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第五章 局域网

5.1  网络构建基础

目录

5.1  网络构建基础

5.1.1 网络的分类

5.1.2  局域网的优点和缺点

5.1.3  网络节点

5.1.4  网络拓扑结构

5.1.5  网络链接 

5.1.6  通信协议

5.2  有线网络

5.2.1  有线网络基础知识

5.2.2  以太网

5.3  无线网络

5.3.1  无线网络基础知识

5.3.2  蓝牙

5.3.3  Wi-Fi

5.4  局域网的应用

5.4.1  文件共享

5.4.2  网络服务器

5.4.3  网络诊断和修复


 

5.1.1 网络的分类

计算机网络通常按照规模地理范围分为以下几类。

  1. 个人网(Personal Area Network,简称PAN)是在个人的工作和生活的地方把属于使用的电子设备通过无线技术链接。个人网覆盖范围约10米。
  2. 局域网(Local Area Network,简称LAN)用于链接有线的地理区域之内的个人计算机,可以采用多种有线和无线技术。局域网覆盖范围一般小于10千米。(校园网就是典型的局域网)
  3. 城域网(Metropolitan Area Nerwork,简称MAN)可以在一座城市的范围内进行数据传输。城域网覆盖范围10千米到100千米。
  4. 广域网(Wide Area Network,简称WAN)可以跨越国界,洲界,甚至是全球范围。因特网是世界上最大的广域网。

对于公司来说,还可以组建内联网(intranet)外联网(extranet)。1.内联网是面向公司内部员工的局域网 ,通过内联网进行1合作和信息共享。2.外联网则面向公司外部的授权访问者,通过外联网自己想知道的与公司有关的东西。

5.1.2  局域网的优点和缺点

通过局域网可以轻松的进行设备之间的信息和资源共享。局域网显著改变了人们的生活方式。

局域网有以下优点:

  1. 支持协同工作。
  2. 支持共用硬件,软件。
  3. 支持共享数据。
  4. 更方便的使用外部设备和服务。

局域网的缺点:

  1. 过于依赖网络互联设备。
  2. 不安全性。

5.1.3  网络节点

在计算机网络中,每一个连接点称作节点。节点可以是计算机,网络设备网络化外设。

  1. 计算机接入局域网需要网卡(Network Intelface Card,网络接口,简称NFC)。网卡也称适配器,通常集成在计算机的主板中。部分便携式的网卡可以直接插在USB接口上。
  2. 网络设备是用于传播网络数据或放大网络信号的电子设备。常用的网络设备有集线器,,网桥,网关,中继器,交换机,调制解调器,路由器。
  3. 网络化外设是指可以直接连接到网络的设备。带有网络功能的打印机,扫描仪等都可以看成网络化外设。

5.1.4  网络拓扑结构

计算机网络的通信线路在其布线上有不同的结构形式。而网络拓扑结构指的是计算机网络中的节点链路所组成的几何图形。

总线型拓扑结构的链路长度较短,但在高峰时段冲突情况可能更频繁;全互联型拓扑结构链路较长,但发生冲突的情况较少。在实际开发中可以根据不同的指标,例如可靠性、安全性、容量、可扩展性,可控制性、可监控性等来选择适合的网络拓扑结构。

5.1.5  网络链接 

有线局域网通过电缆连接各个节点,数据在电缆中进行传输。

1.网络电缆也双绞线,是用四对铜线缠绕而成,线的末端接以RJ45接头。

2.在城域网和广域网中,信号是在光缆中传输。光缆由“细如头发”的光导纤维制成。

宽带来衡量网络的数据传输能力。宽带是指单位时间内可传输的最大数据量。

  1. 数字数据的宽带常用比特/秒(bps或b/s);模拟数据的宽带用赫兹(Hz)来度量。
  2. 带宽较高的通信系统称为宽带,带宽较低的称为窄带。

5.1.6  通信协议

网络协议指的是计算机网络中互相通信的对等实体之间交换信息时所必须遵守的规则的集合。它定义了数据的编码解码方式、传输顺序、电压高低、纠错等内容。确保网络数据能够顺利的传输。(最常用的也是最著名的通信协议是TCP/IP协议,它是因特网数据传输的协议。)

  • 数据通常是以电磁信号的形式在网络中传输的,传输过程中可能会碰到干扰,使一些数据发生改变。这时通信协议有责任对其进行修复。
  • 在实际传输过程中,整体数据会被分割成一个个的“包”,以包为单位进行传输,每个包上都有发送者的地址、目的地地址和包的序列号。接收到包后进行纠错拼装以获取整体的数据。

  在网络中,最常用的是MACIP地址 。包可以通过这些地址进行定位发送。

  • MAC(Media Access Control,介质存取控制)对于每一个网卡来说都是唯一的。它可以实现一些低层的网络功能,并在一定程度上确保网络安全。
  • IP地址也可以进行网络上设备的定位。IP地址是可变的,但其在固定时间唯一。地址一般由系统管理员或网络服务提供商分配,分配IP地址是半永久的。也可也使用DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol,动态主机配置协议)协议动向向DHCP服务器申请IP地址,通过此方式获得IP地址仅限此次互联网使用,断网后重新获得的IP地址很有可能是不同的。

