1、随着计算机技术和网络技术的发展，现在的信息系统基本上都是基于网络运行的。由于网络技术使人们在信息处理的过程中，能够避免出现“信息孤岛”现象。因此，作为信息系统项目管理师，必须要掌握有关计算机网络方面的基础知识。根据考试大纲，本章要求考生掌握以下知识点：网络技术标准与协议；Internet技术及应用；网络分类；网络管理；网络服务器；网络交换技术；网络存储技术；无线网络技术；光网络技术；网络接入技术；综合布线；机房工程；网络规划、设计与实施。8.1网络的功能与分类计算机网络是指由通信线路互相连接的许多独立自主工作的计算机构成的资源共享集合体，它是计算机技术和通信技术相结合的产物。其中，通信线路并不
2、专指铜导线，还可以是光纤，甚至可以是一些无界的媒体：如激光、微波、红外线等。根据这个定义,我们可以知道以下3个方面的知识。(1)计算机网络的作用：资源共享；(2)计算机网络的组成：许多独立自主工作的计算机；(3)计算机网络的实现方式：使用通信线路互相连接。另外，早期的计算机网络是以一台或几台大型的计算机为中心的，但是由于计算机技术的飞速发展，小型机甚至是微型机都拥有了惊人的处理能力，而且在整体性能上均已超过了早期的大型计算机。所以网络的重心开始有了偏向，开始体现共享这一原则，也就是所有的计算机都具备了独立自主工作的能力。计算机网络从共享大型计算机的计算能力发展为共享存储在计算机内的信息，这也是
3、时代发展所致。我们经常根据计算机网络的传输距离来进行分类，这是因为计算机间的距离、所要求的传输速度决定了网络技术之间的差异。不同传输距离的网络可以分为局域网、城域网和广域网三种。局域网的相关技术是基于处理近距离传输而设计和发展而来的,而广域网的相关技术是基于处理远距离传输而设计和发展而来的，城域网则是为一个城市网络设计的相关技术。1.局域网局域网（Local Area Network,L A N),是基于传输距离较短的前提所发展的相关技术的集合,用于将小区域内的各种计算机设备和通信设备互连在一起组成资源共享的通信网络。在局域网中常见的传输媒介有：双绞线、细/粗同轴电缆、微波、射频信号、红外等。
4、其主要特点有：距离短、速度快、高可靠性、成本较低。根据不同的技术采用具体的实现方法，局域网有以太网（Ethernet)、令牌环网络(Token Ring)、Apple Talk网络、ArcNet网络几种类型。这些“名满天下”的网络曾经是一个时代的“风云人物”，但随着时代的发展，都逐渐出了历史的舞台：ArcNet似乎已经过时，而ff iM的Token Ring及苹果电脑公司的Apple Talk逐渐成为公司的私有物品，因为与开放网络的精神有违，所以限制了其自身的发展。现今几乎所有的局域网都是基于以太网（Ethernet)实现的。它最早起源于美国夏威夷大学，后来不断发展完善，其相关技术已标准化。以
5、太网标准推出后，3COM、AT&T等大公司纷纷推出自己的以太网产品，使其得到了迅猛的发展。如今，以太网产品已遍布世界各地，它对计算机网络技术的发展起到了举足轻重的作用。以太网组建比较容易，各设备之间的兼容性较好，目前主流的服务器操作系统如Windows NT Server 4.0、Windows 2000 Server、Windows XP Server、NetWare、Linux和U N IX,以及单机操作系统Windows 9x/Me/2000/XP都能够良好地支持以太网。以太网以其“易于组建、维护、管理”的特点，深深吸引了用户。现在采用以太网构建的局域网已近90%,而且比例还在上升中。当
