【正文】 大、功能強，但也很復雜，利用廣域網(wǎng)可實現(xiàn)較大范圍內(nèi)的資源共享和信息傳遞。根據(jù)網(wǎng)絡的使用性質可把網(wǎng)絡劃分為公用網(wǎng)和專用網(wǎng)兩類。公用網(wǎng)是由電信部門或其他提供通信服務的經(jīng)營部門組建、管理和控制，網(wǎng)絡內(nèi)的傳輸和轉接裝置可供任何部門和個人使用；公用網(wǎng)常用于廣域網(wǎng)絡的構造，支持用戶的遠程通信。如我國的電信網(wǎng)、廣電網(wǎng)、聯(lián)通網(wǎng)等。專用網(wǎng)是由用戶部門組建經(jīng)營的網(wǎng)絡，不容許其它用戶和部門使用；由于投資的因素，專用網(wǎng)常為局域網(wǎng)或者是通過租借電信部門的線路而組建的廣域網(wǎng)絡。如由學校組建的校園網(wǎng)、由企業(yè)組建的企業(yè)網(wǎng)等。 網(wǎng)絡體系結構網(wǎng)絡體系結構是指通信系統(tǒng)的整體設計，它為網(wǎng)絡硬件、軟件、協(xié)議、存取控制和拓撲提供標準。典型的網(wǎng)絡體系結構包括：開放系統(tǒng)互連（Open System Interconnection,OSI)參考模型和傳輸控制協(xié)議/互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議（Transmission Control Protocol/Internet Protocol，TCP/IP）參考模型。盡管與OSI模型相關的協(xié)議已經(jīng)很少在使用了，但是，該參考模型本身是非常通用的，并且仍然有效，在每一層上討論的到的特性也仍然非常重要。TCP/IP模型卻有著不同的特點：模型本身并不非常有效，但是協(xié)議卻被廣泛的使用開了。 OSI參考模型OSI參考模型分為七層，如圖21所示。各層功能描述如下：應用層：是OSI參考模型的最高層，也是用戶訪問網(wǎng)絡的接口層，是直接面向用戶的。在OSI的環(huán)境下，應用層為用戶提供各種服務，例如：電子郵件、文件傳輸和遠程登錄等。表示層：負責處理不同的數(shù)據(jù)在表示上的差異以及相互轉換，如ASCII與UNICODE之間的轉換，不同格式文件的轉換，不兼容終端的數(shù)據(jù)格式之間的轉換以及數(shù)據(jù)加密、解密等。會話層：負責建立、管理和拆除進程之間的通信連接，“進程”是指電子郵件、文件傳輸?shù)纫淮为毩⑦\行的程序。傳輸層：提供端到端的通信，它從會話層接收數(shù)據(jù)，進行適當?shù)奶幚碇髠魉偷木W(wǎng)絡層。在網(wǎng)絡另一端的傳輸層從網(wǎng)絡層接收對方傳來的數(shù)據(jù)，進行逆向處理后提交給會話層。網(wǎng)絡層：負責提供連接和數(shù)據(jù)路由，包括處理輸出報文分組的地址，解析輸入報文的地址和維護路由信息，以便對通信鏈路的變化作出適當?shù)捻憫?shù)據(jù)鏈路層：提供網(wǎng)絡相鄰節(jié)點間的可靠通信。傳輸以幀為單位的數(shù)據(jù)包，向網(wǎng)絡層提供正確無誤的信息包的發(fā)送和接收服務。物理層：通過物理介質傳送和接收原始的二進制位流。 TCP/IP參考模型TCP/IP參考模型共有四個層次，相對OSI參考模型要簡單得多，因此在實際的使用中比OSI模型更具有實用性，所以它得到了更好的發(fā)展?，F(xiàn)在的計算機網(wǎng)絡大多是TCP/IP參考模型結構。圖22所示為OSI參考模型與TCP/IP參考模型的對比。TCP/IP模型所定義的4個層次的主要功能如下：應用層：為用戶表示應用數(shù)據(jù)。例如：HTTP在如Internet瀏覽器的Web瀏覽器應用程序中為用戶表示數(shù)據(jù)。