常用的IP地址由有两类:IPv4和IPv6

  1. IPv4采用32位四字节二进制数字表示地址,但通常将它写成十进制的形式。而且被句点分成4个八位组。范围0.0.0.0到255.255.255.255。
  2. IPv6是下一代的IP协议,它采用128位地址,通常写作8组,每组为十六进制数的形式。 每组为四个十六进制数的形式: 

5.2  有线网络

5.2.1  有线网络基础知识

有线网络通过实体的电缆连接网络设备,信息在电缆中传输。固定电话和有线电视接入的是有线网络广泛的应用的例子,大部分局域网也是采用有线网络进行搭建的。

有线网络的优点:

  1. 有线网络很容易进行配置。
  2. 有线网络连接速度较快,下载或传输大文件时,优势很大。
  3. 有线网络更安全。

有线网络的缺点:

  1. 电缆限制了设备的移动性。
  2. 不是所有的设备都有供电缆插入的接口,一些移动设备要连入设备只能通过无线方式。
  3. 如何铺设电缆也需要考究。

5.2.2  以太网

以太网(Ethernet)是符合IEEE 802.3标准的有线局域网组网的技术。它是当今局域网采用最通用的通信协议标准。

以太网很容易进行理解、实现与维护,且兼容性和灵活性较好。可以兼容Wi-Fi无线网络,使得一个网络可以混合接入有线设备和无线设备。

以太网会将数据包同时发向网络范围内的所有设备,但只有符合数据包目的地址的设备才能接收。

多数笔记本电脑及台式计算机都内置了以太网端口用以连接以太网。若没有以太网接口可以使用以太网适配器,将其安装在计算机主板的扩展槽中;或者使用USB以太网适配器,将其插在USB接口上。

5.3  无线网络

5.3.1  无线网络基础知识

无线网络可以采用射频信号、微波或红外线等多种数据传输技术,大多数无线网络通过射频信号(Radio Frequency Signal,简称RF Signal)传输数据。射频信号通常也称无线电波,可以由无线电收发器(无线网卡)进行发送和接收。

无线网络的优点:

  1. 可移动性。
  2. 减少了电缆的使用量,可以使工作空间更整洁。

无线网络的缺点:

  1. 速度较慢。容易受到干扰
  2. 覆盖范围容易受到限制。
  3. 安全隐患。
  4. 无线网络只能使用特地的公用频率,即2.4GHz、5.8GHz等。

目前流行的无线网络技术由蓝牙和WiFi等。

5.3.2  蓝牙

这是一种短距离的无线网络技术,可以在两个具有蓝牙功能的设备间建立连接,蓝牙通常不用来建立局域网,而是用来键盘、鼠标、耳机等设备进行连接计算机,从而省去连接线。

蓝牙3.0规范 数据传输速度只有24Mbps,覆盖范围只有10米。  蓝牙4.0规范范围提升到约100米。

蓝牙通过一个叫“配对”的过程建立连接。具有蓝牙功能的设备可以被设置为发现模式,两个处于发现模式的设备可以相互发现对方进行配对。配对过程中会交换一个交换码,当双方通过后就会进建立持续的连接。

蓝牙使用2.4GHz频段。

5.3.3  Wi-Fi

Wi-Fi(Wireless Fidelity,无线保真 )是在IEEEE 802.11标准中定义的无线网络技术,通常使用2.4GHz或5GHz(5GHz是专门为Wi-Fi预留的频段)的斌率进行数据传输。

Wi-Fi兼容以太网,可以在同一个网络中使用以下两种技术:

  1. 采用无线点对点协议(wireless ad-hoc protocol),即处于网络中的所有设备都会直接向其他设备广播网络信号。
  2. 采用无线集中控制协议(wireless infrastructure protocol),它使用一个中心设备(如路由器)。

5.4  局域网的应用

5.4.1  文件共享

文件共享使得计算机可以访问局域网内其他设备上的共享文件,对其进行操作(比如查看、复制甚至修改)。

5.4.2  网络服务器

网络服务器通常不配备显示显示器和键盘,只由微处理器、内存、大容量硬盘和网络适配器组成。 目前家庭中比较长常用的网络服务器是文件服务器。

  1. 文件服务器能够存储与分享大量的文件。
  2. 文件服务器提供备份功能。

5.4.3  网络诊断和修复

网络发生问题时,先要分析故障的来源:

  1. 检查信号强度。
  2. 检查密码是否正确。
  3. 检查开关是否打开。
  4. 查看是否打开。
  5. 查看网络设备的有线连接是否稳固。
  6. 如果只有一个有线连接的设备无法访问局域网,检查电缆是否损坏。
  7. 检查网络设置,确保网络已启用,确保驱动安装正常。

操作系统提供了一些实用工具进行网络故障的诊断与修复。还可以第三提供的网络诊断和修复的实用程序。

 

 

 


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