网的分类方式有很多种，可以按拓扑结局域网的分类方式有很多种，可以按拓扑结构、网络控制方式、应用结构、通信协议、构、网络控制方式、应用结构、通信协议、传输速率和传输介质等分类。传输速率和传输介质等分类。1.按拓扑结构分类1)总线型拓扑结构2)星型拓扑结构3)环型拓扑结构4)树型拓扑结构5)混合型网络结构111.2.2 局域网的分类2.按网络控制方式分类1)集中式计算机网络2)分布式计算机网络3.按应用结构分类1)对等网络2)基于服务器的网络4.按传输介质分类5.按通信协
7、议分类6.按传输速率分类121.3 局域网通信协议局域网中服务器与客户机通常使用不同的操作局域网中服务器与客户机通常使用不同的操作系统，要使它们实现通信必须遵循一种统一的系统，要使它们实现通信必须遵循一种统一的标准。这种为了进行网络数据交换而建立的规标准。这种为了进行网络数据交换而建立的规则、标准或约定称为网络协议。通信协议有层则、标准或约定称为网络协议。通信协议有层次特性，大多数的网络组织都按层或级的方式次特性，大多数的网络组织都按层或级的方式来组织，在下一层的基础上建立上一层，每一来组织，在下一层的基础上建立上一层，每一层的目的都是为上一层提供一定的服务，而把层的目的都是为上一层提供一定的
8、服务，而把如何实现这一服务的细节对上一层加以屏蔽。如何实现这一服务的细节对上一层加以屏蔽。网络协议确定交换数据格式及有关的同步问题。网络协议确定交换数据格式及有关的同步问题。131.3.1 OSI模型开放系统互联参考模开放系统互联参考模型型(Open System Interconnection Reference Model，OSI/RM)是国际标准是国际标准化组织化组织(International Organization for Standardization，ISO)为在世界范围内为在世界范围内实现不同系统之间的实现不同系统之间的互联于互联于1984年公布年公布的国际标准。的国际标准。
9、1.OSI参考模型的分参考模型的分层结构层结构 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层 应用协议 表示协议 会话协议 传输协议 网络 网络 数据链路 数据链路 物理 物理 网络层主机路由器协议 通信子网边界 内部子网协议 数据链接层主机路由器协议 物理层主机路由器协议 路由器 路由器 层 接口 7 6 5 4 3 2 1 被交换单元 的名字 APDU PPDU SPDU TPDU 分组 帧 比特 主机 B 主机 A 141.3.1 OSI模型2.各层的主要功能1)物理层2)数据链路层3)网络层4)传输层5)会话层6
10、)表示层7)应用层151.3.2 TCP/IP协议TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol，传输控制协议，传输控制协议/网网际协议际协议)于于1969年由美国国防部高级研究所计划年由美国国防部高级研究所计划署署(ARPA)开发，最初是在分布于全美各地的主开发，最初是在分布于全美各地的主机之间建立高速通信连接，实现资源共享，后机之间建立高速通信连接，实现资源共享，后来成为来成为Internet的通信协议。的通信协议。1.TCP/IP协议介绍1)应用层2)传输层(TCP)3)网络层4)网络接口层 应用层 表示层 ISO/OSI 会
11、话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层 TCP/IP 应用层 传输层 网络层 网络接口层 TCP/IP协议 Telnet FTP SMTP RIP DNS TCP UDP ICMP ARP RARP IP Ethernet TokenRing ARC Net 161.3.2 TCP/IP协议2.IP地址1)IP地址的结构2)IP地址的类别3)保留IP地址 A 类 B 类 C 类 D 类 E 类 0 1 8 16 24 31 0 网络地址(7 位)主机地址 24 位 1 0 网络地址(14 位)主机地址(16 位)网络地址(21 位)主机地址(8 位)1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1
