莆田高等专科学校 《网络管理基础》课程讲义 【教材】《计算机网络与应用技术》 鄂大伟 主编 中国物质出版社98年1月第1版 18.80元 引 言 一、课程特点（实用性、专业性、知识性均很强） 本课程是计算机专业中实用性最强的技术课程之一。 《中国青年报》2000年1月31日： 去年，中国社会科学院进行了一次全国性的城市居民择业调查，被调查者选择的前十位职业依次是市长、政府部长、大学教授、电脑网络工程师、法官、检察官、律师、高科技企业工程师、党政机关领导干部、自然科学家。其中选择做官的十居其五，而其余五种中电脑网络工程师名列前茅。 本课程也是计算机课程中自学难度最大的之一，尤其是对未入门者。 本课程的学习必须理论知识与实际练习并重。 无理论知识——无法理解网络设计、系统管理、故障分析、网络互连（不知道为什么要这样做） 无实际练习——无法掌握安装、文件/目录及用户管理的具体方法（不知道怎样做） 二、学习目标与学习内容 学习目标：技术上要学会如何做一个Novell网系统管理员（超级用户），并对NT网有所了解 理论上不去探讨太深的原理，只学实用和基本的知识，为今后深化打基础 学习内容： ·网络技术常识（预习教材第一、二章及第§3.1、§3.2、§4.1和§4.4节） ·局域网类型及组网技术（预习教材第§4.3、§4.4和§6.1节） ·学做“超级用户”（文件/用户/系统安装与管理/故障诊断与排除） （按顺序预习教材第八、五、七、六章，第九章自学） ·Windows NT基础（预习教材第十章） 【注】前两周不上机 要求：听课/笔记/预习/练习并重 三、考核方式 ·课堂提问 ·书面考核（应知）：基本知识/常用命令/ 权限分析/常用文件编写/常用英文术语 ·上机考核（应会）：网络管理 四、推荐参考书 1．《Novell网络实际操作》（基础篇）陈明德编著 倪朝改编 人民邮电出版社 28.00元 2．《Novell网络实际操作》（提高篇）陈明德编著 倪朝改编 人民邮电出版社 31.00元 3．《Novell网实用组网技术》 刘有信编著 人民邮电出版社 31.00元 4．《Novell网组网原理与实用技术》 陈公忠 王珏 编著 清华大学出版社 12.00元 5．《计算机局域网与Novell实用教程》陈志刚 等编著 中南工业大学出版社 15.00元 6．《NetWare 386技术大全》 陈鸣 编著 人民邮电出版社 55.00元 7．《微机网络技术基础》 王才吉 主编 中国商业出版社 18.50元 8．《Windows NT Server 4.0 中文版实用指南》 戴有炜 编著 清华大学出版社 32.00元 第一章 网络技术纵览 【计划课时】6课时（要求预习教材第一、二章及第§3.1、§3.2、§4.1和§4.4节） 一、网络（Network） 教材P6 图1-3。 所谓“网络”，通俗地讲，就是将地理位置不同的多个计算机系统通过通信设备和线路连接起来，以功能完善的网络软件实现网络中资源共享和数据交换的系统。 网络=资源子网+通信子网 资源子网——硬件资源（主机、终端、I/O设备等）、软件资源、数据库等，负责全网数据处理业务，向网络用户提供各种网络资源和网络服务 教材P6第1.5.1节划线 通信子网——传输介质（电缆、光纤、无线电波等）、通信设备（交换机等），承担全网的数据传输、转接、加工和变换等通信处理工作 教材P7第1.5.2节划线 二、网络的功能 教材P5 §1.3节。 软、硬件资源共享（硬盘／打印机／软件包……）──成本上 即时（动态）数据交换（股市行情／军事／生产管理／订票系统／电子邮件……）──效率上 ∴ 网络＝桥梁 ──使世界变小 三、网络的类型 教材P5 §1.4。 1．