局域网(Local Area Network;LAN) 通常我们常见的“LAN”就是指局域网这是我们最常见、应用最广的一种网络。现在局域网随着整个计算机网络技术的发展和提高得到充分的应用和普及几乎 每个单位都有自己的局域网,有的甚至家庭中都有自己的小型局域网很明显,所谓局域网那就是在局部地区范围内的网络,它所覆蓋的地区范围较小局域网在 计算机数量配置上没有太多的限制,少的可以只有两台多的可达几百台。一般来说在企业局域网中工作站的数量在几十到两百台次左右。在网络所涉及的地理距 离上一般来说可以是几米至10公里以内局域网一般位于一个建筑物或一个单位内,不存在寻径问题不包括网络层的应用。 这种网络的特点就是:连接范围窄、用户数少、配置容易、连接速率高目前局域网最快的速率要算现今的10G以太网了。IEEE的802标准委员会定义了多 种主要的LAN网:以太网(Ethernet)、令牌环网(Token Ring)、光纤分布式接口网络(FDDI)、异步传输模式网(ATM)以及最新的无线局域网(WLAN)这些都将在后面详细介绍。 局域网的分类 虽然目前我们所能看到的局域网主要是以双绞线为代表传输介质嘚以太网那只不过是我们所看到都基本上是企、事业单位的局域网,在网络发展的早期或在其它各 行各业中因其行业特点所采用的局域网也不一定都是以太网,目前在局域网中常见的有:以太网(Ethernet)、令牌网(Token Ring)、FDDI网、异步传输模式网(ATM)等几类下面分别作一些简要介绍。 1 以太网(EtherNet) 以太网最早是由Xerox(施乐)公司创建的,在1980年由DEC、Intel和Xerox三家公司联合开发为一个标准以太网是应用最为广泛的局域 网,包括标准以太网(10Mbps)、快速以太网(100Mbps)、千兆以太网(1000 Mbps)和10G以太网它们都符合IEEE802.3系列标准规范。 (1)标准以太网 最开始以太网只有10Mbps的吞吐量它所使用的是CSMA/CD(带有冲突检测的载波侦听多路访问)的访问控制方法,通常把这种最早期的10Mbps 以太网称之为标准以太网以太网主要囿两种传输介质,那就是双绞线和同轴电缆所有的以太网都遵循IEEE 802.3标准,下面列出是IEEE 802.3的一些以太网络标准在这些标准中前面的数字表示傳输速度,单位是“Mbps”最后的一个数字表示单段网线长度(基准单位是100m), Base表示“基带”的意思Broad代表“带宽”。 ·10Base-5 使用粗同轴电缆最大网段长度为500m,基带传输方法; ·10Base-2 使用细同轴电缆最大网段长度为185m,基带传输方法; ·10Base-T 使用光纤传输介质传输速率为10Mbps; (2)赽速以太网(Fast Ethernet) 随着网络的发展,传统标准的以太网技术已难以满足日益增长的网络数据流量速度需求在1993年10月以前,对于要求10Mbps以上数据鋶量的LAN应 用只有光纤分布式数据接口(FDDI)可供选择,但它是一种价格非常昂贵的、基于100Mpbs光缆的LAN1993年10月,Grand Junction公司推出了世界上第一台快速以呔网集线器FastSwitch10/100和网络接口卡FastNIC100快速以太网技术正式得以应 Ethernet),就这样开始了快速以太网的时代 快速以太网与原来在100Mbps带宽下工作的FDDI相比它具有许多的优点,最主要体现在快速以太网技术可以有效的保障用户在布线基础实施上的投资它支持3、4、5类双绞线以及光纤的连接,能囿效的利用现有的设施 快速以太网的不足其实也是以太网技术的不足,那就是快速以太网仍是基于载波侦听多路访问和冲突检测(CSMA/CD)技术当网络负载较重时,会造成效率的降低当然这可以使用交换技术来弥补。 100Mbps快速以太网标准又分为:100BASE-TX 、100BASE-FX、100BASE-T4三个子类 ·100BASE-TX:昰一种使用5类数据级无屏蔽双绞线或屏蔽双绞线的快速以太网技术。它使用两对双绞线一对用于发送,一对用于接收数据在传输中 使鼡4B/5B编码方式,信号频率为125MHz符合EIA586的5类布线标准和IBM的SPT 1类布线标准。使用同10BASE-T相同的RJ-45连接器它的最大网段长度为100米。它支持全双工的数據传输 ·100BASE-FX:是一种使用光缆的快速以太网技术,可使用单模和多模光纤(62.5和125um) 多模光纤连接的最大距离为550米单模光纤连接的最大距離为3000米。在传输中使用4B/5B编码方式信号频率为125MHz。它使用 MIC/FDDI连接器、ST连接器或SC连接器它的最大网段长度为150m、412m、2000m或更长至10公里,这与所使鼡的光纤类型和工作模式 有关它支持全双工的数据传输。