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计算机网络局域网
[摘 要]
网络已经成为人们工作和学习中不可缺少的工具，而局域网又是网络时代中必不可少的一种网络模式。局域网的拓扑结构有环型拓扑结构、树型拓扑结构、星型拓扑结构和总线型拓扑结构。现代局域网多用总线型和环型拓扑结构。高校网络教学、网络会议、数字化图书馆、网络存储技术和网络实验室等应用不断推广，便携式计算机等可移动设备的广泛应用，人员流动性增大，有些区域不适合大规模布线，使得有线局域网无法满足在校师生无线、移动接入校园网，随时随地接入Internet 的要求。局域网的作用已从最初的主机连接、文件和打印服务，转向围绕着客户机／服务器模式的大数据流应用、Intranet、WWW浏览、实时音频／视频传送等服务，日益庞大及增长的数据流持续增加了网络负荷。同时，由于基于工作组或部门级的服务器解决方案被企业级服务器所替代，促使数据流向发生了根本变化，网络主干的地位进一步得到提高。这些都促使局域网络技术从网桥技术、主干路由技术向局域网交换技术过渡。交换技术的发展为局域网交换机提供了一个空前的发展机遇，也极大地促进了局域网交换机技术与产品的更新换代。
[关键词] 计算机网络 局域网 拓扑结构 无线局域网
引言
网络已经成为人们工作和学习中不可缺少的工具，而局域网又是网络时代中必不可少的一种网络模式。它的存在给我们日常生活和工作带来便利，尤其是适用于一个单位或者地域的小型局域网受到很多人的青睐。局域网的概念
局域网(Local Area Network)是在一个局部的地理范围内(如一个学校、工厂和机关内)，将各种计算机。外部设备和数据库等互相联接起来组成的计算机通信网，简称LAN。它可以通过数据通信网或专用数据电路，与远方的局域网、数据库或处理中心相连接，构成一个大范围的信息处理系统。2 局域网的特点
2.1局域网有以下特点：
①覆盖范围一般在几公里以内； ②采用专用的传输媒介来构成网路，传输速率在1兆比特/秒到100兆比特/秒之间或更高；
③多台(一般在数十台到数百台之间)设备共享一个传输媒介；
④网络的布局比较规则，在单个LAN内部一般不存在交换节点与路由选择问题； ⑤拓扑结构主要为总线型和环型。小型局域网的图形结构举例：
图1
图2 2.2从功能的角度来看，局域网具有以下几个特点：
⑴共享传输信道。在局域网中，多个系统连接到一个共享的通信媒体上。
⑵地理范围有限，用户个数有限。通常局域网仅为一个单位服务，只在一个相对独立的局部范围内连网，如一座楼或集中的建筑群内。一般来说，局域网的覆盖范围约为10m～10km内或更大一些。⑶传输速率高。局域网的数据传输速率一般为1～100Mbps，能支持计算机之间的高速通信，所以时延较低。
⑷误码率低。因近距离传输，所以误码率很低，一般在10-8～10-11之间。
⑸多采用分布式控制和广播式通信。在局域网中各站是平等关系而不是主从关系，可以进行广播或组播。⑹局域限制，只能在小范围使用。3 局域网的拓扑结构及其各拓扑结构的优缺点
计算机网络的拓扑结构是指网络中各个站点相互连接的形式，在局域网中明确将就是文件服务器、工作站和电缆等的连接形式。现在最主要的拓扑结构有总线型拓扑、星型拓扑、[1]环型拓扑以及它们的混合型。3.1环形拓扑结构：
在环形拓扑结构中，是将所有主机串联在一个封闭的环路中，所有节点通过点到点
[2]通信线路连接成闭合环路，每个节点能够接收同一条链路传来的数据，并以同样的速率串行地将该数据沿环送到另一端链路上。3.1.1 环形拓扑结构的优点
①没有路径选择问题（两个节点之间只有唯一点通路），控制协议简单。
②结构简单，增加或减少节点时，仅需简单的连接操作。
③所需的传输介质少于星形拓扑网络。
④传输时间固定，适用于数据传输实时性要求较高的场合。
⑤适合使用光纤。光纤的传输速率很高，十分适合于环形拓扑的单向传输。3.1.2 环形拓扑结构的缺点
①可靠性差。因为环上的数据传输要通过接在环上得每一个节点，所以任何节点的故障都会导致环路不能正常工作，甚至瘫痪。
②故障检测困难。与总线拓扑类似，因为不是集中控制，故障检测需要网上各个节点参与进行，因此实现困难。
③传输效率低。由于信号串行通过各个节点，因此节点过多时，网络响应时间将相应变长。
3.2 树形拓扑结构
