资源简介

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第1章 概述
1.1 计算机网络基本概念
1.2 计算机网络的组成
1.3 网络的拓扑结构
1.1 计算机网络基本概念
就是使用通信设备和通信线路，将多个地理位置相同或不同、具有相同独立功能的计算机连接起来，然后在网络操作系统的控制下，按照约定的通信协议进行信息交换，以实现资源共享的目的。

1.1 计算机网络基本概念
网络中的计算机具有独立的功能，它们在脱离网络时，仍可单机使用。资源共享是指网络系统中的各计算机用户可以利用网络内其他计算机系统中的全部或部分资源的过程。
1.2 计算机网络的组成
计算机网络是由网络硬件系统和网络软件系统两大部分组成的。

1.2 计算机网络的组成
案例1.1 了解各种网络设备的用途
【情景模拟】观察机房网络设备及布线，观察校园网络布线和网络设备，了解校园网络所用的网络设备。
【思路分析】可通过观察图1.2校园网络拓扑结构，来了解网络设备在网络中的应用。如果有条件可以实地参观校园网络的布线，了解各种网络设备的用途。
【操作步骤】
（1）了解机房的计算机都安装了一块网卡，也叫网络适配器。
（2）机房内有一台或多台交换机，每台计算机通过传输介质与交换机相连。
（3）各个机房内的交换机、教师宿舍内的交换机、学生宿舍内的交换机、教学楼所用交换机及各种服务器（WWW服务器、FTP服务器、电子邮件服务器等）等再与核心交换机相连。
（4）核心交换机再和硬件防火墙相连。
（5）在接入Internet时用到了路由器。
1.2 计算机网络的组成
1.网卡
网络适配器（Net Interface Card，NIC），也称网卡或网络接口卡，是计算机与局域网相互连接的接口。网卡通过电缆与网络通信，通过扩展插槽与计算机通信。无论是普通计算机（如用户工作站），还是高端服务器，都要通过网卡才能与局域网中的传输介质连接，从而最终连接到广域网中。
世界上的每一块网卡都带有一个惟一的代码，称为介质访问控制（MAC，Media Access Control Address）地址、NIC地址或物理地址。这个地址用于控制主机在网络上的数据通信。

1.2 计算机网络的组成
1.网卡
1.2 计算机网络的组成
2. 交换机
交换机（Switch），也称局域网交换机或工作组交换机。如图所示为一款D-Link交换机(左)和一款Cisco交换机（右）。
1.2 计算机网络的组成
3．集线器
集线器（Hub），只是一个信号放大和中转的设备 。
1.2 计算机网络的组成
4．路由器
路由器（Router）是一种特殊类型的计算机 。
路由器的主要工作就是为经过路由器的每个数据包寻找一条最佳传输路径，并将该数据包有效地传送到目的站点，因此选择最佳路径的路由算法是路由器的关键所在。
路由器的另一个重要功能是完成对数据包的传送，即数据转发，依据IP地址而不是MAC地址将数据包交换到适当的出站接口。
1.2 计算机网络的组成
5．调制解调器
在用电话线拨号上网时需要安装调制解调器。调制解调器的英文名叫“Modem”，人们更习惯于叫“猫”。
1.2 计算机网络的组成
6．网关
网关（Gateway）是让两个不同类型的网络能够互相通信的硬件或软件。图为一款硬件网关。
1.2 计算机网络的组成
7．无线网卡
无线网卡（Wireless Net Interface Card），是无线局域网中最基本的硬件设备，它在无线局域网中扮演着有线网络中“网卡”的角色，是用户计算机进行网络连接的必不可少的设备。无线网卡主要有3种类型，即台式机专用的PCI无线网卡、笔记本电脑专用的PCMCIA无线网卡与笔记本电脑和台式机都可以使用的USB无线网卡。
1.2 计算机网络的组成
8．无线接入点
无线接入点（Wireless Network Access Point），简称AP，其功能类似于有线网络中的集线器 。
1.2 计算机网络的组成
案例1.2 安装网卡
【情景模拟】新购买一块PCI以太网卡安装到个人计算机中。
【思路分析】首先安装网卡，然后再安装网卡驱动程序。
【操作步骤】
（1）安装网卡硬件
①关闭计算机电源，拔掉电源线，然后打开机箱外壳。
②为网卡找一个空闲的PCI插槽，将插槽所对应的金属挡板取下。
③将网卡对准插槽后垂直插入插槽中。
④用螺丝将网卡后的金属挡板固定在机箱上。
⑤装好机箱外壳后连接电源线。
（2）安装网卡驱动程序
1.2 计算机网络的组成
案例1.3 掌握各种网络传输介质的用途及适用场所
传输介质是网络中传输信息的物理通道，是不可缺少的物质基础。传输介质的性能对网络的通信、速度、距离、价格以及网络中的节点数和可靠性都有很大影响。因此，必须根据网络的具体要求，选择适当的传输介质。常用的网络传输介质有很多，可分为两大类：一类是有线传输介质，如双绞线、同轴电缆、光纤等；另一类是无线传输介质，如微波和卫星信道等。
【情景模拟】观察机房网络布线，观察所在学校的校园网络布线结构，认识和掌握各种传输介质。
【思路分析】观察机房网络布线和校园网络布线，了解网络的布线结构。
【操作步骤】
（1）了解机房内的计算机是通过非屏蔽双绞线与机房内的交换机相连。
（2）机房内的两台或三台交换机也是通过非屏蔽双绞线相连。
（3）网络主干线上使用光纤，各个建筑物之间也可通过光纤相连。
1.2 计算机网络的组成
案例1.3 掌握各种网络传输介质的用途及适用场所
1．双绞线
双绞线（TP，Twisted Pair），由两条具有绝缘保护层的铜导线相互绞合而成。双绞线分非屏蔽双绞线和屏蔽双绞线两种。采用塑料套装的双绞线称为非屏蔽双绞线（UTP，Unshielded Twisted Paired），如图1.13所示。有时为了进一步提高抗电磁干扰能力，采用铝箔套管或铜丝编织层套装双绞线，这种双绞线称为屏蔽双绞线（STP，Shielded Twisted Paired）。
双绞线使用的是标准RJ-45连接器（俗称水晶头），连接牢固、可靠 。
1.2 计算机网络的组成
案例1.3 掌握各种网络传输介质的用途及适用场所
2．同轴电缆
同轴电缆中有一根坚硬的铜线，用于传输信号。该铜线外一般覆有绝缘层、金属纺织屏蔽层以及保护套。这是一种高频传输线路，可承载高频或宽带信号。
1.2 计算机网络的组成
案例1.3 掌握各种网络传输介质的用途及适用场所
3．光纤
光纤是光导纤维的简称，它是利用光信号来传输信息的。
光缆由玻璃或塑料制成，这两种材料都不导电。这就意味着它不受电磁干扰的影响，适于安装在干扰很强的环境中。除了抗电磁干扰外，光缆还支持很高的带宽，十分适合高速数据主干。许多企业都拥有光纤主干，Internet服务提供商也使用光纤主干来连接到 Internet。