广域网（WAN, Wide Area Network） ·远程（可达数千公里，可跨地区、国家，甚至全球联网） ·一般通过Modem（调制解调器）和邮电线路实现网络连接 由于数字信号中的高频谐波很多,在通过电话线之类所谓“模拟信道”传输时,衰减很严重,会失去数字信号的特征,所以就要在传输前先把数字信号转换成模拟信号(“调制”)，反之，接收时要进行“解调”。 数—模 模—数 通信线路（电话线等） PC Modem Modem PC Internet（因特网）──最著名的广域网（以路由器为技术基础） 2．局域网（LAN, Local Area Network） ·近距（一般１０km以内，通常在一个机构或一组建筑物中） ·一般使用专门敷设的线路——使用本地主机资源 ·主机/服务器为中心 四、局域网的四种系统结构 ·终端／主机（T/H）系统 ·工作站／服务器（W/S）系统 ·客户机／服务器（C/S）系统 ·对等网络系统 １．终端／主机系统（Terminal/Host）系统 又称主机系统或多用户系统。 操作系统：UNIX（XENIX）、LINUX 主 机：大、中、小型机，高档微机 特 点：“哑”终端（＝键盘＋显示器，甚至可以无CPU与内存） 一切事务由主机分时处理 （与MS-DOS命令不兼容） 说 明：Internet──总体上为UNIX系统，网上之PC机执行模拟终端程序模拟成终端进入主机（此时PC机只是负责将键盘指令→主机，主机处理结果→显示屏，一切处理与PC机上的CPU无关，均由主机进行） ２．工作站／文件服务器（Workstation/File Server）系统 操作系统：NetWare（主流产品）──Novell公司出品 服 务 器：高档微机 特 点：服务器提供数据共享服务和传送管理功能（不处理数据） 工作站执行应用程序的所有功能，通过磁盘映象，又可象使用本地磁盘一样使用服务器上的硬盘。 ３．客户机／服务器（Client/Server）系统 （网络结构同W/S系统） 操作系统：Windows NT (93.5推出，唯一可单机使用又可作网络操作系统的产品） LAN Manager (88.9推出） （二者均为Microsoft公司产品，因LAN Manager本身在容错能力和支持方面比不上NetWare，故推出Windows NT） 服 务 器：高档微机（亦有用大、中、小型机） 特 点：服务器除提供数据共享和传送管理服务外，亦可应Client机要求提供数据库处理服务（即对Client要求的数据记录作筛选或检索后再传输，从而减少了传输压力──W/S系统是将整个文件传输给工作站处理，哪怕所处理的仅为整个库文件中的一个记录） ４．对等网络（Peer-to-peer Network）系统 （网络结构同C/S系统） 操作系统：Windows 95/98/NT（Workstation版） ANTastic （Artsoft公司产品，占世界市场64％） Windows for Workgroups （Microsoft公司产品） 特 点：没有专用服务器，每个工作站既可起客户机作用，亦可起服务器作用。 例：一台PC机运行应用程序（如FoxBASE）时，其他用户还可访问该机硬盘 上的文件，同时该机还可作其他PC机的网络打印服务器。 初建费用低，简单（必要时还可加入专用服务器形成C/S系统） 缺点：没有服务器系统中的高级管理和检查功能 在教学、企业管理、远程通信等中小规模网络用户中占有无可争议的优势。 五、网络通信协议 网络传送是个很复杂的过程，许多工作要协调（如发送信号的数据格式，通信协调与出错处理，信号电平，传输速度匹配等）。 廖鸿鹏《NT Server 4.0建站指南》：“当一个中国人碰上一个日本人时，如果中国人说他的中文，日本人说他的日文，那么恐怕两个人就是讲到天黑，都不会有什么结果……网络上各节点之间若需要传送数据时，也要有一个共通的语言，这就是通信协议”。