计算机网络应用基础实验.docx
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计算机网络应用基础实验
第4章计算机网络应用基础实验
实验4.1局域网的安装设置及测试
【实验目的与要求】
1.掌握常见网络硬件的安装方法。
2.熟悉基本的网络配置。
3.掌握常见网络测试方法。
4.掌握常见网络故障的排除方法。
【实验内容与指导】
1.局域网的安装设置
组建一个小型的局域网一般分为准备、安装硬件、网络配置、网络测试几个步骤,下面以在WindowsSP下安装对等网为例介绍局域网的组建过程。
(1)硬件的准备
网络服务器一台,工作站若干台,网线(5类双绞线),8口(或16口)集线器,网卡(PCI总线带RJ-45接口的100M网卡)若干个,RJ-45插头(俗称水晶头)若干个。
同一网络中的网卡、集线器等功能相同的器材要选同一种型号的产品,以方便网络的安装、调试。
操作工具如网线钳、螺丝刀等工具和配件一一配齐。
(2)安装硬件
①安装网卡
逐一断开计算机电源,打开计算机主机箱盖板,安装并固定好网卡。
②安装网卡驱动程序
目前的网卡基本上都是即插即用的,可以在向导的帮助下安装驱动程序。
打开计算机电源,启动Windows2000,系统会提示“找到新硬件”,按照提示,完成驱动程序的安装。
驱动程序安装完成后,需要重新启动计算机。
如果网卡驱动程序安装正常,Windows桌面会增加一个“网上邻居”图标。
如果主板上集成了网卡,只要按说明安装驱动程序即可。
③安装集线器
将网络集线器安装到合适的位置。
小型局域网一般使用共享式的集线器或交换式的集线器,这两种集线器的性能不一样,级联网线的制作方法可能也不一样,要注意看使用说明书。
④制作网线
制作网线是连接局域网的必需步骤,因为网络连线长度事先无法确定,所以网线都是现场制作。
由于现在的局域网基本都采用双绞线连接,这里只介绍双绞线的制作方法。
制作网线需要专门的网线钳,如图4-1-1所示是一种较为常用的网线钳。
1
8
图4-1-1网线钳图4-1-2RJ-45插头
制作网线就是在双绞线两头安装RJ-45插头(水晶头)。
水晶头的结构如图4-1-2所示,将铜接触线一面向上,从左到右的插针号依次为1、2、3、...、8。
双绞线内部由4对分别两两扭在一起的塑料外皮带颜色的铜线组成,外皮颜色分别是蓝、自蓝(白色线上有蓝色的线段)、橙、白橙、绿、白绿、棕、白棕。
网线和水晶头的连接有许多种标准,一般采用EIA/TIA-568A或EIA/TIA-568B标准,见表4-1-1。
在同一网络中要使用相同的连接标准。
表4-1-1EIA/TIA-568A和EIA/TIA-568B标准
标准
1
2
3
4
5
6
7
8
TIA-586A
白绿
绿
白橙
蓝
白蓝
橙
白棕
棕
TIA-586B
白橙
橙
白绿
蓝
白蓝
绿
白棕
棕
制作网线时,首先用网线钳头部的剥线刀,把双绞线的护套皮剥开1cm左右;再把8条线按标准排列好,用网线钳后部的裁线刀把线头剪齐;然后把线头插到水晶头中,尽量向水晶头的头部插紧;最后把带线的水晶头插到网线钳中部的压线孔中,用力把双绞线压紧。
普通网线两头采用相同的连接方法,即一条网线的两个水晶头中的网线排列是一一对应的,如图4-1-3(a)所示。
(a)普通线(b)级联线
图4-1-3普通线和级联线
共享式集线器以及一些交换式集线器相互之间的级联需要制作特殊的网线,也叫做“级联线”。
制作方法是把网线一个头的输入、输出信号线交换,就是一头的1号线应接另一头的3号线、2号线接另一头的6号线,如图4-3-3(b)所示。
如果只有两台计算机连网,可以使用级联线直接把这两台计算机连起来,不需要再使用集线器。
制作好的网线可以使用网络测试仪测试网线是否正常,专业的测试仪还可以测出网线的各种参数。
2.网络的连通性测试
