《計算機網(wǎng)絡技術基礎》課件第一章

計算機網(wǎng)絡技術基礎第1章01計算機網(wǎng)絡

概述章節(jié)導讀目前，計算機網(wǎng)絡已成為全球信息產(chǎn)業(yè)的基石，它在信息的采集、存儲、處理、傳輸和分發(fā)中扮演了極其重要的角色。計算機網(wǎng)絡突破了單臺計算機系統(tǒng)應用的局限，使多臺計算機交換信息、資源共享和協(xié)同工作成為可能。計算機網(wǎng)絡的廣泛使用，改變了傳統(tǒng)意義上的時間和空間的概念，對社會的各個領域，包括對人們的生活方式產(chǎn)生了革命性的影響，促進了社會信息化的發(fā)展進程。本章主要講解計算機網(wǎng)絡的基礎知識，包括計算機網(wǎng)絡的產(chǎn)生與發(fā)展、定義、功能、組成、分類、應用以及常見拓撲結(jié)構(gòu)，還涉及了計算機網(wǎng)絡發(fā)展的新技術。學

習

目

標了解計算機網(wǎng)絡的發(fā)展歷史。掌握計算機網(wǎng)絡的定義和功能。掌握計算機網(wǎng)絡的組成與拓撲結(jié)構(gòu)。熟悉計算機網(wǎng)絡的分類。了解計算機網(wǎng)絡發(fā)展的新技術。1.1計算機網(wǎng)絡的產(chǎn)生與發(fā)展計算機網(wǎng)絡是計算機技術與通信技術相結(jié)合的產(chǎn)物?？v觀計算機網(wǎng)絡的發(fā)展歷史可以發(fā)現(xiàn)，計算機網(wǎng)絡和其他事物的發(fā)展一樣，也經(jīng)歷了從簡單到復雜，從低級到高級的過程。在這一過程中，計算機技術與通信技術緊密結(jié)合，相互促進，共同發(fā)展，最終產(chǎn)生了計算機網(wǎng)絡。從1946年世界上第一臺計算機ENIAC的誕生到現(xiàn)在網(wǎng)絡的全面普及，計算機網(wǎng)絡的發(fā)展大體可以分為以下4個階段。第一代計算機網(wǎng)絡第二代計算機網(wǎng)絡第三代計算機網(wǎng)絡第四代計算機網(wǎng)絡面向終端的計算機網(wǎng)絡以通信子網(wǎng)為中心的網(wǎng)絡標準化網(wǎng)絡以Internet為中心的新一代網(wǎng)絡1.1計算機網(wǎng)絡的產(chǎn)生與發(fā)展第一代計算機網(wǎng)絡——面向終端的計算機網(wǎng)絡第一代計算機網(wǎng)絡也稱面向終端的計算機網(wǎng)絡，是以單機為中心的通信系統(tǒng)。這樣的系統(tǒng)中除了一臺中心計算機（主機），其余終端均不具備自主處理功能。面向終端的計算機網(wǎng)絡在結(jié)構(gòu)上有3種形式。1（1）第一種結(jié)構(gòu)是計算機與終端直接相連，如右圖所示。在這種結(jié)構(gòu)中，主機負載較重，且一條通信線路只能與一個終端相連，通信線路的利用率較低。1.1計算機網(wǎng)絡的產(chǎn)生與發(fā)展（a）計算機與終端直接相連

（2）第二種結(jié)構(gòu)是終端共享通信線路，如右圖所示。這種結(jié)構(gòu)提高了通信線路的利用率，但當多個終端同時要求與主機通信時，主機無法確定與哪一個終端進行通信。為解決這一問題，主機需增加相應的設備和軟件完成相應的通信協(xié)議轉(zhuǎn)換，但是這樣會使得主機工作負荷加重。1.1計算機網(wǎng)絡的產(chǎn)生與發(fā)展（b）終端共享通信線路（3）為了減輕主機負荷，在主機前增加通信處理機（CommunicationControlProcessor，CCP）或前端機（FrontEndProcessor，F(xiàn)EP），在終端云集的地方增加集中器或多路器，這就是第三種結(jié)構(gòu)，如圖1-1（c）所示。CCP或FEP專門負責通信控制，而主機專門進行數(shù)據(jù)處理。集中器或多路器實際上是設在遠程終端的通信處理機，其作用是實現(xiàn)多個終端共享同一通信線路。1.1計算機網(wǎng)絡的產(chǎn)生與發(fā)展（c）主機前增加CCP或FEP，終端前增加集中器或多路器圖1-1面向終端的計算機網(wǎng)絡1.1計算機網(wǎng)絡的產(chǎn)生與發(fā)展20世紀60年代初美國航空公司與IBM公司聯(lián)合研制的預訂飛機票系統(tǒng)，由1個主機和2000多個終端組成，是一個典型的面向終端的計算機網(wǎng)絡。