网络技术-局域网的应用及特点

1、局域网local area network（LAN）局域网（Local Area Network，LAN）是在一个局部的地理范围内（如一个学校、工厂和机关内），一般是方圆几千米以内，将各种计算机，外部设备和数据库等互相联接起来组成的计算机通信网。它可以通过数据通信网或专用数据电路，与远方的局域网、数据库或处理中心相连接，构成一个较大范围的信息处理系统。局域网可以实现文件管理、应用软件共享、打印机共享、扫描仪共享、工作组内的日程安排、电子邮件和传真通信服务等功能。局域网最基本的任务是将连接在网上的所有计算机或其他设备之间提供一条传输速率高、误码率低、价格低廉的通信信道，从而实现相互通信及资源共享

2、。局域网的技术特性局域网的特点：1、是一种数据通信网。2、接入局域网的设备是广义的，计算机、终端、网络交换机、打印机等。3、他的覆盖范围较小，从一个办公室、到一座楼。局域网的技术特点：1、覆盖范围有限。2、提供高速、高质量、低误码率的数据传输（10M1000M）。3、他一般属于一个小的集体或单位。4、其特性取决于网络拓扑、传输介质、访问方式。5、从介质访问控制方式分，可分为共享介质、交换两大类。局域网的分类按拓扑结构分，局域网可以分成总线型、树型、环型和星型。按使用的传输介质分，可以分为有线网和无线网两类。有线网中包括双绞线、同轴电缆和光纤网，而无线网指使用红外线、微波作为传输介质的局域网。在

3、有线网中，又可以分为基带网和宽带网，基带网一般采用同轴电缆（50）或双绞线作为传输介质。而宽带网一般采用70同轴电缆作为传输介质，这样可以同时传输文本、声音、图形和图像，比较适合于办公自动化方面的应用。按协议不同划分，局域网主要有以太网和令牌环网。局域网的发展20世纪70年代，短距离高速度计算机通信网络应运而生，是局域网发展的开始。20世纪80年代，IEEE（电气电子工程师协会）成立802委员会20世纪90年代，10Mbps传输速率的10BASE-T以太网问世，1995年应用FDDI技术使光缆LAN传输速率达到100Mbps。以铜质五类双绞线为传输介质能达到100Mbps传输速率的快速以太网1

4、00BASE-T以太网也已问世，从而进入快速以太网时代。目前，以100Mbps传输速率全速运行的交换式以太网和千兆（1Gbps）以太网已经问世，传输速率能达到几十个Gbps。局域网的拓扑结构局域网的四种拓扑结构(a) 总线拓扑的图解,其中所有计算 机都连接在一根电缆上一台计算机到下一台计算机的连接(b) 环状拓扑的图解,其中计算机连接成一个封 闭的圆环，每台计算机与另两台直接相连集线器联网计算机(c) 星型拓扑的图解，其中每一台计算机都 连接在一个叫集线器的点上(d) 树型拓朴的图解，其中，除根结点和叶结 点上的计算机处，每台计算机上接它的父 结点计算机，下接它的子结点计算机局域网的拓扑结构总

5、线型：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(或称总线)上。从任何一个站点发出的信号向两个方向广播，并可被其他所有站点接收。在总线的两端是端接器，它会接收任何信号，并移出总线。总线型网络安装简单方便，需要铺设的电缆最短，成本低，某个站点的故障一般不会影响整个网络，但介质的故障会导致网络瘫痪。总线型网络安全性低，监控比较困难，增加新站点也不如星型网络容易。环型：环型拓朴结构中，网络的各节点通过一条首尾相连的通信链路连接起来，形成一个闭合环型结构网。环型结构网络的结构也比较简单，系统中各工作站的地位相等。系统中通信设备和线路比较节省。在环型结构网

