網(wǎng)絡工程技術課件

計算機網(wǎng)絡基本知識1.1計算機網(wǎng)絡的產(chǎn)生和發(fā)展計算機網(wǎng)絡是計算機科學技術與通信技術相結(jié)合的產(chǎn)物，它已廣泛地應用于社會的各個方面。在各種信息交換系統(tǒng)，大型企事業(yè)的管理信息系統(tǒng)，辦公自動化系統(tǒng)，生產(chǎn)及科研系統(tǒng)，金融財貿(mào)系統(tǒng)，等等，到處都有大大小小的計算機網(wǎng)絡在應用。計算機網(wǎng)絡已成為現(xiàn)代高科技的一個重要組成部分。隨著半導體技術（主要是大規(guī)模集成電路LSI和超大規(guī)模集成電路VLSI技術）的不斷發(fā)展，計算機網(wǎng)絡迅速地擴展到計算機和通信兩個領域?！矫嫱ㄐ啪W(wǎng)絡為計算機之間數(shù)據(jù)的傳輸和交換提供了必要的手段，另—方面數(shù)字信號技術的發(fā)展又推進了通信網(wǎng)絡的各項性能的提高。1.1.1計算機網(wǎng)絡概述計算機網(wǎng)絡（ComputerNetwork）是利用通信線路和通信設備將地理上分散并獨立的計算機系統(tǒng)互相連接起來，并實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信和資源共享。計算機網(wǎng)絡是涉及計算機硬件、軟件和通信、信息處理以及信息工程學的綜合性學科，是計算機技術與計算機通信技術相結(jié)合的產(chǎn)物，它利用計算機技術進行存儲和加工，利用通信技術傳播信息，奠定了信息化社會發(fā)展的技術基礎。從技術上講，計算機網(wǎng)絡是計算機技術和通信技術相結(jié)合的產(chǎn)物。通過計算機來處理各種數(shù)據(jù)，再通過各種通信線路實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。從組成結(jié)構來講，計算機網(wǎng)絡是通過外圍設備和連線，將分布在相同或不同地域的多臺計算機連接在一起所形成的集合。從應用的角度講，只要將具有獨立功能的多臺計算機連接在—起，能夠?qū)崿F(xiàn)各計算機間信息的交換，并可共享計算機資源的系統(tǒng)便可稱為網(wǎng)絡。將同一房間中兩臺計算機互連后所形成的是計算機網(wǎng)絡，將同—辦公部門的多臺計算機互連后所形成的是計算機網(wǎng)絡，將同—幢或相鄰幾幢大樓里的計算機互連后所形成的還是計算機網(wǎng)絡，依此類推，將同一城市中分布在不同地區(qū)的計算機互連后所形成的是計算機網(wǎng)絡，將遍及全球不同角落的計算機互連后所形成的同樣是計算機網(wǎng)絡。由此可以看出，計算機網(wǎng)絡不存在地域的限制，只要根據(jù)連接距離的遠近采取不問的連接方式，都可以實現(xiàn)不同計算機之間的互連，并進行計算機之間的通信和資源共享。1.1.2計算機網(wǎng)絡的發(fā)展及特點自從1946年世界上第一臺計算機（ENIAC）問世以來，計算機的發(fā)展已經(jīng)歷了電子管、晶體管、集成電路、大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模集成電路幾個階段。而計算機網(wǎng)絡最早出現(xiàn)在20世紀50年代，其網(wǎng)絡雛形是計算機—終端系統(tǒng)，它把多臺遠程終端設備通過通信線路連接到一臺中央計算機上，以實現(xiàn)遠程集中處理。隨著計算機技術和通信技術的不斷發(fā)展，計算機網(wǎng)絡經(jīng)歷了從簡單到復雜，從單機到多機的發(fā)展過程，到目前為止，其發(fā)展歷程可分為4個階段。1、第一代計算機網(wǎng)絡的產(chǎn)生和發(fā)展第一代：以主機為中心。人們利用通信線路、線路控制器、多重線路控制器以及公用電話網(wǎng)等設備，將一臺計算機與若干個用戶終端相連接，用戶通過終端命令以交互方式使用計算機系統(tǒng)，從而將單一計算機系統(tǒng)的各種資源分散到了每個用戶中。1946年世界上第一臺計算機（ENIAC）問世，此后的幾年中，由于計算機的價格較高且數(shù)量有限，還沒有人會想到將多臺計算機連接起來，并實現(xiàn)不同計算機之間的通信。至1954年，隨著一種既能發(fā)送信息又能接收信息的終端設備一一收發(fā)器（Transceiver）的研制成功，人們實現(xiàn)了將穿孔卡片上的數(shù)據(jù)通過電話線路發(fā)送到遠程計算機上的夢想。此后，電傳打字機也作為遠程終端與計算機實現(xiàn)了相連，用戶可以在遠程的電傳打字機上鍵入自己的程序，經(jīng)計算機處理后，程序又指揮計算機將處理結(jié)果再傳送給電傳打字機，并在電傳打字機上打印輸出。（1）使用線路控制器的計算機網(wǎng)絡因為早期的計算機是為成批處理信息而設計的，所以當計算機在和遠程終端相連時，必須在計算機上安裝一個叫做線路控制器（LineController）的設備，同時在線路的兩端還必須各安裝一臺調(diào)制解調(diào)器，如圖1.1所示。圖1.1通過線路控制器及調(diào)制解調(diào)器連接的網(wǎng)絡因為電話線路本來是為傳送模擬的語音信號而設計的，它不適合于傳送計算機的數(shù)字信號，使用調(diào)制解調(diào)器的主要作用就是把計算機或終端的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成可以在電話線路上傳送的模擬信號，同時將從電話線路上接收到的模擬信號轉(zhuǎn)換成計算機或終端可以處理的數(shù)字信號。早期的線路控制器只能通過一條通信線路和一個遠程的終端互連，隨著遠程終端數(shù)量的增多，為了避免一臺計算機同時使用多個線路控制器，在20世紀60年代初便出現(xiàn)了如圖1.2所示的多重線路控制器（MultilineController）。通過多重線路控制器，一臺計算機可以通過公用電話網(wǎng)與多個終端相連。圖1.2通過多重線路控制器及調(diào)制解調(diào)器連接的網(wǎng)絡（2）使用前端處理機的計算機網(wǎng)絡大家知道，計算機最初主要用于科學計算。然而，隨著網(wǎng)絡的出現(xiàn)和應用，人們逐漸發(fā)現(xiàn)計算機在非數(shù)值處理方面的應用遠比純粹的科學計算廣泛得多，也就是說人們已認識到了計算機在通信中的價值。然而，多重線路控制器嚴重限制了網(wǎng)絡中用戶數(shù)量的增加，每當增加一個新用戶時，都需要對多重線路控制器進行軟件和硬件的修改和重新配置，有些程序還需要重新編寫。另外，多重線路控制器和線路控制器要占用大量的計算機資源，使計算機增加了相當大的額外開銷。因此，人們又研制出了前端處理機（FrontEndProcessor，F(xiàn)ED），簡稱為前端機。前端機可以完成全部的通信任務，而將計算機解放出來專門進行數(shù)據(jù)的處理，這樣就大大減輕了計算機的額外開銷。圖1.3所示的是通過一臺前端機與多個遠程終端相連的結(jié)構。圖1.3使用前端處理機的計算機網(wǎng)絡（3）使用集中器的計算機網(wǎng)絡遠程終端數(shù)量的不斷增加，使通信費用也隨之增加。為了節(jié)約通信費用，可在遠程終端密集的地方安裝一個集中器（Concentrator）。集中器和前端機的功能有相似之處，也是一種通信處理機，它的一端用多條低速線路與各終端相連，另一端則用一條高速率的線路與計算機相連，如圖1.4所示。集中器可以利用一些終端的空閑時間來傳送其他處于工作狀態(tài)終端的數(shù)據(jù)，明顯降低了通信線路的費用。另外，由于集中器距離終端較近，所以在集中器與終端之間可以省去調(diào)制解調(diào)器。圖1.4使用集中器的計算機網(wǎng)絡收發(fā)器、前端機和集中器的使用，標志著第一代計算機網(wǎng)絡的問世。很顯然，第一代計算機網(wǎng)絡的結(jié)構和工作方式都非常簡單，但是其中的許多網(wǎng)絡至今仍在使用著。2、第二代計算網(wǎng)絡產(chǎn)生和發(fā)展第二代：以通信子網(wǎng)為核心，在計算機通信網(wǎng)絡的基礎上，完成網(wǎng)絡體系結(jié)構與協(xié)議的研究，形成了計算機網(wǎng)絡。