(中职）计算机网络基础（第五版）工作单元2　组建双机互联网络ppt课件.ppt

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1、(中职）计算机网络基础（第五版）工作单元2 组建双机互联网络电子课件（工信版）工作单元2 组建双机互联网络如果仅仅是两台计算机之间组网，那么可以直接使用双绞线跳线将两台计算机的网卡连接在一起。本单元的主要目标是理解OSI 参考模型；理解以太网和TCP/IP协议；熟悉计算机连入网络所需的基本软硬件配置；掌握双绞线跳线的制作方法，能够独立完成双机互联网络的连接和连通性测试。本单元主要内容任务2.1安装网卡任务2.2制作双绞线跳线任务2.3实现双机互联任务2.4理解TCP/IP 协议任务2.1 安装网卡【任务目的】（1）理解OSI 参考模型；（2）理解以太网的基本工作原理；（3）掌握以太网网卡的安装

2、过程并熟悉网卡的设置；（4）理解MAC 地址的概念和作用；（5）学会查看网卡的MAC 地址。【工作环境与条件】（1）网卡及相应驱动程序；（2）安装Windows 操作系统的计算机（也可以使用虚拟机）。2.1.1 OSI 参考模型计算机网络是一个非常复杂的系统，需要解决的问题很多并且性质各不相同，所以人们在设计网络时，提出了“分层次”的思想。在计算机网络设计中，可以将网络总体要实现的功能分配到不同的模块中，并对每个模块要完成的服务及服务实现过程进行明确的规定，每个模块就叫做一个层次。这种划分可以使不同的网络系统分成相同的层次，不同系统的同等层具有相同的功能，高层使用低层提供的服务时不需知道低层服

3、务的具体实现方法，从而大大降低了网络的设计难度。在计算机网络层次结构中，各层有各层的协议。网络协议对计算机网络是不可缺少的，一个功能完备的计算机网络需要制定一整套复杂的协议集。对于结构复杂的网络协议来说，最好的组织方式是层次结构模型。2.1.1 OSI 参考模型OSI 参考模型共分七层，从低到高的顺序为：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。2.1.1 OSI 参考模型OSI 参考模型各层的基本功能2.1.2 IEEE 802 模型IEEE（Institute of Electrical and Electronics Engineers，美国电气和电子工程师协会）专门成

4、立了IEEE 802 委员会，专门从事局域网标准化工作，经过不断的完善，制定了IEEE 802 系列标准。该标准包含了CSMA/CD、令牌总线、令牌环等多种网络的标准。ISO组织已将其采纳为OSI 标准的一部分。常用的局域网技术，例如Ethernet（以太网）、Token Ring（令牌环）等，都遵守IEEE 802 系列标准。2.1.2 IEEE 802 模型2.1.2 IEEE 802 模型局域网作为计算机网络的一种，应该遵循OSI 参考模型，但在IEEE 802 标准中只描述了局域网物理层和数据链路层的功能，而局域网的高层功能是由具体的局域网操作系统来实现的。2.1.3 以太网的CSMA

5、/CD 工作机制以太网（Ethernet）是目前应用最广泛的局域网组网技术，一般情况下可以认为以太网和IEEE802.3 是同义词，都是使用CSMA/CD 协议的局域网标准。在总线型、环型和星型拓扑结构的网络中，都存在着在同一传输介质上连接多个节点的情况，而局域网中任何一个节点都要求与其他节点通信，这就需要有一种仲裁方式来控制各节点使用传输介质的方式，这就是所谓的介质访问控制。介质访问控制是确保对网络中各个节点进行有序访问的方法，局域网中主要采用两种介质访问控制方式：竞争方式和令牌传送方式。在竞争方式中，允许多个节点对单个通信信道进行访问，每个节点之间互相竞争信道的控制使用权，获得使用权者便可

