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(shù)性定義。前一種將LAN定義為一組臺式計(jì)算機(jī)和其它設(shè)備,在物理地址上彼此相隔不遠(yuǎn)，以允許用戶相互通信和共享諸如打印機(jī)和存儲(chǔ)設(shè)備之類的計(jì)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(jī)構(gòu)中使用的LAN。
就LAN的技術(shù)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(luò)適配器(亦稱為網(wǎng)卡)互連在一起的計(jì)算機(jī),并受網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)監(jiān)控的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
功能性和技術(shù)性定義之間的差別是很明顯的,功能性定義強(qiáng)調(diào)的是外界行為和服務(wù)；技術(shù)性定義強(qiáng)調(diào)的則是構(gòu)成LAN所需的物質(zhì)基礎(chǔ)和構(gòu)成的方法。
局域網(wǎng)(LAN)的名字本身就隱含了這種網(wǎng)絡(luò)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(nèi)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?fù)浣Y(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)很少在廣域網(wǎng)環(huán)境下使用。
LAN還有諸如高可靠性、易擴(kuò)縮和易于管理及安全等多種特性。
二. LAN的發(fā)展史
在計(jì)算機(jī)應(yīng)用的初期,人們使用的都是大中型計(jì)算機(jī),通常簡稱為主機(jī)。需要使用計(jì)算機(jī)的人必須向計(jì)算機(jī)操作人員提交請求,而且在獲準(zhǔn)上機(jī)后，必須等待數(shù)小時(shí)或幾天才能得到結(jié)果。
后來,隨著電子技術(shù)的發(fā)展,通過終端連到了主機(jī)上,從而人們不必進(jìn)入機(jī)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(jì)算機(jī)，操作系統(tǒng)也隨之出現(xiàn)。這時(shí)用戶已經(jīng)能夠以交互操作方式向中心機(jī)提交請求。然而，計(jì)算機(jī)的普及使用只是在70年代出現(xiàn)了個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)后才得以實(shí)現(xiàn)的。
1981年出現(xiàn)的IBM PC機(jī)的處理能力和存儲(chǔ)能力已經(jīng)可同早幾年的大型機(jī)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(qū)動(dòng)器和打印機(jī)，當(dāng)時(shí)在費(fèi)用上實(shí)在難以承受。于是出現(xiàn)了資源共享的方式:磁盤服務(wù)器和共享打印機(jī)。這是一種硬件和軟件的組合,它可使幾個(gè)PC用戶很方便地對公共硬盤驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行共享式訪問。第一個(gè)磁盤服務(wù)器是在CP/M操作系統(tǒng)下運(yùn)行的。
早期的LAN，用戶對硬盤驅(qū)動(dòng)器的共享訪問是經(jīng)過連到共享驅(qū)動(dòng)器的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的。計(jì)算機(jī)中的軟件將公享的硬盤驅(qū)動(dòng)器分成稱為"卷"的區(qū)域，每個(gè)用戶一個(gè)。在用戶看來,用戶分得?quot;卷"猶如他自己的專用盤驅(qū)動(dòng)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(wù)器已經(jīng)由文件服務(wù)器取代。文件服務(wù)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(wù)器。有些LAN能支持多個(gè)文件服務(wù)器,每個(gè)服務(wù)器又有多個(gè)硬盤驅(qū)動(dòng)器與之相連,從而使LAN很容易擴(kuò)充。
除硬盤驅(qū)動(dòng)器為PC用戶共享外，第二個(gè)供PC用戶共享的設(shè)備是打印機(jī)。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(wù)器已成了整個(gè)LAN軟件包的一部分,而不是一臺獨(dú)立的計(jì)算機(jī)。
利用LAN打印服務(wù)器,用戶僅可使用與一定文件服務(wù)器相連的打印機(jī),或使用與網(wǎng)絡(luò)上任何用戶工作站相連的打印機(jī)。LAN管理器可以限制對一定打印機(jī)的訪問。用戶也可將幾個(gè)文件發(fā)送到同一個(gè)打印機(jī)。這些特點(diǎn)和其它特點(diǎn)取決于使用的LAN軟件特性。
其它類型的服務(wù)器也已出現(xiàn),如通訊服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器等，將在以后的專題中介紹。需要強(qiáng)調(diào)的是,LAN是通過將一組PC連接到指定為服務(wù)器的機(jī)器上來實(shí)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(gòu)成LAN,必須有其基本組成部件。LAN既然是一種計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò),自然少不了計(jì)算機(jī)，特別是個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)。幾乎沒有一種網(wǎng)絡(luò)只由大型機(jī)或小型機(jī)構(gòu)成。因此,對于LAN而言，個(gè)人計(jì)算機(jī)是一種必不可少的構(gòu)件。
計(jì)算機(jī)互連在一起 ,當(dāng)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(gè)構(gòu)件是任何一臺獨(dú)立計(jì)算機(jī)通常都不配備的網(wǎng)卡,也稱為網(wǎng)絡(luò)適配器,但在構(gòu)成LAN時(shí),則是不可少的部件。
