局域网基础知识

根据网络分布规模来划分的网络，可 分为：局域网、城域网和广域网。
1．局域网（LAN）
2．广域网（WAN） 广域网（WAN—Wide area network）是连接地理范围 3．城域网（MAN） 局域网（LAN—Local area network）是局部 的较大的计算机网络，地理范围通常是一个国家或一个洲。 城域网是介于局域网和广域网之间的一种大范围的高 随着局域网的发展，越来越多的企业建立了自己的局域网， 区域的计算机网络，通常只用来连接一座或几座楼 速网络。因为，随着局域网的广泛使用，逐渐要求扩大局 但各个局域网之间却无法进行交流。而广域网就是用来连 中的计算机。因为局域网覆盖了较短的距离，所以 域网的使用区域范围，或是要求将局域网互连起来，从而 接多个局域网的，这样只要是局域网内的计算机就都可以 局域网的特点是：数据速率高、距离短、延迟小、 形成城市范围内的网络。设计目标是要满足几十公里范围 互享资源。 的大量局域网的互连要求。 传输可靠。 大型的广域网可以由各大洲的许多局域网组成。最广 为人知的广域网就是Internet，它由全球成千上万的局域 网和广域网组成。
服务器 客户机
客户机
星形拓扑结构由于在一段传输介质上只能连接一个网络设备，那么同环形或 总线网络相比，将需要更多的传输介质。这样也必然导致成本的上升。同时发生 故障的单个电缆或工作站不会使星形网络瘫痪。但一个集线器的失败将导致一个 局域网段的瘫痪。由于中央连接点的使用，星形拓扑结构可以很容易地移动、隔 绝或与其他网络连接。因此，它们更易于扩展。
思考题
1.两栋相距500米的建筑需要互连网络,应该使用下列哪种材 料作为传输介质?
A、同轴电缆 B、双绞线 C、单模光纤 D、多模光纤
二、连接设备
2.1网卡 网卡是网络接口卡NIC（Network Interface Card）的简称，也 叫网络适配器，它是物理上连接计算机与网络的硬件设备，是局域 网最基本的组成部分之一。网卡插在电脑的主板扩展槽中，通过网 线（如双绞线、同轴电缆）与网络共享资源、交换数据，可以说是 必备的。它主要完成两大功能，一是读入由网络设备传输过来的数 据包，经过拆包，将其变成计算机可以识别的数据，并将数据传输 到所需设备中，另一个功能是将PC设备发送的数据，打包后输送至 其它网络设备中。 2.1.2 网卡的分类 按总线类型来分，可分为ISA、PCI、USB等等接口类型。 按其传输速率（即其支持的带宽）可分为10M、100M、10/100M自 适应以及千兆（1000M）网卡。 按接口分可分为RJ45 （即我们常说的方口）、BNC细缆口（即我 们常说的圆口）、AUI粗缆口等。
大型光纤收发器
单模传输与多模传输的区别
在光纤通信理论中，光纤有单模、多模之分，区别在于： 1) 单模光纤芯径小（10m m左右），仅允许一个模式传输，色 散小，工作在长波长（1310nm和1550nm），与光器件的耦合相对 困难。单模模块一般采用LD或光谱线较窄的LED作为光源，使用单模 光纤传输时能传输较远距离。
2) 多模光纤芯径大（62.5m m或50m m），允许上百个模式 传输，色散大，工作在850nm或1310nm。与光器件的耦合相对容 易。多模模块一般采用价格较低的LED作为光源，传输距离相对单模较 短。
一般多模光纤传输距离为几公里以内，设备成本相对较低；单模光 纤传输距离可达几十到上百公里，设备成本较高。 耦合：将两个或两个以上的电路连接起来并使之相互影响的方法，称为 耦合。这种连接而成的网络称为耦合电路。
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3. 外围设备 外围设备是指连接服务器与工作站的一些连接设备或通信介质。 3.1 通信介质 在计算机网络中，要使不同的计算机之间彼此能够相互访问到对 方的资源就必须要有一条通路使它们可以相互通信。这条通路由 一些通信设备和通信介质来实现，通信介质按其特征可分为有形 介质和无形介质两大类，有形介质主要包括双绞线、同轴电缆和 光缆等，无形介质则主要包括无线电、微波、卫星通信等。不同 的通信介质具有不同的数据传输速率和传输距离，分别用于支持 不同的网络类型。 • 3.2 连接设备 • 常用的连接设备有网卡、集线器（Hub）和交换机等。网卡又称为 网络适配器，是计算机与通信介质的接口，也是构成计算机网络 必须具备的主要基本部件。每一台网络服务器和工作站至少要配 备一块网卡，通过通信介质连接到网络上。网卡的主要功能是实 现网络中传输的数据格式与计算机处理的数据格式之间的转换、 数据的接收与发送等。当接收到通信介质上传送来的信息时，网 卡按照网络上信号的编码要求将数据加以转换后提交给主机处理。 在主机向网络发送信息时，则按照数据在网络中传送的格式要求 将数据进行编码后发送出去。