6、然随着应用需求的不断提高，也对局域网技术提出了新的挑战。为了迎合新的需求，科学家们也进行了不懈的研究，出现了一批像FDDI样的新技术，使得局域网技术得到了长足发展。2.广域网广域网（Wide Area Network,WAN)是基于传输距离较长的前提所发展的相关技术的集合，用于将大区域范围内的各种计算机设备和通信设备互连在一起组成一个资源共享的通信网络。其主要特点是：长距离、低速率、高成本。广域网一般用电话线路，当然也可以用其他的媒介如光纤、卫星来建立。目前经常采用的几种电话线路技术如下。(1)公用交换电话网（P S T N):在大多数家庭中使用。(2)综合业务数字网（IS D N):最常用的
7、是基带IS D N,被分为三条信道，两条用于数据传输，一条用于控制，称为2B+D，每条B信道速率为6 4K b/s,而D信道则为16Kb/so_(3)T 1线路：主要用于商业应用，其传输速率达到1.544Mb/s。广域网在平时的经济、政治活动中充当着越来越重要的角色，随着全球经济的进一步发展,对文件远程传输的要求也越来越多。不仅参与远程联网的结点数据量在膨胀，而且传输的流量也在日益增大，从早期的文本文件的传输发展到现在的音频、视频文件的传输需求。无形地鞭策着广域网技术的进一步发展。随着ISDN(综合业务数字网）、FR(帧中继)、ATM(异步转移模式)、SMDS(交换式多兆位数据服务）等高速广域
8、网技术的出现和发展，广域网不再是过去“老牛拉破车”一样的低传输速率，而是成为了信息时代的生命线信息高速公路。3.城域网伴着进军信息时代的号角，世界各地纷纷掀起了建设信息化新都市的热潮。为了更好地进行信息化都市的建设，一个范围为一个城市的计算机网络架设的具体技术研究工作分离出来。许多科研机构纷纷开始投身于鉼究如何整合现有的网络技术，让都市网络化、信息化。这就是城域网技术（M A N)。城域网的覆盖范围介于局域网和广域网之间。8.2网络协议与标准在计算机网络中有许多不同厂商提供的计算机设备、网络设备，它们靠什么如此有序地完成通信任务的呢？要想成功地通信，就必须具有相同的语言。交流什么、怎样交流、何
9、时交流，都必须有一个两方都能够互相接受的规则。这些规则的集合就称为协议。它可以定义两个实体间控制数据交换的规则集合。简单地说，网络通信协议,就是计算机网络通信实体之间的语言，就像人与人之间通信、交流所使用的语言一样。类似地，不同的网络结构可能使用不同的网络协议。8.2.1 O S I网络层次模型为了使不同厂商提供的计算机设备、网络设备互联互通，国际标准化组织(International Standard Organization,ISO)在1979年建立了一个专门的分委员会来研究和制订一种开放的、公开的、标准化了的网络结构模型。这就著名的“开放系统互连参考模型”（Open System Int
10、erconnection,O S I)的协议模型。它定义了一套用于连接异种计算机的标准框架。由于IS O组织的权威性，加上人们需要一个相互兼容、共同发展的。新的网络体系，所以O SI参考模型成为各大厂商努力遵循的标准。时值今天,虽然许多网络协议并不完全与它一致的，但由于都是根据它来制订的，所以确保了它们的开放性和兼容性。从某种意义上说，O SI参考模型已成为计算机网络协议的“金科玉律”。1.O SI模型特点O S I参考模型采用了一种分层结构对网络中两点之间的通信过程进行理论化的描述。它并不规定支持每一层的硬件或软件的模型，但是网络通信的每个过程均能与某一层相对应。标准的OSI参考模型把网络通
11、信的结构分成7层（如表8-1所示)：应用层（ApplicationLayer)、表示层(Presentation Layer)层（Session Layer)、传输层（Transport Layer)、网络层（Network Layer)、数据链路层（Data Link Layer)、物理层（Physical Layer)。除了最低层物理层之外，每一层的功能都建立在它的下层协议上的，每一层按照一定的接口形式向上一层提供一定的服务，而把实现这一服务的细节屏蔽。这样就可以保证每一层的工作与其他各层不重复，层次分明，既易于理解分析，又易于生产商提供相应的设备，每一层各司其职，经过逐层工作后，数据就可
