網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)實訓(xùn)教程_01計算機網(wǎng)絡(luò)概述

1、科學(xué)出版社北京單元一單元一 計算機網(wǎng)絡(luò)概述計算機網(wǎng)絡(luò)概述 單元導(dǎo)讀計算機網(wǎng)絡(luò)是計算機科學(xué)技術(shù)與通信技術(shù)逐步發(fā)展、緊密結(jié)合的產(chǎn)物，是信息社會的基礎(chǔ)設(shè)施，是信息交換、資源共享和分布式應(yīng)用的重要手段。隨著信息社會的蓬勃發(fā)展和計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷更新，計算機網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用已經(jīng)滲透到了各行各業(yè)，并且不斷改變著人們的思想觀念、工作模式和生活方式。 學(xué)習(xí)要點計算機網(wǎng)絡(luò)的概念和功能計算機網(wǎng)絡(luò)的組成計算機網(wǎng)絡(luò)的分類 1.1 計算機網(wǎng)絡(luò)的概念計算機網(wǎng)絡(luò)的概念 隨著計算機應(yīng)用的不斷深入，人們已經(jīng)不再滿足于單機系統(tǒng)獨自運行，如何使不同計算機連接起來，以實現(xiàn)資源共享和信息傳遞，成為一種客觀需求，通信技術(shù)的飛速發(fā)展使得這種需

2、求有了實現(xiàn)的可能。通信技術(shù)和計算機技術(shù)的相互結(jié)合，產(chǎn)生了計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，從最早的簡單互連到現(xiàn)在無處不在的Internet，計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展大體上經(jīng)歷了四個發(fā)展階段：面向終端的計算機網(wǎng)絡(luò)多主機互聯(lián)的計算機網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)計算機網(wǎng)絡(luò)全球化的Internet。如今網(wǎng)絡(luò)正不斷地影響著我們的工作和生活，也必將改變我們的未來。1.1.1 計算機網(wǎng)絡(luò)的定義 凡將地理位置不同，并具有獨立功能的多個計算機系統(tǒng)通過通信設(shè)備和線路而連接起來，且以功能完善的網(wǎng)絡(luò)軟件（網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、信息交換方式及網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)等）實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源共享的系統(tǒng)，可稱為計算機網(wǎng)絡(luò)。我們平時所接觸的辦公網(wǎng)絡(luò)、校園網(wǎng)絡(luò)，以及我們訪問的Internet，都屬于計算

3、機網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)的規(guī)?？纱罂尚。钚〉挠嬎銠C網(wǎng)絡(luò)可以是兩臺計算機的互聯(lián)，最大、最復(fù)雜的計算機網(wǎng)絡(luò)是全球范圍的計算機互聯(lián)。 網(wǎng)絡(luò)是計算機的一個群體，是由多臺計算機組成的，這些計算機是通過一定的通信介質(zhì)互聯(lián)在一起的。計算機之間的互聯(lián)是指它們彼此之間能夠交換信息。互聯(lián)通常有兩種方式：一種是計算機間通過雙絞線、同軸電纜、電話線、光纖等有形通信介質(zhì)連接；另一種是通過紅外光、激光、微波、衛(wèi)星通信信道等無形介質(zhì)互聯(lián)。 計算機網(wǎng)絡(luò)的定義包括如下幾個基本要素。 1）至少存在兩個以上的具有獨立操作系統(tǒng)的計算機，相互間需要共享資源、信息交換與傳遞。2）兩個以上能獨立操作的計算機之間要擁有某種通信手段或方法進(jìn)行互聯(lián)。3）