树形拓扑可以看作是总线拓扑的扩展，形状象一棵倒置的树，顶端是树根，树根下面是分支。树根接收各节点发送的数据，然后再广播发送到全网。3.2.1树型拓扑结构的优点
①易于扩充。树形结构可以延伸出很多分支和子分支，这些新节点和新分支都能容易地加入网内。
②故障隔离较容易。如果某一分支的节点或线路发生故障，很容易将故障分支与整个系统隔离开来。
3.2.1树型拓扑结构的缺点
各个节点对根节点的依赖性太大。如果根发生故障，则全网不能正常工作。3.3 星形拓扑结构
在星形拓扑结构中，连接的方法是将网络中的所有计算机都以点对点的方式连接到某一[3]中央设备上。每个节点通过点到点通信线路与中心节点连接，节点间的通信都通过中心节点进行。
3.3.1 星型拓扑结构的优点
①结构简单、控制简单。因为任何一个节点只与中心节点相连接，所以媒体访问控制方法很简单，访问协议也简单，因此组网容易、便于管理。
②故障诊断和隔离容易。中心节点对连接线路可以逐一地隔离开来进行故障检测和定位，单个连接点的故障只影响一个设备，不会影响全网。③方便服务、扩展性好。由于各节点是独立的，所以中心节点可以方便地对各个节点提供服务，增加或减少节点也不需要中断网络。
3.3.2 星型拓扑结构缺点
①传输介质需求较大。因为每个节点都要与中心节点直接相连，需要耗费大量的传输介质，安装、维护的工作量大增。此外，通信线路的利用率也较低。
②中心节点是全网可靠性的瓶颈，中心节点的故障可能造成全网瘫痪。
③各节点的分布处理能力较差。3.4 总线形拓扑结构
在总线形拓扑结构中，所有节点都直接连接到一条公共传输媒体上（总线），任何一个
[4]节点发送的信号都沿着总线进行传播，而且能被所有其它节点接收。3.4.1总线型拓扑结构的优点
①结构简单，所需要的传输介质最少。
②无中心节点，任何节点的故障都不会造成全网的瘫痪，有较高的可靠性。③易于扩充，但增加节点时需中断网络。3.4.2 总线型拓扑结构的缺点
①信号随传输距离的增加而衰减，因此总线的长度有限。
②故障诊断和隔离较困难。一个链路故障，将会破坏网络上所有节点的通信。探测电缆故障时，需要涉及整个网络。
③分布式协议（争用技术）使访问控制复杂，并不能保证信息的及时传送。4 高校局域网的应用概述
高校网络教学、网络会议、数字化图书馆、网络存储技术和网络实验室等应用不断推广，便携式计算机等可移动设备的广泛应用，人员流动性增大，有些区域不适合大规模布线，使得有线局域网无法满足在校师生无线、移动接入校园网，随时随地接入Internet 的要求[5]。无线局域网技术（Wirele Local Area Network）可以有效的弥补这些不足。作为传统局域网的补充，能覆盖有线网络难以涉及的范围，满足不确定环境中网络资源的使用和共享需求，在校园网中有很广阔的应用前景。目前，拥有无线校园网已经成为高校信息化网络化发展的标志。4.1无线局域网概述
4.1.1 无线网络和无线局域网之间的联系
无线网络和无线局域网无线网络通过将数据信号加载到在空气中传播的无线电波上实现数据传输。从无线网络的覆盖面积范围可以分为无线个人区域网（Wirele Personal Area
[6]Network ,WPAN），无线局域网，蜂窝式移动电话网络。
无线局域网是计算机网络与无线通信技术相结合的产物，它以无线多址信道作为传输媒介，利用电磁波完成数据交互，实现传统有线局域网的功能。无线局域网有两层含义，即：“无线”和“局域网”。“无线”指无线网络，“局域网”是指通信范围介于广域网和个人网之间的网络。
无线局域网具有灵活性强和移动性强、网络部署方便快捷、网络规划和重新调整简单、扩展性好、成本低的特点。4.1.3 无线局域网的发展
无线局域网采用的标准无线局域网常用的实现技术有红外数据协会推出的IrDA,家用射频工作组提出的HomeRF、Bluetooth、美国的802.11 协议和欧洲的HiperLAN2 协议。在亚洲和美洲主要是利用IEEE802.11 系列的产品来构建无线局域网络。世纪70 年代人们开始无线网的研究。1997 年，IEEE 通过了802.11 标准，该标准中规定了传输速度最高达2Mbit/s。1999 年，IEEE802.11b 的11 Mbit/s 标准通过。“b”标准成本低廉，性能可靠，应用广泛。IEEE802.11a 扩充了标准的物理层频带为5GHz，传输速率达到54Mbit/s。