有關(guān)寬帶局域網(wǎng)技術(shù)研究

文丨蘇學(xué)敏

Local Area Network，即局域網(wǎng)，簡稱LAN，它主要是指在較小的地理范圍內(nèi)借助于高速通信線路（例如寬帶網(wǎng)絡(luò)）將計(jì)算機(jī)或者工作站連接成為一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。在住宅小區(qū)、辦公樓等有效的地理范圍之內(nèi)，局域網(wǎng)是該區(qū)域范圍內(nèi)網(wǎng)絡(luò)主體的基礎(chǔ)。局域網(wǎng)不同于互聯(lián)網(wǎng)（Internet），它的適用對象僅僅向網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部人員開放，一般情況下，外部人員無法對其進(jìn)行訪問，只有內(nèi)部人員才能夠?qū)ζ溥M(jìn)行訪問，因而，寬帶局域網(wǎng)絡(luò)是信息時(shí)代進(jìn)行內(nèi)部交流以及進(jìn)行內(nèi)部管理的重要工具之一。綜合來看，寬帶局域網(wǎng)絡(luò)為特定地理范圍內(nèi)的一個(gè)單位共有，并且站點(diǎn)數(shù)目和地理范圍都有一定的限制，它之所以獲得廣泛地應(yīng)用，主要是因?yàn)樗哂幸韵聨追N優(yōu)點(diǎn)：首先，能夠非常便利地共享使用高性能而且非常昂貴的主機(jī)和各種設(shè)備，還可以共享各種數(shù)據(jù)、軟件等等，不僅提高了他們的使用效率，而且分?jǐn)偭擞脩舻氖褂贸杀?。其次，在寬帶局域網(wǎng)絡(luò)中，用戶可以通過一個(gè)站點(diǎn)來快速訪問整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，使用便利性非常好。再次，寬帶局域網(wǎng)絡(luò)具有非常優(yōu)秀的可拓展性和演變能力，不僅主機(jī)以及各種設(shè)備能夠進(jìn)行靈活地調(diào)整甚至改變，而且軟件程序、操作系統(tǒng)等也能夠比較方便地進(jìn)行升級更新。最后，由于寬帶局域網(wǎng)絡(luò)不需要與外界相接，僅供內(nèi)部人員使用，所以它具有很好的安全性、可靠性、生存性以及可用性。

1 寬帶局域網(wǎng)的相關(guān)技術(shù)分析

1.1 以太網(wǎng)技術(shù)

以太網(wǎng)是一種基帶網(wǎng)絡(luò)規(guī)范，它由Xerox公司創(chuàng)建，后由Xerox公司、DEC公司以及Intel公司共同開發(fā)確定。以太網(wǎng)采用基帶傳輸，利用傳輸設(shè)備和對絞線能夠根據(jù)不同的要求分別實(shí)現(xiàn)10 Mbps、100 Mbps以及1000 Mbps的傳輸速度，是目前應(yīng)用范圍最為廣泛的局域網(wǎng)絡(luò)。從目前的應(yīng)用情況來看，控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、校園局域網(wǎng)絡(luò)、證券網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、辦公自動(dòng)化系統(tǒng)等均采用了基于以太網(wǎng)的通信傳輸模式，使得以太網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)前局域網(wǎng)絡(luò)的主流技術(shù)。另外，成本經(jīng)濟(jì)、性能穩(wěn)定、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、技術(shù)成熟以及應(yīng)用范圍廣等都是以太網(wǎng)的優(yōu)勢所在，這些都會(huì)使其在可以預(yù)見的將來內(nèi)獲得良好的發(fā)展。

1.2 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

寬帶局域網(wǎng)絡(luò)的常見拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要包括以下幾種。

