2.1 网络的分类＊＊

简单地说，网络就是在一定的区域内将两个或两个以上的计算机以一定的方式连接起来，以供用户共享文件、程序、数据等资源。下面就几种常见的网络类型及分类方法作简单的介绍。

2.1.1 按覆盖范围分＊

● 局域网（Local Area Network，LAN）：局域网一般在几十米到几千米范围内，一个局域网可以容纳几台至几千台计算机。局域网一般具有如下特性：局域网分布在比较小的地理范围内。因为可以采用不同传输能力的传输介质和传输设备，所以局域网的传输距离和传输速度也有差异；局域网往往用于某一群体。比如一个公司、一个单位、某一幢楼、某一个学校等。

● 城域网（Metropolis Area Network，MAN）：城域网是规模局限在一座城市范围内的区域性网络。城域网的速度比广域网快，符合宽带趋势，因此现在发展很快。与局域网相比，城域网具有分布地理范围广的特点，一般来说，城域网的覆盖范围介于10～100km之间。

● 广域网（Wide Area Network，WAN）：广域网是将分布在各地的局域网络连接起来的网络，是“网间网”（网络之间的网络）。广域网的范围非常大，可以跨越国界、洲界，甚至全球范围。

局域网是组成其他两种类型网络的基础，城域网一般都加入了广域网。广域网的典型代表是Internet。目前还有两个比较流行的网络概念：存储区域网（Storage Area Network， SAN）和虚拟专用网（Virtual Private Network，VPN）。SAN是专用的、高性能网络，它用于在服务器与存储资源之间传输数据。由于 SAN 是一个独立的专用网络，从而可以避免在客户机与服务器之间的任何传输冲突。VPN是一种在公共网络上传输私有网络数据的专用网络技术，利用VPN，一个远程用户或分支机构可以与总部之间建立一条安全的隧道，用于传输私有数据。本书有专门的章节介绍VPN的概念和配置。

2.1.2 按拓扑结构分＊

网络拓扑（Topology）确定了网络的结构。网络拓扑有两种：一种是物理拓扑，是指实际布线或设备相互连接的几何形式；另一种是逻辑拓扑，它定义了媒体如何存取由主机发送的数据。

1.物理拓扑

按照物理拓扑结构的不同，可以将网络分为星型网络、环型网络、总线型网络三种基本类型。

（1）总线型拓扑。网络中所有的站点共享一条数据通道，总线的两端有端结点，如图2-1-1 所示。总线型网络安装简单方便，需要铺设的电缆最短，成本低，某个站点的故障一般不会影响整个网络，但介质的故障会导致网络瘫痪。总线网安全性低，监控比较困难，增加新站点也不如星型拓扑网络容易。所以，总线型网络结构现在基本上已经被淘汰。

（2）环型拓扑。环型网络结构的各站点通过通信介质连成一个封闭的环形，如图2-1-2所示。环形网络容易安装和监控，但容量有限，网络建成后，难以增加新的站点。因此，现在组建局域网已经基本上不使用环型网络结构了。

（3）星型拓扑。各站点通过点到点的链路与中心站点相连，如图2-1-3所示。星型网络很容易在网络中增加新的站点，数据的安全性和优先级容易控制，易实现网络监控，一个站点出了问题，不会影响整个网络的运行，但中心结点的故障会引起整个网络瘫痪。星型网络结构是现在最常用的网络拓扑结构。

在这三种类型的网络结构基础上，可以组合出扩展星型、层次型、网状型等其他类型拓扑结构的网络，如图2-1-4所示。

2.逻辑拓扑

网络的逻辑拓扑是指各台主机通过传输介质相互通信的方式。最常见的两种逻辑拓扑形式是广播和令牌拓扑。

（1）广播拓扑。每台主机都把所要发送的数据的目标地址设为网络介质上的某个特定网络接口卡的地址、多播地址或广播地址，然后把该数据发送到传输介质中。每台主机使用传输介质时不必遵循某种次序，即先来先服务。现在最常使用的以太网就是采用这种方式来工作的，本书后面有专门的章节来介绍以太网技术。

（2）令牌拓扑。令牌拓扑中通过向各台主机顺序传递一个电子令牌来控制网络介质的访问。当一台主机接收到令牌时，它就可以把数据发送到网络介质上；如果该主机没有数据要发送，那么就将令牌传递给下一台主机，如此循环。使用令牌传递的主要有令牌环和光纤分布式数据接口（FDDI），都是在物理环型拓扑上使用令牌传递。

2.1.3 按传输介质分＊＊＊

按照网络的传输介质分类，可以将计算机网络分为有线网络和无线网络两种。有线网络又包括采用同轴电缆、双绞线、光纤等有线介质连接的计算机网络。局域网通常采用单一的传输介质，而城域网和广域网采用多种传输介质。