但這種網(wǎng)絡系統(tǒng)存在著一些缺點：如果主機的負荷較重，會導致系統(tǒng)響應時間過長；而且單機系統(tǒng)的可靠性一般較低，一旦主機發(fā)生故障，將導致整個網(wǎng)絡系統(tǒng)的癱瘓。1.1計算機網(wǎng)絡的產(chǎn)生與發(fā)展第二代計算機網(wǎng)絡——以通信子網(wǎng)為中心的網(wǎng)絡為了克服第一代計算機網(wǎng)絡的缺點，提高網(wǎng)絡的可靠性和可用性，人們開始研究將多臺計算機相互連接的方法。1969年12月，美國國防部高級研究計劃署（DefenseAdvancedResearchProjectsAgency，DARPA）的計算機分組交換網(wǎng)ARPANET投入運行，它成功地連接了美國加州大學洛杉磯分校、加州大學圣巴巴拉分校、斯坦福大學和猶他大學四個節(jié)點的計算機。ARPANET的誕生，標志著計算機網(wǎng)絡的發(fā)展進入了一個新紀元，也使計算機網(wǎng)絡的概念發(fā)生了根本性的變化。21.1計算機網(wǎng)絡的產(chǎn)生與發(fā)展早期的面向終端的計算機網(wǎng)絡是以單個主機為中心的星型網(wǎng)，各終端通過電話網(wǎng)共享主機的硬件和軟件資源。但分組交換網(wǎng)則以由接口信息處理機（InterfaceMessageProcessor，IMP）構(gòu)成的通信子網(wǎng)為中心，主機和終端都處在網(wǎng)絡的邊緣，構(gòu)成了用戶資源子網(wǎng)，如圖1-2所示。用戶不僅共享通信子網(wǎng)的資源，而且還可共享用戶資源子網(wǎng)中豐富的硬件和軟件資源。這種以通信子網(wǎng)為中心的計算機網(wǎng)絡通常被稱為第二代計算機網(wǎng)絡。圖1-2采用資源子網(wǎng)與通信子網(wǎng)組成的兩級網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)1.1計算機網(wǎng)絡的產(chǎn)生與發(fā)展第三代計算機網(wǎng)絡——標準化網(wǎng)絡在網(wǎng)絡中，相互通信的計算機必須高度協(xié)調(diào)工作，而這種“協(xié)調(diào)”是相當復雜的。為了降低網(wǎng)絡設計的復雜性，早在當初設計ARPANET時就有專家提出了層次模型。分層設計方法可以將龐大而復雜的問題轉(zhuǎn)化為若干較小且易于處理的子問題。國際標準化組織（InternationalStandardOrganization，ISO）于1977年設立專門的機構(gòu)研究解決不同公司之間的網(wǎng)絡不能互連互通的問題，并于不久后提出了一個使各種計算機能夠互連的標準框架——開放式系統(tǒng)互連參考模型（OpenSystemInterconnection/Reference

Model，OSI/RM），簡稱OSI模型。OSI模型是一個開放體系結(jié)構(gòu)，它將網(wǎng)絡分為7層，并規(guī)定每層的功能。3OSI參考模型是一個開放體系結(jié)構(gòu)，它將網(wǎng)絡分為7層，并規(guī)定每層的功能。OSI參考模型的出現(xiàn)，意味著計算機網(wǎng)絡發(fā)展到第三代，即標準化網(wǎng)絡。在開放式環(huán)境下，所有計算機設備和通信設備只要遵循共同制定的國際標準，就可以實現(xiàn)不同產(chǎn)品在同一網(wǎng)絡中的順利通信。1.1計算機網(wǎng)絡的產(chǎn)生與發(fā)展第四代計算機網(wǎng)絡——以下一代Internet為中心的新一代網(wǎng)絡第四代計算機網(wǎng)絡是從20世紀80年代末開始出現(xiàn)的。當時局域網(wǎng)技術已經(jīng)逐步發(fā)展成熟，光纖、高速網(wǎng)絡技術及多媒體、智能網(wǎng)絡等技術相繼出現(xiàn)，整個網(wǎng)絡就像一個對用戶透明的大的計算機系統(tǒng)，發(fā)展為以Internet為代表的互聯(lián)網(wǎng)。20世紀90年代，微電子技術、大規(guī)模集成電路技術、光通信技術和計算機技術不斷發(fā)展，為網(wǎng)絡的發(fā)展提供了進一步有力的支持。