計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)（第5版）課件 工作單元2　組建雙機(jī)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)

工作單元2組建雙機(jī)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)如果僅僅是兩臺計算機(jī)之間組網(wǎng)，那么可以直接使用雙絞線跳線將兩臺計算機(jī)的網(wǎng)卡連接在一起。本單元的主要目標(biāo)是理解OSI參考模型；理解以太網(wǎng)和TCP/IP協(xié)議；熟悉計算機(jī)連入網(wǎng)絡(luò)所需的基本軟硬件配置；掌握雙絞線跳線的制作方法，能夠獨立完成雙機(jī)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的連接和連通性測試。本單元主要內(nèi)容任務(wù)2.1安裝網(wǎng)卡任務(wù)2.2制作雙絞線跳線任務(wù)2.3實現(xiàn)雙機(jī)互聯(lián)任務(wù)2.4理解TCP/IP協(xié)議任務(wù)2.1安裝網(wǎng)卡【任務(wù)目的】（1）理解OSI參考模型；（2）理解以太網(wǎng)的基本工作原理；（3）掌握以太網(wǎng)網(wǎng)卡的安裝過程并熟悉網(wǎng)卡的設(shè)置；（4）理解MAC地址的概念和作用；（5）學(xué)會查看網(wǎng)卡的MAC地址。【工作環(huán)境與條件】

（1）網(wǎng)卡及相應(yīng)驅(qū)動程序；（2）安裝Windows操作系統(tǒng)的計算機(jī)（也可以使用虛擬機(jī)）。2.1.1

OSI參考模型計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是一個非常復(fù)雜的系統(tǒng)，需要解決的問題很多并且性質(zhì)各不相同，所以人們在設(shè)計網(wǎng)絡(luò)時，提出了“分層次”的思想。在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計中，可以將網(wǎng)絡(luò)總體要實現(xiàn)的功能分配到不同的模塊中，并對每個模塊要完成的服務(wù)及服務(wù)實現(xiàn)過程進(jìn)行明確的規(guī)定，每個模塊就叫做一個層次。這種劃分可以使不同的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)分成相同的層次，不同系統(tǒng)的同等層具有相同的功能，高層使用低層提供的服務(wù)時不需知道低層服務(wù)的具體實現(xiàn)方法，從而大大降低了網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計難度。在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)中，各層有各層的協(xié)議。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議對計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是不可缺少的，一個功能完備的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)需要制定一整套復(fù)雜的協(xié)議集。對于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議來說，最好的組織方式是層次結(jié)構(gòu)模型。2.1.1

OSI參考模型

OSI參考模型共分七層，從低到高的順序為：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會話層、表示層和應(yīng)用層。2.1.1

OSI參考模型

OSI參考模型各層的基本功能2.1.2

IEEE802模型

IEEE（InstituteofElectricalandElectronicsEngineers，美國電氣和電子工程師協(xié)會）專門成立了IEEE802委員會，專門從事局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化工作，經(jīng)過不斷的完善，制定了IEEE802系列標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)包含了CSMA/CD、令牌總線、令牌環(huán)等多種網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)。ISO組織已將其采納為OSI標(biāo)準(zhǔn)的一部分。常用的局域網(wǎng)技術(shù)，例如Ethernet（以太網(wǎng)）、TokenRing（令牌環(huán)）等，都遵守IEEE802系列標(biāo)準(zhǔn)。2.1.2

