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局域网组网技术 任东晓 Tel:
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教学目的和要求 本课程主要介绍局域网基础知识，局域网硬件设备和网络操作系统，配置网络服务，组建家庭局域网、宿舍局域网、网吧网络、办公室局域网和无线局域网技术，以及局域网性能优化和故障排除等方面的内容。 通过本课程的学习，要求掌握局域网的基础知识和组建技术，能够自己组建网络，并具有网络故障检测和排除的能力。
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课程特点和学习方法 课程特点 理论知识多 具有很大的实用性，操作性强 学习方法 基础知识和实际应用相结合 动手实践，组建小型局域网
充分利用网络学习（自发学习）
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授课学时和参考教材 授课学时 总学时：32学时 授课学时：16学时 实验学时：16学时 参考教材 《局域网组建与维护》
主编：王祥仲；清华大学出版社
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第一章 局域网概述
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本章学习要求： 了解：计算机网络的概念 了解：局域网的技术特点、分类 掌握：局域网的拓扑结构定义与特点 掌握：局域网的两种不同的工作模式
掌握：局域网的组成 了解：局域网的国际标准
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1.0 计算机网络概述 一、计算机网络的形成 1946年世界上第一台电子数字计算机ENIAC诞生时，计算机技术与通信技术并没有直接的联系；
1.0 计算机网络概述 一、计算机网络的形成 1946年世界上第一台电子数字计算机ENIAC诞生时，计算机技术与通信技术并没有直接的联系； 20世纪50年代初，由于美国军方的需要，美国半自动地面防空系统的研究开始了计算机技术与通信技术相结合的尝试； 随着计算机应用的发展，出现了多台计算机互连的需求，网络用户希望通过网络实现计算机资源共享的目的； 典型的研究成果是美国国防部高级研究计划局（ Advanced Research Projects Agency）的ARPAnet（ARPA网）（ Internet 的前身）。
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二、Internet的应用与网络计算技术发展
Internet是全球最大的国际互联网，起源于60年代的ARPANET 。 80年代Internet快速发展。从科学研究扩展到商业应用。 90年代由于WWW的使用，使得Internet的使用更方便，得到了迅猛发展。 Internet的广泛应用促进了电子商务、电子政务、远程教育、远程医疗、分布式计算与视频点播的发展； 高速局网络技术发展迅速，Fast Ethernet、Gigabit Ethernet已开始进入实用阶段，速率为10Gb/s的Ethernet网正在走向应用； 基于光纤与IP技术的宽带城域网与宽带接入网技术已经成为研究、应用与产业发展的热点问题之一； 网络计算技术已经成为重要的网络应用与研究领域。
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三、计算机网络的定义 计算机网络的定义： 利用通信设备和线路，将分布在地理位置不同的、功能独立的多个计算机系统连接起来，以功能完善的网络软件（网络通信协议及网络操作系统等）实现网络中资源共享和信息传递的系统。
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互连的计算机是分布在不同地理位置的多台独立的“自治计算机系统”
计算机网络的特点 计算机网络建立在通信网络的基础之上 互连的计算机是分布在不同地理位置的多台独立的“自治计算机系统” 连网计算机在通信过程中必须遵循相同的网络协议。 建立计算机网络的目的 资源共享 在线通信
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四、计算机网络的功能 数据交换和通信 资源共享 提高系统的可靠性 分布式网络处理和负载均衡 如：EMAIL、FTP 硬件资源、软件资源
通过网络的备份技术 分布式网络处理和负载均衡 集群系统的使用
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计算机网络应用举例（1） 共享资源——共享打印机等各种硬件设备
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计算机网络应用举例（2） 共享资源——共享数据资源
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计算机网络应用举例（3） 分布处理与负载均衡
计算机网络应用举例（3） 分布处理与负载均衡
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计算机网络应用举例（4） 共享应用程序
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五、计算机网络的分类 计算机网络的分类方法有多种： 根据网络的覆盖范围与规模分类 根据网络所使用的传输技术分类 根据网络的使用范围分类
根据网络所使用的传输介质分类 根据企业和公司的管理分类 主要是前两种
