計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)工程

1、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)工程 曾青松 張緯仁 編著 冶 金 工 業(yè) 出 版 社2006-7-311第1章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)工程概述1.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)工程的基本概念1.2 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1.3 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分類小結(jié)21.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)工程的基本概念1.1.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義及構(gòu)成 1. 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義 將地理位置不同，且相互之間相對(duì)獨(dú)立的各個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通過一定的通信設(shè)備、線路等連接起來，輔以功能完善的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)及一系列網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源共享、相互通信的系統(tǒng)就稱為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 2. 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成可以從不同的角度進(jìn)行分類描述，如從網(wǎng)絡(luò)硬件出發(fā)，包含了用戶計(jì)算機(jī)、通信設(shè)備及連接線路等；從構(gòu)成

2、層次出發(fā)，包含了通信子網(wǎng)和資源子網(wǎng) 31.1.2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能及應(yīng)用1. 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能 1）資源共享 2）數(shù)據(jù)通信 3）均衡負(fù)荷 4）分布處理 5）網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用 1）辦公自動(dòng)化 辦公自動(dòng)化（Office Automation，OA）又稱電子辦公，它是用現(xiàn)代化的技術(shù)來改進(jìn)舊的辦公手段和方法，在政府部門、各機(jī)關(guān)單位、企業(yè)管理等均有普遍應(yīng)用的趨勢(shì)。例如，函電公文的來往，文件檔案的保管，數(shù)據(jù)信息的采集、傳輸、處理、統(tǒng)計(jì)和顯示等均采用計(jì)算機(jī)技術(shù) 2）生產(chǎn)分布式實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)41.1.3 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的形成及展望 1. 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的形成 為使不同地理位置的用戶能夠方便地使用計(jì)算機(jī)，高效地處

3、理分散的信息，充分利用各個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的資源，實(shí)現(xiàn)資源共享，需將不同地點(diǎn)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)連接起來。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)正是順應(yīng)這一要求而產(chǎn)生發(fā)展起來的 2. 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展 1）面向終端的第一代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 2）分組交換技術(shù)為標(biāo)志的第二代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 3）網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)形成及協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化 4）Internet 的普及與高速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展51.2 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是指網(wǎng)絡(luò)中的通信線路和各種設(shè)備間的幾何排序，它反映網(wǎng)絡(luò)的物理布局，表示設(shè)備之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系 （a）物理連接 （b）拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖 6幾種常用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 71.2.1 星型 星型結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，控制容易實(shí)現(xiàn)；當(dāng)須增加結(jié)點(diǎn)時(shí)成本低且容易實(shí)現(xiàn)

4、，只需增加與中心結(jié)點(diǎn)的線路并相應(yīng)改變中心結(jié)點(diǎn)的控制方法 星型結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)：中心結(jié)點(diǎn)的負(fù)荷太重，因?yàn)樗薪Y(jié)點(diǎn)間的通信均須通過該結(jié)點(diǎn)，且中心結(jié)點(diǎn)要么增加通信處理機(jī)要么就會(huì)影響網(wǎng)絡(luò)的通信速度，會(huì)成為網(wǎng)絡(luò)通信容量的瓶頸；由于中心結(jié)點(diǎn)作為控制中心，故其故障會(huì)使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)失去通信能力，即其可靠性較低；但或許可通過增加中心結(jié)點(diǎn)的備用機(jī)來緩解 81.2.2 環(huán)型 環(huán)型結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：通信設(shè)備和線路比較節(jié)??；由于無信道選擇問題，控制易于實(shí)現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)管理軟件比較簡(jiǎn)單 環(huán)型結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)：當(dāng)信息傳輸需經(jīng)過多個(gè)中間結(jié)點(diǎn)時(shí)，都要存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)，延長(zhǎng)了信息到達(dá)目的地的傳輸時(shí)間；網(wǎng)絡(luò)吞吐能力差，不適宜于大信息流量的情況下使用，故常用于較小范圍

5、的局域網(wǎng)中；此外，一旦環(huán)路中斷會(huì)使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)癱瘓，而且整個(gè)環(huán)路中環(huán)節(jié)比較多，很容易出現(xiàn)環(huán)路中斷的情況 91.2.3 樹型 樹型結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：通信線路連接較簡(jiǎn)單，網(wǎng)絡(luò)管理軟件也不復(fù)雜，維護(hù)方便。 樹型結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)：資源共享能力差，可靠性也不高，特別是當(dāng)根結(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障時(shí)，影響到整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，而當(dāng)分叉結(jié)點(diǎn)受損時(shí)，則和該結(jié)點(diǎn)相連的終端均不能工作. 101.2.4 總線型 總線型結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制實(shí)現(xiàn)也較容易；結(jié)點(diǎn)的插入和拆卸非常方便，易于網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)充。此外，網(wǎng)絡(luò)上一個(gè)結(jié)點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的影響很小，故其可靠性較高。是目前應(yīng)用最廣泛的局域網(wǎng)結(jié)構(gòu)。 總線型結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)：當(dāng)多個(gè)結(jié)點(diǎn)要同時(shí)發(fā)送信