4如今的計算機網(wǎng)絡將無數(shù)個具有獨立工作能力的計算機系統(tǒng)通過通信設備和線路相連，并由功能完善的網(wǎng)絡軟件實現(xiàn)資源共享和數(shù)據(jù)通信。隨著人們對網(wǎng)絡應用要求的日益提高，計算機網(wǎng)絡正迅速朝著高速化、實時化、智能化、集成化和多媒體化的方向不斷深入，它的快速發(fā)展和廣泛應用對全球的經(jīng)濟、教育、科技、文化等的發(fā)展已經(jīng)產(chǎn)生并且仍將發(fā)揮重要影響。1.2計算機網(wǎng)絡的定義與功能隨著計算機技術的不斷發(fā)展，計算機網(wǎng)絡的內(nèi)涵也在不斷變化，人們對計算機網(wǎng)絡有著不同的理解和定義。從資源共享的角度看，通常將計算機網(wǎng)絡定義為：將地理位置不同的具有獨立功能的計算機或由計算機控制的外部設備，通過通信設備和線路連接起來，在網(wǎng)絡操作系統(tǒng)的控制下，按照約定的通信協(xié)議進行信息交換，實現(xiàn)資源共享的系統(tǒng)。自20世紀60年代末誕生以來，計算機網(wǎng)絡以異常迅猛的速度不斷發(fā)展，越來越廣泛地應用于政治、經(jīng)濟、軍事、生產(chǎn)及科學技術的各個領域。計算機網(wǎng)絡的功能主要體現(xiàn)在如下幾個方面。1.數(shù)據(jù)通信3.提高系統(tǒng)的可靠性2.資源共享4.均衡負荷與分布式處理1.2計算機網(wǎng)絡的定義與功能組建計算機網(wǎng)絡的主要目的之一就是使分布在不同地理位置的計算機用戶能夠相互通信。在計算機網(wǎng)絡中，計算機與計算機之間，或計算機與終端之間可以快速、可靠地相互傳遞各種信息，如程序、文件、圖形、圖像、聲音、視頻等。利用計算機網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)通信功能，人們可以使用網(wǎng)絡上的各種應用（也稱服務），如收發(fā)電子郵件、視頻點播、視頻會議、遠程教學、遠程醫(yī)療等。數(shù)據(jù)通信11.2計算機網(wǎng)絡的定義與功能所謂資源共享就是共享網(wǎng)絡上的硬件資源、軟件資源和信息資源。許多計算機硬件設備是十分昂貴的，如可以進行復雜運算的巨型計算機、海量存儲器、高速激光打印機、大型繪圖儀和一些特殊的外設等。共享硬件資源可以讓連接在網(wǎng)絡上的用戶都可以使用網(wǎng)絡中包括這些昂貴設備在內(nèi)的各種不同類型的硬件設備。共享硬件資源的好處是顯而易見的。網(wǎng)絡中一臺低性能的計算機，可以通過共享使用不同類型的設備，既解決了當前計算機硬件資源貧乏的問題，同時也有效地利用了現(xiàn)有的資源，充分提高了資源利用率。資源共享21）硬件資源1.2計算機網(wǎng)絡的定義與功能計算機網(wǎng)絡中有極為豐富的軟件資源，如網(wǎng)絡操作系統(tǒng)、應用軟件、工具軟件、數(shù)據(jù)庫管理軟件等。共享軟件功能允許多個用戶同時調(diào)用服務器的各種軟件資源，并且保持數(shù)據(jù)的完整性和統(tǒng)一性。要實現(xiàn)這一功能，用戶可以使用各種網(wǎng)絡應用軟件共享遠程服務器上的軟件資源；也可以通過一些網(wǎng)絡應用程序，將共享軟件下載到本機使用。信息資源是一種非常重要和寶貴的資源?；ヂ?lián)網(wǎng)就是一個巨大的信息資源寶庫，其信息資源涉及各個領域，內(nèi)容極為豐富。每個接入計算機網(wǎng)絡的用戶都可以在任何時間以任何形式去搜索、訪問、瀏覽及獲取這些信息資源。2）軟件資源3）信息資源1.2計算機網(wǎng)絡的定義與功能在某些對實時性和可靠性要求較高的場合，通過計算機網(wǎng)絡的備份技術可以提高計算機系統(tǒng)的可靠性。當網(wǎng)絡中的某一臺計算機出現(xiàn)故障時，可以立即由另一臺計算機代替其完成所承擔的任務。這種技術在許多領域得到廣泛應用，如鐵路、工業(yè)控制、空中交通、電力供應等。當網(wǎng)絡中某臺計算機負荷過重時，通過網(wǎng)絡和一些應用程序的管理，可以將任務傳送給網(wǎng)絡中其他計算機進行處理，以均衡工作負荷，減少網(wǎng)絡延遲，充分發(fā)揮計算機網(wǎng)絡中各計算機的作用，提高整個網(wǎng)絡的工作效率。