IEEE802模型2.1.2

IEEE802模型局域網(wǎng)作為計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的一種，應(yīng)該遵循OSI參考模型，但在IEEE802標(biāo)準(zhǔn)中只描述了局域網(wǎng)物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的功能，而局域網(wǎng)的高層功能是由具體的局域網(wǎng)操作系統(tǒng)來實現(xiàn)的。2.1.3以太網(wǎng)的CSMA/CD工作機(jī)制以太網(wǎng)（Ethernet）是目前應(yīng)用最廣泛的局域網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)，一般情況下可以認(rèn)為以太網(wǎng)和IEEE802.3是同義詞，都是使用CSMA/CD協(xié)議的局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。在總線型、環(huán)型和星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)中，都存在著在同一傳輸介質(zhì)上連接多個節(jié)點的情況，而局域網(wǎng)中任何一個節(jié)點都要求與其他節(jié)點通信，這就需要有一種仲裁方式來控制各節(jié)點使用傳輸介質(zhì)的方式，這就是所謂的介質(zhì)訪問控制。介質(zhì)訪問控制是確保對網(wǎng)絡(luò)中各個節(jié)點進(jìn)行有序訪問的方法，局域網(wǎng)中主要采用兩種介質(zhì)訪問控制方式：競爭方式和令牌傳送方式。在競爭方式中，允許多個節(jié)點對單個通信信道進(jìn)行訪問，每個節(jié)點之間互相競爭信道的控制使用權(quán)，獲得使用權(quán)者便可傳送數(shù)據(jù)。2.1.3以太網(wǎng)的CSMA/CD工作機(jī)制在以太網(wǎng)中，如果一個節(jié)點要發(fā)送數(shù)據(jù)，它將以“廣播”方式把數(shù)據(jù)通過作為公共傳輸介質(zhì)的總線發(fā)送出去，連在總線上的所有節(jié)點都能“收聽”到發(fā)送節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)信號。由于網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點都可以利用總線傳輸介質(zhì)發(fā)送數(shù)據(jù)，并且沒有控制中心，因此沖突的發(fā)生將是不可避免的。為了有效地實現(xiàn)分布式多節(jié)點訪問公共傳輸介質(zhì)的控制策略，CSMA/CD提供了自身的管理機(jī)制。2.1.3以太網(wǎng)的CSMA/CD工作機(jī)制2.1.4以太網(wǎng)的沖突域在以太網(wǎng)中，如果一個CSMA/CD網(wǎng)絡(luò)上的兩臺計算機(jī)在同時通信時會發(fā)生沖突，那么這個CSMA/CD網(wǎng)絡(luò)就是一個沖突域。連接在一條總線上的計算機(jī)構(gòu)成的以太網(wǎng)屬于同一個沖突域，如果以太網(wǎng)中的各個網(wǎng)段以中繼器或者集線器連接，因為中繼器或者集線器不具有路由選擇功能，只是將接受到的數(shù)據(jù)以廣播的形式發(fā)出，所以仍然是一個沖突域。沖突域也是一個確保嚴(yán)格遵守CSMA/CD機(jī)制而不能超越的時間概念，在CSMA/CD的機(jī)制中要求節(jié)點邊發(fā)送數(shù)據(jù)邊監(jiān)聽信道，所以要求發(fā)送端應(yīng)在數(shù)據(jù)發(fā)送完畢之前收到?jīng)_突信號。2.1.4以太網(wǎng)的沖突域2.1.5以太網(wǎng)的MAC地址在CSMA/CD的工作機(jī)制中，接收數(shù)據(jù)的計算機(jī)必須通過數(shù)據(jù)幀中的地址來判斷此數(shù)據(jù)幀是否發(fā)給自己，因此為了保證網(wǎng)絡(luò)正常運行，每臺計算機(jī)必須有一個與其他計算機(jī)不同的硬件地址，即網(wǎng)絡(luò)中不能有重復(fù)地址。MAC地址也稱為物理地址，是IEEE802標(biāo)準(zhǔn)為局域網(wǎng)規(guī)定的一種48bit的全球唯一地址，用在MAC幀中。MAC地址被嵌入到以太網(wǎng)網(wǎng)卡中，網(wǎng)卡在生產(chǎn)時，MAC地址被固化在網(wǎng)卡的ROM中，計算機(jī)在安裝網(wǎng)卡后，就是可以利用該網(wǎng)卡固化的MAC地址進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。對于計算機(jī)來說，只要其網(wǎng)卡不換，則它的MAC地址就不會改變。2.1.5以太網(wǎng)的MAC地址

IEEE802標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定網(wǎng)卡地址為6字節(jié)，在計算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中一般以12個16進(jìn)制數(shù)表示，如：00-05-5D-6B-29-F5。MAC地址中前3個字節(jié)由網(wǎng)卡生產(chǎn)廠商向IEEE的注冊管理委員會申請購買，稱為機(jī)構(gòu)唯一標(biāo)志號，又稱公司標(biāo)志符。例如D-Link網(wǎng)卡的MAC地址前3個字節(jié)為00-05-5D。MAC地址中后3個字節(jié)由廠商指定，不能有重復(fù)。在MAC數(shù)據(jù)幀傳輸過程中，當(dāng)目的地址的最高位為“0”代表單播地址，即接收端為單一站點，所以網(wǎng)卡的MAC地址的最高位總為“0”。當(dāng)目的地址的最高為“1”代表組播地址，組播地址允許多個站點使用同一地址，當(dāng)把數(shù)據(jù)幀送給組播地址時，組內(nèi)所有的站點都會收到該幀。目的地址全為“1”代表廣播地址，此時數(shù)據(jù)將傳送到網(wǎng)上的所有站點。2.1.6以太網(wǎng)的MAC幀格式實際上以太網(wǎng)有兩種幀格式，普遍采用的是DIXEthernetV2格式。2.1.7以太網(wǎng)網(wǎng)卡網(wǎng)卡在網(wǎng)絡(luò)中的工作是雙重的：一方面負(fù)責(zé)接收網(wǎng)絡(luò)上傳過來的數(shù)據(jù)包，解包后，將數(shù)據(jù)通過主板上的總線傳輸給本地計算機(jī)；另一方面它將本地計算機(jī)上的數(shù)據(jù)經(jīng)過打包后送入網(wǎng)絡(luò)。如果要使用以太網(wǎng)技術(shù)組建網(wǎng)絡(luò)，那么該網(wǎng)絡(luò)中的計算機(jī)必須安裝以太網(wǎng)網(wǎng)卡。1.按照速度分類根據(jù)以太網(wǎng)網(wǎng)卡的工作速度不同可分為10M網(wǎng)卡、100M網(wǎng)卡、10/100M自適應(yīng)網(wǎng)卡、1000M網(wǎng)卡等。2.按照總線類型分類總線類型主要指網(wǎng)卡與計算機(jī)主板的連接方式，總線類型不同則網(wǎng)卡與計算機(jī)主板間的數(shù)據(jù)傳輸速度不同，PC機(jī)中使用的網(wǎng)卡主要采用PCI或PCI-E總線類型。

