第1章 局域网基础

本意导读：

技能提要：

1.1 认识局域网

随着科学技术的发展与价格的下降，计算机逐渐得到了普及，甚至有些家庭已经拥有第二台、第三台计算机，将这些计算机连接起来就组成了一个小型的局域网。组成局域网有许多好处，比如可以共享上网、协同办公、联网游戏等。下面就来介绍一些局域网的基本知识。

1.1.1 什么是局域网

局部区域网络（Local Area Network）通常简称为“局域网”，缩写为LAN。局域网的结构复杂程度最低，仅是在同一地点上经网络连在一起的一组计算机，互相之间通常离得很近，可以说局域网是目前应用最广泛的一类网络。

通常将具有如下特征的网络称为局域网。

● 网络所覆盖的地理范围较小，通常不超过几十千米，甚至只在一幢建筑或一个房间内。

● 信息的传输速率比较高，其范围自10～100 Mb/s，近来已达到1000 Mb/s。

局域网的出现，使网络的功能获得更充分的发挥，在很短的时间内计算机网络就深入到各个领域。因此，局域网技术是目前非常活跃的技术领域，各种局域网层出不穷，并得到了广泛的应用，极大地推进了信息化社会的发展。

尽管局域网是最简单的网络，但这并不意味着它们必定是小型的或简单的。局域网可以变得相当大而复杂，配有成百上千用户的局域网是很常见的事。

1.1.2 局域网的功能

使用局域网可以快速实现多台计算机之间的文件传输、磁盘共享、打印共享、协同工作、联机游戏等功能，从而将极大提高工作效率、减少设备资金投入。

1. 文件传输

有了局域网，传输文件就会截然不同，既不再需要软盘、U盘和刻录机，也不再需要压缩和拆分，几十兆字节甚至上百兆字节的文件都能在很短的时间内传输完毕，省时、省力、省心。

2. 文件共享

如果计算机没有联网，共享文档和文件只能靠打印或用磁盘复制。而在网络环境下，只要将本机的文件设置共享，则网内所有授权的用户都可以进行访问。

3. 程序共享

现在，许多应用程序都提供了网络版本或提供了异地运行方式，这在多人共同维护记录或文件时显得尤为重要。另外，既然应用程序可以在其他的计算机上运行，那么本地硬盘完全不必再安装，这对于节约本地有限的磁盘空间非常有益。

4. 资源共享

网络中，每一台计算机中的软盘、硬盘、CD-ROM、CD-R、CD-R/W和DVD-ROM等存储设备，以及这些存储设备中的文件都能够被用来共享。不仅可以从其他计算机的光盘、硬盘中读取文件，甚至还可以向其他计算机的磁盘中写入文件。

当然，在网络中，能够访问哪些资源、能够读写哪些文件都是要有相应权限的，否则将被拒绝访问（即读和写）。权限保证了网络资源的不被滥用，也保证了文件本身的安全。

5. 打印共享

在网络中，无论打印机连接在哪台计算机上，都可以像本地打印机一样使用。网络打印使管理打印更加方便，只有拥有打印权的用户才能使用打印机，而那些未被授予打印权限的用户，则将被打印服务器拒之门外。

6. Internet共享

Internet共享接入的原理非常简单，即将网络中的一台计算机作为代理服务器，使其通过Modem接入Internet，这样，网络中的其他计算机就可以通过该计算机公用Internet资源。

7. Intranet

所谓Intranet，就是指在局域网中实现与Internet中一样的Web浏览、FTP文件传输、BBS讨论和E-mail收发。

Intranet的实现并不复杂，只需两个最基本的条件：一是所有计算机连入网络，从而使一台计算机与其他计算机的即时通信成为可能；二是安装有相应的应用软件，从而使某些计算机能够提供类似的服务，而另一些计算机则能够享有类似的服务。对于需要全部公开的信息，可以通过WWW服务器以Web页的方式发布。对于只需让某个人或某几个人知晓的信息（如会议通知、请示报告、会计报表），则可以通过E-mail服务器将E-mail发送至对方的电子信箱。对于某些焦点问题，更可以通过BBS服务器在电子公告板上进行公开讨论。

借助于Intranet，还可以以Web Server/Browser（Web服务器/浏览器）的方式，全面实现办公和教学管理的自动化，甚至是无纸化。

8. 协同工作

所谓协同工作，是指网络中的一组编辑者共同评阅某个文档。所有指定的人员都能访问、编辑或发送共享的文档，并且可以规定每个人对文档的编辑权限或选项。

在网络中，可以选择如何向评阅者分发文档，并可确定评阅者同时评阅或依特定顺序依次评阅。网络中安装集成化应用程序（如Microsoft Exchange或Lotus Notes）后，可以通过电子邮件系统将该文档作为附件寄给不同的评阅者，甚至可以通过Internet进行发布。对于某些有赖于多个部门共同完成或维护的文档，协同工作不仅能够极大地提供工作效率，而且也有利于文档的及时更新。