外护套
屏蔽铜网
塑料绝缘层 铜导线
同轴电缆结构示意图
1.2 双绞线（Twisted-pair cable） 双绞线有两种类型 ： 非屏蔽双绞线（UDP—Unshielded twisted-pair cable）：共有8根电缆。8根 电缆外都有绝缘材料将其绝缘开来。
非屏蔽双绞线通常使用RJ-45连接器（RJ-45 Connector）来连接到计算机 上。非屏蔽双绞线的传输距离可达100米。 屏蔽双绞线（STP—Shielded twisted-pair cable） ：是在每一对双绞线外 加了一层金属屏蔽保护膜。在四对双绞线的外面又加了一层金属屏蔽保护膜。
局域网的主要物理拓扑结构有：总线拓扑、 环型拓扑、星型拓扑和混合拓扑。
3.星型拓扑（Star Topology） 在星型拓扑中，网络上的设备都 通过传输介质连接到处于中心中央设 备，如用集线器连接在一起。使用星 型拓扑，连接到网络上的设备之间的 通信都要经过集线器来实现相互的通 信。
服务器 客户机
客户 机
客户机
服务器
服务器 客户机
客户机 客户机
这种结构的一个缺点是它比单独使用星形特别是总线拓扑结构要昂贵得多。 星型总线拓扑结构是组成以太网和快速以太网的基础。
局域网的主要物理拓扑结构有：总线拓扑、 环型拓扑、星型拓扑和混合拓扑。
⑵ 星型总线拓扑菊花链形拓扑
一个菊花链就是一系列设备的 链接。由于星形混合拓扑能进行模 块化扩展，菊花链是网络扩展的一 种逻辑解决方法。同时，多台集线 器可以通过电缆连接到它们的端口 上，从而实现网段互连。因此通过 这种方法扩展一个局域网的基础结 构几乎不需额外的成本。 对于菊花链形拓扑网络，如果扩展一个局域网超出了IEEE规范所推荐 的规模，会导致一些间歇性且不可预料的数据传输错误。
局域网设备
一、传输介质 传输介质的基本功能是携带数据信息。
传输介质有许多类型的，典型的有：同轴电缆、非 屏蔽双绞线、屏蔽双绞线、光缆等。
1.1 同轴电缆
同轴电缆共有四层。最里面的为铜导线，是用来传输电信号的。向 外为塑料绝缘层，用来将铜导线和屏蔽铜网分割开来。再向外为屏蔽铜 网，是用来为内层铜导线屏蔽电磁干扰。最外为保护套，符合相应的消 防规则和建筑要求。
1.3 光缆（Optical fiber） 光缆是一种能传输光的传输介质 。
光缆外观图
外护套
加固材料 塑料屏蔽层 玻璃纤维和包层
光缆结构示意图
1.3 光纤收发器 光纤收发器是用于接收和转换光信号的设备，有两种类型，分别为 单模（single mode）和多模（multimode）。
小型光纤收发器
局域网的主要物理拓扑结构有：总线拓扑、 环型拓扑、星型拓扑和混合拓扑。
服务器 客户机 客户机
1. 总线拓扑（CommonBus Topology） 在总线拓扑中，所有的设备都 连接到一个线型的传输介质上，这 个线型的传输介质通常称为总线。 在总线的两头还必须有一个称为终 结器的电阻器。终结器的作用是在 信号到达目的地后终止信号。
在环型拓扑结构中，每个设备与 两个最近的设备相连接以使整个网络 形成一个环状。每一台设备只能和它 的一个或两个相邻节点直接通信。要 与其他节点通信，信息必须依次经过 两者之间的每一个设备。环形网络可 以是单向的，也可以是双向的。
服务器
客户机
服务器
客户机
客户机
典型的环型拓扑有IBM开发的令牌环网络（Token Ring Network） 环型拓扑的缺点是当一个节点要往另一个节点发送数据时，它们之间的 所有节点都得参与传输。这样，比起总线拓扑来，更多的时间被花在替别的 节点转发数据上。而且，一个简单环型拓扑结构的缺点是单个发生故障的工 作站可能使整个网络瘫痪，这就会导致环中的所有节点无法正常通信。
