第4章局域网技术

第四章局域网技术学习要求熟练掌握局域网的拓扑结构掌握局域网的基本概念（）掌握局域网的主要设备了解局域网的应用模型局域网组建技术教程局域网组建技术教程局域网的概念局域网的体系结构

局域网的主要设备局域网的组网规范

局域网的数据流量

４.1

４.2４.3４.4

４.5内容局域网的应用模型

４.6

４.1局域网的概念

局域网的定义

局域网（LocalAreaNetwork，LAN）是指在某一区域内由多台计算机互联成的计算机组。能相互通信、共享硬件、软件和信息等资源局域网是封闭型的，可以由办公室内的两台计算机组成，也可以由一个公司内的上千台计算机组成。

４.1局域网的概念

局域网的分类

按局域网的规模分类，局域网分成小型局域网、中型局域网、大型局域网3类。小型局域网

４.1局域网的概念

中型局域网

４.1局域网的概念

大型局域网

４.1局域网的概念

局域网的特点1.局域网地理范围一般在0.01km~20km之间；2.局域网是专用网。一般由一个部门专有，不需要使用公共通信设施连网，专线使得局域网具有较好的信道质量。3.局域网的数据传输率高，误码率低；4.局域网使用共享信道技术，具有独特的介质访问控制方式；5.局域网价格低廉，组网容易，使用方便。局域网组建技术教程

４.1局域网的概念

局域网的拓扑结构局域网的拓扑结构主要有星型、总线型、树型、环型、网状等多种类型。1.星型结构优点：星型拓扑结构简单，易于实现，便于管理。缺点：网络的中心节点是全网可靠性的瓶颈，中心节点的故障将造成全网瘫痪。

４.1局域网的概念

局域网的拓扑结构2.总线型结构优点：节点的插入或拆卸非常方便，易于网络的扩充。缺点：可靠性不高，如果总线出了问题，则整个网络都不能工作，且网络中断后查找故障点较难。局域网组建技术教程

４.1局域网的概念

局域网的拓扑结构3.树型结构优点：通信线路连接简单，网络管理软件也不复杂，维护方便。缺点：可靠性不高，如中心节点出现故障，则和该中心节点连接的节点均不能工作。

４.1局域网的概念

局域网的拓扑结构4.环型结构优点：拓扑结构简单，控制简便，结构对称性好。缺点：环中每个节点与连接节点之间的通信线路都会转为网络可靠性的瓶颈，环中任何一个节点出现线路故障，都可能造成网络瘫痪，环中节点的加入和撤出过程都比较复杂。

４.1局域网的概念

局域网的拓扑结构5.网状结构优点：两个节点间存在多条传输通道，有较高的可靠性。缺点：结构复杂，实现起来费用较高，不易管理和维护。

４.2局域网的体系结构IEEE802模型层次结构IEEE802模型层次结构

４.2局域网的体系结构IEEE802系列标准IEEE802标准之间的关系４.3局域网的主要设备服务器工作站网络打印机和绘图仪网卡集线器交换机防火墙双绞线铜轴电缆光纤①多模光纤②单模光纤终端设备网络传输设备传输介质

４.3局域网的主要设备

终端设备1.服务器网络服务器（Server）是局域网的核心，一般由一台高档的微机或专用服务器来担任。按服务器在不同的体系结构的应用可分为文件服务器、应用程序服务器、通信服务器，按服务器的不同结构分为：机箱式服务器、刀片式服务器机箱式服务器刀片式服务器

４.3局域网的主要设备

终端设备2.工作站工作站（WorkStation）是连接到网上的每一台PC，每个工作站仍保持PC原有功能，它既能作为独立的服务器使用，同时也能通过网卡上网作为网上的用户工作站来访问服务器，共享网络资源。3.

网络打印机和绘图仪

４.3局域网的主要设备

网络传输设备

网卡（1）不同总线接口的网卡：PCI接口网卡PCMCIA接口网卡USB接口网卡

４.3局域网的主要设备

（2）不同接口的网卡RJ-45接口网卡

４.3局域网的主要设备

（2）不同接口的网卡BNC接口网卡

４.3局域网的主要设备

（2）不同接口的网卡AUI接口网卡

４.3局域网的主要设备

网络传输设备

1.网卡网卡有10Mbit/s、100Mbit/s、1000Mbit/s等几种速率，大多100Mbit/s、1000Mbit/s的网卡都具有根据网络中的其他设备和传输线路的状态实现传输速率自动适应功能。每块网卡出厂的时候，在嵌入的芯片中都会固化唯一的物理地址，网络管理中常有MAC地址作为识别计算机身份的重要依据。网卡都有专用的驱动程序，其作用是使所支持的网卡兼容于网络上运行的网络操作系统。

４.3局域网的主要设备

网络传输设备

2.集线器TP-Link集线器中继器(Reapter)是网络物理层的一种传输介质连接设备。中继器一般用于总线网络中，目前已经很少使用。集线器（HUB）可以说是一种特殊的多端口中继器，它把传输介质连接在一起，并具有中继功能，即把传输信号进行再生和放大，从而延长通信距离。

４.3局域网的主要设备

网络传输设备

2.集线器集线器的端口有4、8、16、24、48等数目，常见的有8口和16口的集线器，共享式集线器一般会有一个专门的接口用于级联。按照传输速率分，集线器可分为10Mbit/s、100Mbit/s、10/100Mbit/s自适应几种，有些集线器有几个端口是高速的，而其他端口是低速的。按工作方式分，集线器可以分为共享式集线器和交换式集线器。

４.3局域网的主要设备

堆叠共享式集线器是共享式集线器中的一种，相互之间通过背板上的25针RS-232接口连接，可看作为网络中的一个大集线器。集线器的型号一般包含此集线器的性能信息。如D-LinkDES-1016中E表示以太网，S表示交换机，16表示16口。

４.3局域网的主要设备

网络传输设备

3.交换机

交换机是集线器的升级换代产品，是一种在通信系统中自动完成信息交换功能的设备。交换机属于OSI模型的第二层以上的设备，不但可以对数据的传输做到同步、放大和整形，而且可以通过过滤短帧和碎片，对封装数据包进行转发等。

４.3局域网的主要设备

网络传输设备

3.交换机交换机根据交换方式来进行划分，可分为：存储转发交换、直通式交换、无碎片交换和自适应交换；根据配置方式来划分，分为：堆叠型交换机、非堆叠型交换机；根据适用范围划分，分为：接入层交换机、汇聚层交换机、核心层交换机。

４.3局域网的主要设备

根据配置方式来划分，分为：堆叠型交换机、非堆叠型交换机；堆叠(Stack)和级联(Uplink)是多台交换机或集线器连接在一起的两种方式。它们的主要目的是增加端口密度。但它们的实现方法是不同的。

４.3局域网的主要设备

堆叠可以看作是级联的一种特殊形式。它们的不同之处在于：级联的交换机之间可以相距很远(在媒体许可范围内)，而一个堆叠单元内的多台交换机之间的距离非常近，一般不超过几米；级联一般采用普通端口，而堆叠一般采用专用的堆叠模块和堆叠电缆。一般来说，不同厂家、不同型号的交换机可以互相级联，堆叠则不同，它必须在可堆叠的同类型交换机(至少应该是同一厂家的交换机)之间进行；级联仅仅是交换机之间的简单连接，堆叠则是将整个堆叠单元作为一台交换机来使用，这不但意味着端口密度的增加，而且意味着系统带宽的加宽。

４.3局域网的主要设备

堆叠型交换机：

这种交换机具有专门的堆叠端口，用堆叠电缆把一台交换机的UP口连接到另一台交换机的DOWN口，以实现端口数量的扩充。一般交换机能够堆叠4－9层，所有交换机可当作一台交换机来统一管理。非堆叠型交换机：这种交换机没有堆叠端口，但可以通过级联方式进行扩充。级联方式通过以太网端口进行层次间互联，可以通过统一的网管平台实现对全网设备的管理。为了保证网络运行的效率，级联层数一般不要超过4层。