第二代計算機網(wǎng)絡產(chǎn)生于1969年。第一代計算機網(wǎng)絡是面向終端的，是一種以單個計算機為中心的星型網(wǎng)絡，各終端通過通信線路共享主機的硬件和軟件資源，如圖1.5所示。而第二代計算機網(wǎng)絡則強調(diào)了網(wǎng)絡的整體性，用戶不僅可以共享與之直接相連的主機的資源，而且還可以通過通信子網(wǎng)共享其他主機或用戶的軟、硬件資源，如圖1.6所示。在談到第二代計算機網(wǎng)絡時，必須強調(diào)分組交換（PacketSwitching）概念。分組交換也稱為包交換，它產(chǎn)生于第二代計算機網(wǎng)絡，同樣是現(xiàn)代計算機網(wǎng)絡的技術基礎。然而，在分組交換出現(xiàn)之前，計算機網(wǎng)絡還使用過電路交換（CircuitSwitching）的通信方式，下面分別介紹電路交換和分組交換的特點。圖1.5以單個主機為中心的星型網(wǎng)絡圖1.6使用通訊子網(wǎng)的計算機網(wǎng)絡（1）電路交換以電話為例，如果在所有用戶之間架設直達的線路對通信線路的資源是極大的浪費，所以必須依靠交換機實現(xiàn)用戶之間的互連。一百多年來，電話交換機已經(jīng)歷了多次技術上的更新，從人工接續(xù)、步進制、縱橫制到現(xiàn)在廣泛使用的程序控制交換機（程控交換機），但其本質(zhì)始終未發(fā)生變化，都是采用電路交換方式。電路交換也可稱之為線路交換，從通信資源的分配來看，電路交換是預先分配傳輸帶寬。用戶在開始通話之前，先要申請（一般通過撥號）建立一條從發(fā)送端到接收端的物理通路，只有在物理通路建立之后雙方才能互相通話。在通話的全部時間里，用戶終端占用端到端的固定傳輸帶寬。由此可見，電路交換方式對計算機之間或計算機與終端之間的數(shù)據(jù)通信存在著明顯的限制。這是因為計算機中數(shù)據(jù)的傳輸具有突發(fā)性和間歇性，當使用電路交換方式時，通信雙方要長久占用通信線路，這將造成很大的資源浪費。另外，電路交換中雙方建立通路的時間過長，不適合于現(xiàn)代計算機之間的通信要求。所以，電路交換一般只能用于電話，現(xiàn)代計算機通信已不再使用。（2）分組交換分組交換是現(xiàn)代計算機網(wǎng)絡的理論基礎。圖1.6所示的是一個分組交換的示意圖，當其中一臺主機要向另一臺或多臺主機發(fā)送數(shù)據(jù)時，首先將要發(fā)送的數(shù)據(jù)分成一個個等長的分組，或稱為數(shù)據(jù)段或數(shù)據(jù)包，然后再將這些等長的數(shù)據(jù)包一個接一個地發(fā)送出去。當數(shù)據(jù)包送往通信子網(wǎng)時，數(shù)據(jù)包可以選擇不同的鏈路進行傳輸，直到到達目的主機為止。需要說明的是，當數(shù)據(jù)包在通信子網(wǎng)中傳輸時，已建立的通信鏈路并不被目前的通信雙方所占用，在數(shù)據(jù)包傳輸?shù)目臻e期間這條鏈路仍然可以被其他主機用來傳輸數(shù)據(jù)包。分組交換中的通信子網(wǎng)也稱為分組交換網(wǎng)。從以上的介紹可以看出，分組交換方式非常適合計算機之間突發(fā)性和間歇性數(shù)據(jù)的傳輸方式，可大大提高通信線路的利用率。所以，現(xiàn)代計算機網(wǎng)絡仍然使用分組交換方式。第二代計算機網(wǎng)絡的工作方式一直延續(xù)到了現(xiàn)在。

3、第三代計算機網(wǎng)絡的產(chǎn)生和發(fā)展第三代：建立OSI參考模型，加速了體系結(jié)構與協(xié)議國際標準化的研究與應用。早期計算機之間的組網(wǎng)是有條件的，在同一網(wǎng)絡中只能存在同一廠家生產(chǎn)的計算機，其他廠家生產(chǎn)的計算機無法接入。這種現(xiàn)象的出現(xiàn)，一方面與當時的條件有關，因為當時的計算機還遠不如現(xiàn)在這樣普及，一個人用戶能夠用上一臺計算機就算不錯了，根本談不上實現(xiàn)計算機之間的互連；另一方面也與未建立相關的標準有關，當時的計算機網(wǎng)絡只是部分高等學?；蚩蒲袡C構針對自己的工作特點所建立的，還未能在大范圍內(nèi)（如不同的單位之間）進行連接，他們各自為政，缺乏統(tǒng)一的標準。針對這種情況，出現(xiàn)了第三代計算機網(wǎng)絡，第三代計算機網(wǎng)絡的特點是制定了統(tǒng)—的不同計算機之間互連的標準，從而實現(xiàn)了不同廠家生產(chǎn)的計算機之間互連成網(wǎng)。1977年，國際標準化組織成立了一個專門機構，提出了各種計算機能夠在世界范圍內(nèi)互連成網(wǎng)的標準框架，即著名的開放系統(tǒng)互聯(lián)基本參考模型OSI／RM（OpenSystemInterconnect／ReferenceModel），簡稱為OSI。OSI模型共分為七層，從下到上依次是物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡層、傳輸層、會話層、表示層和應用層，如圖1.7所示。OSI參考模型的提出，解決了不同廠家生產(chǎn)的計算機之間的互連問題，同時也解決了運行有不同操作系統(tǒng)的兩臺計算機之間的互連問題（如圖1.8所示）。OSI模型的提出，為計—算機網(wǎng)絡技術的發(fā)展開創(chuàng)了一個新紀元?，F(xiàn)代的計算機網(wǎng)絡便是以OSI模型為標準進行工作的。對于許多初學計算機網(wǎng)絡的人來說，OSI模型顯得非常抽象，為此下面將OSI七層模型中每一層的功能用較直觀的語言表述。（1）物理層：計算機之間使用何種介質(zhì)進行連接。（2）數(shù)據(jù)鏈路層：數(shù)據(jù)采取什么方式進行傳輸。（3）網(wǎng)絡層：走哪一條路才可以到達對方。（4）傳輸層：對方在什么地方。（5）會話層：對方是誰。（6）表示層：對方看起來像什么。（7）應用層：應該做什么。

圖1.7OSI參考模型圖1.8網(wǎng)絡操作系統(tǒng)與OSI模型之間的關系4、第四代計算機網(wǎng)絡的產(chǎn)生和發(fā)展第四代：計算機網(wǎng)絡向互連、高速、智能化方向發(fā)展，并獲得廣泛的應用。第四代計算機網(wǎng)絡是在進入90年代后，隨著數(shù)字通信的出現(xiàn)而產(chǎn)生的，其特點是綜合化和高速化。綜合化是指采用交換的數(shù)據(jù)傳送方式將多種業(yè)務綜合到一個網(wǎng)絡中完成。例如人們一直在使用一種與計算機網(wǎng)絡很不相同的電話網(wǎng)傳送語音信息，但是，現(xiàn)在已經(jīng)可以將多種業(yè)務，如語音、數(shù)據(jù)、圖像等信息以二進制代碼的數(shù)字形式綜合到一個網(wǎng)絡之中進行傳送。這樣的網(wǎng)絡就叫做綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)ISDN（現(xiàn)在電信部門所提供的“一線通”即為ISDN中的一種通信方式B-ISDN，即窄帶ISDN）。在ISDN推出后不久，可在同一條線路中傳輸多種媒體的ADSL（異步數(shù)據(jù)傳輸模型）和CableModem（線纜調(diào)制解調(diào)器）等技術也相繼投入了使用。網(wǎng)絡的高速化在近年來顯得非常突出。如今大家在組建家庭、辦公室或網(wǎng)吧等小型網(wǎng)絡時，多采用100Mbit／s的連接設備，10Mbit／s的網(wǎng)絡已很少使用，在—些大中型網(wǎng)絡中還廣泛使用1000Mbit／s的設備，另外運行速度達10000Mbit／s（10Gbit／s）的萬兆位以太網(wǎng)標準也正在制定中，且相關產(chǎn)品即將投入使用。另外，可實現(xiàn)網(wǎng)絡遠距離連接的技術和產(chǎn)品也非常豐富。在進行計算機網(wǎng)絡的遠距離連接時，除可以使用高速的光纖和無線連接之外，基于普通電話線的ADSL技術可實現(xiàn)9Mbit／s的連接速度；基于有線電視網(wǎng)絡的CableModem技術可實現(xiàn)最高達30Mbit／s的連接速度。網(wǎng)絡向綜合化和高速化發(fā)展是與多媒體技術的迅速發(fā)展分不開的。