1、1 局域網的相關知識1.  什么是局域網為了完整地給出LAN的定義，必須使用兩種方式:一種是功能性定義,另一種是技術性定義。前一種將LAN定義為一組臺式計算機和其他設備,在物理地址上彼此相隔不遠，以允許用戶相互通信和共享諸如打印機和存儲設備之類的計算資源的方式互連在一起的系統。這種定義適用于辦公環境下的LAN、工廠和研究機構中使用的LAN。就LAN的技術性定義而言,它定義為由特定類型的傳輸媒體(如電纜、光纜和無線媒體)和網絡適配器(亦稱為網卡)互連在一起的計算機,并受網絡操作系統監控的網絡系統。功能性和技術性定義之間的差別是很明顯的,功能性定義強調的是外界行為和服務；技術性定義強調的

2、則是構成LAN所需的物質基礎和構成的方法。局域網(LAN)的名字本身就隱含了這種網絡地理范圍的局域性。由于較小的地理范圍的局限性。由于較小的地理范圍,LAN通常要比廣域網(WAN)具有高的多的傳輸速率,例如，目前LAN的傳輸速率為10Mbit/s,FDDI的傳輸速率為100Mbit/s,而WAN的主干線速率國內目前僅為128kbit/s或4096Kbit/s,最終用戶的上線速率通常為56.6kbit/s。LAN的拓撲結構目前常用的是總線型和環行。這是由于有限地理范圍決定的。這兩種結構很少在廣域網環境下使用。LAN還有諸如高可靠性、易擴縮和易于管理及安全等多種特性。  局域網的分類按網

3、絡結構的不同，局域網一般可分為令牌網和以太網兩種。 （1）   令牌網令牌網主要用于廣域網和城域網及大型局域網的主干部分，其操作系統大多使用大家都不熟悉的Unix，組建的管理非常繁瑣，只有專業人員才能勝任，普通用戶一般很少問津。 （2）   以太網以太網（Ethernet）是當今世界上應用范圍最廣的一技術。它最早起源于美國夏威夷大學，后來不斷發展完善，其相關技術已進行了標準化。以太網標準一經推出，許多大公司如3COM、AT&T等就相繼推出了以太網產品，為以太網技術的發展和應用起到了推動作用。如今，以太網產品已遍布世界各地，它對

4、計算機網絡技術的發展起到了舉足輕重的作用。以太網組建較為容易，各設備之間的兼容性較好，同時目前的主流操作系統Windows NT、Netware 和Windows 95/98/2000都支持它，所以現在80%以上的局域網都是以太網，而且其比例還在不斷上升。3.  局域網的工作方式了解并掌握局域網的工作方式，對我們在網絡選型、設備選購、性能和故障分析等方面都有很大的幫助。以太網采用的是CSMA/CD（載波兼聽多路訪問/沖突檢測）控制協議工作方式，網絡中的所有用戶共享傳輸介質，信息通過廣播方式發送到所有端口。網絡中的工作站對接收到的信息進行確認，如果是發給自己的便接收，否則不予理睬。再從

5、發送端的情況來看，當發送端要發送一個數據信息時，它首先要進行網絡工作狀況的檢測，如果此時線路正好有空，便立即發送，否則繼續進行檢測，直到線路空閑時再發送。這樣的一種工作機制，導致網絡在工作中存在以下兩個問題： 一個是針對發送端的。發送端在發送一個數據信息時都要不斷的進行監測，另外不是一個數據信息發送出去就算結束了，它還要對已發送出去的信息進行確認，確認端是否已經接到，如收到則說明發送成功，否則還要繼續發送。如果網絡連接質量不好或線路忙時，要成功的發送一條數據信息要進行很多次的監測、發送和確認過程，在一定程度上影響了網絡速度的提高。另一個是針對接收端的。從局域網的工作過程來看，每個工作