2.1.7以太網(wǎng)網(wǎng)卡3.按接口類型分類網(wǎng)卡如果按接口類型劃分，可以分為RJ-45雙絞線接口、BNC細(xì)纜接口、AUI粗纜接口以及光纖接口網(wǎng)卡等。目前的網(wǎng)卡主要采用RJ-45接口和光纖接口，分別與雙絞線和光纜相連。BNC接口用于連接10Base-2網(wǎng)絡(luò)中的同軸電纜，AUI接口用于連接10Base-5網(wǎng)絡(luò)中的收發(fā)器電纜，這兩種接口的網(wǎng)卡都已不再使用?！救蝿?wù)實施】

實訓(xùn)1安裝網(wǎng)卡及其驅(qū)動程序?qū)嵱?xùn)2檢測網(wǎng)卡的工作狀態(tài)實訓(xùn)3查看網(wǎng)卡MAC地址任務(wù)2.2制作雙絞線跳線【任務(wù)目的】（1）熟悉計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中常用的傳輸介質(zhì)；（2）理解直通線和交叉線的區(qū)別和適用場合；（3）掌握非屏蔽雙絞線與RJ-45連接器的連接方法；（4）掌握簡易線纜測試儀的使用方法?！竟ぷ鳝h(huán)境與條件】

非屏蔽雙絞線、RJ-45連接器、RJ-45壓線鉗、簡易線纜測試儀。2.2.1雙絞線電纜1.雙絞線電纜的結(jié)構(gòu)雙絞線一般由兩根遵循AWG（AmericanWireGauge，美國線規(guī)）標(biāo)準(zhǔn)的絕緣銅導(dǎo)線相互纏繞而成。把兩根絕緣的銅導(dǎo)線按一定密度絞在一起，可以降低信號干擾的程度，每一根導(dǎo)線在傳輸中輻射的電波會被另一根線上發(fā)出的電波抵消。實際使用時，通常會把多對雙絞線包在一個絕緣套管里，用于網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)牡湫碗p絞線是4對的，也可將更多對雙絞線放在一個電纜套管里的，這被稱之為雙絞線電纜。在雙絞線電纜內(nèi)，不同線對具有不同的扭絞長度，一般情況下，扭絞得越密，其抗干擾能力就越強(qiáng)。根據(jù)雙絞線電纜中是否具有金屬屏蔽層，可以分為非屏蔽雙絞線電纜與屏蔽雙絞線電纜兩大類。2.2.1雙絞線電纜（1）非屏蔽雙絞線非屏蔽雙絞線電纜（UTP）沒有金屬屏蔽層，它在絕緣套管中封裝了一對或一對以上雙絞線，每對雙絞線按一定密度絞在一起，從而提高了抵抗系統(tǒng)本身電子噪聲和電磁干擾的能力，但它不能防止周圍的電子干擾。UTP電纜的結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，容易彎曲，安裝容易，占用空間少。2.2.1雙絞線電纜（2）屏蔽雙絞線隨著電氣設(shè)備和電子設(shè)備的大量應(yīng)用，通信線路會受到越來越多的電磁干擾，這些干擾可能來自動力電纜、發(fā)動機(jī)，或者大功率無線電和雷達(dá)信號之類的各種信號源，這些干擾會在通信線路中形成噪聲，從而降低傳輸性能。另一方面，通信線路中的信號能量輻射也會對鄰近的電子設(shè)備和電纜產(chǎn)生電磁干擾。在雙絞線電纜中增加屏蔽層的目的就是為了提高電纜的物理性能和電氣性能。2.2.1雙絞線電纜目前在我國絕大部分布線系統(tǒng)中，除了特殊場合（如電磁輻射嚴(yán)重或者對傳輸質(zhì)量要求較高等）使用屏蔽雙絞線電纜外，一般都采用非屏蔽雙絞線電纜。主要原因如下：屏蔽雙絞線電纜的屏蔽層必須正確接地。安裝屏蔽雙絞線電纜時必須小心，以免彎曲電纜而使屏蔽層打褶或切斷，如果屏蔽層被破壞，將增加線對受到的干擾。由于屏蔽層的存在，屏蔽雙絞線電纜的價格高于非屏蔽雙絞線電纜。屏蔽雙絞線電纜的柔軟性較差，比較難以安裝。每根電纜都需要接地，同時接線板、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等也要接地，增加了人工成本。2.2.1雙絞線電纜2.雙絞線的電纜等級類（category）是用來區(qū)分雙絞線電纜等級的術(shù)語，不同的等級對雙絞線電纜中的導(dǎo)線數(shù)目、導(dǎo)線扭絞數(shù)量以及能夠達(dá)到的數(shù)據(jù)傳輸速率等具有不同的要求。

