有關寬帶局域網技術研究

文丨蘇學敏

Local Area Network，即局域網，簡稱LAN，它主要是指在較小的地理范圍內借助于高速通信線路（例如寬帶網絡）將計算機或者工作站連接成為一個完整的計算機網絡系統。在住宅小區、辦公樓等有效的地理范圍之內，局域網是該區域范圍內網絡主體的基礎。局域網不同于互聯網（Internet），它的適用對象僅僅向網絡內部人員開放，一般情況下，外部人員無法對其進行訪問，只有內部人員才能夠對其進行訪問，因而，寬帶局域網絡是信息時代進行內部交流以及進行內部管理的重要工具之一。綜合來看，寬帶局域網絡為特定地理范圍內的一個單位共有，并且站點數目和地理范圍都有一定的限制，它之所以獲得廣泛地應用，主要是因為它具有以下幾種優點：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和各種設備，還可以共享各種數據、軟件等等，不僅提高了他們的使用效率，而且分攤了用戶的使用成本。其次，在寬帶局域網絡中，用戶可以通過一個站點來快速訪問整個網絡，使用便利性非常好。再次，寬帶局域網絡具有非常優秀的可拓展性和演變能力，不僅主機以及各種設備能夠進行靈活地調整甚至改變，而且軟件程序、操作系統等也能夠比較方便地進行升級更新。最后，由于寬帶局域網絡不需要與外界相接，僅供內部人員使用，所以它具有很好的安全性、可靠性、生存性以及可用性。

1 寬帶局域網的相關技術分析

1.1 以太網技術

以太網是一種基帶網絡規范，它由Xerox公司創建，后由Xerox公司、DEC公司以及Intel公司共同開發確定。以太網采用基帶傳輸，利用傳輸設備和對絞線能夠根據不同的要求分別實現10 Mbps、100 Mbps以及1000 Mbps的傳輸速度，是目前應用范圍最為廣泛的局域網絡。從目前的應用情況來看，控制網絡系統、校園局域網絡、證券網絡系統、辦公自動化系統等均采用了基于以太網的通信傳輸模式，使得以太網技術已經成為當前局域網絡的主流技術。另外，成本經濟、性能穩定、實時性強、技術成熟以及應用范圍廣等都是以太網的優勢所在，這些都會使其在可以預見的將來內獲得良好的發展。

1.2 拓撲結構

寬帶局域網絡的常見拓撲結構主要包括以下幾種。

1.2.1 環形網絡結構

該拓撲結構是一個非常典型的從點至點的環形結構模式，它主要就是以串聯的形式借助通信鏈路把每一臺計算機連接成為一個閉合的環，例如令牌環形網。在環形網絡結構形式中，數據和信息依照固定的方向進行傳送，即不是順時針方向便是逆時針方向。環形結構的優點和缺點都比較明顯，首先，其優點是由于每一個網絡節點與相鄰兩個網絡節點的連接均直接通過物理鏈路，因而，數據和信息傳輸控制機制比較簡單，而且傳輸過程中具有很好的實時性；另外，網絡中的每一次信息傳輸都有固定的最大傳輸遲延。其次，其缺點是如果網絡中的任何一個節點出現問題，便直接導致整個網絡通信的中斷，因此環形網絡結構的可靠性比較低。目前，為了克服環形網絡結構先天性的可靠性低問題，某些網絡已經采用了網絡自愈功能，即某個網絡節點出現問題之后，該功能便可以進行鏈路的自動切換，但是由于該功能需要調整訪問控制機制和網絡拓撲結構，復雜程度相對較高。

1.2.2 總線網絡拓撲結構

總線網絡拓撲結構是當前普遍采用的結構形式之一，該種拓撲形式主要是借助通信線路把所有的入網計算機連接到一條通信干路當中；同時，在通信干路的兩端連有終結器匹配線路阻抗來借此避免出現信號反射問題。由于總線網絡拓撲結構具有相對明顯的優點，目前已經成為局域網絡應用最廣的拓撲形式。它的優勢是經濟性好、結構簡單、利用效率高，它的缺點是網絡延伸距離和網絡容納的節點數量有限制，并且同一個時刻只允許兩個網絡節點進行通信。如果通信干路上的任何一個節點出現問題便會直接影響整個局域網絡的通信。總線網絡拓撲結構只需要鋪設通信主干電纜即可，因此其安裝過程相對容易；其配置過程中也比較簡單，節點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數量飽和時，便需要重新鋪設新的主干通信電纜。但是如果出現故障維修時的難度比較大，因為在進行介質故障排除時，需要把該故障限制在某個區間（網段），位于該區間的非故障用戶的正常使用均要受到影響。

