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計算機網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)
本書的內(nèi)容主要包括: 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識; 計算機網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ); 計算機網(wǎng)絡(luò)中硬件設(shè)備選型; 局域網(wǎng)的組網(wǎng)與配置; 綜合布線系統(tǒng); 現(xiàn)代建筑的多種通信及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng); 樓宇自動化技術(shù)中的控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù); 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全及管理; 計算機網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計;網(wǎng)絡(luò)編程; 下一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù); 移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等。
本書的內(nèi)容主要包括:數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識;計算機網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ);計算機網(wǎng)絡(luò)中硬件設(shè)備選型;局域網(wǎng)的組網(wǎng)與配置;綜合布線系統(tǒng);現(xiàn)代建筑的多種通信及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng);樓宇自動化技術(shù)中的控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù);網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全及管理;計算機網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計;網(wǎng)絡(luò)編程;下一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù);移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等。取材內(nèi)容較新穎先進,貼近工程實際,并有一定的理論深度;具有鮮明的建筑行業(yè)特點,對在樓宇自控系統(tǒng)中有著深入應(yīng)用的控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)給予了較深入的展開性敘述,這樣做的目的是為建筑類高校電氣工程及其自動化、自動化、建筑電氣與智能化專業(yè)的本科生進一步深入學(xué)習(xí)和研究建筑智能化技術(shù)信息化技術(shù)提供了相關(guān)的基礎(chǔ)。
本書取材新穎,內(nèi)容豐富,具有一定的理論深度,理論與工程實際聯(lián)系緊密。
除覆蓋當(dāng)前計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的核心知識外,還具有較強的建筑行業(yè)特色。書中的“現(xiàn)代建筑的多種通信及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)”和“樓宇自動化技術(shù)中的控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)”,彌補了建筑類高校計算機網(wǎng)絡(luò)課程對于建筑弱電系統(tǒng)涉及的通信網(wǎng)絡(luò)尤其是控制網(wǎng)絡(luò)部分知識介紹的不足。
書中對以太網(wǎng)技術(shù)在樓控系統(tǒng)中的應(yīng)用也做了較深入地敘述。
適合作為建筑類高校電氣工程及其自動化、建筑電氣與智能化以及自動化等專業(yè)計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)課程的教材。
“計算機網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)”的內(nèi)容發(fā)展非常迅速,并且“計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)”是許多重要專業(yè)分支課程的專業(yè)基礎(chǔ)課程,這樣一來,就要求在不同的行業(yè)和領(lǐng)域,在應(yīng)用“計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)”的理論和實驗體系時兼顧行業(yè)的特點。
建筑類高等院校電氣工程及其自動化、自動化、建筑電氣與智能化等電類專業(yè)對“計算機網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)”教材的內(nèi)容有較強的行業(yè)特色需求,尤其是在建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)中用到許多控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的內(nèi)容,在大多數(shù)現(xiàn)有的“計算機網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)”教材中較少見到。