6、站都可能每時每刻都要接收網上傳來的信息，但是所接收的信息并不一定是發送給自己的，如果是給自己的才能接收。這就像一個信件收發員，他每天都要接收到郵局轉來的大量信件，然而這些信件中只有很少的幾封是發給自己的，甚至一封都沒有。如此一來，一方面工作站端不斷的接收分辨認網絡中發送的信息，占用一定的處理時間；另一方面廣播信號占用著大量的網絡線路，使實際可用的網絡帶寬得不到提高。.  網絡中的共享和交換共享和交換是網絡中兩個不同的概念，也代表了兩種不同的工作機制。我們可以打個比方：同樣是10個車道的道路，如果沒有給道路標清行車線，那么車輛就只能在無序的狀態下搶道、占道通行，這樣就容易發生交通堵塞和

7、交通事故，使通行能力大大降低。為了避免上述情況的發生，就需要在道路上標清行車線，保證各種車輛各行其道，互不干擾。共享式網絡就相當于前面的無序狀態，當數據的傳輸量和用戶數量超過一定的限量時，就會造成碰撞沖突，使網絡性能衰退。而交換式網絡避免了共享式網絡的不足。交換技術的作用便是根據所傳信息包的目的地址，將每一信息獨立地從源端口發送到目的端口，避免了和其他端口發送碰撞。所以，當不同的源端口向不同的目的端口發送信息時，交換機就可以互不影響地傳送這些信息包，并防止發生傳輸碰撞，提高了網絡的傳輸速率和數據吞吐量。利用共享式連接設備所建立的局域網稱為共享式局域網，利交換式連接設備建立的局域網稱為交換式局域

8、網。5.  局域網中的單工、雙工和半雙工 （1）   單工單工即單向通信雖指在一條線路上只能存在單個方向的通信，反向無法進行。單工通信多用于無線廣播，有線廣播和電視廣播，在局域網中并不采用。 （2）   半雙工半雙工即雙向交替通信。是指在同一時間內，通信雙方中只能有一方發送或接收信息。當一方不管是發送還是接收信息時，另一方都只能處于等待狀態。這種通信方式是一方發送另一方接收，過一段時間后再反過來。局域網中最早使用的就是這種半雙工的工作方式。對共享式局域網來說，所有的用戶都依賴于單條的共享通道，在技術上無法實現同一時刻數據的雙

9、向通行，所以常規的共享式網絡只能工作臺在半雙工方式下。 （3）   全雙工全雙工即雙向同時通信。是指同一時間內，通信雙方即可以發送信息，也可以接收信息。全雙工工作模式在局域網中應用，提高網絡的通信能力。與半雙工模式相繼較，全雙工可以在兩對電纜上同時發送和接收信息，不會發生沖突，在理論上可以使傳輸速率加倍。目前大量的局域網交換機和網卡都采用了全雙工這一技術，使網絡速度在交換式的基礎上又提升了一倍。6.  局域網的訪問控制方式局域網一般為廣播型網絡，一個節點發出的數據，其他節點都能收到，網絡上的各個節點共享信道，但是，信道在一段時間內只能為一個節點提供服務，

10、如果多個工作站同時工作，必然會引發信信道爭用問題。如何對信道的使用進行合理的分配，保證各節點充分利用信道的空閑時間傳送信息，又不至于使各節點所發這的信息在信道中發生沖突是一個很重要的課題。研究傳輸介質的訪問控制方式就是為了合理地解決信道的分配問題，使多個工作站或網絡設備同時利用一個信道傳輸數據時不會發生沖突。下面介紹幾種常見的介質訪問控制方工。 （1）   CSMA/CD 訪問控制CSMA/CD訪問控制 CSMA/CD是由XEROX（施樂）公司于1972年提出和開發的，當時被稱為以太網絡（Ethernet）。CSMA/CD方式的最大功能是能夠進行碰撞檢測，但并不中

11、斷碰撞的發生，也沒有更正錯誤的能力。CSMA/CD方式經常用于總線和樹狀網絡中。 （2）   載波偵聽與多路訪問（CSMA）  我們把查看信道上有無數字信號傳輸稱為“載波偵聽”，而把同時有多個節點在偵聽信道是否空閑和發送數據，稱為“多路訪問”。載波偵聽由分布在各個節點的控制器各自獨立進行的，它的實現方法是通過硬件測試信道上信號的有無。這里有一個問題，當一個節點檢測到共享信道忙時，它是繼續不斷地偵聽還是等待，如果等待，那么等待的時間如何確定？XEROX公司提出了兩種辦法來解決這個問題：a.繼續偵聽下去，一直到發現信道空閑，然后立即發送數據。這種方法稱為“堅