這種處理方式稱為分布式處理，既方便處理大型任務，減輕計算機負荷，又提高了系統(tǒng)的可用性。均衡負荷與分布式處理4提高系統(tǒng)的可靠性31.3計算機網(wǎng)絡的組成與拓撲結(jié)構(gòu)1.3.1計算機網(wǎng)絡的組成典型的計算機網(wǎng)絡從邏輯功能上可以分成兩個子網(wǎng)：資源子網(wǎng)和通信子網(wǎng)，如圖1-3所示。圖1-3計算機網(wǎng)絡的組成資源子網(wǎng)11.3計算機網(wǎng)絡的組成與拓撲結(jié)構(gòu)資源子網(wǎng)主要負責全網(wǎng)的數(shù)據(jù)處理業(yè)務，為全網(wǎng)用戶提供各種網(wǎng)絡資源與網(wǎng)絡服務。資源子網(wǎng)由主機、終端、各種軟件資源與信息資源等組成。主機是資源子網(wǎng)的主要組成單元，它通過高速通信線路與通信子網(wǎng)的通信控制處理機相連接。在資源子網(wǎng)中，主機可以是大型機、中型機、小型機、工作站或微型機。主機主要為本地用戶訪問網(wǎng)絡或其他主機設備、共享資源提供服務。根據(jù)其作用的不同分為文件服務器、應用程序服務器、通信服務器和數(shù)據(jù)庫服務器等。1）主機1.3計算機網(wǎng)絡的組成與拓撲結(jié)構(gòu)終端是用戶訪問網(wǎng)絡的界面，可以是簡單的輸入、輸出終端，也可以是帶有微處理機的智能終端。終端可以通過主機連入網(wǎng)內(nèi)，也可以通過終端控制器、報文分組組裝/拆卸裝置或通信控制處理機連入網(wǎng)內(nèi)。在網(wǎng)絡中，每個用戶都可享用系統(tǒng)中的各種資源。所以需要對網(wǎng)絡資源進行全面的管理、合理的調(diào)度和分配，并防止網(wǎng)絡資源丟失或被非法訪問、破壞。網(wǎng)絡軟件是實現(xiàn)這些功能不可缺少的工具。網(wǎng)絡軟件主要包括網(wǎng)絡協(xié)議軟件、網(wǎng)絡通信軟件、網(wǎng)絡操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡管理軟件和網(wǎng)絡應用軟件等。其中，網(wǎng)絡操作系統(tǒng)用于控制和協(xié)調(diào)網(wǎng)絡資源分配、共享，提供網(wǎng)絡服務，是最主要的網(wǎng)絡軟件。2）終端（Terminal）3）網(wǎng)絡軟件通信控制處理機（communicationcontrolprocessor，CCP）是一種在計算機網(wǎng)絡或數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中專門負責數(shù)據(jù)傳輸和控制的專用計算機，一般由小型機、微型機或帶有CPU的專門設備承擔。CCP在網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)中通常稱為網(wǎng)絡節(jié)點，它一方面作為資源子網(wǎng)的主機、終端的接口節(jié)點，將它們連入網(wǎng)中；另一方面又實現(xiàn)通信子網(wǎng)中數(shù)據(jù)包的接收、校驗、存儲、轉(zhuǎn)發(fā)等功能。1.3計算機網(wǎng)絡的組成與拓撲結(jié)構(gòu)通信子網(wǎng)2通信子網(wǎng)主要承擔全網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸、轉(zhuǎn)發(fā)、加工、轉(zhuǎn)換等通信處理工作，一般由通信控制處理機、通信線路和其他通信設備組成。1）通信控制處理機1.3計算機網(wǎng)絡的組成與拓撲結(jié)構(gòu)通信線路是指在CCP與CCP、CCP與主機之間提供數(shù)據(jù)通信的通道。計算機網(wǎng)絡中采用的通信線路的種類很多，如雙絞線、同軸電纜、光纖等有線通信線路，或微波、無線電、紅外線等無線通信線路。通信設備指網(wǎng)絡互連設備，包括網(wǎng)卡、集線器、中繼器、交換機、網(wǎng)橋、路由器、調(diào)制解調(diào)器等。通信線路和網(wǎng)絡上的各種通信設備共同組成了通信信道。