《網(wǎng)絡基礎學習之二》常見局域網(wǎng)拓撲及操作系統(tǒng)

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一、常見的局域網(wǎng)拓撲結構
    網(wǎng)絡中的計算機等設備要實現(xiàn)互聯(lián),就需要以一定的結構方式進行連接,這種連接方式就叫做"拓撲結構",通俗地講這些網(wǎng)絡設備如何連接在一起的。目前常見的網(wǎng)絡拓撲結構主要有以下四大類:
    (1)星型結構
    (2)環(huán)型結構
    (3)總線型結構< BR>  (4)星型和總線型結合的復合型結構
    下面我們分別對這幾種網(wǎng)絡拓樸結構進行一一介紹。
    1. 星型結構
    這種結構是目前在局域網(wǎng)中應用得為普遍的一種,在企業(yè)網(wǎng)絡中幾乎都是采用這一方式。星型網(wǎng)絡幾乎是Ethernet(以太網(wǎng))網(wǎng)絡專用,它是因網(wǎng)絡中的各工作站節(jié)點設備通過一個網(wǎng)絡集中設備(如集線器或者交換機)連接在一起,各節(jié)點呈星狀分布而得名。這類網(wǎng)絡目前用的多的傳輸介質是雙絞線,如常見的五類線、超五類雙絞線等。它的基本連接圖示如圖1所示。
    這種拓撲結構網(wǎng)絡的基本特點主要有如下幾點:
    (1)容易實現(xiàn):它所采用的傳輸介質一般都是采用通用的雙絞線,這種傳輸介質相對來說比較便宜,如目前正品五類雙絞線每米也僅1.5元左右,而同軸電纜便宜的也要2.00元左右一米,光纜那更不用說了。這種拓撲結構主要應用于IEEE 802.2、IEEE 802.3標準的以太局域網(wǎng)中;
    (2)節(jié)點擴展、移動方便:節(jié)點擴展時只需要從集線器或交換機等集中設備中拉一條線即可,而要移動一個節(jié)點只需要把相應節(jié)點設備移到新節(jié)點即可,而不會像環(huán)型網(wǎng)絡那樣"牽其一而動全局";
    (3)維護容易;一個節(jié)點出現(xiàn)故障不會影響其它節(jié)點的連接,可任意拆走故障節(jié)點;
    (4)采用廣播信息傳送方式:任何一個節(jié)點發(fā)送信息在整個網(wǎng)中的節(jié)點都可以收到,這在網(wǎng)絡方面存在一定的隱患,但這在局域網(wǎng)中使用影響不大;
    (5)網(wǎng)絡傳輸數(shù)據(jù)快:這一點可以從目前新的1000Mbps到10G以太網(wǎng)接入速度可以看出。
    其實它的主要特點遠不止這些,但因為后面我們還要具體講一下各類網(wǎng)絡接入設備,而網(wǎng)絡的特點主要是受這些設備的特點來制約的,所以其它一些方面的特點等我們在后面講到相應網(wǎng)絡設備時再補充。
    2. 環(huán)型結構
    這種結構的網(wǎng)絡形式主要應用于令牌網(wǎng)中,在這種網(wǎng)絡結構中各設備是直接通過電纜來串接的,后形成一個閉環(huán),整個網(wǎng)絡發(fā)送的信息就是在這個環(huán)中傳遞,通常把這類網(wǎng)絡稱之為"令牌環(huán)網(wǎng)"。這種拓撲結構網(wǎng)絡示意圖如圖2所示。
    上圖所示只是一種示意圖,實際上大多數(shù)情況下這種拓撲結構的網(wǎng)絡不會是所有計算機真的要連接成物理上的環(huán)型,一般情況下,環(huán)的兩端是通過一個阻抗匹配器來實現(xiàn)環(huán)的封閉的,因為在實際組網(wǎng)過程中因地理位置的限制不方便真的做到環(huán)的兩端物理連接。
    這種拓撲結構的網(wǎng)絡主要有如下幾個特點:
    (1)這種網(wǎng)絡結構一般僅適用于IEEE 802.5的令牌網(wǎng)(Token ring network),在這種網(wǎng)絡中,"令牌"是在環(huán)型連接中依次傳遞。所用的傳輸介質一般是同軸電纜。
    (2)這種網(wǎng)絡實現(xiàn)也非常簡單,投資小??梢詮钠渚W(wǎng)絡結構示意圖中看出,組成這個網(wǎng)絡除了各工作站就是傳輸介質--同軸電纜,以及一些連接器材,沒有價格昂貴的節(jié)點集中設備,如集線器和交換機。但也正因為這樣,所以這種網(wǎng)絡所能實現(xiàn)的功能為簡單,僅能當作一般的文件服務模式;
