任务情景
学校进行校园网络建设，小明作为设计组的一员，参与校园网络结构的设计与，在网络设计中需要专业的知识，小明找到学校老师，从认识计算机网络开始学习。
任务分析
◆计算机网络的概念
◆计算机网络的分类
◆计算机网络的传输介质
◆计算机网络设备
知识准备
1.计算机网络的概念
计算机网络是指将地理位置不同、具有独立功能的多台计算机，通过通信线路和通信设备连接起来，在网络软件支持下，实现信息通信和资源共享的计算机系统。如图7-1-1所示。计算机网络是计算机技术和通信技术相结合的产物。
图7-1-1 计算机网络示意图
要形成一个计算机网络，必须具备三在要素。第一至少要有两个及以上具有独立功能的计算机；第二两个以及上独立的计算机之间必须通过通信线路进行连接；第三要实现计算机之间的通信，必须制定相互确认的规范标准或协议。
2.计算机网络的分类
计算机网络的分类方法很多，如按地理覆盖范围、通信介质、通信方式、通信速率、使用范围、网络控制方式等进行分类。
1）根据网络覆盖范围不同，通常将计算机网络分为局域网、城域网、广域网等三种类型。
（1）局域网LAN（Local Area Network）
局域网是最常见的计算机网络，它是将较小地理范围内的各种计算机、终端与外部设备互联在一起的计算机网络。局域网的覆盖范围有限，通常为几米到几千米之间；局域网的数据传输速率高，一般在10Mbps～10Gbps范围内；传输延迟小、误码率低；易于安装、便于维护。局域网广泛应用在公司、学校、办公大楼中。
（2）城域网MAN（Metropolitan Area Network）
城域网是由不同的局域网通过网间连接构成一个覆盖在整个城市范围之内的网络。界于局域网与广域网之间，地理范围在几千米到几十千米内，一般采用光纤作为传输媒体。常见城域网有大学的多校区网络。
（3）广域网WAN（Wide Area Network）
广域网也称为远程网。地理范围从几十公里到几千公里，可以分布在一个省内、一个国家或几个国家。常见的广域网如：公用电话交换网、分组交换网、数字数据网、公用帧中继等，其通信传输装置和媒体一般由电信部门提供。现在全世界最大的广域网是Internet网络。
2）按计算机的网络拓扑结构不同，分为总线型结构、星型结构、环型结构、树型结构和网状型结构，如图7-1-2所示。
（1）总线型（Bus）结构
总线型拓扑结构将网络中的所有设备通过网络适配器等硬件接口连接到一根公共总线上，网络中的所有节点共享这条公用通信线路。每当有计算机将信息数据传送到总线上时，网络中的所有节点均可收到此信息，也被称为广播式网络。
总线型拓扑特点：结构简单灵活，易于扩展；可靠性较高；造价低；安装、使用和维护方便。由于总线设备共用，存在信道争用问题，易发生信息拥塞。网络上任何部分的故障都会影响整个网络，故障诊断和隔离困难。
（2）星型（Star）拓扑结构
星型拓扑结构的各节点均通过缆线连接到一个中心设备（如交换机或集线器）上。目前，星型结构是局域网中使用最普遍的一种拓扑结构。星型拓扑结构简单；单点故障不影响全网，维护管理容易；故障隔离和检测容易；传输速率高。但成本较高，通信资源利用率低，网络性能过于依赖中心节点。
图7-1-2 计算机网络的拓扑结构图
（3）环型（Ring）拓扑结构
环型拓扑结构中，所有设备被连接成环，不需要终结器。信息总是沿环的一个方向传播，依次通过每台计算机，当信息流中的目的地址与环路上某节点的地址相符时，该信息就被该节点接收，信息继续向下传递，直到回到信息的原发节点为止。
环型拓扑结构传输路径固定，无须路径选择，实现简单。但任何节点的故障都会导致全