2）通信線路和通信設備1.3計算機網(wǎng)絡的組成與拓撲結(jié)構(gòu)1.3.2計算機網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)是指用傳輸媒體互連各種設備的物理布局，即用什么方式把網(wǎng)絡中的計算機等設備連接起來。將工作站、服務器等網(wǎng)絡設備抽象為點，稱為“節(jié)點”；將通信線路抽象為線，稱為“鏈路”。由節(jié)點和鏈路構(gòu)成的抽象結(jié)構(gòu)就是網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)。常見的網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)有總線型、星型、環(huán)型、樹型和網(wǎng)狀拓撲結(jié)構(gòu)。1.3計算機網(wǎng)絡的組成與拓撲結(jié)構(gòu)總線型拓撲結(jié)構(gòu)1圖1-4總線型拓撲結(jié)構(gòu)總線型拓撲結(jié)構(gòu)由單根總線連接網(wǎng)絡中所有節(jié)點，如圖1-4所示。在總線型拓撲結(jié)構(gòu)中，所有節(jié)點共享總線的全部容量。當一個節(jié)點向另一個節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)時，它先向整個網(wǎng)絡廣播一條消息，通知其他節(jié)點它將發(fā)送數(shù)據(jù)，正式發(fā)送數(shù)據(jù)時則目的節(jié)點將接收發(fā)送給它的數(shù)據(jù)，其他節(jié)點將忽略這條數(shù)據(jù)消息?？偩€型拓撲結(jié)構(gòu)簡單、便于擴充、價格相對較低、安裝使用方便。但是由于單信道的限制，一個總線型網(wǎng)絡上的節(jié)點越多，網(wǎng)絡發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的速率就越慢。另外，一旦總線出現(xiàn)故障，整個網(wǎng)絡將陷于癱瘓。1.3計算機網(wǎng)絡的組成與拓撲結(jié)構(gòu)星型拓撲結(jié)構(gòu)2在星型拓撲結(jié)構(gòu)中，每個節(jié)點都通過一條點對點鏈路與中心節(jié)點相連，如圖1-5所示。任意兩個節(jié)點之間都必須通過中心節(jié)點，并且只能通過中心節(jié)點進行通信。中心節(jié)點通過存儲轉(zhuǎn)發(fā)技術實現(xiàn)兩個節(jié)點之間的數(shù)據(jù)傳送，其設備可以是集線器，也可以是交換機。星型拓撲結(jié)構(gòu)的特點是結(jié)構(gòu)簡單、組網(wǎng)容易，便于控制和管理，網(wǎng)絡延遲小。其缺點是中心節(jié)點負荷較重，容易形成系統(tǒng)的“瓶頸”，線路的利用率也不高。圖1-5星型拓撲結(jié)構(gòu)1.3計算機網(wǎng)絡的組成與拓撲結(jié)構(gòu)環(huán)型拓撲結(jié)構(gòu)3環(huán)型拓撲結(jié)構(gòu)是由各節(jié)點首尾相連形成的閉合環(huán)型線路，如圖1-6所示。環(huán)型網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)傳送是單向的，即沿一個方向從一個節(jié)點傳到另一個節(jié)點；每個節(jié)點都需安裝中繼器，以接收、放大信號。環(huán)型拓撲結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，組網(wǎng)容易，便于管理。其缺點是若某個節(jié)點發(fā)生故障，則整個網(wǎng)絡癱瘓；且當節(jié)點過多時，將影響數(shù)據(jù)傳輸效率，非常不利于擴展。圖1-6環(huán)型拓撲結(jié)構(gòu)1.3計算機網(wǎng)絡的組成與拓撲結(jié)構(gòu)樹型拓撲結(jié)構(gòu)4在實際建造一個較大型的網(wǎng)絡時，往往采用多級星型網(wǎng)絡，將多級星型網(wǎng)絡按層次方式排列，即形成樹型網(wǎng)絡。因此，樹型拓撲可以看成是星型拓撲的擴展，如圖1-7所示。