(1)网上邻居
硬件安装和网络设置完成后,双击桌面上的“网上邻居”打开网络浏览窗口,可以看到同一工作组中的全部计算机,网络中的计算机用计算机名标识。
打开“整个网络”,可以看到其他工作组中的计算机。
如果打开网上邻居,只能看到本机的计算机名,则表明网线、集线器连接有问题,也可能是协议配置不正确或类型错误,但本机的网络设置没有问题。
如果看不到本机,则可能是本机的网络设置有问题,如网卡工作不正常、网络协议不正确等。
(2)TCP/IP测试
安装TCP/IP协议并正确设置IP地址后,可以通过Ping命令测试网络是否连通正常。
例如已知网络中有一台计算机的IP地址为211.79.83.46。
在“开始”→“运行”对话框中或DOS方式的命令行中输入:
ping211.79.83.46
如果网络正常,则会返回以下结果:
Pinging211.79.83.46with32bytesofdata:
Replyfrom211.79.83.46:
bytes=32time<10msTTL=255
Replyfrom211.79.83.46:
bytes=32time<10msTTL=255
Replyfrom211.79.83.46:
bytes=32time<10msTTL=255
Replyfrom211.79.83.46:
bytes=32time<10msTTL=255
Pingstatisticsfor211.79.83.46:
Packets:
Sent=4,Received=4,Lost=0(0%loss),
Approximateroundtriptimesinmilli-seconds:
Minimum=0ms,Maximum=0ms,Average=0ms
如果网络没连通,则会显示:
Pinging211.79.83.46with32bytesofdata:
Requesttimedout.
Requesttimedout.
Requesttimedout.
Requesttimedout.
Pingstatisticsfor211.79.83.46:
Packets:
Sent=4,Received=0,Lost=4(100%loss),
Approximateroundtriptimesinmilli-seconds:
Minimum=0ms,Maximum=0ms,Average=0ms
【实例操作】
实例一
1、按图4-1-4组建一个简单局域网络。
图4-1-4实例一
2、操作要求:
(1)Modem与HUB、Switch、Router之间以及所有网络设备与PC之间采用普通线,Router与Switch之间采用级联线。
(2)采用带内置路由的ADSLModem。
(3)实现Modem(Y)。
3、操作步骤:
图4-1-4Modem的三个出口,即实现了三种使用不同硬件时的局域网组建方式。
实验4.2网络共享
【实验目的与要求】
1.理解网络共享的概念。
2.熟悉常见网络共享的方法
3.掌握简单的网络共享的基本设置方法。
【实验内容与指导】
1.网络互联的目的
网络把各种单个的计算机连接起来,实现相互之间的通信和资源共享。
随着计算机网络的发展和社会对它需求的不断增长,计算机网络与计算机网络之间的连接也显得越来越重要。
网络互联主要有以下两个目的:
(1)实现网络之间的通信
实现网络之间的通信,它只要求提供不同用户在传输介质上的服务,实现不同网络的用户间能相互通信。
在这种网络的连接中主要考虑的是物理连接,故强调的是在OSI模型的低三层上的兼容性。
(2)实现高级的用户服务
这是指网络间用户实现较高级的应用服务,这种服务与OSI模型的应用层和表示层有关。
例如电子邮件、数据库、资源共享及数据处理等服务。
当在一个网络中无法完成某种数据处理功能时,通过网络互联,让用户享用其他网络提供的数据处理功能。
