网络技术

局域网的定义

　　1. 局域网的定义
　　局域网是由一组计算机及相关设备通过共用的通信线路或无线连接的方式组合在一起的系统，它们在一个有限的地理范围进行资源共享和信息交换。就其技术性定义而言，它是通过特定类型的传输媒体（如电缆、光缆和无线媒体）和网络适配器（亦称为网卡）将计算机连接在一起，并受网络操作系统监控的网络系统。
　　典型的局域网由一台或多台服务器和若干个工作站组成。
　　局域网有着较高的数据传输速率，误码率也很低，但是对传输距离有一定的限制。而且同一个局域网中能够连接的结点数量也有一定的要求。局域网有很多种类，不同的局域网有着不同的特点和应用领域。
　　2. 局域网与广域网的比较
　　广域网是一种跨地区的数据通信网络。用户可以通过电信运营商提供的设备平台、租赁的专用线路或者专用卫星等方式来接入广域网。多个局域网联接在一起可构成广域网。就目前来看，最大的广域网就是国际互连网（Internet）。相比广域网而言，局域网主要具有以下特点：
　　(1) 地理分布范围较小。
　　(2) 数据传输速率高。
　　(3) 误码率低。
　　(4) 与广域网相比，局域网协议简单、结构灵活、建网成本低、周期短、便于管理和扩充。
　　(5) 二者面向的使用对象和侧重点也不同。

局域网的基本组成

1. 局域网的组成
     局域网由网络硬件和网络软件两部分组成。网络硬件主要有：服务器、工作站、传输介质和网络连接部件等。网络软件包括网络操作系统、控制信息传输的网络协议及相应的协议软件、大量的网络应用软件等。图4-1-1是一种比较常见的局域网。

图4-1-1  一个常见的局域网

    服务器可分为文件服务器、打印服务器、通信服务器、数据库服务器等。文件服务器是局域网上最基本的服务器，用来管理局域网内的文件资源；打印服务器则为用户提供网络共享打印服务；通信服务器主要负责本地局域网与其它局域网、主机系统或远程工作站的通信；而数据库服务器则是为用户提供数据库检索、更新等服务。

    工作站（Workstation）也称为客户机（Clients），可以是一般的个人计算机，也可以是专用电脑，如图形工作站等。工作站可以有自己的操作系统，独立工作；通过运行工作站的网络软件可以访问服务器的共享资源，目前常见的工作站有Windows2000工作站和Linux工作站。

    工作站和服务器之间的连接通过传输介质和网络连接部件来实现。

    网络连接部件主要包括网卡、中继器、集线器和交换机等。如图4-1-2所示。

图4-1-2  网络连接部件

    网卡是工作站与网络的接口部件。它除了作为工作站连接入网的物理接口外，还控制数据帧的发送和接收（相当于物理层和数据链路层功能）。

    集线器又叫HUB，能够将多条线路的端点集中连接在一起。集线器可分为无源和有源两种。无源集线器只负责将多条线路连接在一起，不对信号作任何处理。有源集线器具有信号处理和信号放大功能。

    交换机采用交换方式进行工作，能够将多条线路的端点集中连接在一起，并支持端口工作站之间的多个并发连接，实现多个工作站之间数据的并发传输，可以增加局域网带宽，改善局域网的性能和服务质量。与集线器不同的是，集线器多采用广播方式工作，接到同一集线器的所有工作站都共享同一速率；而接到同一交换机的所有工作站都独享同一速率。如图4-1-3所示。

图4-1-3  交换式以太网示例

 除了网络硬件外，网络软件也是局域网的一个重要组成部分。目前常见的网络操作系统主要有Netware、Unix、linux和Windows NT几种。

2. 局域网的分类

可从下面几个方面对局域网进行划分：
   (1) 拓扑结构：根据局域网采用的拓扑结构，可分为总线型局域网、环型局域网、星型局域网和混合型局域网等。这种分类方法比较常用。
   (2) 传输介质：局域网上常用的传输介质有同轴电缆、双绞线、光缆等，因此可以将局域网分为同轴电缆局域网、双绞线局域网和光缆局域网。如果采用的是无线电波，微波，则可称为无线局域网。
   (3) 访问传输介质的方法：传输介质提供了二台或多台计算机互连并进行信息传输的通道。在局域网上，经常是在一条传输介质上连有多台计算机（如总线型和环型局域网），即大家共享同一传输介质。而一条传输介质在某一时间内只能被一台计算机所使用，那么在某一时刻到底谁能使用或访问传输介质呢？这就需要有一个共同遵守的准则来控制、协调各计算机对传输介质的同时访问，这种准则就是协议或称为媒体访问控制方法。据此可以将局域网分为以太网、令牌环网等。
   (4) 网络操作系统：正如微机上的DOS、UNIX、WINDOWS、OS/2等不同操作系统一样，局域网上也有多种网络操作系统。因此，可以将局域网按使用的操作系统进行分类，如Novell公司的Netware网，3COM公司的3+OPEN网，Microsoft公司的Windows 2000网，IBM公司的LAN Manager网等。

此外，还可以按数据的传输速度分为10Mbps局域网、100Mbps局域网、千兆局域网等；按信息的交换方式可分为交换式局域网、共享式局域网等。

局域网的技术特点

　　局域网设计中主要考虑的因素是能够在较小的地理范围内更好的运行、资源得到更好的利用、传输的信息更加安全以及网络的操作和维护更加简便等。这些要求决定了局域网的技术特点，即拓扑结构、传输媒体和媒体（介质）访问控制方法在很大程度上共同确定了传输信息的形式、通信速度和效率、信道容量以及网络所支持的应用服务类型，大致有：

按拓扑结构

星形

总线

环形

树形

按传输媒体

双绞线

同轴电缆

光纤

无线电

激光

红外线

卫星

按媒体访问控制

CSMA

Token Ring

Token Bus

FDDI

　　1. 拓扑结构
　　网络的拓扑结构对网络的性能有很大影响。选择网络拓扑结构，首先要考虑采用何种媒体访问控制方法。因为特定的媒体访问控制方法一般仅用于特定的网络拓扑结构；其次要考虑性能、可靠性、成本、扩充灵活性、实现的难易程度及传输媒体的长度等因素。局域网常见的拓扑结构有：星形、总线、环形和树形等 。
　　2. 传输媒体
　　典型的传输媒体有双绞线、基带同轴电缆、宽带同轴电缆和光导纤维、电磁波等。
　　3. 媒体访问控制
　　媒体访问控制方法是指将传输介质的频带有效地分配给网上各站点的方法，就是控制网上各工作站在什么情况下才可以发送数据，在发送数据过程中，如何发现问题及出现问题后如何处理等。目前比较常用的媒体访问控制方法有CSMA/CD、Token Bus和Token Ring等。