4、兩個以上的獨立實體之間要做到互相通信，就必須制定各方都認(rèn)可的通信規(guī)則，也就是所謂的通信協(xié)議。4）需要有對資源進(jìn)行集中管理或分散管理的軟件系統(tǒng)，即所謂的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。上述四個要素是充分必要的，缺一不可。 目前，計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，正在進(jìn)一步引起世界范圍內(nèi)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的變化，促進(jìn)全球信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。計算機越普及、應(yīng)用范圍越廣，就越需要將計算機互聯(lián)起來構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)。在信息技術(shù)高速發(fā)展的今天，“計算機就是網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)就是計算機”的概念越來越被人們所接受，計算機應(yīng)用正在進(jìn)入一個全新的網(wǎng)絡(luò)時代。1.1.2 計算機網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生與發(fā)展 早在1952年，當(dāng)計算機還處于第一代的電子管時期，美國就建立了一套SAGE系統(tǒng)，即半自動

5、地面防空系統(tǒng)。該系統(tǒng)將遠(yuǎn)距離的雷達(dá)和其他設(shè)備的信息，通過通信線路匯集到一臺旋風(fēng)型計算機，第一次實現(xiàn)了利用計算機遠(yuǎn)距離地集中控制和人-機對話。SAGE系統(tǒng)的誕生被譽為計算機通信發(fā)展史上的里程碑。從此，計算機網(wǎng)絡(luò)開始逐步形成并發(fā)展。 計算機網(wǎng)絡(luò)的形成大致可分為三個階段：計算機終端網(wǎng)絡(luò)、計算機通信網(wǎng)絡(luò)和計算機網(wǎng)絡(luò)。1計算機終端網(wǎng)絡(luò)計算機終端網(wǎng)絡(luò)又稱為分時多用戶聯(lián)機系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)如圖1-1所示。 主計算機終端通信裝置終端終端主計算機前端機集中器終端終端終端終端終端通信 裝置 主計算機 終端 終端 終端 主計算機 終端 終端 終端 集 中 器 前 端機 終端 終端 圖1-1 多用戶聯(lián)機系統(tǒng) 早期的計算機系

6、統(tǒng)規(guī)模龐大、價格昂貴，設(shè)置在專用機房，并利用通信設(shè)備和線路連接多個終端設(shè)備。在通信軟件的控制下，各個用戶可以在自己的終端上分時輪流地使用中央計算機系統(tǒng)的資源，這樣既克服了到機房排隊等待的現(xiàn)象，又提高了計算機的效率和系統(tǒng)資源的利用率。 終端設(shè)備是用戶訪問中央計算機系統(tǒng)的窗口，它具有特殊的編輯和會話功能。一臺計算機所能連接的終端的數(shù)量隨其中央主計算機的性能而定，處理能力強且運行速度快的計算機連接的終端設(shè)備就多些，而處理能力低且運行速度稍慢的計算機，連接終端設(shè)備就相對要少一些。 面向終端的網(wǎng)絡(luò)存在以下兩個缺點：1）主計算機的負(fù)荷較重，它既要承擔(dān)多終端系統(tǒng)的通信控制和通信數(shù)據(jù)的處理工 作，同時還要執(zhí)行

7、每個用戶的作業(yè)。2）由于終端設(shè)備的速率低，操作時間長，尤其是在遠(yuǎn)距離時，每個用戶獨一條通信線路，因此花費高。另外，這種操作方式需要頻繁地打擾主計算機，影響了其工作效率。2計算機通信網(wǎng)絡(luò) 20世紀(jì)60年代中期，計算機獲得日益廣泛的應(yīng)用。在一些大型公司、企事業(yè)部門和軍事部門中，往往擁有若干個分散的計算機終端網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，系統(tǒng)之間迫切需要交換數(shù)據(jù)、進(jìn)行業(yè)務(wù)聯(lián)系。為了滿足應(yīng)用的需要，將多個計算機終端網(wǎng)絡(luò)連接起來，就形成了以傳輸信息為主要目的的計算機通信網(wǎng)絡(luò)。 計算機終端網(wǎng)絡(luò)是以中央計算機為核心的集中式系統(tǒng)，只有“終端-計算機”之間的通信，而計算機通信網(wǎng)絡(luò)是含有前端處理器（CCP，又叫通信控制處理器）的多機