12、以在网络上传输了。OSI只是一个通信框架，并不在具体的通信过程中起作用，真正的通信是由适当的软、硬件实现的，它定义了：(1)网络设备之间如何交互，如果使用不同的通信协议，如何通信；(2)网络设备决定何时发送数据的具体方法；(3)保证网络传输被正确接收的机制；(4)网络拓扑结构设计的依据；(5)如何确保网络设备提供一定的速率；(6)网络传输介质上数据流的含义。2.物理层物理层（如图8-1所示）的所有协议就是人为规定了不同种类传输设备、传输媒介如何将数字信号从一端传送到另一端，而不管传送的什么数据。它完全面向硬件的，它通过一系列协议定义了通信设备机械的、电气的、功能的、规程的特性。(1)机械特性：
13、规定线缆与网络接口卡的连接头的形状、几何尺寸、引线数、引线排列方式、锁定装置等一系列外形特征；(2)电气特性：规定在传输过程中多少伏特的电压代表“1”，多少伏特代表“0”；(3)功能特性：规定连接双方每个连接线的作用，用于传输数据的数据线，用于传输控制信息的控制线，用于协调通信的定时线，用于接地的地线；(4)过程特性：具体规定了通信双方的通信步骤。该层常见的网络设备有：中继器、集线器、调制解调器。3.数据链路层数据链路层（如图8-2所示)，在物理层已能将信号发送到通信链路中的基础上，负责建立一条可靠的数据传输通道，完成相邻结点之间有效地传送数据的任务。正在通信的两个站在某一特定时刻，一个发送数
14、据，一个接收数据。数据链路层通过一系列协议将实现以下功能。(1)封装成帧：把数据组成一定大小的数据块，我们称之为帧。然后以帧为单位发送、接收、校验数据；(2)流量控制：对发送数据的一方，根据接收站的接收情况，实时地进行传输速率控制，以免出现发送数据过快，接收方来不及处理而丢失数据的情况；(3)差错控制：对接收数据的一方，当接收到数据帧后对其进行检验，如果发现错误，则通知发送方重传；(4)传输管理：在发送端与接收端通过某种特定形式的对话来建立、维护和终止一批数据的传输过程，以此对数据链路进行管理。就发送端而言，数据链路层将来自上层的数据按一定规则将比特流送到物理层处理；就接收端而言，它通过数据链
15、路层将来自物理层的比特流合并成完整的数据帧供上层使用。最典型的数据链路层协议I开发的802系列规范，在该系列规范中将数据链路层分成了两个子层：逻辑链路控制层（L L C)和介质访问控制层（M A C)。(1)L L C层：负责建立和维护两台通信设备之间的逻辑通信链路；(2)M A C层：就像交通指挥中心控制汽车通行的车道一样，控制多个信息复用一个物理介质。M A C层提供对网卡的共享访问与网卡的直接通信。网卡在出厂前会被分配唯一的由12位十六进制数表示的M A C地址，M A C地址可提供给L L C层来建立同一个局域网中两台设备之间的逻辑链路。I 802规范目前主要包括以下内容。802.1：
16、802协议概论;802.2：逻辑链路控制层（L L C)协议；802.3：以太网的CSMA/CD(载波监听多路访问/冲突检测）协议；802.4：令牌总线（Token B u s)协议；802.5：令牌环（Token R in g)协议；802.6：城域网（M A N)协议；802.7：宽带技术协议；802.8：光纤技术协议；802.9：局域网上的语音/数据集成规范；802.10：局域网安全互操作标准；802.11：无线局域网（W L A N)标准协议。该层常见的网络设备有：网桥、交换机。4.网络层网络层，用于从发送端向接收端传送分组，负责确保信息到达预定的目标。看到这里，也许读者会觉得不可思议