这种互联服务不仅需要低层协议的兼容,还需要高层协议的兼容,才能实现高层提供的高级服务。
网络互联主要有局域网与局域网、局域网与广域网、广域网与广域网之间互联三种形式。
要实现各种类型的网络互联可以利用网络的连接设备实现,同时必须要解决几个重要问题:
①由于各种不同的网络寻址方案不同,必须在不改变原来网络结构的基础上将它们统一起来。
②在各种不同的网络上传送的分组最大长度不一样,必须能加以识别并统一。
③不同网络有不同的接入技术、不同的超时控制、不同的差错恢复方法、不同的路由选择技术、不同的传输服务等,也同样需要统一协调。
这些不同都需要一个良好的解决办法,ARPA网的实践为网络互联找到了一条最好的途径,即TCP/IP。
2.网络互联的要求
网络互联的目的就是使一个网络上的某一台主机能够与另一个网络上的主机进行通信。
为了实现这个目标,提出了许多不同的方法来提供网络互联服务,所有这些服务一般都要满足以下几条要求:
(1)在网络之间提供数据传输的链路,至少需要一个物理的链路,并具有媒体访问控制、逻辑链路控制等功能;
(2)在不同网络上的用户进程之间提供数据的差错控制、流量控制和路由选择等服务;
(3)提供会计功能,记录各种网络和网络连接器的使用情况,并保留状态信息;
(4)尽量不改变各个网络的硬件、软件和通信协议,以减少对各个网络的影响;
(5)尽量减少对各个网络内部的数据通信延时、吞吐率等性能的影响;
(6)尽量减低成本。
3.网络互联设备
网络互联通常是指将不同的或相同的网络用互联设备连接在一起而形成一个范围更大的网络,也可以是为增加网络性能和易于管理而将一个原来很大的网络划分为几个子网或网段。
依据OSI参考模型规范,可以将网络互联设备划分为以下几种类型:
(1)物理层的介质互连设备
在物理层的互连中,网络线路与用户节点具体衔接时,可能需要用到以下的设备:
①T形连接器,T形连接器与BNC接插件同是细同轴电缆的连接器。
②收发器,也称终端适配器,安装在同轴电缆(粗缆或细缆)的两个端点上,它的作用是防止电缆无匹配电阻或阻抗不正确,从而避免引起信号波形反射、造成信号传输的错误。
③屏蔽或非屏蔽双绞线连接器RJ-45(俗称水晶头)。
④RS232接口(DB-25)。
⑤DB-15接口,用于连接网络接口卡的AUI接口,可将信息通过收发器电缆送到收发器,然后进入主干介质。
⑥VB35同步接口:
用于连接远程的高速同步接口。
⑦中继器(Repeater)。
⑧调制解调器(Modem)。
⑨集线器(Hub)。
(2)链路层的互联设备
①网桥
网桥(Bridge),顾名思义,可以将它想象成是一个局域网与另一个局域网之间建立连接的桥梁。
网桥是属于链路层的一种设备,它的作用是扩展网络和通信手段,在各种传输介质中转发数据信号,扩展网络的距离,同时又有选择地将有地址的信号从一个传输介质发送到另一个传输介质,并能有效地限制两个介质系统中无关紧要的通信。
②交换机
网络交换技术是近几年来发展起来的一种结构化的网络解决方案。
交换机(Switch)它是计算机网络发展到高速传输阶段而出现的一种新的互联设备。
③网络层互联设备
④路由器
路由器(Router)是用于连接多个逻辑上分开的网络。
逻辑网络是指一个单独的网络或一个子网。
当数据从一个子网传输到另一个子网时,可通过路由器来完成。
因此,路由器具有判断网络地址和选择路径的功能,它能在多网络互联环境中建立灵活的连接,可用完全不同的数据分组和介质访问方法连接各种子网。
路由器是属于网络应用层的一种互联设备,只接收源站或其他路由器的信息,它不关心各子网使用的硬件设备,但要求运行与网络层协议相一致的软件。
路由器分本地路由器和远程路由器,本地路由器是用来连接网络传输介质的,如光纤、同轴电缆和双绞线;远程路由器是用来与远程传输介质连接并要求相应的设备,如电话线要配调制解调器,无线要通过无线接收机和发射机。