1.2計算機網(wǎng)絡的分類對事物進行分類都是依據(jù)事物的某一屬性進行的。由于事物往往有多種屬性，因此就有多種不同的分類方法。對計算機網(wǎng)絡的分類也是如此，從不同的角度，按照不同的屬性有不同的分類方法。常用的分類方法有：按照網(wǎng)絡的覆蓋范圍分類，按照網(wǎng)絡的連接方式分類，按照網(wǎng)絡協(xié)議分類，按照通信子網(wǎng)的傳輸形式分類等，例如從網(wǎng)絡的交換角度可以把計算機網(wǎng)絡分為電路交換、報文交換、分組交換和混合交換（同時采用電路交換和分組交換）等4種。但目前大多是根據(jù)地域范圍的大小來劃分網(wǎng)絡，根據(jù)地域范圍的大小可將計算機網(wǎng)絡分為局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)兩種。1.2.1局域網(wǎng)（LAN）局域網(wǎng)（LAN，LocalAreaNetwork）也叫局部網(wǎng)絡，是在較小地理范圍內(nèi)實現(xiàn)的計算機網(wǎng)絡。它的地理范圍有限，大約在幾百米至幾公里，覆蓋范圍一般是一個實驗室、一幢大樓、一個校園或一個單位。它把分散在一定范圍內(nèi)的計算機、終端、帶大容量存儲器的外圍設備、控制器、顯示器以及用于連接其他網(wǎng)而使用的網(wǎng)間連接器等相互連接起來，進行高速數(shù)據(jù)通信。不同局域網(wǎng)的大小可能不盡相同，既可能是在同一房間中由兩臺運行Windows98的計算機所組成的網(wǎng)絡，也可能是同一或相鄰兒幢大樓內(nèi)由幾百臺甚至是上千臺的計算機所組成的網(wǎng)絡。圖1.9所示的是一個由兩臺計算機組成、可共享一臺打印機的最簡單的局域網(wǎng)。圖1.9由兩臺計算機連接的網(wǎng)絡隨著計算機技術的發(fā)展和應用范圍的拓寬，局域網(wǎng)的作用和地位將顯得越來越突出。幾年前，只有一些大中院校、科研院所、大型企業(yè)才擁有局域網(wǎng)。但是近些年來伴隨著計算機應用的普及，單機操作存在的弊端日漸突出，人們已不僅僅要求計算機之間的資源共享，而且如大型軟件的開發(fā)，大型CAD系統(tǒng)的設計、大批量視頻影像的處理等，都需要通過局域網(wǎng)來進行協(xié)同工作，如果離開了局域網(wǎng)，這些工作將很難正常進行下去。為此，只要在兩臺或兩臺以上計算機的地方都有可能組建局域網(wǎng)。由于地理范圍小，一般不需租用電話線路而直接建立專用通信線路，因此數(shù)據(jù)傳輸速率高于廣域網(wǎng)。局域網(wǎng)的特點是： （1）網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構簡單。 （2）傳輸速率高，1Mb/s~10Gb/s。 （3）一般由單一的機構管理。按網(wǎng)絡工作方式的不同，局域網(wǎng)一般分為令牌環(huán)網(wǎng)和以太網(wǎng)兩種。1.令牌環(huán)網(wǎng)令牌環(huán)網(wǎng)（Token）主要用于廣域網(wǎng)和大型的局域網(wǎng)的主干部分，其操作系統(tǒng)大多使用UNIX，組建和管理非常繁瑣，只有專業(yè)人員才能勝任，普通用戶一般很少問津。日前，在局域網(wǎng)中一般很少使用令牌環(huán)網(wǎng)，所以這部分內(nèi)容不是本書的重點。2.以太網(wǎng)以太網(wǎng)（Ethernet）是當今世界上應用范圍最廣的一種網(wǎng)絡技術。它最早起源于美國夏威夷大學，后來不斷發(fā)展完善，其相關技術已進行了標準化。以太網(wǎng)標準一經(jīng)推出，許多大公司如3COM、AT&T等都相繼推出了以太網(wǎng)產(chǎn)品，為以太網(wǎng)技術的發(fā)展和應用起到了推動作用。如今，以太網(wǎng)產(chǎn)品已遍布世界各地，它對計算機網(wǎng)絡技術的發(fā)展起了舉足輕重的作用。以太網(wǎng)組建較為容易，各設備之間的兼容性較好，目前主流的服務器操作系統(tǒng)如WindowsNTServer4.0、Windows2000Server、WindowsXPServer、NetWare、Linux和UNIX以及單機操作系統(tǒng)Windows95／98／2000／Me／XP都支持這種網(wǎng)絡，所以現(xiàn)在有80％以上的局域網(wǎng)為以太網(wǎng)，而且其比例還在不斷上升。對于普通用戶來況，學會以太網(wǎng)的組建、維護和管理相對較為容易。如無特殊說明，本書中提到的局域網(wǎng)都是指以太網(wǎng)。1.2.2廣域網(wǎng)（WAN）盡管局域網(wǎng)在一個較小的范圍之內(nèi)可以共享信息和資源，但它卻不能連接遠程站點，所以在較大范圍之內(nèi)共享信息時就需要使用廣域網(wǎng)。廣域網(wǎng)（WAN，WideAreaNetwork）也叫遠程網(wǎng)絡。它是在一個遼闊的區(qū)域內(nèi)進行數(shù)據(jù)、語音、圖象信息傳輸?shù)耐ㄐ啪W(wǎng)。廣域網(wǎng)在地理上可以跨越很大的距離，連網(wǎng)的計算機之間的距離一般在幾萬米以上，跨省、跨國甚至跨洲，網(wǎng)絡之間也可通過特定方式進行互連，實現(xiàn)局域資源共享與廣域資源共享相結(jié)合，形成地域廣大的遠程處理和局域處理相結(jié)合的網(wǎng)際網(wǎng)系統(tǒng)。圖1.10所示的是一個簡單的廣域網(wǎng)。其實，大多數(shù)廣域網(wǎng)都隸屬于不同的公司或單位，它一般存在不同的兩種類型：一種是連接范圍較為龐大的網(wǎng)絡，如擴展到城市中主要地區(qū)的網(wǎng)絡，這種網(wǎng)絡也稱之為城域網(wǎng)（MAN，MetropolitanAreaNetwork），又如遍及全球的Internet；另一種是由多個局域網(wǎng)互連后形成的范圍更大的網(wǎng)絡，如由多個相對較遠的分公司組成的企業(yè)網(wǎng)或由多個相對較遠的分校組成的校園網(wǎng)等。與局域網(wǎng)相比，廣域網(wǎng)只能利用相當有限的帶寬，數(shù)據(jù)傳輸速率要比局域網(wǎng)慢得多。因此，目前在廣域網(wǎng)上還不能像使用局域網(wǎng)一樣來共享大量的資源，多數(shù)廣域網(wǎng)只能用來收發(fā)電子郵件、進行網(wǎng)頁瀏覽或發(fā)送簡短的信息等。廣域網(wǎng)有以下特點：（1）網(wǎng)絡的覆蓋地域遼闊，通常是以連接不同地域的大型主機系統(tǒng)組成的。（2）網(wǎng)絡拓撲結(jié)構復雜。（3）網(wǎng)絡傳輸速率較低，64Kb/s~2.5Gb/s。隨著科學技術的發(fā)展，廣域網(wǎng)的傳輸速率正在不斷提高。圖1.10一個簡單的廣域網(wǎng)結(jié)構1.3計算機網(wǎng)絡的工作模式根據(jù)計算機在網(wǎng)絡中扮演角色的不同，目前的計算機網(wǎng)絡主要分為對等式網(wǎng)絡、基于服務器的網(wǎng)絡和混合網(wǎng)絡3種類型。1.3.1對等網(wǎng)對等網(wǎng)（Peer-to-Peer）也稱為同級網(wǎng)絡，就是在一個網(wǎng)絡中不存在專用的服務器，每一臺接入網(wǎng)絡的計算機既是服務器，也是工作站臺，擁有絕對的自主權。不同的計算機之間可以簡單地實現(xiàn)互訪，進行文件的交換和共享其他計算機上的打印機、光驅(qū)等硬件設備。對等網(wǎng)的工作方式如圖1.11所示。圖1.11對等網(wǎng)結(jié)構1.對等網(wǎng)的組織方式工作組是對等網(wǎng)的組織形式。在同一個對等網(wǎng)中，一般只允許同一工作組中的用戶共享資源。所以當同一對等網(wǎng)中的用戶數(shù)（接入的計算機數(shù)量）較少時，可以只設置一個工作組，否則需要設置多個工作組以便于管理。例如，在一個辦公對等網(wǎng)中，用戶可能屬于不同的工作部門，且不同部門之間很少需要進行資源的共享，這時就可以給每個部門設置一個工作組，如圖1.12所示。這樣一來，雖然同一辦公室中的所有用戶連接在同一網(wǎng)絡中，但是因為他們分別屬于不同的工作組，所以只能在本工作組內(nèi)共享資源，而不能跨組操作。