網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

(第二版）主編傅建民中國(guó)水利水電出版社第4章網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與

網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)

本章任務(wù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)4.1網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)4.1.1總線型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采用單根數(shù)據(jù)傳輸線作為通信介質(zhì)，所有的站點(diǎn)都通過(guò)相應(yīng)的硬件接口直接連接到通信介質(zhì)。主要優(yōu)點(diǎn)有：●布線容易、電纜用量小?！窨煽啃愿?。●易于擴(kuò)充。●易于安裝?？偩€型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)局限性：●故障診斷困難?！窆收细綦x困難?！裰欣^器配置。●通信介質(zhì)或中間某一接口點(diǎn)出現(xiàn)故障，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)隨即癱瘓。4.1.2星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)星型結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)中，每一臺(tái)設(shè)備都通過(guò)傳輸介質(zhì)與中心設(shè)備相連，而且每一臺(tái)設(shè)備只能與中心設(shè)備交換數(shù)據(jù)。星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)為：●可靠性高?！穹奖惴?wù)?！窆收显\斷容易。星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)雖有許多優(yōu)點(diǎn)，但也有缺點(diǎn)：●擴(kuò)展困難、安裝費(fèi)用高?！駥?duì)中央節(jié)點(diǎn)的依賴性強(qiáng)。4.1.3環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)是由一些中繼器和連接到中繼器的點(diǎn)到點(diǎn)鏈路組成的一個(gè)閉合環(huán)。在環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)中，所有的通信共享一條物理通道。環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)具有以下優(yōu)點(diǎn)：●電纜長(zhǎng)度短。●適用于光纖?！駸o(wú)差錯(cuò)傳輸。環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)為：●可靠性差?！窆收显\斷困難?！裾{(diào)整網(wǎng)絡(luò)比較困難。4.1.4網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)將網(wǎng)絡(luò)中站點(diǎn)實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的連接。雖然一個(gè)簡(jiǎn)單的局域網(wǎng)可以是一個(gè)網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，但這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)更常用于企業(yè)級(jí)網(wǎng)絡(luò)和廣域網(wǎng)。因特網(wǎng)就是網(wǎng)狀廣域網(wǎng)的一個(gè)例子。網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：●所有設(shè)備間采用點(diǎn)到點(diǎn)通信，沒(méi)有爭(zhēng)用信道現(xiàn)象，帶寬充足?！衩織l電纜之間都相互獨(dú)立，當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，故障隔離定位很方便?！袢魏蝺烧军c(diǎn)之間都有兩條或者更多線路可以互相連通，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞娜蒎e(cuò)性極好。網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)：●電纜數(shù)量多?！窠Y(jié)構(gòu)復(fù)雜、不易管理和維護(hù)。4.1.5混合型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)1．星型總線該混合拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)組合了星型和總線構(gòu)造。2．菊花鏈型星型總線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥€是過(guò)于簡(jiǎn)單而不能代表一種典型的中等規(guī)模局域網(wǎng)。3．層次結(jié)構(gòu)將設(shè)備按等級(jí)分層有許多原因。將拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)層次化有以下幾種優(yōu)點(diǎn)：對(duì)不同的組進(jìn)行帶寬隔離，易于增加或隔絕不同的網(wǎng)絡(luò)組，易于與不同的網(wǎng)絡(luò)類型互連，因此，層次拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)構(gòu)成了高速局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。4.2網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，相互通信的計(jì)算機(jī)必須遵守一定的協(xié)議。所謂協(xié)議是為了進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)則、標(biāo)準(zhǔn)或約定。它由語(yǔ)法、語(yǔ)義和同步三個(gè)要素組成。為了減少協(xié)議設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)都按層的方式來(lái)組織，每一層都建立在它的下層之上。在所有的網(wǎng)絡(luò)中，每一層的目的都是向它的上一層提供一定的服務(wù)，而把如何實(shí)現(xiàn)這一層的細(xì)節(jié)對(duì)上一層加以屏蔽。圖4-8說(shuō)明了一個(gè)5層的協(xié)議:第5層協(xié)議第5層第4層第3層第2層第1層第5層第4層第3層第2層第1層4/5層接口3/4層接口2/3層接口1/2層接口主機(jī)1主機(jī)2第4層協(xié)議第3層協(xié)議第2層協(xié)議第1層協(xié)議物理介質(zhì)圖4-8層、協(xié)議和接口4.2.2ISO/OSI開(kāi)放系統(tǒng)互連參考模型過(guò)激標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）成立于1947年,它專門就一些國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)達(dá)成世界范圍的一致。