9. 联机游戏

一个人玩游戏虽然也可以乐在其中，但总不免显得有些枯燥和冷清，局域网中联机游戏也就应运而生了。从Windows的红心大战，到枪战、策略等诸多游戏，都支持联机对战。

1.1.3 局域网的好处与弊端

网络技术的飞速发展，给我们的生活带来了很大的方便。网络对于公司的正常运作，已经必不可少。通过网络进行无纸化办公，为公司节省了大量的资金和资源。

1. 计算机联网的好处

不管计算机网络的种类是什么，不管建立网络的原因是什么，归纳来说，计算机网络能为我们带来以下显而易见的益处。

（1）提高工作效率

使用电子邮件，不需打印便函，即可快速发出邮件；使用信息管理系统，不需要从一张办公桌转移到另一张办公桌，就能与每个人交谈并检查他们的工作；不需要从这台计算机跑至另一台计算机，仅在网络驱动器中就可以复制、打开或修改所需的文件。提高管理网络效率的更好的解决方案是集中管理功能。

一旦计算机联网，就有许多软件实用程序可以使管理员远程诊断和改正网络用户出现的问题，并实现远程安装和配置软件。

（2）节省资源

通过计算机联网，可以共享打印机、硬盘空间、数据等资源。一个部门可以只有一台打印机，也可以将很多部门都需要的数据只存储在某一台计算机上等。

（3）确保信息一致性

同样的数据在联网的计算机系统中只存储一份，任何人任何时间对这些数据的更新，都导致相关数据的更新，并且系统中的所有用户都同时可以引用更新后的数据。

（4）公共论坛

通过计算机联网，我们可以实现多人、异地、实时的信息交流，如电视会议、Internet网上聊天，整个部门或公司可以使用一张电子日程表来安排工作日程等。

计算机网络能够大大提高工作效率、节省资源、降低成本，所以现在的公司或企业内部计算机联网的需求激增。

2. 未联网计算机的弊端

对一个公司或企业来说，如果每个人或每个部门之间的计算机彼此独立工作，很明显会有以下一些不方便之处。

（1）无法进行数据共享

没有网络，每个人计算机上的数据只能供本人使用。需要查询数据时，只能到相应的计算机上去查，或者将需要的数据用磁盘复制下来，这就使得同样的数据存在于多台计算机上，造成资源的浪费。

在计算机未联网时，存在于各台计算机上的数据，只能用磁盘进行复制，以达到共享的目的。用磁盘复制进行数据共享是很不方便的，当需要传递的数据量很大时，这种方式既费时又不可靠。而最麻烦的事情则是文件或数据的各个版本分散在不同的计算机上，当某台计算机上的文件或数据进行更新后，其他人无法了解到它的变化，协同工作其实就成了一句空话。

（2）无法进行软件应用程序共享

当计算机未联网时，工作中需调用的所有应用程序必须安装在每台计算机上。例如，如果自己的计算机上没有安装字处理应用程序，那么用户就不能在自己的计算机进行任何字处理的工作。

（3）无法进行打印机资源共享

计算机在未联网的情况下，如果要打印文件，必须在自己的计算机上连接一台打印机，造成了打印机资源的浪费。有的企业，通过使用手动转换开关盒选择计算机的打印机端口将计算机连至打印机，但这样做，一方面经常转换开关很不方便，而且转换开关还有可能损坏打印机；另一方面，计算机与打印机之间的距离受打印电缆长度的限制，不可能相距太远。

（4）无法进行Internet资源共享

未联网的计算机不能共享Internet连接。随着Internet的应用日益广泛，电子商务为工作和生活带来了很大的方便，同时降低Internet账户成本也是企业需要考虑的一个重要问题。为解决这一问题，很多企业提出了建立小型网络的需求，这样它们可以将所有的用户通过一个连接进入Internet。

（5）无法进行集中式的数据管理

当计算机未联网时，由于管理成本高和耗时，且配置不能标准化，所以没有办法集中管理它们，并确保它们共享共同的配置和访问数据。

（6）工作效率低下

未联网的计算机由于每个用户各自维护数据，造成人员重复劳动、工作效率低、资源浪费。如果你拥有通信、共享应用和避免将软盘从这台计算机拿到另一台计算机进行操作的需求，那么将计算机进行联网将是满足你以上所有需求的最佳解决方案。

