局域网的基本组成
 
　　一个完整的局域网是由硬件系统和软件系统组成的。
　　局域网的硬件系统包括网络服务器、网络工作站、网卡以及传输介质和其他互连设备。具有了完整的硬件系统，还不能成为局域网，必须有合适的高层软件才能满足用户的需求。高层软件包括系统软件和应用软件，其中，系统软件是必不可少。
　　局域网的系统软件（即网络操作系统）是用户与计算机网络之间的接口。用户只有通过网络操作系统才能实现文件管理、设备管理、通信管理、网络管理，才能实现局域网是由Internet服务的功能。
　　服务器可分为文件服务器、打印服务器、通信服务器、数据库服务等。文件服务网是局域网上最基本的服务器，用来管理局域网内的文件资源，打印服务器则为用户提供网络共享打印服务。通信服务器主要负责本地局域网与其他局域网、主机系统或远程工作站的通信。而数据库服务器则是为用户提供数据库检索、更新等服务。
参考：http://jingyan.baidu.com/article/19192ad803241ce53f570742.html
 
　　服务器
 

 
 
　　网络工作站也称为客户机，可以是一般的个人计算机，也可以是专用电脑，如图形工作站等。工作站可以有自己的操作系统，独立工作。通过运行工作站的网络软件可以访问服务器的共享资源，目前常见的工作站操作系统有Windows Xp、Windows 7、Windows 8和Linux。
　　工作站（客户机）

 
 
 
　　网络工作站和服务器之间的连接通过传输介质和网络连接部件来实现。网络连接部件主要包括网卡、中继器、集线器和交换机等。
　　网卡是工作站与网络的接口部件。它除了作为工作站连接入网的物理接口外，还控制数据帧的发送和接收（相当于物理层和数据链路层功能）。
 
 
台式机网卡


 
笔记本网卡

 
无线网卡

　有线网卡

 
　　集线器又叫Hub，能给将多条线路的端点集中连接在一起。集线器可分为无源和有源两种。无源集线器只负责将多条线路连接在一起，不对信号做任何处理。有源集线器具有信号处理和信号放大功能。
　　集线器的英文名称为Hub，其主要功能是对接收到的信号进行再生、修正、放大，以扩大网络的传输距离，同时把所有结点集中在以它为中心的结点上。集线器属于纯硬件网络底层设备，基本上不具备有类似交换机的智能记忆能力和学习能力，也不具备交换机所具有的MAC地址表，所有它发送数据时都是没有针对性的，而是采用广播方式发送。
　　
　　集线器

 
　　交换机采用交换方式进行工作，能够将多条线路的端点集中连接在一起，并支持端口网络工作站之间的多个并发连接，实现多个网络工作站之间数据的并发传输，可以增加局域网带宽，改善局域网的性能和服务质量。与集线器不同的是，交换机采用广播工作，接到同一集线器的所有工作站都共享同一速率，而接到同一交换机的所有网络工作站（客户机）都独享同一速率。
　　交换机的英文名称为Swith，它是集线器的升级换代产品，从外观上来看，它与集线器基本上没有多大区别，都是带有多个端口的长方体。交换机技术是按照通信两端传输信息的需要，用人工或自动的方法把要传输的信息送到符合要求的相应路由中技术的统称。交换机的主要功能包括物理编址、网络拓扑结构、错误校验、帧序列及流量控制。目前一些高档交换还具备了一些新的功能，如对VLAN（虚拟局域网）的支持、对链路会聚的支持，甚至有的还具有路由和防火墙的功能。
　　交换机

 
 
　　　　　　　上层叠的，是交换机。下层叠的，是集线器。最简单的区别，是看端口。
 
 


本文转自大数据躺过的坑博客园博客，原文链接：http://www.cnblogs.com/zlslch/p/6001227.html，如需转载请自行联系原作者


        
        
                
    

局域网
局域网接触的硬件、VLAN

※※※ 局域网

局域网 - (LAN) local area network ：平时一般接触的网络都是局域网
局域网的组成：

1）Computer

   PCs

   Servers

2）Interconnections

   NICs 网卡

   Media 网络连接的媒介通常指网线

3）Network devices

   Hubs  集线器

   Switches 交换机

   Routers  路由器

4）Protocols

   Ethernet

   IP

   ARP

   DHCP

局域网的硬件组成
网线：


（1）Coaxial：同轴线缆(目前已经被淘汰)

