网络工程网络设备教案

课题纲要题目：网络硬件设备内容：详细说明计算机网络的结构分类，介绍服务器、网卡、网线、交换机、路由器、防火墙等网络硬件设备的原理以及工作方式。

学习要求：了解服务器、网卡、网线、交换机、路由器、防火墙等网络硬件设备的原理以及工作方式，掌握计算机网络的结构分类。

重点： 1服务器和交换机的工作原理，计算机的网络结构分类。

难点：计算机的网络结构分类及网络硬件设备在其中所起到的作用教学方式：计算机网络结构分类及优缺点（25分钟）网络传输介质介绍（15分钟）服务器工作原理及工作方式（10分钟）交换机工作原理及工作方式介绍（15分钟）路由器工作原理及工作方式（20分钟）网络安全介绍（5分钟）所用主要设备仪器：多媒体教案正文1.实训目的了解服务器、网卡、网线、交换机、路由器、防火墙等网络硬件设备的原理以及工作方式。

2.实训内容服务器、网线、网卡、集线器、交换机、路由器、防火墙。

3.实训器材服务器、网线、网卡、集线器、交换机、路由器、防火墙等。

4.实训步骤计算机网络的结构，其实就是网络信道分布的拓朴结构。

在计算机网络中，常常把网络的组成形式称之为拓朴结构。

常见的拓朴结构有5种：总线型、星型、环型、树型和网状型。

1.总线型总线型的拓朴结构，是用一条公共线即总线作为传输介质，所有的节点都连接在总线上。

总线网络具有布线简单、维护方便、建设成本低等优点，但有网络竞争、易出错和检测困难等缺点。

局域网中的以太网就是一种总线拓朴结构的网络。

2.星型星型拓朴结构的网络是以一个中心节点和若干外围节点相连的计算机网络。

星型结构网络的优点是使用网络协议简单，错误容易检测、隔离。

缺点是中心节点的负荷较重，容易出现网络的瓶颈，一旦中心节点发生故障，将导致整个网络瘫痪。

客户机和主机的联机系统采用就是星型拓朴结构，属于集中控制式网络。

3.环型环型拓朴结构式网络上的所有节点都在一个闭合的环路上，网络上的数据按照相同的方向在环路上传输。

由于信号单向传递，适宜使用光纤。

可以构成高速网络。

虽然环型结构简单，传输延迟固定，较好地解决了网络竞争，但是如果网络上的一个节点出现故障，将会影响到整个网络。

环型节点的添加和撤消的过程都很复杂，网络扩展和维护都不方便。

IBM令牌环网就是一种环型结构网络。

4.树型树型拓朴结构网络又称为分级集中式网络。

是星型结构的扩展，它采用分层结构，具有一个节点和多层分支节点。

其特点是网络成本低，结构简单。

在网络中，任意两个节点之间不产生回路，每个链路都支持双向传输，网络中的节点扩充方便灵活，查询链路路径比较方便。

但在这种结构的网络系统中，除叶节点及相连的链路外，任何一个工作站及其链路产生故障都可能影响网络系统的正常运行。

适用于分级管理的场合，或者是控制型网络的使用。

TCP/IP网间网、著名的Internet采用的就是树型结构。

5.网状型网状型拓朴结构是一种无规定的连接方式，其中的每个节点均可能与任何节点相连。

这种网络结构的主要优点是，节点间路径多，可减少碰撞和阻塞；可靠性高，局部的故障不会影响整个网络的正常工作；网络扩充和主机入网比较灵活、简单。

缺点是网络机制复杂，建网不易。

目前大型广域网都采用这种网络结构，目的在于通过邮电部门提供的线路和服务，将若干个不同位臵的局域网连接在一起。

以上介绍的网络拓朴结构是基本结构。

在实际组建网络时，网络拓朴结构不是单一类型的，而是由几种基本类型混合而成。

如局域网常采用的是总线型、星型、环型和树型结构，广域网常采用的是树型和网状型结构。

(1)服务器在网络中运行着无数的服务器。

从字面上就很好理解，为客户机提供服务的计算机就称为服务器。

不同的服务器有不同的服务功能，比如DHCP服务器可以为客户机提供动态TCP/IP配臵，DNS服务器可以为客户机解析域名，文件服务器可以提供文件共享服务。

网络的规模不同，使用的服务器也不同。

一般小型网络使用的服务器，就是一台配臵比一般客户机要好的主机。

但是对于中型网络中的服务器就必须购买专用的服务器才能满足用户的需要，一般这一类的服务器和一般的PC不同，使用专用的CPU，专用的ECC(错误检查和纠正)内存，以及支持热插拨并且能够构建独立磁盘多重阵列的起高速SCSI硬盘。

对于大型网络来说一台服务器或者几台服务器根本无法满足用户需求，一般像微软，雅虎这样的大网站，无论使用多好多贵的服务器，如果只有一台是绝对无法满足用户需求。

像这样的大型网络，一般都是由几台甚至几十台服务器共同建成为“群集”系统才能够满足需求。

而服务器操作系统也是服务器中的重要内容。

常见的服务器操作系统有Windows 2000系列，UNIX/LINUX，NetWare等。

其中以Windows 2000系统使用最为广泛，Windows 2000依靠图形化的界面，强大的功能，超强的兼容性和易用性成为目前最受广大用户青睐的一款服务器操作系统。

而UNIX/LINUX依靠公开性和安全性(UNIX/LINUX的源代码是对外开放的)，成为Windows惟一的竞争对手。

而Novell公司的NetWare现在几乎已经很少看到了，随着时间的流逝NetWare将逐渐从大家的视线中消失。

(2)网线在计算机网络中，要想让计算机相互通信，必须有传输介质，例如网线使它们相互连接，现在网络中常用的传输介质有同轴电缆、双绞线和光缆，以及现在刚刚光起的无线技术等。