NT4.0可同时具有5种协议，犹如一个懂五国语言的人，在世界各地旅行，便畅行无阻。 【协议】（Protocol）网络上不同计算机之间为了协调互相通信而使用的技术规范，即通信技术标准（也是软硬件厂商开发网络产品的标准）（见教材Ｐ４最后一段） 理论上有一套协议即可，但由于网络技术在不断发展，应用领域在不断拓宽，加上历史的原因（７０年代各大计算机公司在网络领域“诸侯割据”，纷纷推出自己的网络通信协议，既为网络技术的发展作出了贡献，亦造成协议品种杂多的局面），所以目前尚无统一可用的网络协议。 １．常用的网络通信协议 有三个最具影响力的团体为网络通信制定了各自的协议： OSI（开放系统互连）协议──ISO（国际标准化组织）81年公布（理论标准） IEEE 802 LAN 协议──IEEE（国际电子电器工程师协会）802委员会80年公布 （已被ISO正式确定为局域网的国际标准） TCP/IP（网际互连）协议──美国防部高级计划研究局（DARPA）83年为“阿帕”网（ARPAnet，今发展为Internet）而开发，用于通过UNIX系统控制实现异种计算机网络的互连，乃很多大学（如斯坦福大学）及研究所经多年研究及商业化后得出的结果，现为最hot的网际互连协议，亦为公认的工业标准。 NT Server 4.0提供的五种协议 协议名称 网型 NetBEUI IPX/SPX TCP/IP DLC AppleTalk  纯NT网 ★      UNIX   ★    Novell  ★     Mocintosh     ★  IBM Mainframe    ★   Internet   ★     * Mocintosh 美国Apple电脑公司系列PC IBM Mainframe 美国IBM公司大型机 ２．分层结构与OSI协议（教材P35） 可以将人与人的“通信”分为三个相关的层次：认识层、语言层、传输层。 【例1】如果让一莆田老妪与北京一科学家进行如下的“通信” 莆田老妪 北京科学家 结 果 用网络术语表达结果 谈论内容 莆田城内菜价 计算机网络技术 “不可理喻” 认识层“协议”不兼容 所用语言 莆田方言 汉语文字 “不知所云” 语言层“协议”不兼容 通信方式 电话 电脑 无法联通 传输层“协议”不兼容 【例2】如果让一莆田老妪与北京的莆田藉科学家林兰英进行如下的“通信” 莆田老妪 林兰英院士 结 果 用网络术语表达结果 谈论内容 莆田城市变化 家乡情况 OK 认识层“协议”兼容 所用语言 莆田方言 莆田方言 OK 语言层“协议”兼容 通信方式 电话 电话 OK 传输层“协议”兼容 所以，教材第35页指出：“人们为了能够彼此交流思想，需借助一个分层次的通信结构；其次，层次之间不是相互孤立的，而是密切相关的，上层的功能是建立在下层的基础上，下层为上层提供某些服务，而且每层还应有一定的规则”。 网络通信情况同样如此，只是区分更细一些。 OSI协议将网络通信过程划分为七个层次，并为每个层次制定一个标准框架。 OSI协议仅给出一个框架结构，并没有将其网络模型的每一层限定在统一的一种协议中，也没有给出协议的具体实现技术（即未完全定型）。但它奠定了网络体系结构的基础，成为今天设计和制定网络协议标准最重要的参考模型和依据。 教材P38图3-2 通信双方（比喻） 通信用户 写信封 拆信和读信  发送 接收 应用层（A） 软件 （面向用户） 资源子网的任务 由软件实现  封信、贴邮票 取信  表示层（P）    投入邮筒 投递  会话层（S）    分拣 分拣  传输层（T） 衔接   决定路线 邮件分类  网络层（N） 网络 （完成传送服务） 通信子网任务 由硬件实现  装入邮包 打开邮包  数据链路层（D）    装上邮车送出 从邮车接收邮包  物理层（P）     邮路（公路、铁路等） 传输介质（电缆等） 从网络产品看，最下三层（NDP）往往直接做在网卡上，上面四层（APST）则一般由网络操作系统控制。 