（1）3類雙絞線電纜

（2）4類雙絞線電纜

（3）5類雙絞線電纜

（4）超5類雙絞線電纜（5e）

（5）6類雙絞線電纜

（6）超6類雙絞線電纜（6A）

（7）7類雙絞線電纜2.2.2光纜光纖是一種傳輸光束的細(xì)而柔韌的媒質(zhì)。光纜由一捆光纖組成，是目前計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中常用的傳輸介質(zhì)之一。1.光纖通信系統(tǒng)（1）光纖的結(jié)構(gòu)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的光纖主要是采用石英玻璃制成的，橫截面積較小的雙層同心圓柱體。裸光纖由光纖芯、包層和涂覆層組成。折射率高的中心部分叫做光纖芯，折射率低的外圍部分叫包層。包層的外面涂覆了一層很薄的涂覆層，涂覆材料為硅酮樹酯或聚氨基甲酸乙酯，涂覆層的外面套塑（或稱二次涂覆），套塑的原料大都采用尼龍、聚乙烯或聚丙烯等塑料。2.2.2光纜（2）光纖通信系統(tǒng)的組成光纖通信系統(tǒng)是以光波為載體、以光纖為傳輸介質(zhì)的通信方式。其中，光纖是傳輸光波的導(dǎo)體，由于光信號在光纖中只能沿著一個方向傳輸，所以全雙工系統(tǒng)應(yīng)采用兩根光纖。光發(fā)送機(jī)的主要功能是將電信號轉(zhuǎn)換為光信號，再把光信號導(dǎo)入光纖，主要使用發(fā)光二極管（LED）和半導(dǎo)體激光二極管（ILD）兩種光源。光接收機(jī)可以由光電二極管構(gòu)成，主要負(fù)責(zé)接收光纖上傳輸?shù)墓庑盘枺⑵滢D(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)過解碼后再作相應(yīng)處理。2.2.2光纜（3）光纖通信系統(tǒng)的特點優(yōu)點：傳輸頻帶寬，通信容量大； 線路損耗低，傳輸距離遠(yuǎn)； 抗干擾能力強(qiáng)，應(yīng)用范圍廣； 線徑細(xì)，重量輕； 抗化學(xué)腐蝕能力強(qiáng)； 制造資源豐富。缺點：初始投入成本比銅纜高； 更難接受錯誤的使用； 光纖連接器比銅連接器脆弱； 端接光纖需要更高級別的訓(xùn)練和技能； 相關(guān)的安裝和測試工具價格高。2.2.2光纜2.單模光纖和多模光纖光纖有兩種形式：單模光纖和多模光纖。單模光纖使用光的單一模式傳送信號，而多模光纖使用光的多種模式傳送信號。光傳輸中的模式是指一根以特定角度進(jìn)入光纖芯的光線，因此可以認(rèn)為模式是指以特定角度進(jìn)入光纖的具有相同波長的光束。2.2.2光纜單模光纖和多模光纖的纖芯和包層具有多種不同的尺寸，尺寸的大小將決定光信號在光纖中的傳輸質(zhì)量。目前常見的單模光纖主要有8.3mm/125mm（纖芯直徑/包層直徑）、9mm/125mm和10mm/125mm等規(guī)格；常見的多模光纖主要有50mm/125mm、62.5mm/125mm、100mm/140mm等規(guī)格。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)布線中主要使用具有62.5mm/125mm多模光纖；在傳輸性能要求更高的情況下也可以使用50mm/125mm多模光纖。2.2.2光纜3.光纜的種類光纜有多種結(jié)構(gòu)，它可以包含單一或多根光纖束，不同類型的絕緣材料、包層甚至銅導(dǎo)體，以適應(yīng)各種不同環(huán)境、不同要求的應(yīng)用。光纜有多種分類方法，在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中主要按照光纜的使用環(huán)境和敷設(shè)方式對光纜進(jìn)行分類。（1）室內(nèi)光纜室內(nèi)光纜的抗拉強(qiáng)度較小，保護(hù)層較差，但也更輕便、更經(jīng)濟(jì)，主要適用于建筑物內(nèi)的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)布線。（2）室外光纜室外光纜的抗拉強(qiáng)度比較大，保護(hù)層厚重，主要用于建筑物之間的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)布線，根據(jù)敷設(shè)方式的不同，室外光纜有架空光纜、管道光纜、直埋光纜、隧道光纜和水底光纜等多種類型。2.2.2光纜（3）室內(nèi)/室外通用光纜由于敷設(shè)方式的不同，室外光纜必須具有與室內(nèi)光纜不同的結(jié)構(gòu)特點。室外光纜要承受水蒸氣擴(kuò)散和潮氣的侵入，必須具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度及對嚙咬等的保護(hù)措施。室外光纜由于有PE護(hù)套及易燃填充物，不適合室內(nèi)敷設(shè)，因此人們在建筑物的光纜入口處為室內(nèi)光纜設(shè)置了一個移入點，這樣室內(nèi)光纜才能可靠地在建筑物內(nèi)進(jìn)行敷設(shè)。室內(nèi)/室外通用光纜既可在室內(nèi)也可在室外使用，不需要在室外向室內(nèi)的過渡點進(jìn)行熔接。2.2.3雙絞線跳線1.雙絞線電纜的顏色編碼雙絞線電纜中的每一對雙絞線都使用不同顏色加以區(qū)分，這些顏色構(gòu)成標(biāo)準(zhǔn)的編碼，利用這些編碼，人們很容易識別每一根線。典型的4對雙絞線電纜的4對線具有不同的顏色標(biāo)記，分別是橙色、綠色、藍(lán)色和棕色。由于每個線對都有兩根導(dǎo)線，所以通常每個線對中的一根導(dǎo)線的顏色為線對顏色加白色條紋，另一根導(dǎo)線的顏色是白色底色加線對顏色的條紋，即雙絞線線對的顏色都是互補(bǔ)的。2.2.3雙絞線跳線安裝人員可以通過顏色編碼來區(qū)分每根導(dǎo)線，ANSI/

