组建家庭网络.docx
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组建家庭网络
项目二组建家庭网络
一、实训目的
使用双绞线连接PC，组成直连网络；
理解交叉线和直连线的区别；
会测试网络的连通性。
二、背景环境
寝室现在有两台PC机，现在需要两台电脑互联，可以用来传输资料，同时也可以用联机打游戏，现在需要做一个交叉线实现两台互联，组成一个直连网络。
并且分别配置两台电脑的IP为192.168.1.1、192.168.1.2，子网掩码为255.255.255.0。
三、技术原理
双机互联组成的网络是最小的网络，双机互联网络也具有所有完整网络组建必须具有的网络组成部分：
网络通信介质、网络终端、网络互联设备。
交叉线一般用来连接同型设备，两台PC机互联需要交叉线来互联。
CSMA工作原理
由IEEE802.3标准确定的CSMA/CD检测冲突的方法如下：
（1）当一个站点想要发送数据的时候，它检测网络查看是否有其他站点正在传输，即监听信道是否空闲。
（2）如果信道忙，则等待，直到信道空闲；如果信道闲，站点就传输数据。
（3）在发送数据的同时，站点继续监听网络确信没有其他站点在同时传输数据。
因为有可能两个或多个站点都同时检测到网络空闲然后几乎在同一时刻开始传输数据。
如果两个或多个站点同时发送数据，就会产生冲突。
（4）当一个传输节点识别出一个冲突，它就发送一个拥塞信号，这个信号使得冲突的时间足够长，让其他的节点都能发现。
（5）其他节点收到拥塞信号后，都停止传输，等待一个随机产生的时间间隙（回退时间，BackoffTime）后重发。
如图6-25所示，现假定A、B两个站点位于总线两端，两站点之间的最大传播时延为tp。
当A站点发送数据后，经过接近于最大传播时延tp时，B站点正好也发送数据，此时冲突便发生。
发生冲突后，B站点立即可检测到该冲突，而A站点需再经过一份最大传播时延tp后，才能检测出冲突。
也即最坏情况下，对于基带CSMA/CD来说，检测出一个冲突的时间等于任意两个站之间最大传播时延的两倍（2tp）。
数据帧从一个站点开始发送，到该数据帧发送完毕所需的时间和为“数据传输时延”；同理，数据传输时延也表示一个接收站点开始接收数据帧，到该数据帧接收完毕所需的时间。
数据传输时延（s）=数据帧长度（bit）/数据传输速率（bps）。
若不考虑中继器引入的延迟，数据帧从一个站点开始发送，到该数据帧被另一个站点全部接收所需的总时间，等于数据传输时延与信号传播时延之和。
……
四、知识准备（自定义）
什么是LAN
局域网（LocalAreaNetwork，LAN）是指在某一区域内由多台计算机互联成的计算机组。
一般是方圆几千米以内。
局域网可以实现文件管理、应用软件共享、打印机共享、工作组内的日程安排、电子邮件和传真通信服务等功能。
局域网是封闭型的，可以由办公室内的两台计算机组成，也可以由一个公司内的上千台计算机组成。
LAN的特点
局域网有以下特点：
（1）覆盖范围一般在几公里以内；
（2）采用专用的传输媒介来构成网路，传输速率在1兆比特/秒到100兆比特/秒之间或更高；
（3）多台（一般在数十台到数百台之间）设备共享一个传输媒介；
（4）网络的布局比较规则，在单个LAN内部一般不存在交换节点与路由选择问题；
（5）拓扑结构主要为总线型和环型。
LAN目前广泛应用于办公室自动化、生产自动化和信息处理系统中。
什么是以太网络
以太网，指由施乐公司创建并由施乐、Intel和DEC公司联合开发的基带局域网规范。
以太网络使用CSMA/CD（载波监听多路访问及冲突检测技术）技术，并以10Mbps的速率运行在多种类型的电缆上。
以太网络发展历史
90年代，交换型以太网得到了发展，并先后推出了100兆的快速以太网、1000兆的千兆位以太网和10000兆的万兆位以太网等更高速的以太网技术。
以太网的帧格式特别适合于传输IP数据包。
随着Internet的快速发展，以太网被广泛使用。
值得一提的是，如果接入网也采用以太网，将形成从局域网、接入网、城域网到广域网全部是以太网的结构，这样采用与IP数据包结构近似的以太网帧结构，各网之间无缝连接，中间不需要任何格式转换，可以提高运行效率，方便管理，降低成本，这种结构可以提供端到端的连接。
基于以上原因，以太网接入得到了快速发展，并且越来越受到人们的重视。
说明白点，我们平常所用局域网一般都是以太网，为什么是以太网呢？
局域网中使用的网卡都是以太网卡，各种集线器，交换机，路由器也是以太网接口。