1.2 局域网的技术特点

在组建局域网中，需要根据局域网的技术特点，因地制宜，充分利用现有条件，提高资源利用率和信息安全性，并且易于操作和维护等。

局域网的技术特点主要由局域网的拓扑结构、局域网传输介质、局域网的传输标准与协议等构成。

1.2.1 局域网的拓扑结构

就好像虽然都是桥，但根据结构的不同而分为斜拉桥、拱桥和板桥一样，网络的结构也会根据结构的不同而划分为总线型、星型和环型等。

1. 总线型拓扑结构

在总线型（也称为Bus）拓扑结构的网络中，所有计算机都串接在一条电缆上，就好像是在同一条大马路上奔跑的一辆辆汽车，所以英文称其为Bus。在以太网中，由细缆作为传输介质而组建网络（10Base-2），就是一种非常典型的总线型拓扑，如图1-1所示。

（1）数据传输控制

不必担心网络中的计算机会彼此不分，就像每一辆汽车都有一个只属于自己的车牌号码一样，每台计算机的网卡上都有一个特定的MAC地址，用以在网络中标识唯一的节点。MAC地址使得每个节点能够识别出其他计算机发送给它的信息，也能够将信息发给其他某一个具体的节点。

总线型拓扑的网络往往是由一条电缆（通常是同轴电缆）组成一个段（Segment），每个段的两端都带有一个终端反射器（或称为终端电阻），用于吸收电信号，使电信号在到达两端尽头后不再返回，从而消除对其他后续电信号的干扰。

当网络上的某个站点在传送一条消息时，将发送一个电信号。该电信号从源地点出发，同时沿两个方向向两个终端前进，直到抵达电缆的尽头，并在尽头处被终端反射器吸收。当信号沿着电缆传送时，电缆上的每台计算机都可以检视该数据，并根据MAC地址判断数据送达的地址与自己的地址是否相同。如果相同，则说明是发给本机的，接收该数据并作出应答。否则，将置之不理。

可以想象，电缆上每加入一个新的节点，就会吸收一部分信号。因此，总线型拓扑对于一条网段上的节点数有限制。当节点增加到一定数量后，电脉冲将变得不再明显，信号强度会减弱到很低，误码率就会大大增加。所以，一条网段一般仅能支持30个节点。当网络中的计算机超过这个数量时，就必须增加中继器来支持附加的工作站。中继器的作用仅限于增强电信号，从而使网段内可容纳的计算机数量增多。

（2）总线型拓扑的优缺点

总线型拓扑的优点与缺点都很明显，其优点在于：架设成本低、易安装、易扩充等；其缺点在于：故障后果严重、故障诊断困难及传输效率低等。

2. 星型拓扑结构

在星型（也称为Star）拓扑中，网络中所有的计算机均连接至同一中枢装置（如交换机或集线器），每台计算机都分别通过一根电缆与该中枢装置相连接。集线器位于网络的中心位置，网络中的计算机都从这一中心点辐射出来，看上去就像是星星放射出的光芒，如图1-2左图所示，这或许就是当初为什么称该种拓扑结构为星型的原因。

现在，几乎所有的网络都采用星形拓扑，或者是由星形拓扑延伸出来的树状拓扑，如图1-2右图所示。

（1）数据传输控制

由于星型网络中所有的计算机都直接连接到集线设备（交换机或集线器）上，当一台计算机与另外一台计算机进行通信时，都必须经过中心节点。因此，可以在中央节点执行集中传输控制策略。所谓集中传输控制，是指由一个站点来控制整个网络，决定允许哪一个或哪些站点进行信息传输。集中传输控制使得网络的协调与管理更容易，网络带宽的升级更加简单，但也成为一个潜在的影响网络速度的瓶颈。

（2）星型拓扑的优缺点

单纯星型拓扑的优点有：易于进行故障的诊断、网络的稳定性好、易于进行故障的隔离、易于网络的扩展及易于提高网络传输速率等；而缺点主要有：费用高、布线难及依赖中央节点等。

3. 环型拓扑结构

在环型（也称为Ring）拓扑中，网络中所有的计算机都连接到一个封闭的电缆环路上，如图1-3所示。环型网络中的信号是由节点的相互传递来实现的，一个信号将依次通过所有的计算机，并最后回到起始计算机。

（1）数据传输控制

当网络中的计算机接收传输到其他计算机发送的信息时，都将对该信息的目标地址与本机地址进行比较。如果目标地址与本机地址相同，则接收该信息；如果是发送给另一个节点的，它就将信号重发给下一个节点。由于每个信号都是所有的节点接收并重新发送，因此，传给下一个节点的信号都得到了增益。所以，即使环型网络中的节点数量很大时，也不会感觉到信号的衰减。

（2）环型拓扑的用途

● 广域网：局域网一般不采用环型物理拓扑结构。环型拓扑适用于星型结构无法适用的、跨越较大地理范围的网络。因为一条环可以连接一个城市的几个地点，甚至可以连接跨省的几个城市，因此，环型拓扑更适用于广域网。

● 容错主干：环型也可以用做容错骨架技术。它的容错是通过后备的信号路径来实现的，即当出现电缆断开故障时，网络将通过后备单元为信息重新选择路径。不过，由于这一路径常常是与主路径相反，因此，就使得环的距离加倍，也就使得网络变慢。而且使用网络管理软件还可以随时监视网络，及时提醒操作员后备路径已经启用、故障已经发生了。

