此次培训网络部分安排了两天学习时间,学习内容以教材为主,根据我们市的实际情况,做适当改动。
目标:了解网络,认识网络设备;知道交换机的工作原理;会组建一个简单的局域网。 1. 网络概述 1946年,由于军事的需要的,在美国的宾夕法尼大学诞生了世界上第一台计算机。 同样由于军事的需要,1969年美国国防部创建第一个分组交换网——ARPANET,ARPNET就是当前热门的Internet(互联网,因特网)的前身。 以太网是最主要的局域网,1975年在美国施乐(Xerox)公司的Palo Alto研究中心成功研制,那时的以太网是一种基带总线型的局域网,数据传输速度只有2.94Mb/s。以太网的发明人是Metcalfe(梅特卡夫),后来他创办了3COM网络公司。1995年IEEE将100Base-T的快速以太网定为正式的国际标准(IEEE802.3u)。1997年,IEEE通过了千兆以太网的标准(IEEE802.3z)。2002年IEEE完成了万兆以太网的正式标准。(有兴趣了解网络史上重要的人物可以参见文章:《网络发展史上不可以忘记的人》) 网络正在高速的发展,人们对网络的依赖也越来越强。 1.1 计算机网络的定义 计算机网络的定义是描述性的。计算机网络是将若干台独立的计算机通过传输介质相互物理连接,并通过网络软件逻辑地相互联系到一起而实现信息交换、资源共享、协同工作和在线处理等功能的计算机系统。 1.2.计算机网络的构成要素 从硬件层看计算机网络的构成要素:数据(资源)处理设备(计算机设备(个人计算机、服务器))、通信设备(集线器、交换机、路由器等)、通信线路(无线、光纤、双绞线、同轴电缆等) 1.3.计算机网络的分类 1.3.1 计算机网络的发展速度很快,很难准确地为计算机网络分类。通常人们根据网络所覆盖的地域范围把计算机网络划分为:局域网(Local Area Network,LAN)、城域网(Metroplitan Area Network,MAN)和广域网(Wide Area Network,MAN) 1、 局域网 局域网是指网络覆盖范围比较小,组网络比较简单、网络速度比较快的网络。当前主流的局域网技术是快速以太同网、千兆及万兆以太网。一台交换机几根又绞线、几台计算机就组成了一个非常简单的局域网络。 2、 城域网 城域网是超大规模的局域网。城域网通过路由器、交换机将位于一个城市或地区中的相关局域网互联起来,实现关联业务的高速通讯。在城域网,主要采用交换机组网,即各局域网主要采用交换方式互联,一般也用到路由器,但主要用于互联网接入或异种网互联。局域网与广域网互联一般采用交换机方式。 比如我们的教育城域网,它覆盖了我们信阳市的乡镇中小学,把信阳市所有的中小学互联起来。
3、 广域网 广域网是指通过通信线路,以路由器为核心的超大型跨区域网络。局域网与广域网互联一般采用路由方式。
1.3.2 从交换的功能将网络分类,常用的交换方法有: 1、电路交换 3、分组交换 1.4.网络拓扑结构 拓扑(Topology)是将各种物体的位置表示成抽象位置。在网络中,拓扑形象地描述了网络的安排和配置,包括各种结点和结点的相互关系。计算机网络常见的拓扑结构有:总线型、星型、环型、网状型等,当前主要是星型拓扑结构。 1.5.网络协议(Protocol) 网络协议是什么呢?简而言之,网络协议就是计算机网络通信的规则,学习计算机网络,必需熟悉网络协议。当前最著名的网络协议就是TCP/IP协议簇。
互联网(因特网,Internet)就是使用TCP/IP协议簇。 1.6 Internet(互联网) 前面讲过,Internet是由ARPANET发展而来,是当前最重要的网络互联技术。我们常说的上网就是指接入Internet(互联网),Internet把全世界的各种各样的、大大小小的网络连接在一起,人们在这些互联的网络上通信、传输数据。Internet使用TCP/IP协议簇进行通信。TCP/IP协议簇包括许多协议。 1.6.1 IP地址 了解Internet,就不能不说IP地址,接入到Internet的计算机或者网络设备都会有至少有一个IP地址,这些计算机或网络设备利用IP地址去找到对方,传输数据。 