以太网其实一个IEEE802.3下的协议标准，各生生产厂商在这个协议标准之下，不同的厂家，生产出同种电气结构，数据通信结构的产品，用这些产品组建起来的网络总称就是以太网，包括局域网、城域网，广域网。
网络拓扑
计算机网络的拓扑结构是指网络中各个站点相互连接的形式,在局域网中明确一点讲就是文件服务器、工作站（连接在网络上的计算机、大容量的外存、高速打印机等设备均可看作是网络上的一个节点，也称工作站）和电缆等的连接形式.现在最主要的拓扑结构有总线型拓扑、星型拓扑、环型拓扑以及它们的混合型。
顾名思义,总线型其实就是将文件服务器和工作站都连在称为总线的一条公共电缆上,且总线两端必须有终结器;星型拓扑则是以一台设备作为中央连接点,各工作站都与它直接相连形成星型;而环型拓扑就是将所有站点彼此串行连接,像链子一样构成一个环形回路;把这三种最基本的拓扑结构混合起来运用自然就是混合型了。
网络模型
许多工程系统的共同特点是：
它们是由许多实际上交织成网络形式的单元所组成。
典型的例子有，城市交通运输系统、城市污水汇集和处理系统，城市供水系统、城市电力电讯系统等。
此外，许多工程决策问题和组织系统，虽然不具有网络的表现形式，但也常可用网络模型来解释。
例如，在一个建筑企业中，决策和命令的流程可以用网络模型来描述，在工程施工过程中，工作进度表可以看作是由工序组成的网络等。
将庞大复杂的工程系统和管理问题用网络模型加以描述，可以便利地解决很多工程设计和管理决策的最优化问题。
网络模型包括三个要素：
一．是表征系统组成元素的节点。
二．是体现各组成元素之间关系的箭线（有时是边）。
三．是在网络中流动的流量，它一方面反映了元素间的量化关系，同时也决定着网络模型优化的目标与方向。
网卡
网卡
计算机与外界局域网的连接是通过主机箱内插入一块网络接口板（或者是在笔记本电脑中插入一块PCMCIA卡）。
网络接口板又称为通信适配器或网络适配器（adapter）或网络接口卡NIC（NetworkInterfaceCard）但是现在更多的人愿意使用更为简单的名称“网卡”。
网卡功能简述
网卡是工作在物理层的网路组件，是局域网中连接计算机和传输介质的接口，不仅能实现与局域网传输介质之间的物理连接和电信号匹配，还涉及帧的发送与接收、帧的封装与拆封、介质访问控制、数据的编码与解码以及数据缓存的功能等。
网卡功能详解：
网卡上面装有处理器和存储器（包括RAM和ROM）。
网卡和局域网之间的通信是通过电缆或双绞线以串行传输方式进行的。
而网卡和计算机之间的通信则是通过计算机主板上的I/O总线以并行传输方式进行。
因此，网卡的一个重要功能就是要进行串行/并行转换。
由于网络上的数据率和计算机总线上的数据率并不相同，因此在网卡中必须装有对数据进行缓存的存储芯片。
在安装网卡时必须将管理网卡的设备驱动程序安装在计算机的操作系统中。
这个驱动程序以后就会告诉网卡，应当从存储器的什么位置上将局域网传送过来的数据块存储下来。
网卡还要能够实现以太网协议。
网卡并不是独立的自治单元，因为网卡本身不带电源而是必须使用所插入的计算机的电源，并受该计算机的控制。
因此网卡可看成为一个半自治的单元。
当网卡收到一个有差错的帧时，它就将这个帧丢弃而不必通知它所插入的计算机。
当网卡收到一个正确的帧时，它就使用中断来通知该计算机并交付给协议栈中的网络层。
当计算机要发送一个IP数据报时，它就由协议栈向下交给网卡组装成帧后发送到局域网。
随着集成度的不断提高，网卡上的芯片的个数不断的减少，虽然现在个厂家生产的网卡种类繁多，但其功能大同小异。
网卡的主要功能有以下三个：
1.数据的封装与解封：
发送时将上一层交下来的数据加上首部和尾部，成为以太网的帧。
接收时将以太网的帧剥去首部和尾部，然后送交上一层；
2.链路管理：
主要是CSMA/CD（CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionDetection，带冲突检测的载波监听多路访问）协议的实现；
3.编码与译码：
即曼彻斯特编码与译码。
双绞线（直连线、交叉线）
：
交叉线：
又叫反线，线序按照一端568A，一端568B的标准排列好线序，并用RJ45水晶头夹好。
具体的线序制作方法是：
一端采用：
1、白绿、2、绿、3、白橙、4、蓝、5、白蓝、6、橙、7、白棕、8、棕，即568A标准。
另一端在这个基础上将这八根线中的1号和3号线，2号和6号线互换一下位置，这时网线的线序就变成了568B（即白橙，橙，白绿，蓝，白蓝，绿，白棕，棕的顺序）做线标准不变，这样交叉线就做好了。
