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了解了网络后，接下来介绍使用范围最广的局域网。
局域网（LAN）指在小范围内，一般不超过10km，将各种计算机终端及网络终端设备，通过有线或者无线的传输方式组合成的网络，用来实现文件共享、远程控制、打印共享、电子邮件服务等功能。局域网私有性较强。因为范围较小，所以传输速度更快，性能也更稳定，组建成本相对较低，技术难度不高。现在很多局域网加入了无线技术，组建而成的就是无线局域网。如果用户现在使用有线连接的计算机或者使用手机WiFi连接了互联网，现在所在的网络就是局域网。完整的家庭或小型公司的无线局域网的拓扑图如图1-20所示。而大、中型企业的局域网技术相对要复杂一点，本书后面章节会有相关介绍。
图1-20
与局域网相对的还有范围更大的城域网（Metropolitan Area Network）和广域网（Wide Area Network，WAN）。
城域网采用的技术和局域网类似，传输介质为光纤，距离从10~100km，可以是几栋办公楼，也可以是一座城市。城域网的特点是传输距离稍长，覆盖范围更广，传输效率更高。而广域网，距离从几十公里到几千公里，可以连接多个城市或者国家，甚至跨洲连接。广域网的通信子网可以利用公用分组交换网、卫星通信网和无线分组交换网达到资源共享的目的。广域网的特点是覆盖范围最广、通信距离最远、技术最复杂，当然，建设费用也最高。Internet就是广域网的一种。
局域网按照拓扑结构，从逻辑上来划分，可以分为星形拓扑、总线型拓扑、环形拓扑、树形拓扑。当然，总线型和环型拓扑现在不是特别常见。
在不考虑远近、线缆长度、设备大小等物理问题，通过简单的示意图形绘制出整个网络所使用的设备、连接方式以及结构，叫作拓扑图。通过拓扑图来对网络进行规划、设计、分析，方便交流以及排错。学习及研究网络，必须要会看、会画网络拓扑图。
总线型网络拓扑现在很少见到了，总线型网络拓扑使用单根传输线作为传输介质，所有的节点都直接连接到传输介质上，如图1-21所示。总线型网络采用广播的方式，一台节点设备开始传输数据时，会向总线上所有的设备发送数据包，其他设备接收后，校验包的目的地址是否和自己的地址一致，如果相同，则保留，如果不一致，则丢弃。带宽共享，每台设备只能获取1/N的带宽。
图1-21
总线型拓扑的优点：网络成本低。仅需要铺设一条线路，不需要专门的网络设备。总线型拓扑的缺点：随着设备增多，每台设备的带宽逐渐降低，线路故障排查困难。
现在流行的电力猫（图1-22），就是使用的总线型网络拓扑。电力猫使用强电线路进行数据传输，解决布设明线造成的诸多困扰。
图1-22
星形拓扑结构网络由中心节点和其他从节点组成，中心节点可直接与从节点通信，而从节点间必须通过中心节点才能通信，中心节点执行集中式通信控制策略。在星形网络中，中心节点通常由集线器设备（如交换机）充当，如图1-23所示。
当前很多局域网使用了小型无线路由器作为中心设备，从拓扑角度来说，这种结构也属于星形拓扑，只是传输介质从网线变成了电磁波。
图1-23
星形拓扑的主要优点如下。
● 结构简单： 使用网线直接连接。
● 添加删除节点方便： 扩充节点，只要用网线连接中心设备即可，删除设备只要拔掉网线即可。
● 容易维护： 一个节点坏掉，不影响其他节点的使用，故障排查较简单。
● 升级方便： 只要对中心设备进行更新即可，一般不需要更换传输介质。
星形拓扑的主要缺点：中心依赖度高，对于中心设备的性能和稳定性要求较高，如果中心节点发生故障，整个网络将会瘫痪。