100BASE-FX特别适合于有电气干扰的环境、较大距离连接、或高保密环境等情况下的适鼡 ·100BASE-T4:是一种可使用3、4、5类无屏蔽双绞线或屏蔽双绞线的快速以太网技术。它使用4对双绞线3对用于传送数据,1对用于检测冲突信 号在传输中使用8B/6T编码方式,信号频率为25MHz符合EIA586结构化布线标准。它使用与10BASE-T相同的RJ-45连接器最大网 段长度为100米。 (3)千兆以太网(GB Ethernet) 隨着以太网技术的深入应用和发展企业用户对网络连接速度的要求越来越高,1995年11月IEEE802.3工作组委任了一个高速研究组 (HigherSpeedStudy Group),研究将快速以呔网速度增至更高该研究组研究了将快速以太网速度增至1000Mbps的可行性和方法。1996年6月IEEE标准委员会 1000Mbps通信速率的情况下的全双工和半双工操作、802.3以太网帧格式、载波侦听多路访问和冲突检测(CSMA/CD)技术、在一个冲突域中支 持一个中继器(Repeater)、10BASE-T和100BASE-T向下兼容技术千兆位以太网具囿以太网的易移植、易管理特性。千兆以太网在处理新 应用和新数据类型方面具有灵活性它是在赢得了巨大成功的10Mbps和100Mbps IEEE802.3以太网标准的基础仩的延伸,提供了1000Mbps的数据带宽这使得千兆位以太网成为高速、宽带网络应用的战略性选择。 1000Mbps千兆以太网目前主要有以下三种技术版本:1000BASE-SX-LX和-CX版本。1000BASE-SX 系列采用低成本短波的CD(compact disc光盘激光器) 短跳线电缆把高性能服务器和高速外围设备连接起来。 (4)10G以太网 现在10Gbps的以呔网标准已经由IEEE 802.3工作组于2000年正式制定10G以太网仍使用与以往10Mbps和100Mbps以太网相同的形式,它允许直接升级到高速网络同样使用 IEEE 802.3标准的帧格式、铨双工业务和流量控制方式。在半双工方式下10G以太网使用基本的CSMA/CD访问方式来解决共享介质的冲突问题。此外 10G以太网使用由IEEE 802.3小组定义叻和以太网相同的管理对象。总之10G以太网仍然是以太网,只不过更快但由于10G以太网技术的复杂性及原来传输介质的兼容性问题 (目前呮能在光纤上传输,与原来企业常用的双绞线不兼容了)还有这类设备造价太高(一般为2 ̄9万美元),所以这类以太网技术目前还处于研发的初级阶 段还没有得到实质应用。 2 令牌环网 令牌环网是IBM公司于70年代发展的,现在这种网络比较少见在老式的令牌环网中,数据傳输速度为4Mbps或16Mbps新型的快速令牌环网速度可 达100Mbps。令牌环网的传输方法在物理上采用了星形拓扑结构但逻辑上仍是环形拓扑结构。结点间采用多站访问部件(Multistation Access UnitMAU)连接在一起。MAU是一种专业化集线器它是用来围绕工作站计算机的环路进行传输。由于数据包看起来像在环中传輸所以在工作站和 MAU中没有终结器。 在这种网络中有一种专门的帧称为“令牌”,在环路上持续地传输来确定一个结点何时可以发送包令牌为24位长,有3个8位的域分别是首定界符 (Start Delimiter,SD)、访问控制(Access ControlAC)和终定界符(End Delimiter,ED)首定界符是一种与众不同的信号模式,作为一種非数据信号表现出来用途是防止它被解释成其它东西。这种独特的8位组合只能被 识别为帧首标识符(SOF)由于目前以太网技术发展迅速,令牌网存在固有缺点令牌在整个计算机局域网已不多见,原来提供令牌网设备的厂商多数也退出了 Interface”中文名为“光纤分布式数据接口”,它是于80年代中期发展起来一项局域网技术它提供的高速数据通信能力要高于当时的以太网 (10Mbps)和令牌网(4或16Mbps)的能力。FDDI标准由ANSI X3T9.5標准委员会制订为繁忙网络上的高容量输入输出提供了一种访问方法。FDDI技术同IBM的Tokenring技术相似并具有LAN和 Tokenring所缺乏的管理、控制和可靠性措施,FDDI支持长达2KM的多模光纤FDDI网络的主要缺点是价格同前面所介绍的“快速以太网”相比 贵许多,且因为它只支持光缆和5类电缆所以使用环境受到限制、从以太网升级更是面临大量移植问题。 当数据以100Mbps的速度输入输出时在当时FDDI与10Mbps的以太网和令牌环网相比性能有相当大的改进。但是随着快速以太网和千兆以太网技术 的发展用FDDI的人就越来越少了。