6、传送数据。2.1.3 以太网的CSMA/CD 工作机制在以太网中，如果一个节点要发送数据，它将以“广播”方式把数据通过作为公共传输介质的总线发送出去，连在总线上的所有节点都能“收听”到发送节点发送的数据信号。由于网络中所有节点都可以利用总线传输介质发送数据，并且没有控制中心，因此冲突的发生将是不可避免的。为了有效地实现分布式多节点访问公共传输介质的控制策略，CSMA/CD 提供了自身的管理机制。2.1.3 以太网的CSMA/CD 工作机制2.1.4 以太网的冲突域在以太网中，如果一个CSMA/CD 网络上的两台计算机在同时通信时会发生冲突，那么这个CSMA/CD 网络就是一个冲突域。连接在一条

7、总线上的计算机构成的以太网属于同一个冲突域，如果以太网中的各个网段以中继器或者集线器连接，因为中继器或者集线器不具有路由选择功能，只是将接受到的数据以广播的形式发出，所以仍然是一个冲突域。冲突域也是一个确保严格遵守CSMA/CD 机制而不能超越的时间概念，在CSMA/CD 的机制中要求节点边发送数据边监听信道，所以要求发送端应在数据发送完毕之前收到冲突信号。2.1.5 以太网的MAC 地址在CSMA/CD 的工作机制中，接收数据的计算机必须通过数据帧中的地址来判断此数据帧是否发给自己，因此为了保证网络正常运行，每台计算机必须有一个与其他计算机不同的硬件地址，即网络中不能有重复地址。MAC地址也

8、称为物理地址，是IEEE 802 标准为局域网规定的一种48bit 的全球唯一地址，用在MAC 帧中。MAC 地址被嵌入到以太网网卡中，网卡在生产时，MAC 地址被固化在网卡的ROM 中，计算机在安装网卡后，就是可以利用该网卡固化的MAC 地址进行数据通信。对于计算机来说，只要其网卡不换，则它的MAC 地址就不会改变。2.1.5 以太网的MAC 地址IEEE802 标准规定网卡地址为6 字节，在计算机和网络设备中一般以12 个16 进制数表示，如：00-05-5D-6B-29-F5。MAC 地址中前3 个字节由网卡生产厂商向IEEE 的注册管理委员会申请购买，称为机构唯一标志号，又称公司标志符

9、。例如D-Link 网卡的MAC 地址前3 个字节为00-05-5D。MAC 地址中后3 个字节由厂商指定，不能有重复。在MAC 数据帧传输过程中，当目的地址的最高位为“0”代表单播地址，即接收端为单一站点，所以网卡的MAC 地址的最高位总为“0”。当目的地址的最高为“1”代表组播地址，组播地址允许多个站点使用同一地址，当把数据帧送给组播地址时，组内所有的站点都会收到该帧。目的地址全为“1”代表广播地址，此时数据将传送到网上的所有站点。2.1.6 以太网的MAC 帧格式实际上以太网有两种帧格式，普遍采用的是DIX Ethernet V2 格式。2.1.7 以太网网卡网卡在网络中的工作是双重的：

10、一方面负责接收网络上传过来的数据包，解包后，将数据通过主板上的总线传输给本地计算机；另一方面它将本地计算机上的数据经过打包后送入网络。如果要使用以太网技术组建网络，那么该网络中的计算机必须安装以太网网卡。1.按照速度分类根据以太网网卡的工作速度不同可分为10M 网卡、100M 网卡、10/100M 自适应网卡、1000M 网卡等。2.按照总线类型分类总线类型主要指网卡与计算机主板的连接方式，总线类型不同则网卡与计算机主板间的数据传输速度不同，PC 机中使用的网卡主要采用PCI 或PCI-E 总线类型。2.1.7 以太网网卡3.按接口类型分类网卡如果按接口类型划分，可以分为RJ-45 双绞线接口