12、持型”的載波偵聽多路訪問；b.延遲一個隨機時間，然后再檢測，不斷重復上述過程，直到發現信道空閑，發送數據。這種方法稱為“非堅持型”的載波偵聽多路訪問。 （3）   沖突檢測（CD）  沖突有兩種情況，一種是兩個以上的節點同時偵聽到信道某一瞬時處于空閑狀態時，這些節點都開始向信道上發送數據，在信道上就會產生兩個以上的信號重疊干擾，使數據不能正確地傳輸和接收。另一種是節點甲偵聽到信道是空閑的，但是這種空閑狀態可能是信道上節點乙已經發送了數據，由于在傳輸介質上信號傳送的延遲，數據信號還未到達節點甲的比緣故。如果此時，節點甲又發送數據，則將發生沖突。如何消除沖突

13、是一個重要問題。實際上，發現和處理沖突一般由節點上的檢測器來完成。各個節點上的沖突檢測器檢測到沖突發生后，便停止發送數據，然后延遲一段時間以后再去搶占信道。為了盡量減少沖突，各節點延遲時間采用“隨機數”控制的辦法，延遲時間最小的那個節點先搶占信道，如果再次發生沖突則重復照此辦法處理，總有一次會搶占成功。這種延遲競爭法稱為“沖突控制算法”或“延遲退避算法”。 （4）   CSMA/CD 方法如前所述，CSMA的基本原理是計算機在傳送數據前會先去檢測網絡上的介質是否有數據正在傳送，然后決定是否將數據發送到網絡中。如果沒有任何數據在傳送，此時計算機開始傳送數據；反之，計

14、算機會等待一段時間，然后再重復檢測傳輸介質的狀態。然而，CSMA方法有一個最主要的缺點，那就是如果兩臺計算機都檢測出傳輸介質空閑的狀態，就會幾乎同時都開始傳送數據，于是“碰撞”（Collision）就發生了。因而出現了CSMA/CD方法。網絡發生“碰撞”時，網絡的電壓會升高，此時網絡的電壓值大于同時傳送數據時計算機上的電壓值，因此可得知發生了碰撞。總之，CSMA/CD包含兩方面的內容，即載波偵聽多路訪問（CSMA）和沖突檢測（CD）。在總線型局域網中，當某一個節點要發送數據時，它首先要偵聽信道有無其他節點正在發送數據，若沒有則立即搶占信道發送數據；如果信道正忙，則需要等待直至信道空閑再發送數據

15、，但往往同時可能有多個節點偵聽到信道空閑并發送數據，這就可能發生沖突。如CSMA/CD在發送數據的同時，進行沖突檢測，一旦發現沖突，立刻停止發送，并等待沖突平息以后，再進行沖突檢測，一旦發現沖突，立刻停止發送，并等待沖突平息以后，再進行CSMA/CD，直至將數據成功地發送出去為止。CSMA/CD方法可以簡單地概括為以下四點：1先聽后發。2邊聽邊發。3沖突停止。4隨機延遲后重發。注意，CSMA/CD方法只是檢測碰撞的發生，它并沒有能力將已經發生碰撞的數據更正成原始的正確數據。另外，CSMA/CD方法由網卡直接實現。因此只要在工作站上安裝了以太網卡，該工作站就具備了沖突監測功能，不必再進行專門的設

16、置。 （5）   令牌環訪問控制在令牌環（Token Passing Ring）訪問控制方式下，網絡上傳送數據的權限由令牌（Token）控制。當網絡節點收到表示網絡“空閑”的令牌后才有權限傳送數據。令牌環訪問控制方式主要用于令牌環型拓撲結構的網絡。令牌作為一種“通行證”在環路上經各個節點進行傳遞，哪一個節點獲取了它，就有權向環路發送數據幀。在令牌幀格式中，令牌是一個8位的二進制數，并用F標志作為幀開始和幀結束，循環冗余檢驗碼CRC，控制字段C，如圖5所示，當環型網中無任何節點要發送數據時，令牌幀將在環上以一定方向沿著環傳送。圖5  令牌環訪問控制方式例如