   base：基带(数字信号)–适用于局域网传输

   10Base2：最快传输速度10MB/s,每个网段的距离限制为185米–细线缆

   10Base5：最快传输速度10MB/s,最远传输距离500米-粗线缆

   同轴线缆的连接拓扑为总线型拓扑，两端有电阻，以便吸收两端的信号。
（2）Twisted-Pair：双绞线

   双绞线：目前一般网线一般是8根线，两根两根线缠在一起的，总共四组；两根缠在一起可抵消电磁干扰

   100BaseT：是一种以100Mbps速率工作的局域网(LAN)标准，它通常被称为快速以太网标准，并使用UTP(非屏蔽双绞线)铜质电缆

   一般的双绞线最大传输距离100米；工作中一般会用交互机在中间将它们连起来，交互机有信号放大的作用。

   UTP(Unshelded)：非屏蔽式双绞线

   STP(Shielded)：屏蔽式双绞线








（3）GBIC ：Giga Bitrate Interface Converter的缩写，是将千兆位电信号转换为光信号的接口器件



网络适配器–网卡

Ethernet Evolution
LAN 标准



目前用的是以太网2代，主要解决帧中2个字节为上层协议类型


冲突检测的载波侦听多路访问CSMA/CD


冲突域：在以太网中，如果某个CSMA/CD网络上的两台计算机在同时通信时会发生冲突，那么这个CSMA/CD网络就是一个冲突域(collision domain)。
解决冲突域：CSMA/CD–冲突检测的载波侦听对路访问：主机通信线侦听，是否有数据传输，backoff等待时间，解决冲突问题。
CSMA/CD存在的问题是一个链路中主机越多，发生冲突的概率越大，因此CSMA/CD需要对链路中的主机有一定的限制。(最多1024台主机，早期解决冲突的方法，10MB以内）


Hub集线器

Hub集线器的特点（目前已经被淘汰）

①Hub：多端口中继器（中继器：放大信号），工作在物理层

②Hub并不记忆报文是由哪个MAC地址发出，哪个MAC地址在Hub的哪个端口

③Hub的特点：

   共享带宽

   半双工



由集线器连接的主机在一个冲突域中。只是将主机进行连接，不能隔断广播也不能隔断冲突域。


网桥

以太网桥（目前也不用）

（1）交换式以太网的优势

   ①扩展了网络带宽

   ②分割了网络冲突域，使网络冲突被限制在最小的范围内

   ③交换机作为更加智能的交换设备，能够提供更多用户所要求的功能：优先级、虚拟网、远程检测……




网桥和交换机的工作原理：

①以太网桥监听数据帧中源MAC地址，学习MAC，建立MAC表

②对于未知MAC地址，网桥将转发到除接收该帧的端口之外的所有端口

③当网桥接到一个数据帧时，如果该帧的目的位于接收端口所在网段上，它就过滤掉该数据帧；如果目的MAC地址在位于另外一个端口，网桥就将该帧转发到该端口

④当网桥接到广播帧时候，它立即转发到除接收端口之外的所有其他端口

总结： 网桥和交换机中有一段内存空间；此内存空间记录的信息是MAC的地址和网桥端口（学习记录信息）。能隔断冲突域，不能隔断广播域（因为截断的流量是根据MAC表，而MAC表与端口对应是根据源MAC地址学习来的，源MAC地址只会出现单播）。


网桥和交换机的作用： 交换机和网桥可以隔离冲突域，不能隔离广播域和多播/组播。


交换机和网桥能构建MAC地址与设备端口的对应信息，因此交换机和网桥工作在数据链路层。数据链路层可以识别MAC地址。


广播域：当其中一台主机向外发广播，另一主机能收到此广播，那么它们属于同一广播域。

交互机和网桥不能隔离广播和多播/组播。


集线器Hub和交换机Switch

集线器Hub和交换机Switch

①集线器属于OSI的第一层物理层设备，而网桥属于OSI的第二层数据链路层设备

②从工作方式来看，集线器是一种广播模式，所有端口在一个冲突域里面。网桥的可以通过端口隔离冲突

③Hub是所有共享总线和共享带宽。网桥每个端口占一个带宽

④交换机每个端口连接一个网线，每根网线连接一台主机，则一个冲突域只有一台电脑。而且交换机可以同时通信（支持全双工）




路由器

路由器Router

路由器的作用：

   ①分隔广播域

   ②选择路由表中到达目标最好的路径

   ③维护和检查路由信息

   ④连接广域网

路由：把一个数据包从一个设备发送到不同网络里的另一个设备上去。这些工作依靠路由器来完成。路由器只关心网络的状态和决定网络中的最佳路径。路由的实现依靠路由器中的路由表来完成。


当路由器收到一个主机发的广播或者组播/多播，路由器直接将其抛弃，隔离广播或多/组播；因为路由器中的表格记录（路由表）的是到达某个链路的路径（路由器将网络主机分成了多个链路）