11、、BNC 细缆接口、AUI 粗缆接口以及光纤接口网卡等。目前的网卡主要采用RJ-45 接口和光纤接口，分别与双绞线和光缆相连。BNC 接口用于连接10Base-2 网络中的同轴电缆，AUI 接口用于连接10Base-5 网络中的收发器电缆，这两种接口的网卡都已不再使用。【任务实施】实训1 安装网卡及其驱动程序实训2 检测网卡的工作状态实训3 查看网卡MAC 地址任务2.2 制作双绞线跳线【任务目的】（1）熟悉计算机网络中常用的传输介质；（2）理解直通线和交叉线的区别和适用场合；（3）掌握非屏蔽双绞线与RJ-45 连接器的连接方法；（4）掌握简易线缆测试仪的使用方法。【工作环境与条件】非屏蔽双绞

12、线、RJ-45 连接器、RJ-45 压线钳、简易线缆测试仪。2.2.1 双绞线电缆1.双绞线电缆的结构双绞线一般由两根遵循AWG（American Wire Gauge，美国线规）标准的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绞在一起，可以降低信号干扰的程度，每一根导线在传输中辐射的电波会被另一根线上发出的电波抵消。实际使用时，通常会把多对双绞线包在一个绝缘套管里，用于网络传输的典型双绞线是4 对的，也可将更多对双绞线放在一个电缆套管里的，这被称之为双绞线电缆。在双绞线电缆内，不同线对具有不同的扭绞长度，一般情况下，扭绞得越密，其抗干扰能力就越强。根据双绞线电缆中是否具有金属屏蔽层

13、，可以分为非屏蔽双绞线电缆与屏蔽双绞线电缆两大类。2.2.1 双绞线电缆（1）非屏蔽双绞线非屏蔽双绞线电缆（UTP）没有金属屏蔽层，它在绝缘套管中封装了一对或一对以上双绞线，每对双绞线按一定密度绞在一起，从而提高了抵抗系统本身电子噪声和电磁干扰的能力，但它不能防止周围的电子干扰。UTP电缆的结构简单，重量轻，容易弯曲，安装容易，占用空间少。2.2.1 双绞线电缆（2）屏蔽双绞线随着电气设备和电子设备的大量应用，通信线路会受到越来越多的电磁干扰，这些干扰可能来自动力电缆、发动机，或者大功率无线电和雷达信号之类的各种信号源，这些干扰会在通信线路中形成噪声，从而降低传输性能。另一方面，通信线路中的信

14、号能量辐射也会对邻近的电子设备和电缆产生电磁干扰。在双绞线电缆中增加屏蔽层的目的就是为了提高电缆的物理性能和电气性能。2.2.1 双绞线电缆目前在我国绝大部分布线系统中，除了特殊场合（如电磁辐射严重或者对传输质量要求较高等）使用屏蔽双绞线电缆外，一般都采用非屏蔽双绞线电缆。主要原因如下：屏蔽双绞线电缆的屏蔽层必须正确接地。安装屏蔽双绞线电缆时必须小心，以免弯曲电缆而使屏蔽层打褶或切断，如果屏蔽层被破坏，将增加线对受到的干扰。由于屏蔽层的存在，屏蔽双绞线电缆的价格高于非屏蔽双绞线电缆。屏蔽双绞线电缆的柔软性较差，比较难以安装。每根电缆都需要接地，同时接线板、网络设备等也要接地，增加了人工成本。2

15、.2.1 双绞线电缆2.双绞线的电缆等级类（category）是用来区分双绞线电缆等级的术语，不同的等级对双绞线电缆中的导线数目、导线扭绞数量以及能够达到的数据传输速率等具有不同的要求。（1）3 类双绞线电缆（2）4 类双绞线电缆（3）5 类双绞线电缆（4）超5 类双绞线电缆（5e）（5）6 类双绞线电缆（6）超6 类双绞线电缆（6A）（7）7 类双绞线电缆2.2.2 光缆光纤是一种传输光束的细而柔韧的媒质。光缆由一捆光纤组成，是目前计算机网络中常用的传输介质之一。1.光纤通信系统（1）光纤的结构计算机网络中的光纤主要是采用石英玻璃制成的，横截面积较小的双层同心圆柱体。裸光纤由光纤芯、包层和涂