17、，當節點A想要發送數據時：第一步：節點A必須等待令牌的到來，并檢測該令牌是否為空閑狀態。若是空閑狀態則進行下一步，否則還需要繼續等待。第二步：將得到的令牌的空閑改為忙碌狀態。第三步：構成一個信息幀，該信息幀中包含了數據和表示忙碌的“令牌”，然后將這個幀發送到信道上去。當這個住處幀沿著環型網經過每一個節點時，每個節點首先會先檢查數據單元中的目的地址。如果目的地址與本節點地址相符，則由本節點將數據接收下來，進行拷貝操作，并以應答報文的形式做出回答，然后再傳送給下一個節點。當“令牌”與數據單元回到原來發送節點時，該節點將會除去數據單元，并將表示忙碌的“令牌”改為空閑狀態。接著檢查目的節點送來的應答信

18、息，如果為“確認”，則說明目的節點接收正確，已完成了一次數據傳送。否則，需要等待再次得到令牌時進行重發。從上述運行過程可以看出，由于只有原發送節點才有權將令牌子的忙碌改為空閑狀態。因此，在一個時間片上令牌環路中只能傳送一條數據。 （6）   令牌傳遞總線訪問控制令牌傳遞總線訪問控制（Token Bus）方式主要應用于總線型網絡，在該方式下各節點均以總線為媒體進行連接，信息也通過總線進行傳輸，但信息傳遞的次序是按節點順序進行傳遞的，整個傳遞過程形成了一個邏輯環，其訪問控制方法類似于令牌環訪問控制方式。在令牌子傳遞總線方式中，雖然信息在傳遞時都加上了目的節點在接收到信

19、息后均保持“沉默”，只有它們收到表示空閑的令牌以后，這些節點才開始發送數據。所以，令牌傳遞總線的拓樸結構雖然是總線型的，但卻可以避免沖突的發生。2  局域網的組成局域網作為計算機網絡中的一個重要成員，和其他計算機網絡一樣，也是由服務器、工作站、外圍設備和網絡協議四部分組成的，下面將分別進行介紹。1局域網中的服務器局域網中的服務器一般提供文件和打印兩服務，而且在大多數情況下，將文件和打印服務集中到一臺計算機上進行，如圖6所示。所有工作站通過連接設備與服務器連接在一起，并且共享服務器上的軟、硬件資源，如共享服務器上的文件、光驅和打印機等。圖6  局域網中的服務器目前的局域網中一

20、般使用性能較高的PC作為服務器，這里所提到的性能較高也是相對的，也就是說，當您要將一個部門或家庭的多臺計算機聯網時，服務器一般是由其中一臺配置較高的PC來擔任。當然，在條件許可的情況下，應盡量配置一臺較高檔次的PC作為服務器。2局域網中的工作站工作站有時也稱為“用戶機”或“客戶機”。局域網中工作站實際上是一臺普通的PC，當它與文服務連接并登錄服務器后，可到文件服務器上存取文件，得到所需文件后可直接在工作站上運行。從功能上看，工作站比單獨的一臺PC具有更大的操作范圍，它除了可對本身的文件和設備進行存取、調用和管理外，還可存取服務器上的文件，并可將自己打印作業通過網絡服務打印輸出。從網絡構成的角度

21、來看，只要是一臺PC，不管是286、386，還是PIII、PIV，都可以作為一臺工作站接入網絡。3服務器對工作站數量的限制一個局域網中一般可連接幾百臺甚至上千臺的工作站，但是在許多情況下一臺文件服務器上可連接的工作站的數量是有限的，它主要由服務器上安裝的網絡操作系統所決定。例如，當您選擇的是50用戶的Netware 3.12操作系統時，接入該服務器的工作站的數量最多為50個，否則網絡就會出錯。4工作站與終端機的比較在談到局域網中的“工作站”時，我們不得不提一下它與多用系統中“終端機”的區別。廣義上地講，局域網也是一個多用戶系統，但它又不上傳統意義上的多用戶系統。原因有以下三點：¨&#