同轴电缆在早期的网络中，同轴电缆是网线中的主流。

但是现在已经基本被双绞线所代替，本节简单介绍一个同轴电缆的相关知识。

同轴电缆是由空心的外圆柱导体和一根位于中心轴线的内导体组成，两导体间用绝缘材料隔开。

同轴电缆由4个部分组成。

中心导体：中心轴线位臵的铜导线，标准同轴电缆中心导体为多芯铜线。

绝缘体：隔离中心导体和导电网，目的是避免短路。

导电网：网状铜导体，与中心导体以一层绝缘体相隔，作为接地线用。

在网络信息传输过程中，可用来作为中心导体的参考电压。

外层包裹：保护网线免受外界干扰，并预防网线在不良环境中受到氧化或其他损伤。

根据直径同轴电缆还分为粗缆和细缆。

粗缆：传输距离为500m，传输速率为10Mbps，连接时需要两端安装终接器。

细缆：传输距离为185m，传输速率为10Mbps，使用T型头与BNC网卡相连。

同时组缆的成本要比细缆成本高，现在同轴电缆几乎已被光缆和双绞线所取代。

●双绞线双绞线是目前最常用的网线，内有八根铜芯，两两对绞，四对对相互缠绕，其中一对负责发送数据，一对负责接收数据。

加外两对则负责连接对方的接收发送接口。

在有限的距离以内双绞线的传输率可以达到10～100Mbps，如果距离短，网络经过特殊电子传输技术进，传输率可达100～155Mbps。

双绞线可以分为非屏蔽双绞线(UTP)和屏蔽双绞线(STP)两类。

非屏蔽双绞线(UTP)：只有一层绝缘胶皮，重量轻，组网灵活，而且成本也比较低，目前普通用户使用的双绞线几乎都为非屏蔽双绞线。

屏蔽双绞线(STP)：STP和UTP不同的地方是，在绝缘层和双绞线之间多了一层金属屏蔽。

这样做的好处就是可以以减少电磁辐射对传数据的干扰，同时还能提高数据的传输速率。

由于价格昂贵，所以一般只在一些特殊的地方才使用屏蔽双绞线。

双绞线使用国际标准的RJ-45插头与计算机或其他网络设备相连。

双绞线中包含4个色对，具体为白橙/橙，白蓝/蓝，白绿/绿，白棕/棕。

在568B标准中白橙/橙负责发送数据，白绿/绿负责接收数据，另外两对负责连接对方接口的发送和接收接口。

●光缆光纤全称为光导纤维，主要由有机玻璃构成，光纤传输的是光信号，所以不会受到外界的任何干扰，信号衰减速度也很慢，所以光纤一般传输的最大长度可以达到2000m。

光纤的传输速率也非常高，光纤网络的理论最高可以达到50000Gbps。

但是光纤传输需要专门的光转换器。

光纤被分为两大类，单模和多模。

单模光纤：其特点就是单色光直线传输，仅有一条光通路，传输信息容量大，传输距离长，传输速率高。

但成本较高。

这类光纤使用于大容量，长距离的通信。

多模光纤：特点为复色光全反射传输。