在樹型拓撲結(jié)構(gòu)中，節(jié)點按層次進行連接，頂部節(jié)點是中央處理機，底部節(jié)點是終端，而其他各層可以是多路轉(zhuǎn)換器、集中器或部門用計算機。信息交換主要在上、下層節(jié)點之間進行，相鄰及同層節(jié)點之間一般不進行數(shù)據(jù)交換或數(shù)據(jù)交換量小。樹型拓撲的優(yōu)點是易于擴展，可以延伸出許多分支和子分支；故障隔離容易。其缺點是越靠近頂部的節(jié)點，處理能力越強，其可靠性要求就越高。由于對頂部節(jié)點的依賴性太大，如果頂部節(jié)點發(fā)生故障，則全網(wǎng)不能正常工作。圖1-7樹型拓撲結(jié)構(gòu)1.3計算機網(wǎng)絡的組成與拓撲結(jié)構(gòu)網(wǎng)狀拓撲結(jié)構(gòu)5在網(wǎng)狀拓撲結(jié)構(gòu)中，節(jié)點之間的連接是任意的，如圖1-8所示。網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的主要特點是可靠性高，但結(jié)構(gòu)復雜，必須采用路由選擇算法和流量控制方法；線路成本高，不易管理和維護。在實際組網(wǎng)中，拓撲結(jié)構(gòu)不是單一的，而是要根據(jù)具體需要和環(huán)境混用幾種結(jié)構(gòu)。圖1-8網(wǎng)狀拓撲結(jié)構(gòu)1.4計算機網(wǎng)絡的分類1.4.1計算機網(wǎng)絡的分類計算機網(wǎng)絡的分類依據(jù)很多，如按通信介質(zhì)、傳輸方式、使用對象分類等。下面介紹最常見的3種分類方式。依據(jù)網(wǎng)絡覆蓋范圍的大小分類1依據(jù)網(wǎng)絡覆蓋范圍的大小，可以將計算機網(wǎng)絡分為局域網(wǎng)（LAN）、城域網(wǎng)（MAN）和廣域網(wǎng)（WAN）。（1）局域網(wǎng)僅工作在較小的地理范圍內(nèi)，采用單一的傳輸介質(zhì)。（4）局域網(wǎng)組網(wǎng)方便、使用靈活，是目前計算機網(wǎng)絡中最活躍的分支。（2）傳統(tǒng)局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸速率為10Mbps～100Mbps。如今的局域網(wǎng)傳輸速率更高，可達到1000Mbps。（3）由于數(shù)據(jù)傳輸距離短，局域網(wǎng)傳輸時延低且誤碼率低。局域網(wǎng)（localareanetwork，LAN）是指范圍在幾千米內(nèi)的辦公樓群或校園內(nèi)的計算機相互連接所構(gòu)成的計算機網(wǎng)絡，廣泛應用于連接辦公室、校園、工廠及企業(yè)的個人計算機或工作站，以利于個人計算機或工作站之間共享資源（如打印機）和數(shù)據(jù)通信。局域網(wǎng)具有以下特征：1.4計算機網(wǎng)絡的分類與應用1）局域網(wǎng)廣域網(wǎng)（wideareanetwork，WAN）通常跨接很大的地理范圍，可以是一個地區(qū)、一個省、一個國家甚至全球，其傳輸速率比局域網(wǎng)低得多。廣域網(wǎng)的典型代表就是Internet，它是世界上發(fā)展速度最快、應用最廣泛和最大的公共計算機信息網(wǎng)絡系統(tǒng)。Internet的出現(xiàn)，使計算機網(wǎng)絡從局部到全國進而將全世界連在一起，用戶可以利用Internet來實現(xiàn)全球范圍的信息查詢與瀏覽、文件傳輸、語音與圖像通信服務、電子郵件收發(fā)等功能。1.4計算機網(wǎng)絡的分類與應用城域網(wǎng)（metropolitanareanetwork，MAN）所采用的技術與局域網(wǎng)類似，只是規(guī)模上更大一些。城域網(wǎng)覆蓋范圍通常為一個城市，地理范圍為幾千米至幾萬米，傳輸速率在1Mbps以上。城域網(wǎng)目前多采用光纖或微波作為通信介質(zhì)。2）城域網(wǎng)3）廣域網(wǎng)1.4計算機網(wǎng)絡的分類與應用依據(jù)網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)的不同分類2有線網(wǎng)無線網(wǎng)計算機網(wǎng)絡根據(jù)傳輸介質(zhì)的不同，還可以將計算機網(wǎng)絡分為兩種：有線網(wǎng)和無線網(wǎng)。