    (3)傳輸速度較快:在令牌網(wǎng)中允許有16Mbps的傳輸速度,它比普通的10Mbps以太網(wǎng)要快許多。當然隨著以太網(wǎng)的廣泛應用和以太網(wǎng)技術的發(fā)展,以太網(wǎng)的速度也得到了極大提高,目前普遍都能提供100Mbps的網(wǎng)速,遠比16Mbps要高。
    (4)維護困難:從其網(wǎng)絡結構可以看到,整個網(wǎng)絡各節(jié)點間是直接串聯(lián),這樣任何一個節(jié)點出了故障都會造成整個網(wǎng)絡的中斷、癱瘓,維護起來非常不便。另一方面因為同軸電纜所采用的是插針式的接觸方式,所以非常容易造成接觸不良,網(wǎng)絡中斷,而且這樣查找起來非常困難,這一點相信維護過這種網(wǎng)絡的人都會深有體會。
    (5)擴展性能差:也是因為它的環(huán)型結構,決定了它的擴展性能遠不如星型結構的好,如果要新添加或移動節(jié)點,就必須中斷整個網(wǎng)絡,在環(huán)的兩端作好連接器才能連接。
    3. 總線型結構
    這種網(wǎng)絡拓撲結構中所有設備都直接與總線相連,它所采用的介質一般也是同軸電纜(包括粗纜和細纜),不過現(xiàn)在也有采用光纜作為總線型傳輸介質的,如后面我們將要講的ATM網(wǎng)、Cable Modem所采用的網(wǎng)絡等都屬于總線型網(wǎng)絡結構。它的結構示意圖如圖3所示。
    這種結構具有以下幾個方面的特點:
    (1)組網(wǎng)費用低:從示意圖可以這樣的結構根本不需要另外的互聯(lián)設備,是直接通過一條總線進行連接,所以組網(wǎng)費用較低;
    (2)這種網(wǎng)絡因為各節(jié)點是共用總線帶寬的,所以在傳輸速度上會隨著接入網(wǎng)絡的用戶的增多而下降;
    (3)網(wǎng)絡用戶擴展較靈活:需要擴展用戶時只需要添加一個接線器即可,但所能連接的用戶數(shù)量有限;
    (4)維護較容易:單個節(jié)點失效不影響整個網(wǎng)絡的正常通信。但是如果總線一斷,則整個網(wǎng)絡或者相應主干網(wǎng)段就斷了。
    (5)這種網(wǎng)絡拓撲結構的缺點是僅能一個端用戶發(fā)送數(shù)據(jù),其它端用戶必須等待到獲得發(fā)送權。
    4. 混合型拓撲結構
    這種網(wǎng)絡拓撲結構是由前面所講的星型結構和總線型結構的網(wǎng)絡結合在一起的網(wǎng)絡結構,這樣的拓撲結構更能滿足較大網(wǎng)絡的拓展,解決星型網(wǎng)絡在傳輸距離上的局限,而同時又解決了總線型網(wǎng)絡在連接用戶數(shù)量的限制。這種網(wǎng)絡拓撲結構同時兼顧了星型網(wǎng)與總線型網(wǎng)絡的優(yōu)點,在缺點方面得到了一定的彌補。這種網(wǎng)絡拓撲結構示意圖如圖4所示。
    這種網(wǎng)絡拓撲結構主要用于較大型的局域網(wǎng)中,如果一個單位有幾棟在地理位置上分布較遠(當然是同一小區(qū)中),如果單純用星型網(wǎng)來組整個公司的局域網(wǎng),因受到星型網(wǎng)傳輸介質--雙絞線的單段傳輸距離(100m)的限制很難成功;如果單純采用總線型結構來布線則很難承受公司的計算機網(wǎng)絡規(guī)模的需求。結合這兩種拓撲結構,在同一棟樓層我們采用雙絞線的星型結構,而不同樓層我們采用同軸電纜的總線型結構,而在樓與樓之間我們也必須采用總線型,傳輸介質當然要視樓與樓之間的距離,如果距離較近(500m以內(nèi))我們可以采用粗同軸電纜來作傳輸介質,如果在180m之內(nèi)還可以采用細同軸電纜來作傳輸介質。但是如果超過500m我們只有采用光纜或者粗纜加中繼器來滿足了。這種布線方式就是我們常見的綜合布線方式。這種拓撲結構主要有以下幾個方面的特點:
    (1)應用相當廣泛:這主要是因它解決了星型和總線型拓撲結構的不足,滿足了大公司組網(wǎng)的實際需求;