IP地址的表示。IP地址采用点分十进制法表示,如175.8.0.1。IP地址与网络掩码一起使用才有意义。我们在为计算机配置IP地址,一定要配置网络掩码。IP地址分为三类:单播地址、组播地址和广播地址。 公网IP地址与私网IP地址。10.0.0.0-10.255.255.255 (掩码:255.0.0.0),172.16.0.0-172.31.255.255(掩码:255.255.0.0),192.168.0.0-192.168.255.255(掩码:255.255.255.0)这些网段内的IP地址保留为在私有的网络内使用。 广播地址:192.168.2.255(掩码:255.255.255.0) 为192.168.1.0网段的广播地址。 1.6.2 端口 我们这可以这样来理解端口的概念,端口就是用来标志应用层的进程。端口有UDP端口和TCP端口之分。端口分为两类,一类是ICANN负责分配给一些常用的应用层固定使用的熟知端口,其数值一般为0-1023。如FTP服务器使用端口号是21;另一类是一般端口,用来随机分配给请求通信的客户端进程。 演示操作:Packet Tracer模拟互联网上的一次Web网页访问,解析它的访问过程。 加深对Intenret的理解。 1.7.组网案例 一台交换机,几根双绞线、几台带有网络接口卡(网卡)的计算机就可以组成一个简单的局域网。 1.7.1 最简单的计算机网络 两台计算机设备通过串口电缆、并口电缆、同轴电缆、交叉双绞线或无线(蓝牙、红外、WLAN等)等方式连接,可以组成最简单的计算机网络,实现文件传输等功能。在对专业路由器、交换机调试时,也常使用这种方式。
1.7.2 工作组级局域网 以交换机为中心,使用双绞线等传输介质连接多台计算机设备,组成工作组级局域网。工作组级局域网是最常见的网络型式,在学校中广泛用于微机室、电子备课室等的组网。
1.7.3 典型的校园局域网 以核心交换机为中心,由多台交换机组成的计算机网络是当前最典型的校园局域网结构。根据计算机数量,一般主交换机采用三层交换机或网管型交换机。如图所示。某校校园网网络中心采用三层交换机作为核心交换机,主交换机配备有光纤接口和RJ45电口。学校分东西教学楼,东教学楼与网络中心相距较远且计算机数量较多,采用光纤连接;西教学楼与网络中心相距较近且计算机数量较少,采用屏蔽双绞线连接。东、西教学楼与核心交换机均采用网管型交换机连接,以有效管理网络。教学楼内网络采用普通交换机组网,减少建设成本。
1.7.4 中、大规模校园网 校园网是在学校范围内,为学校提供教学、管理、科研和综合信息服务的宽带多媒体网络,是对典型局域网模型结构的扩展。一般计算机数量200-500台的应按中等校园网规模建设、超过500台按照大规模校园网规模建设。 校园网是以交换为中心的以太网络,即交换机构建了校园网的骨干结构。一个完整的校园网,应分层配备核心交换机、楼层交换机、工作组交换机、桌面交换机,这些交换机分别用于校园网络中心(总控室)、计算机教室、多媒体教室、电子备课室等子网系统中。校园外的互联网接入或对外服务,应配备路由器、防火墙设备,以保证信息互联或网络安全。
1.8.农远工程计算机网络 河南省农远工程从2004年实施以来,为全省农村中小学配备了大量的计算机设备,全面改善和提升了农村中小学的教育信息化程度。目前农远计算机设备,已经成为当前学校开展信息技术教育的主力配置。因此,了解和掌握农远工程计算机设备和网络的维护和应用,是对大多数学校网络管理员的基本要求。以农远工程模式三学校为例,每校配备计算机教室、多媒体教室、卫星资源接收站、光盘播放设备四套系统。根据农远工程要求,以上四套系统要求校内联网、有效整合、合理利用。