如果工作組之間的用戶發(fā)生變化，也不需要進行計算機的物理移動，只需要在自己的計算機上改變新的工作組即可。又如.許多局域網(wǎng)游戲軟件一般都有最多用戶數(shù)的限制（一個局域網(wǎng)游戲一般最多只允許同時由4個、8個、10個或12個人參與），所以在組建用于玩游戲的對等網(wǎng)時，可以將計算機分成多個工作組，每一工作組中的用戶數(shù)可以根據(jù)游戲軟件所實際限定的最大用戶數(shù)來確定。這樣，不但便于對網(wǎng)絡的管理，也可以快速查找和解決對等網(wǎng)中可能出現(xiàn)的問題。圖1.12根據(jù)部們需要所規(guī)劃的對等網(wǎng)2.對等網(wǎng)的網(wǎng)絡結(jié)構有些讀者以為對等網(wǎng)只能是如圖1.12所示的總線型網(wǎng)絡，這種認識是錯誤的。對等網(wǎng)只表示網(wǎng)絡中各計算機的位置是平等的，不存在主從之分，與網(wǎng)絡結(jié)構沒有任何關系，所以對等網(wǎng)既可以是總線型的，也可以是星型的，需要時還可以是星型總線結(jié)構。3.對等網(wǎng)中使用的操作系統(tǒng)日前廣泛使用的DOS、Windows95／98、WindowsNTWorkstation、Windows2000Professional、WindowsMe、WindowsXPProfessional和WindowsXpHomeEdition等單機操作系統(tǒng)，因為其內(nèi)部分別內(nèi)置了部分網(wǎng)絡功能，所以都可以用來組建對等網(wǎng)。另外，對于一些主要用于專用服務器的操作系統(tǒng)如UNIX、Linux、WindowsNTServer、Windows2000Server和WindowsXPServer雖然也可以用于組建對等網(wǎng)，但不建議用戶使用。另外，NetWare操作系統(tǒng)不能用于組建對等網(wǎng)，但Novell公司的NetWareLite操作系統(tǒng)則可以專門用來組建對等網(wǎng)。注意在組建安全性能較高的對等網(wǎng)時，可以使用WindowsNTWorkstation、Windows2000Professional、WindowsXPProfessional操作系統(tǒng)，因為與Windows95／98／Me等操作系統(tǒng)相比，這些操作系統(tǒng)內(nèi)置的網(wǎng)絡功能更加強大，可以像使用專用服務器操作系統(tǒng)一樣來添加工作組和用戶，并分配一定的權限。4.對等網(wǎng)的優(yōu)、缺點對等網(wǎng)中的用戶被組織成不同的工作組。工作組只有很少的安全控制手段，不存在集中登錄過程，只要登錄到網(wǎng)絡中的一個工作組，就可以使用網(wǎng)絡中其他未設置密碼的任何資源。另外，對等網(wǎng)并沒有針對某些資源提供資源優(yōu)化的能力，在一般情況下如果多名用戶同時訪問同一臺計算機上的資源時，那臺計算機的用戶就會立刻感覺到計算機的性能明顯的下降，所以對等網(wǎng)中限制同一工作組中的用戶數(shù)也是非常必要的。

對等網(wǎng)具有以下的優(yōu)點。.組建和維護容易。.不需要專用的服務器，網(wǎng)絡投資較少。.可實現(xiàn)低價格組網(wǎng)，是建立小型網(wǎng)絡的首選。.設置方便，使用簡單。.用戶可通過設定密碼對共享資源進行安全保護和控制。

對等網(wǎng)存在以下的缺點。.數(shù)據(jù)的保密性差。.由于資源共享，為網(wǎng)絡中的計算機帶來了額外的負擔。.文件的存放分散，沒有一個統(tǒng)一的地方保存一些重要文件.缺乏統(tǒng)一組織和管理。通過以上的介紹，可以發(fā)現(xiàn)對等網(wǎng)的優(yōu)缺點都非常明顯。所以，對等網(wǎng)一般只用于計算機數(shù)量較少，對網(wǎng)絡安全要求不高的一些場合，如家庭、學生宿舍、網(wǎng)吧和小型辦公室等。1.3.2基于服務器的網(wǎng)絡基于服務器的網(wǎng)絡也稱為基于“客戶機／服務器”（C/S）的網(wǎng)絡。在基于服務器的網(wǎng)絡中必需有一臺服務器，這臺服務器提供了網(wǎng)絡的安全保護和管理功能。在基于服務器的網(wǎng)絡中，根據(jù)服務器在網(wǎng)絡中執(zhí)行任務的不同可分成很多類型，主要有文件服務器、打印服務器、數(shù)據(jù)庫服務器、web服務器、E_mail服務器、目錄服務器等。在局域網(wǎng)中使用得最多的是文件服務器，利用文件服務器可以為網(wǎng)絡中的用戶提供共享文件服務，用戶可以通過它交換、讀取、寫入和管理共享文件。如圖1.13所示為一個基于服務器的網(wǎng)絡結(jié)構。圖1.13基于服務器的網(wǎng)絡結(jié)構1、基于服務器網(wǎng)絡的結(jié)構與對等網(wǎng)一樣，基于服務器的網(wǎng)絡也只是表示計算機之間的工作方式，與網(wǎng)絡的實際結(jié)構沒有直接關系，也就是說基于服務器的網(wǎng)絡既可以是總線型結(jié)構，也可以是星型結(jié)構，還可以是星型總線結(jié)構，用戶可以根據(jù)組網(wǎng)的實際條件來確定其結(jié)構。由于基于服務器的網(wǎng)絡多用于計算機數(shù)量較多的情況，所以建議使用星型結(jié)構或星型總線結(jié)構，而不使用單純的總線型結(jié)構，因為總線型結(jié)構所連接的計算機數(shù)量有限，一般最多不超過30臺。2、基于服務器網(wǎng)絡常用的操作系統(tǒng)這里的網(wǎng)絡操作系統(tǒng)是指安裝和運行在網(wǎng)絡服務器上的操作系統(tǒng)，也稱為服務器操作系統(tǒng)。網(wǎng)絡操作系統(tǒng)可以用來管理網(wǎng)絡上的各種計算機，使用戶能方便有效地共享網(wǎng)絡資源，為網(wǎng)絡用戶提供所需的各種服務，并對網(wǎng)絡上的資源提供一定的安全管理服務。網(wǎng)絡操作系統(tǒng)還可以用來監(jiān)視網(wǎng)絡的運行狀況、管理網(wǎng)絡的共享資源、保證資源的安全、優(yōu)化網(wǎng)絡的性能、排除網(wǎng)絡的故障，以確保網(wǎng)絡能夠高效可靠地工作并為用戶提供各種網(wǎng)絡服務。目前，局域網(wǎng)中所使用的網(wǎng)絡操作系統(tǒng)主要有UNIX、NetWare、WindowsNTServer4.0、Windows2000Server／AdvancedServer、Windows.NETServer等，這些操作系統(tǒng)的主要功能分別如下。（1）UNIX操作系統(tǒng)

UNIX網(wǎng)絡操作系統(tǒng)出現(xiàn)于20世紀60年代，最初是為第一代網(wǎng)絡所開發(fā)的，是標準的多用戶終端系統(tǒng)。在采用UNIX網(wǎng)絡操作系統(tǒng)的網(wǎng)絡上，所有應用軟件、文件和數(shù)據(jù)都集中保存在一個地方，其他用戶終端則通過網(wǎng)絡來訪問這些資源。雖然UNIX足—個名聲很大的操作系統(tǒng)，但是對于大多數(shù)的計算機操作者來說它又是高深莫測的，幾乎所有的個人計算機者匡不會用它作操作系統(tǒng)。UNIX操作系統(tǒng)是典型的32位多用戶多仟務的網(wǎng)絡操作系統(tǒng)，它一般主要應用于從事于工程設計、科學計算、以及CAD等工作的小型機和大型機上。由于UNIX的安裝、管理和維護都比較專業(yè)化，所以在，中小型局域網(wǎng)中使用得很少。（2）NetWare操作系統(tǒng)NetWare系列網(wǎng)絡操作系統(tǒng)是Novell公司開發(fā)的專門用于管理網(wǎng)絡的操作系統(tǒng)。在20世紀80年代初，Novell公司充分借鑒了UNIX操作系統(tǒng)的優(yōu)點，吸收了UNIX的多用戶、多任務的功能推出了NetWare網(wǎng)絡操作系統(tǒng)，也能提供多任務服務，使網(wǎng)絡中各用戶的訪問請求可以得到及時有效地響應。NetWare網(wǎng)絡操作系統(tǒng)以個人計算機為主要連網(wǎng)對象，所以自推出后大部分的局域網(wǎng)都使用NetWare操作系統(tǒng)，在20世紀80年代末到90年代初曾經(jīng)是風靡—時的網(wǎng)絡操作系統(tǒng)。