《网络原理及体系结构》实验指导书.docx
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《网络原理及体系结构》实验指导书
实验一机房布线、拓扑结构、网络设备认识
一、实验目的
拓扑结构是网络组建与应用的基础。
通过对机房布线、拓扑结构、网络设备的认识，进一步加深对网络基本理论的理解。
本次实验的主要目的是掌握在局域网环境中电源线、通信线的连接结构以及节点间的连接结构，并在OSI参考模型的基础上认知各层的网络连接设备。
二、实验设备及环境
微机、服务器、集线器、交换机、路由器、双绞线；网络实验室。
Windows98计算机多台，安装有NT的服务器一台。
三、实验内容
1．参观实验室
2．认识网络设备
四、实验步骤
（1）认识UPS
UPS分为两种，一种是在线式UPS，另一种是后备式UPS。
提供不间断电源，防止意外断电的损失，保证系统的正常退出，数据的安全备份。
（2）认识JJW
JJW是电容式精密净化电源，其提供高质量的稳压电源，保证计算机的安全使用，正常工作。
（3）交换机（Switch）
能够将连接集中，并且能够保证宽带，既具有集线器的连接性，由具有网桥的信息流控功能，在OSI模型被视为第二层设备，一般与网络主干线连接。
提高网络的响应速度和数据传送能力的一个关键设备。
其作用是对封装数据进行转发，在端口之间建立连接，缩小冲突域，并隔离广播风暴。
随着第三层交换技术的出现，一些中高档交换机已完全可以实现IP和IPX路由，完成不同网络间的数据转发和通讯。
（4）网关
也成为协议转换器，在OSI模型被视为第三层设备。
网关称为网间连接器，协议转换器，网关一般有两种含义，在OSI体系结构中网关指传输层上的协议转换器，在TCP/IP结构中网关是指网络层中继设备即路由器。
（5）网桥
是网络使用的连接设备，在OSI模型被视为第二层设备。
又称桥接器，它能将两个或两个以上的局域网互联为一个逻辑局域网，是一个局域网上的用户可以通明的通过网桥访问另一个局域网上的资源。
（6）路由器
是互联网中使用的设备，在OSI模型被视为第三层设备。
路由器可以连结不同类型的局域网和广域网，完成在网络中寻找路径及数据包转发功能。
（7）中继器和集线器（HUB）
在物理层上实现局域网网段的互连，延长网络距离的作用。
是网络中使用的连接设备，在OSI模型被视为第一层设备。
集线器的每个端口都具有发送和接收数据的功能，当集线器的某个端口接收单工作站发来的有效数据帧时，就将数据帧转送到所有其他设备端口，然后发送给各工作站，若两个端口同时有信号输入，集线器就向所有的端口发送干扰信号，由此可以看出虽然这种网络在物理上是星形，单逻辑上仍是总线形。
（8）网络适配器
也叫网卡，它是网络上设备到网络传输媒体的通讯枢纽，是完成数据传输的关键部件。
网卡的主要功能包括数据包的封装与拆封，链路管理，数据缓存，编码与译码等。
一方面网卡读入由其他网络设备传输过来的数据包，经过拆封，将数据传给计算机，另一方面，从计算机接收数据，打包后发往其他网络设备，网卡中的数据缓冲存储器，在计算机和网卡之间起到数据中转作用。
（9）客户机
访问网络中共享资源的计算机。
客户机一般不参与网络管理，是向服务器申请服务的终端设备，用户可以在客户机上处理日常工作，并随时向服务器索取各种信息及数据，请服务器提供各种服务。
（10）服务器
能向网络用户提供特定的服务软件的配件和管理配置。
是网络运行，管理和提供服务的中心部件，起着十分重要的作用，其作用主要体现在，存储量大的共享数据和文件，具有安全管理功能，保证数据和文件的一致性，完整性和可靠性，保证通畅的网络数据传输，使各用户能够协同工作，充分利用各种共享资源。
（11）认识工作站
是指连接到计算机网络中，并通过应用程序来执行任务的个人计算机。