局域网的主要物理拓扑结构有：总线拓扑、 环型拓扑、星型拓扑和混合拓扑。
4.混合拓扑结构 简单的拓扑结构有太多的限制，特别是在局域网必须容纳大量的设备时。更 可能的选择是使用这些简单的拓扑结构形成复杂的组合。这也称为混合拓扑结构。 ⑴ 星型总线拓扑
客户 机
服务器 客户机 服务器
对于一个地理范围比较大的场 合就应该考虑使用混合拓扑结构。 一种流行的混合拓扑结构组合了星 型拓扑和总线拓扑的构造。在星型 总线拓扑结构中，工作站组以星形 连接到集线器上，然后通过单根总 线进行连网。
• 4. 通信协议 • 通信协议是指计算机网络中通信各方事先约定的通信规则， 即网络中各计算机之间相互会话时共同使用的语言。网络中 的计算机在相互通信时，必须使用相同的通信协议。网络通 信协议的种类很多，例如TCP/IP、NetBEUI和IPX/SPX兼容 协议等，而应用最广泛、也最为人们所共知的通信协议就是 TCP/IP协议。 • 5. 网络操作系统 • 网络操作系统是运行在网络硬件基础上，管理网络中的共享 资源、通信、网络系统安全服务及其他网络服务的系统软件。 网络操作系统是网络软件系统的核心部分，其他应用软件必 须借助与网络操作系统的支持才能顺利运行。目前常用的网 络操作系统软件主要有UNIX、Linux和Windows 2000 Server等。
网络基础回顾
计算机网络的组成
• 计算机网络通常由硬件和网络软件两部分组成。在计算机网 络系统中，硬件对网络的性能起着决定性作用，是网络运行 的主要支撑载体，而网络软件则是支持网络运行、提高效益 和开发网络资源的工具。 • 计算机网络硬件主要包括服务器、工作站及外围设备等。计 算机网络软件主要包括通信协议和网络操作系统。 • 1. 服务器 • 服务器（Server）运行网络操作系统，为网络提供管理、通 信控制和共享资源，是整个网络系统的核心。除对等网外， 每个独立的计算机网络至少要具有一台服务器。一般来说， 在计算机网络中最常用的是文件服务器和打印服务器。 • 2. 工作站 • 工作站（Workstation）是指连接到网络上的具有独立处理 能力的计算机，在网络中属于一个接入网络的设备，它的接 入和离开对整个网络系统不会产生较大的影响。在不同的网 络中，工作站又称为“节点”、“客户机”或“客户端”。
服务器
客户机
总线拓扑比较简单，所用的传输介质也很少。因此，总线拓扑与其它网 络拓扑比费用是很比较低的。但这种网络不能较好地扩展。另一个缺点是它 们具有较差的容错能力，这是因为在总线上的某个中断或缺陷将影响整个网 络。
局域网的主要物理拓扑结构有：总线拓扑、 环型拓扑、星型拓扑和混合拓扑。
2.环型拓扑（Ring Topology）
局域网的主要物理拓扑结构有：总线拓扑、 环型拓扑、星型拓扑和混合拓扑。
⑶
扩展星型拓扑
扩展星型拓扑是由多个星型拓扑 连接起来的，星型拓扑的扩展。扩展 星型拓扑通过集线器或交换机将多个 独立的星型网连接到一起。
同样扩展星型网络，超出了IEEE规范所推荐的规模，也会导致一些不可预 料的数据传输错误，并可能有信道超载及产生更多数据错误的风险。
RJ45接口网卡
BNC接口网卡
USBwenku.baidu.com口网卡
笔记本无线网卡
台式机无线网卡
2.2 集线器与交换机
2.2.1 交换机与集线器的区别 交换机和集线器在外观上非常相似，而我们怎么分辨它们 之间的区别呢?交换机（Switch）是工作在第二层即数据链路层 的一种设备，它根据MAC地址对数据帧进行转发。集线器（ HUB）是一种工作在物理层的设备，它并不提供数据交换的功 能。它相当于一根线缆，把各个网络节点连接起来，而交换机 却能够为任意两个网络节点之间提供一条数据通道，防止了冲 突的产生，能够满足目前用户对数据高速交换的需求。 2.2.2 交换机的外观 局域网交换机有两种外形。一般小于16口的交换机为桌面 式交换机。而16口以上的交换机为机架式交换机，可放入标准 的19英寸机架或机柜中。有一些交换机除带有固定的以太网接 口外，往往还可提供1~2个扩展槽，用于配置不同的扩展模块， 如光收发模块、三层交换模块、堆叠模块等。