４.3局域网的主要设备

根据适用范围划分，分为：接入层交换机、汇聚层交换机、核心层交换机。

接入层交换机：接入层交换机是工作站连接网络的入口，实现用户的访问控制。这一层的交换机应该低成本，提供高密度的端口接入。

汇聚层交换机：；汇聚层交换机是多台接入层交换机的汇聚点，它必须能够处理来自接入层设备的所有通信量，并提供到核心层的上行链路，因此汇聚层交换机与接入层交换机比较，需要更高的性能，更少的接口和更高的交换速率。汇聚层将网络划分为多个广播域/组播域，可实现VLAN间的路由选择，并通过访问控制列表实现分组过滤。这一层交换机的提供第三次交换功能。核心层交换机：核心层交换机一般都是三层交换机或者三层以上的交换机，采用机箱式的外观，具有很多冗余的部件。核心层交换机也可以说是交换机的网关。在进行网络规划设计时核心层的设备通常要占大部分投资，因为核心层设备对于冗余能力、可靠性和传输速度方面要求较高。

４.3局域网的主要设备

网络传输设备

4.防火墙

所谓“防火墙”，是指一种将内部网络和公众访问网分开的方法，它实际上是一种隔离技术。防火墙是在两个网络通信时执行的一种访问控制尺度，它能允许“同意”的人和数据进入网络，将“不同意”的人和数据拒之门外，最大限度地阻止网络中的黑客来访问自己的网络，防止重要信息被更改、拷贝和毁坏。

４.3局域网的主要设备

网络传输设备

4.防火墙一般可以分为分组过滤式防火墙、代理服务器式防火墙分组过滤式防火墙：具有能有效地控制对站点的访问，保护容易受攻击的服务，价格比较低的优点，但不能防止假冒，只能在网络层和传输层实现，并缺乏可审核性；代理服务器式防火墙：针对特定的应用服务，不同的应用服务可以设置不同的地理服务器，外部用户与服务器之间的数据传输全部由代理服务器中转，避免了来自外部用户的攻击。

４.3局域网的主要设备

防火墙的位置：一般讲，企业内部网常采用局域网技术，外部网常为广域网，用路由器来互连内部网和外部网，因此路由器所在的位置也应是防火墙的位置；有时，路由器中也集成了防火墙的功能。防火墙设施通常具有2个或者1个端口。双端口时，分别接外部网和内部网；单端口时，则需交换设备的端口绑定。

４.3局域网的主要设备

传输介质

传输媒体是通信网络中发送方和接收方之间的物理通路，传输介质的特质对网络数据通信的质量有很大的影响，其主要特性如下：物理特性：说明传输介质的特性。传输特性：包括是使用模拟信号还是数字信号发送、调制技术、传输容量及频率范围等。连通性：采用点到点连接还是多点连接。地理范围：在不用中间设备并将失真限制在允许范围内的情况下，整个网络所允许的最大距离。抗干扰性：防止射频干扰、电磁干扰对数据影响的能力。相对价格：包括元件、安装和维护价格。

４.3局域网的主要设备

传输介质1.双绞线非屏蔽双绞线屏蔽双绞线

４.3局域网的主要设备

传输介质1.双绞线双绞线按电气性能划分的话，通常分为：三类、四类、五类、超五类、六类、七类双绞线等类型，数字越大，版本越新、技术越先进、带宽也越宽，当然价格也越贵。目前在一般局域网中常见的是五类、超五类或者六类非屏蔽双绞线。网线的制作标准：EIA/TIA-568A和EIA/TIA-568B。网线的用途：直通电缆：用于主机到交换机或集线器、路由器到交换机或集线器的连接交叉电缆：用于交换机到交换机、集线器到集线器、主机到主机、集线器到交换机、路由器直连到主机的连接。反转电缆：用于主机到路由器控制台串行通信（com）端口的连接。

４.3局域网的主要设备

传输介质2.铜轴电缆同轴电缆结构

４.3局域网的主要设备

传输介质3.光纤目前遍及全球的互联网主干信道所用的传输介质主要是光导纤维。光纤基于光在两种介质交界面上的全反射现象，把以光形式出现的能量约束在波导内，并引导光沿着轴线平行的方向传播。光纤分为单模光纤和多模光纤：多模光纤：这种光纤的传输频带窄，传输容量小，但由于其直径较大，使得输入耦合容易，设备简单，使用较单模光纤广泛。单模光纤：这种光纤的传输带宽很宽，传输容量大。但因其直径较小不利于光的输入耦合，使得输入设备复杂，因此只适合于大容量、长距离传输。

４.3局域网的主要设备

传输介质3.光纤局域网光缆传输技术指标

1.3局域网的主要设备

传输介质4.同轴电缆、双绞线、光缆特性的比较传输媒体物理特性传输特性连通性地理范围相对价格电磁干扰UTP铜质芯线，传导性能良好模拟信号、数字信号，带宽低点到点和点到多点100m最便宜高STP铜质芯线，传导性能良好模拟信号、数字信号，带宽中等点到点和点到多点100m一般低同轴电缆直径1.02~2.54cm模拟信号、数字信号，带宽高点到点和点到多点185m（细）/500m（粗）一般低光缆0.85μm、1.3μm、1.55μm光信号，带宽极高点到点2km（多模）/3km（单模）最高没有

４.4局域网的组网规范常见以太网组网规范的比较项目10BASE-510BASE-210BASE-T10BASE-F传输介质同轴粗缆同轴细缆双绞线光纤缆线电阻50Ω50Ω100Ω-数据速率10Mbps10Mbps10Mbps10Mbps信号传输方式基带基带基带基带网段的最大长度500m185m100m2000m最大网端数量5552最大网络跨度2500m925m500m4000m网段上的最大工作站数目100台30台1024台没限制拓扑结构总线型总线型星型点对点网线上的连接端9芯D型AUIBNCT型接头RJ-45ST、SC、FC光纤介质挂接方法MAU连接同轴电缆网卡中网卡中网卡中优点用于主干最好便宜的系统易于维护最适于在楼间使用

４.4局域网的组网规范100Mb/s标准以太网组网规范总结

项目100BASE-T4100BASE-TX100BASE-FX100BASE-T2信号传输技术8B6T4B5B4B5BPAM5X5传输介质3类以上UTP5类以上UTP或STPSMF/MMF3类以上UTP接口RJ-45RJ-45ST、SC、MICRJ-45最长介质段100m100m2000m100m所需传输线数目4对2对1对2对发送线对数3对1对1对1对拓扑结构星形星形星形星形中继器数量2222全双工支持不是是是是冲突域范围200m200m10000m/2000m200m网卡上的连接端口RJ-45RJ-45ST、SC、FCRJ-45信号频率25MHz125MHz125MHz25MHz

４.4局域网的组网规范吉比特以太网组网规范总结项目1000BASE-SX1000BASE-LX1000BASE-CX1000BASE-T信号传输技术8B10B8B10B8B10BPAM-5传输介质MMF/SMFMMF/SMFSTP5类UTP线对1114接口SCSCSC、DB9RJ-45最长介质段275m/550m550m/550m25m1000m拓扑结构星形星形星形星形

４.5局域网的数据流量

冲突域冲突域是指连接到同一物理介质的一组设备，如果有两台设备同时使用同一介质，结果会造成冲突。冲突域指信号产生冲突的最小范围。冲突域的大小会影响到网络的性能。交换机、路由器等设备可以隔离冲突域。确定性协议（如SDH）或采用轮询协议（如令牌环）的网络，不会发生冲突。