● 光纤分布式数据接口（FDDI）和IEEE MAN（城域网）标准使用双环。如果在某个位置上电缆被切断，就发生一个回送（Loop-Back），到达断点的信号向相反方向上重新发送，从而保障网络畅通。

4. 其他拓扑结构

除了上面介绍的拓扑结构之外，还有其他一些拓扑结构。下面，我们就简要地了解一下这些拓扑结构的优缺点。

（1）分布式结构

分布式结构的网络是将分布在不同地点的计算机通过线路互连起来的一种网络形式。分布式结构的网络具有如下特点：由于采用分散控制，即使整个网络中的某个局部出现故障，也不会影响全网的操作，因而具有很高的可靠性；网中的路径选择最短路径算法，故网上延迟时间少，传输速率高，但控制复杂；各个节点间均可以直接建立数据链路，信息流程最短，便于全网范围内的资源共享。其缺点为：连接线路时使用电缆长，造价高；网络管理软件复杂；报文分组交换、路径选择、流向控制复杂；在一般局域网中不采用这种结构。

（2）树型结构

树型结构是分级的集中控制式网络，与星型相比，它的通信线路总长度短，成本较低，节点易于扩充，寻找路径比较方便。但除了叶节点及其相连的线路外，任一节点或其相连的线路故障都会使系统受到影响。

（3）网状拓扑结构

在网状拓扑结构中，网络的每台设备之间均有点到点的链路连接，这种连接不经济，只有每个站点都要频繁发送信息时才使用这种方法。它的安装也复杂，但系统可靠性高，容错能力强。也有人将其称为分布式结构。

（4）蜂窝拓扑结构

蜂窝拓扑结构是无线局域网中常用的结构。它以无线传输介质（微波、卫星、红外等）点到点和多点传输为特征，是一种无线网，适用于城市网、校园网和企业网。

在计算机网络中还有其他类型的拓扑结构，如总线型与星型混合、总线型与环型混合连接的网络结构等。在局域网中，使用最多的是总线型和星型结构，它们的特点是我们应该熟悉和掌握的。

1.2.2 局域网的传输介质

在局域网中，如果想与其他计算机进行通信，必须借助于通信介质。常见的通信介质有双绞线、同轴电缆、光缆和无线电波等。

1. 双绞线

双绞线类似于普通的相互绞合的电线，只是拥有8根相互绝缘的8根铜芯。8根铜线分为四对，每两根为一对，并按照规定的密度相互缠绕，同时四对线之间按照一定的规律相互缠绕。

屏蔽双绞线由于价格昂贵、实施难度大、设备要求严格，在我国极少采用。目前，应用最多的是超五类和六类非屏蔽双绞线。如图1-4左图所示为超五类非屏蔽双绞线。

2. 同轴电缆

同轴电缆的结构类似于有线电视的铜芯电缆，由一根空心的圆柱网状铜导体和一根位于中心轴线位置的铜导线组成，铜导线、空心圆柱导体和外界之间分别用绝缘材料隔开。

根据直径的不同，同轴电缆被分为细缆和粗缆两种。由于粗缆的安装和接头的制作较为复杂，在中小型局域网已经很少被使用。细缆也由于传输速率低，网络稳定性和可维护性差而逐渐被淘汰出局。如图1-4右图所示为细缆和粗缆。

3. 光缆

光缆按照发光源的不同可分为单模光纤和多模光纤。单模光纤采用激光二极管（LD）作为光源，而多模光纤采用发光二极管（LED）为光源。

多模光纤传输频带窄、传输距离短、成本低，一般用于建筑物内或地理位置相邻的环境，如图1-5所示。

4. 无线电波

无线网络类似于现在流行的小灵通，是以电磁波作为信息的载体，实现计算机相互通信而构成网络的。虽然设备的价格颇为不菲，且传输速率偏低，但非常适用于移动办公，也适用于那些由于工作需要而不得不经常搬来搬去的公司或企业，如石油勘探、测绘等。

1.2.3 局域网的标准

局域网（LAN）的结构主要有三种类型：以太网（Ethernet）、令牌环（Token Ring）、令牌总线（Token Bus）以及作为这三种网的骨干网光纤分布数据接口（FDDI）。它们所遵循的都是IEEE（美国电子电气工程师协会）制定的以802开头的标准。目前共有11个与局域网有关的标准，它们分别是：