1.2.1 環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是一個(gè)非常典型的從點(diǎn)至點(diǎn)的環(huán)形結(jié)構(gòu)模式，它主要就是以串聯(lián)的形式借助通信鏈路把每一臺(tái)計(jì)算機(jī)連接成為一個(gè)閉合的環(huán)，例如令牌環(huán)形網(wǎng)。在環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形式中，數(shù)據(jù)和信息依照固定的方向進(jìn)行傳送，即不是順時(shí)針方向便是逆時(shí)針方向。環(huán)形結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)都比較明顯，首先，其優(yōu)點(diǎn)是由于每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)與相鄰兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的連接均直接通過物理鏈路，因而，數(shù)據(jù)和信息傳輸控制機(jī)制比較簡單，而且傳輸過程中具有很好的實(shí)時(shí)性；另外，網(wǎng)絡(luò)中的每一次信息傳輸都有固定的最大傳輸遲延。其次，其缺點(diǎn)是如果網(wǎng)絡(luò)中的任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)問題，便直接導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)通信的中斷，因此環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的可靠性比較低。目前，為了克服環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)先天性的可靠性低問題，某些網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)采用了網(wǎng)絡(luò)自愈功能，即某個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)問題之后，該功能便可以進(jìn)行鏈路的自動(dòng)切換，但是由于該功能需要調(diào)整訪問控制機(jī)制和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，復(fù)雜程度相對較高。

1.2.2 總線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

總線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是當(dāng)前普遍采用的結(jié)構(gòu)形式之一，該種拓?fù)湫问街饕墙柚ㄐ啪€路把所有的入網(wǎng)計(jì)算機(jī)連接到一條通信干路當(dāng)中；同時(shí)，在通信干路的兩端連有終結(jié)器匹配線路阻抗來借此避免出現(xiàn)信號(hào)反射問題。由于總線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)具有相對明顯的優(yōu)點(diǎn)，目前已經(jīng)成為局域網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用最廣的拓?fù)湫问?。它的?yōu)勢是經(jīng)濟(jì)性好、結(jié)構(gòu)簡單、利用效率高，它的缺點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)延伸距離和網(wǎng)絡(luò)容納的節(jié)點(diǎn)數(shù)量有限制，并且同一個(gè)時(shí)刻只允許兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信。如果通信干路上的任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)問題便會(huì)直接影響整個(gè)局域網(wǎng)絡(luò)的通信?？偩€網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)只需要鋪設(shè)通信主干電纜即可，因此其安裝過程相對容易；其配置過程中也比較簡單，節(jié)點(diǎn)的增加與刪除均非常容易操作，但是如果該主干通信電纜的接入點(diǎn)數(shù)量飽和時(shí)，便需要重新鋪設(shè)新的主干通信電纜。但是如果出現(xiàn)故障維修時(shí)的難度比較大，因?yàn)樵谶M(jìn)行介質(zhì)故障排除時(shí)，需要把該故障限制在某個(gè)區(qū)間（網(wǎng)段），位于該區(qū)間的非故障用戶的正常使用均要受到影響。

1.2.3 星形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

該種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)形式主要將某一個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)作為處理中樞，而相關(guān)的入網(wǎng)設(shè)備均利用物理鏈路與該處理中樞節(jié)點(diǎn)進(jìn)行連接。星形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)非常突出，即控制簡單、網(wǎng)絡(luò)架設(shè)容易、結(jié)構(gòu)簡潔，其缺點(diǎn)也比較明顯，即作為處理中樞的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的工作負(fù)載非常大，降低了可靠水平以及通信線路的利用效率。星形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以進(jìn)行優(yōu)化“改裝”，例如，將一個(gè)星形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)隱藏在另一個(gè)星形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)當(dāng)中，便會(huì)形成新的層次性網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)或者樹形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。星形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的安裝過程中要相對復(fù)雜和困難一些，所使用的通信電纜也要稍多一些。但是，星形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的重新配置操作比較簡便，僅僅需要在改變、刪除或者增加某個(gè)端口的連接即可。但是星形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的維護(hù)管理難度相對較大，主要是因?yàn)樵谛切尉W(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，網(wǎng)絡(luò)中的一切數(shù)據(jù)和信息均需要經(jīng)過處理中樞的中心設(shè)備，并由其匯集處理。因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)形式特殊，所以一旦網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障，受故障影響的用戶則能夠降到最少，并可以進(jìn)行很好地處理。