8、系統(tǒng)，它不僅在系統(tǒng)內(nèi)部而且在互聯(lián)的系統(tǒng)間，實現(xiàn)了“計算機-計算機”之間通信，其結(jié)構(gòu)模型如圖1-2所示。圖1-2 具有前端處理機的多機系統(tǒng)通通信信子子網(wǎng)網(wǎng)資資源源子子網(wǎng)網(wǎng)CCPCCPCCPCCPCCPCCP主機主機主機終端終端終端 資源子網(wǎng) 通信子網(wǎng) 主機 終端 主機 終端 終端 主機 CCP CCP CCP CCP CCP CCP 計算機通信網(wǎng)絡(luò)的工作過程是這樣的，終端設(shè)備先把信息送到集中器，并由集中器集中存儲、裝配成用戶的作業(yè)信息，然后再傳給前端處理器，前端處理器以中斷方式把收到的數(shù)據(jù)送給主計算機進(jìn)行處理。當(dāng)主計算機要向終端發(fā)送數(shù)據(jù)時，先送到前端處理器，然后由前端處理器傳給集中器，再由集中器

9、按照信息中指定的終端設(shè)備地址分配給相應(yīng)的終端用戶。 在計算機通信網(wǎng)絡(luò)中，主機系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸都是通過各自的前端處理器實現(xiàn)的，由于全網(wǎng)缺乏統(tǒng)一的軟件控制信息交換和資源共享因此它仍屬于計算機網(wǎng)絡(luò)的低級形式，這一時期被視為計算機網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的第二個階段。3計算機網(wǎng)絡(luò) 20世紀(jì)60年代末期，美國國防部高級研究計劃局成功地開發(fā)了ARPA網(wǎng)絡(luò)（Advanced Research Project Agency Network），它是世界上第一個以資源共享為主要目的的計算機網(wǎng)絡(luò)，它的誕生標(biāo)志著計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展進(jìn)入到第三個階段。ARPA網(wǎng)絡(luò)在1969年建立時僅有4個節(jié)點，到1976年便發(fā)展為在全國有60個IMP（

10、接口信息處理機）和100個主機系統(tǒng)，并在地理上從美國本土延伸到夏威夷和歐洲。到20世紀(jì)80年代，又發(fā)展成為具有100個IMP和300個主機系統(tǒng)的世界網(wǎng)絡(luò)。雖然ARPA網(wǎng)絡(luò)已于1990年退役，但它為今天的Internet的誕生與發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。 計算機網(wǎng)絡(luò)與計算機通信網(wǎng)絡(luò)的硬件組成一樣，都是由主計算機系統(tǒng)、終端設(shè)備、通信設(shè)備和通信線路四大部分組成的。在結(jié)構(gòu)上都是將若干個多機系統(tǒng)用高速通信線路連接起來，使它們的主計算機之間能相互交換信息、調(diào)用軟件以及調(diào)用其中任一主計算機系統(tǒng)的任何資源。 計算機網(wǎng)絡(luò)與計算機通信網(wǎng)絡(luò)的根本區(qū)別是，計算機網(wǎng)絡(luò)是由網(wǎng)絡(luò)操作軟件來實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的共享和管理的；而計算機通信網(wǎng)絡(luò)

11、中，用戶只能把網(wǎng)絡(luò)看成是若干功能不同的計算機系統(tǒng)之集合，為了訪問這些資源，用戶需要自行確定其所在的位置，然后才能調(diào)用。因此，計算機網(wǎng)絡(luò)不只是計算機系統(tǒng)的簡單連接，還必須有網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的支持。 計算機網(wǎng)絡(luò)是計算機應(yīng)用的高級形式，它充分體現(xiàn)了信息傳輸與分配手段和信息處理手段的有機聯(lián)系。從功能角度出發(fā)，計算機網(wǎng)絡(luò)可以看成是由通信子網(wǎng)和資源子網(wǎng)兩個部分構(gòu)成的，如圖1-3所示。從用戶角度來看，計算機網(wǎng)絡(luò)則是一個透明的數(shù)據(jù)傳輸機構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)上用戶不必考慮網(wǎng)絡(luò)的存在而訪問網(wǎng)絡(luò)中的任何資源。3計算機網(wǎng)絡(luò)通通 信信 子子 網(wǎng)網(wǎng)路 由 器路 由 器路 由 器路 由 器路 由 器路 由 器主 機局 域 網(wǎng)主 機局 域