LAN用的通信协议IEEE 802 为最下两层（D和P）制定了１２个系列标准（IEEE 802.1至IEEE 802.12，），其中最常用的是IEEE 802.3（以太网络）。 协议的实用意义：购买网络产品（网卡、软件等）时要注意它支持何种协议，如果您买的网卡仅支持802.4协议（令牌环），则在一般Novell网络上不能使用。 ３．网络通信有关技术名词 【单工】数据只能单向传送（如看电视，无法将信息反传给电视台） 【半双工】数据可以双向传送，但无法同时传送（如对讲机） 【双工】数据可以同时双向传送（如打电话，双方可以同时对讲） 【基带传输】传输信号占用了传输电缆所允许的整个频段（０至最高允许频率），所以同一时间同一电缆中只能传送一种信号（基带信号均为数字脉冲信号，不经调制直接输送）。 （传输电缆：５０Ω同轴电缆或双绞线） 见教材P17～18第2.4.1节 【宽带传输】又称“频带传输”。其传输信号时可通过“多路复用技术”在同一电缆中形成多个传输频道，所以同一时间同一电缆可由不同频道分别传送数据、声音、图形、图像等不同信号，且可远程传输。 （传输电缆：７５Ω同轴电缆、光缆等） 见教材P17～18第2.4.2节 【多路复用技术】就是将多个不同来源的信号复用在一条物理信道上同时传送。见教材P21§2.5节 FDM（频分多路复用技术）——好比将本来一条公路的运输，变成又在公路上空分不同空域高度同时进行多层陆空运输（适用于模拟信号传输，P25） TDM（时分多路复用技术）——好比将本来只专门为一个人提供服务变成分时为众人提供服务，之所以能够“复用”，是因为数据在接收后处理的过程往往远大于数据传输的过程——甚至接收后只是存储起来（适用于数字信号传输，P25） 六、网络的拓扑结构 教材P71§4.1 【拓扑】（topology） 拓扑本是一个几何学名词，是一种研究与大小、形状无关的线和面特性的方法。用拓扑方法研究计算机网络，可以使复杂的问题简单化──将设备定义为点，将它们间的线路定义为线，对这些点和线及其关系的研究就比实际网络的研究容易得多。 网络拓扑结构指的是网络结点的互连构型（连接方式）。 组网时，电缆、网卡的选择与所用网络的拓扑结构密切相关。 LAN常用的拓扑结构有以下几种。 1．总线拓扑（Bus Topology） 其变型为树型拓扑。（见教材P71图4-1） 特点：广播式传输——所有结点发送的信号均通过公共电缆（总线）传播，并可被所有结点所接收。 （各结点收到信息时，根据信息中所含的地址与本站地址是否一致，决定是否接收之）。 结构最简单，造价最低廉，扩充容易，可靠性好──应用最广泛。 2．环型拓扑（Ring Topology） 图见教材P71图4-1（b） 特点：信息沿环路单向运行（注意：环路形状不一定是圆环） 路径固定；环路是一个含有有源部件的信道，环中每一个结点都具有放大整形作用，负载能力强，复盖面积大，对信道的访问控制技术较简单；最大延时时间固定（远程控制必需）；可用光纤实现高速传输。 扩充不易，结点多时响应时间长，可靠性较差（结点故障易引起全网故障）。 ３．星型拓扑（Star Topology） 图见教材P71图4-1（a） 特点：信息通过中央结点转发（广播式） 扩充容易，故障诊断与隔离容易 电缆长度和安装工作量可观，对中央结点可靠性和冗余度要求很高，且线路利用率低 ４．复合拓扑（派生拓扑） 常见有星型总线（簇型）和菊花链式（雪花型）。如下图所示： 七、访问控制方法 教材P83§4.7 必须保证每一时刻任何一段网络线路上最多只有一个信息流在传输──防止信息丢失或畸变。（准确可靠的数据传输是网络的“生命线”） 为此，IEEE制定了访问控制的有关协议。