16、覆层组成。折射率高的中心部分叫做光纤芯，折射率低的外围部分叫包层。包层的外面涂覆了一层很薄的涂覆层，涂覆材料为硅酮树酯或聚氨基甲酸乙酯，涂覆层的外面套塑（或称二次涂覆），套塑的原料大都采用尼龙、聚乙烯或聚丙烯等塑料。2.2.2 光缆（2）光纤通信系统的组成光纤通信系统是以光波为载体、以光纤为传输介质的通信方式。其中，光纤是传输光波的导体，由于光信号在光纤中只能沿着一个方向传输，所以全双工系统应采用两根光纤。光发送机的主要功能是将电信号转换为光信号，再把光信号导入光纤，主要使用发光二极管（LED）和半导体激光二极管（ILD）两种光源。光接收机可以由光电二极管构成，主要负责接收光纤上传输的光信号，

17、并将其转换为电信号，经过解码后再作相应处理。2.2.2 光缆（3）光纤通信系统的特点优点：传输频带宽，通信容量大；线路损耗低，传输距离远；抗干扰能力强，应用范围广；线径细，重量轻；抗化学腐蚀能力强；制造资源丰富。缺点：初始投入成本比铜缆高；更难接受错误的使用；光纤连接器比铜连接器脆弱；端接光纤需要更高级别的训练和技能；相关的安装和测试工具价格高。2.2.2 光缆2.单模光纤和多模光纤光纤有两种形式：单模光纤和多模光纤。单模光纤使用光的单一模式传送信号，而多模光纤使用光的多种模式传送信号。光传输中的模式是指一根以特定角度进入光纤芯的光线，因此可以认为模式是指以特定角度进入光纤的具有相同波长的光束

18、。2.2.2 光缆单模光纤和多模光纤的纤芯和包层具有多种不同的尺寸，尺寸的大小将决定光信号在光纤中的传输质量。目前常见的单模光纤主要有8.3mm/125mm（纤芯直径/包层直径）、9mm/125mm 和10mm/125mm 等规格；常见的多模光纤主要有50mm/125mm、62.5mm/125mm、100mm/140mm 等规格。计算机网络布线中主要使用具有62.5mm/125mm 多模光纤；在传输性能要求更高的情况下也可以使用50mm/125mm 多模光纤。2.2.2 光缆3.光缆的种类光缆有多种结构，它可以包含单一或多根光纤束，不同类型的绝缘材料、包层甚至铜导体，以适应各种不同环境、不同要

19、求的应用。光缆有多种分类方法，在计算机网络中主要按照光缆的使用环境和敷设方式对光缆进行分类。（1）室内光缆室内光缆的抗拉强度较小，保护层较差，但也更轻便、更经济，主要适用于建筑物内的计算机网络布线。（2）室外光缆室外光缆的抗拉强度比较大，保护层厚重，主要用于建筑物之间的计算机网络布线，根据敷设方式的不同，室外光缆有架空光缆、管道光缆、直埋光缆、隧道光缆和水底光缆等多种类型。2.2.2 光缆（3）室内/室外通用光缆由于敷设方式的不同，室外光缆必须具有与室内光缆不同的结构特点。室外光缆要承受水蒸气扩散和潮气的侵入，必须具有足够的机械强度及对啮咬等的保护措施。室外光缆由于有PE 护套及易燃填充物，不

