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第2章局域网基础本章教学目标：目前，网络已经成为工作和生活中不可缺少的内容。无论是工作，还是生活，人们每天都在接触着网络。而局域网的影响更是深远，它走进了学校、家庭、企业、办公室等。从某种意义上说，局域网已经成为评判一家企业硬件设施的重要标准之一。本章主要介绍局域网的基础知识，使读者对局域网有一个清晰的认识。教学重点与难点：1.局域网概述2.常见的局域网拓扑结构3.局域网的类型4.以太网类型5.局域网技术2.1局域网概述从广义上讲，局域网是联网距离有限的资源共享系统，它支持各种通信设备的互连，并以低廉的投入来获取足够的带宽，从而实现整个区域内的信息交流和资源共享。局域网通常为有限的用户专有，如一个家庭、办公室、小型企业和网吧等。按照这个广义概念，局域网是具有如下特征的分布式处理系统。(1)为部分用户所拥有，地理范围和站点数目有限。(2)使用专用的通信线路，数据传输速率一般在10Mb/s~100Mb/s之间，并且在扩容(增加集线器容量或增加带宽)时成本较低。(3)通信时间延迟较低，可靠性较好。2.1局域网概述(4)采用国际标准化组织ISO推荐的开放系统互连参考模型OSI的有关标准。(5)可按广播方式或组播方式(一个站向多个站发送信息)通信。(6)既能够提供数据、语音、视频、图形图像等综合服务，也能够有效地维护和管理。(7)可通过数据通信网或专用的线路，与其他局域网、数据库服务或计算中心相连接，从而构成一个更大范围的信息处理系统。2.1局域网概述影响局域网性能的主要因素有以下几种。(1)带宽：网络的数据信道容量，主要由网络硬件设备决定，如网卡、网线和集线器等。(2)网络拓扑结构：局域网的物理结构，如总线型、星型等。(3)通信协议：互连的计算机之间“对话”的语言，如TCP/IP等。2.2局域网拓扑结构局域网的性能与其所采用的拓扑结构有很大关系，本节主要介绍拓扑结构的概念、一些与拓扑结构有关的重要术语及常见局域网拓扑结构。2.2.1拓扑结构所谓拓扑，是研究与大小、形状无关的线和面特性的方法。计算机网络的拓扑结构是指计算机网络中，各节点相互连接的方法和形式。网络拓扑是由网络节点设备和通信介质构成的网络结构图，网络拓扑结构对网络采用的技术、网络的可靠性、可维护性和实施费用等都有重大的影响。在选择网络拓扑结构时，应考虑以下因素：(1)安装的相对难易程度。(2)重新配置的难易程度。(3)维护的相对难易程度。(4)通信介质发生故障时，受影响设备的情况。2.2.2与拓扑结构有关的重要术语在具体介绍各种网络拓扑结构之前，首先介绍一些与拓扑结构有关的重要术语。在拓扑结构中常用的一些术语主要有：节点、链路和通路。2.2.3常见的局域网拓扑结构由于拓扑实际上是网络的一种布线方式，即将一些服务器、工作站以及外围设备，在实际上或逻辑上连接在一起。在局域网上广泛被使用的拓扑结构主要有4种：总线型、星型、树型和环型，其中星型拓扑结构是目前组建局域网时最常被使用的一种结构。1.总线型拓扑结构2.星型拓扑结构3.树型拓扑结构4.环型拓扑结构2.3局域网的类型在实际应用中，局域网可以分为多种类型。如果按网络应用范围的不同将局域网进行分类，则一般分为令牌网和以太网两种类型。2.3.1令牌网令牌网也称为令牌环网(TokenRing)，是用实际的环状所组成的逻辑环，数据在环内以单方向传送且传送的权限由令牌(Token)控制。当网络站收到令牌后才有权限传送数据。令牌网主要应用于广域网及大型局域网的主干部分，使用环型拓扑结构，以光纤为主要传输介质，大多使用UNIX操作系统。2.3.2以太网以太网是当今世界上应用范围最广的一种网络技术，它最早起源于美国的夏威夷大学，经过不断发展完善后，其相关技术已经十分成熟。因此，目前的局域网几乎成了以太网(Ethernet)的代名词，人们通常所说的局域网大多属于以太网。以太网采用CSMA/CD(载波监听多路访问/冲突检测)控制协议工作方式，网络中的所有用户共享传输介质，信息通过广播方式发送到所有端口。CSMA/CD的原理如下。1.发送端2.接收端2.4以太网的分类以太网诞生于1973年，当时带宽只有3Mb/s。1983年，IEEE(国际电气和电子工程师协会)正式批准第1个以太网工业标准IEEE802.3，明确其标准带宽为10Mb/s。时至今日，以太网技术突飞猛进地发展，数据传输速率提升到100Mb/s、1000Mb/s和10Gb/s带宽标准。因此，以太网通常按照其带宽标准可分为标准以太网、百兆以太网、千兆以太网和万兆以太网。2.4以太网的分类2.4.1标准以太网2.4.2百兆以太网2.4.3千兆以太网2.4.4万兆以太网2.5局域网技术局域网技术的概念十分广泛，但带宽、通信介质和网络工作机制这3个基本方面时刻代表着局域网技术在稳步发展。2.5.1带宽带宽是表示局域网中数据的的传送速率的一种方式，就好似我们日常生活中常说的运动速度一样。因此不断提升的局域网带宽是可以最直接、最鲜明地体现局域网在稳步向前发展。最初以太网带宽为3Mb/s，后来确定10Mb/s为标准带宽，随之而来的100Mb/s、1000Mb/s，甚至10000Mb/s也陆续成为现实。局域网带宽通常用b/s表示，含义是“每秒钟传输的二进制位数”。在书写和日常用语中经常会用到带宽的简称，例如将10Mb/s写成10M，将100Mb/s局域网说成100兆局域网等。2.5.2通信介质通信介质是进行数据信号传送时所依据的一种物质，按其种类而言，常见的通信介质主要有同轴电缆、双绞线和光纤三种。2.5.3网络工作机制使用同轴电缆作为通信介质的网络属于共享式局域网，所有用户都依赖于单条的共享通道，网络采用半双工的工作机制。以双绞线为通信介质的星型网络得到大量应用后，局域网大多采用全双工工作机制。交换式以太网出现后，极大地提高了局域网的传输速率和性能。在相同带宽的网络中，理论上全双工的速度是半双工的2倍，交换式网络的速度是共享式网络的1.85倍。2.6本章小结本章介绍了局域网的一些基础知识，主要包括局域网的拓扑结构、类型、以太网的种类，以及基本的局域网技术，理解这些要点对以后的学习大有裨益。通过本章的学习，要明确的是目前常用的局域网大都属于以太网，多采用星型拓扑结构，传输速率通常为10Mb/s和100Mb/s。2.7上机练习与习题