有关宽带局域网技术研究

文丨苏学敏

Local Area Network，即局域网，简称LAN，它主要是指在较小的地理范围内借助于高速通信线路（例如宽带网络）将计算机或者工作站连接成为一个完整的计算机网络系统。在住宅小区、办公楼等有效的地理范围之内，局域网是该区域范围内网络主体的基础。局域网不同于互联网（Internet），它的适用对象仅仅向网络内部人员开放，一般情况下，外部人员无法对其进行访问，只有内部人员才能够对其进行访问，因而，宽带局域网络是信息时代进行内部交流以及进行内部管理的重要工具之一。综合来看，宽带局域网络为特定地理范围内的一个单位共有，并且站点数目和地理范围都有一定的限制，它之所以获得广泛地应用，主要是因为它具有以下几种优点：首先，能够非常便利地共享使用高性能而且非常昂贵的主机和各种设备，还可以共享各种数据、软件等等，不仅提高了他们的使用效率，而且分摊了用户的使用成本。其次，在宽带局域网络中，用户可以通过一个站点来快速访问整个网络，使用便利性非常好。再次，宽带局域网络具有非常优秀的可拓展性和演变能力，不仅主机以及各种设备能够进行灵活地调整甚至改变，而且软件程序、操作系统等也能够比较方便地进行升级更新。最后，由于宽带局域网络不需要与外界相接，仅供内部人员使用，所以它具有很好的安全性、可靠性、生存性以及可用性。

1 宽带局域网的相关技术分析

1.1 以太网技术

以太网是一种基带网络规范，它由Xerox公司创建，后由Xerox公司、DEC公司以及Intel公司共同开发确定。以太网采用基带传输，利用传输设备和对绞线能够根据不同的要求分别实现10 Mbps、100 Mbps以及1000 Mbps的传输速度，是目前应用范围最为广泛的局域网络。从目前的应用情况来看，控制网络系统、校园局域网络、证券网络系统、办公自动化系统等均采用了基于以太网的通信传输模式，使得以太网技术已经成为当前局域网络的主流技术。另外，成本经济、性能稳定、实时性强、技术成熟以及应用范围广等都是以太网的优势所在，这些都会使其在可以预见的将来内获得良好的发展。

1.2 拓扑结构

宽带局域网络的常见拓扑结构主要包括以下几种。

1.2.1 环形网络结构

该拓扑结构是一个非常典型的从点至点的环形结构模式，它主要就是以串联的形式借助通信链路把每一台计算机连接成为一个闭合的环，例如令牌环形网。在环形网络结构形式中，数据和信息依照固定的方向进行传送，即不是顺时针方向便是逆时针方向。环形结构的优点和缺点都比较明显，首先，其优点是由于每一个网络节点与相邻两个网络节点的连接均直接通过物理链路，因而，数据和信息传输控制机制比较简单，而且传输过程中具有很好的实时性；另外，网络中的每一次信息传输都有固定的最大传输迟延。其次，其缺点是如果网络中的任何一个节点出现问题，便直接导致整个网络通信的中断，因此环形网络结构的可靠性比较低。目前，为了克服环形网络结构先天性的可靠性低问题，某些网络已经采用了网络自愈功能，即某个网络节点出现问题之后，该功能便可以进行链路的自动切换，但是由于该功能需要调整访问控制机制和网络拓扑结构，复杂程度相对较高。

1.2.2 总线网络拓扑结构

总线网络拓扑结构是当前普遍采用的结构形式之一，该种拓扑形式主要是借助通信线路把所有的入网计算机连接到一条通信干路当中；同时，在通信干路的两端连有终结器匹配线路阻抗来借此避免出现信号反射问题。由于总线网络拓扑结构具有相对明显的优点，目前已经成为局域网络应用最广的拓扑形式。它的优势是经济性好、结构简单、利用效率高，它的缺点是网络延伸距离和网络容纳的节点数量有限制，并且同一个时刻只允许两个网络节点进行通信。如果通信干路上的任何一个节点出现问题便会直接影响整个局域网络的通信。总线网络拓扑结构只需要铺设通信主干电缆即可，因此其安装过程相对容易；其配置过程中也比较简单，节点的增加与删除均非常容易操作，但是如果该主干通信电缆的接入点数量饱和时，便需要重新铺设新的主干通信电缆。但是如果出现故障维修时的难度比较大，因为在进行介质故障排除时，需要把该故障限制在某个区间（网段），位于该区间的非故障用户的正常使用均要受到影响。

