1第3章 计算机局域网网络技术与应用 3.1 局域网基础3.2 无线局域网3.3 以太网技术3.4 局域网组网本 章 内 容33.
1 局域网基础 3.1.1 局域网的组成 局域网组成也包括硬件和软件。 资源硬件主要是指服务器、工作站及各
种共享的外围设备如打印机、传真机等，通信硬件主要是指通信线路和网卡、集线器、交换机、路由器、无线AP等通信设备。 局域网
的软件主要包括网络操作系统和通信协议，较常使用的协议有TCP/IP、NetBEUI和IPX/SPX三种。43.1.2 局域网的分
类 按照网络中计算机之间的关系，局域网可以划分为对等网和客户-服务器网络。 从应用角度划分，局域网可以划分为家庭网和企业网。 从
介质访问控制方法的角度，局域网可分为共享式局域网和交换式局域网。 53.1.2 局域网的分类 按照技术规范划分，局域网可划分的
种类较多，其中占主导地位的有4种类型，分别是以太网（Ethernet）、令牌环网（Token Ring）、令牌总线（Token B
us）和光纤分布式数据接口FDDI（Fiber Distributed Data Interface）。 以太网、令牌环
网和令牌总线是IEEE（国际电气和电子工程师协会）的标准， FDDI是ANSI（美国国家标准协会）的标准。国际电气和电子工程师协会
IEEE（ Institute of Electrical and Electronics Engineers ）成立了 IEEE
802委员会，制定出一系列局域网标准，即IEEE 802标准。IEEE802标准诞生于1980年2月，故称为802标准。IEEE8
02.1 定义体系结构、网络互连和网络管理的有关标准IEEE802.2 定义IEEE802.3- IEEE802.6协议的
逻辑连接控制层IEEE802.3 CSMA/CD访问控制方法和物理层技术规范IEEE802.4 令牌总线访问控制方法和物理
层技术规范IEEE802.5 令牌环介质访问控制方法和物理层技术规范IEEE802.6 城域网访问控制方法和物理层技术规范
IEEE802.7 宽带局域网技术IEEE802.8 光纤传输技术IEEE802.9 集成语音IEEE802.10
网络安全IEEE802.11 无线局域网73.1.3 局域网的关键技术 决定局域网特性的主要技术要素：网络拓扑结构传输介质通信协
议8拓扑结构局域网在网络拓扑结构上主要采用总线型、星型、环型等结构。9传输介质10介质访问控制方法传统的局域网采用“共享介质”的工
作方式，其传输介质是共享的，各结点都可以利用总线发送数据，且网中没有控制中心，若两个或多个结点同时发送数据，将不可避免地产生“冲突
”。11常用的介质访问控制方法为了尽量避免“冲突”的发生，解决“冲突”发生时产生的问题，实现对多结点使用共享介质发送和接收数据的控
制，人们提出了多种介质访问控制方法。目前被普遍采用并形成国际标准的介质访问控制方法主要有三种：以太网技术中带有冲突检测的载波侦听多
路访问（CSMA/CD）方法、令牌总线（ Token Bus ）方法和令牌环（ Token Ring ）方法。12CSMA/CD
方法的工作过程CSMA/CD方法的发送流程可以简单地概括为4点：先听后发，边听边发，冲突停止，随机延迟后重发。每个结点利用总线发送
数据时，首先要侦听总线的忙闲状态。当一个结点准备好发送的数据帧，并且此时总线处于空闲状态，那么它就可以开始发送。结点在发送数据时要
进行冲突检测。Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection 13C
SMA/CD 方法的工作过程所谓冲突检测，就是发送结点在发送数据的同时，将它发送的信号波形与从总线上接收到的信号波形进行比较。若两
者一致，表示没有冲突发生，结点在发送结束后进入正常结束状态；若不一致，则表示有冲突产生，为了解决信道争用冲突，结点停止发送数据，随
机延迟后重发。令牌总线方法的工作过程令牌总线是一种在总线型拓扑中利用令牌（Token）作为控制结点访问公共传输介质的介质访问控制方