1－3、2－6交叉接法。
虽然双绞线有4对8条芯线，但实际上在网络中只用到了其中的4条，即水晶头的第1、第2和第3、第6脚，它们分别起着收、发信号的作用。
交叉线一般用于相同设备的连接,比如路由和路由电脑和电脑之间；现在的很多也支持直通线了，但建议还是使用交叉线。
交叉线主要用于：
PC-PC:
交叉线HUB-HUB普通口:
交叉线HUB-HUB级连口-级连口：
交叉线HUB-SWITCH:
交叉线SWITCH-SWITCH:
交叉线ROUTER-ROUTER:
交叉线PC-ROUTER（以太网接口）：
交叉线
直连线：
是用于连接网络中计算机与集线器（或交换机）的双绞线。
它又分为一一对应接法和100M接法。
一一对应接法，即双绞线的两头连线要一一对应，这一头的一脚，一定要连着另一头的一脚，虽无顺序要求，但要一致。
100M接法，是指它能满足100M带宽的通讯速率。
它的接法虽然也是一一对应，但每一脚的颜色是固定的，具体排列顺序为：
白橙／橙／白绿／蓝／白蓝／绿／白棕／棕
网络地址（IP地址、MAC地址）
IP地址
所谓IP地址就是给每个连接在Internet上的主机分配的一个32bit地址。
按照TCP/IP协议规定，IP地址用二进制来表示，每个IP地址长32bit，比特换算成字节，就是4个字节。
例如一个采用二进制形式的IP地址是“00001010000000000000000000000001”，这么长的地址，人们处理起来也太费劲了。
为了方便人们的使用，IP地址经常被写成十进制的形式，中间使用符号“.”分开不同的字节。
于是，上面的IP地址可以表示为“10.0.0.1”。
IP地址的这种表示法叫做“点分十进制表示法”，这显然比1和0容易记忆得多。
MAC地址
MAC（MediaAccessControl）地址，或称为MAC位址、硬件位址，用来定义网络设备的位置。
在OSI模型中，第三层网络层负责IP地址，第二层资料链结层则负责MAC位址。
因此一个主机会有一个IP地址，而每个网络位置会有一个专属于它的MAC位址
对等网
通常是由很少几台计算机组成的工作组。
对等网采用分散管理的方式，网络中的每台计算机既作为客户机又可作为服务器来工作，每个用户都管理自己机器上的资源。
对等网可以说是当今最简单的网络，非常适合家庭，校园和小型办公室。
它不仅投资少，连接也很容易。
……
四、实验设备（自定义）
交叉线（1根）、PC（2台）。
……
五、实验拓扑（自定义）
六、实训要求（自定义）
准备一根交叉线，连接两台PC机，分别配置两台PC的IP地址：
192.168.1.1、192.168.1.2，子网为255.255.255.0，最后测试两台PC连通性。
……
七、实验步骤（自定义）
步骤1：
制作双绞线
取一根长约10米长的网线一头用568A，另一头用568B，制作一根交叉线。
568A：
白绿、绿、白橙、蓝、白蓝、橙、白棕、棕。
568B：
白橙、橙、白绿、蓝、白蓝、绿、白棕、棕。
步骤2：
连网线
分别把网线插在2台电脑的网线插槽上
步骤3：
配置IP地址
第一步：
鼠标右键单击桌面上的“网上邻居”图标，弹出菜单选择“属性”。
第二步：
在打开的“网络连接”窗口里右键单击“本地连接”图标并选择“属性”
第三步：
然后在打开的窗口内鼠标左键双击“Internet协议（TCP/IP）”
第四步：
在打开的窗口内选择“使用下面的IP地址（S）”，在文本框中填入IP地址、子网掩码，
第五步：
我们选择任意子网的IP地址进行设置，IP地址：
192.168.1.1，子网掩码：
255.255.255.0。
（注：
另外一台电脑IP地址为：
192.168.1.2，子网掩码：
255.255.255.0）
步骤5：
测试网络连通性
1、接上网线，利用Ping命令进行测试网络连通性。
2、点击“开始”菜单，点击“运行”命令，弹出“运行”对话框，输入“cmd”命令。
3、弹出“命令提示符”窗口
4、利用ping命令，测试PC1是否与PC2相通，如果在PC1中输入：
ping192.168.1.2。
如果结果显示下列信息则表示两机相同：
Replyfrom192.168.1.2:
bytes=32time<10msTTL=128
Replyfrom192.168.1.2:
bytes=32time<10msTTL=128
Replyfrom192.168.1.2:
bytes=32time<10msTTL=128
如果结果显示下列信息则表示两机不同：
Requesttimedout.
