1.2 局域网技术

1．局域网（LAN）技术简介

LAN是一个覆盖地理范围相对较小的高速容错数据网络，它包括工作站、个人计算机、打印机和其他设备。提供包括对设备和应用的共享访问、互联用户的文件交换、电子邮件和其他应用程序间的通信等。

局域网的典型特性如下：高数据率、短距离、低误码率。

2．LAN的协议与OSI参考模型

LAN协议在OSI参考模型的物理层和数据链路层之间发挥作用。另外，IEEE将数据链路层分成逻辑链路控制（LLC）和介质访问控制（MAC）两个子层。逻辑链路控制子层管理单一网络链路上设备间的通信，LLC支持无连接服务和面向连接服务。介质访问控制子层管理访问物理网络介质的协议，规则定义了MAC地址，以及数据链路层中的多个设备。

3．LAN的传输介质

（1）同轴电缆

同轴电缆是指BNC电缆，它以一根铜线为芯，外镶一层绝缘材料，这层绝缘体外又被铝或铜做的网状导体所环绕，可以屏蔽外界干扰。有四种类型的同轴电缆：

① 以太网。通常指10Base5，符合IEEE标准。

② RG-58/U。通常指10Base2。

③ RG-59/U。用于有线电视ARCnet。

④ RG-62/U。用于ARCnet和IBM的终端。

（2）双绞线

双绞线由全程相互缠绕的两对或四对电线构成，因为每一根导线都是导体，相互缠绕能够屏蔽射频噪声。双绞线有两种类型：屏蔽双绞线（STP）和非屏蔽双绞线（UTP）。该类型线可以分五种类型。

网线的制作可以按下面的排列顺序：

A端：橙白-橙 绿白-蓝 蓝白-绿 棕白-棕（EIA/TIA568B）

B端：绿白-绿 橙白-蓝 蓝白-绿 棕白-棕（EIA/TIA568A）

光缆由于传输介质的不同，从而与射频噪音毫不相干，光不受点噪声的影响。光沿着细长的塑料或玻璃纤维传导，这些细长的塑料或玻璃纤维被一层薄套包裹着，外又被一层塑料外套包裹，从而保护细软的纤维。光缆有着巨大的数据传输率，这对于视频、语音、图像的传输非常有用。由于光缆是传输光信号而不是电信号，它完全不传导电磁、无线电信号，因而信号常常可以被传送数英里而毫无衰减。光纤主要有单模和多模。

单模光纤：在一条光通道上传递光信号。

多模光纤：在这种光缆上同时传输几条光信号。

4．LAN的拓扑结构

网络拓扑结构定义了组织网络设备的方法，描述网络是如何从结点至结点传输信息，网络拓扑结构主要有总线形、星形、环形，树形，这些拓扑结构是逻辑的体系结构。

总线形拓扑结构：采用单根传输线为传输介质，任何一个站点的发送信号都可以沿着介质传播，而且能被所有其他的站接收。以太网/IEEE802.2（包括100BaseT）是使用最广的LAN网络。

环形拓扑结构：是由许多与其他设备相连接的设备组成的，这些设备通过非直接连接构成单闭环。令牌环/IEEE802.5和FDDI就是环形拓扑结构。

星形拓扑结构：是由中央结点和通过点到点链路接到中央结点的各站点组成。

树形拓扑结构：这种拓扑结构是一种与总线拓扑结构相同的LAN体系结构，在这种结构中，包含有多个结点的分支。

5．LAN的网络设备

（1）中继器

是一种物理层设备，用于连接扩展网络的介质部分。该设备从一个网络段上接收到信号后，将其放大、重新定时后传送到另一个网段上，防止了电缆过长和连接设备过多而造成的信号丢失或衰减。

（2）网桥

该设备主要用于OSI参考模型第二层，属于数据链路层设备。在传递信息时它们首先分析接收到的数据帧，并根据数据帧中包含的信息作出转发决定，然后将数据帧转发到目的的结点。

① 网桥的工作。网桥的主要功能是过滤和转发

过滤：如果网桥得知分组的目的地处在源网段，则广播只在该网段内进行，网桥过滤功能有助于避免网络上交通拥挤。

转发：如果网桥得知分组的目的地地处在另一网段，则将该包转发到另一网段去。

网桥形成环路和网桥溢流

如果使用多个网桥来连接网络，那么就很有可能出现分组从一个网段到另一个网段中有多条通路，这就会导致分组的环路，而最终会导致分组损坏。

当发一个广播分组时，这个分组也会像其他分组一样通过网桥，由于这个分组是发给所有结点的，因此这个网桥会向所有连到其上的网段转发。这就是网桥溢流。向网络上发的这类分组越多，就容易发生溢流。网络上越多出现溢流，网络运转速度就越慢。

② 桥接标准。网桥的处理能力有限，因而一旦网络上的流量增大而网桥又负担不起的时候，它们会丢弃它。为克服网桥这一缺陷，可以使用生成树标准和源路由桥接标准来控制网桥功能，避免网桥环路和网桥溢流的问题。

a．生成树。生成树技术要求有根网桥并带有若干子网桥，根网桥首先判定分组的目标结点位于哪一个子网桥上，然后就把分组发到那个网桥上，这就避免了产生网桥环接的可能性，原因在于上一级网桥只能把分组发到它所管辖的网段上。生成树的要领主要是为802.3以太网类型的网络开发的。

b．源路由桥接。该技术只要为802.5 令牌环网络使用，在源路由桥接的设置中，为保证不出现环路，路径选择的任务落在了发送结点身上，而不在网桥上。由发送结点确定分组传输到目的地的最佳路径，而网桥只扮演了从网段到网段的网点的角色。

（3）交换机

该设备从本质上说，它是一个快速网桥。与网桥有很多相同的特性，但它们也存在以下不同：

① 由于交换机是由硬件进行交换，因此速度很快。而网桥由软件进行交换，且能互联。

② 交换机支持的端口密度比网桥高。

③ 由于交换机支持断-通交换。因此网络潜伏和延迟时间短。而网桥只支持存储-转发的数据包交换。

④ 交换机为每个网络段提供专用的宽带，减少了网段的冲突。

（4）路由器

路由器作用于OSI模型的网络层。路由器利用了一种“中继到中继”的技术，这就是通过跟踪“下个中继”信息使一个数据包能经过网络找到其目的地。与目的地之间没有直接物理连接的路由器会检查它的路由表，向前转发数据包到更接近目的地的下一个中继的路由器。这个过程重复进行，直到数据包通过网络找到它的路并到达最终目的地。