● IEEE 802.1：通用网络概念及网桥等。

● IEEE 802.2：逻辑链路控制等。

● IEEE 802.3：CSMA/CD访问方法及物理层规定。

● IEEE 802.4：ARCnet总线结构及访问方法，物理层规定。

● IEEE 802.5：Token Ring访问方法及物理层规定等。

● IEEE 802.6：城域网的访问方法及物理层规定。

● IEEE 802.7：宽带局域网。

● IEEE 802.8：光纤局域网（FDDI）。

● IEEE 802.9：ISDN局域网。

● IEEE 802.10：网络的安全。

● IEEE 802.11：无线局域网。

1.2.4 局域网的协议

正如同人类有汉语、英语、法语、德语、俄语等诸多语种一样，网络协议也是林林总总，数不胜数。但最常用的不外乎TCP/IP协议、NetBEUI协议和IPX/SPX协议，其中，以TCP/IP协议的应用最广泛。

1. TCP/IP协议与IP地址

TCP/IP协议，即传输控制协议/网际协议（Transmission Control Protocol/Internet Protocol），是目前最完美并广为接受的通信协议之一。它不仅广泛应用于各种类型的局域网络中，而且也是Internet的协议标准，用于实现不同类型的网络以及不同类型的芯片和操作系统的主机之间的相互通信。

（1）TCP/IP协议

TCP/IP协议将数据从一个站点传送至另一个站点的工作，分割成四个不同的任务。这些任务按层进行管理，即分为四层，即应用层、传输层、互联层和网络层。每个层都对包进行封装和解封，如图1-6所示。

1）网络层，也称为网络接口层，是TCP/IP模型的最低层。该层负责数据帧（即数据包）的发送和接收。帧是独立的网络信息的传输单元，网络接口层负责将帧放到网上，或从网上取下帧。

2）互联层。互联协议将数据包封装成Internet数据报（UDP，数据包的一种类型），并运行必要的路由算法。该层包含四个互联协议，即网际协议（Internet Protocol，IP）、地址解析协议（Address Resolution Protocol，ARP）、网际控制消息协议（Internet Control Message Protocol，ICMP）和互联组管理协议（Internet Group Management Protocol，IGMP）。

其中，IP主要负责在主机和网络之间寻址和路由数据包；ARP用于获得同一物理网络中的硬件主机地址；ICMP主要负责发送消息，并报告有关数据包的传送错误。IGMP被IP主机用来向本地多路广播路由器报告主机组成员。

3）传输层。传输协议在计算机之间提供通信会话。该层包括两个传输协议，分别是传输控制协议（Transmission Control Protocol，TCP）和数据报协议（User Datagram Protocol，UDP）。传输协议的选择依数据传输方式而定。TCP为应用程序提供可靠的通信连接，使一台机器发出的字节流无差错地发往网络上的其他机器。其本质类似于管道，即发送者在管子一端放入数据，而接收者在管子的另一端按照同样的顺序依次取出数据。该方式适合于一次传输大批数据的情况，并适用于要求得到响应的应用程序。在发送端，TCP发送进程把输入的字节流分成报文段并传给互联层。

在接收端，TCP接收进程把收到的报文再组装成输出流。TCP还要处理流量控制，以避免快速发送方向低速接收方发送过多报文而使接收方无法处理。UDP提供了无连接通信，且不对传送包进行可靠保证，适合于一次传输少量数据，或客户-服务器模式的请求-应答查询，以及快速递交比准确递交更重要的应用程序，如传输语音或影像。数据的可靠传输由应用层负责。

4）应用层。TCP/IP模型的顶层是应用层。应用程序通过此层访问网络。该层有许多标准的TCP/IP工具与服务，如FTP、Telnet、SNMP和DNS等。为了让网络应用程序使用TCP/IP协议栈的服务，Microsoft TCP/IP提供了两个接口。一个是Windows Sockets，在Windows下为传输协议，如TCP/IP和IPX，提供标准接口。另一个是NetBIOS，它提供了一个支持NetBIOS命名和消息服务协议的标准接口，如TCP/IP和NetBEUI。

网络中的数据都是从源端发出，经过网络传送到目的端。在网络中发送的信息叫做数据或数据包。如果一台计算机（源主机）要发送数据到另一台计算机（目的主机），数据必须首先打包，这个过程叫做封装。

数据在网络中传输前，必须在数据头部加入特定的协议头。如果我们将数据（Data）比喻为一封封信的话，那么数据包的头（Header）就好像是一个个信封。正如同信封上会注明邮寄的通信地址和邮政编码一样，包头上也会注明有关送达该数据包的详细信息，以确保该数据包能够顺利送达目的地。整个TCP/IP协议栈其实都是围绕着包头部分的内容而展开的。

每一层都只向与其相邻的上、下层发送包，向下发送时，向包头中添加相关内容；向上发送时，从包头中减掉部分内容。当发送数据时，每经过一层，都要为该数据包添加一个包头，就好像是把信纸装入一个信封，然后再将该信封装入另一个信封，从而将信件装在一层一层的信封中，最后在物理层以0、1方式发送出去。当接收数据时，由数据链路层将物理层接收到的0、1信号重新组成包，然后依次向上传送，每上传一层即拆开一层信封，即将该层的信息去掉后再发送给上一层。当上传至应用层时，所有的信封拆除完毕，从而得到真正传送的数据。