是网络数据主要的发生场所和使用的场所，用户主要通过工作站使用网络资源并完成自己的任务，网络操作系统是通过在个人计算机中增加网络功能，使之称为网络工作站。
（12）认识网络的拓扑结构
总线形拓扑结构采用单一信道作为传输介质，所有站点通过专门的连接器接到这根称为总线的公共信道上，任何一个站发送的信息都可沿着总线向两个方向扩散，并且总能被总线上的每一个站所接收，由于其信息向四周传播类似于广播，故总线网络也被称为广播网。
环形拓扑结构
星形拓扑结构由中央节点和通过点到点链路接到中央节点的各站点组成，任何两站之间的通信都要通过中央节点，这种结构采用集中控制，中央节点就是控制中心。
树形拓扑结构是总线型结构的扩展，它是在总线网上加分支形成的，树根称为头端，树根下有多个分支，每个分支还可以有子分支，树叶是站点，当站点发送数据时，由根接收信号，然后再重新广播发送到全网。
星形总线拓扑结构
星环形拓扑结构
（13）认识介质
双绞线、同轴电缆、光缆、无线电波。
传输介质是指网络中信息传输的媒体，传输介质的性能对传输速率，通信的距离，可连接的网络接点数目和数据传输的可靠性等均有很大的影响，必须根据不同的通信要求，合理的选择传输介质，在局域网中常用的传输介质有双绞线，同轴电缆和光导纤维等。
（14）布线系统的设计
一般在大中型网络中采用，是计算机网络工程的基础，布线系统被划分为六各子系统。
即布线子系统设计，工作区子系统设计，管理区子系统设计，设备间子系统设计，建筑群子系统，干线子系统。
以太网（IEEE802-3网络）的综合布线遵循EIA/TIA568标准，目前用的最多材料为双胶线，光线，配线架及信息模块等。
（15）布线系统的特性
兼容性、开放性、灵活性、可靠性、先进性、经济性。
（16）各设备的选择标准及使用注意事项
根据各种要求选定各设备的参数及性能，其中包括速度、连接性能、吞吐量、配置、电压、提供的服务等以及选择各设备的标准。
五、思考题
1．路由器的作用是什么？
2．交换机的作用实是什么
3．本实验室的网络拓扑结构是什么？
4．服务器与工作站之间连接的设备有什么？
六、实验报告
按所完成的实验内容，认真书写实验报告，并上交实验报告。
实验二通信线的制作
一、实验目的
通过本次实验主要掌握在遵循EIA/TIA568A、EIA/TIA568B及非标准三种情况下双绞线的排列顺序和同其他各类网络设备的连接方法。
并了解串行通信线、并行通信线和50Ω细同轴电缆的连接方法。
熟悉各种网络通信介质。
二、实验设备及环境
1．双绞线、串行线、并行线、50Ω细缆；网络实验室。
2．2台安装有Windows98的计算机。
三、实验内容
1．认识各种介质
2．认识各种制作工具
3．通信介质的制作
四、实验步骤
1．网线的分类
最常使用的双绞线规格有两种，EIA/TIAT568A和EIA/TIAT568B这两种双绞线的排线顺序如下：
EIA/TIAT568A和EIA/TIAT568B的标准线序
脚位
1
2
3
4
5
6
7
8
T568A
白绿
绿
白橙
蓝
白蓝
橙
白棕
棕
T568B
白橙
橙
白绿
蓝
白蓝
绿
白棕
棕
绕对
同一绕对
与6同一绕对
同一绕对
与3同一绕对
同一绕对
RJ-45接头，双绞线通过RJ-45接头连接到网卡和HUB上，每条双绞线的两端个需要一个接头。
将RJ-45接头有塑料弹簧片的一面向下，有针脚的一方向上，使有针脚的一方指向远离自己的方向，有方形孔的一端对着自己，此时，最左边的是第一脚，然后往右依次为第二脚，第三脚，……,第八脚。
2．网线的特性
3．网线的组成
4．网线的认识
5．做线工具的认识
6．制作细缆
7．制作粗缆
8．制作双绞线
下面以EIA/TIAT568B双绞线为例，介绍其制作的步骤。
·剪取适当长度的双绞线，长度比实际需要稍长一些为准。
·将双绞线剥去外皮约20mm.