17、，不数据链路层已经保证了相邻结点之间无差错传送数据帧了吗？那么网络层到底有什么用呢？它存在的主要目的就解决以下问题。(1)通信双方并不相邻的问题。在计算机网络中，通信双方可能是相互邻接的，但也可能并不邻接的，这样当一个数据分组从发送端发送到接收端的过程中，可能要经过多个其他网络结点，这些结点暂时存储“路过”的数据分组，再根据网络的交通“状况”选择下一个结点将数据分组发出去，直到发送到接收方为止。(2)异构网络的互连问题。正如前面所阐述的一样，由于O SI参考模型是出现在许多网络协议之后的，它就必须为使用这些已经存在的网络协议的计算机网络之间的相互通信做出贡献。事实上，网络层的一些协议解决了这样
18、的异构网络的互连问题。工作在网络层上的协议主要有IP协议和IP X协议。该层常见的网络设备有：路由器、三层交换机。5.传输层传输层，实现发送端和接收端的端口到端口的数据分组传送，负责保证实现数据包无差错、按顺序、无丢失和无冗余地传输。在传输层上，所执行的任务包括检错和纠错。它的出现是为了更加有效地利用网络层所提供的服务。它主要体现在以下两方面。(1)将一个较长的数据分成几个小数据报发送。这是由于实际在网络上传递的每个数据帧都是有一定大小限制的。假设如果我们要传送一个字串“123456789”，它太长了，网络服务程序一次只能传送一个数字（当然在实际中不可能这么小，这里仅是为了方便讲解而做的假设)
19、，网络就需要将其分成9次来传递。就发送端而言，当然是从1传到9,但是由于每个数据分组传输的路径不会完全相同（因为它是要根据当时的网络“交通状况”而选择路径的），先传送出去的包，不一定会先被收到，因此接收端所收到的数据的排列顺序是与发送的顺序不同的。传输层的协议就给每一个数据组加入排列组合的记号，以便接收端能根据这些记号将它们“重组”成原来的顺序。(2)解决通信双方不只有一个数据连接的问题。这个问题从字面上可能不容易理解，实际上就是指，比如我用电脑与另一台电脑连接复制数据的同时，又通过一些交谈程序进行对话。这个时候，复制的数据与对话的内容是同时到达的，传输的协议还负责将它们分开，分别传给相应的程
20、序端口，这也就端到端的通信。工作在传输层的协议有：TCP、UDP、S P X,其中TCP和UDP都属于TCP/IP协议族。6.会话层会话层主要负责管理远程用户或进程间的通信。该层提供如名字查找和安全验证等服务，允许两个程序能够相互识别并建立和维护通信连接。会话层还提供数据同步和检查点功能，这样当网络失效时，会对失效后的数据进行重发。在O S I参考模型中，会话层的规范具体包括以下内容。(1)通信控制；(2)检查点设置；(3)重建中断的传输链路；(4)名字查找和安全验证服务。7.表示层表示层以下的各层只关心从源地到目的地可靠地传输数据，而表示层则关心的是所传送信息的语义与语法。它负责将收到的数据
21、转换为计算机内的表示方法或特定的程序的表示方法。也就说，它负责通信协议的转换、数据的翻译、数据的加密、字符的转换等工作。在O SI参考模型中表示层的规范具体包括以下内容。(1)数据编码方式的约定；(2)本地句法的转换。各种表示数据的格式的协议也属于表示层，例如，MPEG、JPEG等。8.应用层应用层直接提供服务给使用者的应用软件的层，比如电子邮件、在线交谈程序都属于应用层的范畴。应用层可实现网络中一台计算机上的应用程序与另一台计算机上的应用程序之间的通信，而且就像在同一台计算机上一样。在O S I参考模型中应用层的规范具体包括以下内容。(1)各类应用过程的接口；(2)提供用户接口。9.O SI