网瘫痪，可靠性较差。
（4）树型（Tree）拓扑结构
在树型拓扑结构中，结点按层次进行连接，信息交换主要在上、下结点之间进行，相邻及同层结点之间一般不进行数据交换。
树型网络的特点是结构比较灵活，易于进行网络的扩展，与星型拓扑相似，当根结点出现故障时，会影响到全局。
此外，按数据交换的方式可分为电路交换网络、分组交换网络、报文交换网络等。按数据传输的机制和信道的使用方式可分为广播式通信网络、点对点式通信网络等。
3.计算机网络的传输介质
传输介质是网络中连接收发双方的物理通路，也是通信中实际传送信息的载体。常用的传输介质分为有线传输介质和无线传输介质（如微波、红外线）。
1）有线传输介质
有线传输介质是指在两个通信设备之间实现的物理连接部分，它能将信号从一方传输到另一方，有线传输介质主要有双绞线、同轴电缆和光纤。双绞线和同轴电缆传输电信号，光纤传输光信号。
（1）双绞线
双绞线由两条互相绝缘的铜线组成，这两条铜线拧在一起，可以减少邻近线对电气的干扰，如图7-1-3a所示。双绞线即能用于传输模拟信号，也能用于传输数字信号。一般情况情况下，几公里范围内的传输速率可以达到几Mbit/s。双绞线的两头需用RJ-45（俗称水晶头）连接头插接，如图7-1-2b所示。
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图7-1-3 双绞线和水晶头
双绞线一般用于星型网的连接，用于连接网卡、集线器或交换机。按照抗干扰类型的不同分为：屏蔽双绞线（STP）和非屏蔽双绞线（UTP）。屏蔽双绞线抗干扰能力强，传输速度更快，价格相对较贵，施工较难；非屏蔽双绞线抗干扰能力较差，传输速度偏低，价格便宜，易安装，在局域网中得到广泛应用。
（2）同轴电缆
同轴电缆由内导体、绝缘层、外导体及外部保护层组成，其结构如图7-1-4所示。
图7-1-4 同轴电缆结构
同轴电缆的抗干扰性强于双绞线。同轴电缆根据带宽的不同，可分为两类：基带同轴电缆、宽带同轴电缆。基带同轴电缆一般仅用于数字信号的传输，最大传输距离限制在数千米范围内。宽带同轴电缆可用于传输高频信号，它是有线电视系统CATV中的标准传输电缆，最大传输距离可达几十千米。
（3）光缆
光纤电缆简称光缆，是利用置于包覆护套中的一根或多根光纤作为传输媒质并可以单独或成组使用的通信线缆组件。
光纤是一种直径为50～100μm的柔软、能传导光波的介质，可由玻璃或塑料制成，其中使用超高纯度石英玻璃制作的光纤具有最低的传输损耗。在折射率较高的单根光纤外面，用折射率较低的包层包住，就可构成一条光纤通道。多条光纤放在一保护套内，就构成一条光缆，单根光纤光缆结构如图7-1-5所示。
图7-1-5 单根光纤的结构
光纤具有频带宽、损耗小、传输速率高、误码率低、安全保密性好和抗电磁干扰能力强等特点，是现在网络传输介质中性能最好、应用最广泛的一种，因此光纤是一种最有发展前途的有线传输介质。
2）无线传输介质
无线传输介质，简称无线（自由或无形）介质或空间介质。无线传输介质是指在两个通信设备间不使用任何物理连接器。最常用的无线传输介质有：无线电波、微波和红外线。所对应的3种无线传输介质分别是无线电波（30MHz～lGHz）、微波（300MHz～300GHz）和红外线。
（1）无线电波
无线电波是指在自由空间（包括空气和真空）传播的射频频段的电磁波，其传播是全方向的，传输距离远，很容易穿过建筑物的阻挡，因此被广泛应用于通话、视频、航海等。
（2）微波
