硬件工程师第20章

第20章局域网20.1网络是什么网络是由两台或两台以上的计算机组成的可以相互智能地共享软件资源或硬件设备的一组计算机。网络可以很小且简单到只由两台计算机组成，它们之间可以共享只连在其中一台计算机上的打印机和光驱，也可以很大成为世界上最大的网络，例如Internet。智能地共享意思是，每台计算机可以和其他的计算机共享资源或计算机保留对该资源的控制。而在两台计算机之间控制单一打印机的交换盒并不能等价于网络设备；因为是交换盒而不是计算机操纵着打印任务，任何计算机都不知道什么时候对方需要打印，它们的打印任务会互相干扰。另一方面，一台共享的打印机可以被远程控制，而且能够在打印服务器的硬盘驱动器上存储来自不同计算机上的打印任务。用户可以改变打印任务的顺序，保留或删除打印任务。此外，与交换盒不同的是，设备共享能通过口令控制。20.1.1共享的硬件部件实际上任何存储器或输出设备都能通过网络共享，但在网络上最普遍的共享设备包括：·打印机。·磁盘驱动器。·CD-ROM和光驱。·调制解调器。·传真。·磁带备份单元。·扫描仪。整个驱动器、被选文件夹，或单独的文件都能通过网络被其他的用户共享。20.1.2通过网络共享信息的好处除了在大量的用户之间共享昂贵的打印机和其他的外围设备以减少硬件成本外，网络还向用户提供以下的便利：·软件和数据文件能够在大量的用户之间实现共享存取。·电子邮件的接收和发送。·协作功能允许大量的用户同时为单一的事务服务。·远程控制程序可以被用于疑难解答或向新用户显示怎样执行任务。·多台计算机之间可以共享单一的Internet连接。20.2本章的中心本章主要讲述了怎样构建和使用一个对等网，它是在小型企业和家庭——办公用户中十分有用的廉价网络。这种网络只要在Windows的最近版本（从Windows9x和NT到WindowsMe和2000）上加上网络硬件即可构建。正如在后面的一个要点中将看到的，大部分对等网通过加一个专用服务器和在服务器及客户机上加相应的软件便能升级为客户/服务器型网络。这样，本章提供了在构建一个办公室、工作组或是家庭——办公室小网络所需要的手把手的实践信息。如果管理一个使用Linux、Unix、WindowsNT服务器、Windows2000服务器或NovellNetWare的公共网时，应该也考虑到诸如安全性、用户配置文件、SID的问题以及其他一些超出本书讨论范围的因素。注意网络是一个很大的话题。想了解更多的关于客户/服务器型网络、广域网、Internet和公共网的信息，那么请参见“网络升级与维护”第2版，该书也是由Que出版的。20.3网络类型从小型的两站点布局到互联许多城市的办公室的网络，存在着几种网络类型。·局域网。我们谈到的最小的办公网络就是一个局域网。一个局域网由在一个办公室或一幢建筑物里的计算机及组件构成。局域网也能用和在办公网络中使用的相同组件来在家里构建。但正如将在后面看到的，现在已经存在专用的家庭网络组件用来构建所谓的家庭网络或HAN。·广域网。位于不同地方的局域网通过高速光纤、卫星或租用电话线路来构成一个广域网，或WAN。·Internet。万维网即可见的世界上最大的网络——Internet。虽然一些Internet用户使用调制解调器通过拨号连接，而不是通过局域网或广域网连接，但是任何一个Internet用户都是一个网络使用者。Internet实际上是个网络的网络，所有的网络都通过TCP/IP协议互相联接。诸如站点浏览器、文件传输协议（FTP）客户程序、新闻阅读的程序都是用户使用Internet工作的最常用工具。·企业内部网。企业内部网使用与公共互联网相同的站点浏览器和其他软件及TCP/IP协议，但企业内部网只做为公司内部网络的一部分存在。典型的企业内部网由一个或多个和其他公司网络互联的局域网组成，但是不像Internet，网络的内容只限制于被授权的公司用户。从本质上说，一个企业内部网就是一个不公开的互联网。·Extranet。