法。在采用令牌总线方法的局域网中，任何一个结点只有在取得令牌后才能使用共享总线去发送数据。令牌总线网在物理上是总线网，而在逻辑上是
环网。 令牌传递规定由高地址向低地址，最后由最低地址向最高地址依次循环传递。15令牌是一种特殊结构的控制帧，用来控制结点
对总线的访问权。在下列情况下，持有令牌的结点必须交出令牌：该结点没有数据帧等待发送；该结点已发送完所有待发送的数据帧；到达该结点令
牌持有的最大时间。令牌总线方法的工作过程163.1.4 局域网通信协议1.TCP/IP协议TCP/IP协议是目前最常使用的一种通信
协议，几乎所有的厂商和操作系统都支持它，具有很强的灵活性，支持任意规模的网络，几乎可以连接所有的服务器和工作站。组建局域网或将计算
机连接到Internet上时，需要使用TCP/IP协议。网络中的计算机要进行通信，一般需要以下几个组件来支持： IP地址主机名称子
网掩码默认网关DNS服务器17 在Internet中，所有的主机和路由器都分配了一个地址，即IP 地址。 IP地址有
IPv4和IPv6两个版本，目前仍在使用的是IPv4版本。 按照TCP/IP协议规定，IP地址用32位二进制数表示，
即4个字节。为方便使用，常被写成十进制数的形式，中间用“.”分开不同的字节，即点分十进制表示法。例如： IP地址：1
1001010.11000010.01000000.00000001 写成十进制形式：202.194.64.1IP地址
18 IP地址由网络标识和主机标识两部分组成，网络标识用于区分不同的网络，主机标识用于区分同一网络中不同的主机。网络
标识相同的计算机处于同一个网络中。 IP地址一般划分为5类：A、B、C、D、E，目前常用的为前3类。 19主机地址范
围：1.0.0.0～126.255.255.255，一般分配给具有大量主机的网络用户。特点是网络数量少，而主机数量多。 主机地址范
围：128.0.0.0～191.255.255.255，一般分配给具有中等规模主机数的网络用户。主机地址范围：192.0.0.0～
223.255.255.255，一般分配给小型的局域网用户。特点是网络数量多，而主机数量少。 20主机地址范围：224.0.0.0
～239.255.255.255，不分网络号和主机号，表示一个多播地址，即多目的地传输。主机地址范围：240.0.0.0～255.
255.255.255。E类地址保留，用于实验和开发用途。21 IP地址分为公有地址和私有地址。 公有
地址（也称为公网地址）是由Internet地址管理机构统一管理并分配给注册用户，是广域网范畴内的主机标识，持有公有地址的主机接入I
nternet后能够直接与其他用户进行数据通信。 私有地址（也称为专网地址）属于非注册地址，是局域网范畴内的主机标识
，专门为组织机构内部使用，持有私有地址的主机不能直接通过Internet与机构外的用户主机进行通信，需要先将私有地址转换成公有地址
—通过网络地址转换协议实现。公有地址和私有地址22 子网掩码主要有两大功能：一是用来区分IP地址中的网络部分和主机部
分，二是将网络分割为若干个子网。 与IP地址相同，子网掩码的长度也是32位，其左边是网络标识部分，全部用二进制数字1
表示；右边是主机标识部分，全部用二进制数字0表示。 例如：IP地址为“192.168.1.1”和
子网掩码为“255.255.255.0”的主机 子网掩码23 子网掩码与IP地
址进行逻辑与运算，会屏蔽掉主机ID部分，得到对应的网络ID。如何判断两台机器是否在同一个网络中？24 由于32位IP
地址中的网络地址是有限的，要想扩充网络地址可采用划分子网（Subnet）的技术。 将主机地址部分划分出一定位数作为网
络地址，剩余的位数作为主机地址。划分子网后的IP地址结构如下图所示： 例如，一个B类网络，将主机标识的第1个字节用于
子网标识，则可构成 28 = 256个子网。子网掩码25 一个较大规模的网络往往是由许多小型局域网组成，每个局域网要
有一个进出口，这就是网关。如果一台主机要访问本地网络以外的另一台主机或设备，就需要为其设置一个默认网关。 网关又称网