1.2 计算机网络的组成
案例1.3 掌握各种网络传输介质的用途及适用场所
4．微波信道
微波信道常用于电缆（或光缆）铺设不便的特殊地理环境或作为地面传输系统的备件和补充。计算机网络中的无线通信主要是指微波通信。无线通信是指通过无线电波在自由空间的传播而实现的通信。微波通信在数据通信中占有很重要的地位。
1.2 计算机网络的组成
案例1.3 掌握各种网络传输介质的用途及适用场所
5．卫星信道
卫星通信的优点是容量大、可靠性高、通信成本与两站点之间的距离无关，传输距离远、覆盖面。缺点是一次性投资大、传输延迟时间长。
1.2 计算机网络的组成
案例1.4 制作双绞线
双绞线是局域网中连接网络设备常用的元件，它由双绞线和RJ-45水晶头组成，在制作过程中，要求双绞线的两头连线要按一定的顺序一一对应。各网络公司都采用TIA/EIA（TIA，电信工业协会；EIA，电子工业协会）的布线标准，该标准亦可称为100Mbps线序标准。TIA/EIA的布线标准中规定了两种双绞线的线序：TIA/EIA 568A（简称T568A）和TIA/EIA 568B（简称T568B）。
1.2 计算机网络的组成
案例1.4 制作双绞线
【情景模拟】用非屏蔽双绞线制作一根直通线和一根交叉线。
【思路分析】两端都采用T568B标准制作一根直通线。两端线序都为：白橙-1；橙-2；白绿-3；蓝-4；白蓝-5；绿-6；白棕-7；棕-8。
制作交叉双绞线时，一端采用T568B标准（线序为：白橙-1；橙-2；白绿-3；蓝-4；白蓝-5；绿-6；白棕-7；棕-8），一端采用T568A标准（线序为：白绿-1；绿-2；白橙-3；蓝-4；白蓝-5；橙-6；白棕-7；棕-8）。
1.2 计算机网络的组成
案例1.4 制作双绞线
【操作步骤】制作一根直通双绞线
①准备实验所需材料：足够长度的非屏蔽双绞线一根，RJ-45水晶头若干个，压线钳一把，测线仪一个。
②取一段已经按要求的长度截取好的非屏蔽双绞线，用压线钳上的剥线口将两端的外皮剥去约15~18mm，观察电缆内部8条线芯的颜色，
③用一只手捏住双绞线的一端（外皮的截断处大约位于食指肚的中间位置），将4对线解开，按照T568B的线序排列好，并用另一只手将线芯捏直（拉直或按直），然后将8条线芯紧紧地并列在一起，
④用压线钳的剪线口将8条线芯剪齐(大约剪去3~6mm，剩余长度约12 mm)
⑤捏双绞线的那只手不要松开，另一只手拿着水晶头，将金属片的那面朝上，将双绞线插入RJ-45接头内（从左至右分别对应1-8，千万别插反了），此时线芯正好能全部插入到RJ-45接头中
1.2 计算机网络的组成
案例1.4 制作双绞线
⑥目测电缆，确保引脚与电线颜色的搭配正确；八根电线应该都紧紧卡在 RJ-45 水晶头底部；电缆表皮应有一部分插入到水晶头的前部，这样可缓解电缆承受的拉力。
⑦如果目测没有问题，将水晶头插入压线钳插槽内压紧。
⑧按同样的方法制作网线的另一端（仍然是T568B标准），形成一条直通双绞线。
⑨用测线仪测试所制作网线的连通性。绿灯表示正常。红灯表示接触不良，松落等。
1.2 计算机网络的组成
将计算机网络中的计算机、网络设备简化为节点，不考虑节点的功能、大小、形状，只考虑节点间的连接关系，这种节点间的连接结构称为网络的拓扑结构。
计算机网络的拓扑结构是指网络中各个节点相互连接而形成的物理布局。选择正确的拓扑结构是非常重要的，它将影响选择网络设备的类型、采取的布线方式、改造升级的方法和网络管理技术等方面。既要根据实际情况、又要着眼未来设计网络的拓扑结构。
1.3 网络的拓扑结构
案例1.5 构建办公室网络——星型网络拓扑结构设计
【情景模拟】办公室有10台左右计算机，要求设计一种拓扑结构形式，使办公室所有计算机成为一个小型局域网，并都可连接上Internet。
【思路分析】办公室的计算机数量可能会有变化，即节点可能会有增删。另外，如果一台计算机出现故障应该不影响其他计算机连通Internet，故障检测和故障隔离应该很容易做到。选择一种能满足这些要求的拓扑结构。
1.3 网络的拓扑结构
案例1.5 构建办公室网络——星型网络拓扑结构设计
【操作步骤】
（1）了解各种拓扑结构的特点
（2）选择拓扑结构
（3）选择一台网络设备充当中央节点
（4）选择交换机和工作站之间的传输介质
1.3 网络的拓扑结构
优点 缺点
所需要的电缆数量少，安装费用低，设备投入量少，安装使用方便 连接的节点不宜过多
结构简单，网络的可靠性高 传输距离有限，通信范围受到限制
易于扩充，增加、删除节点方便 传输电缆出现故障整个网络瘫痪
①总线型拓扑结构
总线型拓扑结构是由一根电缆将网络中的所有节点连接起来所形成的网络。这根电缆就称为总线，一般采用同轴电缆。
1.3 网络的拓扑结构
②星型拓扑结构
星型结构是使用率非常高的一种拓扑结构。这种结构是将所有计算机及其外部设备连接到一个中央节点，该中央节点的网络设备通常为集线器或交换机，连接电缆使用双绞线。我们可以在学校机房、网吧、电信局的电话网中见到这种结构。在星型结构中，中央节点对各外围节点间通信和信息交换进行集中控制和管理，适用于网络智能集中于中央节点的场合。