协议栈上的每一层只与另一栈上的同层通信，每一层都只懂得和处理来自另一栈上同层的信息。当然，这并不是说是由两个节点的同一层直接对话，而是必须经历一个由上层到最低层（第1层），然后再由最低层到相应的上层的过程，从而实现两个相应的同层的对话。为了和其他系统中对等层实现通信，每一层都使用不同的网络协议。

（2）IP地址的分类与子网掩码

在网络中是借助于MAC地址与IP地址来确定某台计算机的位置。网卡生产厂家在制作时已经在每一块网卡上都烧录了唯一的ID号（MAC地址），从而保证了每一台安装网卡的计算机身份的唯一性。另外，通过为每一台计算机分配一个世界唯一的IP地址，从而人为地将一般计算机的身份变得特殊化。

1）IP地址分类。网络上的每一台主机（即计算机）都应当至少有一个唯一的IP地址，以便于能够准确无误地寻找到某个特定的设备。IP地址有两种表示形式，即二进制数和点分十进制数。人们易于识别的IP地址格式是点分十进制数表示的。

IP地址包括两个部分，即网络部分和主机（或节点）部分。网络部分为网络号，用于确定某一特定的网络；主机部分为主机号，用于确定该网络中某一特定的主机。网络号类似于长途电话号码中的区号，主机号类似于市话中的电话号码。同一网络上所有主机需要同一个网络号，该号在互联网中是唯一的。

主机号确定网络中的一个工作站、服务器、路由器、交换机或其他TCP/IP主机。对同一个网络号来说，主机号是唯一的。因此，即使主机号相同，但网络号不同，则仍然能够区分两台不同的主机。同样，在同一网络中，则绝对不能有主机号完全相同的两台计算机。

为了有效利用有限的地址空间，IP地址被根据头几位划分为5类，即A类、B类、C类、D类和E类。

A类地址用于超大规模网络，IP地址范围为1.0.0.0～126.0.0.0，子网掩码为255.0.255.0，网络号为1～126。

B类地址用于大中型规模网络，IP地址范围为128.0.0.0～191.0.0.0，子网掩码为255.255.0.0，网络号为128.0～191.255。

C类地址用小型网络，IP地址范围为192.0.0.0～191.0.0.0，子网掩码为255.255.255.0，网络号为128.0～191.255。

D类地址用于多路广播组用户，在多路广播操作中没有表示网络或主机的比特。数据包被送到网络中的一个主机子网中。只有注册到多路广播地址的主机才能收到该数据包。Microsoft在那些支持多路广播组的应用程序中支持D类地址，包括WINS和Microsoft NetShow。

E类地址是一种仅供试验的地址，目前还没有实际的应用，而是为将来可能的应用所进行的保留。IP地址范围为240.0.0.0～255.0.0.0。

2）子网掩码。子网掩码，也称子网屏蔽，是与IP地址结合使用的一种技术。它的主要作用有两个，一是用于确定IP地址中的网络号和主机号，二是用于将一个大的IP网络划分为若干小的子网络。

子网掩码以4个字节表示，默认子网掩码见表1-1。

子网掩码中为1的部分定位网络号，为0的部分定位主机号。因此，当IP地址与子网掩码二者相与（and）时，非零部分即为网络号，为0部分即为主机号。例如，某设备的IP地址为168.186.89.88，其二进制数表示为10101000101110100101100101011000，由于其属于B类地址，故其子网掩码为255.255.0.0，其二进制数表示为1111111111111110000000000000000，二者相与的结果为10101000101110100000000000000000。

既然子网掩码可以决定IP地址的哪一部分是网络号，而子网掩码又可以人工进行设定，因此，就可以通过修改子网掩码的方式改变原有地址分类中规定的网络号和主机号。也就是说，根据实际需要，既可以使用B类或C类地址的子网掩码（即255.255.0.0或255.255.255.0），将原有的A类地址的网络号由一个字节改变为二个或三个字节，或者使用C类地址的子网掩码（即255.255.255.0），将原有B类地址的网络号由二个字节改变为三个字节，从而增加网络数量，减少每个网络中的主机容量。也可以使用B类地址的子网掩码（即255.255.0.0）将C类地址的子网掩码由三个字节改变为二个字节，从而增加每个网络中的主机容量，减少网络数。

3）保留IP地址空间。IANA（Internet Assigned Numbers Authority）将A、B、C类地址的一部分保留下来，作为私人IP地址空间，专门用于各类专有网络（如企业网、校园网、行政网）的使用，见表1-2。