间连接器、协议转换器，既可用于广域网连接，也可用于局域网连接。只有通过网关，运行不同协议或运行于OSI模型不同层上的局域网网段间才
可以相互通信。路由器或服务器都可以充当局域网网关。默认网关26 DNS是Domain Name System的缩写，
即域名管理系统。DNS服务器就是域名解析服务器，它在互联网中的作用是：把输入的容易记的网站域名转换成网络中可以识别的IP地址。
例如，在浏览器的地址栏中输入济南大学的网站域名www.ujn.edu.cn，DNS服务器会自动转换成202.194.6
4.1。DNS服务器27IPv6简介 IPv6是Internet的新一代通信协议，地址长度为128位。基本表示形式
为：128位地址被划分为8个16位的部分，每部分分别用十六进制数表示，中间用冒号隔开。例如: BACF:FA36:3AD6:BC
89:DF00:CABF:EFBA:004E28 NetBEUI协议是微软公司的一种通信协议，在Windows系列产
品中已经成为固有的默认协议，它占用内存最少，在网络中不需要任何配置，并且有着较高的速率，通常用于只有单个网段的小型网络中。
IPX/SPX协议是Novell公司的通信协议集，它具有强大的路由功能，适合于大型网络，如果不是在Novell网络环境中，
一般不使用该协议。NetBEUI协议和IPX/SPX协议293.2 无线局域网无线局域网（WLAN）是计算机网络与无线通信技术相
结合的产物，是指利用无线通信技术将计算机设备互连起来，构成可以互相通信和实现资源共享的网络体系。无线局域网不再使用通信电缆，通过无
线方式连接，使得网络的构建更加方便、终端的移动更加灵活。303.2.1 无线局域网的特点(1) 安装便捷：免去或减少了网络布线的
工作量，一般只要安装一个或多个接入点，就可以建立覆盖整个建筑或地区的局域网络。(2) 接入灵活：只要是在无线网络的信号覆盖范围内，
如何一个位置都可以接入网络。(3) 易于扩展：能够胜任从只有几个用户的小型网络到有上千用户的大型网络，不受布线位置的限制，有多种配
置方式，方便用户根据需要灵活选择。313.2.2 无线局域网的传输介质(1) 红外线：采用低于可见光部分的频谱作为传输介质，使用
不受无线电管理部门的限制。红外信号要求视距传输，窃听困难，对邻近区域的类似系统不会产生干扰。在实际应用中，红外线具有很高的背景噪声
，受日光、环境照明等影响较大，一般要求的发射功率也较高。红外无线局域网是目前“100Mbps以上、性能价格比高的网络”唯一可行的选
择。(2) 无线电波：覆盖范围广，应用广泛，是无线局域网最常用的无线传输媒体。由于发射功率低于自然的背景噪声，具有很强的抗干扰抗噪
声能力、抗衰落能力，使通信非常安全，基本避免了通信信号的偷听和窃取，具有很高的可用性。323.2.3 无线局域网的拓扑结构(1)
无中心拓扑：要求网中任意两个站点均可直接通信。这种结构的优点是网络抗毁性好、建网容易且费用较低；缺点是当网中站点数过多时，信道竞
争成为限制网络性能的要害。且为了使任意两个站点均可直接通信，网络中站点布局受环境限制较大。适用于用户数相对较少的工作群规模。(2)
有中心拓扑：要求一个无线站点充当中心站，所有站点对网络的访问均由其控制。由于每个站点只需在中心站覆盖范围内就可与其他站点通信，因
此网络中站点布局受环境限制较小。缺点是抗毁性差，中心站点的故障容易导致整个网络瘫痪。在实际应用中，无线局域网往往与有线主干网结合起
来使用，中心站点充当无线局域网与有线主干网的转接器。333.2.4 无线局域网的设备1. 无线接入点：即通常所说的AP（Acce
ss Point），也称为无线访问点，是大多数无线网络的中心设备。AP在本质上是一种提供无线数据传输功能的集线器，在无线局域网和有
线网络之间接收、缓冲存储和传输数据，以支持一组无线用户设备。2. 无线网卡：在无线局域网的信号覆盖下，通过无线连接网络上网而使用的
无线终端设备。与普通网卡的功能相同，只是它采用无线方式进行数据传输。按接口类型可分为PCI、USB、Mini-PCI等类型。3.
