局域网基础知识

一. 什么是LAN

为了完整地给出LAN的定义，必须使用两种方式:一种是功能性定义,另一种是技术性定义。 

前一种将LAN定义为一组台式计算机和其它设备,在物理地址上彼此相隔不远，以允许用户相互通信和共享诸如打印机和存储设备之类的计算资源的方式互连在一起的系统。这种定义适用于办公环境下的LAN、工厂和研究机构中使用的LAN。

就LAN的技术性定义而言,它定义为由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)互连在一起的计算机,并受网络践作系统监控的网络系统。 　

功能性和技术性定义之间的差别是很明显的,功能性定义强调的是外界行为和服务；技术性定义强调的则是构成LAN所需的物质基础和构成的方法。

局域网(LAN)的名字本身就隐含了这种网络地理范围的局域性。由于较小的地理范围的局限性。由于较小的地理范围,LAN通常要比广域网(WAN)具有高的多的传输速率,例如，目前LAN的传输速率为10Mb/s,FDDI的传输速率为100Mb/s,而WAN的主干线速率国内目前仅为64kbps或 2.048Mbps, 终用户的上线速率通常为14.4kbps。

LAN的拓扑结构目前常用的是总线型和环行。这是由于有限地理范围决定的。这两种结构很少在广域网环境下使用。 字串5

LAN还有诸如高可靠性、易扩缩和易于管理及安全等多种特性。

二. LAN的基本组成

要构成LAN,必须有其基本组成部件。LAN既然是一种计算机网络,自然少不了计算机，特别是个人计算机(PC)。几乎没有一种网络只由大型机或小型机构成。因此,对于LAN而言，个人计算机是一种必不可少的构件。

计算机互连在一起 ,当然也不可能没有传输媒体，这种媒体可以是同轴电缆、双绞线、光缆或辐射性媒体。

第三个构件是任何一****立计算机通常都不配备的网卡,也称为网络适配器,但在构成LAN时,则是不可少的部件。

第四个构件是将计算机与传输媒体相连的各种连接设备,如DB-15插头座、RJ-45插头座等。

具备了上述四种网络构件,便可搭成一个基本的LAN硬件平台,如图所示

 

有了LAN硬件环境,还需要控制和管理LAN正常运行的软件,即谓NOS是在每个PC机原有践作系统上增加网络所需的功能。例如,当需要在LAN上使用字处理程序时,用户的感觉犹如没有组成LAN一样,这正是LAN践作发挥了对字处理程序访问的管理。在LAN情况下,字处理程序的一个拷贝通常保存在文件服务器中,并由LAN上的任何一个用户共享。由上面介绍的情况可知,组成LAN需要下述5种基本结构: 字串6

① 计算机(特别是PC机);

② 传输媒体;

③ 网络适配器;

④ 网络连接设备;

⑤ 网络践作系统。

三. LAN的网络拓扑结构

网络拓扑结构是指用传输媒体互连各种设备的物理布局。将参与LAN工作的各种设备用媒 体互连在一起有多种方法,实际上只有几种方式能适合LAN的工作。

如果一个网络只连接几台设备, 简单的方法是将它们都直接相连在一起，这种连接称为点对点连接。用这种方式形成的网络称为全互连网络,如图1所示。图中有6 个设备，在全互连 情况下,需要15条传输线路。如果要连的设备有n个,所需线路将达到n(n-1)/2条!显而易见,这种方式只有在涉及地理范围不大，设备数很少的条件下才有使用的可能。即使属于这种环境, 在LAN技术中也不使用。这里所以给出这种拓扑结构，是因为当需要通过互连设备(如路由器) 互连多个LAN时,将有可能遇到这种广域网(WAN)的互连技术。

　 

图1 字串4

目前大多数LAN使用的拓扑结构有3种:

① 星行拓扑结构

② 环行拓扑结构

③ 总线型拓扑结构

1.星型拓扑结构

星型结构是 古老的一种连接方式，大家每天都使用的电话都属于这种结构，如图3所示。其中,图2(a)为电话网的星型结构,图2(b)为目前使用 普遍的以太网星型结构,处于 中心位置的网络设备称为集线器,英文名为Hub。

　 

图2(a)电话网的星行结构

　 　

图2(b)以Hub为中心的结构

这种结构便于集中控制,因为端用户之间的通信必须经过中心站。由于这一特点,也带来了易于维护和安全等优点。端用户设备因为故障而停机时也不会影响其它端用户间的通信但这种结构非常不利的一点是,中心系统必须具有极高的可靠性,因为中心系统一旦损坏，整个系统便趋于瘫痪。对此中心系统通常采用双机热备份,以提高系统的可靠性。

2.环型网络拓扑结构

环型结构在LAN中使用较多。这种结构中的传输媒体从一个端用户到另一个端用户,直到将所有端用户连成环型,如图3所示。这种结构显而易见消除了端用户通信时对中心系统的依赖性。

　 

图3

环行结构的特点是,每个端用户都与两个相临的端用户相连,因而存在着点到点链路,但总是以单向方式践作。于是,便有上游端用户和下游端用户之称。例如图5 中,用户N是用户N+1的上游端用户,N+1是N的下游端用户。如果N+1端需将数据发送到N端，则几乎要绕环一周才能到达N端。

3.总线拓扑结构

总线结构是使用同一媒体或电缆连接所有端用户的一种方式,也就是说，连接端用户的物理媒体由所有设备共享，如图4所示。使用这种结构必须解决的一个问题是确保端用户使用媒体发送数据时不能出现冲突。在点到点链路配置时,这是相当简单的。如果这条链路是半双工践作，只需使用很简单的机制便可保证两个端用户轮流工作。在一点到多点方式中,对线路的访问依靠控制端的探询来确定。然而，在LAN环境下,由于所有数据站都是平等的,不能采取上述机制。对此，研究了一种在总线共享型网络使用的媒体访问方法:带有碰撞检测的载波侦听多路访问,英文缩写成CSMA/CD。 

 

图4

这种结构具有费用低、数据端用户入网灵活、站点或某个端用户失效不影响其它站点或端用户通信的优点。缺点是一次仅能一个端用户发送数据，其它端用户必须等待到获得发送权。媒体访问获取机制较复杂。尽管有上述一些缺点,但由于布线要求简单,扩充容易,端用户失效、增删不影响全网工作,所以是LAN技术中使用 普遍的一种。

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