6、中信息以固定方向单向流动，两个工作站节点之间仅有一条通路，系统中无信道选择问题；网络中各工作站都是独立的，如果某个工作站节点出故障，此工作站节点就会自动旁路，不影响全网的工作，所以可靠性高。环网中，由于环路是封闭的，不便于扩充，系统响应延时长，且信息传输效率相对较低。局域网的拓扑结构星型：在星型拓扑结构中，各站点通过点到点的链路与中心站相连。如果一个工作站需要传输数据，它首先必须通过中心节点。星型拓朴结构的特点是很容易在网络中增加新的站点，数据的安全性和优先级容易控制，易实现网络监控，但中心节点的故障会引起整个网络瘫痪。树型：树型拓朴结构的网络是天然的分级结构，又被称为分级的集中式网络，形状像

7、一棵倒置的树，顶端有一个带分支的根，每个分支还可延伸出子分支。其特点是网络成本低，结构比较简单。在网络中，任意两个结点之间不产生回路，每个链路都支持双向传输，并且，网络中结点扩充方便、灵活，寻查链路路径比较简单。但在这种结构的网络系统中，除叶结点及其相连的链路外，任何一个工作站或链路产生的故障都会影响整个网络系统的正常运行。树型拓扑有个优点：配置非常简单，基本不用考虑建筑物的物理结构、布线管道或其他电缆通路的位置，任何时候需要进行分叉都可以在该分叉处插入一条分支电缆。局域网协议（IEEE802参考模型和协议） IEEE 802参考模型IEEE802协议共享介质局域网的工作原理 以太网的工作原理

8、其核心技术为CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access/Collision Derect），即：载波监听多路访问/冲突检测。1、CSMA/CD定义（IEEE 802.3 标准）： CSMA/CD是一种分布式介质访问控制协议，网中的各个站（节点）都能独立地决定数据帧的发送与接收。 2、CSMA/CD工作原理： 每个站在发送数据帧之前，首先要进行载波监听，只有介质空闲时，允许发送帧。这时，如果两个以上的站同时监听到介质空闲并发送帧，则会产生冲突现象，这使发送的帧都成为无效帧，发送随即宣告失败。每个站必须有能力随时检测冲突是否发生，一旦发生冲突，则应停止发送，以免介质

9、带宽因传送无效帧而被白白浪费，然后随机延时一段时间后，再重新争用介质，重发送帧。 令牌环和令牌总线的工作原理令牌总线的工作原理令牌环的工作原理令牌环令牌环（TOKING RING）介质访问控制协议是IEEE802.5，它适用于环形拓扑结构的LAN。所谓令牌，就是一种特殊的帧，它既无目的地址，也无源地址。TOKING RING 采用令牌作为循环的标记，令牌总是不停地环绕运行。例如，当各站点都无信息发送时，此时的令牌为空令牌，其形式为01111111。当某个站（如A站点）发送信息时，它必须等到空令牌通过该站点时将它截获，并将空令牌改成忙令牌，既01111110，紧跟着忙令牌，把数据帧发送到环上。由

10、于令牌是忙状态，所以其他各站点都不能发送信息帧。每个站点都随时检测经过本站的帧，当信息帧经过目的站点时，由于帧的目的地址与该站点的地址相符，于是目的站点会接收该帧，此时一面拷贝全部有关信息，一面继续转发该帧。发送的帧在环上循环一周后再回到发送站点，由发送站点将该帧从环上移去，同时将忙令牌改为空令牌发送环上，以便其他站点能有机会发送信息帧。令牌总线令牌总线（TOKING BUS）介质访问控制协议是IEEE802.4，它类似于令牌环，但其采用总线型拓扑结构。因此它既具有CSMA/CD结构简单，轻负载、延时小的优点，又具有TOKEN RING的重负载时效率高、公平访问和传输距离较远的优点，同时还具有

11、传送时间固定，可设置优先级等优点，如图3-19所示在物理总线上建立一个逻辑环的令牌总线结构。以太网以太网采用CSMA/CD随机争用型介质访问控制方法（CSMA/CD），在数据链路层传输的是帧，物理层拓扑结构可以是总线型、星型和树型结构，但其逻辑上都是总线型结构。例如，10Base-T、100Base-T等，即便用双绞线连接时在外表上看是星型结构，但连接双绞线的Hub内部仍然是总线结构，连接每个计算机的传输介质延长了许多，这种以太网称为共享式以太网，而采用交换机的这类局域网称为交换式以太网。以太网结构简单，易于实现，网络连接成本较低。它的类型较多，但相互兼容，不同类型的以太网可以很好地集成在一个