1.3 ATM技術(shù)

Anchronous Transfer Mode，即異步傳輸模式，簡稱ATM。圖像、視頻、音頻等多媒體內(nèi)容的增多迫使用戶來獲得更高的接入速率，但是傳統(tǒng)的電路交換和分組交換對于日益增加的交換任務(wù)顯得束手無策。在進(jìn)行大量任務(wù)交換時(shí)，電路交換的突發(fā)性和傳輸速率均會(huì)產(chǎn)生較大的變化，增加了控制難度；在傳輸速率較大的情況下，分組交換的協(xié)議數(shù)據(jù)單元需要占用各層處理的大量資源，信息傳輸延遲問題嚴(yán)重。異步傳輸模式（ATM）的寬帶信息交換是它的典型優(yōu)勢，因此，它在廣域網(wǎng)和局域網(wǎng)當(dāng)中均獲得了親睞。異步傳輸模式（ATM）具有高速數(shù)據(jù)傳輸率和支持許多種類型如聲音、數(shù)據(jù)、傳真、實(shí)時(shí)視頻、CD質(zhì)量音頻和圖像的通信，它是一項(xiàng)信元中繼技術(shù)，數(shù)據(jù)分組大小固定。你可將信元想象成一種運(yùn)輸設(shè)備，能夠把數(shù)據(jù)塊從一個(gè)設(shè)備經(jīng)過ATM交換設(shè)備傳送到另一個(gè)設(shè)備。所有信元具有同樣的大小，不像幀中繼及局域網(wǎng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)分組大小不定。使用相同大小的信元可以提供一種方法，預(yù)計(jì)和保證應(yīng)用所需要的帶寬。

1.4 VLAN技術(shù)

Virtual LAN，即虛擬局域網(wǎng)，簡稱VLAN。VLAN系統(tǒng)的交換機(jī)配備高速以太網(wǎng)升級接口，并支持交換機(jī)間連接協(xié)議（ISL），具備跨越高速以太主干網(wǎng)連接的兼容性。ISL協(xié)議可提供跨越骨干網(wǎng)的第二層VLAN標(biāo)識(shí)，并將每個(gè)數(shù)據(jù)包直接傳送到已配置有相應(yīng)VLAN標(biāo)識(shí)的交換機(jī)，從而極大地減少了整個(gè)企業(yè)中的廣播量。任何VLAN配置差異都可通過動(dòng)態(tài)配置分析和運(yùn)行記錄生成過程檢測出，并可通知到網(wǎng)絡(luò)管理應(yīng)用軟件。這樣保證在安裝交換的網(wǎng)絡(luò)上具有配置兼容性，而且減少了由網(wǎng)絡(luò)管理員導(dǎo)致的配置錯(cuò)誤。VLAN通過基于協(xié)議類型和網(wǎng)絡(luò)地址的分段，可在網(wǎng)絡(luò)層（通常指第三層）上得到進(jìn)一步定義。這種類型的VLAN分段需要子網(wǎng)地址與VLAN組映射。交換機(jī)將終端站的MAC地址和基于于網(wǎng)地址的對應(yīng)VLAN連接起來，同時(shí)選定在同一VLAN中的其他站的相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)端口。這種方法的優(yōu)點(diǎn)在于網(wǎng)絡(luò)管理員可根據(jù)每個(gè)包中的網(wǎng)絡(luò)層信息對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分段。

2 應(yīng)用實(shí)例

某住宅小區(qū)為了實(shí)現(xiàn)信息化，構(gòu)建了寬帶局域網(wǎng)絡(luò)。其總體設(shè)計(jì)方案簡介如下：第一，絡(luò)操作服務(wù)平臺(tái)的基礎(chǔ)是局域網(wǎng)絡(luò)和TCP/IP協(xié)議集。選擇CISCO WORKS FORwIN網(wǎng)管軟件，可以實(shí)現(xiàn)對內(nèi)外網(wǎng)的全面、綜合管理。第二，確保內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的安全，采用內(nèi)外網(wǎng)隔離方式，與外部網(wǎng)絡(luò)連接采用防火墻等安全措施。第三，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用支持與開發(fā)工具包括網(wǎng)絡(luò)服務(wù)功能、外部資源連接、以及應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)工具等組成部份。第四，絡(luò)服務(wù)功能包括信息查詢、發(fā)布等，支持電子郵件、域名服務(wù)、文件傳輸服務(wù)。外部資源連接的功能是實(shí)現(xiàn)WEB服務(wù)與企業(yè)管理信息數(shù)據(jù)庫的互連。第五，統(tǒng)開發(fā)工具是開發(fā)基于的多種應(yīng)用軟件系統(tǒng)的開發(fā)工具，包括系統(tǒng)互連、面向?qū)ο蟮亩喾N網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用開發(fā)工具。

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