两种,即总线型与星型。
在总线型网络中,由于各计算机共享一条通信电缆,网络中某个节点出现故障,将导致整个网络瘫痪。因此,目前这类结构的网络已趋于淘汰。
星型网络的优点是,当网络中某个节点出现故障时不会影响整个网络的运行。其缺点是每个计算机都要占用一条专用的通信线路,并且需要额外的通信设备,将导致成本的增加。但是,由于目前各种硬件设备价格都已非常便宜,所以,现在绝大部分局域网都采用了这种结构。
2.3 什么是局域网的规范
从大的方面讲,根据网络的工作原理,目前的局域网大致可分为三类,即以太网、令牌环网和ARCnet 网。其中,以太网是目前局域网中采用最多的通信协议标准,它采用CSMA/CD (载波监听多路访问/冲突检测) 技术进行信息传递。该标准定义了在局域网中采用的电缆类型和信息处理方法,在互联设备之间可以10~100Mbit/s的速率传送信息包,目前约80%的局域网都是以太网。
由于技术的发展和用户要求的多样性,以太网又被细分成了一系列规范。例如,10Base2以太网规范定义了构建以细同轴电缆为通信介质,网络通信速率为10Mbit/s,网络拓扑结构为总线型的局域网的技术指标;10 Base T 以太网规范定义了构建以双绞线为通信介质,网络通信速率为 10 Mbit/s ,网络拓扑结构为星型的局域网指标。 2.4 什么是局域网中的半双工和全双工
所谓半双工与全双工,是指通信双方信息交换的方式。其中半双工是指在同一时间通信双方只能有一方发送或接收信息,另一方只能处于等待状态。局域网中最早使用的就是这种方式。就目前来说,由于共享式局域网中的计算机都共享一条通信通道,在技术上无法实现同一时刻数据的双向通行,因此,常规的共享式网络只能工作在半双工模式。
所谓全双工是指在同一时间内,通信双方都可以同时发送与接收信息。从理论上讲,全双工通信方式的数据传输速率要比半双工通信方式提高一倍。就目前来说,很多交换机和网卡都采用了全双工模式,从而使网络速率得到大幅度提高。 2.5 局域网的结构类型
局域网的结构决定了局域网的管理方式,当我们创建一个局域网时,通常应遵循如下步骤来进行:
⑴ 明确自己的需求,即希望局域网具备哪些功能。
⑵ 在综合考虑局域网功能、现有软硬件的特点与价格、网络的可管理性与可扩充性等
因素的基础上决定局域网的结构。
⑶ 根据选定的局域网结构决定局域网的拓扑结构,以及应选择的相关设备和软件。 ⑷对局域网进行配置和维护。
由此可以看出,决定局域网的结构是构建局域网时非常重要的一环。就目前来说,局域网的结构主要包括工作站/文件服务器结构、客户机/服务器结构、对等网结构及主机/终端系统等4种。
1. 工作站/文件服务器网络
在这类网络中,某台运行特定网络操作系统的计算机被作为文件服务器,而网络中的其他计算机在登录该计算机之后,可以存取该计算机的文件。但是,文件服务器计算机并不进行任何网络应用处理,因此,服务器的功能非常单一,目前,这类网络已逐渐让位于客户机/服务器网络。
2. 客户机/服务器网络
随着网络技术的发展和人们不断提出新的要求,网络应用中的重点早已不再局限于简单的资源共享。人们迫切要求服务器端能够完成一部分数据处理工作,即将任务同时分配给服务器和客户端共同完成。为此,人们开发出了目前最为流行的客户机/服务器网络。
3. 对等网络
在对等网络中,没有专用的服务器,每个工作站既是服务器也是工作站,相互之间可以进行通信和资源共享。目前支持对等网络的操作系统主要有Microsoft 公司的LAN Manager、Windows 95/98及Novell公司的NetWare Lite等。
4. 主机/终端网络
在主机/终端网络系统中,用户通过与主机相连的终端在主机操作系统的管理下共享主机的内存、外存、中央处理器和各种输入/输出设备。 2.6 局域网中计算机数量的限制
如前所述,局域网中所能连接的计算机数量首先取决于所采用的网络规范。例如,如果所构建是10 Base T双绞线星型以太网,则按照10 Base T规范,网络中总的计算机数量不得超过1023台。但是,在实际工作中,基于网络效率的考虑,网络中实际所能连接的计算机数量,要远远小于网络规范所规定的计算机的最大数量。例如,如果构建的是10 Base T双绞线星型以太网,网络中的计算机数量通常不能超过30台。
那么,如果网络中的计算机数量较多,该如何解决这个问题呢?就目前来说,主要有以下几个方法:
· 将网络划分为几个网段,进行分段管理,从而平衡网络负荷,已扩充网络所能承载的用户。
· 选用速率更高的通信设备。例如,一个10 Base T网络(采用100Mbit/s集线器和5类双绞线,计算机中加装100Mbit/s网卡)当然要比一个10Base T网络(采用10Mbit/s集线器和3类双绞线,计算机中加装10Mbit/s网卡)快。因此,这也意味着网络中能够容纳更多的计算机。
· 将共享式网络改造成交换式网络。在局域网中,以集线器构成的网络称为共享网络,此时局域网中的所有计算机共享一个带宽,并且在同一时间只能有一对计算机进行通信。对于交换式网络来说,它以交换机为核心通信设备。此时各计算机都可享有单独的带宽,并且可以同时建立多个通信链路。因此,这也意味着网络中能够容纳更多的计算机。