Requesttimedout.
Requesttimedout.
……
八、注意事项
如果在网络配置都正确的情况下，测试网络不同，那么应该查看对方计算机上的防火墙是否开启，如果开启吧其关闭即可。
关闭防火墙的过程如下：
在Windows操作系统中，打开“开始”菜单—>“设备”—>“网络连接”，在“网络连接”图标上单击右键，在弹出的快捷菜单中选择“属性”—>“高级”—>“Windows防火墙”，设置“关闭”防火墙。
九．配置网络应用
DHCP服务器的安装与配置
安装DHCP服务器的步骤如下：
步骤1启动"添加/删除程序"对话框
步骤2单击"添加/删除Windows组件"出现"windows组件向导单击下一步"出现"Windows组件"对话框从列表中选择"网络服务"如图2
步骤3单击"详细内容"，从列表中选取"动态主机配置协议（DHCP）"如图3单击"确定"
步骤4单击"下一步"输入到Windows2000Server的安装源文件的路径，单击"确定"开始安装DHCP服务
步骤5单击"完成"，当回到"添加/删除程序"对话框后，单击"关闭"按钮
安装完毕后在管理工具中多了一个"DHCP"管理器
添加DHCP服务器
在安装DHCP服务后，用户必须首先添加一个授权的DHCP服务器，并在服务器中添加作用域设置相应的IP地址范围及选项类型，以便DHCP客户机在登录到网络时，能够获得IP地址租约和相关选项的设置参数。
添加DHCP服务器的步骤如下：
步骤1启动DHCP管理控制台，如图4
步骤2选择"操作"菜单中的"添加服务器"，启动添加服务器向导单击"下一步"出现"指定DHCP服务器"对话框如，单击"浏览"按钮后出现"目录中授权的服务器"对话框，在此用户可用给DHCP服务器添加授权，单击"添加"按钮，出现"授权DHCP服务器"窗体如图5，填写用户要建立DHCP服务的服务器名或IP地址。
步骤3在"目录中授权的服务器"对话框中选择上一步添加的服务器，单击"管理"→下一步→完成
在"DHCP"管理控制台中出现刚才添加的服务器
如图6
在DHCP服务器中添加作用域
步骤1在DHCP控制台中单击要添加作用域的服务器→操作→新建→作用域→出现"创建作用域向导"
步骤2单击"下一步"然后"输入作用域名"对话框在此输入本域的域名
步骤3单击"下一步"输入作用域将分配的地址服务几子网掩码如图7
步骤4单击"下一步"在"添加排除"对话框中输入需要排除的地址服务
如图8
步骤5单击"下一步"选择租约期限（默认为8天）
步骤6单击"下一步"选择配置DHCP选项
如图9
步骤7单击"下一步"输入默认网关IP地址，
步骤8输入域名称和DNS服务器的IP地址
如图10
步骤9单击"下一步"添加WINS服务器的地址，
步骤10单击"下一步"选择激活作用域
步骤11在DHCP控制台中出现新添加的作用域如图11，在DHCP控制台右侧窗体中的状态条中显示"运行中"表示作用域已启用。
设置完毕，当DHCP客户机启动是可以从DHCP服务器获得IP地址租约及选项设置。
设置共享（自定义）
在一台电脑上把D盘共享，打开我的电脑D盘的属性，在共享中单击（如果你知道风险，但还要共享驱动器的根目录，单击此处。
）在弹出的对话框中单击只启用文件共享点击确定。
然后单击勾选框在网络上共享这个文件夹（S）。
单击确定。
用另外台电脑访问这个共享。
……
．通讯原理（自定义）
CSMA/CD
CSMA/CD（CarrierSenseMultipleAccess/CollisionDetect）
即载波侦听多路访问/冲突检测方法
在以太网中，所有的节点共享传输介质。
如何保证传输介质有序、高效地为许多节点提供传输服务，就是以太网的介质访问控制协议要解决的问题。
CSMA/CD控制方式的优点是：
原理比较简单，技术上易实现，网络中各工作站处于平等地位，不需集中控制，不提供优先级控制。
但在网络负载增大时，发送时间增长，发送效率急剧下降。
CSMA/CD应用在ISO7层里的数据链路层
它的工作原理是:
发送数据前先监听信道是否空闲,若空闲则立即发送数据.在发送数据时,边发送边继续监听.若监听到冲突,则立即停止发送数据.等待一段随机时间,再重新尝试.