12、網(wǎng)主 機局 域 網(wǎng)主 機局 域 網(wǎng)路 由 器路 由 器路 由 器路 由 器服 務(wù) 器服 務(wù) 器服 務(wù) 器服 務(wù) 器 主 機 通通 信信 子子 網(wǎng)網(wǎng) 局 域 網(wǎng) 路 由 器 服 務(wù) 器 路 由 器 路 由 器 路 由 器 路 由 器 路 由 器 路 由 器 路 由 器 主 機 局 域 網(wǎng) 服 務(wù) 器 服 務(wù) 器 路 由 器 主 機 局 域 網(wǎng) 服 務(wù) 器 主 機 路 由 器 局 域 網(wǎng) 圖1-3 通信子網(wǎng)和資源子網(wǎng) 需要說明的是，上述計算機網(wǎng)絡(luò)三個階段的劃分并不是絕對的，各個階段之間也是不能迥然分得很清的。如第一階段以面向終端為主，而第二階段也屬面向終端的范疇，第二階段和第三階段也同樣存在交叉，

13、甚至有的書刊并不把它們分開，而都視為計算機網(wǎng)絡(luò)。1數(shù)據(jù)通信 計算機網(wǎng)絡(luò)為我們提供了最快捷、最經(jīng)濟(jì)的數(shù)據(jù)傳輸和信息交換的手段。例如在一個企業(yè)網(wǎng)內(nèi)部可以非常方便地將一個文件從一臺計算機傳遞到另一臺計算機，而通過互聯(lián)網(wǎng)可以在幾秒內(nèi)將一封電子郵件由中國傳送到世界各地。另外，現(xiàn)在普遍使用的銀行系統(tǒng)通存通兌業(yè)務(wù)、民航及鐵路的自動售票系統(tǒng)都是依賴于計算機網(wǎng)絡(luò)所提供的數(shù)據(jù)通信功能來實現(xiàn)的。1.1.3 計算機網(wǎng)絡(luò)的功能 隨著計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展和日益普及，計算機網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用已滲透到社會各個領(lǐng)域，其功能也得到不斷擴展。歸納起來，計算機網(wǎng)絡(luò)的功能主要有以下幾個方面。2資源共享 構(gòu)建計算機網(wǎng)絡(luò)的主要目的是實現(xiàn)資源共

14、享。所謂資源共享是指所有網(wǎng)內(nèi)用戶均能使用網(wǎng)內(nèi)計算機系統(tǒng)中的全部或部分資源，使網(wǎng)絡(luò)中的各計算機能夠互通有無、分工協(xié)作，從而大大提高系統(tǒng)資源的利用率。在計算機網(wǎng)絡(luò)中，可共享的資源包括硬件資源、軟件資源和數(shù)據(jù)資源。 1）硬件共享。硬件共享主要指共享網(wǎng)絡(luò)中的輸入/輸出設(shè)備、存儲設(shè)備和大型的計算機等資源，如打印機、光驅(qū)、硬盤、調(diào)制解調(diào)器等。通過硬件共享可以避免重復(fù)購買各種硬件設(shè)備，從而節(jié)省經(jīng)費和便于管理。例如，將網(wǎng)絡(luò)中打印機共享后，整個網(wǎng)絡(luò)的所有計算機可以共同使用一臺打印機來打印文件，既方便又節(jié)省費用。2資源共享2）軟件共享。計算機網(wǎng)絡(luò)的軟件共享功能可以使我們將軟件安裝在某一臺計算機上，讓其他計算機遠(yuǎn)程