20、适合室内敷设，因此人们在建筑物的光缆入口处为室内光缆设置了一个移入点，这样室内光缆才能可靠地在建筑物内进行敷设。室内/室外通用光缆既可在室内也可在室外使用，不需要在室外向室内的过渡点进行熔接。2.2.3 双绞线跳线1.双绞线电缆的颜色编码双绞线电缆中的每一对双绞线都使用不同颜色加以区分，这些颜色构成标准的编码，利用这些编码，人们很容易识别每一根线。典型的4 对双绞线电缆的4 对线具有不同的颜色标记，分别是橙色、绿色、蓝色和棕色。由于每个线对都有两根导线，所以通常每个线对中的一根导线的颜色为线对颜色加白色条纹，另一根导线的颜色是白色底色加线对颜色的条纹，即双绞线线对的颜色都是互补的。2.2.3

21、双绞线跳线安装人员可以通过颜色编码来区分每根导线，ANSI/EIA/TIA 标准描述了两种端接4 对双绞线电缆时每种颜色的导线的安排，分别为T568A 标准和T568B 标准，从而可以很有逻辑的将导线接入相应的设备中。2.2.3 双绞线跳线2.RJ-45 连接器RJ-45 连接器是一种透明的塑料接插件，因为其看起来像水晶，所以又称作RJ-45 水晶头。RJ-45 连接器的外形与电话线的插头非常相似，不过电话线的插头使用的是RJ-11 连接器，与RJ-45 连接器的线数不同。RJ-45 连接器是8 针的。所谓双绞线跳线是两端带有RJ-45 连接器的一段双绞线电缆。2.2.3 双绞线跳线未连接双绞

22、线的RJ-45 连接器的头部有8 片平行的带“V”字型刀口的铜片并排放置，“V”字头的两尖锐处是较锋利的刀口。制作双绞线跳线的时候，将双绞线的8 根导线按照一定的顺序插入RJ-45 连接器中，导线会自动位于“V”字型刀口的上部。用压线钳将RJ-45 连接器压紧，这时RJ-45 连接器中的8 片“V”字型刀口将刺破双绞线导线的绝缘层，分别与8 根导线相连接。2.2.3 双绞线跳线3.双绞线跳线的类型计算机网络中常用的双绞线跳线有直通线和交叉线。双绞线两端都按照T568B 标准连接RJ-45 连接器，这样的跳线叫做直通线。直通线主要用于将计算机连入交换机，也可用于交换机和交换机不同类型接口的连接。

23、双绞线一端按照T568A 标准连接RJ-45 连接器，另一边按照T568B标准连接，这样的跳线叫做交叉线。交叉线主要用于将计算机与计算机直接相连，也被用于将计算机直接接入路由器的以太网接口。【任务实施】实训1 制作双绞线跳线实训2 测试双绞线跳线任务2.3 实现双机互联【任务目的】（1）认识TCP/IP 协议模型；（2）熟悉W indows 系统中的网络组件；（3）熟悉W indows 环境下网络组件的安装方法；（4）掌握W indows 环境下TCP/IP 协议的基本设置方法。【工作环境与条件】（1）2 台安装好Windows 操作系统的计算机；（2）非屏蔽双绞线、RJ-45 水晶头、RJ-

24、45 压线钳、简易线缆测试仪。2.3.1 TCP/IP 模型TCP/IP 是指一整套数据通信协议，它是20 世纪70 年代中期，美国国防部为其ARPANET 广域网开发的网络体系结构和协议标准。TCP/IP 是多个独立定义的协议的集合，简称为TCP/IP 协议集。虽然TCP/IP 不是ISO 标准，但它作为Internet/Intranet 中的标准协议，其使用已经越来越广泛，可以说，TCP/IP 是一种“事实上的标准”。2.3.1 TCP/IP 模型1.应用层应用层为用户提供网络应用，并为这些应用提供网络支撑服务，把用户的数据发送到低层，为应用程序提供网络接口。由于TCP/IP 将所有与应用