和顾客、供应商或其他商业伙伴而不是和所有的公众，来共享一部分网络内容的企业内部网称为Extranet。Extranet和企业内部网使用同样的站点浏览器及其他软件来获取其信息。注意局域网和Extranet一样依赖于防火墙和其他的安全工具及保证其网络内部安全性的程序。如果想学习更多的关于防火墙及安全性的问题，请参见已出版的这几本书:·《实用防火墙》，ISBN0-7897-2416-20·《网络升级与维护》第2版，ISBN0-7897-2034-5。20.4客户/服务器型网络和对等网的比较虽然局域网中的每台计算机都和其他的任意一台相连，但他们没必要和其他所有的计算机通信。基于在计算机之间进行通信的不同模式，有两种基本的局域网类型，分别称为客户/服务器型网络和对等网。20.4.1客户/服务器型网络在客户/服务器型网络中，无论是客户机还是服务器，每台计算机都有具体的职责分工。服务器是为和网络上的其他客户计算机共享资源设计的。典型的服务器位于安全的地方，例如锁着的柜子、数据中心等地方，这是因为服务器上保存着一个机构最有价值的数据，且操作员不需要对它进行连续操作。网络中其他计算机就以客户机的形式工作（请参见图20-1）。图20-1客户/服务器型局域网组件1.服务器典型的专用服务器与客户机相比有更快速的处理器、更多的内存和更大容量的存储空间，因为服务器可能不得不在同一时间为数十个甚至是成百上千个用户服务。高性能服务器可能会使用两个以上的处理器、专门为服务器优化的64位PCI网卡插槽以及冗余电源供应。服务器上运行着专用的网络操作系统——例如WindowsNT服务器版、Windows2000Server/AdvancedServer或NovellNetWare——它们是为方便资源共享而专门设计的。这些资源驻留在单一的专用服务器或是一组服务器上。当不只一台服务器在工作时，每台服务器都执行一个特定的任务（文件服务，打印服务，传真服务，电子邮件服务等等）或提供冗余（镜像服务）以防服务器故障。对有特殊要求的计算任务，几台服务器能通过并行程序以单一的单元形式运行。2.客户机客户机仅仅只和服务器通信，而不是和其他的客户机通信。客户机系统就是一台标准的个人电脑，它运行着诸如DOS或Windows的操作系统。和标准个人电脑的惟一区别就是客户机上有使计算机登录到服务器的共享资源上的软件包。20.4.2对等网相比较而言，对等网上的每台计算机是同等的，而且如果它被授予了登录权限的话，它能和网络上的其他任何一台计算机通信（请参见图20-2）。实际上，对等网上的每一台电脑都既是服务器也是客户机；如果对等网上任何一台机器共享了其打印机、目录、驱动器或其他资源，那么这台机器就可以认为是一台服务器。这也就是为什么即使在谈论对等网的时候，也可能听到关于客户和服务的行为。对等网既可以小到只由两台计算机组成，也可以大到由成百上千的计算机构成。虽然对对等网的规模没有什么理论上的限制，但如果对等网的规模超过10台计算机，它的性能会明显下降且安全性也会成为一个令人头痛的主要问题。Microsoft对和其他系统共享资源的Windows2000专业版就限制了计算机的数量不能超过10台。由于以上因素，建议如果网络超过了10个站点，那么最好将它转换为客户/服务器型网络。图20-2典型对等网的逻辑结构对等网在大型组织内部的小办公室或是单一部门中是十分平常的。对等网的好处就是不需要专门指定一台计算机作为文件服务器。相反，每台计算机都能和其他的计算机共享资源。对等网的潜在不利因素就是它的安全性不太好，而且不易于控制，因为用户们一般自己管理自己的系统，而客户/服务器型的网络有着集中管理的优势。20.4.3比较客户服务器型的局域网增强了共享资源的安全性，提供更快的性能，对基于网络的数据提高了备份效率，并且为冗余后备电源和磁盘阵列的使用提供了可能。当然，客户/服务器局域网在购买和维护上也需要更高的成本。表20-1比较了客户/服务器型网络和对等网。