為了建立一個(gè)國(guó)際范圍的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織在1978年為開(kāi)放系統(tǒng)互聯(lián)成立了一個(gè)專門分委員會(huì)，并于1980年12月發(fā)表了第一個(gè)草擬的開(kāi)放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型的協(xié)議書，在1983年把基本參考模型正式批準(zhǔn)為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，即“OSI／RM”。OSI開(kāi)放系統(tǒng)模型包括七個(gè)層次：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會(huì)話層、表示層和應(yīng)用層。圖4-9OSI參考模型分層結(jié)構(gòu)圖物理層協(xié)議通信子網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議應(yīng)用層協(xié)議應(yīng)用層表示層會(huì)話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層應(yīng)用層表示層會(huì)話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層7654端系統(tǒng)A端系統(tǒng)B表示層協(xié)議會(huì)話層協(xié)議傳輸層協(xié)議網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議鏈路層物理層鏈路層物理層層次321網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層鏈路層鏈路層物理層物理層端節(jié)點(diǎn)端節(jié)點(diǎn)交換節(jié)點(diǎn)交換節(jié)點(diǎn)OSI參考模型各層的功能。1．物理層：主要功能是為數(shù)據(jù)鏈路層提供一個(gè)物理鏈接，以保證在通信信道上透明地傳輸比特流。2．?dāng)?shù)據(jù)鏈路層：主要功能是在兩個(gè)相鄰結(jié)點(diǎn)間的線路上，無(wú)差錯(cuò)地傳輸數(shù)據(jù)幀。3．網(wǎng)絡(luò)層：主要功能是為數(shù)據(jù)分組進(jìn)行路由選擇，并負(fù)責(zé)通信子網(wǎng)的流量控制、擁塞控制。4．運(yùn)輸層：又稱為傳輸層或傳送層。主要功能是為會(huì)話層提供一個(gè)可靠的端到端連接以使兩個(gè)端系統(tǒng)之間透明地傳輸報(bào)文。運(yùn)輸層的數(shù)據(jù)單元是報(bào)文。5．會(huì)話層：又稱為會(huì)晤層。主要功能是使用運(yùn)輸層提供的可靠的端到端連接．在兩個(gè)應(yīng)用進(jìn)程之間建立會(huì)話連接，并對(duì)“會(huì)話”進(jìn)行管理和控制，保征“會(huì)話”數(shù)據(jù)可靠傳送。在會(huì)話層以上各高層協(xié)議中，數(shù)據(jù)單元都稱為報(bào)文。6．表示層：主要功能是完成被傳輸數(shù)據(jù)的表示工作，包括數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化、數(shù)據(jù)加密和數(shù)據(jù)壓縮等語(yǔ)法變換服務(wù)。7．應(yīng)用層：是OSI參考模型中的最高層，其功能與計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)所要求的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)目的有關(guān)。一般來(lái)講，應(yīng)用層的主要功能是為應(yīng)用系統(tǒng)提供訪問(wèn)OSI環(huán)境的接口和服務(wù)。4.2.3TCP/IP模型體系結(jié)構(gòu)TCP/IP模型分成了五個(gè)層次的結(jié)構(gòu)，包括物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、互聯(lián)層、傳輸層、應(yīng)用層。圖4-11TCP/IP參考模型OSI參考模型應(yīng)用層表示層會(huì)話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層TCP/IP參考模型應(yīng)用層傳輸層互聯(lián)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層物理層主要功能是為數(shù)據(jù)鏈路層提供一個(gè)物理鏈接，以保證在通信信道上透明地傳輸比特流。2.數(shù)據(jù)鏈路層主要功能是在兩個(gè)相鄰結(jié)點(diǎn)間的線路上，無(wú)差錯(cuò)地傳輸數(shù)據(jù)幀。2．互聯(lián)層TCP/IP的互聯(lián)層又稱互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)層，對(duì)應(yīng)于OSI模型的網(wǎng)絡(luò)層，它是網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的基礎(chǔ)，提供無(wú)連接的分組交換服務(wù)。互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)層的主要任務(wù)是將源主機(jī)的報(bào)文分組發(fā)送到網(wǎng)上，讓每個(gè)分組獨(dú)立地到達(dá)目的主機(jī)?；ヂ?lián)層的核心協(xié)議是互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議IP。除IP協(xié)議之外，互聯(lián)層還包括地址解析協(xié)議（ARP）、反向地址解析協(xié)議（RARP）、Internet控制報(bào)文協(xié)議（ICMP）等。3．傳輸層TCP／IP參考模型的傳輸層與OSI參考模型的運(yùn)輸層相對(duì)應(yīng)。傳輸層的生要功能是提供兩臺(tái)機(jī)器之間端到端的數(shù)據(jù)傳送。該層定義了兩個(gè)協(xié)議：傳輸控制協(xié)議（TCP）和用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議（UDP）。4．應(yīng)用層應(yīng)用層是參考模型中最高層，直接為用戶的應(yīng)用進(jìn)程提供服務(wù)。它包含了所有的高層協(xié)議，例如：超文本傳輸協(xié)議（HTTP）、文件傳輸協(xié)議（FTP）、簡(jiǎn)單郵件傳送協(xié)議（SMTP）、實(shí)現(xiàn)域名解析的DNS協(xié)議、支持遠(yuǎn)程登錄的TELNET及簡(jiǎn)單文件傳送協(xié)議（TFTP）等。

TCP/IP是一系列協(xié)議組成的協(xié)議族，目前包含了100多個(gè)協(xié)議。TCP（TransmissionControlProtocol）被稱為傳輸控制協(xié)議，它一個(gè)端到端的協(xié)議，允許從一臺(tái)機(jī)器發(fā)出的字節(jié)流無(wú)差錯(cuò)地發(fā)往互聯(lián)網(wǎng)上的其他機(jī)器。IP（InternetProtoco