EIA/TIA標(biāo)準(zhǔn)描述了兩種端接4對雙絞線電纜時每種顏色的導(dǎo)線的安排，分別為T568A標(biāo)準(zhǔn)和T568B標(biāo)準(zhǔn)，從而可以很有邏輯的將導(dǎo)線接入相應(yīng)的設(shè)備中。2.2.3雙絞線跳線2.RJ-45連接器

RJ-45連接器是一種透明的塑料接插件，因為其看起來像水晶，所以又稱作RJ-45水晶頭。RJ-45連接器的外形與電話線的插頭非常相似，不過電話線的插頭使用的是RJ-11連接器，與RJ-45連接器的線數(shù)不同。RJ-45連接器是8針的。所謂雙絞線跳線是兩端帶有RJ-45連接器的一段雙絞線電纜。2.2.3雙絞線跳線未連接雙絞線的RJ-45連接器的頭部有8片平行的帶“V”字型刀口的銅片并排放置，“V”字頭的兩尖銳處是較鋒利的刀口。制作雙絞線跳線的時候，將雙絞線的8根導(dǎo)線按照一定的順序插入RJ-45連接器中，導(dǎo)線會自動位于“V”字型刀口的上部。用壓線鉗將RJ-45連接器壓緊，這時RJ-45連接器中的8片“V”字型刀口將刺破雙絞線導(dǎo)線的絕緣層，分別與8根導(dǎo)線相連接。2.2.3雙絞線跳線3.雙絞線跳線的類型計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中常用的雙絞線跳線有直通線和交叉線。雙絞線兩端都按照T568B標(biāo)準(zhǔn)連接RJ-45連接器，這樣的跳線叫做直通線。直通線主要用于將計算機(jī)連入交換機(jī)，也可用于交換機(jī)和交換機(jī)不同類型接口的連接。雙絞線一端按照T568A標(biāo)準(zhǔn)連接RJ-45連接器，另一邊按照T568B標(biāo)準(zhǔn)連接，這樣的跳線叫做交叉線。交叉線主要用于將計算機(jī)與計算機(jī)直接相連，也被用于將計算機(jī)直接接入路由器的以太網(wǎng)接口?！救蝿?wù)實施】

實訓(xùn)1制作雙絞線跳線實訓(xùn)2測試雙絞線跳線任務(wù)2.3實現(xiàn)雙機(jī)互聯(lián)【任務(wù)目的】（1）認(rèn)識TCP/IP協(xié)議模型；（2）熟悉Windows系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)組件；（3）熟悉Windows環(huán)境下網(wǎng)絡(luò)組件的安裝方法；（4）掌握Windows環(huán)境下TCP/IP協(xié)議的基本設(shè)置方法。【工作環(huán)境與條件】