传输距离短，速率也比单模光纤差，但是成本较低，适用于小范围的传输。

目前市面上的光纤一般都为多模光纤。

在传输介质中光纤可以算做是性能最为优秀的成员，虽然现在还没有到完全的普及，但是相信随着技术的发展和光纤成本的降低，在不久的将来光纤将会得到全面的普及。

●无线传输介质无线网络就是在没有物理连接线路的情况下，以无线电波或者红外线为载体进行网络信息传递的技术，这是近几年才兴起的技术。

随着Intel公司的迅驰技术的出现，无线网络技术更是得到了飞速的发展。

而无线传输介质也分为两类，一类是红外线，另一类是无线电波。

红外线：红外线传输的主要有以下特点，传输中间不能有阻挡物，要求接收器必须对准发送装臵，并且只能在很小的范围之内传输。

无线电波：要求接收装臵频率必须一致，并且只能在一定范围之内才能够进行通信。

无线网络技术现在正处在发展阶段，各项技术都还不够成熟。

要想普及起来还有很长的路要走。

(3)网卡网卡又称为“网络适配器”，它是网络中不可缺少的一个设备。

网卡作为连接计算机与计算机之间的桥梁，它的主要功能有以下两点。

●接收网络中传输的数据包，并且将数据包进行解析，当发现数据包不是传给本地计算机时就会将它丢弃，如果确认数据包是发送给本机的，则立即发送到本地计算机。

●封装本地计算机想要发送的数据，并且将它们发送网络当中。

那么网卡是如何标识自己的呢？每一块网卡都有它的物理地址（MAC地址），而且不同的网卡它的MAC地址都是全球唯一的。

就好像我们的家庭住址一样。

MAC 地址是由12位十六进制数组成，其中前6位为网卡的厂商号，后6位为网卡的序列号。

如何来查看见MAC地址呢？在命令行提示符中输入ipconfig /all命令，即可以查看到MAC地址，如图错误！文档中没有指定样式的文字。

-1所示。

图错误！文档中没有指定样式的文字。

-1 MAC地址MAC地址作为网卡的唯一标识，它能否修改呢？答案是肯定的，那么如何修改呢？首先右击“网上邻居”图标，在弹出的快捷菜单中选择“属性”，在网络连接窗口中，右击“本地连接”图标，在弹出的快捷菜单中选择“属性”，弹出“本地连接属性”对话框，单击“配臵”按钮，弹出网卡适配器配臵窗口，选择“高级”选项卡，继续选择Network Address选项，再选中“值”单选按钮，在文本框中填入一段12位的十六进制数（如FFFFFFFFFFFF），单击“确定”按钮即可更改MAC 地址。

完成修改后，可以再输入ipconfig /all命令来进行查看，注意这种修改方法，实际上只是修改MAC地址对外的标识，并不是修改了真正的MAC地址。

网卡一般通过总线接口与计算机相连，按照不同的总线类型可分为ISA网卡，PCI网卡，USB网卡和PCMCIA网卡。