12、局域网中，其扩张能力非常强。因此，当前组建大中小型企业在组网首选的就是以太网结构。以太网交换机中数据报的传递方式分为直通方式和存储转发方式。快速以太网1993年，由Intel和3com支持的快速以太网，引了网络界的重视，并迅速流行开来。它改善以太网传输能力的方式是从整体上提高速度，但仍然采用的是与10BASE-T相同的MAC协议，其特点如下：应用继承性很好，使用了与10BASE-T相同的CSMA/CD技术；定义了三种物理层规范以支持不同的物理介质：100BASE-TX：使用两对5类UTP（无屏蔽双绞线）或两对1类STP（屏蔽双绞线）。其中一对用于发送，另一对用于接收，实现全双工通信。 100B

13、ASE-T4：使用四对3类、4类或5类UTP，最大距离可达100M。100BASE-T4规定被传送的数据流应分解成三个单独的数据流，每一个有33.33Mbps的有效数据率。发送数据要使用三对双绞线，接收数据也要使用三对双绞线。因此，在四对双绞线中，必须有两对被设置成可以支持双向传输，并且它只能采用半双工通信。 100BASE-FT：使用两对光缆。一对用于发送，另一对用于接收。传输距离可达450M。千兆以太网1996年夏季，千兆比以太网产品上市。千兆比以太网可用作现有网络的主干网，也可在高带宽的应用中（如医疗图像或CAD的图形等）用来连接工作站和服务器。千兆比以太网的物理层使用两种成熟的技术：一

14、种来自现有的以太网，另一种则是ANSI制定的光纤通道。千兆比以太网的物理层共有以下两个标准：1000BASE-X（802.3z）1000BASE-X标准是基于光纤通道的物理层，即FC-0和FC-1。使用的媒体有三种：1000BASE-SX：用多模光纤和850nm激光器（距离为300-550m）；1000BASE-LX：用单模光纤（距离为3KM）或多模光纤（距离为300-550M）和1300nm激光器；1000BASE-CX：使用短距离的屏蔽双绞线STP（距离为25M）。1000BASE-T（802.3ab）1000BASE-T是使用4对5类UTP,传输距离为25-100M。千兆比以太网，仍用C

15、SMA/CD协议并于现有的以太网兼容。千兆比以太网是以交换机为中心的网络。一个1Gbps的交换机是连接中心服务器和高速工作组集线器的主干设备。每个工作组交换机，即支持1Gbps的链路也支持100Mbps的链路。无线局域网的组成无线AP（AP，Access Point，无线访问节点、会话点或存取桥接器）是单纯性无线接入点（无线AP）、无线路由器（含无线网关、无线网桥）等类设备的统称。带无线网卡的计算机，可以通过AP连接到局域网上。无线联网技术是基于IEEE802.11标准（用于无线网络的国际标准），该标准主要对网络的物理层和访问层（MAC）进行规定，其中MAC层是重点。在 MAC层以下，802.

16、11规定了三种发送及接收技术：扩频(Spread Spectrum)技术、红外（Infared）技术、窄带（Narrow Band）技术。而扩频又分为直序（Direct Sequence,DS）扩频和跳频（Frequeny Hopping，FH）扩频两种。实现无线局域网的关键技术主要有三种：红外线、跳频扩频（FHSS）和直接序列扩频（DSSS）。无线局域网由无线网卡、无线接入点、计算机和有关设备组成，采用单元结构，将整个系统分成许多单元，每个单元称为一个基本服务组。基本服务组的组成有以下三种方式：一是集中控制方式，每个单元由一个中心站控制，网中的终端在该中心站的控制下与其他终端通信；二是分布对