（1）2臺安裝好Windows操作系統(tǒng)的計算機(jī)；（2）非屏蔽雙絞線、RJ-45水晶頭、RJ-45壓線鉗、簡易線纜測試儀。2.3.1

TCP/IP模型

TCP/IP是指一整套數(shù)據(jù)通信協(xié)議，它是20世紀(jì)70年代中期，美國國防部為其ARPANET廣域網(wǎng)開發(fā)的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)和協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。TCP/IP是多個獨立定義的協(xié)議的集合，簡稱為TCP/IP協(xié)議集。雖然TCP/IP不是ISO標(biāo)準(zhǔn)，但它作為Internet/Intranet中的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，其使用已經(jīng)越來越廣泛，可以說，TCP/IP是一種“事實上的標(biāo)準(zhǔn)”。2.3.1

TCP/IP模型1.應(yīng)用層應(yīng)用層為用戶提供網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，并為這些應(yīng)用提供網(wǎng)絡(luò)支撐服務(wù)，把用戶的數(shù)據(jù)發(fā)送到低層，為應(yīng)用程序提供網(wǎng)絡(luò)接口。由于TCP/IP將所有與應(yīng)用相關(guān)的內(nèi)容都?xì)w為一層，所以在應(yīng)用層要處理高層協(xié)議、數(shù)據(jù)表達(dá)和對話控制等任務(wù)。2.傳輸層傳輸層的作用是提供可靠的點到點的數(shù)據(jù)傳輸，能夠確保源節(jié)點傳送的數(shù)據(jù)報正確到達(dá)目標(biāo)節(jié)點。為保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕瑐鬏攲訁f(xié)議也提供了確認(rèn)、差錯控制和流量控制等機(jī)制。傳輸層從應(yīng)用層接收數(shù)據(jù)，并且在必要的時候把它分成較小的單元，傳遞給網(wǎng)絡(luò)層，并確保到達(dá)對方的各段信息正確無誤。2.3.1

TCP/IP模型3.網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層的主要功能是負(fù)責(zé)通過網(wǎng)絡(luò)接口層發(fā)送IP數(shù)據(jù)包，或接收來自網(wǎng)絡(luò)接口層的幀并將其轉(zhuǎn)為IP數(shù)據(jù)包，然后把IP數(shù)據(jù)包發(fā)往網(wǎng)絡(luò)中的目的節(jié)點。為正確地發(fā)送數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡(luò)層還具有路由選擇、擁塞控制的功能。由于這些數(shù)據(jù)包達(dá)到的順序和發(fā)送順序可能不同，因此如果需要按順序發(fā)送及接收時，傳輸層必須對數(shù)據(jù)包排序。4.網(wǎng)絡(luò)接口層網(wǎng)絡(luò)接口層相當(dāng)于OSI中的最低兩層，也可看作TCP/IP利用OSI的下兩層，指任何一個能傳輸數(shù)據(jù)報的通信系統(tǒng)，這些系統(tǒng)大到廣域網(wǎng)、小到局域網(wǎng)甚至點到點連接，正是這一點使得TCP/IP具有相當(dāng)?shù)撵`活性。2.3.2

Windows網(wǎng)絡(luò)組件1.網(wǎng)絡(luò)組件的配置流程 配置網(wǎng)絡(luò)硬件：確認(rèn)網(wǎng)卡等網(wǎng)絡(luò)硬件已經(jīng)正確連接。配置系統(tǒng)軟件：確認(rèn)操作系統(tǒng)已經(jīng)正常運行。配置網(wǎng)卡驅(qū)動程序：確保操作系統(tǒng)中的網(wǎng)卡驅(qū)動程序安裝正確。配置網(wǎng)絡(luò)組件：網(wǎng)絡(luò)中的組件是實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信和服務(wù)的基本保證。2.3.2

Windows網(wǎng)絡(luò)組件2.Windows網(wǎng)絡(luò)組件的類型（1）客戶端客戶端組件提供了網(wǎng)絡(luò)資源訪問的條件。WindowsServer2012R2系統(tǒng)提供了“Microsoft網(wǎng)絡(luò)客戶端”組件，配置了該組件的計算機(jī)可以訪問Microsoft網(wǎng)絡(luò)上的各種軟硬件資源。（2）服務(wù)服務(wù)組件是網(wǎng)絡(luò)中可以提供給用戶的網(wǎng)絡(luò)功能。在WindowsServer2012R2系統(tǒng)中，基本的服務(wù)組件是“Microsoft網(wǎng)絡(luò)的文件和打印機(jī)共享”。配置了該組件的計算機(jī)將允許網(wǎng)絡(luò)上的其他計算機(jī)通過Microsoft網(wǎng)絡(luò)訪問本地計算機(jī)資源。2.3.2

Windows網(wǎng)絡(luò)組件（3）協(xié)議協(xié)議是網(wǎng)絡(luò)中相互通信的規(guī)程和約定，也就是說，協(xié)議是網(wǎng)絡(luò)各部件通信的語言，只有安裝有相同協(xié)議的兩臺計算機(jī)才能相互通信。WindowsServer2012R2系統(tǒng)支持的協(xié)議主要有以下類型：

