【计算机网络基础】2.组建双机互联网络

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-6B29-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。例如D-Link网卡的MAC地址前3个字节为0005-5D。MAC地址中后3个字节由厂商指定，不能有重复。
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。
【任务导入】
双绞线电缆是目前网络中最常用的传输介质。在使 用双绞线电缆布线时，通常要使用双绞线跳线实现设备 之间的连接，所谓双绞线跳线是两端带有RJ-45连接器 的双绞线电缆，可以很方便的使用和进行管理。请根据 实际需要，制作双绞线跳线，并对其连通性进行测试。
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
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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/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。
【工作环境与条件】
非屏蔽双绞线、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，可以分为非 屏蔽双绞线电缆与屏蔽双绞线电缆两大类。
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。
2.1.3 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。
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。
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，获得使用权者便可传送数据。
【任务导入】
网络接口卡（Network Interface Card，NIC）也 称网络适配器，简称为网卡，它是计算机网络中最基本 和最重要的连接设备之一。计算机在连入网络时，用到 的最基本的硬件就是网卡。请在安装Windows操作系 统的计算机上安装网卡，查看网卡的工作状态和MAC地 址。
【工作环境与条件】
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。
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。
2.1.2 IEEE 802模型
名称 802.1 802.2
802.3
802.4 802.5 802.6 802.7 802.8 802.9 802.10 802.11 802.12 802.14 802.15 802.16
内容 局域网体系结构、网络互连，以及网络管理与性能测试 逻辑链路控制控制 LLC 子层功能与服务（停用） CSMA/CD 总线介质访问控制子层与物理层规范 包括以下几个标准： IEEE 802.3：10Mb/s 以太网规范 IEEE802.3u：100Mb/s 以太网规范，已并入 IEEE 802.3 IEEE 802.3z：光纤介质千兆以太网规范 IEEE802.3ab：基于 UTP 的千兆以太网规范 IEEE 802.3ae：万兆以太网规范 令牌总线介质访问控制子层与物理层规范（停用） 令牌环介质访问控制子层与物理层规范 城域网 MAN 介质访问控制子层与物理层规范 宽带技术（停用） 光纤技术（停用） 综合语音与数据局域网 IVD LAN 技术（停用） 可互操作的局域网安全性规范 SILS（停用） 无线局域网技术 100BaseVG（传输速率 100Mb/s 的局域网标准）（停用） 交互式电视网(包括 Cable Modem) （停用） 个人区域网络（蓝牙技术） 宽带无线
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：
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。
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。
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：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
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。
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、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。
（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务的具体实现方法，从而大 大降低了网络的设计难度。
本单元主要内容
任务2.1 任务2.2 任务2.3 任务2.4
安装网卡 制作双绞线跳线 实现双机互联 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。
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。
【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
【任务拓展】
除以太网（IEEE802.3）外，IEEE 802系列标准还 包含令牌环、蓝牙、无线局域网等多种网络标准，每种 网络使用的传输介质、接口规范、介质访问控制方法各 不相同。请通过Internet了解IEEE 802系列相关标准。