一. 什么是LAN
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它設備,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(tǒng)。這種定義適用于辦公環(huán)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(wǎng)絡適配器(亦稱為網(wǎng)卡)互連在一起的計算機,并受網(wǎng)絡操作系統(tǒng)監(jiān)控的網(wǎng)絡系統(tǒng)。
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；技術性定義強調的則是構成LAN所需的物質基礎和構成的方法。
局域網(wǎng)(LAN)的名字本身就隱含了這種網(wǎng)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(wǎng)(WAN)具有高的多的傳輸速率,例如，目前LAN的傳輸速率為10Mb/s,FDDI的傳輸速率為100Mb/s,而WAN的主干線速率國內目前僅為64kbps或2.048Mbps,最終用戶的上線速率通常為14.4kbps。
LAN的拓撲結構目前常用的是總線型和環(huán)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(wǎng)環(huán)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。
二. LAN的發(fā)展史
在計算機應用的初期,人們使用的都是大中型計算機,通常簡稱為主機。需要使用計算機的人必須向計算機操作人員提交請求,而且在獲準上機后，必須等待數(shù)小時或幾天才能得到結果。
后來,隨著電子技術的發(fā)展,通過終端連到了主機上,從而人們不必進入機房,只需從辦公室的終端上便可提交請求。
再后來又出現(xiàn)了中小型計算機，操作系統(tǒng)也隨之出現(xiàn)。這時用戶已經(jīng)能夠以交互操作方式向中心機提交請求。然而，計算機的普及使用只是在70年代出現(xiàn)了個人計算機(PC)后才得以實現(xiàn)的。
1981年出現(xiàn)的IBM PC機的處理能力和存儲能力已經(jīng)可同早幾年的大型機相媲美。隨著PC的大量投入市場,人們發(fā)現(xiàn),每臺PC配置一臺磁盤驅動器和打印機，當時在費用上實在難以承受。于是出現(xiàn)了資源共享的方式:磁盤服務器和共享打印機。這是一種硬件和軟件的組合,它可使幾個PC用戶很方便地對公共硬盤驅動器進行共享式訪問。第一個磁盤服務器是在CP/M操作系統(tǒng)下運行的。
早期的LAN，用戶對硬盤驅動器的共享訪問是經(jīng)過連到共享驅動器的計算機實現(xiàn)的。計算機中的軟件將公享的硬盤驅動器分成稱為"卷"的區(qū)域，每個用戶一個。在用戶看來,用戶分得?quot;卷"猶如他自己的專用盤驅動器。硬盤通常還包括公用卷,使用戶共享信息。
在目前LAN中，磁盤服務器已經(jīng)由文件服務器取代。文件服務器無論在使用戶共享文件方面,還是幫助用戶跟蹤他們的文件方面都優(yōu)于磁盤服務器。有些LAN能支持多個文件服務器,每個服務器又有多個硬盤驅動器與之相連,從而使LAN很容易擴充。
除硬盤驅動器為PC用戶共享外，第二個供PC用戶共享的設備是打印機。目前, 每種LAN都能有這種能力，而且在多數(shù)情況下,打印服務器已成了整個LAN軟件包的一部分,而不是一臺獨立的計算機。
利用LAN打印服務器,用戶僅可使用與一定文件服務器相連的打印機,或使用與網(wǎng)絡上任何用戶工作站相連的打印機。LAN管理器可以限制對一定打印機的訪問。用戶也可將幾個文件發(fā)送到同一個打印機。這些特點和其它特點取決于使用的LAN軟件特性。
其它類型的服務器也已出現(xiàn),如通訊服務器、數(shù)據(jù)庫服務器等，將在以后的專題中介紹。需要強調的是,LAN是通過將一組PC連接到指定為服務器的機器上來實現(xiàn)的,連接媒體可有多種,如同軸電纜等。
三. LAN的基本組成
要構成LAN,必須有其基本組成部件。LAN既然是一種計算機網(wǎng)絡,自然少不了計算機，特別是個人計算機(PC)。幾乎沒有一種網(wǎng)絡只由大型機或小型機構成。因此,對于LAN而言，個人計算機是一種必不可少的構件。