第四個(gè)構(gòu)件是將計(jì)算機(jī)與傳輸媒體相連的各種連接設(shè)備,如DB-15插頭座、RJ-45插頭座等。
具備了上述四種網(wǎng)絡(luò)構(gòu)件,便可搭成一個(gè)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(yùn)行的軟件,即謂NOS是在每個(gè)PC機(jī)原有操作系統(tǒng)上增加網(wǎng)絡(luò)所需的功能。例如,當(dāng)需要在LAN上使用字處理程序時(shí),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(gè)拷貝通常保存在文件服務(wù)器中,并由LAN上的任何一個(gè)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(jié)構(gòu):
�、� 計(jì)算機(jī)(特別是PC機(jī));
�、� 傳輸媒體;
�、� 網(wǎng)絡(luò)適配器;
�、� 網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備;
⑤ 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。
四. LAN的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是指用傳輸媒體互連各種設(shè)備的物理布局。將參與LAN工作的各種設(shè)備用媒 體互連在一起有多種方法,實(shí)際上只有幾種方式能適合LAN的工作。
如果一個(gè)網(wǎng)絡(luò)只連接幾臺設(shè)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(diǎn)對點(diǎn)連接。用這種方式形成的網(wǎng)絡(luò)稱為全互連網(wǎng)絡(luò)。如果要連的設(shè)備有n個(gè),所需線路將達(dá)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(shè)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(shù)中也不使用。這里所以給出這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，是因?yàn)楫?dāng)需要通過互連設(shè)備(如路由器) 互連多個(gè)LAN時(shí),將有可能遇到這種廣域網(wǎng)(WAN)的互連技術(shù)。
目前大多數(shù)LAN使用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有3種:
�、� 星行拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
② 環(huán)行拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
�、� 總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
1.星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
星型結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)。
這種結(jié)構(gòu)便于集中控制,因?yàn)槎擞脩糁g的通信必須經(jīng)過中心站。由于這一特點(diǎn),也帶來了易于維護(hù)和安全等優(yōu)點(diǎn)。端用戶設(shè)備因?yàn)楣收隙C(jī)時(shí)也不會(huì)影響其它端用戶間的通信但這種結(jié)構(gòu)非常不利的一點(diǎn)是,中心系統(tǒng)必須具有極高的可靠性,因?yàn)橹行南到y(tǒng)一旦損壞，整個(gè)系統(tǒng)便趨于癱瘓。對此中心系統(tǒng)通常采用雙機(jī)熱備份,以提高系統(tǒng)的可靠性。
2.環(huán)型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
環(huán)型結(jié)構(gòu)在LAN中使用較多。這種結(jié)構(gòu)中的傳輸媒體從一個(gè)端用戶到另一個(gè)端用戶,直到將所有端用戶連成環(huán)型,如圖3所示。這種結(jié)構(gòu)顯而易見消除了端用戶通信時(shí)對中心系統(tǒng)的依賴性。
環(huán)行結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是,每個(gè)端用戶都與兩個(gè)相臨的端用戶相連,因而存在著點(diǎn)到點(diǎn)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(dá)N端。
3.總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
總線結(jié)構(gòu)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(shè)備共享，如圖4所示。使用這種結(jié)構(gòu)必須解決的一個(gè)問題是確保端用戶使用媒體發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)不能出現(xiàn)沖突。在點(diǎn)到點(diǎn)鏈路配置時(shí),這是相當(dāng)簡單的。如果這條鏈路是半雙工操作，只需使用很簡單的機(jī)制便可保證兩個(gè)端用戶輪流工作。在一點(diǎn)到多點(diǎn)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(jī)制。對此，研究了一種在總線共享型網(wǎng)絡(luò)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(jié)構(gòu)具有費(fèi)用低、數(shù)據(jù)端用戶入網(wǎng)靈活、站點(diǎn)或某個(gè)端用戶失效不影響其它站點(diǎn)或端用戶通信的優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是一次僅能一個(gè)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(quán)。媒體訪問獲取機(jī)制較復(fù)雜。盡管有上述一些缺點(diǎn),但由于布線要求簡單,擴(kuò)充容易,端用戶失效、增刪不影響全網(wǎng)工作,所以是LAN技術(shù)中使用最普遍的一種。