1.双绞线

采用双绞线连网，因价格便宜，安装方便，所以是目前最常见的连网方式。

（1）双绞线的类型。计算机局域网中的双绞线可分为非屏蔽双绞线、铝箔屏蔽的双绞线和屏蔽双绞线。

非屏蔽双绞线（Unshielded Twisted Paired，UTP），如图2-1-5所示，价格低廉、容易安装及重新配置，是最常见的传输介质，它由两股线规很细的铜线（通常为实心）组成，互相绝缘，以固定间隔彼此绞合在一起，绞合的作用是为抵消电脉冲传输过程中所形成的电磁场。现在，UTP被广泛用于局域网领域，以便把终端与集线器、交换机和路由器连接起来。在传输距离（理论上是100m）范围内，五类UTP的数据传输速率可以达到100Mb/s （bit per second，比特每秒），甚至1000Mb/s。

铝箔屏蔽的双绞线（Foil Twisted Pair，FTP），如图2-1-6所示，带宽较大，抗干扰性能强。相对的，屏蔽线比非屏蔽线价格及安装成本要高一些，线缆弯曲性能稍差。六类线及六类之前的屏蔽系统多采用这种形式。

屏蔽双绞线（Shielded Twisted-Pair，STP），如图2-1-7所示，每一对双绞线都有一个铝箔屏蔽层。四对双绞线合在一起还有一个公共的金属编织屏蔽层，这是七类线的标准结构。它适用于高速网络的应用，提供高度保密的传输，支持未来的新型应用，有助于统一当前网络应用的布线平台，使得从电子邮件到多媒体视频的各种信息，都可以在同一套高速系统中传输。额外的屏蔽层使得七类线有一个较大的线径，这些特点要求在设计安装和端接时要特别小心，要留有很大的空间和较大的弯曲半径。屏蔽双绞线需要一层金属铝箔即覆盖层把电缆中的每对线包起来，有时候利用另一覆盖层把多对电缆中的各对线包起来或利用金属屏蔽层取代这层包在外面的金属铝箔。覆盖层和屏蔽层有助于吸收环境干扰，并将其导入地下以消除这种干扰。这意味着金属铝箔和屏蔽层在焊接时必须与焊接导体时同样小心，而且确保导入地下的机制安全可靠。STP和FTP的成本高得多，而且安装过程难得多。

（2）双绞线的做法。在讲述双绞线做法之前，先来了解一下水晶头（RJ-45）的引脚。实际中要注意区分RJ-45和RJ-11，RJ-11只有4根针脚，用于电话线接头；而RJ-45有8根针脚，用于以太网连接。RJ-11连接器在形状上明显小于RJ-45连接器。

RJ-45水晶头包括两端，一端是插头，另一端是插孔。插头可以接入计算机、集线器、交换机或路由器的以太网接口上，而插孔和连接导线（现在最常用的是非屏蔽双绞线的五类线）相连。EIA/TIA（电子工业协会“EIA”和电信工业协会“TIA”开发了一个叫做EIA/TIA-568 商用建筑布线标准的商业建筑电信布线标准）制定的布线标准规定了不同颜色的4对双绞线与针脚连接。EIA/TIA-568标准规定了两种连接标准，即EIA/TIA-568A和EIA/TIA-568B，两种标准并没有实质上的差别。将RJ-45的插头端面对眼睛，并使带有8个铜质接触点的一面在下方，那么最左边是 ①，最右边是 ⑧，如图2-1-8所示。

T568A规定的连接方法是：

①——绿-白（就是白色的外层上有些绿色，表示和绿色的是一对线）

②——绿色

③——橙-白（就是白色的外层上有些橙色，表示和橙色的是一对线）

④——蓝色

⑤——蓝-白（就是白色的外层上有些蓝色，表示和蓝色的是一对线）

⑥——橙色

⑦——棕-白（就是白色的外层上有些棕色，表示和棕色的是一对线）

⑧——棕色

T568B规定的连接方法是：

①——橙-白

②——橙色

③——绿-白

④——蓝色

⑤——蓝-白

⑥——绿色

⑦——棕-白

⑧——棕色

在10Mb/s和100Mb/s以太网中只使用两对导线。也就是说，只使用4根针脚。标准规定使用的4根针脚是1、2、3和6，1和2用于发送，3和6用于接收，如表2-1-1所示。

目前，中国普遍使用的是T568B标准。这里特别要强调一下，线序是不能随意改动的。例如，从上面的连接标准来看，1和2是一对线，而3和6又是一对线。但如果将以上规定的线序弄乱，例如，将1和3用作发送的一对线，而将2和6用作接收的一对线，那么这些连接导线的抗干扰能力就要下降，误码率就可能增大，这样就不能保证以太网的正常工作了。

根据应用场合不同，双绞线有3种类型：直通线、交叉线和全反线。

● 直通线（Straight-through）。双绞线两端接入RJ-45（水晶头）的线序相同，国内多采用的是T568B。这种线主要用于不同种设备的互连，比如计算机—交换机、计算机—集线器、交换机—路由器等。这里要特别强调的是，计算机和路由器属于同一种设备，集线器和交换机属于同一种设备，也就是说，计算机和路由器间、集线器和交换机间不能使用直通的双绞线相连，因为它们是同种设备。