当局域网通过路由设备与广域网连接时，路由设备会自动将该地址段的信号隔离在局域网内部，因此，不用担心所使用的保护IP地址会与其他局域网中使用的同一地址段的保留IP地址发生冲突（即IP地址完全相同）。所以，完全可以放心大胆地根据自己的需要（主要考虑所需的网络数量和网络内计算机的数量）选用适当的专有网络地址段，设置本单位局域网中的IP地址。路由器或网关会自动将这些IP地址拦截在局域网络之内，而不会将其路由到公有网络中，因此，即使在两个局域网中均使用相同的私人IP地址段，彼此之间也不会发生冲突。

在IP地址资源已非常紧张的今天，这种技术手段被越来越广泛地应用于各种类型的网络之中。当然，使用内部IP地址的计算机也可以通过局域网访问Internet，不过需要使用代理服务器才能完成。

需要注意的是，Windows 98/Me/2000/XP引入了自动专用IP寻址（Automatic Private IP Addressing，APIPA）技术，为计算机自动配置TCP/IP协议的功能。使用APIPA时，Windows将在169.254.0.1～169.254.255.254的范围内自动获得一个IP地址，子网掩码为255.255.0.0，直到找到DHCP服务器为止。

2. NetBEUI协议

NetBEUI（NetBIOS Extended User Interface，用户扩展接口）由IBM于1985年开发完成。它是一种体积小、效率高、速度快的通信协议，但由于不具有路由功能，因此，只适用于局域网络。

（1）NetBEUI通信协议的特点

除了TCP/IP协议之外，NetBEUI是微软最钟爱的通信协议，所以，它被称为微软所有产品中通信协议的“母语”。微软在其早期产品，如DOS、Windows 3.x和Windows 9x中主要选择NetBEUI作为自己的通信协议。在Windows 9x和Windows NT中，NetBEUI已甚至成为其固有的、默认协议。然而，在Windows Me/2000/XP和Windows Server 2003中，由于更多地面向Internet通信规范，因此，已经看不到NetBEUI的身影了。

NetBEUI是专门为由几台到百余台PC所组成的单网段部门级小型局域网而设计的。它不具有跨网段工作的功能，即NetBEUI不具备路由功能。因此，在采用路由器等设备连接的两个局域网中，如果单独使用NetBEUI通信协议，将由于协议的无法路由而导致不同局域网的计算机之间不能进行正常通信。

虽然NetBEUI存在许多不尽如人意的地方，但它也具有其他协议所不具备的优点。在三种通信协议中，NetBEUI占用内存最少，而且在安装完毕之后几乎无需任何配置即可投入工作，因此，非常适合于网络初学者使用。

（2）NetBEUI与NetBIOS之间的关系

网络接口标准NetBIOS被包含于NetBEUI协议之中。NetBIOS（Network Basic Input/Output System，网络基本输入/输出系统）是IBM在1983年开发的用于实现PC间相互通信的标准，其目的是制定一种仅仅在小型局域网上使用的通信规范。这种小型网络全部由PC组成，最大用户数不超过30个，其特点是突出一个“小”字。后来，IBM发现NetBIOS存在着许多缺陷，因此，在1985年又做了一些重要改进，推出了NetBEUI通信协议。随即，微软将NetBEUI作为其客户机/服务器网络系统的基本通信协议，并进一步进行了扩充和完善。最有代表性的是在NetBEUI中增加了叫做SMB（Server Message Blocks，服务器消息块）的组成部分，以降低网络的通信堵塞。为此，有时NetBEUI协议也被称为“SMB协议”。

在Windows Me/2000/XP/2003中，NetBEUI协议不能被单独添加，只能与IPX/SPX协议一起同时添加，简单地称为“NWLink IPX/SPX/NetBIOS Compatible Transport Protocol”协议，如图1-7左图所示。

添加完成后，NWLink NetBIOS协议如图1-7右图所示，用于实现Novell NetBIOS数据包在运行Novell NetBIOS的NetWare服务器和Windows计算机之间，或两个Windows计算机之间的传送。

3. IPX/SPX及其兼容协议

IPX/SPX（Internetwork Packet Exchange/Sequences Packet Exchange，网际包交换/顺序包交换）是Novell公司的通信协议集，除了被应用于NetWare构建的服务器/客户端网络外，还被一些网络管理软件所采用。

（1）IPX/SPX通信协议的特点

与NetBEUI形成明显区别的是，IPX/SPX显得比较庞大，在复杂环境下具有很强的适应性。因为IPX/SPX在开始设计时就考虑了多网段的问题，因此，具有强大的路由功能，适合于大型网络使用。当用户端接入NetWare服务器时，IPX/SPX及其兼容协议是最好的选择。但在非Novell网络环境中，IPX/SPX一般不使用。