6、息時(shí)，須采用某種控制機(jī)制來解決總線競(jìng)用問題。但相比其他結(jié)構(gòu)的控制方法并不顯得很復(fù)雜 111.2.6 無線型 無線分布結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：信息傳輸速率快、容量大，特別適合于國(guó)家與國(guó)家間長(zhǎng)距離的傳輸，且傳輸過程中所受干擾較少。 無線分布結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)：主要是目前的技術(shù)仍有所缺乏，還不能大力推廣，特別是控制技術(shù)相對(duì)復(fù)雜 121.2.5 隨機(jī)分布型 隨機(jī)分布結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：由于結(jié)點(diǎn)間存在多條通路，故某一線路或結(jié)點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)不會(huì)影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的工作，具有較高的可靠性，而且資源共享方便。 隨機(jī)分布結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)：由于這種網(wǎng)絡(luò)采用分散控制方式，即沒有一個(gè)結(jié)點(diǎn)來集中管理整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的通信過程，故各結(jié)點(diǎn)都應(yīng)具有選道和信息控制的功能，從而

7、網(wǎng)絡(luò)管理軟件比較復(fù)雜，硬件成本較高 131.3 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分類141.3.1 局域網(wǎng)局域網(wǎng)的特點(diǎn): （1）地理覆蓋范圍有限。參加組網(wǎng)的計(jì)算機(jī)通常處在幾千米以內(nèi)，例如在一座辦公大樓內(nèi)、一個(gè)地點(diǎn)集中的企業(yè)或企業(yè)的內(nèi)部、一個(gè)校園、幾幢相鄰的建筑物內(nèi)等。 （2）具有較高的通頻帶寬，數(shù)據(jù)傳輸速率較高，一般在1Mb/s以上。 （3）數(shù)據(jù)傳輸可靠，誤碼率低，位錯(cuò)率一般不高于10-12。 （4）局域網(wǎng)大多采用總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，環(huán)型結(jié)構(gòu)也較常用；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)容易。網(wǎng)上的計(jì)算機(jī)一般采用多路訪問技術(shù)來訪問信道。 （5）網(wǎng)絡(luò)的控制主要采用分布式，從而減少了對(duì)某個(gè)結(jié)點(diǎn)的依賴性，避免或減小了一個(gè)結(jié)點(diǎn)故障對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的影響。

8、（6）通常網(wǎng)絡(luò)只歸一個(gè)單一組織所擁有和使用，也不受其他公共網(wǎng)絡(luò)當(dāng)局的規(guī)定約束，容易進(jìn)行設(shè)備的更新和新技術(shù)的引用，不斷增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)功能；投資小收益高 151.3.2 城域網(wǎng) 城域網(wǎng)特點(diǎn): 它支持綜合業(yè)務(wù)和高速報(bào)文交換。它的等時(shí)服務(wù)可用于話音和活動(dòng)圖像的傳輸；它的無連接服務(wù)和面向連接服務(wù)可用于計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)和靜止圖像的傳輸與交換；它的數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)40Mb/s以上，而且當(dāng)兩結(jié)點(diǎn)間的距離在50公里以內(nèi)時(shí)，不必使用重發(fā)器 161.3.3 廣域網(wǎng) 廣域網(wǎng)WAN，是Wide Area Network的簡(jiǎn)稱，又叫遠(yuǎn)程網(wǎng)。當(dāng)人們提到 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，通常指的是廣域網(wǎng)。廣域網(wǎng)最根本的特點(diǎn)就是其機(jī)器分布范圍廣，一般從數(shù)公

9、里到數(shù)千公里，可以是跨城市、跨國(guó)家、甚至是跨國(guó)家的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。廣域網(wǎng)的這一特點(diǎn)決定了它的一系列特性 171.3.4 互聯(lián)網(wǎng) 互聯(lián)網(wǎng)即是Internet，是從其意譯過來的，音譯則為因特網(wǎng)，表示網(wǎng)絡(luò)之間的連接。Internet起源于美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局（ARPA）為改善美國(guó)政府和國(guó)防研究機(jī)構(gòu)之間的通信聯(lián)系，而建立起來的一個(gè)實(shí)驗(yàn)性通信網(wǎng)絡(luò)ARPANET Internet是一個(gè)開放性的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，沒有一個(gè)權(quán)威性的Internet全面管理機(jī)構(gòu)。Internet服務(wù)供應(yīng)商、Internet協(xié)會(huì)和Internet上個(gè)域的組織分別負(fù)責(zé)Internet上不同層次的管理。Internet服務(wù)供應(yīng)商ISP（Internet Server Provider）提供底層結(jié)構(gòu)：經(jīng)由Internet傳遞的信息要被路由器選擇通過一個(gè)或多個(gè)主干網(wǎng)絡(luò)，這些主干網(wǎng)絡(luò)由大的Internet服務(wù)供應(yīng)商擁有。Internet服務(wù)供應(yīng)商負(fù)責(zé)Internet的日常維護(hù)和運(yùn)行 18小結(jié) 了