15、調(diào)用并使用這個軟件，既降低了軟件安裝和維護(hù)的工作量，又方便了用戶的使用和管理。 3）數(shù)據(jù)共享。通過數(shù)據(jù)共享功能可以使網(wǎng)絡(luò)用戶使用其他計算機的數(shù)據(jù)。例如，在同一網(wǎng)絡(luò)中的計算機可以讀取和復(fù)制另一臺計算機的文件。通過互聯(lián)網(wǎng)，甚至可以共享世界各地的計算機中的文件資源。3提高計算機的可靠性和可用性 在計算機網(wǎng)絡(luò)中，同一資源可以分布在系統(tǒng)中的多處，一旦系統(tǒng)某部分出現(xiàn)故障，即可從另一部分獲得同樣資源，從而避免因個別部件或局部故障而導(dǎo)致整個系統(tǒng)失效。這種可靠性對于軍事、電力、銀行等可靠性要求極高的領(lǐng)域尤為重要。例如，在美國“911”事件發(fā)生時，某家處于事件現(xiàn)場的銀行系統(tǒng)全部被毀，但這家銀行的業(yè)務(wù)并沒有停止，因

16、為這家銀行在另一處的計算機系統(tǒng)自動接管了這家銀行的所有業(yè)務(wù)。4促進(jìn)分布式計算與協(xié)同工作 利用計算機網(wǎng)絡(luò)的分布式計算和協(xié)同工作的特性，可以將一些大型且復(fù)雜的處理任務(wù)分散到不同的計算機上，這樣既可以使一臺計算機負(fù)擔(dān)不會太重，又?jǐn)U大了單機的功能，從而實現(xiàn)分布式處理和均衡負(fù)荷的作用。例如，在開發(fā)大型軟件時，通常將軟件分成若干模塊，并由不同人開發(fā)各個模塊，最后再將不同模塊整合到一起來提高軟件開發(fā)的效率。 1.2計算機網(wǎng)絡(luò)的組成和邏輯結(jié)構(gòu)計算機網(wǎng)絡(luò)的硬件系統(tǒng)一般指網(wǎng)絡(luò)中的計算機、傳輸介質(zhì)和網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備等。1）計算機。計算機是計算機網(wǎng)絡(luò)的基本模塊，主要完成數(shù)據(jù)信息的收集、存儲、處理和輸出等任務(wù)，是網(wǎng)絡(luò)信息的

17、生產(chǎn)者和加工者。計算機網(wǎng)絡(luò)中的計算機根據(jù)其功能分為服務(wù)器和工作站。服務(wù)器的主要功能是通過網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)控制和協(xié)調(diào)網(wǎng)絡(luò)中各工作站的運行，處理和響應(yīng)各工作站同時發(fā)來的各種網(wǎng)絡(luò)操1硬件系統(tǒng) 計算機網(wǎng)絡(luò)由硬件和軟件系統(tǒng)組成。計算機網(wǎng)絡(luò)從邏輯上可劃分為通信子網(wǎng)和資源子網(wǎng)兩個層次。1.2.1 計算機網(wǎng)絡(luò)的基本組成和計算機系統(tǒng)一樣，一個完整的計算機網(wǎng)絡(luò)也是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成。1硬件系統(tǒng)2）傳輸介質(zhì)。計算機網(wǎng)絡(luò)中的傳輸介質(zhì)主要負(fù)責(zé)將網(wǎng)絡(luò)中的計算機、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備連接起來，并提供數(shù)據(jù)信息的傳輸通道。常用的傳輸介質(zhì)包括同軸電纜、雙絞線、光纖和無線介質(zhì)。 3）網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備。計算機網(wǎng)絡(luò)中的連接設(shè)備主要負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)中

18、各計算機的互連、數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)發(fā)、數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換等。常用的網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備包括網(wǎng)卡、集線器、中繼器、交換機和路由器等。作請求，提供各種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。服務(wù)器通常是網(wǎng)絡(luò)中配置較好、性能較高的計算機。工作站又稱為客戶機，是網(wǎng)絡(luò)中各用戶的工作場所，通常是一臺微機或終端，其性能一般低于服務(wù)器。工作站通常要從服務(wù)器獲得各種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，并接受服務(wù)器的統(tǒng)一管理。2軟件系統(tǒng) 計算機網(wǎng)絡(luò)的軟件系統(tǒng)包括網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件等。 1）網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的作用是管理網(wǎng)絡(luò)的軟/硬件資源，使網(wǎng)絡(luò)中的計算機可以相互通信。常見的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)有UNIX、NetWare、Windows NT/2000/2003和Lin