撰寫一本適合建筑類高校的電氣工程及其自動化、自動化、建筑電氣與智能化等電類專業(yè)本科生使用的“計算機網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)”教材,滿足這些專業(yè)的教學(xué)和市場需求,是作者撰寫本書的目的。本書的內(nèi)容為上述專業(yè)的學(xué)習(xí)提供了計算機網(wǎng)絡(luò)必需的知識和技能,同時也提供了進一步深入學(xué)習(xí)和研究建筑智能化和信息化技術(shù)緊密關(guān)聯(lián)而必須掌握的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)知識。
本書的工程實踐性較強,在學(xué)習(xí)理論的同時,安排了經(jīng)過精心組織的實驗內(nèi)容大約10個學(xué)時。
本書的以下內(nèi)容:數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識;計算機網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ);計算機網(wǎng)絡(luò)中硬件設(shè)備選型;局域網(wǎng)的組網(wǎng)與配置;網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全及管理;計算機網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計;網(wǎng)絡(luò)編程;下一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)覆蓋了計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)學(xué)習(xí)的主干部分;本書的另外一部分內(nèi)容:綜合布線系統(tǒng);現(xiàn)代建筑的多種通信及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng);樓宇自動化技術(shù)中的控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù),是本書具有行業(yè)特色的部分,內(nèi)容豐富,具有一定的理論深度。
本書由具有多年從事計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)教學(xué)和建筑智能化信息化技術(shù)教學(xué),有著豐富教學(xué)經(jīng)驗的老師撰寫。本書的作者有北京建筑工程學(xué)院電信學(xué)院的張少軍教授、譚志博士、李蓬副教授和周渡海高工。具體的撰寫分工如下:
張少軍教授撰寫的部分有第4章(局域網(wǎng)的組網(wǎng)與配置)、第6章(建筑環(huán)境中的通信及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng))、第7章(樓宇自動化技術(shù)中的控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù))、第9章(計算機網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計)、第10章(網(wǎng)絡(luò)編程)、第11章(下一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù))(和李蓬老師共同撰寫)。
譚志博士撰寫的部分有第1章(數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識)、第2章(計算機網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ))、第8章(網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全及管理的一部分)(8.1網(wǎng)絡(luò)安全防護技術(shù)~8.4入侵檢測系統(tǒng))。
李蓬副教授撰寫的部分有第3章(計算機網(wǎng)絡(luò)中硬件設(shè)備選型)、第8章(網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全及管理的一部分)(8.5網(wǎng)絡(luò)硬件的安全防護)。
周渡海高級工程師撰寫了第5章(綜合布線系統(tǒng))。
撰寫本書的過程中,由于時間倉促,難免有一些疏漏和不足,懇請廣大讀者批評指正。
未經(jīng)許可,不得復(fù)制和抄襲本書部分或全部內(nèi)容。違者必究。
編者2016年9月
張少軍,博士,教授,長期從事高校本科生的網(wǎng)絡(luò)通信及建筑智能化信息化技術(shù)教學(xué)和研究工作。實踐工作經(jīng)驗豐富;編著、主編出版教材30余部。
第1章數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識/1
1.1現(xiàn)代通信概述/1
1.2現(xiàn)代通信的基本概念/3
1.3通信方式/7
1.4數(shù)據(jù)編碼/8
1.5數(shù)據(jù)交換技術(shù)/10
1.6信道復(fù)用與多址方式/12
1.7差錯控制/14