微波是指频率为300MHz～300GHz的电磁波，是无线电波中一个有限额带的简称，即波长为1毫米～1米的电磁波。是毫米波、厘米波、分米波、米波的统称。微波频率比一般的无线电波频率高.通常也称为“超高频电磁波”。微波通信由于其频带宽、容量大、可以用于各种电信业务的传送，如电话、电报、数据、传真等均可通过微波电路传输。
（3）红外线
红外线是波长在750 nm～1 mm之间的电磁波，它的频率高于微波而低于可见光。红外通信一般采用红外波段内的近红外线，波长在1mm到760纳米（nm）之间。红外线传输方式人最大优点是不受无线电干扰，简单易用且实现成本较低，因而广泛应用于小型移动设备互换数据和电器设备的控制中，例如笔记本电脑、个人移动电话之间或与电脑之间进行数据交换（个人网），电视机、空调的遥控器等。
4.计算机网络设备
要组成计算机网络，除了需要计算机和传输介质以外，还需要网络互联设备（简称网络设备）。例如网络适配器、调制解调器、中继器、交换机、路由器等。
1）网络适配器（Network Adapter）
网络适配器（俗称网卡）是计算机与传输介质的物理连接设备，是计算机与网络的接口。一个要功能包括数据封闭与解封、数据的编码与译码、信息帧的发送与接收、差错校验等。图7-1-6为有线独立网卡。
图7-1-6 有线网卡
2）调制解调器（Modem）
调制解调器是在发送端通过调制将数字信号转换为模拟信号（这一过程称为调制），而在接收端通过解调再将模拟信号转换为数字信号的一种装置（这一过程称为解调）。根据Modem的谐音，俗称为“猫”。如果用户需要通过电话线上网，由于计算机处理的是数字信号，而电话线传输的是模拟信号，就必须在用户端和ISP端分别加装调制解调器以进行调制和解调。调制解调器的一个重要技术指标是传输速率。目前主要使用的光调制解调器的速率一般是2Mbps-1000Mbps。图7-1-7为现在常见的光调制解调器（俗称光猫）。
图7-1-7 光调制解调器
3）中继器（Repeater）
中继器又叫转发器，是一种基于OSI物理层的互联设备。由于存在损耗，在线路上传输的信号功率会逐渐衰减，衰减到一定程度时将造成信号失真，因此会导致接收错误。中继器就是为解决这一问题而设计的。中继器只能用于互联同型局域网，起放大电气信号，延伸信号的传播距离，延长网络长度的作用。当局域网物理距离超过了允许的范围时，可用中继器进行延伸。常用的网络设备集线器，就是带有多个端口的中继器。
4）交换机（Switch）
交换机是一种用于电（光）信号转发的网络设备。它可以为接入交换机的任意两个网络节点提供独享的电信号通路。广泛应用于企业网或校园网等各类局域网，是一种重要的网络互联设备。交换机具有多个端口，每个端口都具有桥接功能，可以互联一个LAN或一台高性能网络工作站或服务器，每个LAN成为一个独立的冲突域，每个端口都提供专用带宽。常见交换机如图1-7-8所示。
图7-1-8 交换机
5）路由器（Router）
路由器，是连接因特网中各局域网、广域网的设备，它会根据信道的情况自动选择和设定路由，以最佳路径，按前后顺序发送信号。相当于我们的交通警察。路由器可实现不同类型网络的互联、网络地址判断、最佳路由选择和数据处理等。路由器可以根据网络号、主机的网络地址、地址掩码、数据类型等来监控、拦截和过滤信息，因而具有更强的网络隔离能力，可以有效避免广播风暴，同时提高了网络的安全性和保密性。现在的很多家庭上网中，Modem集成了路器的功能，如图7-1-7的光调制解调器就是这样的一款设备。图7-1-9是一个普通的路由器。
图7-1-9 路由器
任务实施
观察了解机房的网络设置。
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