1.2.3 星形網絡拓撲結構

該種拓撲結構形式主要將某一個網絡節點作為處理中樞，而相關的入網設備均利用物理鏈路與該處理中樞節點進行連接。星形網絡拓撲結構的優點非常突出，即控制簡單、網絡架設容易、結構簡潔，其缺點也比較明顯，即作為處理中樞的網絡節點的工作負載非常大，降低了可靠水平以及通信線路的利用效率。星形網絡拓撲結構可以進行優化“改裝”，例如，將一個星形網絡拓撲結構隱藏在另一個星形網絡拓撲結構當中，便會形成新的層次性網絡拓撲結構或者樹形網絡拓撲結構。星形網絡拓撲結構的安裝過程中要相對復雜和困難一些，所使用的通信電纜也要稍多一些。但是，星形網絡拓撲結構的重新配置操作比較簡便，僅僅需要在改變、刪除或者增加某個端口的連接即可。但是星形網絡拓撲結構的維護管理難度相對較大，主要是因為在星形網絡拓撲結構中，網絡中的一切數據和信息均需要經過處理中樞的中心設備，并由其匯集處理。因為結構形式特殊，所以一旦網絡出現故障，受故障影響的用戶則能夠降到最少，并可以進行很好地處理。

1.3 ATM技術

Anchronous Transfer Mode，即異步傳輸模式，簡稱ATM。圖像、視頻、音頻等多媒體內容的增多迫使用戶來獲得更高的接入速率，但是傳統的電路交換和分組交換對于日益增加的交換任務顯得束手無策。在進行大量任務交換時，電路交換的突發性和傳輸速率均會產生較大的變化，增加了控制難度；在傳輸速率較大的情況下，分組交換的協議數據單元需要占用各層處理的大量資源，信息傳輸延遲問題嚴重。異步傳輸模式（ATM）的寬帶信息交換是它的典型優勢，因此，它在廣域網和局域網當中均獲得了親睞。異步傳輸模式（ATM）具有高速數據傳輸率和支持許多種類型如聲音、數據、傳真、實時視頻、CD質量音頻和圖像的通信，它是一項信元中繼技術，數據分組大小固定。你可將信元想象成一種運輸設備，能夠把數據塊從一個設備經過ATM交換設備傳送到另一個設備。所有信元具有同樣的大小，不像幀中繼及局域網系統數據分組大小不定。使用相同大小的信元可以提供一種方法，預計和保證應用所需要的帶寬。

1.4 VLAN技術

Virtual LAN，即虛擬局域網，簡稱VLAN。VLAN系統的交換機配備高速以太網升級接口，并支持交換機間連接協議（ISL），具備跨越高速以太主干網連接的兼容性。ISL協議可提供跨越骨干網的第二層VLAN標識，并將每個數據包直接傳送到已配置有相應VLAN標識的交換機，從而極大地減少了整個企業中的廣播量。任何VLAN配置差異都可通過動態配置分析和運行記錄生成過程檢測出，并可通知到網絡管理應用軟件。這樣保證在安裝交換的網絡上具有配置兼容性，而且減少了由網絡管理員導致的配置錯誤。VLAN通過基于協議類型和網絡地址的分段，可在網絡層（通常指第三層）上得到進一步定義。這種類型的VLAN分段需要子網地址與VLAN組映射。交換機將終端站的MAC地址和基于于網地址的對應VLAN連接起來，同時選定在同一VLAN中的其他站的相應網絡端口。這種方法的優點在于網絡管理員可根據每個包中的網絡層信息對網絡進行分段。

2 應用實例

某住宅小區為了實現信息化，構建了寬帶局域網絡。其總體設計方案簡介如下：第一，絡操作服務平臺的基礎是局域網絡和TCP/IP協議集。選擇CISCO WORKS FORwIN網管軟件，可以實現對內外網的全面、綜合管理。第二，確保內部網絡的安全，采用內外網隔離方式，與外部網絡連接采用防火墻等安全措施。第三，網絡應用支持與開發工具包括網絡服務功能、外部資源連接、以及應用系統開發工具等組成部份。第四，絡服務功能包括信息查詢、發布等，支持電子郵件、域名服務、文件傳輸服務。外部資源連接的功能是實現WEB服務與企業管理信息數據庫的互連。第五，統開發工具是開發基于的多種應用軟件系統的開發工具，包括系統互連、面向對象的多種網絡應用開發工具。

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