1.8帶寬和數(shù)據(jù)傳輸速率/17
1.8.1信道帶寬/17
1.8.2誤碼率與信道延遲/19
1.9現(xiàn)代通信網(wǎng)簡介/19
1.9.1電信網(wǎng)/19
1.9.2計算機網(wǎng)絡(luò)和廣播電視網(wǎng)/20
1.9.3傳送網(wǎng)/20
1.9.4電話網(wǎng)/23
1.9.5智能網(wǎng)概述/24
習(xí)題/25第2章計算機網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)/26
2.1計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)概論/26
2.1.1計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的定義/26
2.1.2計算機網(wǎng)絡(luò)的作用/26
2.1.3計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的分類/27
2.2網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)和協(xié)議/28
2.2.1標準化組織和協(xié)議/29
2.2.2ISO/OSI參考模型/31
2.2.3TCP/IP模型/38
2.3局域網(wǎng)的基本概念/43
2.3.1局域網(wǎng)的特點/432.3.2媒體訪問控制技術(shù)/44
2.3.3局域網(wǎng)協(xié)議/45
2.3.4常用局域網(wǎng)介紹/47
2.4高速局域網(wǎng)技術(shù)/50
2.4.1發(fā)展高速局域網(wǎng)的原因/50
2.4.2高速局域網(wǎng)技術(shù)/51
2.5廣域網(wǎng)/53
2.6網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)技術(shù)/56
2.6.1網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)設(shè)備/56
2.6.2網(wǎng)絡(luò)互連的應(yīng)用/58
2.7網(wǎng)絡(luò)管理/61
2.7.1網(wǎng)絡(luò)管理的發(fā)展過程和現(xiàn)狀/61
2.7.2網(wǎng)絡(luò)管理的功能模型/62
2.7.3網(wǎng)絡(luò)管理的系統(tǒng)構(gòu)成/65
2.8網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計/66
2.8.1網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計的基本原則/67
2.8.2網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計的步驟/68
2.8.3網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計實施后
的測試與驗收/69
2.9網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)/72
2.9.1Windows類網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)/74
2.9.2Linux網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)/75
2.9.3UNIX網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)/75
2.9.4NetWare網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)/76
習(xí)題/76第3章計算機網(wǎng)絡(luò)中硬件設(shè)備選型/78
3.1交換機的使用及選型/78
3.1.1交換機概述/78
3.1.2交換機的使用/81
3.1.3交換機的選型/83
3.1.4交換機的選購/85
3.2路由器的使用及選型/87
3.2.1路由器概述/87
3.2.2路由器的使用/90
3.2.3路由器設(shè)備的選型/93
3.3其他網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)備選型及維護/96
3.3.1網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的選型/96
3.3.2網(wǎng)絡(luò)工作站(客戶機)的選型/99
3.3.3網(wǎng)絡(luò)存儲設(shè)備的選型/101
3.4網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)的選擇/103
3.4.1雙絞線/103
3.4.2同軸電纜/105
3.4.3光纖/106
3.4.4非導(dǎo)向傳輸介質(zhì)/107
習(xí)題/108第4章局域網(wǎng)的組網(wǎng)與配置/109
4.1局域網(wǎng)組網(wǎng)時通信協(xié)議的選擇/109
4.1.1網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議/109
4.1.2選擇網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議/110
4.2IP地址、子網(wǎng)掩碼及子網(wǎng)劃分/110
4.2.1IP地址/111