傳輸層：支持設備間的通信和執(zhí)行錯誤糾正。Internet層（網(wǎng)際層）：確定通過網(wǎng)絡的最佳路徑。網(wǎng)絡接口層：控制網(wǎng)絡的硬件設備和介質。 OSI參考模型與TCP/IP參考模型的比較通過圖22的對比很容易可以發(fā)現(xiàn)：OSI的應用、表示、會話層的功能被合并到TCP/IP模型的應用層；網(wǎng)絡的大部分功能存在于傳輸層和網(wǎng)絡層，因而他們保留在獨立的層里；OSI模型的數(shù)據(jù)鏈路層與物理層被合并到了TCP/IP模型的網(wǎng)絡接口層。OSI參考模型是一種過于理想化的體系結構，在實際的實施過程中有比較大的難度。但它卻很好的為我們擔供了一個體系分層的參考，有著很好的指導作用。TCP/IP參考模型是一個事實上模型，因其更具有實用性，所以它得到了更廣泛的支持和應用，使得TCP/IP成為事實上的工業(yè)標準。 常用網(wǎng)絡連接設備 網(wǎng)關(Gateway)網(wǎng)關是指在采用不同體系結構或協(xié)議的網(wǎng)絡之間進行互通時，用于提供協(xié)議轉換、路由選擇、數(shù)據(jù)交換等網(wǎng)絡兼容功能的設施。按照不同的分類標準，網(wǎng)關也有很多種。TCP/IP協(xié)議里的網(wǎng)關是最常用的，在這里我們所講的“網(wǎng)關”均指TCP/IP協(xié)議下的網(wǎng)關。那么網(wǎng)關到底是什么呢？網(wǎng)關實質上是一個網(wǎng)絡通向其他網(wǎng)絡的IP地址。比如有網(wǎng)絡A和網(wǎng)絡B，網(wǎng)絡A的IP地址范圍為“”，；網(wǎng)絡B的IP地址范圍為“”。在沒有路由器的情況下，兩個網(wǎng)絡之間是不能進行TCP/IP通信的，即使是兩個網(wǎng)絡連接在同一臺交換機(或集線器)上，TCP/IP協(xié)議也會根據(jù)子網(wǎng)掩碼()判定兩個網(wǎng)絡中的主機處在不同的網(wǎng)絡里。而要實現(xiàn)這兩個網(wǎng)絡之間的通信，則必須通過網(wǎng)關。如果網(wǎng)絡A中的用戶主機發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)包的目的主機不在本地網(wǎng)絡中，就把數(shù)據(jù)包轉發(fā)給它自己的網(wǎng)關，再由網(wǎng)關轉發(fā)給網(wǎng)絡B的網(wǎng)關，網(wǎng)絡B的網(wǎng)關再轉發(fā)給網(wǎng)絡B的某個用戶主機(如圖23所示)。網(wǎng)絡B向網(wǎng)絡A轉發(fā)數(shù)據(jù)包的過程也是類似的。只有設置好網(wǎng)關的IP地址，TCP/IP協(xié)議才能實現(xiàn)不同網(wǎng)絡之間的相互通信。網(wǎng)關的IP地址是具有路由功能的設備的IP地址，具有路由功能的設備有路由器、啟用了路由協(xié)議的服務器(實質上相當于一臺路由器)、代理服務器(也相當于一臺路由器)。 路由器(Router)路由器是連接因特網(wǎng)中各局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)的設備，它會根據(jù)信道的情況自動選擇和設定路由，以最佳路徑，按前后順序發(fā)送信號的設備。路由器是一種專門的計算機，在所有數(shù)據(jù)網(wǎng)絡的運作中都扮演著極為重要的角色。路由器主要負責連接各個網(wǎng)絡，它的功能有：確定發(fā)送數(shù)據(jù)包的最佳路徑，將數(shù)據(jù)包轉發(fā)到目的地。需要指出的是，當兩個不同類型的網(wǎng)絡彼此相連時，必須使用路由器。