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按网络的覆盖范围进行分类 按覆盖的地理范围进行分类，计算机网络可以分 为以下三类： 局域网（ local area network ， LAN） 城域网（ metropolitan area network ， MAN） 广域网（wide area network ， WAN ）
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局域网的技术特点 覆盖有限的地理范围（如实验室内、大楼内、校园内），它适用于公司、机关、校园、工厂等有限范围内的计算机、终端与各类信息处理设备连网的需求； 提供高数据传输速率（10Mb/s～10Gb/s）、低误码率（<10-8）的高质量数据传输环境； 一般属于一个单位所有，易于建立、维护与扩展； 决定局域网性能的主要因素：网络拓扑结构、传输介质与介质访问控制方法。
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局域网的应用领域 个人计算机局域网 办公室与实验室的网络 企业与学校的主干网 大型计算设备群的后端网络 存储区域网络
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广域网的技术特点 广域网也称为远程网； 覆盖的地理范围从几十公里到几千公里； 覆盖一个国家、地区，或横跨几个洲，形成国际性的远程网络； 通信子网主要使用分组交换技术； 它将分布在不同地区的计算机系统互连起来，达到资源共享的目的。
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城域网的技术特点 城域网是介于广域网与局域网之间的一种高速网络； 城域网设计的目标是要满足几十公里范围内的大量企业、机关、公司的多个局域网互连的需求； 实现大量用户之间的数据、语音、图形与视频等多种信息的传输功能； 城域网在技术上与局域网相似。
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1.1 计算机局域网概述 局域网的技术特点 局域网的基本组成 局域网的分类 局域网的拓扑结构
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1.1.2 局域网的基本组成 两大部分 硬件 软件 硬件 软件 计算机、传输介质、网络连接设备 网络协议 网络操作系统 网络管理软件
网络应用软件
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硬件 计算机——共享资源的存储、处理； 传输介质——是网络联接设备间的中间介质，也是信号传输的媒体。分两类： 网络连接设备
有线介质，构成有线网 如：双铰线、光纤、同轴电缆等 无线介质，构成无线网 如：微波通信网、卫星网、红外线等 网络连接设备 网卡 集线器 交换机 路由器
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集线器 交换机 路由器 网卡
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1.1.3 局域网的分类 以太网（Ethernet） 令牌环网（Token Ring）
FDDI网（Fiber Distributed Data Interface，光纤分布数据接口） ATM网（Asynchronous Transfer Mode,异步传输模式） 无线局域网WLAN （Wireless LAN）
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1.1.4 局域网的网络拓扑结构 计算机网络拓扑是通过网中结点与通信线路之间的几何关系表示网络结构，反映出网络中各实体间的结构关系;
局域网的网络拓扑结构 计算机网络拓扑是通过网中结点与通信线路之间的几何关系表示网络结构，反映出网络中各实体间的结构关系; 拓扑设计对网络性能、系统可靠性与通信费用都有重大影响。 局域网拓扑结构有三种： 总线型 环型 星型
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一、总线型拓扑结构 所有节点都连接到一条作为公共传输介质的总线上 信息的传输以“共享介质”方式进行
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总线型的优越性 一个节点失效不影响其他节点的工作 节点的增删不影响全网的运行 结构简单 接入灵活 扩展容易 可靠性高
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二、环型拓扑结构 特点：以共享介质方式进行数据传输 每个节点都与两个相邻的节点相连 节点之间采用点到点的链路
网络中的所有节点构成一个闭合的环 环中的数据沿着一个方向绕环逐站传输
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环型的主要问题 环中某一位置的断开将导致整个网络瘫痪
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三、星型拓扑结构 特点 交换局域网是一种典型的星型拓扑结构 存在一个中心节点 每个节点通过点到点个的链路与中心节点连接
所有通信都通过中心节点进行 交换局域网是一种典型的星型拓扑结构
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星型结构的拓展——树型拓扑结构 特点：结构层次化、每层结点的功能有所分工；