尤其在Windows NT/2000网络和由Windows 9x/Me/XP组成的对等网中，无法直接使用IPX/SPX通信协议。

（2）IPX/SPX兼容协议

Windows提供了两个IPX/SPX的兼容协议，“NWLink IPX/SPX兼容协议”和“NWLink NetBIOS”，两者统称为“NWLink通信协议”。NWLink协议是Novell公司IPX/SPX协议在微软网络中的实现，它在继承了IPX/SPX协议优点的同时，也非常好地兼容了微软的操作系统和网络环境。Windows NT/2000网络和Windows 9x/Me/XP用户，可以利用NWLink协议获得NetWare服务器的服务。如果将网络从Novell环境转向微软平台，或两种平台共存时，NWLink通信协议将是最好的选择。

不过，在使用NWLink协议时，其中“NWLink IPX/SPX兼容协议”类似于Windows 9x/Me中的“IPX/SPX兼容协议”，它只能作为客户端的协议实现对NetWare服务器的访问，离开了NetWare服务器，该兼容协议就将失去其存在的意义。

而“NWLink NetBIOS”协议不但可在NetWare服务器与Windows NT/2000之间传递信息，而且能够用于Windows NT/2000、Windows 9x/Me/XP以及Windows NT/2000与Windows 9x/Me/XP之间的通信。

1.3 局域网的种类

架设局域网的方法很多，常见的方法有：对等网、客户机/服务器网络、无盘工作站网络及无线局域网等4种，下面进行具体介绍。

1.3.1 对等网方式组建局域网

对等网络是非结构化的访问网络资源。对等网中的每一台设备可以同时是客户机和服务器。网络中的所有设备可直接访问数据、软件和其他网络资源。换而言之，每一台网络计算机与其他连网的计算机是对等的，它们没有层次的划分。

对等网主要针对一些小型企业，因为它不需要服务器，所以对等网成本较低，但它只是局域网中最基本的一种，许多管理功能不能实现。它可以使职员之间的资料免去了用软盘复制的麻烦，对于规模较小的公司，这些有限的功能足够满足他们的要求。

1.3.2 客户机/服务器方式组建局域网

客户机/服务器网络应用于大中型企业，可以实现数据共享，对财务、人事等工作进行网络化管理，并可以开网络化会议。还提供了强大的Internet/Intranet Web信息服务，其中包括FTP、GOPHER、WWW等功能，几乎是一种近乎完美的局域网构架方案。

客户机/服务器（Computer/Server）网络又叫做服务器网络，在客户机/服务器网络中，计算机划分为服务器和客户机。基于服务器的网络引进了层次结构，它是为了适应网络规模，增大所需的各种支持功能而专门设计的。通常将基于服务器的网络都称为客户机/服务器网络。

1.3.3 无盘工作站方式组建局域网

无盘工作站，顾名思义就是没有硬盘、软驱，是基于服务器网络的一种结构。无盘工作站利用网卡上的启动芯片与服务器连接，使用服务器的硬盘空间进行资源共享。

无盘工作站网络可以实现客户机/服务器网络的所有功能，在它的工作站上，没有磁盘驱动器，但因为每台工作站都需要从远程服务器启动，所以对服务器、工作站以及网络组建的要求较高，因而成本并不比客户机/服务器网络成本低，但它的稳定性，安全性一直为大众所看好，特别是被一些安全系数要求较高的企业所喜爱。

1.3.4 无线局域网

无线局域网络（Wireless Local Area Networks，WLAN）是相当便利的数据传输系统，它是利用射频（Radio Frequency，RF）的技术，取代旧式的双绞铜线所构成的局域网络，使得无线局域网络能利用简单的存取架构，让用户通过它达到“信息随身化、便利走天下”的理想境界。

无线局域网络绝不是用来取代有线局域网络，而是用来弥补有线局域网络的不足，以达到网络延伸的目的，下列情形可能须用无线局域网。

● 无固定工作场所的使用者。

● 有线局域网络架设受环境所限制。

● 作为有线局域网络的备用系统。

对于敷设电缆或是检查电缆是否断线这种耗时的工作，以及其他局域网管理方面的工作，很容易令人烦躁，也不容易在短时间内找出故障之所在。

再者，由于配合企业及应用环境不断地更新与发展，原有的企业网络必须配合重新布局，需要重新安装网络线路。虽然电缆本身并不贵，可是请技术人员来配线的成本很高，尤其是陈旧的大楼，配线工程费用就更高了。因此，架设无线局域网络成为最佳解决方案。

本章小结

本章介绍了有关局域网的基本知识，并详细介绍了各种网络结构的划分以及各自的特点，由浅至深地阐述了各种网络的组成。另外，还介绍了网络通信协议，了解各种网络通信协议是掌握网络技术的关键。通过本章的学习，将使用户对局域网的知识具有一个初步的认识。

过关实战

按要求完成以下练习题。

（1）简述局域网的概念。

（2）简述局域网可以实现的主要功能。

（3）组建局域网具有哪些好处，如果不联网又有哪些弊端？

（4）局域网的主要拓扑结构有哪些，各有什么特点？

（5）简述局域网的种类，并试述其各自特点。