·将4个线对的8条芯线一一拆开，按下列顺序排列整齐：
1-白橙，2-橙，3-白绿，4-蓝，5-白蓝，6-绿，7-白棕，8-棕。
·将8条芯线尽量伸直，压平，并拢，然后用压线钳剪齐，留下约14mm的长度。
·将并拢的8条芯线插入RJ-45接头中，注意白橙线要对着RJ-45的第一引脚。
·将RJ-45接头放入压线钳中的压线槽，一面用力将压线钳往接头前段顶住，一面用力将压线钳夹紧，使RJ-45接头夹紧在双绞线上。
·按相同的方法和线序，制作双绞线的另一端RJ-45接头。
·利用专门的电缆测试工具检查RJ-45接头是否正确导通。
9．制作的规范及注意事项
按上述方法制作的双绞线两端RJ-45接头中的线序完全一致，称为直通线，直通线只适用于计算机到集线设备的连接，当使用双绞线直接连接两台计算机或连接两台集线设备时，RJ-45接头另一端线序应作相应的调整，即第1，2线和第3，6线对调，成为交叉线。
即当一端线序依次为白橙、橙、白绿、蓝、白蓝、绿、白棕，棕时，另一端线序调整为白绿、绿、白橙、蓝、白蓝、橙、白棕、棕。
10．测试方法
·网卡的设置错误
·接线故障接触不良
·集线器的问题
·网卡的故障
·部分网络故障
11．直接电缆连接
·自制并行电缆（25条引脚）
·自制串行电缆（9针对9针，9针对25针，25针对25针）
以上两种较复杂这儿不在叙述，主要是不同引脚的对应连接。
·细同轴电缆
压接式BNC接头制作及联网步骤如下：
·同轴电缆由外向内分别为保护胶皮，金属屏蔽网线，透明绝缘层和芯线，用剥线小刀将同轴电缆外层保护胶皮剥去1.5cm，小心不要割伤金属屏蔽线，在将芯线外的乳白色透明绝缘层剥去0.6cm,使芯线裸露将芯线插入芯线插针尾部的小孔中。
用专用卡线钳前部的小槽用力夹一下使线芯压紧在小孔中。
·接下来是安装BNC插头，连好芯线后，先将屏蔽金属套筒套入同轴电缆，再将芯线插针从BNC插头本体尾部的孔中向前插入，使线芯插针从前端向外伸出，最后将金属套筒前推，使套筒将金属屏蔽线卡在BNC接头本体尾部的圆柱体中。
·网卡线钳上的六边形卡口用力夹，使原筒变成六边形。
·测试连接性。
·将BNC连接器连接到T型连接器上。
·在同轴电缆末端，将一个终结器连接到T型连接器上。
·将同轴电缆连接后，启动计算机，设备如网卡。
12．安装直接电缆连接程序
·打开“我的电脑”窗口，双击“控制面板”，图标打开控制面板窗口，然后，双击“添加/删除程序”图标，打开“添加/删除程序属性”对话框。
·单击windows安装程序标签切换到windows安装选项卡，在列表框中单击选中“通讯”项，单击“详细资料”按钮，打开“通讯”对话框。
·在通讯对话框中，在列表框中选中“直接电缆连接选项”，然后单击“确定”按钮，按照提示插入windows安装盘，即可完成安装。
·进行连接，依次选择“开始/程序/附件/通讯/直接电缆连接”选项打开“直接电缆连接”对话框。
·实现配制端口，选择使用端口，设定密码。
·与客户机连接，侦听检测。
五、思考题
1．各种通信介质的特点是什么？
2．制作双绞线时的注意事项是什么？
3．双绞线连接的顺序是什么？
六、实验报告
按所完成的实验内容，认真书写实验报告，并上交实验报告。
实验三两个节点的互联
一、实验目的
通过本次实验主要掌握最简单形式的网络组建，并以此掌握网络组建的基本步骤和方法，特别是要清楚通讯协议的选择和安装步骤。
最终为复杂形式的网络组建奠定基础。
二、实验设备及环境
微机、集线器、交换机、双绞线；网络实验室。
2台运行Windows98的计算机，以及10BASE-T以太网硬件连接部件。
并行线，串行线。
三、实验内容
1．构建符合10BASET标准的以太网设计方案
2．对所建的网卡进行测试
四、实验步骤
（1）实验前的准备
·在实验前准备一些必须的设备，如计算机、网卡、集线器、水晶头和网络软件等。