2001 年，IEEE802.11 小组通过了新的WLAN 标准IEEE802.11g，在2.4GHz频带上可以实现54 Mbit/s 的数据传送。IEEE802.11g 的推出对WLAN 的发展起到很大的推动作用，目前应用的标准主要为IEEE802.11b、IEEE802.11a、IEEE802.11g，相关性能比较如表1。IEEE802.11i 标准在2004 年六月正式被IEEE 批准，并成为无线局域网规范即IEEE802.11 的一部分。IEEE 802.11i 标准中主要包含加密技术：TKIP(Temporal Key IntegrityProtocol)和AES（Advanced Encryption Standard），以及认证协议IEEE802.1x。
未来的局域网将集成包括一整套服务器程序、客户程序、防火墙、开发工具、升级工具等，给企业向局域网转移提供一个全面解决方案。局域网将进一步加强和E-mail、群件的结合，将Web技术带入E-mail和群件，从信息发布为主的应用转向信息交流与协作。局域网将提供一个日益牢固的安全防卫、保障体系，局域网也是一个开放的信息平台，可以随时集成新的应用。
随着无线局域网(WLAN)产品迅速发展并走向成熟，许多企业为了提高员工的工作效率，开始部署无线网络。中学及大学在内的许多学校也开始实施无线网络，随着家庭电脑的普及和住房装修的高档化，家庭无线网络也成为一个潜在的市场。4.1.4无线局域网应用的无线连接设备
无线局域网网络应用的主要设备有无线网卡、无线AP、无线路由器、无线天线。
⑴ 无线网卡（Network Interface Card，NIC）无线网卡的功能类似有线网卡，无线终端用无线网卡经由无线AP再进入以太网或者无线路由器，从而实现文件或信息数据的传递。
无线网卡种类主要分为笔记本电脑内置的PCMCIA 无线网卡，用于台式机的PCI 无线网卡，和两者均适用的USB 网卡。
⑵ 无线 AP（AccePoint，又称无线接入点）无线接入点完成无线局域网和有线局域网之间的桥接，在两者之间接收数据、缓冲存储和传输数据，协调无线与有线网络之间的关键部件。接入点通常通过标准以太网线连接到有线网络上，并通过天线和无线设备进行通信，在有多个接入点时，用户可以在接入点之间漫游切换。接入点的有效范围是20~500m，根据技术配置和使用情况，一般接入点可以支持15~250 个用户，考虑到带宽一般25~30 个用户为宜。
⑶ 无线路由器：路由器工作在OSI 协议的第三层网络层，用于网络之间的互联。完成网络层的中级任务，为收到的报文寻找正确的路径和把报文转发出去。无线路由器提供连接网际或网路内的ISDN（综合业务数字网）、专用电话线及帧中继。可以由单一中心支持数百个远端无线网络接入。
⑷ 无线天线：无线局域网中的无线天线根据安装的位置可以分为内置天线和外置天线。
内置天线的体积小一般用于无线终端设备的无线网卡上，内置于设备中，天线增益很低，作用范围较小，从几米到上百米。外置天线的体积较大，一般用于无线AP 或无线路由器上，天线增益较大，作用范围较大，从几百米到几十千米。无线局域网中的天线根据其覆盖功率范围功能分为全向天线和定向天线。全向天线是以天线为中心点实现一定覆盖范围为半径的一个球形覆盖区域。定向天线是为了某种目的要求实现在某一个方向一定距离范围内的覆盖。结束语
局域网的存在给我们的日常生活和工作带来便利的同时，但由于其自身的特点，它又有其自身的局限性，所以在选择应用局域网的时候需要把局域网的特点和自身的需求结合起来已达到优选。而根据我国的现实国情，我们国家存在很多中小企业，我个人认为，如果我们将局域网层级化，即成为同心圆式的模式将更节省能源，并且能将共享信息更优化和便捷化！
参考文献
[1] 颜辉,桑磊.计算机组装与维护[M].北京:清华大学出版社,2009:4.[2],[3], [4] 郝兴伟.计算机网络技术及应用[M].北京：高等教育出版社,2004:8.[5] Time创作室.Windows 2000 Server 构建局域网.北京:人民邮电出版社,2000.[6] 郝兴伟.高等学校教学站点的规划与建设.高等理科教育,2000.5.学院：核工程与地球物理学院 专业：勘查技术与工程 学号：1020230113 姓名：刘安历 指导老师：谢小林