1.8.1 计算机教室 计算机教室是学生学习信息技术课程的专用网络教室。一般配备服务器、教师机、学生机、交换机、稳压电源等,采用星式以太网络结构。 1.8.2 卫星资源接收室 卫星资源接收系统是用于接收、存储、整理国家农远工程通过卫星转发的教学资源的专用系统。卫星资源接收系统一般配备卫星接收天线、计算机、接收机、电视机等设备。 1.8.3 多媒体教室 多媒体教室是开展教学活动,进行教学展示的场所。配备计算机、中控设备、投影机、银幕等设备。远教工程施工要求多媒体教室计算机与卫星接收系统、计算机教室进行联网,使资源能够共享使用。 1.8.4光盘播放教室 光盘播放教室是进行业务学习或小型教学展示活动的场所。一般包括光盘播放机、电视机等设备。 2.网络设备 组建局域网的硬件设备主要有网络适配器、交换机及连接线缆等,局域网络接入互联网时,还需要专业路由器或三层交换机等设备。 2.1网络适配器 1.什么是网络适配器 网络适配器又称为通信适配器或网络接口卡,简称“网卡”,是局域网中连接计算机和传输介质的接口。网卡的主控制芯片是网卡的核心元件,能快速计算流经网卡的数据,从而减轻CPU的负担。在安装网卡驱动程序时,必须根据网卡芯片组的型号安装正确的驱动程序。常见网卡芯片生产商有Realtek、VIA、SiS、lntel 、Broadcom 、3Com等,在安装网卡驱动程序时,要根据主控芯片上标注的芯片厂商、型号来安装正确的驱动程序。
2.网卡的分类 根据工作对象,网卡分为普通工作站网卡和服务器专用网卡。服务器网卡网络数据处理能力强大,传输纠错能力强,但价格昂贵。普通网卡性能一般,有的还需借助CPU的处理能力,但价格低廉。
网卡的MAC地址:每一个网卡都有一个全球唯一的,长度为48bit的MAC地址(又叫做物理地址)。网卡的MAC地址以16进制数的形式表示,如:“06-50-43-0A-18-19”。MAC地址的前24bit是由ICANN分配置,这一部分是需要购买的,后面24bit由公司自行分配。 2.2交换机 1.什么是交换机 交换机的英文名称为Switch,交换机是局域网的主要连接设备,校园网建设的技术核心就是以交换机为中心的网络拓朴结构。以太网交换机类似于一台专用的计算机,它由中央处理器(CPU)、随机存储器(RAM)、背板总线和接口组成,用于连接工作站、服务器、路由器、集线器和其他交换机。 2.交换机的功能 交换机有两大功能:一是交换数据帧,将从某一端口收到的数据帧转发到该帧的目的地端口;二是维护交换操作,构造和维护动态MAC地址表。
3.交换机的分类 交换机按网络覆盖范围划分,可以分为广域网交换机和局域网交换机。 按传输介质和传输速度划分,分为以太网交换机、快速以太网交换机、千兆以太网交换机、万兆以太网交换机和ATM交换机等。按交换机工作的协议层次划分 ,分为第二层交换机、第三层交换机、第四层交换机。 按交换机的结构划分,可分为固定端口交换机、模块化交换机。 按网络互连三层模型划分,可分为核心层交换机、汇聚层交换机、接入层交换机。 按外观进行划分,可分为机箱式交换机机架式交换机桌面型交换机。常见交换机类型
校园网的交换机,一般核心交换机选择网管型或三层交换机。楼层交换机选择千兆网管型交换机或低端三层交换机。学生机房、教师电子备课室等计算机较多的专用教室采用百兆/千兆网管理型交换机,一般办公室采用普通交换机或桌面交换机。 交换机基本功能演示:使用Packet Tracer模拟思科交换机,演示交换机是如何学习到MAC地址的及数据交换。 2.3 路由器 1、什么是路由器 路由器英文名Router,路由器就是一专用台计算机,具有四个要素:输入端口、输出端口、交换开关和路由处理器。路由器是互联网的主要节点设备,在地区网、乃至整个 Internet中,路由器技术始终处于核心地位。路由器的基本功能是寻址、转发数据包。 与宽带路由器相比,专业路由器一般采用性能强劲的通信专业RISC CPU和大容量内存,总线宽度、Cache容量、内部总线结构、运算模式更复杂,能够用于更多负载的网络,内置了专业防火墙、QoS、VPN等功能。 2、路由器的分类 互联网各种级别的网络中随处都可见到路由器。根据路由器所处网络位置,可分为接入路由器、企业级路由器 、骨干级路由器 。宽带路由器就是一种接入路由器。 3、宽带路由器 宽带路由器是入门级校园网的互联网接入设备,也可作为中小型校园网互联网接入的补充方式。