4.2.2子網(wǎng)分割和子網(wǎng)掩碼/113
4.3域名和DHCP動態(tài)主機分配協(xié)議/116
4.3.1域名/116
4.3.2DHCP服務(wù)器/116
4.4基于Windows XP組建對等網(wǎng)/117
4.4.110baseT網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)/117
4.4.2組建Windows XP下的雙機
互聯(lián)對等網(wǎng)絡(luò)/117
4.5測試計算機是否連通的幾種常用方法/126
4.5.1使用ping命令測試計算機
是否連通的方法/127
4.5.2使用“網(wǎng)上鄰居”進行測試/128
4.5.3使用“搜索”的方法測試
網(wǎng)絡(luò)的連通性/129
4.5.4網(wǎng)絡(luò)沒有連通的故障分析/130
4.6組建客戶機/服務(wù)器局域網(wǎng)/130
4.6.1客戶機/服務(wù)器局域網(wǎng)
的幾個概念/130
4.6.2配置Windows 2000 Server
服務(wù)器/132
4.6.3配置DHCP服務(wù)器/147
4.7配置客戶機/158
4.7.1配置Windows XP客戶機/158
4.7.2創(chuàng)建用戶賬戶/158
4.7.3客戶機登錄域/163
習(xí)題/168第5章綜合布線系統(tǒng)/170
5.1綜合布線系統(tǒng)及其組成/170
5.1.1綜合布線系統(tǒng)/170
5.1.2綜合布線系統(tǒng)的組成/172
5.2綜合布線、接入網(wǎng)及高速信息公路
之間的關(guān)系/173
5.2.1接入網(wǎng)和信息高速公路/173
5.2.2綜合布線、接入網(wǎng)和信息高速
公路之間的關(guān)系/174
5.3綜合布線的傳輸線纜、配線架和
信息插座/174
5.3.1綜合布線的傳輸線纜/174
5.3.2配線架和機柜/178
5.3.3信息插座和跳線/180
5.4綜合布線的六個子系統(tǒng)/181
5.4.1建筑群干線子系統(tǒng)和
設(shè)備間子系統(tǒng)/181
5.4.2垂直干線子系統(tǒng)/182
5.4.3管理區(qū)子系統(tǒng)/183
5.4.4水平子系統(tǒng)及其設(shè)計/183
5.4.5工作區(qū)子系統(tǒng)/186
5.4.6綜合布線系統(tǒng)各子系統(tǒng)的連接/187
5.4.7纜線長度劃分/187
5.5T568B/A標準與對絞線纜的使用/188
5.5.1T568B標準和T568標準/188
5.5.2連接不同設(shè)備使用不同
制式的線纜/190
5.5.3網(wǎng)絡(luò)線纜測試儀測試交叉線
和直通線/191
5.6綜合布線系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)和交換機
配線架的連接/191
5.6.1綜合布線系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)/191
5.6.2交換機和配線架的連接/191
5.6.3綜合布線系統(tǒng)的配線架配置/193
5.7設(shè)備間、通信子系統(tǒng)及設(shè)計/194
5.7.1設(shè)備間、通信間子系統(tǒng)概述/194
5.7.2通信間和設(shè)備間的設(shè)計/195
5.8綜合布線設(shè)計與電信網(wǎng)絡(luò)的配合關(guān)系/198
5.8.1光纖接入網(wǎng)及基本結(jié)構(gòu)/198
5.8.2光纖接入網(wǎng)的參考配置/198
5.8.3光纖接入網(wǎng)的應(yīng)用類型/199
5.8.4EPON和GPON無源光網(wǎng)絡(luò)/201
5.8.5布線設(shè)計要和電信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展與
敷設(shè)進行配合/202
習(xí)題/202第6章建筑環(huán)境中的通信及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)/204
6.1程控數(shù)字用戶交換機系統(tǒng)/204
6.1.1程控數(shù)字用戶交換機系統(tǒng)的
作用和特點/204
6.1.2程控交換機基本構(gòu)成/206
6.2接入網(wǎng)技術(shù)/208
6.2.1接入網(wǎng)/208
6.2.2接入網(wǎng)的接口/209
6.2.3接入網(wǎng)的技術(shù)類型/210
6.2.4IP接入網(wǎng)/212
6.3寬帶接入網(wǎng)/214
6.3.1因特網(wǎng)的接入方式/214
6.3.2數(shù)字用戶線(XDSL)接入/215
6.3.3以太網(wǎng)接入方式
(LAN接入方式)/219
6.3.4有線寬帶網(wǎng)HFC
(Cable Modem接入)/219
6.3.5無線網(wǎng)絡(luò)與無線寬帶接入/220
6.4移動無線網(wǎng)絡(luò)及通信系統(tǒng)/221
6.4.1移動通信的發(fā)展及系統(tǒng)組成/221
6.4.2GPRS通信系統(tǒng)/223
6.4.3CDMA通信系統(tǒng)/224
6.4.4第三代移動通信系統(tǒng)/226
6.4.54G移動通信系統(tǒng)/228
6.5短距低無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)/230
6.5.1短距無線網(wǎng)絡(luò)/230