无线路由器：是一种带路由功能的无线接入点，通常包含一个若干端口的交换机，可以连接若干台使用有线网卡的计算机，从而实现有线和无线网络
的顺利过渡。4. 无线天线：相当于一个信号放大器，主要用来解决无线网络传输中因传输距离、环境影响等造成的信号衰减。343.2.5
无线局域网技术 无线接入技术区别于有线接入的特点之一是标准不统一，不同的标准有不同的应用。 目前比较
流行的有802.11标准、蓝牙标准、HomeRF（家庭网络）标准及3G标准等。353.3 以太网技术3.2.1 以太网的特点以太
网使用CSMA/CD介质访问控制方式，符合IEEE802.3标准，在数据链路层传输的是帧，拓扑结构可以为总线型、星型和树型结构，但
在逻辑上都是总线型结构。以太网结构简单，易于实现，技术相对成熟，网络连接设备成本低，不同类型的以太网可以相互兼容，很容易集成在一个
局域网中，所以，组建局域网、校园网和企业网的单位都将以太网作为首选。363.3.2 典型以太网按照传输速率将以太网分为10Mbp
s以太网、100Mbps以太网、千兆位以太网和万兆位以太网。1. 10Mbps 以太网其中第一个数字表示数据传输速率（Mbps），
Base表示基带传输，Borde表示宽带传输，最后一个数字表示传输介质和最大传输距离（100M）372. 100Mbps以太网早期
对于要求100Mbps的以太网，只有FDDI可供选择。1995年IEEE宣布了IEEE802.3u标准，称为快速以太网。所有的快速
以太网系统均使用集线器或交换机。通过10/100Mbps自适应集线器连接，10Mbps以太网可以方便地升级为快速以太网。100BA
SE-T4：使用3类UTP，需要4对双绞线。100BASE-TX：使用5类UTP，只需使用2对双绞线。以上两种统称为100BASE
-T。100BASE-FX：使用两束多模光纤，每束光纤一个方向，全双工通信，站点与集线器之间的最大距离可达2km。383. 千兆位
以太网为了适应网络应用对网络更大带宽的需求，3Com公司和其他一些厂商成立了千兆位以太网联盟，研制和开发了千兆位以太网技术。 19
98年6月，IEEE正式通过千兆位以太网标准IEEE 802.3z。千兆位以太网标准规定：允许以1Gbps的速率进行半双工、全双工
操作。增强了CSMA/CD的功能，采用了包突发机制。物理层支持多种传输介质，可以使用光纤、同轴电缆及UTP等各种介质。393.4
局域网组网3.4.1 局域网设备3.4.2 对等网组网方法3.4.3 对等网组网步骤3.4.4 无线局域网组网方案3.4
.5 客户-服务器网络组网3.4.6 局域网共享 Internet403.4.1 局域网设备1. 网卡：计算机连入网络的接口
，选择时要考虑传输速率、端口和所支持的总线类型。2. 交换机：交换式局域网的核心，主要考虑交换方式的选择、端口类型和端口数量的选择
、价格和品牌及是否具备网络管理功能。3. 宽带路由器：是传统路由器的简化产品，通常带有两种最基本的端口WAN口和LAN口，分别用于
连接广域网和局域网。4. 无线宽带路由器：实质是宽带路由器和无线AP的功能结合在一起，既能当作宽带路由器使用，同时也可以让无线客户
端通过无线网络接入。413.4.2 对等网组网方法1. 双机互连 2. 三机互连3. 多机互连 4. 快速以太网组网方法 5.