    (2)擴展相當靈活:這主要是繼承了星型拓撲結構的優(yōu)點。但由于仍采用廣播式的消息傳送方式,所以在總線長度和節(jié)點數(shù)量上也會受到限制,不過在局域網(wǎng)中是不存在太大的問題;
    (3)同樣具有總線型網(wǎng)絡結構的網(wǎng)絡速率會隨著用戶的增多而下降的弱點;
    (4)較難維護,這主要受到總線型網(wǎng)絡拓撲結構的制約,如果總線斷,則整個網(wǎng)絡也就癱瘓了,但是如果是分支網(wǎng)段出了故障,則仍不影響整個網(wǎng)絡的正常運作。再一個整個網(wǎng)絡非常復雜,維護起來不容易;
    (5)速度較快:因為其骨干網(wǎng)采用高速的同軸電纜或光纜,所以整個網(wǎng)絡在速度上應不受太多的限制。
    二、常見局域網(wǎng)操作系統(tǒng)
    我們在第一篇開始就說到了網(wǎng)絡的基本組成,其中一個重要組成部分就是"網(wǎng)絡操作系統(tǒng)"。它是整個網(wǎng)絡的核心,也是整個網(wǎng)絡服務和管理的基礎。目前局域網(wǎng)中主要存在以下幾類網(wǎng)絡操作系統(tǒng):
    1. Windows類
    對于這類操作系統(tǒng)相信用過電腦的人都不會陌生,這是全球大的軟件開發(fā)商--Microsoft(微軟)公司開發(fā)的。Microsoft公司的Windows系統(tǒng)不僅在個人操作系統(tǒng)中占有絕對優(yōu)勢,它在網(wǎng)絡操作系統(tǒng)中也是具有非常強勁的力量。這類操作系統(tǒng)配置在整個局域網(wǎng)配置中是常見的,但由于它對服務器的硬件要求較高,且穩(wěn)定性能不是很高,所以微軟的網(wǎng)絡操作系統(tǒng)一般只是用在中低檔服務器中,高端服務器通常采用UNIX、LINUX或Solairs等非Windows操作系統(tǒng)。在局域網(wǎng)中,微軟的網(wǎng)絡操作系統(tǒng)主要有:Windows NT 4.0 Serve、Windows 2000 Server/Advance Server,以及新的Windows 2003 Server/ Advance Server等,工作站系統(tǒng)可以采用任一Windows或非Windows操作系統(tǒng),包括個人操作系統(tǒng),如Windows 9x/ME/XP等。
    在整個Windows網(wǎng)絡操作系統(tǒng)中為成功的還是要算了Windows NT4.0這一套系統(tǒng),它幾乎成為中、小型企業(yè)局域網(wǎng)的標準操作系統(tǒng),一則是它繼承了Windows家族統(tǒng)一的界面,使用戶學習、使用起來更加容易。再則它的功能也的確比較強大,基本上能滿足所有中、小型企業(yè)的各項網(wǎng)絡求。雖然相比Windows 2000/2003 Server系統(tǒng)來說在功能上要遜色許多,但它對服務器的硬件配置要求要低許多,可以更大程度上滿足許多中、小企業(yè)的PC服務器配置需求。
    2. NetWare類
    NetWare操作系統(tǒng)雖然遠不如早幾年那么風光,在局域網(wǎng)中早已失去了當年雄霸一方的氣勢,但是NetWare操作系統(tǒng)仍以對網(wǎng)絡硬件的要求較低(工作站只要是286機就可以了)而受到一些設備比較落后的中、小型企業(yè),特別是學校的青睞。人們一時還忘不了它在無盤工作站組建方面的優(yōu)勢,還忘不了它那毫無過份需求的大度。且因為它兼容DOS命令,其應用環(huán)境與DOS相似,經(jīng)過長時間的發(fā)展,具有相當豐富的應用軟件支持,技術完善、可*。目前常用的版本有3.11、3.12和4.10 、V4.11,V5.0等中英文版本,NetWare服務器對無盤站和游戲的支持較好,常用于教學網(wǎng)和游戲廳。目前這種操作系統(tǒng)有市場占有率呈下降趨勢,這部分的市場主要被Windows NT/2000和Linux系統(tǒng)瓜分了。
    3. Unix系統(tǒng)
