局域网组成及技术-组网工程与技术

计算机局域网包括计算机主机、网络传输介质、网络接口卡、网络连接设备、网络操作系统、网络应用软件等系统。

1.网络主体设备

计算机网络中的主体设备称为主机，按照主机的能力不同，可以分为服务器和客户机两类。服务器是计算机网络中的核心设备，为网络用户提供服务。按照安装的服务器软件的功能可以将服务器分为文件服务器、数据库服务器、打印服务器、电子邮件服务器、Web服务器等。服务器往往由高配置的大型机、小型机或工作站充当。衡量服务器性能的指标有响应速度和作业吞吐量、可扩展性、可用性、可管理性和可靠性等。计算机也可以充当服务器，但是处理能力有限。

客户机是指使用网络功能的各种主机和终端设备，通常指网络上大量存在的计算机。客户机通过计算机网络可以访问服务器提供的各种网络服务，实现数据的传输和信息的交流。网络上许多计算机在向他人提供服务的同时也享受他人提供的服务，所以既是服务器也是客户机。

2.网络接入设备

计算机要具有接入网络的功能，必须增加相应的接入设备，根据计算机接入网络途径的不同，网络接入设备包括网卡和调制解调器。

（1）网卡

网卡又叫做网络接口卡（Network Interface Card，NIC）或网络适配器，它是计算机接入局域网的基本接入设备。网卡上留有接口，通过网线与局域网相连，如图1-12所示。

每块网卡都有全球唯一的固定编号，称为网卡的MAC（Media Access Control）地址或物理地址，它由网卡生产厂家写入网卡的EPROM中。网络中的计算机或其他设备借助MAC地址完成通信和信息交换。

在Windows系统中，可以通过输入ipconfig/all命令查看本机的MAC地址信息，如图1-13所示。Phys-icalAddress行后面的内容就是本机的MAC地址。

图1-12 PCI网卡

图1-13 ipconfig/all执行结果

（2）调制解调器

调制解调器（Modem）是计算机通过电话线接入网络的接入设备。由于电话线上传输的是模拟信号，而计算机内部使用的是数字信号，因此需要通过Mo-dem来进行模拟信号和数字信号的转换。将计算机内的数字信号转换成模拟信号的过程称为调制，反之称为解调。

图1-14 外置调制解调器

外置调制解调器如图1-14所示，可直接与计算机串口连接；内置式调制解调器则可直接插在计算机扩展槽中。

3.网络传输介质

网络传输介质用于连接网络中的各种设备，是数据传输的通路。网络中常用的传输介质分为有线介质和无线介质。有线介质包括双绞线、同轴电缆和光导纤维等，如图1-15所示；无线介质包括微波、卫星通信等。

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图1-15 传输有线介质

a）双绞线 b）同轴电缆 c）光导纤维

4.组网设备

计算机网络将地理上分散布置的计算机互相连接起来，但对于大型计算机网络而言，仅仅依靠线路是不够的，而且网络中的传输介质和各种协议所支持的节点数是有限的，因此要扩大网络的规模，需要增加一些网络连接设备。计算机网络主要是用中继器、集线器和路由器等网络连接设备将服务器、工作站和其他可共享设备连接在一起。

1）中继器（Repeater），也称为转发器，用于对传输信号的放大和再生。由于信号在网络的传输介质中有衰减和噪声，为了保证数据的完整性，要用中继器对接收到的信号进行放大和再生，以保证信号的完整性。

2）集线器（Hub），是网络的中心设备，其外观如图1-16所示。集线器是一个将信号进行放大和中转的设备，采用广播方式传递信息。集线器价格便宜，组网灵活，多用于星状布线。

集线器的端口数有8口、24口和32口等，每一个接口连接一个网络节点（如工作站）。如果所连接的节点数较多，集线器的端口数不够时，需使用级联技术将多个集线器连起来。

3）网桥（Bridge），也称为桥接器，是可以将两个局域网互连起来的设备。网桥一般具有两个以上的接口，用以连接两个网段或两个不同的局域网。

图1-16 集线器

4）交换机（Switcher），局域网中使用的小型交换机（见图1-17）外观与集线器类似，它与一般集线器的不同之处是：集线器将数据转发到所有的集线器端口，而交换机可将用户收到的数据包根据目的地址转发到特定的端口，这样可以降低整个网络的数据传输量，提高效率。随着快速以太网与千兆以太网对带宽需求的增加，用户对局域网交换机的需求越来越大，对其性能要求越来越高，很多网络硬件制造商都提供了系列的局域网交换机产品，应用最广泛的有Cisco公司的Catalyst系列交换机、3Com公司的SupeiStack Ⅱ系列交换机、Nortel公司的BayStack300与EtherSpeed系列交换机等产品。

5）路由器（Router），是用于在网络层扩展局域网的互连设备，如图1-18所示。路由器可以连接不同类型的网络或子网。当数据从一个子网传输到另一个子网时，路由器查看网络层分组的内容，根据到达数据包中的地址，决定是否转发以及从哪一个路由转发。

图1-17 交换机

图1-18 路由器

6）网关（Geteway），是在高层上实现多个网络互连的设备，当连接不同类型而协议差别又较大的网络时，需选用网关设备。不同网络通过网关进行互连后，网关能够对其网络协议进行转换，将数据重新分组，以便在不同类型的网络系统之间进行通信。图1-19是网关实现无线通信协议与Internet协议之间转换的示意图。由于协议转换是一件复杂的事，一般来说，网关只进行一对一转换，或是少数几种特定应用协议的转换，网关很难实现通用的协议转换。用于网关转换的应用协议有电子邮件、文件传输和远程工作站登录等。

图1-19 网关实现无线通信协议与Internet协议之间的转换

7）机柜，为了结构化布线的需要，在主配线间或中间配线间内往往安装一组机柜（见图1-20），把各种各样的网络设备（如交换机、路由器等）安装在机柜中，使得网络布局更加合理、清晰，便于管理和维护。