● 交叉线（Crossover）。双绞线两端接入RJ-45的线序不同，一端保持T568B的线序，另一端使用T568A标准（也就是把T568B标准中1和3、2和6互换）。有人可能会奇怪，双绞线中有8根，为何只交叉其中的4根呀？双绞线虽然有8根，但在要求不高的情况下，真正用于数据传输的只有1、2、3、6这4根线，剩下4、5、7、8这4根线主要起到屏蔽等辅助作用。这也是我们经常发现有些工程中只有一根双绞线接入，计算机和电话却可以同时使用，这是因为施工人员为图方便，偷工减料，把双绞线中不用的4根挪用出2根给了电话。这种线主要用于同种设备的互连，比如计算机—计算机、路由器—路由器、集线器—集线器。尤其值得注意的是“计算机—路由器”也使用交叉线，因为路由器和计算机的硬件组成几乎完全相同，可以用计算机来充当路由器，Windows Server 2000/2003/2006还支持多种动态路由协议，另外“集线器—交换机”也用此种线缆。同种设备接口卡的引脚作用相同，如果使用直通线把同种设备连接起来，将出现两端都是发送端或都是接收端，数据传输失败。

● 全反线（Rollover）。全反线两端接入 RJ-45 的线序完全相反，这种线主要用于对路由器和交换机进行初始配置之用，有时也用于异步传输。

值得注意的是，随着技术的发展，现在有些新款交换机或路由器能自动识别所接设备的类型，并调整接口状态，自动适应线缆的类型。但在CCNA考试中，默认没有使用支持智能接口的设备，一定要满足同种设备使用交叉线、不同设备使用直通线的要求。

2.同轴电缆

如图2-1-9所示，与双绞线相比，同轴电缆含有线规较粗的单层实心导体，导体一般由铜或覆以铜的铝制成。中间的导体外面覆以一层绝缘材料，这种绝缘材料有助于把中间的导体和外面的金属铝箔屏蔽层隔开。外面通常会包一层金属网，再包一层保护皮对电缆加以保护。中间粗粗的导体可支持高频信号，几乎不会出现困扰 UTP 及其同类电缆的信号衰减问题。

以太网及其他 LAN 技术原先使用同轴电缆是因为它能支持高频信号，而且不受电磁干扰影响。然而，面对迅猛发展的双绞线，成本高昂加上安装困难导致同轴电缆退居其后。现在使用同轴电缆较多的网络是有线电视网。

同轴电缆根据粗细程度不同，分为粗缆（10Base5）和细缆（10Base2），粗缆的传输距离是500m，细缆的传输距离是185m。

3.光纤网

光导纤维简称光纤，光纤传输距离长，传输速率高，可达数千兆 bps，抗干扰性强，不会受到电子监听设备的监听，是高安全性网络的理想选择。光纤是细如头发般的透明玻璃丝，可用来传导光信号。光纤由纤芯和包层组成，由于纤芯的折射率大于包层的折射率，故光波在界面上形成全反射，使光只能在纤芯中传播，实现通信。

工程中使用最多的分法是按光纤横截面上折射率来分，有单模光纤和多模光纤之分。单模光纤纤芯直径较小，采用激光作为光源，传输的方向是沿光纤直径方向，如图2-1-10所示，因此单模光纤数据传输速率较快，传输距离较远，价格相对较贵；多模光纤纤芯直径较大，采用发光二极管作为光源，传输的方向是全反射，如图2-1-10所示，因此多模光纤数据传输速率较慢，传输距离较近，价格相对较便宜。

4.无线网

无线网采用微波、红外线、无线电等传输，由于无线网络的连网方式灵活方便，是一种很有前途的组网方式。本书有专门的章节介绍无线组网。

2.1.4 按服务方式分＊

按照网络的服务方式分类，可以将计算机网络分为客户机/服务器网和对等网两种。

1.客户机/服务器（Client/Server）网

服务器是指专门提供服务的高性能计算机或专用设备，客户机是指用户计算机。这是客户机向服务器发出请求并获得服务的一种网络形式，多台客户机可以共享服务器提供的各种资源。这是最常用、最重要的一种网络类型。不仅适合于同类计算机联网，也适合于不同类型的计算机联网，如 PC、Mac 机的混合联网。这种网络安全性容易得到保证，计算机的权限、优先级易于控制，监控容易实现，网络管理能够规范化。网络性能在很大程度上取决于服务器的性能和客户机的数量。目前针对这类网络有很多优化性能的服务器，称为专用服务器。

2.对等网（Peer-to-Peer）

对等网不要求专用服务器，每台客户机都可以与其他客户机对话，共享彼此的信息资源和硬件资源，组网的计算机一般类型相同。这种网络方式灵活方便，但是较难实现集中管理与监控，安全性也低，较适合于部门内部协同工作的小型网络。

另外还有一些非正规的分类方法，如企业网、校园网，根据名称便可理解。从不同的角度对网络有不同的分类方法，每种网络名称都有特殊的含义。了解网络的分类方法和类型特征，是熟悉网络技术的重要基础之一。