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1.2 局域网的两种工作模式 局域网的工作模式由网络中各计算机的地位来决定： 客户/服务器模式（C/S） 对等网模式
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1.客户机/服务器 客户/服务器模式又称C/S或Client/Server。
服务器通常采用高性能的PC、工作站或小型机，并采用大型数据库系统。客户端需要安装专用的客户端软件。 C/S的优点是能充分发挥客户端PC的处理能力，很多工作可以在客户端处理后再提交给服务器。对应的优点就是客户端响应速度快。 缺点主要有以下几个： 只适用于局域网。 客户端需要安装专用的客户端软件。首先涉及到安装的工作量，其次任何一台电脑出问题，如病毒、硬件损坏，都需要进行安装或维护。特别是有很多分部或专卖店的情况，不是工作量的问题，而是路程的问题。还有，系统软件升级时，每一台客户机需要重新安装，其维护和升级成本非常高。 对客户端的操作系统一般也会有限制。客户端软件的升级问题。
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客户机/服务器 服务器只集中管理数据，而计算任务分散在客户机上，客户机和服务器之间通过网络协议来进行通讯。客户机向服务器发出数据请求，服务器根据请求完成预定的操作，并将计算结果返回给客户机。
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C/S模式的特点 一个或多个客户机与一个或多个服务器，构成了一个分布式计算环境。
应用被分为前端的客户应用部分和后端的服务器应用部分。客户端提出请求，服务端响应：后端数据库服务器负责完成大量的任务处理，只将处理结果传给客户；
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2. 对等网络 共享网络资源分散在网络的所有计算机上； 网络上的计算机地位平等，无主次之分； 优点 缺点 计算机的硬件成本低
用户少时易于管理 不需网络操作系统的支持 缺点 影响用户计算机的性能 网络缺乏安全性 备份困难
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1.3 网络软件系统 网络操作系统 网络协议 网络管理软件 网络应用软件
是网络的心脏和灵魂，是向网络计算机提供网络通信和网络资源共享功能的操作系统。它是负责管理整个网络资源和方便网络用户的软件的集合。 网络协议 就象我们说话用某种语言一样，在网络上的各台计算机之间也有一种语言，这就是网络协议，不同的计算机之间必须使用相同的网络协议才能进行通信。网络协议就是网络通信的规章制度。 网络管理软件 对网络运行状况进行信息统计、监视、警告和报告的软件系统。 网络应用软件 是指为某一应用目的而开发的网络软件，它为用户提供一些实际的应用
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典型的网络操作系统 目前常用的网络操作系统有： 微软公司的Windows Unix Linux
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Windows Desktop On November 10, 1983, Microsoft announced Microsoft Windows®, an extension of the MS-DOS® operating system that would provide a graphical operating environment for PC users. With Windows, the graphical user interface (GUI) era at Microsoft had begun. The Windows Desktop Today Windows XP and Internet Explorer 7 are the latest versions of the popular Microsoft desktop operating system and Web browser technology
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Windows Server In 1988, Microsoft formed what would become the development team for the Microsoft Windows NT® product. The team's goal was to develop a 32-bit, multipurpose operating system in anticipation of a PC chip architecture that was still a few years away. Microsoft Windows Server™ 2003 is the evolution of the server operating system that Microsoft began with the release of the first version of Windows NT Server in 1993 Windows Server Products Today Server products enable enterprises to build an integrated and flexible computing infrastructure. Microsoft offers several versions of its latest server operating system, Windows Server 2003.
