专题六 局域网组网技术（讲义）《计算机网络基础》（河北科学技术出版社）高考备考讲练测（河北省）

专题六 局域网组网技术（讲义） ---《计算机网络基础》专题复习讲练测 [考纲要求] 1.掌握网卡、集线器、交换机的特点与使用方式 2.掌握局域网组网介质的特点与连接方法 3.了解虚拟局域网的作用 4.掌握基于MAC地址、IP地址、交换机端口等的VLAN划分 5.熟悉无线局域网的组网模式 [课时安排] 2课时 [知识梳理] 1、 组网设备 1. 客户机 客户机也叫客户端，是网络中提出服务请求的计算机终端。它向服务器申请资源，接收服务器返回的数据，不对外提供共享服务。 （1）角色：请求方，主动发起访问（比如学生电脑浏览网页、访问文件服务器）。 （2） 资源：本地资源为主，依赖服务器提供数据、文件、打印等服务。 （3） 实例：普通台式电脑、笔记本，访问网站的手机都可以作为客户机。 2. 服务器 服务器是网络中接收请求、提供共享资源与服务的高性能计算机，持续运行等待客户机连接。 核心要点（对口高考考点） （1）角色：服务提供方，被动等待客户机的访问请求。 （2）服务类型：文件服务器、Web 网页服务器、数据库服务器、打印服务器。 （3）特点：稳定性高、硬盘 / 内存性能强，7×24 小时开机。 3. 网卡 网卡也叫网络适配器，是计算机接入网络的核心接口硬件，负责计算机数据的发送、接收与转换，是单台设备联网的必备部件。 （1）唯一标识：每张网卡拥有全球唯一的MAC地址（物理地址），固化在网卡硬件中，不可随意修改，是设备局域网识别的核心依据。 （2）核心功能：数据转换（将计算机数字信号转为网络传输信号）、数据缓存、介质访问控制。 （3）分类 ①按网卡支持的网络类型分类：可以分为以太网卡、PCMCIA、ARC Net、ATM和FDDI网卡。 ②按网卡支持的传输速率：可以分为10M网卡、100M以太网卡、10/100M自适应网卡、1000Mb/s等类型。 ③按网卡支持的传输介质：可以分为双绞线网卡、粗缆网卡、细缆网卡、光纤网卡和无线网卡等 ④按网络接口的类型：主要有以太网RJ-45接口，细同轴电缆的BNC接口和粗同轴电缆的AUI接口以及FDDI接口、ATM接口、光纤的SC、ST接口等。 ⑤按所支持的总线接口分类：可以分为ISA网卡、PCI网卡、PCMCIA网卡和USB网卡等。 （4） MAC地址 MAC地址由网卡生产商“固化”在ROM中。每一个网卡制造商向IEEE委员会申请地址区间，制造商只能为自己生产的网卡设置该区间的硬件地址，且不能重复。 MAC地址由12位十六进制数组成，长度为48比特，共6字节。其中前3字节为IEEE分配给制造商的厂商代码，后3字节为网络适配器编号。如00-30-21-0B-5E-43。 （5）网卡的接收模式 网卡的接收模式主要包括：广播方式、组播方式、直接方式和混杂模式。 4. 中继器 中继器是物理层设备，作用是对衰减的电信号进行放大、再生，延长网线传输距离。 （1）工作层次：物理层，只处理电信号，看不懂 MAC 地址、IP 地址，不能识别数据内容。 （2）传输特点：原样放大信号，收到信号就转发，不做筛选。 （3）功能：补偿信号在传输介质上的损耗，延长传输距离。 （4）局限：不能隔离冲突域；放大信号的同时，噪声也一起放大；有最多 4 个中继器的 5-4-3 规则。 （5）使用场景：双绞线线路太长、信号变弱时，中间增加中继器。 5. 集线器 集线器属于物理层设备，多端口的中继器，可以把多台终端接入同一个局域网。 （1）工作层次：物理层，本质就是多端口中继器 （2）传输特点：广播转发。收到一个端口的数据，向所有其他端口全部发送，所有连接设备都收到该数据。 （3）带宽特性：所有端口共享一条带宽，多个设备同时发送数据会产生冲突。 （4）局限：不能识别 MAC 地址，没有 MAC 地址表；不能隔离冲突域，网络设备越多冲突越严重，安全性差。 （5）使用：早期小型局域网，现在基本被交换机替代。 6. 交换机 交换机是主流局域网连接设备，属于二层数据链路层设备，用于局域网内多设备的数据精准转发，是现代组网核心设备。 （1）工作层次：数据链路层（二层设备），识别 MAC 地址，不处理 IP 地址。 （2）核心原理：能够自动学习，建立MAC 地址表，记录交换机端口和所连设备 MAC 地址的对应关系。 （3）转发特点：单点精准转发。收到数据帧，查询 MAC 地址表，只向目标设备所在端口转发，不会向所有端口广播（未知单播帧除外）。 （4）带宽特性：每个端口独享带宽，多端口同时通信互不冲突，可以并行传输数据。 （5）冲突域：每个端口是独立的冲突域，可以隔离冲突域，减少数据碰撞，提升网络效率。 （6）主要用途：连接计算机、服务器等终端，组建局域网；可划分 VLAN，隔离广播域。 2、 组网方法 1.双绞线组网 由4对8根铜芯双绞线缠绕而成，是局域网主流有线传输介质，分为屏蔽双绞线（STP）和非屏蔽双绞线（UTP）。 （1）特点：成本低、布线灵活、传输稳定，适合短距离局域网传输；非屏蔽双绞线抗干扰弱，屏蔽双绞线适合强干扰环境。 （2）常用规格：超五类（Cat5e）、六类线，适配百兆、千兆局域网。 （3）传输距离：有效传输距离100米 2.细缆组网 细缆组网（10BASE-2）是早期以太网的一种标准，使用细同轴电缆作为传输介质，采用总线型拓扑结构，传输速率为10Mbps。 （1）单段长度：每段干线最大长度为185米。 （2）节点数量：每段干线最多可接入30个用户（节点）。 （3）5-4-3规则（扩展限制）：若需扩大网络，可使用中继器。最多允许4个中继器连接5个网段，其中只有3个网段可以连接用户。扩展后网络最大距离为925米。 3.光纤组网 以光信号为传输载体的介质，分为单模光纤、多模光纤，多用于局域网主干线路。 （1）特点：传输速率快、距离远、抗干扰能力极强、保密性好，无电磁泄露。 （2）缺点：成本高、布线脆弱、对接工艺复杂，不适合终端设备短距离连接。 3、 虚拟局域网 VLAN即虚拟局域网，是在物理局域网基础上，通过交换机软件配置，划分出的逻辑虚拟网络，无需改动物理布线。 1.基于交换机端口划分VLAN（最常用） 将交换机的固定端口，直接划分到指定VLAN，是最基础、最常用的划分方式。 （1）特点：配置简单、稳定性高、优先级最低；端口固定归属某一VLAN。 （2）局限：设备更换端口后，所属VLAN会改变，需要重新配置。 （3）适用场景：固定工位、固定设备的局域网（如办公室、机房）。 2. 基于MAC地址划分VLAN 根据设备网卡的唯一MAC地址，绑定对应的VLAN，实现设备固定归属某一虚拟网络。 （1）特点：与设备绑定，设备更换交换机端口，VLAN归属不变，灵活性高于端口划分。 （2）局限：首次配置需要录入所有设备MAC地址，工作量大；更换设备后需重新绑定。 （3）适用场景：设备移动频繁，但设备固定的网络环境。 3. 基于网络层划分VLAN 根据设备的IP地址网段划分VLAN，属于三层逻辑划分方式。 （1）特点：灵活性最高，依据网段分组，同一IP网段设备自动归入同一VLAN。 （2）局限：配置复杂，依赖IP地址，IP地址变动会导致VLAN归属改变，安全性略低。 （3）适用场景：动态获取IP、设备流动性强的网络环境。 4、 无限局域网 无线局域网是通过无线信号（WiFi）实现设备互联的局域网，无需网线，适配移动设备组网。 1.组网模式 （1）对等网络 一种无需中心节点、由多台无线终端直接互相通信的临时性组网方式。 ①无中心设备：网络中不需要无线AP（接入点）或无线路由器，所有设备地位平等。 ②点对点通信：设备之间直接发送和接收数据，属于“多跳”或“单跳”的网状结构。 ③特点：搭建极其灵活，即插即用；但网络规模小、传输距离短、安全性较低，且设备必须一直开启才能维持网络。 （2） 结构化网络 以无线AP（接入点）或无线路由器为中心，所有终端通过AP进行通信的集中式组网方式。 ①有中心节点：必须依赖AP作为网络枢纽。终端之间不能直接通信，所有数据必须先发给AP，再由AP转发给目标终端。 ②无缝漫游：支持多台AP组成扩展服务集（ESS），设备在移动时可以自动切换AP而不掉线。 ③特点：网络稳定、覆盖范围广、易于集中管理和扩展，是目前家庭和企事业单位绝对的主流模式。 2.802.11标准 IEEE 802.11是由电气和电子工程师协会（IEEE）制定的无线局域网（WLAN）通用标准。它主要定义了无线网络的物理层（PHY）和媒体访问控制层（MAC层）的技术规范。大家平时常说的“Wi-Fi”，其实就是Wi-Fi联盟对通过了802.11标准互操作认证产品的商业品牌标识。 （1）802.11b ①频段：工作在 2.4GHz 频段。 ②速率：最高理论速率为 11Mbps（实际传输速率约 5Mbps）。 ③特点：它是早期最普及、应用最广的标准，真正推动了 Wi-Fi 的普及。 （2）802.11a ①频段：工作在 5GHz 频段。 ②速率：最高理论速率达到了 54Mbps。 ③特点：抗干扰能力强，但 5GHz 频段信号穿透力较弱，覆盖范围相对较小；且与 802.11b 完全不兼容。 （3）802.11g ①频段：工作在 2.4GHz 频段。 ②速率：最高理论速率提升至 54Mbps。 ③特点：它是 802.11b 的升级版。不仅速度变快了，还向下兼容 802.11b，因此迅速成为了当时的市场主流。 [限时练习] 1.以下关于网卡的描述中，错误的是（ ） A. 网卡的MAC地址可以随意修改，不受任何限制 B. 每张网卡拥有全球唯一的MAC地址，固化在网卡硬件中 C. 网卡也叫网络适配器，是计算机接入网络的核心接口硬件 D. 网卡的核心功能包括数据转换、数据缓存和介质访问控制 【答案】A 【解析】MAC地址由网卡生产商“固化”在ROM中，每一个网卡制造商向IEEE委员会申请地址区间，制造商只能为自己生产的网卡设置该区间的硬件地址，且不能重复。 2. 交换机通过（ ）方式实现数据帧的精准转发。 A. 对收到的数据进行广播转发 B. 查询路由表，选择最优路径 C. 自动学习建立MAC地址表，根据目的MAC地址查找转发端口 D. 向所有端口转发，由接收方决定是否接收 【答案】C 【解析】交换机能够自动学习，建立MAC地址表，记录交换机端口和所连设备MAC地址的对应关系。收到数据帧后，交换机会查询MAC地址表，只向目标设备所在端口转发（未知单播帧除外），实现单点精准转发。 3. 以下关于中继器的描述，正确的是（ ） A. 中继器是数据链路层设备，能识别MAC地址 B. 中继器只能对信号进行放大，不能对信号进行整形再生 C. 中继器可以隔离冲突域 D. 中继器对衰减的电信号进行放大和再生，延长传输距离 【答案】D 【解析】中继器是物理层设备，作用是对衰减的电信号进行放大、再生，延长网线传输距离。其特点包括：只处理电信号，不能识别MAC地址；不能隔离冲突域；放大信号的同时噪声也一起放大。 4.以太网 MAC 帧中，用于差错检验的字段是( ） A. 前导码 B. 类型／长度 C. 帧检验序列 FCS D. 数据 【答案】C 【解析】帧检验序列 FCS 用 CRC 对帧进行差错检验；前导码用于同步，类型／长度标识协议或长度，数据承载上层数据。 5.无线局域网的对等网络模式具有的特点是（ ） A. 无中心设备，设备之间直接通信 B. 支持无缝漫游 C. 必须依赖无线AP作为网络枢纽 D. 覆盖范围广，适合大规模组网 【答案】A 【解析】对等网络（Ad Hoc）是一种无需中心节点、由多台无线终端直接互相通信的临时性组网方式。 