路由器转发报文依靠路由表，计算机都有路由表；路由表的作用进行路径的选择。


计算机都有路由表：（后面详细介绍路由表）
    [root@centos7 ~]# route -n 
    Kernel IP routing table
    Destination     Gateway         Genmask         Flags Metric Ref    Use Iface
    0.0.0.0         192.168.38.2    0.0.0.0         UG    100    0        0 ens33
    0.0.0.0         172.18.0.1      0.0.0.0         UG    101    0        0 ens37
    172.18.0.0      0.0.0.0         255.255.0.0     U     101    0        0 ens37
    192.168.38.0    0.0.0.0         255.255.255.0   U     100    0        0 ens33
    192.168.122.0   0.0.0.0         255.255.255.0   U     0      0        0 virbr0

常见的网络设备

综上：

网线 – 物理层

集线器 – 物理层

网卡 – 数据链路层

交换机 – 数据链路层

路由器 – 网络层


VLAN


VLAN(Virtual Local Area Network)的中文名为"虚拟局域网"。

搜索释义：虚拟局域网(VLAN)是一组逻辑上的设备和用户，这些设备和用户并不受物理位置的限制，可以根据功能、部门及应用等因素将它们组织起来，相互之间的通信就好像它们在同一个网段中一样，由此得名虚拟局域网。VLAN是一种比较新的技术，工作在OSI参考模型的第2层和第3层，一个VLAN就是一个广播域，VLAN之间的通信是通过第3层的路由器来完成的。与传统的局域网技术相比较，VLAN技术更加灵活，它具有以下优点: 网络设备的移动、添加和修改的管理开销减少;可以控制广播活动;可提高网络的安全性。


分隔广播域


安全


灵活管理


VLAN = 广播域 = 逻辑网络（subnet） = 网段 = 链路 = 子网


以下是一种场景，对三个部门进行VLAN：



交互机可以隔离冲突域，不能隔离广播域，但是不是所有的交换机都不能隔离广播域，具有VLAN的交换机可以实现分隔广播域。在同一广播域中通信直接广播，但是若想将同一广播域的某几个主机的通信单独隔离出来，需要路由器，路由器可以做安全策略隔离，但是这样成本有点高。因此在有些交换机中提出VLAN技术，可以在交换机上进行设置，可以将特定的某些端口划分至一个独立的网络中，这就是VLAN，一般一个VLAN有一个独立的标识，使用VLAN可以将企业内部进行部门划分网络以及客人网络域在交换机上配置安全策略，可以保障企业内部的安全。





VLAN数据帧中用了12bit标识帧属于哪一个VLAN即总共4096个VLAN，已不足以满足使用—云计算。后面将使用XVLAN解决。


在交换机中为了实现容错：会多路连接，但是可能导致回路问题，生成树协议将解决成环问题




将交换机端口与端口对应的主机MAC绑定，有时需要这种情况。还有一种交换机自动学习的功能，第一次一插主机，就自动将主机MAC与交换机端口绑定。（交换机配置）–但一般不这样做，比较麻烦。





局域网分层架构

分层架构 – 从部署网络设备这个层面来分层的


访问层：实现访问，将网络设备接入至网络中----交换机负责将网络设备连入网络。
分布层：路由器：实现路由和分割网络，实现广播域的控制。
核心层：价格昂贵的交换机，主要作用实现快速转发。（10G以上的带宽） ```

局域网的组成部分



作为计算机网络的存在形式之一，局域网的组成和结构在符合计算机网络共有特征的基础上，也有其自身的特点。

与所有的计算机网络一样，局域网也是由硬件系统和软件系统两大部分组成的。局域网硬件系统主要包括那些看得见、摸得着的网络设备，这些网络设备的连接方式和配置高低决定着局域网所具备的潜能；局域网软件系统则主要包括各种网络应用软件和管理软件，用户利用局域网开展的所有工作都是围绕各种软件来进行的，如图2008112706所示。


图2008112706 一个简单的办公局域网
1．硬件系统
        局域网的硬件系统主要包括服务器、工作站、网络适配器、传输介质和集线设备等网络硬件，将这些硬件按照一定的规则进行连接，即可构成一个基础的局域网硬件平台。为了帮助用户能够对局域网硬件设备有一个初步的了解，下面来认识一些基本的网络设备。
（1）服务器
        服务器主要用于为局域网中的计算机提供各种网络服务（如Web服务、打印服务、邮件服务等），是一种配置较高、性能稳定的高端计算机，在局域网中扮演“总司令”的角色。不过并不是所有的局域网都必须配备服务器，对于一些功能需求简单的小型局域网是不需要服务器的，如图2008112707所示。


图2008112707 SUN服务器
（2）工作站
        所谓工作站其实就是局域网中供用户使用的计算机，这些计算机连接到局域网中成为一个网络节点，可以向服务器发出服务请求并接受服务器提供的各类服务。在目前的局域网中，绝大多数的工作站角色是由PC（Personal Computer，个人计算机）来扮演的，如图2008112708所示。