22、160;        一是傳統的多用戶系統一般是由中央處理機、幾個聯機終端和一個可為多用戶提供服務的操作系統所組成。每個終端因沒有CPU和RAM，所以一般不具有單獨的數據處理能力，靠主機的CPU給終端用戶分配資源及訪問時間。與此相反，在局域網中每個用戶使用的工作站都具有獨立的處理能力，能夠執行用戶自己的應用系統。¨         二是兩者在物理上也有區別。多用戶終端通過獨立的I/O串行口連接到中心計算機上。而網絡系統中的工作站是通過

23、網卡與公用的通信線路相連，通信線路再通過HUB等外部設備與網絡服務器相連。¨         三是局域網上的工作站都是智能型的工作站，用戶程序的執行、數據處理都是在本地工作站上執行不像多用戶系統那樣必須在中央處理機上進行處理。所以我們將局域網也稱之為“分散處理系統”。5局域網中的外圍設備在局域網中，因為連接的范圍很小，所以使用到的外圍設備也較為單一。聯網中網卡是必不可少的設備，除此之外，局域網中使用的外圍設備主要還有集線器（HUB）、交換機（Switch HUB），在需要接入因特網或進行計算機之間的遠程互

24、聯時，一般還要使用調制解調器。在外圍設備中，除連接設備外還有網線。局域網中常用的網線主要有同軸電纜和雙絞線，同時隨著局域連接速度的不斷提升以及光纖成本的下降，目前在一些小型局域網中也開始使用光纖，光纖到桌面也逐漸成為現實。6局域網中常用的通信協議組建網絡時，必須選擇一種或一種以上的網絡通信協議，使得用戶之間能夠相互進行“交流”。協議（Protocol）是網絡設備用來通信的一套規則，這套規則可以理解為一種彼此都能聽得懂的公用語言。在局域網中使用較多的通信協議主要有NetBEUI、TCP/IP、IPX/SPX等。3 局域網的系統結構及其特點網絡系統結構是指網絡服務器與工作站之間協同工作時的相互關系

25、。在局域網絡的發展過程中，存在著四種不同的系統結構：主機系統、工作站/文件服務器系統、客戶機/服務器系統和對等網絡系統，這四種系統結構各有所長，直至目前在社會各個領域中仍然發揮著不可替代的作用。1主機系統主機系統也叫主機/終端系統，是20世紀60年代后期形成的以一臺主要機器（大、中、小型機）為中心的多用戶系統。在這種系統結構中用戶通過與主機相連的字符終端在主機操作系統的管理下共享主機的內存、外存、中央處理器、輸入/輸出設備經過幾十年的發展，主機系統已經相當成熟，在可靠性、容錯能力、系統安全和系統管理、開發手段、數據庫和應用程序各方面，都形成了自己十分完整的體系。應該承認，到目前為止，主機系統工

26、程仍然是大型和重要業務部門的支柱。雖然它在很多明顯的缺點，如終端的功能過于簡單，對主機過于依賴，主機負擔過重。一旦主機出現故障，則整個網絡將不可避免地全面癱瘓。另外，由于主機系統生產規模不宜擴大，其購置價格過高。在我國，主機系統也很常見。例如VAX-11小型機以及UNIX多用戶系統等，主要應用于銀行或某些國家部委的內部網絡。2工作站/文件服務器結構局域網是從工作站/文件服務器系統結構為基本工作方式而興起的，這曾是局域網的主流系統結構，該種結構的典型代表是3COM公司和Novell 公司各種類型的局域網。在工作站/文件服務器結構的局域網中，通常由一臺安裝有網卡的PC機作為文件服務器，在文件服務器

