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电电脑脑硬硬装装备备112第第1155章章局局域域网网的的组组建建与与应应用用15.1局域网的基本特征通常将具有如下特征的网络称为局域网：网络所覆盖的地理范围比较小，通常不超过几十千米，甚至只在一幢建筑或一个房间内；信息的传输速率比较高，其范围自1Mbps到10Mbps，近来已达到1000Mbps。局域网的出现，使电脑网络的威力获得更充分的发挥，在很短的时间内就深入到各个领域。局域网技术是目前非常活跃的技术领域，各种局域网层出不穷，并得到广泛应用，极大地推进了信息化社会的发展。尽管局域网是最简单的网络，但这并不意味着它们是小型的或简单的。局域网可以做得相当大、相当复杂，在行业杂志上看到配有成百上千用户的局域网是很平常的事。15.2局域网的拓扑结构电脑网络的组成元素可以分为两大类，即网络节点和通信链路，网络中节点的互连模式叫网络的拓扑结构。网络拓扑定义了网中资源的连接方式，在局域网中常用的拓扑结构有：总线型结构、环形结构和星形结构。15.2.1总线型拓扑结构总线型拓扑结构采用单根传输线作为传输介质，所有的站点都通过相应的硬件接口直接连接到传输介质或总线上。任何一个站点发送的信号都可以沿着介质传播，而且能被其它所有站点接收。总线拓扑结构的优点是：电缆长度短，易于布线和维护；结构简单，传输介质又是无源元件。总线拓扑结构的缺点是：故障检测需要在网上的各个站点上进行；在扩展总线的干线长度时，需要重新配置中继器、剪裁电缆、调整终端器等；总线上的站点需要介质访问控制功能，这就增加了站点的硬件和软件费用；以太网等常采用总线型结构，下图为一总线型拓扑结构示意图。典型的总线型拓扑结构随随着着经经济济和和网网络络技技术术的的发发展展，，互互联联网网络络已已深深入入到到人人们们生生活活的的各各个个角角落落。。为为了了使使读读者者能能够够对对网网络络技技术术和和组组建建局局域域网网有有一一个个系系统统、、全全面面的的认认识识，，本本章章从从组组建建网网络络所所需需要要的的软软硬硬件件入入手手，，深深入入浅浅出出地地介介绍绍网网络络的的基基础础原原理理以以及及组组建建家家庭庭网网、、网网吧吧、、企企业业网网的的方方法法和和步步骤骤。。第第1155章章局局域域网网的的组组建建与与应应用用113在总线型拓扑结构中，局域网的各个节点都连接到一个单一连续的物理线路上。由于各个节点之间通过电缆直接相连，因此，总线型拓扑结构中所需要的电缆长度是最小的。但由于所有节点都在同一线路上进行通信，任何一处故障都会导致所有的节点无法完成数据的发送和接收。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”信息。这与后面要讲到的环形网络形成了鲜明的对比。总线型拓扑结构最大的优点是价格低廉，用户站点入网灵活。另外一个优点是某个站点失效不会影响到其它站点。缺点也是明显的，由于共用一条传输信道，任何一个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。总线型结构网是一种针对小型办公环境的成熟而又经济的解决方案。15.2.2环形拓扑结构环形拓扑结构是由连接成封闭回路的网络节点组成的，每一个节点与它左右相邻的节点连接。环形网络常使用令牌环来决定哪个节点可以访问通信系统。在环形网络中信息流只能是单方向的，每个收到信息包的站点都向它的下游站点转发该信息包。信息包在环网中“旅行”一圈，最后由发送站进行回收。当信息包经过目标站时，目标站根据信息包中的目标地址判断出自己是接收站，并把该信息拷贝到自己的接收缓冲区中。为了决定环上的哪个站可以发送信息，平时在环上流通着一个叫令牌的特殊信息包，只有得到令牌的站才可以发送信息，当一个站发送完信息后就把令牌向下传送，以便下游的站点可以得到发送信息的机会。环形拓扑结构的优点是它能高速运行，而且避免冲突的结构相当简单。