局域网的基本知识

第 2 章局域网的基本知识

2.1 局域网的主要特点

（1 ）局域网覆盖的地理范围比较小，通常不超过几十公里，甚至只在一幢建筑或一个房间内；

（2 ）信息的传输速率高（通常在10Mb/s ～1000Mb/s 之间）、误码率低（通常低于10e-8 ），因此，利用局域网进行的数据传输快速可靠。可交换各类数字和非数字(如语音、图象、视频等)信息。

（3 ）网络的经营权和管理权属于某个单位，易于维护和管理。

（4 ）决定局域网的的性质的关键技术要素是拓扑结构、传输媒体和媒体的访问控制技术。

[ 媒体访问控制方法，它对网络性起着十分重要的作用。将传输媒体的频带有效地分配给网上各站点的方法，称为媒体访问控制协议。常用的局域网媒体访问控制协议有载听多路访问/ 冲突检测CSMA/CD （Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection ）、令牌环Token Ring 、令牌总线Token Bus] 和光纤分布数据接口FDDI （Fiber Distributed Data Interface ）等。]

2.2 局域网的拓扑结构

网络的拓扑结构对网络性能是有很大的影响。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适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。局域网常用的拓扑结构有总线、环形、星形三种。

1、总线型拓扑结构

总线型拓扑结构是局域网中最主要的拓扑结构之一。总线型拓扑结构如图形2.1 所示。其中 2.1 （ a ）给出了总线型局域网的计算机连接示意图，图 2.1(b) 给出了总线型拓扑结构示意图。

总线型拓扑结构的一个重要特征就是可以在网中广播信息。网络中的每个站点几乎可以同时“收到”每一信息。这与下面讲到的环型网络形成了鲜明的对比。

总线型拓扑结构的最大优点是价格低廉，用户站点入网灵活。另外在一般情况下，总线型局域网中一个节点的失效不会影响其他节点的正常工作，而且节点的增删也可以不影响全网的运行。但它的缺点也是明显的，由于共用一条传输信道，任一时刻只能有一个站点发送数据，而且介质访问控制也比较复杂。主干电缆某处发生故障，整个网络将瘫痪；另外，当网上站点较多时，会因数据冲突增多而使效率降低。但由于总线型局域网结构简单、接入灵活、扩展容易、可靠性高等特点使它风靡一时，成为使用最广泛的一种网络拓扑结构。

2、环型拓扑结构

环型拓扑结构也是局域网经常使用的拓扑结构之一。与总线型局域网相似，运行于环型局域网中的网络节点同样以共享介质方式进行数据传输。图2.2 为环型局域网的拓扑示意图。其中图 2.2(a) 给出了环型局域网的计算机连接示意图，图 2.2 （ b ）给出了环型结构示意图。

环型结构局域网的特点是每个节点都与两个相邻的节点相连，节点之间采用点到点的链路，网络中的所有节点构成一个闭合的环，信息沿着一个方向绕环逐站单向传输。

在环型拓扑结构中，所有节点共享同一个环型信道，环上传输的任何数据都必须经过所有结点，因此，断开环中的一个节点，意味着整个网络的通信终止。这是环型拓扑结构的一个主要缺点。环形网控制简单、信道利用率高、通信电缆长度短、不存在数据冲突问题,在局域网中应用较广泛，典型实例有IBM令牌环(Token Ring)网和剑桥环(Cambrige Ring)网。另外还有一种FDDI结构,它是采用光纤作为传输媒体的高速通用令牌环网，常用于高速局域网HSLN和城域网MAN中。

3、星型拓扑结构

在星型拓扑结构中，网络中的各节点都连接到一个中心设备上，由该中心设备向目的节点传送信息。图2.3 是星型局域网拓扑结构示意图，其中图2.3(a) 给出了星型局域网的计算机连接示意图，图 2.3(b) 给出了星型局域网拓扑结构示意图。

星型拓扑结构的优点在于方便了对大型网络的维护和调试，对电缆的安装和检验也相对容易。由于所有工作站都与中心节点相连，所以，在星型拓扑结构中移动某个工作站十分简单。但星型拓扑结构也存在一个致使缺点，就是由于所有都连接到中心节点，依靠中心节点向目的节点传送信息，所以中心节点一旦失效将会导致全网无法工作。其缺点是通信电缆总长度长、传输媒体不能共享。而且星型拓扑结构需要更加可靠的电缆。星形网的典型实例是计算机交换机CBX。

交换局域网是一种典型的星型拓扑结构局域网。目前，交换局域技术正在迅速发展之中

注意：从三个基本的拓扑结构可以派生出其它拓扑结构，例如：树型。

2.3 局域网传输介质

数据传输介质是指传输信息的载体，是通信子网的一个重要组成部分，它使网络上的计算机实现了物理连接，在计算机网络中具有举足轻重的作用。传输介质的种类很多，但基本可以分为两类。一类是有线介质，如电缆、双绞线、光纤等；另一类是无线介质，包括微

波、卫星通信等。局域网常用的传输介质有：同轴电缆、非屏蔽双绞线（UTP,unshielded twisted paired ）、屏蔽双绞线（STP,shielded twisted pair ）和光缆等。

1、同轴电缆

同轴电缆共有四层。因它的内部共有有两层导体排列在同一轴上，所以称为“同轴”。最内层的中心导体主要成分是铜，导体的外层为绝缘层，包着中心导体层，再向外一层为导体网（外导体），导体网对内导体起着屏蔽的作用，它能减少外部的干扰，提高传输质量。同轴电缆的最外部为外层保护套，可以保护内部两层导体和加强拉伸力。

同轴电缆比屏蔽双绞线或非屏蔽双绞线传输的距离远。因此，在没有中继器对传输信号放大的情况下，同轴电缆可以连接的局域网地域范围比双绞线大。同时，由于同轴电缆用于各种类型数据通信的时间已经很长，因此技术非常成熟。

电缆硬、折曲困难、重量重是同轴电缆的主要问题。由于安装及使用同轴电缆并不是一件简单的事情，因此，同轴电缆不适合用于楼宇内的结构化布线。

同轴电缆有多种规格和型号。局域网常用的同轴电缆有粗同轴电缆和细同轴电缆两种。这两种同轴电缆的特征阻抗都为50 ，但粗同轴电缆的直径为1cm, 而细同轴电缆的直径仅为0.5cm 。

2、非屏蔽双绞线

非屏蔽双绞线UTP 由8 根铜缆组成。其中，这8 根线由绝缘体分开，每两根线通过相互绞合成螺旋状而形成一对（“双绞线”因而得名）。在这4 对线的外部是一层外保护套，用于保护内部纤细的铜导体和加强拉伸力。

非屏蔽双绞线示意图非屏蔽双绞线标准RJ 连接器示意图

非屏蔽双绞线非常适合于楼宇内部的结构化布线。它的外部直径为0.43cm ，尺寸小、重量轻，价格便宜、容易安装和维护是非屏蔽双绞线的主要特点。与此同时，非屏蔽双绞线