局域网的基础知识

9.1　局域网的基础知识

所谓局域网，指的是在办公室、教室等一定范围内组建的小型网络，这类网络传输介质可以有双绞线、同轴电缆、光纤等，而且必须有“网络适配器（网卡）”把计算机与传输介质联系起来。从用户的角度来说，局域网最大的一个特点是速度快，一般带宽至少在10 MB以上，而一些100 MB甚至更高的速度也已经非常普及。

局域网的特点概括起来主要包括以下几点：

（1）高数据传输，一般为1～20 Mb/s，光纤高速网可达到100～1 000 Mb/s。

（2）通信处理一般由网卡完成。

（3）低误码率。

（4）支持传输介质种类多。

（5）有规则的拓扑结构。

局域网的应用非常广泛。将基于个人计算机的智能工作站连成局域网可以共享文件和相互协同工作，还可以共享磁盘、打印机等资源，这类网络的关键是连网的费用低；若将大型计算机连成局域网，可以共享计算机机房中的贵重资源（如海量存储器等），这类网络的关键在于要高速传输数据；局域网还广泛用于办公自动化领域，其关键是可提高办公的效率。

9.1.1　局域网的组成及分类

计算机网络包括网络硬件和网络软件两大部分。网络硬件主要包括网络服务、工作站、外围设备等，如果要进行网络互连，还需要有网桥、网关、路由器等。网络软件主要包括网络接口卡、传输介质、集线器等。

1．局域网的组成

局域网一般由服务器、用户工作站、网卡、集线器、交换机等组成。

（1）服务器。服务器主要用于提供硬盘文件数据及打印机共享等服务功能。服务器又分为文件服务器、数据库服务器、打印服务器以及Internet服务器等。

（2）用户工作站。工作站可以独立地工作，可以通过工作站网络软件来访问某些共享资源。常用的有DOS工作站、Windows 98工作站。

（3）网卡（NIC）。网卡负责计算机与网络介质之间的电气连接、比特数据流的传输和网络地址的确认。主要技术参数为带宽速度、总线方式、电气接口方式。

（4）集线器（Hub）。集线器主要指共享式集线器，相当于一个多口的中继器，一条共享的总线，能实现简单的加密和地址防范。主要考虑带宽速度、接口数、智能化和扩展性。

（5）交换机（Switch）。交换机指交换式集线器。交换机的作用是在提高原有网络性能的同时保护原有投资，降低网络响应速度，提高网路负载能力。交换机技术正在不断更新和发展，功能不断加强，可以实现网络分段、虚拟子网（VLAN）划分、多媒体应用、图像处理、CAD/CAM和Clie nt/Server方式的应用。

不同型号的设备可以提供多种不同的网络接口，从而适应不同的传输介质（如光缆、双绞线）和速率（10 Mb或10 0 Mb）。

2．局域网的分类

局域网有多种分类方法，按不同的分类方法，其功能也不相同。按网络的拓扑结构，局域网通常可划分为：总线型结构、环型结构和星型结构。按照网络的拓扑结构和传输介质，通常又可以划分为：以太网（Ethernet）、令牌环网（Token Ring）、光纤分布式数据接口（FDDI）、异步传输模式（ATM）等，其中最常用的是以太网。

9.1.2　局域网的拓扑结构

局域网从网络的拓扑结构上分为总线型结构、环型结构和星型结构。

1．总线型结构

网络中各个工作部分均经一根总线相连，信息可沿两个不同的方向由一个站点传向另一个站点。这种结构的优点是工作站连入或从网络中卸下都非常方便，系统中某工作站出现故障也不会影响其他站点之间的通信，系统可靠性较高，结构简单，成本低。这种结构是目前局域网中普遍被采用的形式。

2．环型结构

网络中各工作站通过中继器连接到一个闭合的环路上，信息沿环型线路单向（或双向）传输，由目的站点接收。环型网适合那些数据不需要在中心主控机上集中处理而主要在各自站点进行处理的情况。环型结构的优点是结构简单、成本低，缺点是环中任意一点的故障都会引起网络瘫痪，可靠性低。

3．星型结构

星型结构是最早的通用网络拓扑结构形式。其中每个站点都通过连线（例如电缆）与主控机相连，相邻站点之间的通信都通过主控机进行，所以，要求主控机有很高的可靠性这是一种集中控制方式的结构。星型结构的优点是结构简单，控制处理也较为简便，增加工作站点容易；缺点是一旦主控机出现故障，会引起整个系统的瘫痪，可靠性较差。

9.1.3　局域网的工作模式

局域网通常有以下3种工作模式：

1．对等模式

对等模式是指一个局域网中所有计算机的作用是相同的，没有主次之分。对等网络不使用专用服务器，每一台计算机既是网络服务的提供者，也是网络服务的使用者。它们相互通信以达到共享文件和共享打印的目的。

2．客户机/服务器模式

在局域网中，一些计算机和设备具有为网络用户提供共享资源和应用软件等功能，这类计算机称为网络服务器；另一些接受服务或需要访问服务器上的共享资源的计算机称为客户机。客户机提出请求，由服务器满足服务，即为客户机/服务器模式。根据分工的不同，服务器又可分为文件服务器、数据服务器、打印服务器等类型。

3．专用服务器结构

专用服务器结构又称为“工作站/文件服务器”结构，它是由若干台微机工作站与一台或多台文件服务器，通过通信线路连接起来的。这种结构只适用于一般的数据传输，而对于复杂的数据库以及不断增加的用户使用的应用系统就显得很困难。

9.1.4　局域网的通信协议

计算机网络中实现通信必须有一定的约定，也就是常说的通信协议，如对速率、传输代码、代码结构、传输控制步骤和出错控制等制定标准。

为了使两个结点之间能进行对话，必须在它们之间建立通信工具（即接口），使彼此之间能进行信息交换。

接口包括两部分：一是硬件装置，功能是实现结点之间的信息传送；二是软件装置，其主要功能是规定双方进行通信的约定协议。

软件装置通常由3部分组成：

（1）语义部分。用于决定双方对话的类型。

（2）语法部分。用于决定双方对话的格式。

（3）变换规则。用于决定通信双方的应答关系。

由于结点之间的联系可能是很复杂的，因此，在制定协议时，一般要将复杂成份分解成一些简单的成份，再将它们复合起来。最常用的复合方式是层次方式，即上一层可以调用下一层，而与再下一层不发生关系。通信协议的分层是这样规定的：把用户应用程序作为最高层，把物理通信线路作为最低层，将其间的协议处理分为若干层，规定了每层处理的任务，也规定各层之间的接口标准。

世界各大型计算机厂商都推出各自的网络体系结构，因而国际标准化组织ISO于1978年提出“开放系统互连参考模型”，即著名的OSI（Open System Interconnection）。它将计算机网络体系结构的通信协议规定为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层及应用层7层，受到计算机界和通信行业的极大关注。经过十多年的发展和推进已成为各种计算机网络结构的靠拢标准。

不同的网络使用不同的标准，如以太网（Ethernet）使用IEEE 802.3标准，令牌环网（Token Ring）则使用IEEE 802.5标准。