宽带路由器接入、配置简单灵活,集成了简单的路由器、防火墙、带宽控制和管理等功能,具备快速转发能力,灵活的网络管理和丰富的网络状态等特点。 宽带路由器的重要指标是带机量,一般家用机宽带路由器带机1-10台;超过10台以上建议选购企业级宽带路由器或使用家用宽带路由器多线接入。 4.路由协议 演示操作:使用Packet Tracer模拟思科路由器,演示路由器的工作原理。 2.4 网络传输介质 2.4.1 双绞线 双绞线是综合布线工程中最常用的一种传输介质。校园网布线中非主干网主要采用双绞线。双绞线由两根22~26号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互相绞在一起,可降低信号干扰的程度,每一根导线在传输中辐射的电波也会被另一根线上发出的电波抵消。局域网中常用的五类、六类、七类双绞线是由4对双绞线组成的。常用的五类线和六类线,在线的外包皮上标注为CAT 5、CAT 6,超五类线标注为CAT 5e。
双绞线可分为非屏蔽双绞线(UTP)和屏蔽双绞线(STP)两种。屏蔽双绞线在线径上要明显精过非屏蔽双绞线,而且由于它具有较好的屏蔽性能,所以也具有较好的电气性能。但由于屏蔽双绞线的价格较非屏蔽双绞线贵,且非屏蔽双绞线的性能对于普通的企业局域网来说影响不大,甚至说很难察觉,所以在局域网组建中所采用的通常是非屏蔽双绞线。 双绞线可以用于10-10000兆网络,常用于建立100兆局域网。运行在100兆时单根网线长度一般不得超过100米。 国内外主流双绞线品牌有:安普(AMP)、 康普(AVAYA)、西蒙、朗讯;DINTEK、IBMNET、TCL等。 2.4.2 光纤 在校园网建设中,楼层与网络中心之间的交换机一般使用光纤连接,距离超过双绞线组网范围的信息点也采用光纤连接。 光纤可分为单模光纤和多模光纤。单模光纤传输距离20公里至120公里;多模光纤传输距离2公里到5公里。光纤两端需要使用光纤收发器或光交换机、光网卡来组网。单纤光纤收发器:接收发送的数据在一根光纤上传输,双纤光纤收发器:接收发送的数据在一对光纤上传输。
2.4.3 同轴电缆及无线传输介质 同轴电缆又有粗缆与细缆之分,早期的总线型以太网使用的就是同轴电缆。无线网络是能无线电波进行数据传输。 3. 组建网络 3.1 案例一:组建一个计算机教室 1.组网前的规划分析:根据学校信息技术教学、教师工作与学习的需求及学校的实际情况,计算机教室配置30台学生机,一台教师机,配置多媒体教室软件,操作系统均安装Windows XP Professional,选用一台TP-Link的48智能交换机。 2.设备预算与采购 网络的需求与作用确定下来后,我们就可以选择相关设备,由上面的规划,我们需要以下设备及施工工具: ┏━━━━━━┳━━━━━━━━┳━━━━━━┳━━━━━━┓ 3. 设备安装、布线
3.1 安装计算机、网络机柜、交换机等。 3.2 双绞线制作 (1)、线序 常用五类、六类、七类双绞线是由4对双绞线组成,共8根导线,制作双绞线时有按标准对8对导线进行排列。有两种线序标准: TIA/EIA-568B:1、白橙,2、橙,3、白绿,4、蓝,5、白蓝,6、绿,7、白棕,8、棕
1)直通线:又叫正线或标准线,应用最广泛,用于不同设备之间的连接,如路由器和交换机、PC和交换机等。 直通线两端采用568B做线标准,1白橙、2橙、3白绿、4蓝、5白蓝、6绿、7白棕、8棕。注意两端都是同样的线序且一一对应。 2)交叉线:又叫反线,交叉线一般用于相同设备的连接,比如路由和路由之间、交换机和交换机之间、 电脑和电脑之间;现在的很多交换机也支持直通线了,但建议还是使用交叉线。 交叉线线序按照一端568B(1白橙、2橙、3白绿、4蓝、5白蓝、6绿、7白棕、8棕),一端568A(1白绿、2绿、3白橙、4蓝、5白蓝、6橙、7白棕、8棕)的标准排列好线序。 (2)、制作方法 1) 先抽出一小段双绞线,然後把外皮剥除一段,将双绞线反向缠绕开,根据标准排线,铰齐线头。 |
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