6. MAC地址是一个（ ）字节的二进制串，以太网MAC地址由IEEE负责 分配。以太网地址分为两个部分；地址的前（ ）个字节代表厂商代码，后（ ）个字节由厂商自行分配。 A．6 4 2 B．6 3 3 C．6 2 4 D．5 3 2 【答案】B 【解析】MAC 地址是一个 6 字节的二进制串，以太网 MAC 地址由 IEEE 负责分配。以太网地址分为两个部分；地址的前 3 个字节代表厂商代码，后 3 个字节由厂商自行分配。 7. 基于MAC地址划分VLAN的主要优点是（ ） A. 配置最简单，无需任何录入工作 B. 安全性最高，任何设备都无法绕过 C. 按网段分组，同一IP网段自动归入同一VLAN D. 设备更换交换机端口后，VLAN归属不变 【答案】D 【解析】基于MAC地址划分VLAN的核心优点：与设备绑定，设备更换交换机端口后，VLAN归属不变，灵活性高于基于端口划分。 8. 以下关于802.11a和802.11g的描述，正确的是（ ） A. 802.11a和802.11g的最高理论速率都是54Mbps B. 802.11a工作在2.4GHz频段，802.11g工作在5GHz频段 C. 802.11a和802.11g完全兼容 D. 802.11g与802.11b不兼容 【答案】A 【解析】802.11a和802.11g的最高理论速率都是54Mbps。 9.某公司有50台计算机，分布在两个不同楼层：一楼30台、二楼20台。为减少广播流量，提高网络安全，公司计划使用VLAN技术将两个楼层的计算机分为不同的广播域，并且不同VLAN之间要能够互相通信。以下方案最合理的是（ ） A. 将一楼和二楼的计算机全部连接到同一台交换机上，不做VLAN划分 B. 使用两台交换机分别连接一楼和二楼的计算机，再用集线器连接两台交换机 C. 使用两台支持VLAN的交换机，分别连接一楼和二楼的计算机，通过三层设备实现VLAN间路由 D. 用中继器连接两个楼层的网络 【答案】C 【解析】该方案需要实现两个目标：①划分VLAN隔离广播域（减少广播流量、提高安全）；②不同VLAN之间能互相通信。支持VLAN的交换机可以划分出独立的广播域，但不同VLAN间的通信必须通过第三层设备（路由器或三层交换机） 才能实现。 10.集线器是数据链路层设备，能识别MAC地址，并能建立MAC地址表。 （ ） 【答案】错 【解析】集线器是物理层设备，不是数据链路层设备。它不能识别MAC地址，也没有MAC地址表。 11.基于___________地址划分VLAN时，设备更换交换机端口后VLAN归属__________，但首次配置需要录入所有设备的该地址。 【答案】MAC；不变 【解析】基于MAC地址划分VLAN，VLAN与设备MAC地址绑定，与端口无关。因此设备更换端口后VLAN归属不变（灵活性高），但首次配置时需要录入所有设备的MAC地址，工作量大。 12.在双绞线组网中，UTP的有效传输距离通常不能超过__________米。若需延长传输距离，可在中间添加__________来放大再生信号。（填网络设备名称） 【答案】100；中继器 【解析】标准以太网双绞线传输极限为100米。中继器是物理层设备，专门用于补偿信号损耗、延长传输距离。 [内容小结] 1. 核心设备对比记忆：重点对比中继器、集线器与交换机。牢记它们的工作层次、转发机制以及冲突域隔离能力。 2. VLAN划分逻辑梳理：深刻理解VLAN隔离广播域的核心作用。针对三种划分方式，需理清其优缺点与适用场景。 3. 掌握无线局域网的两种组网模式，明确“对等模式（Ad-Hoc）”无中心节点与“结构化模式（Infrastructure）”依赖AP的本质区别。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $