第二章 局域网技术

局域网（Local Area Network,LAN）是指在某一区域内由多台计算机互联成的计算机组。一般是方圆几千米以内，一个局域网容纳的计算机数目可以是几台，也可以多达数千台。局域网往往属于某一个群体，比如说一个公司，一个机构或者一个小区等。局域网可以实现文件管理、应用软件共享、打印机共享、工作组内的日程安排、电子邮件和传真通信服务等功能。由于局域网内的计算机分布在一个比较小的的地理范围，因此通常会使用双绞线、同轴电缆和光纤等传输介质连接在一起。

局域网内的计算机分布在意个比较小的地理范围内，它往往属于某一个群体，对于地理上有限的小区而言，局域网是小区网络主题的基础。局域网优点主要有：

（1）具有较高的数据传输速率，早期的局域网可以达到10Mb/s， 现在局域网中的计算机的链接速度可以达到100Mb/s，服务器的连接速度甚至可以达到1000 Mb/s。

（2）局域网传输具有很高的可靠性，因其传输的距离短，故传输延时时间也很短，误码率也较低。

（3）局域网内能共享外部设备，从一个站点便可访问全网；同时也便于系统的扩展，各个设备的位置可以灵活的调整和变换。

2.1网络互联设备[2、4-6]

在不同的类型的网络之间进行通信时，需要一些特别的网络互联设备来提供互联。这些设备主要有网络适配器、中继器、集线器、网桥，路由器和交换机。它们都有各自的特点，分别工作在OSI参考模型不同的层次机构上。

网络适配器（Adapter）又叫网卡（NIC），如图2-1它是一种网络接口，是电脑与局域网相互连接的设备。无论是普通电脑还是高端服务器，只要连接到局域网，就都需要安装一块网卡。如果有必要，一台电脑也可以同时安装两块或多块网卡。网卡配合网络操作系统来控制网络信息的交流。网卡有可以分为令牌环网卡、FDDI网卡、ATM网卡、以太网网卡等，选择好且合适的网卡，对整个网络的数据传输速率有着重大影响。

4

图2-1 网卡

中继器（Repeater）的功能比较简单，它是用于两个网络节点之间物理信号的双向转发工作的一种装置，如图2-2。中继器工作在OSI参考模型的物理层上，负责在两个节点上的物理层上安慰传递信息，完成信号的复制、调整和放大功能。中继器可以连接不同局域网的网段，也可以连接不同类型的介质；它还能扩展网络的深度和广度。

图2-2 中继器

集线器（Hub）是一种网络中常见的中间设备，如图2-3。它工作在OSI参考模型的物理层，能把多个网络段连接起来。集线器的主要作用是讲接收到的信号进行放大和中转到集线器的所有端口，而且它还能够回复信号的对称性。此外，集线器还能避免网络段间发生冲突；重新构成前同步信号、扩展兴安路长度，增加站点的数量，以及隔离故障。集线器大致可以分为三大类：有源、无源和智能三种。

5

图 2-3 集线器

集线器的端口数量一般有8个，16个和24个三种规格，当网络中的用户数量大于集线器提供的端口数量时，可以根据需要通过集线器的级联和堆叠来扩大端口数量，以达到对端口数量的要求。

网桥，又称为桥接器，是一种存储转发设备，常用于局域网的互联，如图2-4。所有的网桥都是在数据链路层提供连接服务的。网桥具有筛选和过滤的功能，可以适当隔离不需要传播的信息，从而改善网络，因为它可以检查帧的源地址和目的地址，若是它们不在同一个网络段，网桥就会把帧转发到另一个网络段上。

图 2-4 网桥

网桥的主要功能有存储转发；连接相同构造的VLAN；扩展LAN的范围等；提高网络性能及可靠性等。根据网桥连接LAN的类型可以分为：透明网桥、源路由选择网桥、转换网桥和封装网桥四种。

交换机，交换机是一种能够在源端口和目的端口之间提供直接、快速、即使的点到点连接于数据传输的设备，如图2-5。交换机工作在OSI参考模型的数据链路层，它可以识别数据包中的MAC地址，并会将其存放在内部的交换矩阵中。虽然在外面上，它与集线器类似，但能使它比集线器具有更多的功能。

6

图 2-5 交换机

必须说的是，交换机连接的网段仍属于同一个广播域，广播数据包会在交换机连接的所有网段上传输。为了克服这个一不足之处，于是有了三层交换。

以太网中交换机的种类繁多，性能也不尽相同。因此，交换机的分类方法也就有多种，比如说，根据使用的网络技术分类；根据交换机交换方式分类；根据交换机的速率来分类等。

路由器，路由器是大中型网络中必不可少的一种互联设备之一，它可以用来连接不同的网络，并且为数据包的传输提供路径选择支持，如图 2-6。路由器可以判断网络的地址及选择路径，能在网络互联中建立灵活的连接。路由器是工作在OSI参考模型的第三层网络层的设备，一般来说，要进行不同网络的互联都需要用到路由器。

图 2-6 路由器

路由器主要由输入端口、输出端口、交换开关和路由处理器四部分组成。大型网络中，网络被划分为若干个小的子网后，需要用路由器完成不同网段间数据包路径的选择。它的主要功能是为经过路由器的数据包寻找一条最佳的传输路径，并将该数据包由相应的端口发送到目的端口。大致功能可以概括成四点：1.划分网络，2.数据包的路径选择，3.防止广播风暴，4.防火墙功

7