⑤网络路由交换机
完成交换、路由处理和第三层业务流转发的这一类产品称为路由式交换机,其目的是降低路由处理代价,提高路由性能以匹配第二层交换机。
路由式交换机的设计方式随研制它们的公司而变化,但总的说来,路由式交换机一般只支持有限的路由协议,即支持选定技术所需要的那些协议。
例如,一个路由IP的交换机只需要支持RIP和OSPF就可以和同一网络中的其他路由器相配合。
(3)高层互联设备
网关(Gater)实现的网络互联发生在网络层以上,它是网络层以上的互联设备的总称。
网关通常由软件来实现,网关软件运行在服务器上或一台计算机上,以实现不同体系结构网络之间或LAN与主机之间的连接。
目前,主要有三种网关:
协议网关、应用网关、安全网关。
在一个计算机网络中,当连接不同类型而协议差别又较大的网络时,则要选用网关设备。
它将协议进行转换,将数据重新分组,以便在两个不同类型的网络系统之间进行通信。
由于协议转换是一件复杂的事,因此一般情况下,网关只进行一对一转换,或是少数几种特定应用协议的转换,网关很难实现通用的协议转换。
用于网关转换的应用协议有电子邮件、文件传输和远程工作站登录等。
网关和多协议路由器(或特殊用途的通信服务器)组合在一起可以连接多种不同的系统,和网桥一样网关可以是本地的,也可以是远程的。
(4)集线器
集线器(HUB)是对网络进行集中管理的最小单元,像树的主干一样,它是各分枝的汇集点。
集线器的设计目标主要是优化网络布线结构,简化网络管理,主要功能是对接收到的信号进行再生整形放大,以扩大网络的传输距离,同时把所有节点集中在以它为中心的节点上。
集线器属于数据通信系统中的基础设备,应用于OSI参考模型第一层。
它和双绞线等传输介质一样,是一种不需任何软件支持或只需很少管理软件管理的硬件设备,被广泛应用到各种场合。
在以太网中,集线器通常是支持星形或混合形拓扑结构的。
在星形结构的网络中,集线器被称为多址访问单元(MAU)。
除了连接计算机外,集线器还能与网络中的打印服务器、交换器、文件服务器或其他的设备连接。
集线器实际上就是中继器的一种,其区别仅在于集线器能够提供更多的端口服务,所以集线器又叫多口中继器。
集线器的功能有:
①加强网络主干,提供一个中央单元,从中可以向网络连接多个节点。
②允许大量的计算机连接在一个或多个LAN上。
③通过集中式网络设计来降低网络阻塞,实现高速通信。
④提供多协议服务。
⑤为几种不同类型的介质(如同轴电缆、双绞线和光纤)提供连接。
⑥可以进行集中式的网络管理。
(5)路由器
路由器(Router)是互联网的主要节点设备,通过路由决定数据的转发,转发策略称为路由选择。
路由器通常用于节点众多的大型网络环境,它处于ISO/OSI模型的网络层,连接多个网络或网段。
与交换机和网桥相比,在实现骨干网的互联方面,路由器特别是高端路由器有着明显的优势。
这是因为路由器具有网桥和交换机等其他互联设备所不具备的优点,如广泛支持各种路由协议、网络协议和网络接口;具有高度的智能化、安全性和访问控制等功能。
路由器的中低端产品可以用于连接骨干网设备和小规模端点的接人,高端产品可以用于骨干网之间的互联以及骨干网与互联网的连接。
特别是对于骨干网的互联和骨干网与互联网的互联互通,不但技术复杂,涉及通信协议、路由协议和众多接口,信息传输速度要求高,而且对网络安全性的要求也比其他场合要高得多。
因此采用高端路由器作为互联设备,有着其他互联设备不可比拟的优势。
①路由器的作用
路由器的作用主要是连通不同的网络和选择信息传送的线路。
选择通畅快捷的近路,能大大提高通信速度,减轻网络系统通信负荷,节约网络系统资源,提高网络系统畅通率,从而让网络系统发挥出更大的效益来。
从过滤网络流量的角度来看,路由器的作用与交换机和网桥非常相似。
但是与工作在网络物理层,从物理上划分网段的交换机不同,路由器使用专门的软件协议从逻辑上对整个网络进行划分。