1.4計算機網(wǎng)絡的分類與應用依據(jù)網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)的不同分類2有線網(wǎng)是采用如同軸電纜、雙絞線、光纖等有線介質(zhì)進行傳輸數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡。雙絞線網(wǎng)是目前最常見的連網(wǎng)方式，這是因為雙絞線價格便宜且安全方便，容易組網(wǎng)，但其傳輸能力和抗干擾能力一般。光纖網(wǎng)用光纖作為傳輸介質(zhì)，因為光纖傳輸距離長，傳輸率高。無線網(wǎng)是采用衛(wèi)星、微波等無線形式進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)木W(wǎng)絡。無線網(wǎng)，特別是無線局域網(wǎng)有很多優(yōu)點，如易于安裝和使用。但無線局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸速率遠低于有線局域網(wǎng)。另外，無線局域網(wǎng)的誤碼率也比較高，而且節(jié)點之間相互干擾比較厲害。1）有線網(wǎng)2）無線網(wǎng)1.4計算機網(wǎng)絡的分類與應用依據(jù)網(wǎng)絡傳輸技術的不同分類3在廣播式網(wǎng)絡中僅使用一條通信信道，該信道由網(wǎng)絡上的所有節(jié)點共享。在傳輸信息時，任何一個節(jié)點都可以發(fā)送數(shù)據(jù)，并被其他所有節(jié)點接收。其他節(jié)點根據(jù)數(shù)據(jù)包中的目的地址進行判斷，如果是發(fā)給自己的則接收，否則便丟棄它?？偩€型以太網(wǎng)就是典型的廣播式網(wǎng)絡。與廣播式網(wǎng)絡相反，點對點網(wǎng)絡由許多互相連接的節(jié)點構(gòu)成，在每對節(jié)點之間都有一條專用的通信信道，因此在點對點的網(wǎng)絡中，不存在信道共享與復用的情況。當源節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)時，它會根據(jù)目的地址，經(jīng)過一系列中間節(jié)點的轉(zhuǎn)發(fā)，直至到達目的節(jié)點，這種傳輸技術稱為點對點傳輸，采用這種技術的網(wǎng)絡稱為點對點網(wǎng)絡。1）廣播式網(wǎng)絡2）點對點網(wǎng)絡依據(jù)網(wǎng)絡傳輸技術的不同，可以將計算機網(wǎng)絡分為兩種：廣播式網(wǎng)絡和點對點網(wǎng)絡。1.5計算機網(wǎng)絡發(fā)展新技術1.5.1物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)的概念1物聯(lián)網(wǎng)（internetofthings，IoT），顧名思義，就是物物相連的互聯(lián)網(wǎng)。目前，物聯(lián)網(wǎng)的精確定義并未統(tǒng)一。關于物聯(lián)網(wǎng)比較準確的定義是：物聯(lián)網(wǎng)是利用射頻識別系統(tǒng)、傳感器、全球定位系統(tǒng)（GPS）、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協(xié)議，把任何物體與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進行信息交換和通信，以實現(xiàn)對物體的智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡。1.5計算機網(wǎng)絡發(fā)展新技術物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)2物聯(lián)網(wǎng)作為一個網(wǎng)絡系統(tǒng)，與其他網(wǎng)絡一樣，也有其特有的體系結(jié)構(gòu)。它包括感知層、網(wǎng)絡層和應用層3個層次，如圖1-9所示。