4.1计算机网络概述
人类已经进入信息时代，社会的进步和生产力的发展在很大的程度上依赖于信息技术的进步，而计算机网络则是推动信息技术进步的重要手段。人们通过连接一个部门、地区、国家、甚至全世界的计算机网络来获取、存储、传输和处理信息。目前，智能大厦是未来“信息高速公路”网站的主结点，是信息时代的基本信息集散地。因而，智能大厦的产生和发展是计算机技术和现代建筑业发展的必然结果。计算机网络系统是智能大厦的重要基础设施之一，楼宇管理自动化系统就是通过计算机网络实现的。智能大厦的计算机系统是一个局域网系统，它分为主干线、楼内各层子网或楼宇子网、与外界的通信联网三部分，并且具有网络规模大、覆盖面适中、传输速率高、计算机主机反应快速的特点。这些特点既是对大厦计算机网络提出的要求，又是作为对网络产品进行选择的依据。
4.1.1计算机网络的分类
计算机网络的分类方式有很多，最主要的有以下几种：
1.最能反映网络技术本质特征的分类标准是分布距离。按分布距离可以分为局域网、城域网、广域网。
1）局域网。分布距离从几米到10公里，是小型机、微机大量推广后发展起来的，主要用于一个建筑物或一个单位内。
2）城域网。分布距离从10公里到100公里，城域网的联网技术与局域网相似，但是它的规模要比局域网大得多。城域网可以把一座城市中大量企业、机关的多个局域网互联起来。
3）广域网。也称为远程网，分布距离几百公里到几千公里。广域网可以覆盖一个地区、整个国家，甚至覆盖全球。如邮电部的CHINANET、CHINAPAC和CHINADDN网。
2.计算机网络从功能逻辑上可以分为通信子网和资源子网。
1）通信子网。通信子网的功能是负责全网中的信息传递、交换及通信控制，它包括传输介质与通信设备。就局域网而言，通信子网由网卡、线缆、集线器、中继器、网桥、路由器、交换机等设备和相关软件组成。在广域网中，通信子网由一些专用的通信处理机（即节点交换机）及其运行的软件、集线器等设备和连接这些节点的通信链路组成。
2）资源子网。资源子网的功能是提供网中共享的硬件、软件和数据等资源，并进行信息处理。就局域网而言，资源子网由联网的服务器、工作站、共享的打印机和其它设备及相关软件所组成。在广域网中，资源子网由上网的所有主机及其外部设备组成。
3.按照传输技术可以分为广播式网络和点到点式网络。
1）广播式网络。在广播式网络中，多个节点共享通信信道。当一个计算机利用共享通信信道发送报文时，网络上其它计算机都会像收听广播一样得到报文。在发送的报文分组中带有目的地址，当某计算机的节点地址与该目的地址相同时，该计算机就接收这个报文分组。
2）点到点式网络。点到点式的网络可以由物理线路直接连接两台计算机，也可以由复杂线路结构连接多台计算机。点对点网络使得发信者与接收者之间可能有多条通信通道，决定分组从发信者到接收者的路由需要有路由选择算法。
4.1.2计算机网络的主要功能
计算机网络主要有以下功能：
1.信息交换功能。计算机网络为分布在各地的用户提供了强有力的通信手段，用户可以通过计算机网络传送电子邮件、发布新闻消息、进行电子数据交换（EDI）等。
2.资源共享功能。用户能通过网络收集各种信息资源，利用计算机软件对信息进行处理，再将信息发布到各地的机构中，从而完成信息资源的搜集、分析、使用与管理。
3.分布处理功能。可以将大型或综合的任务交给联网的多台计算机完成，实现任务的分布处理。
4.提高信息系统可靠性。可靠性体现在两个方面，其一，重要资源可以在多台计算机上存储，从而使得网络中的计算机互为备份。其二，网络可以均衡联网的各台主机的负荷，当其中一台主机出现故障时，它的任务可以由网络中其他主机代为完成。
4.1.3计算机网络的体系结构与协议
1.计算机系统的体系结构
