【正文】 每個節(jié)點在保證信號強度的同時，實現(xiàn)整個區(qū)域的覆蓋。 （ 2） 高性能、高集成度的 CMOS 和 GaAs 半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，以及多芯片模塊技術(shù)（ MCM）的出現(xiàn)，使得在一塊低功耗、低成本專用集成電路（ ASIC）芯片上可同時實現(xiàn)信號的調(diào)制解調(diào)，完成在微波以上頻段的收發(fā)信功能。 專 科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 （ 3） 網(wǎng)絡(luò)軟硬件設(shè)計技術(shù)的進展，使芯片實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)處理和復(fù)雜協(xié)議成為可能 專 科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 第 2章 局域網(wǎng)概述 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 定義為一組臺式計算機和其它設(shè)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(shè)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(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 )互連在一起的計算機 ,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 ,功能性定義強調(diào)的是外界行為和服務(wù)；技術(shù)性定義強調(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 ,最終用戶的上線速率通常為 。 LAN 的拓撲結(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、易擴縮和易于管理及安全等多種特性。 LAN 的發(fā)展史 在計算機應(yīng)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(jié)果。 后來 ,隨著電子技術(shù)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 專 科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 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(qū)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(wù)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(qū)動器進行共享式訪問。第一個磁盤服務(wù)器是在 CP/M 操作系統(tǒng)下運行的。 早期的 LAN，用戶對硬盤驅(qū)動器的共享訪問是經(jīng)過連到共享驅(qū)動器的計算機實現(xiàn)的。計算機中的軟件將公享的硬盤驅(qū)動器分成稱為 卷 的區(qū)域，每個用戶一個。在用戶看來 ,用戶分得的 卷 猶如他自己的專用盤驅(qū)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(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 能支持多個文件服務(wù)器 ,每個服務(wù)器又有多個硬盤驅(qū)動器與之相連 ,從而使LAN 很容易擴充。 除硬盤驅(qū)動器為 PC 用戶共享外，第二個供 PC 用戶共享的設(shè)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(wù)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(wù)器 ,用戶僅可使用與一定文件服務(wù)器相連的打印機 ,或使用與網(wǎng)絡(luò)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(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。需要強調(diào)的是 ,LAN 是通過將一組 PC 連接到指定為服務(wù)器的機器上來實現(xiàn)的 ,連接媒體可有多種 ,如同軸電纜等。 LAN 的基本組成 要構(gòu)成 LAN,必須有其基本組成部件。 LAN 既然是一種計算機網(wǎng)絡(luò) ,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(luò)只由大型機或小型機構(gòu)成。因此 ,對于 LAN 而言，個人計算機是一種必不可少的構(gòu)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 。 專 科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 第三個構(gòu)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(luò)適配器 ，但在構(gòu)成 LAN 時 ,則是不可少的部件。 第四個構(gòu)件是將計算機與傳輸媒體相連的各種連接設(shè)備 ,如 DB15 插頭座、RJ45 插頭座等。 具備了上述四種網(wǎng)絡(luò)構(gòu)件 ,便可搭成一個基本的 LAN 硬件平臺 ,如圖 所示。 圖 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(luò)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(wù)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(jié)構(gòu)： ① 計算機 (特別是 PC 機 )； ② 傳輸媒體 ； ③ 網(wǎng)絡(luò)適配器 ； ④ 網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備 ； ⑤ 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。 LAN 的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu) 網(wǎng)絡(luò)拓撲結(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 ,實際上只有幾種方式能適合 LAN 的工作。 如果一個網(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 專 科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 種連接稱為點對點連接。用這種方式形成的網(wǎng)絡(luò)稱為全互連網(wǎng)絡(luò) ,如圖 所示。圖中有 6 個設(shè)備，在全互連情況下 ,需要 15 條傳輸線路。如果要連的設(shè)備有 n 個 ,所需線路將達到 n(n1)/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撲結(jié)構(gòu)，是 因為當需要通過互連設(shè)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(shù) 。 