例如LAN A是以太網(wǎng)類型，LAN B是令牌環(huán)網(wǎng)類型，此時就可以用路由器將這兩個局域網(wǎng)相連，如圖24所示。路由器通過獲知遠程網(wǎng)絡和維護數(shù)據(jù)路由信息來進行數(shù)據(jù)包轉發(fā)，是多個IP網(wǎng)絡的匯合點或結合部分，它主要依據(jù)第三層信息即目的IP地址來做出轉發(fā)覺定。路由器使用路由表來查找數(shù)據(jù)包的目的IP與路由表中網(wǎng)絡地址之間的最佳匹配，路由表最后會確定轉發(fā)數(shù)據(jù)包的送出接口，然后路由器會將數(shù)據(jù)包封裝為適合該送出接口的數(shù)據(jù)鏈路幀。路由器選擇通暢快捷的近路，能大大提高通信速度，減輕網(wǎng)絡系統(tǒng)通信負荷，節(jié)約網(wǎng)絡系統(tǒng)資源，提高網(wǎng)絡系統(tǒng)暢通率，從而讓網(wǎng)絡系統(tǒng)發(fā)揮出更大的效益來。目前路由器已經(jīng)廣泛應用于各行各業(yè)，各種不同檔次的產(chǎn)品已經(jīng)成為實現(xiàn)各種骨干網(wǎng)內(nèi)部連接、骨干網(wǎng)間互聯(lián)和骨干網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)互通業(yè)務的主力軍。 交換機(Switch)交換機(Switch)是一種用于電信號轉發(fā)的網(wǎng)絡設備。它可以為接入交換機的任意兩個網(wǎng)絡節(jié)點提供獨享的電信號通路。最常見的交換機是以太網(wǎng)交換機。以太網(wǎng)交換機是基于目的主機網(wǎng)卡的硬件地址（Media Access Control MAC地址）進行轉發(fā)。交換機自身維護著一個表，稱為MAC表，該表將目的MAC地址與連接節(jié)點的端口進行映射。交換機可以通過“學習”向MAC表中填入MAC地址及其對應的端口之間的映射關系，通過在數(shù)據(jù)幀的始發(fā)者和目標接收者之間建立臨時的交換路徑，使數(shù)據(jù)幀直接由源地址到達目的地址。交換機還可以將LAN細分為多個單獨的沖突域，其每個端口都代表一個單獨的沖突域，并為該端口連接的節(jié)點提供完全的介質帶寬。如圖25所示，在所有節(jié)點直接連接到交換機的LAN中，網(wǎng)絡的吞吐量大幅增加，每個用戶計算機連接到交換機的獨立端口，是一個獨立的沖突域并擁有全部帶寬，這種增加主要是由于三個原因：每個端口有專用的帶寬；沒有沖突的環(huán)境；全雙工通信。所謂全雙工是指：在全雙工通信中，數(shù)據(jù)流為雙向，因此可以同時發(fā)送和接受數(shù)據(jù)。 網(wǎng)橋(Bridge)網(wǎng)橋是LAN早期較為常用的設備，網(wǎng)橋逐漸被交換機所取代，使得交換機成為目前LAN常用設備。網(wǎng)橋用于連接或橋接兩個物理網(wǎng)段，可對網(wǎng)絡數(shù)據(jù)的流通進行管理。它工作于數(shù)據(jù)鏈路層，根據(jù)MAC地址來轉發(fā)幀，不但能擴展網(wǎng)絡的距離或范圍，而且可提高網(wǎng)絡的性能、可靠性和安全性。網(wǎng)橋的功能如同交換機，網(wǎng)橋與交換機的區(qū)別在與市場，而不在與技術。網(wǎng)橋和交換機對網(wǎng)絡進行分段的方式相同，交換機就是一個多端口的網(wǎng)橋。確切地說，高端口密度的網(wǎng)橋就稱為局域網(wǎng)交換機。通俗的說，網(wǎng)橋的工作像很早以前的電話接線員,你撥給接線員,告訴他接給誰,網(wǎng)橋自身維護著一張表，稱為MAC表，它可以通過“學習”向MAC表中填入MAC地址及其對應的端口之間的映射關系，下次再發(fā)送數(shù)據(jù)時不會再廣播。