近年來，隨著WindowsNTServer4.0和Windows2000Server／AdvancedServer網(wǎng)絡操作系統(tǒng)的廣泛應用以及人們對微軟公司W(wǎng)indows操作系統(tǒng)的過于依賴，NetWare操作系統(tǒng)已不再是中小型局域網(wǎng)操作系統(tǒng)的主流。對于初學局域網(wǎng)的人來說，由于NetWare的安裝和管理不像WindowsNTServer4.0和Windows2000Server／AdvancedServer那樣簡單，所以一般也較少使用。但是，對于20世紀90年代中期以前接觸和使用局域網(wǎng)的用戶來說，他們都非常喜歡使用NetWare。（3）Linux操作系統(tǒng)1991年，芬蘭赫爾辛基大學的學生LinusTorvalds利用Internet發(fā)布了他在80386個人計算機上開發(fā)的Linux操作系統(tǒng)內(nèi)核的源代碼，開創(chuàng)了Linux操作系統(tǒng)，也促使了自由軟件Linux的誕生。隨后經(jīng)過各地Linux愛好者的補充和修改，到1994年Linux1.0發(fā)布之時，這一操作系統(tǒng)已經(jīng)具備了搶先多任務和對稱多處理的功能。經(jīng)過Linux編程人員（有許多是原來從事UNIX開發(fā)的人員）的不斷努力，如今Linux家族已經(jīng)有近200個不同的版本。所有這些不同的版本都是基于最初的、免費的源代碼。不同的公司可以推出不同的Linux產(chǎn)品，但是他們都必須承諾對初始源代碼的任何改動皆公布于眾。自從自由軟件Linux推出以后，已經(jīng)逐漸占領了操作系統(tǒng)市場份額的30％，成了Windows操作系統(tǒng)的強勁競爭對手，相對于Windows操作系統(tǒng)而言，Linux具有開放源代碼、可以運行在多種硬件平臺上、支持大量的外部設備、支持的文件系統(tǒng)多達32種等特點。但是，Linux同樣擺脫不了版本過多（目前已有100余種），且不同版本之間互不兼容等致命的缺點，所以使用Linux作為局域網(wǎng)服務器（尤其是文件服務器）的用戶還不多，多數(shù)Linux愛好者只把它作為Web服務器和E-mail服務器，與WindowsNTServer4.0或Windows2000Server／AdvancedServer集成在同一個網(wǎng)絡中使用。（4）WindowsNTServer4.0操作系統(tǒng)

WindowsNTServer4.0系列網(wǎng)絡操作系統(tǒng)是由微軟公司于1996年推出的—個網(wǎng)絡操作系統(tǒng)，它是基于32位結(jié)構的操作系統(tǒng)。使用WindowsNTServer4.0可以得到很快的處理速度。安裝WindowsNTServer4.0的計算機還可以通過增加CPU數(shù)量的方法來獲得更好的性能。因為WindowsNTServer4.0采用了多處理器的設計方法，通常每增加一個CPU，系統(tǒng)的性能就可以提高80％。WindowsNTServer4.0在應付多任務時采用了搶先式（PreemptiveMultitask）的處理方式，采用這種方式的操作系統(tǒng)對計算機擁有優(yōu)先控制權。這樣當一個正在運行的應用程序因錯誤不能順利交出控制權時，就可以直接控制計算機，避免了系統(tǒng)的癱瘓，同時其他的應用程序也可以繼續(xù)運行。除此之外，WindowsNTServer4.0的操作界面采用了非常流行的圖形用戶界面（GUl），凡是會使用Windows操作系統(tǒng)的用戶都很熟悉這種友好的界面，操作方法也大同小異。WindowsNTServer4.0還提供了一系列的網(wǎng)絡管理工具用來指導網(wǎng)絡管理員一步一步地完成網(wǎng)絡管理工作。以上特點，決定了WindowsNTServer4.0是一個非常適合中小型局域網(wǎng)用戶使用的網(wǎng)絡操作系統(tǒng)，目前有一半以上的局域網(wǎng)用戶都在使用WindowsNTServer4.0。另外，由于WindowsNTServer4.0所提供的各項功能已完全能夠滿足中小型局域網(wǎng)用戶的需要，所以即使是Windows2000Server／AdvancedServer推出后，還有許多用戶一直在使用著WindowsNTServer4.0。（5）Windows2000Server／AdvancedServer操作系統(tǒng)

Windows2000Server／AdvancedServer是微軟公司于2000年推出的新一代網(wǎng)絡操作系統(tǒng)。Windows2000中包含有4個產(chǎn)品，它們是Windows2000Server、Windows2000AdvanceServer、Windows2000DatacenterServer以及Windows2000Professional，其中Windows2000Professional是為個人計算機所開發(fā)的新一代單機操作系統(tǒng)，Windows2000DatacenterServer是專門為某些企業(yè)定制的，不以單獨的產(chǎn)品形式從市場出售。唯有Windows2000Server和WindowsAdvancedServer是普通用戶可以選用的網(wǎng)絡操作系統(tǒng)。Windows2000Server是在WindowsNTServer4.0的基礎上，專門為部門工作組或中小型公司的中小型網(wǎng)絡環(huán)境所開發(fā)的網(wǎng)絡操作系統(tǒng)，是WindowsNTServer4.0的升級產(chǎn)品。與WindowsNTServer4.0相比，Windows2000Server在穩(wěn)定性、可靠性等方面都有所改進，它的性能更好，工作更加穩(wěn)定，管理更加容易，成為中小型局域網(wǎng)用戶首選的主流服務器操作系統(tǒng)。Windows2000Server主要為用戶提供文件打印、軟件應用、Web功能和通信等服務。Windows2000AdvanceServer被稱之為高級服務器版，是WindowsNTServer4.0企業(yè)版的升級產(chǎn)品。它除具備Windows2000Server的所有功能外，還提供了一些專門為大型企業(yè)級服務器設計的特性，例如：在穩(wěn)定性方面，當運行于Windows2000AdvanceServer上的應用程序發(fā)生一般性錯誤時，系統(tǒng)能夠在1分鐘內(nèi)重新啟動該應用軟件，而不影響服務器的正常工作。在對稱多處理器（SMP）支持方面，Windows2000Sewer最多只支持2路（4個CPU），而Windows2000AdvanceServer可達到4路（8個CPU）。集群、負載平衡等技術的應用，使系統(tǒng)和應用程序的穩(wěn)定性得到了保證。此外，它還具有更高的擴展性、互操作性和可管理性，這是Windows2000Server所無法比擬的。Windows2000AdvancedServer集眾多網(wǎng)絡操作和Internet服務于一身，是較大型網(wǎng)絡首選的操作系統(tǒng)，也是原來WindowsNTServer4.0企業(yè)版升級時首選的操作系統(tǒng)。（6）Windows.NETServer操作系統(tǒng)Windows.NET是微軟公司繼Windows2000與WindowsMe之后于2001年11月推出的又一個系列版本的操作系統(tǒng)，它集Windows2000的安全性、可靠性及WindowsMe的易操作性等眾多優(yōu)異性能與一身，是微軟公司W(wǎng)indows操作系統(tǒng)的另一顆新星。Windows.NET中用于服務器端的產(chǎn)品共有3個：用于工作組和部門服務器的Windows.NETServer、用于應用程序服務器和更強勁的部門服務器的Windows.NETAdvancedServer（64位版）以及用于核心業(yè)務海量數(shù)據(jù)處理中心服務器的Windows.NETDatacenterServer（只向企業(yè)定制，不在市場上銷售）。