LAN的网卡和电缆系统通常是根据IEEE协议的规格参数设计制造的，以确保网络传输的准确可靠。 1．CSMA/CD（载波监听多路访问／冲突检测）─ 争用方式（教材P84§4.7.1） 适用于总线型、树型网络和星型拓扑结构，基带传输系统。 其标准为IEEE 802.3协议。 原理：空闲─发送，Busy─继续监听。发送中间检测到碰撞（网络电压高于正常传输电压）时，发出一串阻塞码到总线上（加重冲突），通知各站点发生碰撞了，然后停止发送。 优点：各站点平等竞争传送权，CSMA/CD功能可做在网卡中，技术实现容易，线路利用率高，成本最低。 缺点：不能提供优先级控制；因争用，不能满足远程控制所需要的确定延时（轻载时无延迟，重载时严重延迟）和绝对可靠的要求；不宜用于重载局域网（等待时间长，甚至导致LAN崩溃）。 2．令牌环（Token Ring）─ 令牌传递方式（教材P86§4.7.3） （Token──古埃及法老王手中的“令牌”。） 适用于环型拓扑结构，基带传输系统。 其标准为IEEE 802.5 协议。 原理：初始令牌由监控站点生成后，沿环路固定方向绕行，得到空令牌的站点才能发送信息，其余只能接收。空令牌环行时，取得令牌者将令牌free→busy，并将欲传送的信息包附在令牌上环行，地址相符的站点考贝信息包的数据同时在信息包上做应答标志，继续往下转发令牌及信息包。令牌回到发送站点后不管发送成功与否均被释放（free）并转给下一站点──若需继续发送必须等待下一轮令牌的到来（即不得独占）。 优点：无传送冲突，可提供优先级控制，实时性最好，重载下效率反而更高。 （主要优点：可调整性，确定性） 缺点：轻载延迟大效率低（等待令牌），有令牌维护要求（避免令牌丢失或重复），控制电路较复杂。 （主要缺点：令牌维护复杂） 3．令牌总线（Token Bus）─ 轮询方式（教材P86§4.7.2） CSMA/CD─简单，可靠，但冲突严重时网络效率下降，不可用于重载与远程控制及有实时传送（优先级控制）要求的场合。 Token Ring─无传送冲突，实时性好，但电路复杂，造价高。 令牌总线综合了二者的优点──总线型拓扑结构，令牌同时发给所有站点，与令牌中的目标地址相符的站点获得令牌（即发送权）并转发令牌（令牌中的目标地址是按站址顺序递减，形成所谓“逻辑环”）。 适用于总线型、树型拓扑结构。 其标准为IEEE 802.4 协议。 优点：重载效率高，在总线型拓扑中实现无传送冲突并提供了优先级控制功能，有一定实时性。 缺点：轻载延迟大效率低（等待令牌），网络管理比较复杂（令牌维护，在逻辑环中增、删站点）。 〖备注〗 Bux等人对三种LAN进行了大量的研究，但得不出任何结论，即人们总可以找到一些参数，使得某种LAN显得比其它的要好，唯一没有争议的是，负载过重的802.3 LAN会完全崩溃，而其余令牌传送的系统却可以接近100％的效率。如果你计划在重负载方式下运行局域网，显然802.3是不合适的。对负载较少或中等程度的情形，三种网络均适合，因此其它非性能因素可能在选择网络时更加重要。 作业题 1．什么叫网络拓扑？常用拓扑类型有哪几种？ 2．LAN的访问控制方法有哪几种？写出其适用的拓扑类型，并指出其所用的协议名称。 3．W/S系统和C/S系统能不能使用同一个网络（指硬件组成）？它们之间的主要区别是什么？ 4．网络术语LAN、WAN、Network、Server、client、WS、terminal、FS、host、topology、protocol的中文意思是什么？ 5．什么是网络通信协议？常用网络通信协议有哪些？了解协议有什么实用意义？ 6．OSI将通信过程分为几层？其中哪些由硬件实现，哪些由软件实现？ 7．局域网有哪几种系统结构？其典型的网络操作系统分别是什么？