19、ux等。 2）網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議是指網(wǎng)絡(luò)中計算機在互相通信時所遵循的規(guī)則，如TCP/IP、IPX/SPX等。詳細(xì)內(nèi)容我們會在后面的章節(jié)中進(jìn)一步介紹。 3）網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件是指為某一應(yīng)用目的而開發(fā)的網(wǎng)絡(luò)軟件。如目前常用的辦公自動化系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、Internet通信軟件等都屬于網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件。1.2.2 計算機網(wǎng)絡(luò)的邏輯結(jié)構(gòu) 計算機網(wǎng)絡(luò)要完成數(shù)據(jù)處理與數(shù)據(jù)傳輸兩大基本功能，所以從邏輯上可以將計算機網(wǎng)絡(luò)劃分為兩個層次：資源子網(wǎng)與通信子網(wǎng)。1資源子網(wǎng) 資源子網(wǎng)由主機、終端、通信子網(wǎng)接口設(shè)備和各種軟件與駐處資源組成，負(fù)責(zé)全網(wǎng)的數(shù)據(jù)處理并向網(wǎng)絡(luò)用戶提供網(wǎng)絡(luò)資源和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，是計算機網(wǎng)絡(luò)的

20、外層。2通信子網(wǎng) 通信子網(wǎng)由網(wǎng)絡(luò)通信控制處理機、通信設(shè)備和通信線路組成，負(fù)責(zé)全網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸、轉(zhuǎn)發(fā)等通信處理工作，是計算機網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)層。 通信子網(wǎng)與資源子網(wǎng)是相輔相成的。通信子網(wǎng)為網(wǎng)絡(luò)提供信息傳輸?shù)耐ǖ?，而資源子網(wǎng)為網(wǎng)絡(luò)提供資源和服務(wù)。沒有通信子網(wǎng)，資源子網(wǎng)的信息無法正常傳輸；沒有資源子網(wǎng)，通信子網(wǎng)的傳輸功能也就失去意義。 將計算機網(wǎng)絡(luò)劃分為通信子網(wǎng)與資源子網(wǎng)兩層結(jié)構(gòu)后，便于研究和設(shè)計網(wǎng)絡(luò)。其中通信子網(wǎng)專門完成數(shù)據(jù)傳輸功能，可以單獨設(shè)計和建設(shè)，使網(wǎng)絡(luò)用戶可以集中精力進(jìn)行資源子網(wǎng)的建設(shè)，從而大大促進(jìn)計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。2通信子網(wǎng)1.2.3 兩種類型的通信子網(wǎng) 計算機網(wǎng)絡(luò)的總體結(jié)構(gòu)基本上取決于其通信子網(wǎng)

21、的組成和結(jié)構(gòu)。通信子網(wǎng)的組成和結(jié)構(gòu)與其通信控制方式有著內(nèi)在的聯(lián)系。 按照通信控制方式的不同，通信子網(wǎng)有以下兩種基本類型。 1點對點通信子網(wǎng)點對點通信子網(wǎng) 點對點通信子網(wǎng)中包含多條通信線路，每一條通信線路連接兩個節(jié)點計算機。任意兩個非直接互聯(lián)的節(jié)點計算機之間通信必須通過一個以上的節(jié)點計算機轉(zhuǎn)接，每個中間節(jié)點計算機首先將接收到的信息存儲起來，等到所要求的輸出線路空閑時再將信息轉(zhuǎn)發(fā)出去。因此，點對點通信子網(wǎng)又被稱為存儲-轉(zhuǎn)發(fā)式通信子網(wǎng)。2共享信道通信子網(wǎng) 在共享信道通信子網(wǎng)中，所有的節(jié)點計算機共享一條通信線路或信道，任一時刻子網(wǎng)中最多只能有一個節(jié)點計算機在發(fā)送信息，即任一時刻最多只能有一個信息在網(wǎng)中