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Windows 2000操作系统 Windows2000的四个版本： Windows2000 Professional—专业版
Windows2000 Server—服务器版 Windows2000 Advanced Server—高级服务器版 Windows2000 Datacenter Server—数据中心服务器版 这四个版本分为两大平台：工作站平台和服务器平台。其中第一个属于工作站平台，主要用于客户端；其余三个属于服务器平台，安装在企业中各种各样的服务器上。
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Windows2000 Professional—专业版
适用对象 是用于网络客户端的操作系统。提供了比Windows 9x更强大的功能，使系统更安全、更稳定。 特点 支持最多2个CPU，高达4GB物理内存的SMP（对称式多处理器）系统。
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Windows2000 Server—服务器版 适用对象 特点 是适合于中小型企业工作组和部门服务器的操作系统。
包含了Windows2000 Professional的全部功能。 提供了AD服务，集成了IIS5.0。 支持最多4个CPU、4GB物理内存的SMP系统。
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Windows2000 Advanced Server—高级服务器版
适用对象 是适用于大中型企业部门级服务器的操作系统。 特点 包含了Windows2000 Server的全部功能。 增加了集群功能。所谓集群，是指几台计算机共同负责原来1台服务器的工作。具有高速、容错、易扩展的优点。 支持8个CPU、2路集群、8GB内存的SMP系统。
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Windows2000 Datacenter Server—数据中心服务器版
适用对象 适用于大型企业的关键业务，如科学和工程的大规模模拟仿真、大型数据仓库、经济学分析等。 特点 是Windows2000产品中功能最为强大的，包含了Windows2000 Advanced Server的全部功能。 不零售，只销售给OEM厂商。 支持32个CPU、4路集群、64GB内存的SMP系统。
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这类操作系统在整个局域网配置中是最常见的，但由于它对服务器的硬件要求较高，且稳定性能不是很高，所以微软的网络操作系统一般只是用在中低档服务器中，或中小型网络中，而高端服务器或大型网络通常采用UNIX、LINUX等非Windows操作系统。
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windows 2000的功能特性 网络及系统管理 存储管理与文件系统支持 WEB与网络服务 企业级的安全性
通过活动目录实现对网络的方便管理 存储管理与文件系统支持 共享文件夹、动态卷管理、磁盘限额支持、DFS等 WEB与网络服务 IIS服务、DNS服务、DHCP服务、媒体服务等 企业级的安全性 文件加密、传输加密等
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UNIX操作系统 Unix系统是1969年在贝尔实验室诞生，最初是在中小型计算机上运用，现在主要用于企业；
目前，在Unix市场，主要是Sun、IBM和HP三家之间的竞争。其中，Sun网络服务器方面占有率大，而IBM 在计算方面占有较大的优势。 Sun Solaris ： Sun 目前在全球unix 市场占有率大约为50%。Sun 公司从他的最低端工作站到最高端的服务器，全是用的Solaris，没有server 和client之分，功能完善，可靠性高。同时由于它既能运行在Sparc平台上，也能运行在Intel上，对Oracle 数据库支持的比较好，基本上被认为是标准备的Unix。 Hewlett-Packard HP-UX ：HP在可靠性和服务方面的声誉人所共知；HP-UX和一个丰富、实用的操作系统包一起推出，它包括Web server、C/C++、 Windows网络、 WAP 服务、 Linux APIs等。 就整体而言，HP-UX和Linux非常的接近。 IBM AIX ：IBM AIX运行于强大、稳固的IBM 64位Power/PowerPC CPU；创建了一个通用的、高度兼容的操作环境。IBM想使其和Linux成为统一的操作系统，并且承诺将开发基于Intel的64位 CPU体系结构的AIX。