802.3
802.3通常指以太网。
一种网络协议。
描述物理层和数据链路层的MAC子层的实现方法，在多种物理媒体上以多种速率采用CSMA/CD访问方式，对于快速以太网该标准说明的实现方法有所扩展。
DIXEthernetV2标准与IEEE的802.3标准只有很小的差别，因此可以将802.3局域网简称为“以太网”。
严格说来，“以太网”应当是指符合DIXEthernetV2标准的局域网。
早期的IEEE802.3描述的物理媒体类型包括：
10Base2、10Base5、10BaseF、10BaseT和10Broad36等；快速以太网的物理媒体类型包括：
100BaseT、100BaseT4和100BaseX等。
为了使数据链路层能更好地适应多种局域网标准，802委员会就将局域网的数据链路层拆成两个子层：
逻辑链路控制LLC（LogicalLinkControl）子层
媒体接入控制MAC（MediumAccessControl）子层。
与接入到传输媒体有关的内容都放在MAC子层，而LLC子层则与传输媒体无关，不管采用何种协议的局域网对LLC子层来说都是透明的。
由于TCP/IP体系经常使用的局域网是DIXEthernetV2而不是802.3标准中的几种局域网，因此现在802委员会制定的逻辑链路控制子层LLC（即802.2标准）的作用已经不大了。
很多厂商生产的网卡上就仅装有MAC协议而没有LLC协议。
MAC子层的数据封装所包括的主要内容有：
数据封装分为发送数据封装和接收数据封装两部分，包括成帧、编制和差错检测等功能。
数据封装的过程：
当LLC子层请求发送数据帧时，发送数据封装部分开始按MAC子层的帧格式组帧：
（1）将一个前导码P和一个帧起始定界符SFD附加到帧头部分；
（2）填上目的地址、源地址、计算出LLC数据帧的字节数并填入长度字段LEN；
（3）必要时将填充字符PAD附加到LLC数据帧后；
（4）求出CRC校验码附加到帧校验码序列FCS中；
（5）将完成封装后的MAC帧递交MIAC子层的发送介质访问管理部分以供发送；接收数据解封部分主要用于校验帧的目的地址字段，以确定本站是否应该接受该帧，如地址符合，则将其送到LLC子层，并进行差错校验。
LAN三层模型结构
高层
数据链路层
网络层
以太网帧
在以太网的帧头和帧尾中有几个用于实现以太网功能的域，每个域也称为字段，有其特定的名称和目的。
下图显示了以太帧的3种不同形式。
图1以太网帧的3种不同形式
DIX（DigitalEquipmentCorporation,Intel,Xerox——数字设备公司，英特尔，施乐）
Preamble
8
Destination
6
Source
6
Type
2
DataandPad
46~1500
FCS
4
IEEE802.3（Original）
Preamble
7
SFD
1
Destination
6
Source
6
Length
2
DataandPad
46~1500
FCS
4
IEEE802.3（Revised1997）
Preamble
7
SFD
1
Destination
6
Source
6
Length/
Type2
DataandPad
46~1500
FCS
4
历史上以太网帧格式有五种
1.EthernetV1：
这是最原始的一种格式，是由XeroxPARC提出的3MbpsCSMA/CD以太网标准的封装格式，后来在1980年由DEC，Intel和Xerox标准化形成EthernetV1标准.
2.EthernetV2（ARPA）：
由DEC，Intel和Xerox在1982年公布其标准，主要更改了EthernetV1的电气特性和物理接口，在帧格式上并无变化；EthernetV2出现后迅速取代EthernetV1成为以太网事实标准；EthernetV2帧头结构为6bytes的源地址+6bytes的目标地址+2Bytes的协议类型字段+数据。
3.RAW802.3：
这是1983年Novell发布其划时代的Netware/86网络套件时采用的私有以太网帧格式，该格式以当时尚未正式发布的802.3标准为基础；但是当两年以后IEEE正式发布802.3标准时情况发生了变化—IEEE在802.3帧头中又加入了802.2LLC（LogicalLinkControl）头，这使得Novell的RAW802
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