1.2.3 星形网络拓扑结构

该种拓扑结构形式主要将某一个网络节点作为处理中枢，而相关的入网设备均利用物理链路与该处理中枢节点进行连接。星形网络拓扑结构的优点非常突出，即控制简单、网络架设容易、结构简洁，其缺点也比较明显，即作为处理中枢的网络节点的工作负载非常大，降低了可靠水平以及通信线路的利用效率。星形网络拓扑结构可以进行优化“改装”，例如，将一个星形网络拓扑结构隐藏在另一个星形网络拓扑结构当中，便会形成新的层次性网络拓扑结构或者树形网络拓扑结构。星形网络拓扑结构的安装过程中要相对复杂和困难一些，所使用的通信电缆也要稍多一些。但是，星形网络拓扑结构的重新配置操作比较简便，仅仅需要在改变、删除或者增加某个端口的连接即可。但是星形网络拓扑结构的维护管理难度相对较大，主要是因为在星形网络拓扑结构中，网络中的一切数据和信息均需要经过处理中枢的中心设备，并由其汇集处理。因为结构形式特殊，所以一旦网络出现故障，受故障影响的用户则能够降到最少，并可以进行很好地处理。

1.3 ATM技术

Anchronous Transfer Mode，即异步传输模式，简称ATM。图像、视频、音频等多媒体内容的增多迫使用户来获得更高的接入速率，但是传统的电路交换和分组交换对于日益增加的交换任务显得束手无策。在进行大量任务交换时，电路交换的突发性和传输速率均会产生较大的变化，增加了控制难度；在传输速率较大的情况下，分组交换的协议数据单元需要占用各层处理的大量资源，信息传输延迟问题严重。异步传输模式（ATM）的宽带信息交换是它的典型优势，因此，它在广域网和局域网当中均获得了亲睐。异步传输模式（ATM）具有高速数据传输率和支持许多种类型如声音、数据、传真、实时视频、CD质量音频和图像的通信，它是一项信元中继技术，数据分组大小固定。你可将信元想象成一种运输设备，能够把数据块从一个设备经过ATM交换设备传送到另一个设备。所有信元具有同样的大小，不像帧中继及局域网系统数据分组大小不定。使用相同大小的信元可以提供一种方法，预计和保证应用所需要的带宽。

1.4 VLAN技术

Virtual LAN，即虚拟局域网，简称VLAN。VLAN系统的交换机配备高速以太网升级接口，并支持交换机间连接协议（ISL），具备跨越高速以太主干网连接的兼容性。ISL协议可提供跨越骨干网的第二层VLAN标识，并将每个数据包直接传送到已配置有相应VLAN标识的交换机，从而极大地减少了整个企业中的广播量。任何VLAN配置差异都可通过动态配置分析和运行记录生成过程检测出，并可通知到网络管理应用软件。这样保证在安装交换的网络上具有配置兼容性，而且减少了由网络管理员导致的配置错误。VLAN通过基于协议类型和网络地址的分段，可在网络层（通常指第三层）上得到进一步定义。这种类型的VLAN分段需要子网地址与VLAN组映射。交换机将终端站的MAC地址和基于于网地址的对应VLAN连接起来，同时选定在同一VLAN中的其他站的相应网络端口。这种方法的优点在于网络管理员可根据每个包中的网络层信息对网络进行分段。

2 应用实例

某住宅小区为了实现信息化，构建了宽带局域网络。其总体设计方案简介如下：第一，络操作服务平台的基础是局域网络和TCP/IP协议集。选择CISCO WORKS FORwIN网管软件，可以实现对内外网的全面、综合管理。第二，确保内部网络的安全，采用内外网隔离方式，与外部网络连接采用防火墙等安全措施。第三，网络应用支持与开发工具包括网络服务功能、外部资源连接、以及应用系统开发工具等组成部份。第四，络服务功能包括信息查询、发布等，支持电子邮件、域名服务、文件传输服务。外部资源连接的功能是实现WEB服务与企业管理信息数据库的互连。第五，统开发工具是开发基于的多种应用软件系统的开发工具，包括系统互连、面向对象的多种网络应用开发工具。

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