表20-1客户/服务器型的网络和对等网的比较项目客户/服务器对等网登录控制通过用户/组的许可列表单一的口令提供用户只能登录到它的清单上的资源用户能被授予不同层次的权限通过资源上的口令列表；每个资源分别要求不同的口令；全部/无登录权限；没有集中的用户列表安全性安全性高，因为登录是由用户或组识别的安全性低，因为任何人知道口令都可登录到共享资源上性能性能高，因为服务器不用浪费时间或资源去执行工作站的任务性能低，因为服务器常常以工作站的形式工作硬件成本硬件成本高，这是由于服务器的专门设计、硬件的高性能特性及冗余的特点决定的硬件成本低，因为任意一个工作站都能通过共享资源变成服务器软件成本每个工作站用户的注册费用都是网络操作系统服务器软件（WindowsNT，Windows2000服务器版本，和NovellNetWare）的一部分免费的，所有的客户软件都包括在Windows9x版本和WindowsNT工作站版及Windows2000专业版里备份当数据存储在服务器上时集中备份；使得高速的有着先进归类方法的大容量磁盘驱动器的使用成为可能由用户决定备份与否；常常每个工作站会混合使用备份设备冗余后备电源、热插拔磁盘阵列甚至镜像服务器都很普遍；网络操作系统一般能自动使用冗余设备无论在对等“服务器”还是在客户机上都没有真正的冗余；需要手动干涉故障，使得数据丢失的可能性很高Windows9x、WindowsMe、WindowsNT和Windows2000已经将构建对等网的要求包括在里面了。由于即插即用技术在Windows9x、WindowsMillennium和WindowsNT/2000中的使用，在这些系统中安装网络接口卡是一件相对较容易的事。将它们和相应种类的电缆连接在一起，然后就可以构建自己的对等网。20.5网络的必要条件除非被连接的计算机已经知道它被连接了，而且使用相同的通信方式，并且指定了共享的资源，否则它们不能共同工作。因为网络软件基于逻辑连接的基础上，并使得物理连接得以工作，所以网络软件和网络硬件同样重要。每个网络至少要满足以下要求：·计算机之间通过物理（电缆）或无线（红外（IRDA）或调频）连接。·一系列普通的通信规则，诸如网络协议。·支持资源可以被其他计算机共享和对共享资源进行访问控制的软件，如网络操作系统，·可以共享的资源，例如打印机、磁盘驱动器和光驱。·使得计算机可以登录到具有共享资源的计算机上的软件，称为网络客户端。这些规则应用于最简单、最有效的乃直所有的网络上，而无须考虑网络的自然特性。所需要的硬件和软件细节将在本章的后面进行讨论。20.6以太网和令牌环网的比较选择使用何种协议是在构建局域网时需要作出的最重要的决定，也是惟一的决定。协议决定了网络的速度、网络所用的登录机理控制介质、能使用的电缆种类、必须购买的网络接口卡和安装在网络客户软件中的适配器驱动程序。电气和电子工程师协会（IEEE）已经定义并成文了一系列包括冲突检测和令牌传递网络物理特征的标准。这些标准也就是大家所知道的IEEE802.3（以太网）和IEEE802.5（令牌环网）。IEEE802.11b还定义了无线以太网的有关标准。注意然而要注意，口头上说的以太网和令牌环网实际上应归类于IEEE标准所基于的这些协议的早期版本。在真正的以太网和IEEE802.3的框架定义之间只有微小的差别，IBM的16Mbps令牌环产品就是IEEE802.5标准的扩展。还有一种老的被称作ARCnet的数据链路层协议，这种协议现在已经很少用了。现在最主要的两种选择是以太网和令牌环，在表20-2中总结了其他的或许会遇到的网络数据链路层协议。在以下的部分解释了用于电缆类型的缩写的意思。表20-2有线局域网协议总结网络类型站点速度最大数量电缆种类注意ARCnet2.5Mbps255个站点RG-62同轴电缆非屏蔽双绞线/1类屏蔽双绞线在新的安装中已经废弃了；用来取代IBM3270终端（用某种同轴电缆）以太网10Mbps每段：10BaseT-2个10Base2-30个10