圖 目前大多數(shù) LAN 使用的拓撲結(jié)構(gòu)有 3 種 : ① 星行拓撲結(jié)構(gòu) ； ② 環(huán)行拓撲結(jié)構(gòu) ； ③ 總線型拓撲結(jié)構(gòu) 。 星型拓撲結(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)，如圖 所示。其中 ,圖 為電話網(wǎng)的星型結(jié)構(gòu) ,圖 為目前使用最普遍的以太網(wǎng)星型結(jié)構(gòu) ,處于 中心位置的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備稱為集線器 ,英文名為 Hub。 圖 電話網(wǎng)的星型結(jié)構(gòu) 專 科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 圖 以 Hub為重心的結(jié)構(gòu) 這種結(jié)構(gòu)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(shè)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(jié)構(gòu)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 。 環(huán)形網(wǎng)絡(luò)拓撲結(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 所示。這種結(jié)構(gòu)顯而易見消除了端用戶通信時對中心系統(tǒng)的依賴性 。 圖 環(huán)形網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu) 環(huán)行結(jié)構(gòu)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 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 。 專 科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 總線拓撲結(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 所示。使用 這種結(jié)構(gòu)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(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。 圖 總線拓撲結(jié)構(gòu) 這種結(jié)構(gòu)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(quán)。媒體訪問獲取機制較復(fù)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(shù)中使用最普遍的一種 。 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng) 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng) (NOS)是網(wǎng)絡(luò)的心臟和靈魂，是向網(wǎng)絡(luò)計算機提供服務(wù)的特殊的操作系統(tǒng)它在計算機操作系統(tǒng)下工作 ,使計算機操作系統(tǒng)增加了網(wǎng)絡(luò)操作所需要的能力。例如象前面已談到的當你在 LAN 上使用字處理程序時 ,你的 PC 機操作系統(tǒng)的行為像在沒有構(gòu)成 LAN 時一樣，這正是 LAN 操作系統(tǒng)軟件管理了你對字處理程序的訪問。網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)運行在稱為服務(wù)器的計算機上 ,并由連網(wǎng)的計算機用戶共享 ,這類用戶稱為客戶 。 專 科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 NOS 與運行在工作站上的單用戶操作系統(tǒng)或多用戶操作系統(tǒng)由于提供的服務(wù)類型不同而有差別。一般情況下， NOS 是以使網(wǎng)絡(luò)相關(guān)特性最佳為目的的。如共享數(shù)據(jù)文件、軟件應(yīng)用以及共享硬盤、打印機、調(diào)制解調(diào)器、掃描儀和傳真機等。一般計算機的操作系統(tǒng)，如 DOS 和 OS/2 等 ,其目的是讓用戶與系統(tǒng)及在此操作系統(tǒng)上運行的各種應(yīng)用之間的交互作用最佳。 為防止一次由一個以上的用戶對文件進行訪問，一般網(wǎng)絡(luò)操作 系統(tǒng)都具有文件加鎖功能。如果沒有這種功能 ,將不會正常工作。文件加鎖功能可跟蹤使用中的每個文件 ,并確保一次只能一個用戶對其進行編輯。文件也可由用戶的口令加鎖 ,以維持專用文件的專用性。 NOS 還負責管理 LAN 用戶和 LAN 打印機之間的連接。 NOS 總是跟蹤每一個可供使用的打印機以及每個用戶的打印請求 ,并對如何滿足這些請求進行管理 ,使每個端用戶的操作系統(tǒng)感到所希望的打印機猶如與其計算機直接相連。 NOS 還對每個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的通信進行管理 ,這是通過 NOS中的媒體訪問法來實現(xiàn)的。 NOS 的各種安全特性可用來管理每個用戶的 訪問權(quán)利 ,確保關(guān)鍵數(shù)據(jù)的安全保密。因此 ,NOS 從根本上說是一種管理器 ,用來管理連接、資源和通信量的流向 。 LAN 的結(jié)構(gòu)類型 LAN 的結(jié)構(gòu)主要有三種類型：以太網(wǎng)（ Ether）、令牌環(huán)（ Token Ring）、令牌總線 (Token Bus)以及作為這三種網(wǎng)的骨干網(wǎng)光纖分布數(shù)據(jù)接口（ FDDI）。它們所遵循的標準都以 802 開頭 ,目前共有 11 個與局域網(wǎng)有關(guān)的標準 ,它們分別是： IEEE —— 通用網(wǎng)絡(luò)概念及網(wǎng)橋等 IEEE —— 邏輯鏈路控制等 IEEE —— CSMA/CD 訪問方法及物理層規(guī)定 IEEE —— ARC 總線結(jié)構(gòu)及訪問方法 ,物理層規(guī)定 IEEE —— Token Ring 訪問方法及物理層規(guī)定等 IEEE —— 城域網(wǎng)的訪問方法及物理層規(guī)定 IEEE —— 寬帶局域網(wǎng) IEEE —— 光纖局域網(wǎng) (FDDI) IEEE —— ISDN 局域網(wǎng) IEEE —— 網(wǎng)絡(luò)的安全 IEEE —— 無線局域網(wǎng) 專 科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 上述 LAN 技術(shù)各有自身的敷纜規(guī)則與工作站的連接方法，硬件需 求以及各種其它部件的連接規(guī)定。 網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)有兩種類型，一個是指相互連接的工作站的物理布局，另一個是網(wǎng)絡(luò)的工作方式。前者是人們可以看到的連接結(jié)構(gòu)，后者是邏輯、操作結(jié)構(gòu)，因而是不可見的，并稱之為邏輯拓撲結(jié)構(gòu)。 LAN 的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)廣泛采用的主要有總線型和環(huán)型。 LAN 使用的星型結(jié)構(gòu)主要是指用雙絞