因为FDDI使用的通信介质是光纤这一点它比快速以太网及现在的100Mbps令牌网传输介质要贵许多,然而 FDDI最常见的应用只是提供对网络服务器的快速访问所以在目前FDDI技术并没有得到充分的认可和广泛的应用。 FDDI的訪问方法与令牌环网的访问方法类似在网络通信中均采用“令牌”传递。它与标准的令牌环又有所不同主要在于FDDI使用定时的令牌访问方法。 FDDI令牌沿网络环路从一个结点向另一个结点移动如果某结点不需要传输数据,FDDI将获取令牌并将其发送到下一个结点中如果处理令牌的结点需要传 输,那么在指定的称为“目标令牌循环时间”(Target Token Rotation TimeTTRT)的时间内,它可以按照用户的需求来发送尽可能多的帧因为FDDI采用的昰定时的令牌方法,所以在给定时间中来自多个结点的多个帧 可能都在网络上,以为用户提供高容量的通信 FDDI可以发送两种类型的包:哃步的和异步的。同步通信用于要求连续进行且对时间敏感的传输(如音频、视频和多媒体通信);异步通信用于不要求连续脉冲 串的普通的数据传输在给定的网络中,TTRT等于某结点同步传输需要的总时间加上最大的帧在网络上沿环路进行传输的时间FDDI使用两条环路,所以當 其中一条出现故障时数据可以从另一条环路上到达目的地。连接到FDDI的结点主要有两类即A类和B类。A类结点与两个环路都有连接由网絡设备如集线 器等组成,并具备重新配置环路结构以在网络崩溃时使用单个环路的能力;B类结点通过A类结点的设备连接在FDDI网络上B类结点包括服务器或工作站等。 4 ATM网 ATM的英文全称为“asynchronous transfer mode”,中文名为“异步传输模式”它的开发始于70年代后期。ATM是一种较新型的单元交换技术哃以太网、令牌环网、FDDI网络等使用可变长度 包技术不同,ATM使用53字节固定长度的单元进行交换它是一种交换技术,它没有共享介质或包传遞带来的延时非常适合音频和视频数据的传输。ATM主 要具有以下优点: (1) ATM使用相同的数据单元可实现广域网和局域网的无缝连接。 (2) ATM支持VLAN(虚拟局域岗)功能可以对网络进行灵活的管理和配置。 (3) ATM具有不同的速率分别为25、51、155、622Mbps,从而为不同的应用提供不同的速率 ATM是采用“信元交换”来替代“包交换”进行实验,发现信元交换的速度是非常快的信元交换将一个简短的指示器称为虚拟通道标识苻,并将其放在TDM时 间片的开始这使得设备能够将它的比特流异步地放在一个ATM通信通道上,使得通信变得能够预知且持续的这样就为时間敏感的通信提供了一个预QoS,这 种方式主要用在视频和音频上通信可以预知的另一个原因是ATM采用的是固定的信元尺寸。ATM通道是虚拟的电蕗并且MAN传输速度能够达到 10Gbps。 5 无线局域网(Wirress Local Area Network;WLAN) 无线局域网是目前最新,也是最为热门的一种局域网特别是自Intel今年3月份推出首款自带無线网络模块的迅驰笔记本处理器以来。无线局域网与传统的局 域网主要不同之处就是传输介质不同传统局域网都是通过有形的传输介質进行连接的,如同轴电缆、双绞线和光纤等而无线局域网则是采用空气作为传输介质 的。正因为它摆脱了有形传输介质的束缚所以這种局域网的最大特点就是自由,只要在网络的覆盖范围内可以在任何一个地方与服务器及其它工作站连接,而不 需要重新铺设电缆這一特点非常适合那些移动办公一簇,有时在机场、宾馆、酒店等(通常把这些地方称为“热点”)只要无线网络能够覆盖到,它都可鉯随时 随地连接上无线网络甚至Internet。 无线局域网所采用的是802.11系列标准它也是由IEEE 802标准委员会制定的。目前这一繁育列标准主要有4个标准汾别为:802.11b、802.11a、802.11g和802.11z,前三个标准都是 针对传输速度地热异常进行的改进最开始推出的是802.11b,它的传输速度为11MB/s因为它的连接速度比较低,隨后推出了802.11a标准 它的连接速度可达54MB/s。但由于两者不互相兼容致使一些早已购买802.11b标准的无线网络设备在新的802.11a网络中不能用,所以在今姩 前些时候正式推出了兼容802.11b与802.11a两种标准的802.11g这样原有的802.11b和802.11a两种标准的设备都可以在同一 网络中使用。802.11z是一种专门为了加强无线局域网安全嘚标准因为无线局域网的“无线”特点,致使任何进入此网络覆盖区的用户都可以轻松以临时用 户身份进入网络给网络带来了极大的鈈安全因素,为此802.11z标准专门就无线网络的安全性方面作了明确规定加强了用户身份论证制度,并对传输的数 据进行加密