27、上運行著特定的網絡操作系統，工作站是一般也是一臺PC機，當它安裝上網卡，并通過網線與文件服務器連接，運行網絡登錄程序并輸入有效的用戶名和口令后，就可以到文件服務器上存取文件了。在“工作站/服務器”結構中，文件服務器不進行任何有關網絡應用程序的運算處理，而由每一臺工作站從服務器獲取文件后直接運算處理，因此這種系統結構的最大特點是集中管理、分散處理。這里的工作站與一臺孤立的PC機相比，其功能被增強了它除了可以存取本身的文件之外，還可以存取文件服務器硬盤上的文件夾，大大提高了數據容量。工作站/文件服務器結構的特點：¨  數據的保密性十分嚴格，可以按不同的需要授予各個使用者一定的訪

28、問權限，從而達到資源共享的目的。¨  文件的安全管理較好。¨  可靠性較高。工作站/文件服務器結構的缺點：¨  效率較低。當應用程序和數據都保存在文件服務器上時，由于許多工作站的使用者都需頻繁地從文件服務器上讀取和寫入程序、數據等，同一時間內可能會有大量的程序和數據在網絡上傳遞，很容易造成整個網絡負荷過大和網絡效率降低。¨  各工作站上的資源不能直接共享。¨  安裝與維護比對等網困難。¨  需要至少一部的專用服務器，且服務器的運算能力不能充分發揮。目前，工作站/文件服務器結構

29、正在逐步被子客戶機/服務器結構所替代，但由于歷史的原因，我國的證券、郵電行業仍主要采用這種系統3客戶機/服務器結構隨著局域網的不斷擴大和改進，局域網中共享文件、共享設備僅僅是其應用中很小的一部分，人們迫切要求服務器端能夠完成一部分應用折數據處理工作，即將需要處理的工作任務分配給客戶端和服務器共同來完成，由此提出了客戶機/服務器（Client/Server）的概念。客戶機/服務器結構是的在工作站/文件服務器結構的基礎上發展起來的、目前最為流行的一種計算機網絡系統結構。客戶機/服務器結構價格相對便宜、靈活性好、容易擴充，已成為90年代、并將成為21世紀最為重要的一種局域網技術。在客戶機/服務器結構

30、中，客戶端（Client）可以是一臺PC機或一臺工作站，一般運行DOS或Windows 3.x/95/98 操作系統；在服務器（Server）端可以是一臺Windows NT 或NetWare 服務器，并運行SQL 數據庫服務器軟件。服務器端時刻偵聽著工作站端是否發出了服務請求，如果有則 解釋此請求，并且在服務器上進行數據查詢與處理，最后將結果或錯誤提示返回給工作站，由工作站將結晶呈現給使用者查看或打印。客戶機/服務器系統構成。目前流行的各種網絡操作系統，如Windows NT 4.0/5.0、NetWare 3.1以上版本、LAN Manager和OS/2V3.1以上版本均支持客戶機/服務器

31、系統結構。客戶機/服務器結構可以由異種機（使用不同操作系統的計算機）構成，在客戶機上需安裝操作系統（NetWare 4.1 或Windows NT）、網卡及驅動程序外，還要數據庫管理系統、網絡和數據庫管理工具等。客戶機/服務器系統的特點：¨  分布式處理模式。應用任務由客戶機和服務器共同承擔，因此響應速度快，對計算機檔次要求較低，性能價格比較優。¨  系統可擴充性好。當系統規模擴大時，可以不重新設計整個系統，而是簡單地加掛服務器和客戶機就可以提高整個系統的性能，可有效一利用現有的系統資源。¨  抗災性能好，提高了可靠性。當某一臺服務器

32、發生故障時，另一臺服務器可以迅速地支持必要的信息傳遞。¨  數據安全性好。由于在客戶機/服務器體系中對關鍵數據的管理仍是集中式、多用戶的，因而數據庫的完整性、數據安全保護和封鎖機制較易實現。¨  用戶介面友好。由于客戶機自身有很強的功能和豐富的軟件資源，因此具有友好的界面。客戶機/服務器系統的缺點：¨  管理較為困難。主從式結構仍屬分散式管理的網絡，不易對用戶實現完全的控制。¨  開發環境較為困難。因為主從式結構采取開放方式，允許不同廠商之間的用戶使用，因此開發環境較為復雜。文件服務器與客戶機/服務器結構的主要區別：客戶機/