其中，Windows.NETServer是Windows2000Server的升級版本，它不僅繼承了老系統(tǒng)的優(yōu)秀功能與特性，又在內(nèi)部添加了許多全新的功能與特性，大大地提高了Windows.NETServer的易用性、安全性、高效性和集成性。Windows.NETAdvancedServer是Windows2000AdvancedServer的升級產(chǎn)品，是64位的操作系統(tǒng)，它主要用于大型局域網(wǎng)的應用程序服務器和功能更加強大的局域網(wǎng)服務器，同時可作為Internet服務器。3.基于服務器網(wǎng)絡的優(yōu)缺點基于服務器的網(wǎng)絡還包括工作站（客戶機），這些工作站依賴于服務器提供的服務（如文件存儲、打印共享等），與對等網(wǎng)比較起來，工作站計算機所要處理的工作量較小。（1）基于服務器網(wǎng)絡的優(yōu)點統(tǒng)一的文件存儲，允許在相同的數(shù)據(jù)基礎上工作，并方便地備份關鍵的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的保密性很強。可將軟硬件集中到一起來使用，降低了總體的費用?？晒蚕怼﹥r格較為昂貴的設備，如彩色激光打印機等?？梢試栏竦貙γ恳粋€用戶設置訪問權限。具有很高的安全性能。用戶只需要輸入安全密碼登錄服務器就可以共享網(wǎng)絡中的所有可共享資源。使用戶從對等網(wǎng)的共享資源管理工作中解脫出來。易于管理大量的用戶。集中管理，可避免數(shù)據(jù)分散在不同的計算機中。（2）基于服務器網(wǎng)絡的缺點需要一臺較高配置的計算機作為服務器，增加了網(wǎng)絡的投資。在服務器上需要安裝所需的網(wǎng)絡操作系統(tǒng)，與單機操作系統(tǒng)相比網(wǎng)絡操作系統(tǒng)的價格要高得多。一般至少需要一名專職的網(wǎng)絡管理人員。1.3.3混合網(wǎng)絡混合網(wǎng)絡是指網(wǎng)絡中的計算機既能以客戶機的身份登錄服務器，也可以不登錄服務器，而與其他的客戶機組成對等網(wǎng)。這意味著盡管大多數(shù)共享資源都位于服務器，但網(wǎng)絡用戶仍然有權訪問工作組里供對等網(wǎng)共享的任何資源，這還意味著為了以對等網(wǎng)的方式工作，網(wǎng)絡用戶可以不必先登錄到服務器?；旌暇W(wǎng)絡是基于服務器的網(wǎng)絡與對等網(wǎng)在特定環(huán)境下的組合，混合網(wǎng)絡的工作方式如圖1.14所示。圖1.14混合網(wǎng)絡的工作方式混合網(wǎng)絡產(chǎn)生的基礎是基于服務器的網(wǎng)絡，在混合網(wǎng)絡中存在兩種可能：一種是當工作站登錄服務器后，工作站既可以共享服務器中的資源，也可以共享同一工作組中其他計算機上的資源；另一種是當工作站未登錄服務器（如服務器未打開）時，工作站將自動組建成對等網(wǎng)，同一工作組中的用戶將可以共享資源?；旌暇W(wǎng)絡集合了基于服務器的網(wǎng)絡和對等網(wǎng)的優(yōu)。電，也包含了共享存在的缺點。當服務器上運行WindowsNTServer4.0、Windows2000Server／AdvancedServer或Windows.NETServer時，就會形成混合網(wǎng)絡。如果服務器上運行的是NetWare操作系統(tǒng)，則不會形成混合網(wǎng)絡。1.4網(wǎng)絡的應用計算機網(wǎng)絡就在我們身邊。計算機網(wǎng)絡的用戶遍布于從家庭到辦公室，從企業(yè)到政府部門，從一個大樓到到一個城市、一個國家、全世界甚至宇宙。它深遠地影響著人們的工作和生活方式。而建立網(wǎng)絡的目的是為了應用，應用是通過各種網(wǎng)絡功能來實現(xiàn)的，每種功能都要由相應的軟件來提供，每種網(wǎng)絡功能也稱為服務。主要的網(wǎng)絡服務有打印、文件共享、Internet訪問、遠程撥入、主機通信等。服務一般都由服務器提供，在小的組織中所有的服務可以由一臺服務器擔任，在大的組織中，可能每種服務各由一臺服務器擔任。1.4.1文件和打印服務文件服務指使用文件服務器提供數(shù)據(jù)文件、應用（比如文字處理程序或電子表格）和磁盤空間共享的功能。文件服務是網(wǎng)絡的最初應用，因為許多原因，文件服務至今仍是網(wǎng)絡的應用基礎。正如前面所提到的那樣，在一個中心位置存放共享的數(shù)據(jù)比把文件拷貝到磁盤上，然后通到磁盤傳送文件的處理方式要更容易和更快捷。數(shù)據(jù)保存在中心位置也會更安全，原因是網(wǎng)絡管理員可以很容易地實現(xiàn)數(shù)據(jù)備份，而不需依靠單個用戶分別做備份。而且，使用文件服務器來運行多個用戶需要的應用程序只需購買更少的應用程序拷貝，也會減少網(wǎng)絡管理員的維護工作。1.4.2通信服務借助于網(wǎng)絡通信服務，遠程用戶可以連接到網(wǎng)絡（通常通過電話線和調(diào)制解調(diào)器）。術語“遠程用戶”指在地理位置上與局域網(wǎng)服務器不同的計算機用戶。在通常情況下，通信服務不能讓網(wǎng)絡用戶連接到該網(wǎng)絡之外的計算機。諸如Windows2000和NetWare等網(wǎng)絡操作系統(tǒng)都包含內(nèi)置的通信服務。在Windows2000中，通信軟件被稱為遠程訪問服務器（RAS）。在NetWare中，通信軟件被稱為網(wǎng)絡訪問服務器（NAS）。兩種通信軟件都能保證用戶撥號進入通信服務器，或者運行這些服務器，然后登錄到網(wǎng)絡，利用各種網(wǎng)絡功能，就好像登錄到服務器環(huán)境中的某臺工作站一樣。商業(yè)公司和其他組織通常使用通信服務為遠離局域網(wǎng)的員工提供局域網(wǎng)訪問能力，比如在家工作的員工，在旅途中的員工，以及那些工作在小的衛(wèi)星辦公室的員工（當建立廣域網(wǎng)連接太昂貴時）。除此之外，這些組織和商業(yè)公司還可能使用通信服務來使其他組織的員工（比如軟件或硬件供應商）幫助分析和解決網(wǎng)絡問題。例如，假設你任職于一家紡織廠，該廠使用刺繡軟件往襯衫和帽子上編織花紋。當該軟件出問題時，你會求助于軟件供應商。然而，如果該軟件公司位于澳大利亞，就可以讓供應商的技術人員通過通信服務器撥號進入公司網(wǎng)絡，遠程分析和調(diào)試軟件。這比讓技術人員乘飛機到公司駐地來解決問題要更容易，并且耗費更低廉。通信服務器也被稱為“訪問服務器”。不管通信服務器運行于何種平臺，都應該能夠讓外部用戶使用網(wǎng)絡資源和設備，就好像登錄到辦公室中工作站一樣，這一點很重要。從一個遠程地點，用戶可以在共享的打印機上打印文件，登錄到IBM主機，從內(nèi)部郵件系統(tǒng)接收郵件，或者對內(nèi)部數(shù)據(jù)庫進行查詢。由于內(nèi)部資源可以被局域網(wǎng)的用戶訪問，所以通信服務器有必要進一步加強安全管理。1.4.3郵件服務郵件服務可以保證網(wǎng)絡上的用戶間電子郵件的保存和傳送。用戶借助于電子郵件可以實現(xiàn)組織內(nèi)外快捷方便的通信。郵件服務除提供發(fā)送、接收和存儲電子郵件的功能外，還可以包含智能的電子郵件路由能力（比如，如果某技術支持代表沒有在郵件到達后15分鐘內(nèi)打開郵件，則郵件自動轉(zhuǎn)發(fā)給主管）、提示、規(guī)劃、文檔管理和到其他郵件服務器的網(wǎng)關（網(wǎng)關是個硬件和軟件的整體，能夠在兩種不同類型的網(wǎng)絡間交換數(shù)據(jù)）。郵件服務可以運行在數(shù)種系統(tǒng)之上；郵件服務可以連接到Internet，也可以隔離在組織內(nèi)。常見的郵件服務軟件有Microsoft公司的ExchangeServer，NetWare的GroupWise，以及Lotus公司的cc：Mail。對于用戶來說，郵件服務是網(wǎng)絡最常見的功能。因而，郵件服務軟件的客戶端界面（即用戶與之交互的接口部分）通常開發(fā)得不錯，易于使用。同樣，由于郵件服務使用得很頻繁，因而需要保證有足夠的技術支持和管理資源。1.4.4Internet服務商業(yè)公司僅靠使用孤立的局域網(wǎng)就能保持競爭力的日子一去不返了。