網(wǎng)橋內(nèi)所有接口都在一個廣播域,在網(wǎng)橋不知道你去的目的地時會發(fā)送廣播包到所有設備,直到有你想找的為止。 集線器(Hub)集線器(Hub)的主要功能是對接收到的信號進行再生整形放大，以擴大網(wǎng)絡的傳輸距離，同時把所有節(jié)點集中在以它為中心的節(jié)點上。它工作于OSI參考模型第一層，即“物理層”。集線器與網(wǎng)卡、網(wǎng)線等傳輸介質一樣，屬于局域網(wǎng)中的基礎設備，采用CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect）即載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測方法訪問方式。集線器不具有網(wǎng)絡管理的功能，故價格比較便宜，在一般中、小型企業(yè)的環(huán)境中，若所連接的電腦不多（1020臺），且使用者集中在某一區(qū)域，則可選用廉價且使用的集線器。集線器屬于純硬件網(wǎng)絡底層設備，基本上不具有類似于交換機的智能記憶能力和學習能力。它也不具備交換機所具有的MAC地址表，所以它發(fā)送數(shù)據(jù)時都是沒有針對性的，而是采用廣播方式發(fā)送。也就是說當它要向某節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)時，不是直接把數(shù)據(jù)發(fā)送到目的節(jié)點，而是把數(shù)據(jù)包發(fā)送到與集線器相連的所有節(jié)點，如圖26所示。 中繼器(Repeater)中繼器（Repeater）是局域網(wǎng)環(huán)境下用來延長網(wǎng)絡距離的最簡單最廉價的互聯(lián)設備，操作在OSI的物理層，中繼器對在線路上的信號具有放大再生的功能。中繼器是連接網(wǎng)絡線路的一種裝置，常用于兩個網(wǎng)絡節(jié)點之間物理信號的雙向轉發(fā)工作。中繼器是最簡單的網(wǎng)絡互聯(lián)設備，主要完成物理層的功能，負責在兩個節(jié)點的物理層上按位傳遞信息，完成信號的復制、調整和放大功能，以此來延長網(wǎng)絡的長度。由于存在損耗，在線路上傳輸?shù)男盘柟β蕰饾u衰減，衰減到一定程度時將造成信號失真，因此會導致接收錯誤。中繼器就是為解決這一問題而設計的。它完成物理線路的連接，對衰減的信號進行放大，保持與原數(shù)據(jù)相同。一般情況下，中繼器的兩端連接的是相同的媒體，但有的中繼器也可以完成不同媒體的轉接工作。從理論上講中繼器的使用是無限的，網(wǎng)絡也因此可以無限延長。事實上這是不可能的，因為網(wǎng)絡標準中都對信號的延遲范圍作了具體的規(guī)定，中繼器只能在此規(guī)定范圍內(nèi)進行有效的工作，否則會引起網(wǎng)絡故障。本科畢業(yè)設計（論文） 局域網(wǎng)技術現(xiàn)狀分析與分類第3章 局域網(wǎng)技術現(xiàn)狀分析與分類 局域網(wǎng)（Local Area Network，LAN）產(chǎn)生于20世紀70年代。微型計算機的發(fā)明和迅速流行，計算機應用的不斷深入和擴大，以及對信息交流、資源共享和高帶寬的迫切需求，都直接推動了局域網(wǎng)的發(fā)展。進入20世紀90年代，局域網(wǎng)技術發(fā)展突飛猛進，新技術、新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)。特別是交換技術的出現(xiàn)，更使局域網(wǎng)技術進入了一個嶄新的階段。局域網(wǎng)是計算機網(wǎng)絡的重要組成部分，是當今計算機網(wǎng)絡技術應用與發(fā)展非?