例如,一台支持IP协议的路由器可以把网络划分成多个子网段,只有指向特殊IP地址的网络流量才可以通过路由器。
对于每一个接收到的数据包,路由器都会重新计算其校验值,并写入新的物理地址。
因此,使用路由器转发和过滤数据的速度往往要比只查看数据包物理地址的交换机慢。
但是,对于那些结构复杂的网络,使用路由器可以提高网络的整体效率。
路由器的另外一个特点是可以自动过滤网络广播。
从总体上说,在网络中添加路由器的整个安装过程要比即插即用的交换机复杂很多。
②路由器的类型及特点
互联网各种级别的网络中随处都可见到路由器。
根据网络的不同级别,路由器也就分为不同的类型。
接入路由器
接入路由器连接家庭或ISP内的小型企业客户。
接人路由器已经开始不只是提供SLIP或PPP连接,还支持诸如PPTP和IPSec等虚拟私有网络协议。
由于接人的可用带宽提高,接入路由器将来会支持许多异构和高速端口,并在各个端口能够运行多种协议,同时还要避开电话交换网。
企业级路由器
企业或校园级路由器连接许多终端系统,如一个校园或企业内成千上万的计算机,其主要目标是以尽量便宜的方法实现尽可能多的端点互联,并且进一步要求支持不同的服务质量。
路由器还支持一定的服务等级,至少允许分成多个优先级别。
另外还要求企业级路由器有效地支持广播和组播。
企业网络还要处理历史遗留的各种LAN技术,支持多种协议,包括IP、IPX和Vine等。
它们还要支持防火墙、包过滤以及大量的管理和安全策略以及虚拟局域网VLAN。
骨干级路由器
骨干级路由器连接长距离骨干网上的ISP和企业网络,实现企业级网络的互联,终端系统通常是不能直接访问的。
对它的要求主要是速度和可靠性,而代价则处于次要地位。
硬件可靠性可以采用电话交换网中使用的技术,如热备份、双电源、双数据通路等来获得。
这些技术对所有骨干路由器而言差不多是标准的。
骨干IP路由器的主要性能瓶颈是在转发表中查找某个路由所耗的时间。
当收到一个包时,输入端口在转发表中查找该包的目的地址以确定其目的端口,当包越短或者包要发往许多目的端口时,势必增加路由查找的代价。
因此,将一些常访问的目的端口放到缓存中能够提高路由查找的效率。
不管是输入缓冲还是输出缓冲路由器,都存在路由查找的瓶颈问题。
太比特路由器
在未来核心互联网使用的三种主要技术中,光纤和DWDM都已经是很成熟的并且是现成的。
如果没有与现有的光纤技术和DWDM技术提供的原始带宽相对应的路由器,新的网络基础设施将无法从根本上得到性能的改善,因此开发高性能的骨干交换/路由器(太比特路由器)已经成为一项迫切的要求。
太比特路由器技术现在还主要处于开发实验阶段。
(6)交换式互联设备
①交换机的特点
交换机(Switch)是集线器的升级换代产品,从外观上来看与集线器基本上没有多大区别,都是带有多个端口的长方形盒状体。
交换机是按照通信两端传输信息的需要,用人工或设备自动完成的方法把要传输的信息送到符合要求的相应路由上的技术的统称。
广义的交换机就是一种在通信系统中完成信息交换功能的设备。
交换机拥有一条很高带宽的背部总线和内部交换矩阵。
交换机的所有端口都挂接在这条背部总线上。
控制电路收到数据包以后,处理端口会查找内存中的MAC地址(网卡的硬件地址)对照表以确定目的MAC的NIC(网卡)挂接在哪个端口上,通过内部交换矩阵直接将数据包迅速传送到目的节点上,当目的MAC不存在时则广播到所有的端口上。
这种方式我们可以明显地看出一方面效率高,不会浪费网络资源,只是对目的地址发送数据,一般来说不易产生网络堵塞;另一个方面是数据传输安全,因为它不是对所有节点都同时发送,发送数据时其他节点很难侦听到所发送的信息。
交换机的另一个重要特点就是它不是像集线器一样每个端口都共享带宽,它的每一端口都是独享交换机的一部分总带宽,速率上对于每个端口来说有了根本的保障。