現(xiàn)在，全球通信和數(shù)據(jù)交換非常普及。作為全球覆蓋面最廣的網(wǎng)絡，Internet已經(jīng)成為生活和商業(yè)活動中不可或缺的工具。也許你曾經(jīng)使用過Internet，但未必了解Internet提供的所有服務。一旦與Internet建立連接，則工作站和配套的服務器必須運行標準協(xié)議，這樣才能使用Internet服務。Internet服務包括WWW服務器和瀏覽器、文件傳輸功能、Internet編址模式、安全過濾，以及直接登錄到連接在Internet上其他計算機等。Internet服務的概念包含很廣泛的網(wǎng)絡功能，為突出它的重要性，本書將在后讀的課程中更加詳細地討論Internet服務。1.4.5管理服務當網(wǎng)絡規(guī)模較小時，網(wǎng)絡管理員借助于網(wǎng)絡操作系統(tǒng)的內(nèi)部功能就可以很容易地管理網(wǎng)絡，比如，假設某用戶報告說登錄不了網(wǎng)絡，管理員會很容易地解決問題。也許是因為網(wǎng)絡地址沖突（即同一網(wǎng)絡上兩個計算機有相同的網(wǎng)絡地址）所引起的。在一個規(guī)模很小的網(wǎng)絡中，地址沖突的兩臺工作站也許會離得很近，地址修改起來很快。再舉個例子，如果管理員需要報告某部門所使用的Lotusl-2-3的拷貝數(shù)，他只需在部門內(nèi)轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，逐個檢查各臺工作站就可以得到正確答案。隨著網(wǎng)絡變得越來越龐大和復雜，網(wǎng)絡管理會變得很難。為跟蹤大型網(wǎng)絡運行情況，有必要使用特殊的網(wǎng)絡管理服務。網(wǎng)絡管理服務可以集中管理網(wǎng)絡，并簡化復雜的管理任務，比如確保不超過20臺工作站同時使用WordPerfect。一些組織使用專用于網(wǎng)絡管理功能的服務器，其中每臺服務器只執(zhí)行一項或兩項專項服務。網(wǎng)絡管理的服務內(nèi)容很多，下面列出一些最重要的服務。流量監(jiān)測和控制。該服務可以測定當前網(wǎng)絡或某段網(wǎng)絡的流量（即數(shù)據(jù)傳送和處理活動），并且可以在某段網(wǎng)絡超載時提醒管理員。通常，網(wǎng)絡規(guī)模越大，監(jiān)測網(wǎng)絡流量越重要。負載平衡。在整個網(wǎng)絡的范圍內(nèi)平均地分配處理活動，以確保沒有任何一臺設備被擊垮。對于那些很難預測提交給服務器請求數(shù)量的網(wǎng)絡來說（比如Web服務器），負載平衡尤其重要。硬件診斷和失效報警。當某網(wǎng)絡組件發(fā)生故障時，系統(tǒng)自動診斷出來，并通過電子郵件或打印結(jié)果自動地把突發(fā)情況通知網(wǎng)絡管理員。資產(chǎn)管理。資產(chǎn)管理的任務是收集和存儲關于網(wǎng)絡中軟件和硬件資產(chǎn)（或資源）的數(shù)量和類型之類的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)收集過程自動進行，每個網(wǎng)絡客戶端被在線地檢測。過去，這些數(shù)據(jù)是手工記錄得到，然后輸入到電子表格的。許可證跟蹤。許可證跟蹤可監(jiān)測網(wǎng)絡中當前正在使用的某個應用程序的拷貝數(shù)。這種信息對于法律訴訟很重要，因為現(xiàn)在非法軟件拷貝和使用的比例日益升高。安全審計。安全審計可以決定當前正在使用何種安全措施，并且當安全受到侵害時及時通知網(wǎng)絡管理員。軟件分發(fā)。軟件分發(fā)指自動地把數(shù)據(jù)文件和程序從服務器傳送到網(wǎng)絡中客戶端。軟件分發(fā)可以從服務器開始，也可以從客戶機開始分發(fā)。當分發(fā)軟件時可以使用一些選項，比如告訴用戶有關軟件的更新，把更新寫到工作站的系統(tǒng)文件中，以及在更新后重新啟動工作站等。地址管理。地址管理指集中管理整個局域網(wǎng)有限的網(wǎng)絡地址。通常，在無需與客戶機交互的情況下就可以完成該任務。數(shù)據(jù)備份和數(shù)據(jù)恢復。該服務指把關鍵數(shù)據(jù)文件拷貝（或備份）到安全的存儲區(qū)域，當原來的文件丟失或被刪除時，可以重新恢復（或檢索）數(shù)據(jù)。通常數(shù)據(jù)備份是按照一定的規(guī)則進行的。備份和數(shù)據(jù)恢復服務集中地管理多個服務器上的數(shù)據(jù)備份，并且在需要時恢復文件和目錄。計算機網(wǎng)絡的發(fā)展日新月異，通過本課的學習，可以使讀者對計算機網(wǎng)絡的產(chǎn)生、發(fā)展、分類、工作模式、主要應用等有一個較為完整的認識，為今后進一步深入學習計算機網(wǎng)絡的知識打下堅實的基礎。本章小結(jié)計算機網(wǎng)絡的發(fā)展日新月異，通過本章的學習，可以使讀者對計算機網(wǎng)絡的產(chǎn)生、發(fā)展、分類、工作模式、主要應用等有一個較為完整的認識，為今后進一步深入學習計算機網(wǎng)絡的知識打下堅實的基礎。本章習題1、計算機網(wǎng)絡是怎樣產(chǎn)生的？2、OSI七層模型在計算機網(wǎng)絡發(fā)展中的作用和意義？3、簡述局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)的特點和用途？4、計算機網(wǎng)絡可以分為那些類型？5、計算機網(wǎng)絡主要用于那些方面，并簡述其應用特點。

網(wǎng)絡的結(jié)構設計及協(xié)議選擇2.1計算機網(wǎng)絡的結(jié)構設計就像在蓋一幢大樓之前需要先設計出建筑圖一樣，在組建一個網(wǎng)絡之前也需要繪制出一個網(wǎng)絡圖，而不管這個網(wǎng)絡大或小。學過機械或電子的人都知道，在繪制一張機械圖或電路圖之前，首先需要學習相關的零件圖（如螺母、螺釘、二極管、三極管等）的知識，然后還要學習這些零件之間的組合關系，只有在此基礎上才能夠繪制出一張符合要求的圖紙。設計網(wǎng)絡圖也是一樣，首先需要學會用不同的圖標代表不同的設備（如服務器、工作站、集線器等），然后再用一定的連線將這些設備連接起來，即用不同的連線代表不同的傳輸介質(zhì)（如細纜、雙絞線、光纖或微波等）。在網(wǎng)絡中，將不同設備根據(jù)不同的工作方式進行連接被稱作拓撲（Topology）。計算機網(wǎng)絡中多使用以下幾種基本的拓撲結(jié)構：總線型結(jié)構、星型結(jié)構、環(huán)型結(jié)構、網(wǎng)狀結(jié)構等，除此之外還可以綜合這幾種基本的結(jié)構，形成星型總線、星型環(huán)等變化結(jié)構。下面分別進行介紹。2.1.1總線型網(wǎng)絡結(jié)構總線型網(wǎng)絡是比較常見的局域網(wǎng)拓撲形式。在總線型結(jié)構中，網(wǎng)絡上的計算機稱為結(jié)點（NODE），都連接在一條總線上?？偩€型拓撲（BusTopology）如圖2.1所示，每一臺工作站都共用一條通信線路（總線），如果其中一個節(jié)點發(fā)送了信息，該信息會通過總線傳送到每一個節(jié)點上，即屬于廣播方式的通信。每臺工作站在接收到信息時，先分析該信息的目的地址是否與本地地址相一致，若一致，則接收此信息，否則拒絕接收。圖2.1總線型網(wǎng)絡結(jié)構1.總線型網(wǎng)絡結(jié)構的特點總線型網(wǎng)絡有以下幾個特點。（1）一般使用同軸電纜進行網(wǎng)絡連接，不需要中間的連接設備，建網(wǎng)成本較低。（2）每一網(wǎng)段的兩端都要安裝終端電阻器。（3）僅適用于連接計算機較少（一般應少于20臺）的網(wǎng)絡。（4）網(wǎng)絡的穩(wěn)定性較差，任一節(jié)點出現(xiàn)故障將會導致整個網(wǎng)絡的癱瘓。（5）目前單純的總線型結(jié)構主要用于10Mbit／s的共享網(wǎng)絡。2.總線上的通信方式網(wǎng)絡上的數(shù)據(jù)以電子信號的形式發(fā)送給網(wǎng)絡上的所有計算機，但只有計算機地址與信號中的目的地址相匹配的計算機才能接收。