千兆位以太网组网方法42双机互连连接两台计算机组建对等网，最适合的方式是使用交叉接法的双绞线将两台计算机直接互连。所需硬件：带RJ
-45接口的两块网卡、两个RJ-45水晶头和若干米双绞线。 43三机互连 三台计算机连网，最实用的方法是在一台计算机上安装两块网卡
，另外两台计算机上各安装一块网卡，然后用双绞线连接起来，并将安装双网卡的计算机进行桥接设置，桥接的网卡可以代替Hub实现相应的功能
。双网卡44多机互连 三台以上计算机组建对等网，最适用的组网方式是采用交换机组成星型网络。所有结点通过非屏蔽双绞线与交换机连接，构
成物理上的星型拓扑。4528多机互连 如果需要连网的结点数超过单一交换机的端口数时，通常需要采用多交换机的级联结构。463.4.3
对等网组网步骤安装硬件设备安装网络协议标识计算机及工作组配置IP地址网络连通测试47组网步骤1. 安装硬件设备为了组建对等网，
必须在每台计算机上安装特定的硬件。安装网卡时，系统会自动创建一个局域网连接，每次启动计算机时，系统都会检测网卡并自动启动本地连接。
2. 安装网络协议通常情况下，在系统检测到网卡时，TCP/IP便被作为默认的网络协议进行安装。除此之外，在对等网中还要安装NetB
EUI协议，这样才能在“网上邻居”中看到工作组中的其他成员。 48安装NetBEUI协议 准备好Windows XP安装光盘，进入
“Valueadd\Msft\Net\Netbeui”文件夹下，这里有Nbf.sys、Netbeui.txt、Netnbf.inf
共3个文件，先将Nbf.sys文件复制到本机的“Windows\System32\Drivers”文件夹下，再将Netnbf.in
f文件复制到本机的“Windows\INF”文件夹下。INF文件夹具有隐藏属性，用户需要先在WinXP下的“工具|文件夹选项”窗口
中选择“显示所有文件和文件夹”才可以看到该目录。然后再安装NetBEUI协议 。49组网步骤3. 标识计算机及工作组在安装好必要的
网络组件后，需要给网络上的每一台计算机标识一个唯一的名称，并将它们加入到一个工作组中，工作组能帮助用户轻松地找到网络上的其他计算机
。4. 配置IP地址在没有动态IP分配服务的网络中，需要知道分配给该计算机的IP地址和子网掩码。如果该网络有与外部网络连接的路由器
或网关服务器，需要知道该网关的IP地址。该计算机如果需要使用域名系统（DNS），需要知道网络上可用的域名服务器的IP地址，可以设定
一个或多个域名服务器。 50网络连通测试 测试网络采用的方法是查找计算机或者Ping测试。 验证网卡工作状态 在命令提示符下输入“
ping 127.0.0.1”并回车，如果返回四行Reply from 127.0.0.1: bytes=32 time<1ms TTL=128则说明本地网卡是安装正常的，若返回“Request timed out”则说明本地网卡工作不正常 。判断网络连接状态 在打开的“命令提示符”窗口中输入“ping 计算机IP地址”或者“ping 计算机名”，如果回复（Reply），则说明局域网是畅通的，如果显示超时（Request timed out），则说明局域网是不通的 。51对等网的资源共享1. 设置共享资源打开“我的电脑”或“资源管理器”窗口，选择需要设置成共享的文件夹，单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择“共享和安全”选项，在弹出的对话框中选择“在网络上共享这个文件夹”选项，然后在“共享名”文本框中输入该目录共享时的名称即可。2. 访问共享资源使用Windows操作系统中的搜索功能访问网络中的共享资源。执行“开始→搜索”命令，在弹出的“搜索结果”窗口中依次选择“计算机或人”及“网络上的一个计算机”，然后在“计算机名”文本框中输入要访问的计算机名称或IP地址，单击“搜索”按钮，稍等片刻，即可在窗口右侧显示出此计算机的名称及位置。双击计算机名称，即可显示出此计算机中的所有共享资源，用户就可访问该共享资源了。 |
|