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UNIX的基本结构 UNIX是一个交互式的分时系统,采用以全局变量为中心的模块结构，模块调用之间的调用关系较为复杂,从结构上看，UNIX可以分成内核层和外壳层两部分； UNIX为用户提供了一个分时的系统以控制计算机的活动和资源，并且提供一个交互，灵活的操作界面； UNIX被设计成为能够同时运行多进程，支持用户之间共享数据； UNIX支持模块化结构，当你安装UNIX操作系统时，你只需要安装你工作需要的部分； 用户界面同样支持模块化原则，互不相关的命令能够通过管道相连接用于执行非常复杂的操作； UNIX的主要特点 短小精悍、简洁有效、易移植、可扩充、开放性
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LINUX Linux本身就是UNIX的一个变体，它具有UNIX系统的上述特性；
它起源于芬兰赫尔辛基大学的学生Linus Torvalds的业余设计，当时他的想法就是要建立一个能够代替Unix的、用在基于Intel平台的个人计算机上的UNIX类操作系统； Linux是可以自由获得源代码的、32位的、为PC机及兼容机硬件平台上的多个用户提供多任务功能的操作系统； 全世界有成千上万的程序员或者仅仅是爱好者在不断地对这个生命力极其强大的操作系统进行升级、修改或开发应用程序； Linux已经有了很多个不同的、各有所长的发行版本，比如著名的Red Hat、Slackware等等。在中国，近两年来有越来越多的程序员投入到Linux的再开发中。让众多习惯了汉语的中国用户高兴的是，有众多优秀的中文Linux正式发行版本已经面世了，其中著名的有Turbo Linux、红旗Linux和Xteam Linux等。
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Linux操作系统具有如下特点： 1． 它是一个免费软件，您可以自由安装并任意修改 软件的源代码。 2． Linux操作系统与主流的UNIX系统兼容，这使得它 一出现就有了一个很好的用户群。 3． 支持几乎所有的硬件平台，包括Intel系列， 680x0系列，Alpha系列，MIPS系列等，并广泛支持各 种周边设备。
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NetWare操作系统 Novell公司的NetWare是基于Intel系列计算机的网络操作系统；
但近年来，由于因特网应用在全球的不断升温，大家都希望能在因特网这辆环球列车上畅游一番，多数操作系统都把注意力集中在可访问因特网或网络互联功能的实现上。而NetWare网络操作系统却恰恰忽视了这一点，虽然Nevoll公司在1997年推出NetWare 1版本，企业通过内部网络逐渐向因特网靠近，但由于受Windows Server 的影响，其市场反应并不显著。
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1.3.2 协议软件 协议是网络通信的规则； 不同的通信，采用的协议不同； 局域网中常用的通信协议有三种： TCP/IP NetBEUI
协议软件 协议是网络通信的规则； 不同的通信，采用的协议不同； 局域网中常用的通信协议有三种： TCP/IP NetBEUI IPX/SPX
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一、TCP/IP协议 TCP/IP协议(Transfer Control Protocol/Internet Protocol)叫做传输控制/网际协议，又叫网络通讯协议，是Internet国际互联网络的基础。 TCP/IP是用于计算机通信的一组协议，我们通常称它为TCP/IP协议族。 它是70年代中期美国国防部为其ARPANET广域网开发的网络体系结构和协议标准，以它为基础组建的INTERNET是目前国际上规模最大的计算机网络，正因为INTERNET的广泛使用，使得TCP/IP成了事实上的标准。 在局域网中，TCP/IP协议的效率不高。
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二、NetBEUI协议 是NetBios 扩展用户接口（ NetBios Extended User Interface）；
NETBEUI是为IBM开发的非路由协议，用于携带NETBIOS通信。NETBEUI缺乏路由和网络层寻址功能，既是其最大的优点，也是其最大的缺点。 因为它不需要附加的网络地址和网络层头尾，所以很快并很有效且适用于只有单个网络或整个环境都桥接起来的小工作组环境。