Internet協(xié)議版本4（TCP/IPv4）。

Internet協(xié)議版本6（TCP/IPv6）。

QoS數(shù)據(jù)包計劃程序。鏈路層拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)響應(yīng)程序。鏈路層拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)映射器I/O驅(qū)動程序?！救蝿?wù)實施】

實訓(xùn)1使用雙絞線跳線連接兩臺計算機(jī)實訓(xùn)2安裝網(wǎng)絡(luò)協(xié)議實訓(xùn)3設(shè)置IP地址信息實訓(xùn)4測試兩臺計算機(jī)的連通性任務(wù)2.4理解TCP/IP協(xié)議【任務(wù)目的】（1）理解TCP/IP協(xié)議模型的數(shù)據(jù)處理過程；（2）理解TCP/IP協(xié)議中常用協(xié)議的基本工作機(jī)制?！竟ぷ鳝h(huán)境與條件】

（1）安裝好Windows操作系統(tǒng)的計算機(jī)；（2）網(wǎng)絡(luò)模擬和建模工具CiscoPacketTracer?！鞠嚓P(guān)知識】

與OSI參考模型一樣，TCP/IP網(wǎng)絡(luò)上源主機(jī)的協(xié)議層與目的主機(jī)的同層協(xié)議層之間，通過下層提供的服務(wù)實現(xiàn)對話。源主機(jī)和目的主機(jī)的同層實體稱為對等實體或?qū)Φ冗M(jìn)程，它們之間的對話實際上是在源主機(jī)協(xié)議層上從上到下，然后穿越網(wǎng)絡(luò)到達(dá)目的主機(jī)后再在協(xié)議層從下到上到達(dá)相應(yīng)層?！鞠嚓P(guān)知識】

TCP/IP模型在應(yīng)用層有很多協(xié)議，而網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層的協(xié)議數(shù)量很少，這恰好表明TCP/IP協(xié)議可以應(yīng)用到各式各樣的網(wǎng)絡(luò)上，同時也能為各式各樣的應(yīng)用提供服務(wù)?！鞠嚓P(guān)知識】

【相關(guān)知識】

實際上在TCP/IP模型中，每往下一層，便多加了一個報頭，這個報頭對上層來說是透明的，上層根本感覺不到下層報頭的存在。假設(shè)物理網(wǎng)絡(luò)是以太網(wǎng)，上述基于TCP/IP的文件傳輸（FTP）應(yīng)用加入報頭的過程便是一個逐層封裝的過程，當(dāng)?shù)竭_(dá)目的主機(jī)時，則是從下而上去掉報頭的一個解封裝的過程?！救蝿?wù)實施】

實訓(xùn)1分析TCP/IP網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議捕獲ARP和ICMP數(shù)據(jù)包2.分析ARP數(shù)據(jù)包在以太網(wǎng)中，網(wǎng)絡(luò)中實際傳輸?shù)氖菐?，一個主機(jī)和另一個主機(jī)進(jìn)行直接通信，必須要知道目標(biāo)主機(jī)的MAC地址。所謂地址解析就是主機(jī)在發(fā)送幀前將目標(biāo)IP地址轉(zhuǎn)換成目標(biāo)MAC地址的過程。ARP（AddressResolutionProtocol，地址解析協(xié)議）的基本功能就是通過目標(biāo)設(shè)備的IP地址，查詢目標(biāo)設(shè)備的MAC地址，以保證通信的順利進(jìn)行。PC0要向Server0發(fā)送數(shù)據(jù)包，其地址解析過程如下：【任務(wù)實施】

（1）PC0查看自己的ARP緩存，確定其中是否包含Server0的IP地址對應(yīng)的ARP表項，如果找到對應(yīng)表項，則PC0直接利用表項中的MAC地址將IP數(shù)據(jù)包封裝成幀，并將數(shù)據(jù)幀發(fā)送給Server0。（2）若PC0找不到對應(yīng)表項，則暫時緩存該數(shù)據(jù)包，然后以廣播方式發(fā)送ARP請求。請求報文中的發(fā)送端IP地址和發(fā)送端MAC地址為PC0的IP地址和MAC地址，目標(biāo)IP地址為Server0的IP地址，目標(biāo)MAC地址為全1的MAC地址?！救蝿?wù)實施】

（3）網(wǎng)段內(nèi)所有主機(jī)都會收到PC0的請求，Server0比較自己的IP地址和ARP請求報文的IP地址，由于兩者相同，Server0將ARP請求報文中的發(fā)送端（即PC0）IP地址與MAC地址存入自己的ARP緩存，并以單播方式向PC0發(fā)送ARP響應(yīng)，其中包含了自己的MAC地址。（4）PC0收到ARP響應(yīng)報文后，將Server0的IP地址與MAC地址的映射加入到自己的ARP緩存，同時將IP數(shù)據(jù)包以該MAC地址進(jìn)行封裝并發(fā)送給Server0。【任務(wù)實施】