·配置参数
拟定计算机的名称，网卡的参数设置与所使用的协议及参数，在网络中使用了TCP/IP协议，它是网络中唯一的协议，所有设置的配置包括网卡配置的I/O端口地址和中断号。
·准备工具
做线工具，包括双绞线工具和专用剥线/压线钳各1把。
测试工具，可测试双绞线的测试仪器。
·物理连线
用双胶绞线工具制作3根带水晶头的双绞线，并用测试仪器测试合格。
关闭计算机的电源，打开计算机的机箱，将设置好端口地址和中断号的网卡插入适当的（PCI）扩展插槽，拧紧螺丝钉，再重新装好机箱盖，利用带水晶头的双绞线将各计算机通过网卡连接起来。
（2）网卡的分类
（3）网卡的功能
（4）网卡的工作原理
（5）添加网络组件
·安装网络适配器
打开计算机的电源，启动Windows98，打开“控制面板”中的“添加新硬件”，启动添加新硬件向导，根据向导安装网卡的驱动程序，这一过程会检测出所安装的硬件名称，允许设置其参数，安装中需要提供Windows98安装光盘。
在安装过程中，Windows98将会找到网卡，并将自动安装网卡驱动程序，安装定网卡驱动程序后，重新启动计算机。
打开控制面板中的系统图标，选择设备管理其选项卡，查看已安装的设备，确认网卡要出现在设备列表中，选中所安装的网卡名，单击属性，选择“资源”选项卡，可现实网卡所使用的I/O端口地址和IRQ中断号以及设置是否冲突。
如果系统具备即插即用功能，再启动计算机时，系统或自动检测到安装了的新设备，此时就可以安装驱动程序，参数由系统自动配置。
·添加网络协议
打开控制面板中的网络图标。
单击配置选项卡，在已经安装的“网络组件“栏里有网卡和TCP/IP协议，网卡是上一步操作中添加的，而TCP/IP协议是windows98默认的网络协议，如果没有TCP/IP协议，单击添加按钮添加该协议。
回到网络对话框“配置”选项卡，选择TCP/IP协议，单击属性按钮，显示出“TCP/IP”属性对话框。
单击IP地址选项卡，选择指定IP地址，在IP地址栏中输入192.168.0.1在子网掩码栏中输入255.255.255.0。
单击确定按钮，对于另外一台计算机其网卡的IP地址不得冲突。
·添加网络客户
在网络对话框的配置选项卡中，依次单击“添加”，“客户”，“添加”会显示“选择网络客户机”对话框，在“厂商”列表框中选择Microsoft,在网络客户列表中选择“Microsoft网络用户”后单击“确定”按钮。
·添加网络服务
在网络对话框的配置选项卡中，依次单击“添加”，“服务”，添加屏幕会显示“选择网络服务”对话框，在型号列表框中选择“Microsoft网络上的文件和打印机共享”后单击“确定”按钮。
单击网络对话框中的“设置文件和打印机共享”按钮，在出现的对话框中选中“允许其他人访问我的文件”和“允许其他人打印我的打印机”。
（6）标识计算机
在网络对话框中，单击标示选项卡，输入计算机名、工作组名，计算机说明可以默认。
（7）设置访问控制
在网络对话框中，单击访问控制选项卡，在出现的对话框中选择“共享的网络控制”后单击“确定”按钮，完成设置后，单击网络对话框的“确定”按钮，系统提示重新启动计算机。
（8）共享网络资源
重新启动计算机，在出现登录对话框中输入一个网络及其密码后，单击“确定”按钮后即登录到本机，同时，可以使用网络上的共享资源。
（9）实现测试及通信和网络故障检测
·桌面上是否有“网上邻居”图标，如果“网上邻居”窗口是空的或者图标丢失，网络不可用，必须添加网络才能连接找到网络的其他计算机上。
·选择开始/运行输入ping192.168.0.1检测。
·用鼠标右键点击“网上邻居”图标，选择“查找”计算机输入网络上某一台计算机的名字如找到，表明网络设置正确，否则请重新配置网络。
（10）网络的布线及注意事项