計算機互連在一起 ,當然也不可能沒有傳輸媒體，這種媒體可以是同軸電纜、雙絞線、光纜或輻射性媒體。
第三個構件是任何一臺獨立計算機通常都不配備的網(wǎng)卡,也稱為網(wǎng)絡適配器,但在構成LAN時,則是不可少的部件。
第四個構件是將計算機與傳輸媒體相連的各種連接設備,如DB-15插頭座、RJ-45插頭座等。
具備了上述四種網(wǎng)絡構件,便可搭成一個基本的LAN硬件平臺。
有了LAN硬件環(huán)境,還需要控制和管理LAN正常運行的軟件,即謂NOS是在每個PC機原有操作系統(tǒng)上增加網(wǎng)絡所需的功能。例如,當需要在LAN上使用字處理程序時,用戶的感覺猶如沒有組成LAN一樣,這正是LAN操作發(fā)揮了對字處理程序訪問的管理。在LAN情況下,字處理程序的一個拷貝通常保存在文件服務器中,并由LAN上的任何一個用戶共享。由上面介紹的情況可知,組成LAN需要下述5種基本結構:
�、� 計算機(特別是PC機);
�、� 傳輸媒體;
�、� 網(wǎng)絡適配器;
④ 網(wǎng)絡連接設備;
�、� 網(wǎng)絡操作系統(tǒng)。
四. LAN的網(wǎng)絡拓撲結構
網(wǎng)絡拓撲結構是指用傳輸媒體互連各種設備的物理布局。將參與LAN工作的各種設備用媒 體互連在一起有多種方法,實際上只有幾種方式能適合LAN的工作。
如果一個網(wǎng)絡只連接幾臺設備,最簡單的方法是將它們都直接相連在一起，這種連接稱為點對點連接。用這種方式形成的網(wǎng)絡稱為全互連網(wǎng)絡。如果要連的設備有n個,所需線路將達到n(n-1)/2條!顯而易見,這 種方式只有在涉及地理范圍不大，設備數(shù)很少的條件下才有使用的可能。即使屬于這種環(huán)境, 在LAN技術中也不使用。這里所以給出這種拓撲結構，是因為當需要通過互連設備(如路由器) 互連多個LAN時,將有可能遇到這種廣域網(wǎng)(WAN)的互連技術。
目前大多數(shù)LAN使用的拓撲結構有3種:
�、� 星行拓撲結構
�、� 環(huán)行拓撲結構
③ 總線型拓撲結構
1.星型拓撲結構
星型結構是最古老的一種連接方式，大家每天都使用的電話都屬于這種結構。
這種結構便于集中控制,因為端用戶之間的通信必須經(jīng)過中心站。由于這一特點,也帶來了易于維護和安全等優(yōu)點。端用戶設備因為故障而停機時也不會影響其它端用戶間的通信但這種結構非常不利的一點是,中心系統(tǒng)必須具有極高的可靠性,因為中心系統(tǒng)一旦損壞，整個系統(tǒng)便趨于癱瘓。對此中心系統(tǒng)通常采用雙機熱備份,以提高系統(tǒng)的可靠性。
2.環(huán)型網(wǎng)絡拓撲結構
環(huán)型結構在LAN中使用較多。這種結構中的傳輸媒體從一個端用戶到另一個端用戶,直到將所有端用戶連成環(huán)型,如圖3所示。這種結構顯而易見消除了端用戶通信時對中心系統(tǒng)的依賴性。
環(huán)行結構的特點是,每個端用戶都與兩個相臨的端用戶相連,因而存在著點到點鏈路,但總是以單向方式操作。于是,便有上游端用戶和下游端用戶之稱。例如圖5中,用戶N是用戶N+1的上游端用戶,N+1是N的下游端用戶。如果N+1端需將數(shù)據(jù)發(fā)送到N端，則幾乎要繞環(huán)一周才能到達N端。
3.總線拓撲結構
總線結構是使用同一媒體或電纜連接所有端用戶的一種方式,也就是說，連接端用戶的物理媒體由所有設備共享，如圖4所示。使用這種結構必須解決的一個問題是確保端用戶使用媒體發(fā)送數(shù)據(jù)時不能出現(xiàn)沖突。在點到點鏈路配置時,這是相當簡單的。如果這條鏈路是半雙工操作，只需使用很簡單的機制便可保證兩個端用戶輪流工作。在一點到多點方式中,對線路的訪問依靠控制端的探詢來確定。然而，在LAN環(huán)境下,由于所有數(shù)據(jù)站都是平等的,不能采取上述機制。對此，研究了一種在總線共享型網(wǎng)絡使用的媒體訪問方法:帶有碰撞檢測的載波偵聽多路訪問,英文縮寫成CSMA/CD。
這種結構具有費用低、數(shù)據(jù)端用戶入網(wǎng)靈活、站點或某個端用戶失效不影響其它站點或端用戶通信的優(yōu)點。缺點是一次僅能一個端用戶發(fā)送數(shù)據(jù)，其它端用戶必須等待到獲得發(fā)送權。媒體訪問獲取機制較復雜。盡管有上述一些缺點,但由于布線要求簡單,擴充容易,端用戶失效、增刪不影響全網(wǎng)工作,所以是LAN技術中使用最普遍的一種。