如果把总线型网络首尾相连，就是一种环形拓扑结构，如图1-24所示，其典型代表就是令牌环局域网。在通信过程中，同一时间只有拥有“令牌”的设备可以发送数据，然后将令牌交给下游的节点设备，从而开始新一轮的令牌传输。该结构的优点和总线型的类似，不需要特别的网络设备，实现简单，投资小。但是缺点也很明显，任意一个节点坏掉了，网络就无法通信，且排查起来非常困难。如果要扩充节点，网络必须中断。
图1-24
树形拓扑属于分级集中控制，在大、中型企业中比较常见。将星形拓扑按照一定标准组合起来就变成了树形拓扑结构，如图1-25所示，该结构按照层次方式排列而成，非常适合于主次、分等级层次的管理系统。
与星形网络拓扑相比，树形拓扑的通信线路总长度较短，成本较低，节点易于扩充，寻找路径比较方便。网络中任意两个节点之间不会产生回路，每条链路都支持双向传输。网络中某网络设备如果发生故障，该网络设备连接的终端将不能联网。
树形网络拓扑一般应用于大、中型公司或企业，设备本身有一定的质量保障，另外，网络中也采取了一些冗余备份技术，出现故障后，可以人工快速排查处理。而且设备本身也支持负载均衡和冗余备份，出现问题时，可以自动启动应急机制，网络安全性和稳定性也是比较高的。
图1-25
局域网一般由硬件设备和软件系统两部分构成。
硬件设备是局域网的身体，构成了局域网的物理结构，局域网的硬件设备可以分为以下几种。
（1）网络通信设备。
网络通信设备是用来在局域网中接收、存储、处理、转发、传输网络信号的设备。常见的有交换机（图1-26）、路由器、无线路由器、无线控制器、无线AP、调制解调器、网卡等。
（2）服务器。
服务器（图1-27）是局域网中管理和提供资源的主机，可与诸多客户机相连，并为其提供资源或其他服务，因此服务器一般需具备更高的性能，如可高效处理数据、存储较多数据、更快地访问磁盘等。
图1-26
图1-27
（3）传输介质。
传输介质包括常见的双绞线（图1-28）、光纤（图1-29）、电磁波等，主要用于电信号、光信号和无线信号的传递。
图1-28
图1-29
（4）网络终端。
网络终端一般为数据的发送端及接收端，用来存储数据、产生数据信号、接收并使用数据，如常见的计算机、网络智能终端、网络支付设备、安防终端设备等，如图1-30及图1-31所示。
图1-30
图1-31
软件系统是局域网的灵魂，是网络各种功能实现的基础。局域网中的软件主要包括网络操作系统和各种网络协议。
（1）网络操作系统。
网络操作系统是局域网硬件设备的必备软件之一，其基本任务是用统一的方法实现各主机之间的通信，管理和利用各主机中共享的本地资源，以提升设备与网络相关的特性。对网络用户而言，网络操作系统是其与计算机网络之间的接口，应屏蔽本地资源与网络资源的差异，为用户提供各种基本的网络服务，并保证数据的安全性。
局域网中的网络操作系统和硬件设备相辅相成，缺一不可。硬件设备可能搭载不同的操作系统，其中客户端中常用的网络操作系统有Windows 10、Windows 11、Linux桌面发行版（如Ubuntu）等。服务器中常用的网络操作系统有Windows Server系列、Linux服务器系统（如Red Hat Enterprise Linux，RHEL），如图1-32所示。专用通信设备中使用的操作系统与前两者有所不同，一般由硬件生产厂家独立开发，常见的专用通信设备厂家有TP-Link、思科等。
图1-32
（2）网络协议。
网络协议是通信计算机双方必须共同遵守的一组约定，如怎么样建立连接、怎么样互相识别等。只有遵守这个约定，计算机之间才能相互通信交流。网络协议的三要素是语法、语义、时序。完整的通信流程会使用到许多协议，局域网中的网络操作系统可安装协议，以支持网络通信功能。网络操作系统中使用的协议一般为TCP/IP协议族中的协议，如DHCP、DNS、HTTP等。
除网络操作系统和网络协议两种软件外，局域网设备中还可能搭载一些系统管理软件和网络应用软件，根据涉及的领域和应用方向，这些软件又可以有不同的分类。