25、相关的内容都归为一层，所以在应用层要处理高层协议、数据表达和对话控制等任务。2.传输层传输层的作用是提供可靠的点到点的数据传输，能够确保源节点传送的数据报正确到达目标节点。为保证数据传输的可靠性，传输层协议也提供了确认、差错控制和流量控制等机制。传输层从应用层接收数据，并且在必要的时候把它分成较小的单元，传递给网络层，并确保到达对方的各段信息正确无误。2.3.1 TCP/IP 模型3.网络层网络层的主要功能是负责通过网络接口层发送IP 数据包，或接收来自网络接口层的帧并将其转为IP 数据包，然后把IP 数据包发往网络中的目的节点。为正确地发送数据，网络层还具有路由选择、拥塞控制的功能。由于这些

26、数据包达到的顺序和发送顺序可能不同，因此如果需要按顺序发送及接收时，传输层必须对数据包排序。4.网络接口层网络接口层相当于OSI 中的最低两层，也可看作TCP/IP 利用OSI 的下两层，指任何一个能传输数据报的通信系统，这些系统大到广域网、小到局域网甚至点到点连接，正是这一点使得TCP/IP 具有相当的灵活性。2.3.2 Windows 网络组件1.网络组件的配置流程 配置网络硬件：确认网卡等网络硬件已经正确连接。配置系统软件：确认操作系统已经正常运行。配置网卡驱动程序：确保操作系统中的网卡驱动程序安装正确。配置网络组件：网络中的组件是实现网络通信和服务的基本保证。2.3.2 Windows

27、 网络组件2.Windows 网络组件的类型（1）客户端客户端组件提供了网络资源访问的条件。Windows Server 2012 R2 系统提供了“Microsoft网络客户端”组件，配置了该组件的计算机可以访问Microsoft网络上的各种软硬件资源。（2）服务服务组件是网络中可以提供给用户的网络功能。在Windows Server 2012 R2 系统中，基本的服务组件是“Microsoft网络的文件和打印机共享”。配置了该组件的计算机将允许网络上的其他计算机通过Microsoft网络访问本地计算机资源。2.3.2 Windows 网络组件（3）协议协议是网络中相互通信的规程和约定，也就

28、是说，协议是网络各部件通信的语言，只有安装有相同协议的两台计算机才能相互通信。Windows Server 2012 R2 系统支持的协议主要有以下类型：Internet 协议版本4（TCP/IPv4）。Internet 协议版本6（TCP/IPv6）。QoS 数据包计划程序。链路层拓扑发现响应程序。链路层拓扑发现映射器I/O 驱动程序。【任务实施】实训1 使用双绞线跳线连接两台计算机实训2 安装网络协议实训3 设置IP 地址信息实训4 测试两台计算机的连通性任务2.4 理解TCP/IP 协议【任务目的】（1）理解TCP/IP 协议模型的数据处理过程；（2）理解TCP/IP 协议中常用协议的基

29、本工作机制。【工作环境与条件】（1）安装好Windows 操作系统的计算机；（2）网络模拟和建模工具Cisco Packet Tracer。【相关知识】与OSI 参考模型一样，TCP/IP 网络上源主机的协议层与目的主机的同层协议层之间，通过下层提供的服务实现对话。源主机和目的主机的同层实体称为对等实体或对等进程，它们之间的对话实际上是在源主机协议层上从上到下，然后穿越网络到达目的主机后再在协议层从下到上到达相应层。【相关知识】TCP/IP 模型在应用层有很多协议，而网络层和传输层的协议数量很少，这恰好表明TCP/IP 协议可以应用到各式各样的网络上，同时也能为各式各样的应用提供服务。【相关知识】【相关知识】实际上在TCP/IP 模型中，每往下一层，便多加了一个报头，这个报头对上层来说是透明的，上层根本感觉不到下层报头的存在。假设物理网络是以太网，上述基于TCP/IP 的文件传输（FTP）应用加入报头的过程便是一个逐层封装的过程，当到达目的主机时，则是从下而上去掉报头的一个解封装的过程。【任务实施】实训1 分析TCP/IP 网络层协议实训2 分析TCP/IP 传输层和应用层协议