图2008112708 普通工作站
（3）网络适配器
        网络适配器（俗称网卡）是局域网中所有计算机（包括服务器和工作站）与网络进行连接的接口卡。网络适配器首先通过总线接口与计算机主板连接，然后通过网络接口与网线、光纤等传输介质连接，进而实现局域网计算机之间的通信。由此可见，网络适配器是局域网中的“外交官”，如图2008112709所示。


图2008112709 网络适配器
（4）传输介质
        传输介质是局域网中的“通讯员”，主要包括同轴电缆、双绞线、光纤和无线传输介质，用于连接局域网中的各种网络设备并使之进行通信。其中，双绞线是局域网中最常见的传输介质之一，如图2008112710所示。


图2008112710 普通超五类双绞线
（5）集线设备
        集线设备主要用于将与计算机或其他网络设备相连的传输介质集中到一起，并对所传输的数据信号进行汇集、中继、整形和提升，可以有效增强信号强度。常用的集线设备主要包括交换机和集线器，如图2008112711所示。


图2008112711 3COM局域网交换机
2．软件系统
       局域网软件系统是局域网正常工作的“精神”基础，如果没有软件系统的支持，无论多高的网络硬件配置也没有实际意义。局域网软件系统主要包括网络操作系统、网络设备驱动程序、网络应用软件和管理软件以及工作站软件。
服务器操作系统是向局域网中的计算机提供各种服务的专用操作系统，比较常见有UNIX、NetWare、Windows NT/2000/2003以及Linux系统等。网络设备驱动程序专门为网络硬件设备开发，用于支持网络设备的正常工作。网络应用软件和管理软件则是用户借助局域网进行资源共享、数据传输、系统办公和管理维护网络所必需的软件平台。另外，工作站上使用的软件其实也可以称为网络软件系统的一部分，主要用以辅助用户完成各种局域网应用。
3．通信协议
        就像动物之间进行交流时必须使用相同的语言规则一样，局域网中的计算机之间要想实现网络通信也必须遵循相同的通信规则，这些通信规则在网络领域被称为通信协议。通信协议常常是由一组具有单一功能的单个协议组合而成，可以实现诸如数据翻译、数据处理、错误校验以及信息编址等功能。





局域网的几种工作模式


　1．专用服务器结构：(Server—Baseb)

　　又称为“工作站／文件服务器”结构，由若干台微机工作站与一台或多台文件服务器通过通信线路连接起来组成工作站存取服务器文件，共享存储设备。

　　文件服务器自然以共享磁盘文件为主要目的。 

对于一般的数据传递来说已经够用了，但是当数据库系统和其它复杂而被不断增加的用户使用的应用系统到来的时候，服务器已经不能承担这样的任务了，因为随着用户的增多，为每个用户服务的程序也增多，每个程序都是独立运行的大文件，给用户感觉极慢，因此产生了客户机／服务器模式。

　　2．客户机/服务器模式：(client／server)

　　其中一台或几台较大的计算机集中进行共享数据库的管理和存取，称为服务器，而将其它的应用处理工作分散到网络中其它微机上去做，构成分布式的处理系统，服务器控制管理数据的能力己由文件管理方式上升为数据库管理方式，因此，C/S由的服务器也称为数据库服务器，注重于数据定义及存取安全后备及还原，并发控制及事务管理，执行诸如选择检索和索引排序等数据库管理功能，它有足够的能力做到把通过其处理后用户所需的那一部分数据而不是整个文件通过网络传送到客户机去，减轻了网络的传输负荷。C／S结构是数据库技术的发展和普遍应用与局域网技术发展相结合的结果。

　　3.对等式网络：（Peer—to—Peer)

　　在拓扑结构上与专用Server与C／S相同。在对等式网络结构中，没有专用服务器每一个工作站既可以起客户机作用也可以起服务器作用。

在局域网中，硬件地址又称为物理地址或者MAC地址。

标识是某个系统重要的标识符：名字指出我们所要寻找的那个资源，地址指出那个资源在何处，路由告诉我们如何到达该出。

1、如果一个局域网的适配器坏了，换了一个新的适配器，那么这太计算机的局域网的地址也变化了。

2、适配器不变，那么物理地址也不会变。

3、以太网的mac帧由5部分组成：

1）目的地址(6)+原地址(6)+类型(2)+数据(46~1500)+FCS(4)

FCS：帧检验序列,使用CRC检验。

4、扩展的以太网

使用集线器可以在物理层扩展以太网

1）缺点:不可以增大网络的吞吐量，把10M/s和30M/s合并在一起，吞吐量还是10M/s

使用网桥可以在数据链路层扩展以太网，根据mac帧对收到的帧进行过滤和转发。

1）优点：增大吞吐量，可以互联不同物理层，不同mac层，和不同速率

2）缺点：没有流量控制，适合用户不多的情况下，不然会触发网络拥塞。