22、参考模型的工作模式首先，发送端由应用层的软件产生通信数据，然后各个层均对这些数据进行相应的处理，最后将它转换成比特流，通过物理层的传输介质来传送到接收端。接收端从物理层获得比特流，然后逐层分析，最后将发给相应层的数据，传给相应层。10.O SI参考模型小结表8-2 OSI参考模型总结层功能描述对应协议应用层 用户接口，具体的网络应用HTTP、Telnet、FTP、SMTP、NFS表示层 主要是定义数据格式，加密也属于该层JPEG、ASCII、GIF、DES、MPEG-会话层 定义了如何开始、控制和结束一个会谈，包括对多个双向消RPC、SQL、NFS- 息的控制和管理，以便在只完成连续消息的一部
23、分时可以通知 应用，从而使表示层看到的数据是连续的传输层 包括否选择差错恢复协议，还是无差错恢复协议，这TCP、UDP、SPX 一层还在同一主机上对不同应用的数据流输入进行复用， 还完成数据包的重新排序功能网络层 该层对端到端的包进行定义。为了实现端到端的包传输功IP、IPX 能，网络层定义了能够标志所有端点的逻辑地址。为了包能够 正确地传输，还定义了路由实现方式和路由学习方法，同时还 定义了包的分段方法数据链路层 该层定义了在一个特定的链路或媒体上获取数据IEEE 802.3/.2、HDLC、PPP、ATM-物理层 定义了有关传输媒体的物理特性的标准RS232、V.35、RJ-45、F I8
24、.2.2局域网协议局域网技术由于具有规模小、组网灵活和结构规整的特点，所以极易形成标准。事实上，局域网技术也是所有计算机网络技术中标准化程序最高的一部分。国际电子电气工程师协议早在20世纪70年代就制订了三个局域网标准：I 802.3(CSMA/CD,以太网）、802.4(Token B u s,令牌总线）、802.5(Token R in g,令牌环)。由于它已被市场广泛接受，所以I 802系列标准已被ISO采纳为国际标准。而且随着网络技术的发展，又出现了像802.7(F D D I)、802.3u(快速以太网）、802.11(无线局域网）、802.12(100VG-AnyLAN)、802.
25、3z(千兆以太网）等新一代网络标准。局域网协议是工作在数据链路层上的。1.以太网/I 802.3以太网采用的“存取方法”，带冲突检测的载波监听多路访问协议（CSMA/CD)技术。现在以太网主要包括以下三种类型，而且现在还在继续向前发展。I 802.3中所定义的标准局域网，速度为10Mb/s，传输介质为细同轴电缆；I 802.3u中所定义的快速以太网，速度为100Mb/s，传输介质为双绞线；I 802.3Z中所定义的千兆以太网，速度为1000Mb/s,传输介质为光纤或双绞线。(1)存取方法。虽然以太网技术已有了很大的发展，但它们所采用的存“取方法”都是基于CSMA/CD发展而来的。CSMA/CD
26、(Carrier-Sense Multiple Access with Collision D etection),载波侦听多路传送碰撞检测技术。它让整个网络上的设备都以竞争的方式来抢夺传送数据的权力，它的工作原理如下所述。每当网络上的设备将数据送上传输线路时,都事先监听传输线路上否有数据正在传输，如果没有，就将数据包送出去；如果侦测到线路上正好有数据在传输，则继续监听网络，直到数据传输结束，再将自己在传送的数据传送出去；还有一种情况是网络上有两台电脑同时要开始传输数据，而同时开始监听，这时线路恰好空闲的，两台机器同时通过传输线路传输数据，这时就发生了碰“撞”。当遇到这种情况的时候，两台电脑同