严格按照操作规程实施布线和安装及测试，为测试和排除故障打下础，并维持计算机的正常运行。
五、思考题
1．网卡的分类有几种？
2．网卡的工作原理是什么？
3．用几种方法可测试网络的接通状态？
其各种方法是怎样实现的？
六、实验报告
按所完成的实验内容，认真书写实验报告，并上交实验报告。
实验四广域网接入方法的认识
一、实验目的
通过本次实验主要了解接入广域网的常用方法，特别是接入Internet的常用方法，并认识常见的互联设备及在接入广域网中的作用。
以为掌握广域通信的理论基础打下实践基础。
二、实验设备及环境
微机、服务器、交换机、路由器；网络实验室。
Windows98计算机多台，安装有NT的服务器一台。
各种广域网连接器材，安装软件。
三、实验内容
1．实现广域网的接入
2．与Internet接入的方法
四、实验步骤
（1）接入广域网的常用方法
1．电话拨号
电话拨号是指通过调制解调器（Modem）和普通电话线以电话拨号的方式接入Internet，该方式是目前最常用的Internet接入方式之一，如果不包括电话的组装费用，该方式也是接入最少的Internet接入解决方案，但接入的速率也最低，通常不会超过56Kbps，因此，只适用于对速率几乎没什么要求的小型局域网或者家庭用户。
局域网通过拨号方式接入Internet时，所需的设备非常简单一台调制解调器，一条可拨叫的ISP电话线，一台代理服务器，当然，在小型网络中无需使用代理服务器。
任何一台计算机均可即当服务器又充当客户机。
2、ISDN（IntegratedServicesDigitalNetwork）即综合业务数字网，俗称一线通。
ISDN有很多优点，连接速度快，登录快，线路质量好，目前国内的ISDN实际上为N-ISDN，采用2B+D的模式，即提供了两个B传送和一个D传送，每个B信道的速率为64kbs，一个D传送的速率为16kbs,但D传送通常不用来传送用户数据，用户通过ISDN访问Internet进行网络数据传输的同时，自然能够使用电话，传真机等设备进行语音或其他模拟的传输。
·N-ISDN网络结构
ISDN用户终端设备主要有NT（NetworkTterminator网络终端）.TA（TerminalAdapter终端适配器）、TE（TerminalEquipment终端设备），ISDN代理服务器和ISDN路由器等。
·ISDN的接入方式
局域网是通过ISDN接入Internet可使用两种方式，一种是TAT代理服务器方案，另一种是ISDN路由器方式。
TAT代理服务器方案，将局域网内安装有TA的计算机设置为代理服务器，其他计算机则作为客户端，并通过代理服务器接入Internet,设备之间的连接方式与使用普通modem时非常相似。
ISDN路由器方式，当局域网中用户数较多时，可考虑利用ISDN路由器连接至Internet,不同品牌的专用ISDN接入数量不同，价格也有区别，一般而言，ISDN路由器带有一个ISDNBRIS/T接口，一个以太网接口，有的还带有多个RJ11时如用以连接普通模拟电话或传真机，也有一些ISDN路由器集成了NTI功能，带有一个ISDNBRI的接口。
ISDN路由器接入可用以实现多个局域网的互连，在这种情况下，局域网仅是ISDN的一个用户，用户需要通信时可通过ISDN迅速建立高速可靠的数据连接。
·DDN
DDN（DigitalDataNetwork）数字数据网，是利用数字传送传输数字位号的数字传输网，它采用的传输介质有光纤，数字微波。
卫星传送以及用户端普通电缆和双胶线。
DDN向用户提供的是永久半永久性的数字连接，可根据用户需要，在很短的时间内建立所需的带宽线路。
·用户终端接入DDN的方式
·通过调制解调器接入DDN
·通过数据终端设备接入DDN
·通过用户集中方式接入DDN
·通过路由器接入DDN
·通过模拟电路接入DDN