环形拓扑结构中，连接网络中各节点的电缆构成一个封闭的环，信息在环中必须沿每个节点单向传输。因此，环中任何一段的故障都会使各站之间的通信受阻。所以在某些环形拓扑结构（如FDDI）中，在各站点之间连接了一个备用环，主环发生故障时，就由备用环继续工作。如下图所示就是一个环形拓扑结构的例子。对等的环形拓扑结构环形拓扑结构并不常见于小型办公环境中，这与总线型拓扑结构不同。总线型结构中所使用的网卡较便宜而且管理简单，而环形结构中的网卡等通信部件比较昂贵且管理复杂得多。环形结构在以下两种场合比较常见：一是工厂环境中，因为环网的抗干扰能力比较强；二是有许多大型机的场合，采用环形结构易于将局域网用于大型机网络中。15.2.3星形拓扑结构星形拓扑结构是由通过点到点链路接到中央节点的各站点组成的。星形网络中有一个惟一的转发节点（中央节点），每一台计算机都通过单独的通信线路连接到中央节点。星形拓扑结构的优点是：利用中央结点可以很方便地提供服务和重新配置网络。单个连接点故障影响一个设备，不会影响全网，容易检测隔离故障，便于维护。任何一个连接只涉及到中央节点和一个站点，控制介质访问的方法很简单，从而访问协议也十分简单电电脑脑硬硬装装备备114星形拓扑结构的缺点是：每个站点直接与中央节点相连，需要大量电缆，因此费用较高。如果中央节点产生故障，则全网不能工作，所以对中央节点的可靠性和冗余度要求很高。星形拓扑结构在星形拓扑结构中，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。星形拓扑结构方便了对大型网络的维护和调试，对电缆的安装检验也相对容易。由于所有工作站都与中心节点相连，所以在星形拓扑结构中移动某个工作站十分简单。目前流行的星形结构网主要有两类：一类是利用单位内部的专用小交换机（PABX）组成局域网，在本单位内为综合语音和数据的工作站交换信息提供信道，还可以提供语音信箱和电话会议等业务，是局域网的一个重要分支。另一类是利用集线器（HUB）连接工作站的网，被认为是今后办公局域网的发展方向。15.2.4其它拓扑结构除了上面介绍的以外，还有其它一些应该了解的拓扑结构。下面就简要地介绍一下这些拓扑结构的优缺点。1、分布式结构分布式结构的网络是将分布在不同地点的计算机通过线路互连起来的一种网络形式。分布式结构的网络具有如下特点：由于采用分散控制，即使整个网络中的某个局部出现故障，也不会影响全网的操作，具有很高的可靠性；网中的路径选择最短路径算法，故网上延迟时间少，传输速率高，但控制复杂；各个节点间均可以直接建立数据链路，信息流程最短，便于全网范围内的资源共享。缺点为连接线路时使用电缆长，造价高；网络管理软件复杂；报文分组交换、路径选择、流向控制复杂；在一般局域网中不采用这种结构。2、树状结构树状结构是分级的集中控制式网络，与星形相比，它的通信线路总长度短，成本较低，节点易于扩充，寻找路径比较方便，但除了叶节点及其相连的线路外，任一节点或其相连的线路故障都会使系统受到影响。3、网状拓扑结构在网状拓扑结构中，网络的每台设备之间均有点到点的链路连接，这种连接不经济，只有每个站点都要频繁发送信息时才使用这种方法。安装也复杂，但系统可靠性高，容错能力强，也有人将其称为分布式结构。4、蜂窝拓扑结构蜂窝拓扑结构是无线局域网中常用的结构。它以无线传输介质（微波、卫星、红外等）点到点和多点传输为特征，是一种无线网，适用于城市网、校园网、企业网。在电脑网络中还有其它类型的拓扑结构，如总线型与星形混合、总线型与环形混合连接的网络结构等。在局域网中，使用最多的是总线型和星形结构，它们的特点是最应该熟悉和掌握的。15.3局域网硬件一台计算机若要连入网络，必须装有连接网络的硬件。这些硬件是一台孤立的电脑与网第第1155章章局局域域网网的的组组建建与与应应用用115络中其它用户对话的桥梁。下面就先向大家详细介绍连入局域网所必需的硬件及互连设备。15.3.1双绞线随着快速以太网标准的推出和实施，双绞线（TP：TwistedPair-wire）开始广泛地应用于网络布线。