22、傳送。傳送中的信息將被所有的節(jié)點計算機接收，若信息的目的地址與接收的節(jié)點計算機地址不符，則被丟棄。 通信子網(wǎng)的這兩種結(jié)構(gòu)，分別適用于不同的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。一般來說，遠(yuǎn)程網(wǎng)一般是采用點對點通信方式，而局域網(wǎng)則大多為共享信道通信方式。由于通信控制方式的不同，使得它們在信號編碼、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、接口設(shè)備、連接方式等諸方面都表現(xiàn)出明顯的差異。1.3 計算機網(wǎng)絡(luò)的分類 計算機網(wǎng)絡(luò)可以按不同角度進(jìn)行分類，如可以按網(wǎng)絡(luò)覆蓋的地理范圍分類、按網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類、按網(wǎng)絡(luò)中計算機所處的地位分類等。1按網(wǎng)絡(luò)所覆蓋的地理范圍分類按網(wǎng)絡(luò)所覆蓋的地理范圍分類 按網(wǎng)絡(luò)所覆蓋的地理范圍的不同，計算機網(wǎng)絡(luò)可分為局域網(wǎng)（LAN，Local

23、Area Network）、城域網(wǎng)（MAN，Metropolitan Area Network）、廣域網(wǎng)（WAN，Wide Area Network）三種類型。 1）局域網(wǎng)：是指在較小的地理范圍內(nèi)由計算機、通信線路和網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備組成的網(wǎng)絡(luò)。局域網(wǎng)的分布范圍可以是一個辦公室、一幢大樓或一個園區(qū)。它的特點是分布距離近、傳輸速率高、數(shù)據(jù)傳輸可靠等。1按網(wǎng)絡(luò)所覆蓋的地理范圍分類按網(wǎng)絡(luò)所覆蓋的地理范圍分類 2）城域網(wǎng)：是指在一個城市范圍內(nèi)由計算機、通信線路和網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備組成的網(wǎng)絡(luò)。城域網(wǎng)覆蓋范圍介于局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)之間，一般從數(shù)公里至數(shù)十公里，如一個城市的銀行系統(tǒng)全市聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)全市的通存通兌，這樣的網(wǎng)絡(luò)屬

24、于城域網(wǎng)。 3）廣域網(wǎng)：當(dāng)網(wǎng)絡(luò)的地理范圍不斷擴大，可以把不同城市、不同地區(qū)、不同國家的計算機連接起來的時候，也就形成了廣域網(wǎng)。在廣域網(wǎng)中，連接著數(shù)量眾多的計算機。我們經(jīng)常訪問的Internet就是一個典型的廣域網(wǎng)。2按網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類 所謂網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，是以拓?fù)湎到y(tǒng)的方法來研究計算機網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)。拓?fù)涞母拍钍菑膱D論中的相關(guān)概念演變而來，是一種研究與大小形狀無關(guān)的點、線、面特點的數(shù)學(xué)方法。在計算機網(wǎng)絡(luò)中，拋開網(wǎng)絡(luò)中的具體設(shè)備，把工作站、服務(wù)器等網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的實體抽象為“點”，把網(wǎng)絡(luò)中的通信介質(zhì)抽象為“線”。若從拓?fù)鋵W(xué)的觀點看網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，抽象出網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)，就形成了點和線組成的幾何圖形，形成網(wǎng)絡(luò)拓

25、撲結(jié)構(gòu)概念。 計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要有總線型、環(huán)型、星型、樹型和網(wǎng)狀。基本網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲饕腥N模式：總線型、星型和環(huán)型。（1）總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采用一條單根的通信線路（總線）作為公共的傳輸通道，所有的節(jié)點都通過相應(yīng)的接口直接連接到總線上，并通過總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，如圖1-4所示。 總線型網(wǎng)絡(luò)使用廣播式傳輸技術(shù)，總線上的所有節(jié)點都可以發(fā)送數(shù)據(jù)到總線上，數(shù)據(jù)沿總線傳播。但是，由于所有節(jié)點共享同一條公共通道，所以在任何時候只允許一個節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)。當(dāng)一個節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)，并在總線上傳播時，數(shù)據(jù)可以被總線上的其他所有節(jié)點接收。各節(jié)點在接收數(shù)據(jù)后，分析目的物理地址再決定是否接收該數(shù)據(jù)。粗、細(xì)同軸