·DDN的特点
·数据传输速率高
·DDN专线是数字传送传输，其传输质量直接取决于光纤传输，传输质量高。
·DDN有网络管理中心，及时发现故障，保障网络运行。
·DDN便于复用，加密，并为用户提供数据，电话，传真等综合传送的良好条件。
·ADSL
ADSL（AsymmetricDigitalSubscriberLinc）,目前我国电信部门主要为用户提供ADSL接入服务。
ADSL技术可在普通电话线上将现有的电话线路的频宽径由调制解调技术处理后扩大，其中较高的部分用来将大量数据传到用户端，而用户端经由网络传送信号时，则使用较快的速度来处理，从而实现了高速数据和语音同传，使现在的普通电话线成为进行多媒体和高速数据通信的道路。
ADSL能提供高达8mbps的上行速率和1mbps的上行速率，其优势在于不需要重新布线，而且，充分利用现有的电话网络，只需在线路两端加装ADSL设备即可为用户提供高带宽接入服务，而且上网和打电话互不干扰，用户在接听，拨打电话的同时，可通过ADSL接入因特网收看影视节目，还可以很高速率下载数据文件等。
ADSL的安装也很方便快捷,由服务商将用户原有电话线接入ADSL局端设备,原有电话线路和用户电话号码保持不便,在用户端只需加入一个分离器和一个ADSLModem.将电话线连上分离器,用一条两芯电话线将分离器与ADSLModem连接在一起,再将ADSLModem连接至集线设备。
（2）建立拨号网络连接
在Windows2000中可通过以下步骤建立拨号网络连接,假设Modem已事先安装完毕。
·依次单击“开始/设置/网络和拨号连接/新建连接/”，出现“网络连接向导”安装界面。
·单击下一步，选择“拨号到Internet”。
·单击下一步，在“Internet连接向导”界面种选择“手动设置”Internet连接或通过局域网（LAN）连接。
·单击下一步出现“设置您的Internet连接对话框”，选择通过电话线和调制解调器连接“。
·单击下一步在“Internet账户连接信息”对话框中输入拨号时使用的电话号码。
·单击下一步，出现“Internet账户登录信息”对话框，在用户名后面输入拨号时所使用的用户名，在“密码”后面输入该用户所使用的密码。
·单击下一步，出现“配置您的计算机”对话框，在“连接名”后输入拨号时使用的名称。
·单击“下一步”出现，设置“InternetMail账号”对话框，询问是否立即设置E-Mail账号，由于该计算机名被置为Internet共享服务器，所以选择“否”。
·单击下一步，出现“Internet连接向导运行完毕”对话框，当需要立即拨入Internet时，可选择“”要立即连接到Internet“，否则不选。
·单击“完成”结束设置。
五、思考题
1．接入广域网的常用方法有几种，分别是什么？
2．怎样实现建立拨号网络连接？
3．谈谈Internet连接的几种方法？
4．谈谈ADSL的特点是什么？
六、实验报告
按所完成的实验内容，认真书写实验报告，并上交实验报告。
实验五Internet应用
一、实验目的
通过本次实验主要掌握Internet主要服务的应用，特别是对IE、OutlookExpress、CuteFTP等网络应用工具要求熟练掌握。
二、实验设备及环境
微机、服务器、交换机、路由器；网络实验室。
单机或网络环境下的服务器、工作站
Internet连接的设备
Windows98计算机一台，计算安装了InternetExplorer和OutlookExpress和Cuteftp4.0
三、实验内容
1．连接Internet
2．使用Explorer
3．使用outLook
4．使用Cuteftp4.0
四、实验步骤
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