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三、IPX/SPX协议 IPX/SPX协议是Novell开发的专用于NetWare网络中的协议；
大部分可以联机的游戏都支持IPX/SPX协议，比如星际争霸，反恐精英等等。虽然这些游戏通过TCP/IP协议也能联机，但显然还是通过IPX/SPX协议更省事，因为根本不需要任何设置。 除此之外，IPX/SPX协议在局域网络中的用途似乎并不是很大，如果确定不在局域网中联机玩游戏，那么这个协议可有可无。
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网络管理软件 网络管理的五大功能 故障管理、配置管理、性能管理、安全管理、计费管理（FCPSA） 具体来说，可以实时查看全网的状态，了解到网络连通情况、节点数据吞吐率和数据包丢失率、设备负载情况，检测网络性能可能出现的瓶颈，并进行自动处理或告警显示，以保证网络高效、可靠地运转，提高网络的使用效率，减轻网管人员的工作强度。 网络管理软件可分为两大类 通用网络管理软件NMS。其管理目标为一个网络，主要用于掌握全网的状况，支持对所有SNMP设备的发现和监控，可集成厂商设备的私有MIB库，可实现对全网(多厂商)设备进行识别和统一的管理。这类产品有惠普公司的HP OpenView、CA公司的Unicenter、IBM公司的Tivoli NetView等。 网元(设备)管理软件EMS。它只管理单独的网元(网络设备)，一般由原厂商提供，各厂商采用专有的管理MIB库，以实现对厂商设备本身的细致入微的管理，包括可以显示出厂商设备图形化的面板等，如安奈特公司的AT-View Plus，思科公司的Cisco View和华为网络公司的Quidview等。
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1.4 IEEE 802标准 IEEE－电气和电子工程师协会（Institute of Electrical and Electronic Engineers），该协会的总部设在美国，主要开发数据通信标准及其他标准。 IEEE802委员会成立于1980年初，负责起草局域网草案，并送交美国国家标准协会（ANSI）批准和在美国国内标准化。IEEE还把草案送交国际标准化组织（ISO）。ISO把这个802规范称为ISO 802标准，因此，许多IEEE标准也是ISO标准。 IEEE 802规范定义了网卡如何访问传输介质（如光缆、双绞线、无线等），以及如何在传输介质上传输数据的方法，还定义了传输信息的网络设备之间连接建立、维护和拆除的途径。遵循IEEE 802标准的产品包括网卡、桥接器、路由器以及其他一些用来建立局域网络的组件。
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IEEE802局域网标准系列 IEEE802.1A------局域网体系结构 IEEE802.1B------寻址、网络互连与网络管理 IEEE 逻辑链路控制(LLC) IEEE CSMA/CD访问控制方法与物理层规范 IEEE802.3i Base-T访问控制方法与物理层规范 IEEE802.3u Base-T访问控制方法与物理层规范 IEEE802.3ab Base-T访问控制方法与物理层规范 IEEE802.3z Base-SX和1000Base-LX访问控制方法与物理层规范 IEEE Token-Bus访问控制方法与物理层规范 IEEE Token-Ring访问控制方法 IEEE 城域网访问控制方法与物理层规范 IEEE 宽带局域网访问控制方法与物理层规范 IEEE FDDI访问控制方法与物理层规范 IEEE 综合数据话音网络 IEEE 网络安全与保密 IEEE 无线局域网访问控制方法与物理层规范 IEEE VG-AnyLAN访问控制方法与物理层规范 IEEE 交互电视 IEEE 短距离无线网 IEEE 宽带无线接入
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总结： 计算机网络的概念 局域网的技术特点、分类 局域网的拓扑结构定义与特点 局域网的两种不同的工作模式 局域网的组成 局域网的国际标准
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思考题 1、计算机网络的最主要功能是什么？ 2、广域网、局域网、城域网划分的依据是什么？ 3、 网络的拓扑通常指什么？
1、计算机网络的最主要功能是什么？ 2、广域网、局域网、城域网划分的依据是什么？ 3、 网络的拓扑通常指什么？ 4、 网络协议的主要作用是什么？ 5、大型网络为什么一般使用unix或linux操作系统来组网?
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