双绞线主要是用来传输模拟信号的，但同样适用于数字信号的传输，特别适用于较短距离的信息传输。接下来结合技术和应用，详细介绍局域网的桥梁——双绞线。1、双绞线的结构双绞线是局域网中最常用的一种传输介质。双绞线由两根具有绝缘保护层的铜导线组成。互相绞在一起可降低信号干扰的程度，每一根导线在传输中辐射的电波会被另一根线上发出的电波抵消。由于利用双绞线传输信息时要向周围辐射，信息很容易被窃听，因此要花费额外的代价加以屏蔽。双绞线用于星形网络拓扑结构中，它的两端各有一个RJ-45水晶头，如图所示。RJ-45水晶头双绞线用来连接网卡与集线器，网线的长度最长一般为100米，如果要加大网络的范围，在两段双纹线之间可安装中继器，最多可安装4个中继器。水晶头工作电路上图所示为水晶头工作电路。在标准术语中，RJ-45插头称为MAU－MDI连接器（媒体连接单元，媒体相关接口连接器），RJ-45插头称为双绞线链路段连接器。2、双绞线的分类双绞线可按其是否外加金属网丝套的屏蔽层而区分为屏蔽双绞线（STP）和非屏蔽双绞线（UTP）。在EIA/TIA-568A标准中，将双绞线按电气特性分为：三类、四类、五类线。网络中最常用的是三类线和五类线，目前已有六类以上线。第三类双绞线在LAN中常用于10Mbps以太网的数据与话音传输，符合IEEE802.310Base-T的标准。第五类双绞线目前占有最大的LAN市场，最高速率可达100Mbps，符合IEEE802.3100Base-T的标准。屏蔽双绞线电缆具有以下特点：外层用铝箔包裹，可以减小辐射。屏蔽双绞线价格相对较高，安装时要比非屏蔽双绞线电缆困难。屏蔽双绞线必须配有支持屏蔽功能的特殊连接器和相应的安装技术。屏蔽双绞线有较高的传输速率，100米内可达到155Mb/s。非屏蔽双绞线电线具有以下优点：无屏蔽外套、直径小、节省所占用的空间。重量轻、易弯曲、易安装。可以将线路串扰减至最小或加以消除。具有阻燃性。具有独立性和灵活性，适用于结构化综合布线。3类双绞线该双绞线外层的保护胶皮比较薄，胶皮上标注“CAT3”的字样，外包装纸箱上也标注有“3类”字样。3类双绞线可用于语音传输电电脑脑硬硬装装备备116和传输速率为10Mb/s的数据传输。4类双绞线该双绞线的最高传输频率为20MHz，最高传输速率为16Mb/s，可以满足基本的语音和高速率的数据传输。5类双绞线该双纹线外层的保护胶皮比较厚，胶皮上标注“CAT5”字样，外包装纸箱上标注有“5类”字样，最高传输频率为l00MHz，最高传输速率为100Mb/s。超5类双绞线该双绞线属非屏蔽双绞线，与普通的5类UTP比较，其衰减更小，串扰更少，同时具有更高的衰减与串扰比值（ACR）和信噪比（SRL）及更小的时延误差，性能得到了比较大的提高。下表列出了不同类型非屏蔽双绞线（UTP）的主要技术参数和用途。UTP主要参数和用途UTP类别最高工作频率(MHz)最高数据传输率(Mb/s)主要用途3类161010M网络4类201610M网络5类10010010M网络100M网络超5类10015510M网络100M网络100M网络3、双绞线的性能指标双纹线的性能具有以下几个指标：衰减衰减是信号损失的度量。衰减的程度与线缆的长度有关。随着线缆长度的增加，信号衰减的程度也随之增加。衰减的程度用“db”（分贝）作单位，表示源传送端信号到接收端信号强度之比。近端串扰串扰分近端串扰和远端串扰，测试仪主要是测量近端串扰，由于存在线路损耗，因此远端串扰的量值的影响较小。近端串扰损耗是测量一条UTP链路中从一对线到另一对线的信号强度。支流电阻直流环路电阻会消耗一部分信号，并将其转变成热量。它是指一对导线电阻和801规格的双绞线的直流电阻不得大于19.2Ω。特性阻抗与环路直流电阻不同，特性阻抗包括电阻及频率为1～100MHz的电感阻抗及电容阻抗，它与一对电线之间的距离及绝缘体的电气性能有关。各种电缆有不同的特性阻抗，而双绞线缆则有100Ω、120Ω及150Ω几种。衰减串扰比（ACR）串扰与衰减量的比例关系是反映电缆性