17、等式，BSS中任意两个终端可直接通信，无需中心站转接；三是集中控制式与分布对等式相结合的方式。 无线局域网的特点布线容易，由于不需要布线，消除了穿墙或过天花板布线的繁琐工作，因此安装容易，建网时间可大大缩短。组网灵活，无线局域网可以组成多种拓扑结构，可以十分容易地从少数用户的 点对点 模式扩展到上千用户的基础架构网络。 成本优势，这种优势体现在用户网络需要租用大量的电信专线进行通信的时候，自行组建的 WLAN 会为用户节约大量的租用费用。在需要频繁移动和变化的动态环境中，无线局域网的投资更有回报。 通信范围不受环境条件的限制，室外可以传输几十公里、室内可以传输数十、几百米，在网络数据传输方面也

18、有与有线网络等效的安全加密措施。无线局域网应用的环境非常广泛，无线时代正在来临，这意味着可以在任何便于工作的地方。无线局域网的标准主流的无线局域网产品最早来自于IEEE组织于1997年6月批准的802.11标准。该标准工作在2.42.4835GHz，采用CCK 技术提供高达 11Mbps 的数据通信带宽，最多可提供三个互不重叠的子频道，Wi-Fi认证保证不同厂家产品之间的兼容。由于802.11b工作的 2.4GHz 频带在全球来看基本上都是免费可用的，并且其能完全兼容原来的802.11标准，因此一经推出便得到了用户的认可。目前95%的无线局域网都是基于IEEE 802.11b技术，是现今最为流

19、行的无线局域网络标准特征系数802.11b标准批准时间1999 年 7 月1999 年 7 月2003 年 6 月每子频道最大的数据速率11Mbps54Mbps54Mbps调制方式CCKOFDMOFDM 和 CCK每子频道的数据速率1,2,5.5,11Mbps6,9,12,18,24,36,48,54MbpsCCK：1,2,5.5,11MbpsOFDM: ,9,12,18,24,36,48,54Mbps工作频段2.4 2.4835GHz5.15 5.35GHz5.725 5.875 GHz2.4 2.4835GHz可用频宽83.5MHz300MHz83.5MHz新的无线局域网主流标准802.1

20、1GIEEE 802.11g标准于2003年6月12日批准，它有两个最为主要的特征：高速率和兼容802.11b。高速率是由于其采用于OFDM 调制技术可得到高达 54Mbps的数据通信带宽。兼容802.11b是由于其仍然工作在2.4GHz并且保留了IEEE 802.11b所采用的CCK技术，并采用了一个保护机制，因此可与802.11b的产品保持兼容。 由于802.11g在相同的2.4GHz 频段采用了与802.11b相同的调制技术，因此802.11g 的设备在采用CCK的调制时与802.11b 的设备具有相同的距离范围。802.11g 虽然也采用了与802.11a 相同的调制技术OFDM，但由

21、于802.11a 的设备是工作在更高的5GHz 频段，因此在传输时较之802.11g 设备在采用OFDM调制时有更多的信号损耗，也就是说当 802.11g设备采用OFDM调制时有比802.11a 的设备更远的距离范围。FDDI（光纤分布数据接口）FDDI（FIBER DISTRIBUTED DATA INTERFACE：光线分布数据接口）是美国国家标准局（ANSI）推荐的100Mbps速率光纤令牌环网的标准协议。它的主要目的是作为园区级网络的主干网，用于连接多个局域网。FDDI网是一个采用FDDI标准协议，以光纤作为传输介质，高速、通用的令牌环型网。FDDI网采用双环路结构以提高网络的可靠性，一根环路沿着顺时针方向传输，另一根环路沿着逆时针方向传输。正常情况下，只有一个方向的环在工作，这个工作的环路叫主环，另一个为备用环。FDDI网的主要性能指标：网络结构，双环；传输介质，光纤；最大帧长，4500字节；传输速率，100Mbps；使用的协议，IEEE802.2和IEEE802.5；最大环网长度，200KM；最