27、时终止传送，然后继续监听线路。(2)802.310M b/s以太网。这个标准是由I 802.3委员会根据以太网技术总结出来的一个标准。它定义了一系列面向不同的传输媒介的、传输速率为lOMb/s的以太网规范。用以下表示法来区别：其中定义过10BASE5、10BASE2、10BASE-T、10BASE-F等几种（需要注明的是，其中10BASE-T与10BASE-F的最后一项就是以线缆类型进行命名的，其中T代表双绞线，F代表光纤)。表8-3对它们进行的简单介绍。表8-3 802.3规范一览表10BASE5 10BASE2 10BASE-T 10BASE-F传输媒体 同轴粗缆 同轴细缆 非屏蔽双绞线
28、850nm光纤对编码技术 基带技术 基带技术 基带技术拓扑结构 总线型 总线型 星型 星型最大段长度500m 185m 100m 500m每段结点数100 30 - 33(3)802.3u100Mb/s快速以太网。随着计算机技术的不断发展，10Mb/s的网络传输速度实在无法满足日益增大的网络的需求。人们就开始寻求更高的网络传输速度。但是由于802.3已被广泛应用于实际中，所以为了能够在它的基础上进行轻松升级，802.3U充分考虑到了向下兼容性：它采用了非屏蔽双绞线（或屏蔽双绞线、光纤）作为传输媒介，采用与802.3样的介质访问控制层CSMA/CD。802.3u常称为快速以太网。根据实现的介质不
29、同，快速以太网可以分为100BaseTX100BaseFX和100BaseT4三种，如表8-4所示。(4)802.3z1000Mb/s千兆以太网。2 0世纪9 0年代中期，随着各种新的网络技术的推出，仅有100Mb/S传输速度的以太网似乎已经发展到了极限，“以太网被淘汰了”的说法让以太网技术一度低迷。许多对网络速度要求更高的计算机网络不得不采用一些新的网络技术（如A T M技术）来解决他们的问题。然而，1000Mb/s的千兆以太网的推出，如同给以太网技术注入一剂“强心针”，使以太网技术迅速重新崛起。它在780nm光纤上或超5类非屏蔽双绞线上运行。值得一提的是，为了给千兆以太网提供更好的传输媒介
30、，非屏蔽双绞线也推陈出新，不断地发展。首先是在5类双绞线的基础上进行改进，以适应千兆以太网的需要，接着又发展到了超5类、6类线。I 802.3z的出现向世人证明了以太网的“青春仍在”，而研究以太网技术的科学家们并没有因此而停止进一步研究，而是大胆地推进了万兆以太网的研究工作，我们拭目以待，相信以太网的奇迹仍然会出现。2.令牌环网/旧802.5令牌环网业界老大IBM(国际商用机器）公司于2 0世纪7 0年代开发出来的，至今仍然沿用于IB M内部局域网的一种局域网技术。它在局域网中的流行性仅次于以太网。它还有一种变形，就令牌总线/I 802.4。它的传输介质虽然没有明确定义，但主要基于屏蔽双绞线、
31、非屏蔽双绞线两种。它的拓扑结构可以有多种：环型（最典型，是原意)、星型（实际上采用得最多）、总线型(一种变形)。(1)存取方法一令牌环控制。首先，令牌环网在网络中传递一个很小的帧，称为“令牌”，只有拥有令牌环的工作站才有权力发送信息。令牌在网络上依次按顺序传递。当工作站要发送数据时，等待捕获一个空令牌，然后将要发送的信息附加到后边，发往下一站，如此直到目标站，将令牌释放。如果工作站要发送数据时，经过的令牌不空的，则等待令牌释放。(2)与以太网的比较。从上面的介绍中，我们明显感觉到令牌环网的缺点，那就是协议过于复杂，所以造成了不必要的带宽开支，使令牌环网的速度比以太网慢得多。当然，令牌环网也有它的优点，它可以定制每个站持有令牌的时间，使整个网络“确定性”的。3.FDDI/光纤分布式数据接口FDDI(Fiber Destributed Data Interface),光纤分布式数据接口。它是由美国国家标准协会X3T9.5委员会制订的光纤环网标准。F D D I采用了类似令牌环网的协议，用光纤作为传输介质，数据传输率可达到lOOMb/s,环路长度可扩展到200km，