26、電纜以太網(wǎng)就是這種結(jié)構(gòu)的典型代表。 總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有如下特點。1）結(jié)構(gòu)簡單靈活，易于擴展。 2）共享能力強，便于廣播式傳輸。 3）網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)速度快，但負(fù)荷重時則性能迅速下降。 4）局部站點故障不影響整體，可靠性較高。但是，總線出現(xiàn)故障，則將影響整個網(wǎng)絡(luò)。 5）易于安裝，費用低。 6）網(wǎng)絡(luò)效率和帶寬利用率低。 7）采用分布控制方式，各節(jié)點通過總線直接通信。 8）各工作站點平等，都有權(quán)爭用總線，不受某站點仲裁。（2）環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 環(huán)型結(jié)構(gòu)是各個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點通過環(huán)型接口連在一條首尾相接的閉合環(huán)型通信線路中，如圖1-5所示。環(huán)型結(jié)構(gòu)有兩種類型，即單環(huán)結(jié)構(gòu)和雙環(huán)結(jié)構(gòu)。令牌環(huán)是單環(huán)結(jié)構(gòu)的典型代表，光纖分布式數(shù)據(jù)

27、接口（FDDI）是雙環(huán)結(jié)構(gòu)的典型代表。 環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的特點如下。 1）在環(huán)型網(wǎng)絡(luò)中，各工作站間無主從關(guān)系，結(jié)構(gòu)簡單。 2）信息流在網(wǎng)絡(luò)中沿環(huán)單向傳遞，延遲固定，實時性較好。 3）兩個節(jié)點之間僅有唯一的路徑，簡化了路徑選擇。 4）可靠性差，任何線路或節(jié)點的故障，都有可能引起全網(wǎng)故障，且故障檢測困難。 5）可擴充性差。 （3）星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的每個節(jié)點都由一條點到點鏈路與中心節(jié)點（公用中心交換設(shè)備，如交換機、HUB等）相連，如圖1-6所示。信息的傳輸是通過中心節(jié)點的存儲轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)實現(xiàn)的，并且只能通過中心站點與其他站點通信，星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的主要特點如下。 圖1-5 環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 圖1-6 星型

28、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1）星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡單，便于管理和維護(hù)。2）易實現(xiàn)結(jié)構(gòu)化布線。3）星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)易擴充，易升級。 4）通信線路專用，電纜成本高。 5）星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)由中心節(jié)點控制與管理，中心節(jié)點的可靠性基本上決定了整個網(wǎng)絡(luò)的可靠性。 6）中心節(jié)點負(fù)擔(dān)重，易成為信息傳輸?shù)钠款i，且中心節(jié)點一旦出現(xiàn)故障，會導(dǎo)致全網(wǎng)癱瘓。 （3）星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（4）樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是從總線型和星型結(jié)構(gòu)演變來的，它有兩種類型，一種是由總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)派生出來的，它由多條總線連接而成。另一種是星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變種，各節(jié)點按一定的層次連接起來，形狀像一棵倒置的樹，故得名樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如圖1-7所示。在樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的頂端有一個根節(jié)點，它帶有分支，每個分支還可以再帶子分支。 圖1-7 樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的主要特點如下。1）這種結(jié)構(gòu)是天然的分級結(jié)構(gòu)。 2）易于擴展。 3）易故障隔離，可靠性高。 4）電纜成本高。 5）對根節(jié)點的依賴性大，一旦根節(jié)點出現(xiàn)故障，將導(dǎo)致全網(wǎng)不能 工作。 （4）樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（5）網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是指將各網(wǎng)絡(luò)節(jié)