1.3 网络的拓扑结构
优点 缺点
建造方便，添加、删除节点容易 电缆长度长，安装工作量大，安装费用高
故障诊断和隔离容易，易于维护，安全性高 中央节点负荷重，一旦中央节点发生故障，整个系统将瘫痪
1.3 网络的拓扑结构
②星型拓扑结构
③环型拓扑结构
环型拓扑结构中，每个节点都与两个相邻的节点相连，网络中的所有节点构成了一个闭合环，环中的数据沿着一个方向绕环逐点传输
优点 缺点
电缆长度短，易安装和监控 任一节点故障会引起全网瘫痪
可使用光纤。光纤的传输速率很高，非常适合于环型拓扑的单方向传输 故障检测困难，增加、删除节点不方便
1.3 网络的拓扑结构
④树型拓扑结构
树型拓扑结构的形状像一棵倒置的树，顶端是树根，树根以下带分支，每个分支还可再带子分支 。树根接收各站点发送的数据，然后再广播发送到整个网络。在树型结构的网络中有多个中心节点，形成一种分级管理的集中式网络，适用于各种管理部门需要进行分级数据传送的场合。
优点 缺点
易于扩展，新节点和新分支都能容易地加入网络 结构复杂
管理简单，整个网络进行分级管理 中间的分支节点发生故障影响网络系统的正常运行
故障隔离较容易 根节点发生故障，则整个网络都不能正常工作
1.3 网络的拓扑结构
⑤网状拓扑结构
这种结构又可分为全连接和部分连接。全连接要求任何两个节点之间有通信线路直接相连，所以它具有较高的可靠性，但其实现起来成本高（尤其当网络节点较多时）、结构复杂、不易管理和维护。而部分连接结构，是为了在可靠性与建设、管理和维护成本之间进行一定的折衷，只是在一些关键的节点之间通过通信线路直接相连。
网状拓扑结构在广域网中得到了广泛的应用。由于各节点之间有许多路径相连，可以为数据流的传输选择适当的路由，从而绕过失效的部件或过忙的节点。这种结构由于可靠性高，受到用户的欢迎。
1.3 网络的拓扑结构

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