3、局域网深入探讨
3.1 什么是OSI参考模型
OSI参考模型是国际标准化组织于1978年为网络通信定义的一个标准,它将网络通信按功能分为7个层次,并定义了各层的功能、层与层之间的关系、相同层次的两端如何通信等。如图1-14,软硬件厂商可根据此标准开发其产品,以便与其他厂商的产品进行通信。
下面简要介绍一下OSI参考模型中各层的特点与功能:
· 应用层,该层为用户提供一个良好的应用环境,它主要指网络操作系统和具体的应用程序。例如,当用户输入或执行申请网络服务命令被打成包,然后通过低层协议发送到网络上。
· 表示层,该层主要用于解决因各种系统使用不同数据格式而导致无法相互通信的问题,使其通过共同的格式来表示。它所提供的服务包含数据语法的转换、数据的传送等。表示层是用户在工作站上运行的操作系统和应用程序的一部分。
· 会话层,该层主要的功能是建立起两端之间的会话关系,并负责数据的传送。例如,两节点在正式通信前,需要协商好双方所使用的通信协议、通信方式(全双工或半双工)、如何纠错及复原,以及如何结束通信等内容。
· 传输层。该层负责错误的检查和修复,以确保传送的质量。如果有必要的话,也会将较长的数据分割成较小的单位后传送,并由接收端将其恢复原状,而接收端也会一个“接收确认信号(Acknowledgment)”给发送端。传输层数据传输方式报文(Message),IPX/SPX协议中的SPX与TCP/IP协议中的TCP就属于这一层定义的范围。
· 网络层。对由多个网络组成的网际网来说,网络中的计算机除了有一个物理地址外,还应有一个网络号。例如,地址00000001:10005AC48192表明该计算机位于00000001网络上,它在00000001网中的地址为10005AC48192。网络层主要用于解释网络层地址,并把数据引导至合适的网上,即根据网络地址在实体之间建立网络连接、路由切换(Routing and Switching)、交通堵塞的疏导与控制等。传输单位是分组(Packet),IPX/SPX协议中的IPX与TCP/IP协议中的IP就属于这一层定义的范围。
· 数据链路层,该层主要提供的服务包含检查和改正在物理层上可能发生的错误,负责将由物理层传来的未经处理的位数据包装成数据帧(Frame)。当帧出现在网络电缆上时,为了确定帧目标,该层在帧的开头加上了自己的头,包括帧大小、源物理地址和目标物理地址等。物理地址的作用在于将网络结点相互区分,它是一个惟一的十六进制或十进制数。数据链路层分为两个子层,MAC(介质访问控制)子层用于管理包到目的地的传送过程,LLC(逻辑链路层控制)子层从上层接收包并发送到MAC层。
·物理层,该层为通信提供物理链路,它定义了硬件接口的电气特征、机械特征以及其他功能等。物理层包括了所有可用的组网方法,以太网、ARCnet网和令牌环网都属于这一层的定义范围。 3.2 TCP/IP协议简介
TCP/IP协议(Transmission Control Protocol/Internet Pretocol,传输控制协议/网际协议)是目前最常用但也最复杂的网络协议,它是为跨越局域网和广域网环境的大规模网络互连而设计的。其中的TCP(传输控制协议)描述了如何在网络上建立可靠的、主机对主机的数据传输服务,IP(网际协议)描述了如何在互连的网络之间实现寻址,以及如何进行数
据包的路由。
TCP/IP基于4层参考模型。属于TCP/IP协议组的所有协议都位于该模型的上面3层,如图1-2所示。TCP/IP模型的每有层都对应OSI参考模型的一层或多层。
1. IP地址的类型
每个TCP/IP主机都有惟一的逻辑地址IP标识。IP地址的长度为32位,即4个字节。每个IP地址内部分成两部分,即网络ID和主机ID。
·网络ID,也叫做网络地址,用于标识大规模TCP/IP网际网络(由网络组成的网络)内的单个网段。
·主机ID,也叫做主机地址,用于识别每个网络内部的TCP/IP节点(工作站、服务器、路由器或其他TCP/IP设备)。
IP地址的长度为32位,即4个字节。将每个字节转换为十进制数表示并用点分隔,即为IP地址,如131.107.16.200。
为了便于对网络进行管理,IP地址被分成了A、B、C、D、E五类。其中,A类、B类和C类地址用于指派TCP/IP节点,D类和E类用于特殊用途。各类地址的特点如下:
· A类,用于特大型网络。在该类网络中,IP地址的第一个字节表示网络号,且数值必须介于1~26之间,其余3个字节用于表示主机号。
· B类,用于大、中型网络,IP地址的前两个字节表示网络号,且第一个字节的范围应介于128~191之间。
· C类,用于小型网络,IP地址的前3个字节表示网络号,且第一个字节的范围应介于192~223之间。
· D类,用于多路广播组用户,其第一个字节应介于224~239之间。 · E类,专用于实验,其第一个字节应介于240~255之间。