第四章 传统局域网

第四章

传统局域网

4.1 局域网拓扑结构及网络特性

4.1.1 局域网的定义

局域网是将小区域内的各种通信设备互连在一起的通信网络。数据通信设备是广义的，包括计算机、终端，各种外围设备等。

4.1.2 局域网的主要技术特点

局域网是一个通信网络，从协议层次的观点看，它是包含低三层的功能。只有加上高层协议和网络软件才能组成为计算机网络，我们称它为计算机局域网。

（1）局域网覆盖有限的地理范围

（2）局域网具有高数据传输率、低误码率的高质量数据传输环境

（3）局域网一般属于一个单位所有，易于建立、维护和发展（4）决定局域网特性的主要技术有三个：

用以传输数据的传输介质

用以连接各种设备的网络拓扑结构

用以共享资源的介质访问控制方法

这三个技术在很大程度上决定了传输数据的类型、网络的响应、吞吐量和效率，以及网络的应用等各种网络特性。

（5）局域网从介质访问控制方法的角度可以分为两类：共享介质局域网与交换局域网

4.1.3 局域网拓扑结构

4.1.3.1 什么是网络拓扑

网络中各个节点相互连接的方法和形式称为网络拓扑。

4.1.3.2 如何选择拓扑结构

拓扑结构的选择往往和传输介质的选择和介质访问控制方法的确定密切相关。应考虑的主要因素有：

（1）费用低

安装费用的高低和拓扑结构的选择以及相应的传输介质选择、传输距离的确定有关。

（2）灵活性

要考虑到在设备搬动时很容易重新配置网络拓扑，还要考虑原有节点的删除和新节点的加入

因为所有的节点都可以共享一条公用的传输链路来发送或接收数据，所以一段时间内只允许一个节点利用总线传输。当一个节点利用总线传输介质以“广播”方式发送数据时，其它节点可以用“收听”方式接收数据。发送时，发送站将报文分成分组，然后一次一个地依次发送这些分组，有时要与其它站点来的分组交替在介质上传输。当分组经过各站点时，目的站将识别分组的地址，然后拷贝下分组的内容。因此，这种拓扑结构减轻了网络通信处理的负担，因为通信处理分布在各站点进行。

所谓介质访问控制方法是指控制多个节点利用公共传输介质发送和接收数据的方法，它是所有“共享介质”类型局域网都必须解决的共性问题。

介质访问控制方法要解决以下几个问题：

该哪个节点发送数据？

发送时会不会出现冲突？

出现冲突怎么办？

4.1.4.2 优点

（1）电缆长度短，布线容易

所有的站点接到一个公共数据通路，因此只需很短的电缆长度，减少了安装费用，易于布线和维护

4.1.4.3 缺点

（1）故障诊断困难

总线拓扑的网络不是集中控制，故障检测需在各个站点进行（2）故障隔离困难

如果站点发生故障，则只需将该站点从总线上去掉；但如果传输介质故障，则整个这段总线要切断

（3）中继器配置麻烦

采用中继器来扩充的话，中继器需要重新配置

（4）终端必须是智能的

接在总线上的站点要有介质访问控制功能，因此必须具有智能，从而增加了站点的硬件和软件费用

中继器是一种比较简单的设备，它能够接收一条链路上的数据，并以同样的速度串行地把该数据送到另一条链路上，而不在中继器中缓冲。这种链路是单向的，也就是说，只能在一个方向上传输数据，而且所有的链路都按同一方向传输。这样，数据就在一个方向上围绕着环进行循环。

例如，A站希望发送一个报文到B站，那么A站要把这个报文分成若干个分组，每个分组包括一段数据再加上某些控制信息，其中包括有B站的地址。A站依次把每个分组放到环上，然后分组通过其它的中继器在环中进行循环。B站识别带有它自己地址的分组，并在这些分组通过时将它们拷贝下来。

由于多个设备共享一个环，因此同样也需要进行控制，以便决定每个站在什么时候可以把分组放在环上。这种功能也是用分布控制的形式完成的，每个站都有控制发送和接收的访问逻辑。

4.1.

5.2 优点

（1）电缆长度短

（2）不需要接线盒：因为是点到点连接

（3）适用于光纤

光纤传输速度高，而环型拓扑是点到点，单方向传输，十分适用于光纤，且可以在网上使用多种传输介质。

4.1.

5.3 缺点

（1）节点故障会引起全网故障

在环上数据传输是通过接在环上的每一个站点，如果环中某一节点出现故障会引起全网故障。

（2）诊断故障困难

（3）不易重新配置网络

要扩充环的配置较困难，要关掉一部分已接入网的站点也不容易

中央节点执行集中式通信控制策略，因此中央节点很复杂；各个站的通信处理负担都很小。

一旦建立了通道连接，就可以没有延迟地在两个站点之间传送数据。

4.1.6.1 优点

（1）网络重新配置方便

（2）单个连接的故障只影响一个设备，不影响全网

（3）集中控制和故障诊断

由于每个站点直接连接到中央节点，因此，故障容易检测和隔离，可以很方便地将有故障的站点从系统中删除

（4）访问协议简单

4.1.6.2 缺点

（1）电缆长度长，维护安装问题多

（2）扩展困难

要增加新的站点，就要增加到中央节点的连接，这就需要在初始安装时，放置大量冗余的电缆，更多的连接点。

（3）依赖于中央节点

中央节点故障则全网不能工作，因此对中央节点的可靠性和冗余度要求很高

星型拓扑结构广泛应用于网络中智能集中于中央节点的场合。

4.1.6.3 两个应注意的问题

在局域网的星型拓扑结构讨论中，应注意两个问题：

1. 星型拓扑的定义问题

根据星型拓扑的定义，任何两个节点之间的通信都要通过中央节点转接。按照这种定义，普通的共享介质方式的局域网中不存在星型拓扑。

2. 逻辑结构和物理结构的关系问题

逻辑结构是指局域网的节点间相互关系与介质访问控制方法，而物理结构是指局域网外部连接形式。

逻辑结构属于总线型与环型的局域网，在物理结构上也可以被看成是星型的。