1）感知層。感知層利用RFID、傳感器、攝像頭、全球定位系統(tǒng)等傳感技術和設備，隨時隨地獲取物體的屬性信息并傳輸給網(wǎng)絡層。（3）應用層。應用層有一個信息處理中心，用來處理從感知層得到的信息，以實現(xiàn)物體的智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理等實際應用。（2）網(wǎng)絡層。網(wǎng)絡層通過各種網(wǎng)絡，將物體的信息實時、準確地傳遞給應用層。物聯(lián)網(wǎng)的3層結(jié)構(gòu)體現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)的基本特征，即全面感知、可靠傳遞和智能處理。1.5計算機網(wǎng)絡發(fā)展新技術1.5計算機網(wǎng)絡發(fā)展新技術物聯(lián)網(wǎng)的分類3物聯(lián)網(wǎng)可分為私有物聯(lián)網(wǎng)、公有物聯(lián)網(wǎng)、社區(qū)物聯(lián)網(wǎng)和混合物聯(lián)網(wǎng)4種。其中，私有物聯(lián)網(wǎng)一般面向單一機構(gòu)內(nèi)部提供服務，公有物聯(lián)網(wǎng)基于互聯(lián)網(wǎng)向公眾或大型用戶群體提供服務，社區(qū)物聯(lián)網(wǎng)向一個關聯(lián)的“社區(qū)”或機構(gòu)群體（如一個城市政府下屬的各委辦局）提供服務，而混合物聯(lián)網(wǎng)是上述的兩種或以上的物聯(lián)網(wǎng)的組合，但后臺有統(tǒng)一運維實體。物聯(lián)網(wǎng)的應用領域4當物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)、移動通信網(wǎng)相連時，可隨時隨地全方位“感知”對方，人們的生活方式將從“感覺”跨入“感知”，從“感知”到“控制”。作為一種新興技術，物聯(lián)網(wǎng)的應用正在迅速向各個領域蔓延，從家居、醫(yī)療、物流、交通、零售、金融、工業(yè)到農(nóng)業(yè)，物聯(lián)網(wǎng)的應用無處不在，如圖所示。1.5計算機網(wǎng)絡發(fā)展新技術物聯(lián)網(wǎng)的應用領域41.5計算機網(wǎng)絡發(fā)展新技術1.5.25G5G的研發(fā)歷程1我國在2016年～2018年進行了5G技術研發(fā)試驗，分為5G關鍵技術試驗、5G技術方案驗證和5G系統(tǒng)驗證三個階段實施。2019年10月31日，在2019年中國國際信息通信展覽會上，工信部與三大運營商舉行5G商用啟動儀式。中國移動、中國聯(lián)通、中國電信正式公布5G套餐，并于11月1日正式上線5G商用套餐。這標志著中國正式進入5G商用時代。1.5計算機網(wǎng)絡發(fā)展新技術5G的優(yōu)點2（1）用戶體驗（2）行業(yè)應用（3）發(fā)展趨勢具有更高速率、更大帶寬的5G能夠滿足消費者對更高網(wǎng)絡體驗的需求?！翱臁笔?G帶給大眾用戶最直觀的感受。5G具有更高的可靠性、更低的時延，能夠滿足智能制造、自動駕駛等行業(yè)應用的特定需求，拓寬融合產(chǎn)業(yè)的發(fā)展空間，支撐經(jīng)濟社會創(chuàng)新發(fā)展。5G已于2019年在我國正式商用，且在持續(xù)高速發(fā)展，大有取代4G、占據(jù)行業(yè)主導地位之勢。5G的關鍵技術31.5計算機網(wǎng)絡發(fā)展新技術5G的實現(xiàn)主要依靠大規(guī)模天線陣列、超密集組網(wǎng)、新型多址、全頻譜接入和新型網(wǎng)絡架構(gòu)等關鍵技術。1.5計算機網(wǎng)絡發(fā)展新技術大規(guī)模天線陣列對滿足5G系統(tǒng)容量和速率需求起到重要的支撐作用。大規(guī)模天線陣列通過增加基站部署密度，可實現(xiàn)百倍量級的容量提升，是滿足5G千倍容量增長需求的最主要手段之一。超密集組網(wǎng)通過發(fā)送信號的疊加傳輸來提升系統(tǒng)的接入能力，可有效支撐5G網(wǎng)絡千億設備的連接需求。新型多址技術通過有效利用各類頻譜資源，可有效緩解5G網(wǎng)絡對頻譜資源的巨大需求