计算机网络系统是一个很复杂的系统，实践证明，计算机网络系统需要用高度结构化方式进行设计。所谓结构化是指将一个复杂的系统设计问题分解成一个个容易处理的子问题，然后加以解决。这些子问题相对独立，相互联系。层次结构设计是最常用、最主要的一种方法，层次结构是指将一个复杂的系统设计问题划分成层次分明的一组组容易处理的子问题。
各层执行自己所承担的任务，层与层之间有接口，它们为层与层之间提供组合的通道。层次结构设计是结构化设计中最常用、最主要的设计方法之一。
在分层结构中，N层是N-1层的用户，同时是N+1层的服务提供者。对N＋1层来说，N+1层的用户直接使用的是N+1层提供的服务，而事实上N+1层的用户是通过N+1层提供的服务享受到了N层所有的服务。系统经过分层后，整个复杂的系统被分解为若干个范围小的、功能简单的部分，使每一层功能简单，而且相对独立。每一层不必知道下一层是如何实现的，只要清楚下层通过层间接口提供的服务和本层向上一层提供的服务是什么就可以。
2.国际标准网络体系结构
由于世界各大计算机厂商推出各自的网络体系结构，国际标准化组织（ISO）于1978年提出“开放系统互连参考模型”，即着名的OSI（Open System Interconnection)模型。目前OSI模型已经成为各种计算机网络结构的标准。
参考模型是基于功能分层概念而开发的模型。OSI模型将计算机网络体系结构的通信协议规定为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层七层，每一个层次只和它相邻的上下层发生服务接口。分层边界的确定使得通过界面的流通信息量最小，不同节点的同等层按照协议来实现对等层之间的通信。遵循OSI模型标准使得在国际间进行信息互通和设备互换等方面带来极大方便。在具体实现上，并不一定严格设置七个层次，可以根据具体情况进行合并和取舍。
3.通信协议
智能大厦计算机网络体系将由主干网、楼层局域网、对外通信的广域网和多种服务器、工作站或PC机等组成。它要求具有开放系统互连的网络协议体系结构，这里“开放”的含义是指任何遵守国际标准网络协议的计算机系统均能通过网络实现互连、互操作和协同工作。
协议代表着标准化，它是交互双方必须遵守的约定。
在网络系统中，为了保证数据通信双方能正确而自动地进行通信，制定了一整套约定，这就是网络系统的通信协议。通信协议是一套语义和语法规则，用来规定有关功能部件在通信过程中的操作，是通信双方对等层次之间必须遵守的规则约定的集合。
大多数网络都是按层或级的方式来设计的，具有层次性。因此，通信协议也被分为多个层次，在每个层次内又可以被分为若干个子层次，协议各层次有高低之分。通信协议必须具有可靠性和有效性。如果不可靠就会造成通信混乱和中断，只有保证通信协议有效，才能实现系统内各种资源共享。通俗讲，网络通信协议是网络各主机之间进行通信活动的“翻译”，是沟通的桥梁。
4.2局域网
局域网LNA是在小区域范围内（如一座大楼或一个建筑群）对各种数据通信设备提供互连的数据通信网络。在此环境下可以使用户实现信息与资源共享、分布式数据处理、网络协同计算、管理信息系统和办公自动化、计算机辅助设计与制造等。局域网的特点是分布范围小，投资少，配置简单，传输速率高，一般为1Mbps～100Mbps，光纤局域网可达1000Mbps。目前在局域网中，应用最广的是以太网。随着快速交换技术的发展，虚拟网也开始得到广泛应用。
4.2.1局域网的标准化
1.IEEE802模型
局域网既然是网络系统的一种，它的层次结构也要参考和采用OSI组织关于开放系统互联的OSI参考模型。IEEE于1980年2月成立了局域网标准委员会，专门从事局域网标准化工作，并制定了IEEE802标准。
2.IEEE802标准主要内容
IEEE802.1A概述和系统结构；IEEE802.1B寻址、网络管理和国际互连；
IEEE802.2逻辑链路控制；