交换机在同一时刻可进行多个节点对之间的数据传输,每一节点都可视为独立的网段,通过对照地址表,只允许必要的网络流量通过交换机。
通过交换机的过滤和转发,可以有效的隔离广播风暴,减少误包和错包的出现,避免共享冲突。
交换机的主要功能包括物理编址、网络拓扑结构、错误校验、帧序列以及流量控制。
目前一些高档交换机还具备了一些新的功能,如对VLAN(虚拟局域网)的支持、对链路汇聚的支持,甚至有的还具有路由和防火墙的功能。
交换机除了能够连接同种类型的网络之外,还可以在不同类型的网络(如以太网和快速以太网)之间起到互联作用。
如今许多交换机都能够提供支持快速以太网或FDDI等的高速连接端口,用于连接网络中的其他交换机或者为带宽占用量大的关键服务器提供附加带宽。
一般情况下,交换机的每个端口都用来连接一个独立的网段,但是有时为了提供更快的接入速度,我们可以把一些重要的网络计算机直接连接到交换机的端口上。
这样,网络的关键服务器和重要用户就拥有更快的接人速度,支持更大的信息流量。
总之,交换机是一种基于MAC地址识别,能完成封装转发数据包功能的网络设备。
交换机对于因第一次发送到目的地址不成功的数据包会再次对所有节点同时发送,企图找到这个目的MAC地址,找到后就会把这个地址重新加入到自己的MAC地址列表中,这样下次再发送到这个节点时就不会发错。
交换机的这种功能就称之为“MAC地址学习”功能。
②交换式互联设备的分类
由于交换机具有许多优越性,所以它的应用和发展速度远远高于集线器,为了满足各种不同应用环境需求,出现了各种类型的交换机。
a.从网络覆盖范围划分
根据网络覆盖范围,可以将交换式互联设备分为广域网交换机和局域网交换机两大类。
广域网交换机主要是应用于电信城域网互联、互联网接人等领域的广域网中,提供通信用的基础平台;局域网交换机应用于局域网络,用于连接终端设备,如服务器、工作站、集线器、路由器、网络打印机等网络设备,提供高速独立的通信通道。
b.根据传输介质和传输速度划分
根据交换机使用的网络传输介质及传输速度的不同,局域网交换机可以分为以太网交换机、快速以太网交换机、千兆(G位)以太网交换机、10千兆(10G位)以太网交换机、FDDI交换机、ATM交换机和令牌环交换机等。
c.根据应用层次划分
根据交换机所应用的网络层次,网络交换机可以划分为企业级交换机、校园网交换机、部门级交换机和工作组交换机、桌机型交换机等。
d.根据交换机的结构划分
按交换机的端口结构来分,交换机大致可分为固定端口交换机和模块化交换机两种不同的结构。
其实还有一种是两者兼顾的,那就是在提供基本固定端口的基础之上再配备一定的扩展插槽或模块。
e.根据交换机工作的协议层划分
网络设备都是对应工作在OSI/RM这一开放模型的一定层次上,工作的层次越高,说明其设备的技术性越高,性能也越好,档次也就越高。
交换机也一样,随着交换技术的发展,交换机由原来工作在OSI/RM的第二层,发展到现在的可以工作在第四层的交换机。
所以根据工作的协议层交换机可分第二层交换机、第三层交换机和第四层交换机。
f.根据是否支持网管功能划分
如果按交换机是否支持网络管理功能,我们可以将交换机划分为“网管型”和“非网管型”两大类。
网管型交换机的任务就是使所有的网络资源处于良好的状态。
网管型交换机产品提供了基于终端控制口的、基于Web页面的以及支持Telnet远程登录网络等多种网络管理方式。
【实例操作】
实例二
1、基于所有网络硬件连接正常。
2、操作要求:
在局域网内实现将计算机PC-1内D盘根目录下的文件夹“文件一”共享给另外一台计算机PC-2;要求设置共享权限为只读。
3、操作步骤:
(1)进入PC-1计算机的D盘,找到“文件一”,鼠标右键单击“文件一”,弹出右键菜单
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