    目前常用的UNIX系統(tǒng)版本主要有:Unix SUR4.0、HP-UX 11.0,SUN的Solaris8.0等。支持網(wǎng)絡文件系統(tǒng)服務,提供數(shù)據(jù)等應用,功能強大,由AT&T和SCO公司推出。這種網(wǎng)絡操作系統(tǒng)穩(wěn)定和安全性能非常好,但由于它多數(shù)是以命令方式來進行操作的,不容易掌握,特別是初級用戶。正因如此,小型局域網(wǎng)基本不使用Unix作為網(wǎng)絡操作系統(tǒng),UNIX一般用于大型的網(wǎng)站或大型的企、事業(yè)局域網(wǎng)中。
    4. Linux
    這是一種新型的網(wǎng)絡操作系統(tǒng),它的大的特點就是源代碼開放,可以免費得到許多應用程序。目前也有中文版本的Linux,在國內(nèi)得到了用戶充分的肯定,主要體現(xiàn)在它的安全性和穩(wěn)定性方面,它與Unix有許多類似之處。但目前這類操作系統(tǒng)目前使仍主要應用于中、高檔服務器中。
    以上介紹幾種網(wǎng)絡操作系統(tǒng),其實這幾種操作系統(tǒng)是完全可以實現(xiàn)互聯(lián)的,也就是說在一個局域網(wǎng)中完全可以同時存在以上幾種類型的網(wǎng)絡操作系統(tǒng)。這一點我們將在本教程的后面繼續(xù)介紹。
    三、局域網(wǎng)的幾種工作模式
    局域網(wǎng)的工作模式是根據(jù)局域網(wǎng)中各計算機的位置來決定的,目前局域網(wǎng)主要存在著兩種工作模式,它們涉及到用戶存取和共享信息的方式,它們分別是:客戶/服務器(C/S)模式和點對點(Peer-to-Peer)通信模式。
    1. 客戶/服務器模式:(C/S)
    這是一種基于服務器的網(wǎng)絡,在這種模式中,其中一臺或幾臺較大的計算機集中進行共享數(shù)據(jù)庫的管理和存取,稱為服務器;而將其它的應用處理工作分散到網(wǎng)絡中其它微機上去做,構成分布式的處理系統(tǒng),服務器控制管理數(shù)據(jù)的能力己由文件管理方式上升為數(shù)據(jù)庫管理方式,因此,C/S網(wǎng)絡模式的服務器也稱為數(shù)據(jù)庫服務器。這類網(wǎng)絡模式主要注重于數(shù)據(jù)定義、存取安全、備份及還原,并發(fā)控制及事務管理,執(zhí)行諸如選擇檢索和索引排序等數(shù)據(jù)庫管理功能。它有足夠的能力做到把通過其處理后用戶所需的那一部分數(shù)據(jù)而不是整個文件通過網(wǎng)絡傳送到客戶機去,減輕了網(wǎng)絡的傳輸負荷。C/S網(wǎng)絡模式是數(shù)據(jù)庫技術的發(fā)展和普遍應用與局域網(wǎng)技術發(fā)展相結合的結果。這種模式與下面所講的點對點模式主要存在以下兩個方面的不同:
    ·后端數(shù)據(jù)庫負責完成大量的任務處理,如果C/S型數(shù)據(jù)庫查找一個特定的信息片段,在搜尋整個數(shù)據(jù)庫期間并不返回每條記錄的結果,而只是在搜尋結束時返回后的結果。
    ·如果數(shù)據(jù)庫應用程序的客戶機在處理數(shù)據(jù)庫事務時失敗,服務器為了維護數(shù)據(jù)庫的完整性,將自動重新執(zhí)行這個事件。
    2. 對等式網(wǎng)絡:(Peer-to-Peer)
    在拓撲結構上與專用Server的C/S不同,在對等式網(wǎng)絡結構中,沒有專用服務器。在這種網(wǎng)絡模式中,每一個工作站既可以起客戶機作用也可以起服務器作用。有許多網(wǎng)絡操作系統(tǒng)可應用于點對點網(wǎng)絡,如微軟的Windows for Workgroups 、Windows NT WorkStation、Windows 9X和Novell Lite等。
    點對點對等式網(wǎng)絡有許多優(yōu)點,如它比上面所介紹的C/S網(wǎng)絡模式造價低,它們允許數(shù)據(jù)庫和處理機能分布在一個很大的范圍里,還允許動態(tài)地安排計算機需求。當然它的缺點也是非常明顯的,那就是提供較少的服務功能,并且難以確定文件的位置,使得整個網(wǎng)絡難以管理。
    好了,對一些基礎概念的介紹就講到這里,在下面的文章里,我們將進入一些實作性的課題,首先,我們將介紹局域網(wǎng)網(wǎng)線制作的材料與工具。