3.分析IP數(shù)據(jù)包

IP協(xié)議是網(wǎng)絡(luò)層的核心，負(fù)責(zé)完成網(wǎng)絡(luò)中包的路徑選擇，并跟蹤這些包到達(dá)不同目的端的路徑。IP協(xié)議規(guī)定了數(shù)據(jù)傳輸時的基本單元和格式，但并不了解發(fā)送包的內(nèi)容，只處理源和目的端IP地址、協(xié)議號以及另一個IP自身的校驗碼，這些項形成了IP的首部信息，放在由IP進(jìn)行處理的每個包之前?！救蝿?wù)實施】

4.分析ICMP數(shù)據(jù)包

ICMP（InternetControlMessageProtocol，Internet控制報文協(xié)議）運行在網(wǎng)絡(luò)層，用于在主機(jī)、路由器之間傳遞控制消息。ICMP利用IP數(shù)據(jù)包來承載，常見的ICMP消息類型主要有以下幾種：目標(biāo)不可達(dá)（DestinationUnreachable，類型字段值3）：如果路由器不能再繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)IP數(shù)據(jù)包，將使用ICMP向發(fā)送端發(fā)送消息，以通告這種情況。回波請求（EchoRequest，類型字段值8）：由主機(jī)或路由器向特定主機(jī)發(fā)出的詢問消息，以測試目的主機(jī)是否可達(dá)。回波響應(yīng)（EchoReply，類型字段值0）：收到EchoRequest的主機(jī)對發(fā)送端主機(jī)發(fā)送的響應(yīng)消息。【任務(wù)實施】

重定向（Redirect，類型字段值5）：主機(jī)向路由器發(fā)送數(shù)據(jù)包，而此路由器知道相同網(wǎng)段上有其他路由器能夠更快的傳遞該數(shù)據(jù)包，為了方便以后路由，路由器會向主機(jī)發(fā)送重定向信息，通知主機(jī)最優(yōu)路由器的位置。超時（TimeExceeded，類型字段值11）：當(dāng)IP數(shù)據(jù)包中的TTL字段減到0時，該數(shù)據(jù)包將被刪除。刪除該數(shù)據(jù)包的路由器會向發(fā)送端傳送消息。時間戳請求和時間戳應(yīng)答（TimestampRequet，類型字段值13/TimestampReply，類型字段值15）：發(fā)送端主機(jī)創(chuàng)建并發(fā)送一個含有源時間戳的TimestampRequet消息，接收端主機(jī)收到后創(chuàng)建一個含有源時間戳、接收端主機(jī)接收時間戳以及接收端主機(jī)傳輸時間戳的TimestampReply消息。當(dāng)發(fā)送端主機(jī)收到TimestampReply消息時，可以通過時間戳估計網(wǎng)絡(luò)傳輸IP數(shù)據(jù)包的效率?！救蝿?wù)實施】

實訓(xùn)2分析TCP/IP傳輸層和應(yīng)用層協(xié)議1.捕捉數(shù)據(jù)包2.分析DNS和UDP協(xié)議（1）傳輸層端口傳輸層的主要功能是提供進(jìn)程通信能力，因此網(wǎng)絡(luò)通信的最終地址不僅包括主機(jī)地址，還包括可描述進(jìn)程的某種標(biāo)識。所以TCP/IP協(xié)議提出了端口（Port）的概念，用于標(biāo)識通信的進(jìn)程。端口是操作系統(tǒng)的一種可分配資源，應(yīng)用程序（調(diào)入內(nèi)存運行后稱為進(jìn)程）通過系統(tǒng)調(diào)用與某端口建立連接（綁定）后，傳輸層傳給該端口的數(shù)據(jù)都被相應(yīng)的進(jìn)程所接收，相應(yīng)進(jìn)程發(fā)給傳輸層的數(shù)據(jù)都從該端口輸出?！救蝿?wù)實施】

端口有兩種基本分配方式：一種是全局分配，由一個公認(rèn)權(quán)威的中央機(jī)構(gòu)根據(jù)用戶需要進(jìn)行統(tǒng)一分配，并將結(jié)果公布于眾；另一種是本地分配，又稱動態(tài)連接，即進(jìn)程需要訪問傳輸層服務(wù)時，向本地操作系統(tǒng)提出申請，操作系統(tǒng)返回本地唯一的端口號，進(jìn)程再通過合適的系統(tǒng)調(diào)用，將自己和該端口連接起來?！救蝿?wù)實施】

（2）UDP

UDP是面向無連接的通信協(xié)議。按照UDP協(xié)議處理的報文包括UDP報頭和高層用戶數(shù)據(jù)兩部分，其格式如圖2-45所示。UDP報頭