IEEE802.3CSMA/CD总线访问控制方法和物理层规范；
IEEE802.4令牌总线（Token Bus）介质访问控制子层和物理层规范；
IEEE802.5令牌环网(Token Ring)介质访问控制子层和物理层规范；
IEEE802.6都市地区网访问控制方法和物理层规范；
IEEE802.7宽带局域网标准；
IEEE802.8光纤标准；
IEEE802.9综合业务数字网(ISDN)技术；
IEEE802.10局域网安全技术；
IEEE802.11无线局域网；
IEEE802.12100VG-AnyLAN。
4.2.2确定局域网性质的主要技术要素
确定局域网性质的主要技术要素有传输介质、网络拓扑与介质访问控制方式。
1.传输介质
网络传输介质主要有双绞线、同轴电缆、光纤和无线通信信道。早期应用最多的是同轴电缆，随着技术的发展，双绞线与光纤的应用发展十分迅速。尤其是双绞线，目前已能用于数据传输速率为100Mbps、1Gbps的高速局域网中。通常，在局部范围内的中、高速局域网中使用双绞线，在远距离传输中使用光纤，在有移动结点的局域网中采用无线通信信道。
双绞线是将一对以上的双绞线封装在一个绝缘外套中，为了降低干扰，每对相互扭绕而成。
分为非屏蔽双绞线（UTP）和屏蔽双绞线（STP）。双绞线价格低廉，并且易于连接。
同轴电缆按直径可分为粗缆和细缆，是由一根空心的外圆柱导体和一根位于中心轴线的内导线组成，两导体间用绝缘材料隔开。外层这种结构能使电缆具有很高的传输速率和很好的抗干扰能力，同时它的连接也不大复杂。
光纤电缆应用光学原理，发送机产生光束，将电信号变为光信号，再把光信号导入光纤，在另一端中光接收机接收光纤上传来的光信号，并把它变为电信号，经解码后再处理。
缆可分为单模光纤和多模光纤。光纤绝缘保密性好，并且具有很宽的带宽，可以实现高达数千兆/秒（1000Mbps）以上的传输速率，而且传送距离远，因此光缆是一种理想的传输介质，应用也比较广，只是目前价格还比较高。
2.局域网网络拓扑分类
1)总线型拓扑
总线型拓扑是局域网最主要的拓扑结构之一，总线形网络中最主要的实现就是以太网，它目前已经成为局域网的标准。连接在总线上的设备都通过监察总线上传送的信息来检查发给自己的数据，只有与地址相符的设备才能接受信息。总线型局域网的介质访问控制方法采用的是“共享介质”方式。
总线型局域网的主要特点是：
(1)所有的节点都通过相应的网络接口卡NIC（Network Interface Card）直接连接到一条作为公共传输介质的总线上。
(2)总线通常采用同轴电缆或双绞线作为传输介质。
(3)所有节点都可以通过总线传输介质发送或接收数据，但一段时间内只允许一个节点利用总线发送数据。当一个节点利用总线传输介质以“广播”方式发送数据时，其它节点可以用“收听”方式接收数据。
(4)由于总线作为公共传输介质被多个节点共享，就有可能在同一时刻有两个或两个以上节点利用总线发送数据的情况，而出现“冲突”（collision），造成传输失败。这时就需要使用一种叫做“带有碰撞检测的载波侦听多路访问”（CSMA/CD）的协议，将碰撞的负面影响降到最低。
总线型局域网结构费用低，数据端用户入网灵活，站点或某个端用户失效也不会影响其它站点或端用户通信。缺点是一次仅能有一个端用户发送数据，其它端用户必须等待到获得发送权才可以发送数据。总线型局域网必须解决多个节点访问总线的介质访问控制MAC（Medium Access Control）问题，介质访问获取机制较复杂。其安全性也较低，监控比较困难，不能集中控制。由于所有的工作站通信均通过一条公用的总线，因此实时性也较差。尽管有上述一些缺点，但由于布线结构简单、实现容易、易于扩展、可靠性较好，增删不影响全网工作，所以是LAN技术中使用最普遍的一种。