6.5.2ZigBee網(wǎng)絡(luò)技術(shù)/231
6.5.3藍牙網(wǎng)絡(luò)技術(shù)/233
6.5.4NFC技術(shù)/234
6.5.5短距無線網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通/234
6.6移動互聯(lián)網(wǎng)/237
6.6.1移動互聯(lián)網(wǎng)的組成和用戶終端/237
6.6.2支撐移動互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的部分
第3章計算機網(wǎng)絡(luò)中硬件設(shè)備選型
3.1交換機的使用及選型〖1〗3.1.1交換機概述〖*4/5〗1.交換機的定義交換機(Switch)是一種高性價比和高端口密度的網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備。目前在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計中應(yīng)用十分普遍。通常交換機工作在OSI參考模型中的數(shù)據(jù)鏈路層,可以識別數(shù)據(jù)幀中的MAC地址信息,根據(jù)數(shù)據(jù)幀中的目的MAC地址進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。交換機用于直接連接主機或其他網(wǎng)段,實現(xiàn)數(shù)據(jù)高速、準確地轉(zhuǎn)發(fā)。交換機對用戶是透明的,通常不需要配置就可以直接使用,降低了管理開銷。
2.交換機的工作原理
“交換”的概念是對集線器共享工作模式的改進。與集線器不同,交換機可實現(xiàn)多對端口之間同時建立數(shù)據(jù)連接,進行獨立的數(shù)據(jù)傳輸。每一對端口可視為獨立的網(wǎng)段,連接在其上的主機獨自享有帶寬,無須與其他主機競爭使用。集線器的各個端口屬于同一沖突域,而交換機能夠分割沖突域,為每個主機提供獨立的網(wǎng)絡(luò)帶寬。
在進行數(shù)據(jù)傳輸時,交換機執(zhí)行兩個基本操作:一是構(gòu)造和維護轉(zhuǎn)發(fā)表,另一個是進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。交換機的工作過程如下:
。1)當(dāng)交換機從某個端口收到一個數(shù)據(jù)幀時,讀取幀首部中的源MAC地址和目的MAC地址信息。
。2)如果源MAC地址在交換機的轉(zhuǎn)發(fā)表中沒有記錄,則記錄這一源MAC地址與輸入端口號。其作用是當(dāng)目的主機回復(fù)源主機時,就可以直接根據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)表轉(zhuǎn)發(fā)。
。3)根據(jù)目的MAC地址在轉(zhuǎn)發(fā)表中查找相應(yīng)的端口。如果轉(zhuǎn)發(fā)表中有與目的MAC地址對應(yīng)的端口,就把數(shù)據(jù)幀從這個端口上轉(zhuǎn)發(fā)出去。
。4)如果轉(zhuǎn)發(fā)表中找不到相應(yīng)的端口,則把數(shù)據(jù)幀廣播到除輸入端口外的其他端口上。這樣可以保證數(shù)據(jù)幀到達接收方。
3.交換機的功能
交換機的主要功能包括構(gòu)造和維護轉(zhuǎn)發(fā)表、轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀、差錯檢測、VLAN劃分、鏈路聚合等。有的中高檔交換機還具有支持路由協(xié)議、防火墻、VPN和QoS等功能。
。1)構(gòu)造和維護轉(zhuǎn)發(fā)表。交換機根據(jù)每一端口相連主機的MAC地址和相應(yīng)的端口號,存放于交換機的轉(zhuǎn)發(fā)表中。
(2)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀。當(dāng)數(shù)據(jù)幀的目的MAC地址在轉(zhuǎn)發(fā)表中,它可被直接轉(zhuǎn)發(fā)到連接目的主機的端口。如果在轉(zhuǎn)發(fā)表中沒有目的MAC地址,則該數(shù)據(jù)幀被廣播到其他所有端口。
。3)消除環(huán)路。為了提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性,通常交換機之間采用冗余連接,這樣網(wǎng)絡(luò)中就出現(xiàn)了環(huán)路。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中含有環(huán)路時,會出現(xiàn)廣播風(fēng)暴,降低了網(wǎng)絡(luò)性能,嚴重的可導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)癱瘓。交換機可通過生成樹協(xié)議(SpanningTreeProtocol,STP)避免環(huán)路的產(chǎn)生,同時提供后備路徑。
。4)擴展網(wǎng)絡(luò)。交換機除了能夠連接同種類型的網(wǎng)絡(luò),還可以連接不同類型的網(wǎng)絡(luò)(如以太網(wǎng)和令牌環(huán)網(wǎng))、不同傳輸速度的網(wǎng)絡(luò),而集線器只能連接相同類型、相同速度的網(wǎng)絡(luò)。
4.交換機的交換方式
交換機的交換方式包括直通式、存儲轉(zhuǎn)發(fā)式和無碎片隔離式三種。
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