４.5局域网的数据流量

广播域

广播域是指接收同样广播信息的节点的集合。主机同时向网段中所有主机发送信号。广播会占用大量网络资源，影响网络带。大量无用的广播包会形成广播风暴。可以用路由器来分割广播域。可采用VLAN划分缩小广播域的范围。

４.5局域网的数据流量

集线器、交换机、路由器隔离冲突域和广播域的比较设备冲突域广播域集线器所有端口处于同一冲突域所有端口处于同一广播域交换机每个端口处于同一冲突域可配置的（划分VLAN）广播域路由器每个端口处于同一冲突域每个端口处于同一广播域

４.5局域网的数据流量

数据流量的分布分析1.80/20规则按照组织内的工作单位将网络主机划分到一个个的逻辑网络内，从而将这些主机的大部分流量限制在一个比较小的范围内，以减少对其它主机的影响，并降低网络主干的负载。

４.5局域网的数据流量

数据流量的分布分析80/20规则

４.5局域网的数据流量

数据流量的分布分析80/20规则解决方案在传统网络中，一般将使用相同应用程序的用户放到同一工作组中，他们经常使用的服务器也放在一起。工作组位于同一物理网段或VLAN（虚拟局域网）中。这样做的目的是将网络上客户机与服务器之间产生的数据流量限制在同一网段中。在同一网段，可以使用带宽相对高的交换机连接客户机和服务器，而不必使用带宽相对较低的路由器。

４.5局域网的数据流量

数据流量的分布分析2.20/80规则随着网络应用的逐渐丰富，“80/20”规则已经不能完全满足网络设计的需要。而一种被称为“集中存储、分布计算”的模式逐渐得到推广。集中存储，就是数据集中在网络中心存储，如已经得到普遍使用的Web服务、电子邮件系统和逐渐流行的VOD（视频点播）等就是数据被下载到各个工作站上处理。在“集中存储、分布计算”的网络应用模式下，对网络流量的要求已经大大偏离了“80/20”规则，一种新的规则应运而生，这就是“20/80”规则。“20/80”规则是指只有20%的数据流限制在工作组内，至少80%的数据流将离开本地网络，穿越网络主干。

４.5局域网的数据流量

数据流量的分布分析2.20/80规则

４.6局域网的应用模型

网络模型（NetworkModel）是指网络上计算机处理信息的方式。根据网络的连接方式、工作方式和操作系统的不同，常用的网络模型可分为：对等网模式（P2P）、文件服务器模式（FS）、客户机/服务器模式（C/S）。

４.6局域网的应用模型

对等式网络结构

“对等网”就是在一个网络中不需要专门的服务器，每台接入网络的计算机既是服务器又是工作站，拥有绝对的自主权。“对等网”非常适用于小型办公网络、实验室、和家庭等小规模的网络，当用户的计算机数量不多，并且以共享资源为目的时，建议采用这种网络结构。

４.6局域网的应用模型

对等式网络结构优点：不需要专门的服务器，节约投资。价格低廉，被广泛使用。连接入网的各计算机地位平等，使用方便，且主机上的资源可以共享。容易利用现有流行软件中内置的网络功能，因此安装与维护方便。缺点：无集中管理，对用户的身份基本无验证，安全性能较差。文件管理分散，因此数据和资源分散，数据的保密性较差。

４.6局域网的应用模型

文件服务器结构网络中必须有一台专门的文件服务器，且所有的工作站都要以服务器为中心，工作站与工作站之间无法直接通信。这种模式的网络对计算机的要求不高，适合普通型的办公网络和教学网络。对服务器的配置有较高要求：具备高性能的处理器、更多的存储空间，以容纳客户机需要共享的全部数据和软件资源。

４.6局域网的应用模型

文件服务器结构优点：资源集中进行管理，数据的保密性强。服务器上安装有网络操作系统，功能强大，可靠性强。所有的工作