；钴S的一個領域。公司、企業(yè)、政府部門及住宅小區(qū)內(nèi)的計算機都通過LAN連接起來，以達到資源共享、信息傳遞和數(shù)據(jù)通信的目的。而信息化進程的加快，更是刺激了通過LAN進行網(wǎng)絡互連需求的劇增。 局域網(wǎng)技術現(xiàn)狀在局域網(wǎng)組網(wǎng)技術中比較成熟且應用較多的技術的網(wǎng)絡類型有：Ethernet、ATM（Asynchronous Transfer Mode，異步傳輸模式）、DDN(Digital Data Network，數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng))、FDDI（Fiber Distributed Data Interface, 光纖分布式數(shù)據(jù)接口），其中100M的FDDI面臨淘汰。數(shù)據(jù)分配上也分為共享式和交換式，網(wǎng)間數(shù)據(jù)交換核心方面分為路由和三層交換兩種。在以上幾個方面中網(wǎng)絡類型的選擇是關鍵，目前的主要技術之爭是發(fā)生在以太網(wǎng)和ATM之間的，這兩種技術各有短長：ATM技術相對以太網(wǎng)來說是一種較為為新型的技術，它基于面向連接，提供QoS保障，在實時數(shù)據(jù)傳送，預留帶寬方面有不可比擬的優(yōu)越性，特別適合實時多媒體的交互式通訊和一些突發(fā)性的數(shù)據(jù)傳送要求，它針對不同的數(shù)據(jù)通訊類型會給予不同的質量保證，另外小信元有利于速率的不斷提高，但由于其技術成熟度不夠，且目前直接基于ATM的應用類型還比較少，它的優(yōu)越性受到了限制，此外，它的元件和設備價格昂貴是另一個不利與推廣的弱點。而以太網(wǎng)則是應用最廣泛、發(fā)展最成熟的一種局域網(wǎng)，以太網(wǎng)的標準化程度非常高，并且價格低廉，得到了業(yè)界幾乎所有廠商的支持。 局域網(wǎng)分類從目前的發(fā)展情況來看，局域網(wǎng)可以分為兩類：共享介質局域網(wǎng)（Shared LAN）如：以太網(wǎng)、令牌環(huán)、令牌總線；交換式局域網(wǎng)（Switched LAN）如：交換式以太網(wǎng)、ATM局域網(wǎng)。以太網(wǎng)（Ethernet）是目前應用最廣的一類局域網(wǎng)。10BaseT以太網(wǎng)的中心連接設備是集線器（Hub），它是對“共享介質”總線型局域網(wǎng)結構的一種改進，用集線器作為以太網(wǎng)的中心連接設備時，所有結點通過非屏蔽雙絞線與集線器連接，這樣的以太網(wǎng)在物理結構上是星型結構，但它在邏輯上仍然是總線型結構，并且在MAC層仍然采用CSMA/CD介質訪問控制方式，當集線器接收到某個結點發(fā)送的幀時，它立即將數(shù)據(jù)幀通過廣播方式轉發(fā)到其它端口。在10BaseT的以太網(wǎng)中，如果網(wǎng)中有N個結點，那么每個結點平均能分到的帶寬為10Mbps/N。顯然，當局域網(wǎng)的規(guī)模不斷的擴大，結點數(shù)N不斷增加時，每個結點平均能分到的帶寬將越來越少。因為Ethernet的N個結點共享一條10Mbps的公共通信信道，所以當網(wǎng)絡結點數(shù)N增大，網(wǎng)絡通信負荷加重時，沖突和重發(fā)現(xiàn)象將大量發(fā)生，網(wǎng)絡效率急劇下降，網(wǎng)絡傳輸延遲增長，網(wǎng)絡服務質量下降。為了克服網(wǎng)絡規(guī)模和網(wǎng)絡性能之間的矛盾，人們提出了將“共享介質方式”改為“交換方式”的方案，這就推動了“交換局域網(wǎng)”技術的發(fā)展。交換局域網(wǎng)的核心設