12、 0 多目地址 留待备用 171.3.2 TCP/IP协议3.子网掩码1)标准子网掩码2)特殊子网掩码类 别子网掩码(以二进制表示)子网掩码(以十进制表示)11111111 00000000 00000000 00000000255.0.0.011111111 11111111 00000000 00000000255.255.0.011111111 11111111 11111111 00000000255.255.255.0181.3.3 IPX/SPX协议IPX/SPX(Internetwork Packet Exchange/Sequences Packet Exchange，网际包，
13、网际包交换交换/顺序包交换协议顺序包交换协议)是是NOVELL公司开发的通信协公司开发的通信协议，它的体积比较大，但在复杂环境下有很强的适应议，它的体积比较大，但在复杂环境下有很强的适应性，同时也具有强大的路由功能，能实现网段间的通性，同时也具有强大的路由功能，能实现网段间的通信。当用户接入的是信。当用户接入的是NetWare服务器时，服务器时，IPX/SPX及及其兼容协议应是最好的选择。其兼容协议应是最好的选择。在整个协议中，在整个协议中，IPX是是NetWare最底层的协议，它只最底层的协议，它只负责数据在网络中的移动，并不保证数据传输是否成负责数据在网络中的移动，并不保证数据传输是否成功
14、，而功，而SPX在协议中负责对整个传输的数据进行无差在协议中负责对整个传输的数据进行无差错处理。错处理。191.3.4 NetBEUI协议NetBEUI(NetBIOS Extend User Interface，用户扩展接口，用户扩展接口)协协议是由议是由IBM公司于公司于1985年开发的，是一种体积小、效率高、速年开发的，是一种体积小、效率高、速度快的通信协议，同时也是微软最为喜爱的一种协议，主要适度快的通信协议，同时也是微软最为喜爱的一种协议，主要适用于早期的微软操作系统，如用于早期的微软操作系统，如DOS、LAN Manager、Windows 3.x和和Windows for Wor
15、kgroup，但微软在当今流，但微软在当今流行的行的Windows XP和和Windows 2003中仍将其视为固有默认协中仍将其视为固有默认协议，由此可见它并不是议，由此可见它并不是“多余多余”的，而且对于在有的操作系统的，而且对于在有的操作系统中联网还是必不可少的，如在用中联网还是必不可少的，如在用Windows 9x和和Windows ME组网进入组网进入NT网络时，不能只用网络时，不能只用TCP/IP协议，还必须加上协议，还必须加上NetBEUI协议，否则就无法实现网络联通。协议，否则就无法实现网络联通。因为它的出现比较早，也就有它的局限性，因为它的出现比较早，也就有它的局限性，Net
16、BEUI是专门为是专门为几台到几百台主机所组成的单段网络而设计的，它不具有跨网几台到几百台主机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。段工作的能力，也就是说它不具有路由功能。201.3.5 协议的选择要实现网络中计算机间的正常通信，必须安装合适的网络通信协议。协议选择或安装不当，会影响计算机之间的通信。为局域网选择通信协议时，应从网络规模，网络间的兼容性和网络管理等几方面进行综合考虑。1.只安装需要的协议只安装需要的协议2.保持协议的一致性保持协议的一致性3.所选择的协议要与网络结构、功能一致所选择的协议要与网络结构、功能一致21实训 参观网络中心1.实训目的(1)了解局域网结构和特点。(2)了解如何接入Internet。(3)了解网络设备。2.实训设备学校、企事业单位的网络中心。3.背景知识(1)计算机网络基础。(2)局域网拓扑结构。22实训 参观网络中心4.实训内容和要求(1)观察该网络中所使用的设备，如服务器、交换机、路由器、防火墙等，记录设备名称和型号及这些设备是如何接入网络的，了解这些设备的主要功能。(2)记录该网络内计算机的数量、配置及使用的操作系统。(3)画出该网络的拓扑结构，并分析该网络采用何种网络结构。(4)写出分析报告。5.实训结果和讨论23习 题1.选择题2.思考题参见教材参见教材P22