在任何時刻，只有一臺計算機可以發(fā)送信息，其他想發(fā)送信息的計算機必須等待，直到網(wǎng)絡空閑?？偩€拓撲結(jié)構上的通信過程如圖2.2所示。圖2.2總線型網(wǎng)絡結(jié)構的通信過程3.總線上的信號反射和終結(jié)器在總線型網(wǎng)絡中，因為數(shù)據(jù)或電子信號都發(fā)送給整個網(wǎng)絡，所以這些數(shù)據(jù)或電子信號將從總線的一端傳到另一端。當信號傳送到總線的端點時，將產(chǎn)生反射信號，反射信號會繼續(xù)占用總線，從而阻止了其他計算機發(fā)送信號，所以必須消除反射信號。為了阻止信號反射，總線的兩端各需安裝一個終結(jié)器組件，此終結(jié)器通常稱為終端電阻器。終端電阻器用于吸收傳送到總線端點的信號，如圖2.3所示。圖2.3終結(jié)器吸收反射信號總線的每一個端點都必須連接到某個器件上，比如說連接到計算機上或是連接到總線連接器上。任何開放的總線端口（沒有接入器件的總線端）都必須接入終端電阻器，以阻止信號的反射。4.總線型網(wǎng)絡通信的中斷如果總線被分成兩部分或者總線的一端沒有連接器件，這樣總線就會斷開。由于斷開的部分沒有終結(jié)器（終端電阻器），信號就會反射，在計算機網(wǎng)絡上的活動就會停止。這時，雖然計算機仍可以作為獨立計算機進行工作，但是由于網(wǎng)絡斷開，計算機之間就不能彼此通信了，脫落的總線沒有終結(jié)器，網(wǎng)絡將停止工作，如圖2.4所示。圖2.4脫落的總線沒有終結(jié)器，網(wǎng)絡將停止工作2.1.2星型網(wǎng)絡結(jié)構星型拓撲（StarTopology）如圖2.5所示，在星型網(wǎng)絡中所有的計算機都直接連接到中心節(jié)點上，常使用的中心節(jié)點有集線器（Hub）或交換機。當一臺計算機要傳輸數(shù)據(jù)到另一臺計算機時，都需要通過中心節(jié)點。采用星型結(jié)構組網(wǎng)有以下幾個特點：圖2.5星型網(wǎng)絡結(jié)構（1）Hub或交換機可以進行級連。（2）計算機接入或退出網(wǎng)絡時不會影響系統(tǒng)的正常工作。即纜線斷開或松動時只影響與纜線相連的計算機，如圖2.6所示。（3）這種網(wǎng)絡中一般使用雙絞線或光纖進行連接，符合現(xiàn)代綜合布線的標準。（4）這種網(wǎng)絡結(jié)構可以滿足多種帶寬的要求，帶寬范圍從10Mbit／s、100Mbit／s到1000Mbit／s。（5）如果Hub或交換機出現(xiàn)故障，與之相連的所有計算機將全部無法進行通信。圖2.6纜線斷開或松動時只影響與纜線相連的計算機2.1.3環(huán)型網(wǎng)絡結(jié)構環(huán)型拓撲（RingTopology）中所有計算機連成壞狀，不需要終結(jié)器。信號沿環(huán)的一個方向傳播，依次通過每臺計算機。簡單的環(huán)型網(wǎng)絡結(jié)構如圖2.7所示。圖2.7簡單的環(huán)型網(wǎng)絡與總線型拓撲不同的是，在環(huán)型網(wǎng)絡中每臺計算機都是一個中繼器，把信號放大并傳給下一臺計算機。因為信號通過每臺計算機，所以任何一臺計算機出現(xiàn)網(wǎng)絡連接故障都會影響整個網(wǎng)絡。沿環(huán)傳遞數(shù)據(jù)的一種方法叫做令牌傳遞（TokenPassins）。令牌依次通過計算機直到有數(shù)據(jù)要發(fā)送的計算機。該計算機修改令牌，加入數(shù)據(jù)，并將令牌沿環(huán)發(fā)送出去。令牌依次通過每臺計算機，直到發(fā)現(xiàn)與傳送中的目的地址相匹配的計算機。計算機獲取令牌并沿環(huán)傳遞下去的示意圖如圖2.8所示。圖2.8計算機獲取令牌并沿環(huán)傳遞下去2.1.4網(wǎng)狀網(wǎng)絡結(jié)構網(wǎng)狀拓撲（MeshTopology）結(jié)構指各節(jié)點通過傳輸線相互連接起來，并且任何一個節(jié)點都至少與其他兩個節(jié)點相連，簡單的網(wǎng)狀網(wǎng)絡如圖2.9所示。網(wǎng)狀結(jié)構具有較高的可靠性，但其實現(xiàn)起來費用高、結(jié)構復雜、不易管理和維護，在局域網(wǎng)中很少采用，常用在廣域網(wǎng)中。在廣域網(wǎng)中還經(jīng)常采用部分網(wǎng)狀連接的形式，以節(jié)省經(jīng)費。圖2.9簡單的網(wǎng)狀網(wǎng)絡2.1.5網(wǎng)絡拓撲結(jié)構的變體目前，大部分的網(wǎng)絡都是由兩種或兩種以的基本拓撲混合而成的。在計算機網(wǎng)絡中主要的變體有星型總線和星型環(huán)兩種。1.星型總線網(wǎng)絡結(jié)構星型總線型拓撲結(jié)構與星型環(huán)的結(jié)構很相似，如圖2.10所示。采用這種結(jié)構的網(wǎng)絡可以覆蓋較大的范圍，容易與不同的網(wǎng)絡進行連接或斷開。同時，這種結(jié)構也具有星型網(wǎng)絡的優(yōu)點。圖2.10星型總線網(wǎng)絡結(jié)構星型總線網(wǎng)絡結(jié)構的特點如下。（1）任何一臺計算機發(fā)生故障都不會影響整個網(wǎng)絡。（2）如果這種網(wǎng)絡中的Hub出現(xiàn)問題就會影響到整個網(wǎng)絡，使整個網(wǎng)絡不能工做。（3）星型總線是以太網(wǎng)、快速以太網(wǎng)和千兆以太網(wǎng)的基礎，也是未來的萬兆以太網(wǎng)的基礎，但是這種網(wǎng)絡的成本較高，總線可作為整個網(wǎng)絡的主干，一般需要用光纖等高速介質(zhì)進行連接。2.星型環(huán)網(wǎng)絡結(jié)構星型（Star-Ring）網(wǎng)絡。在星型環(huán)中，計算機連接到集線器或交換機上，但是與星型總線不同的是集線器或交換機的內(nèi)部是環(huán)狀而不是總線狀。有時集線器或交換機也連成環(huán)狀。2.2通信協(xié)議及選擇什么是協(xié)議?理解協(xié)議的一個辦法是把它看作一個標準或一組規(guī)則。為了能在兩個實體之間正確地進行通信，通信雙方必須遵守共同一致的規(guī)則和約定，如通信過程的同步方式、差錯處理方式、數(shù)據(jù)格式、編碼方式等等，否則通信就將成為不可能或毫無意義，這些規(guī)則的集合就稱為協(xié)議。人們在日常生活中經(jīng)常會運用各種各樣的協(xié)議，例如當電話鈴一響時，接聽者會拿起電話然后說一聲“你好”，在這一過程中“你好”便是一個協(xié)議，當建立了這個協(xié)議后雙方才開始進行正常的通話。另外，當朋友見面時是否會相互擁抱、握手或親吻？這都可以理解為一種協(xié)議。都需要由雙方先約定。2.2.1計算機網(wǎng)絡中通信協(xié)議的概念計算機網(wǎng)絡的協(xié)議主要是服務于通信，所以也稱為通信協(xié)議。計算機網(wǎng)絡中的協(xié)議決定數(shù)據(jù)如何通過網(wǎng)絡進行傳輸，以及數(shù)據(jù)如何進行封裝和尋址。當同一網(wǎng)絡中的兩臺計算機之間要進行通信時，必須使用相同的協(xié)議，因為使用的協(xié)議決定了數(shù)據(jù)如何封裝和發(fā)送。上面提到了“封裝”和“尋址”兩個概念。其中封裝是指將一個協(xié)議的數(shù)據(jù)（分組或數(shù)據(jù)包）插入到另外一個協(xié)議（本地協(xié)議）中，讓本地協(xié)議“包”著它跨過本地網(wǎng)絡。例如，如圖2.13所示，當使用IPX協(xié)議的數(shù)據(jù)要經(jīng)過使用TCP／IP協(xié)議的網(wǎng)絡，到達另外一個同樣使用IPX協(xié)議的網(wǎng)絡時，當數(shù)據(jù)進入TCP／IP協(xié)議的網(wǎng)絡之前就需要進行封裝，將其封裝在TCP／IP之中，讓TCP／IP協(xié)議“包”著它跨過使用TCP／IP協(xié)議的網(wǎng)絡，然后解除原來的封裝，到達另外一個使用IPX的網(wǎng)絡。圖2.11通信協(xié)議的工作方式網(wǎng)絡中的每一個節(jié)點（如計算機）都被賦予了一個唯一的地址，其他節(jié)點可以使用該地址與之進行通信。而尋址就是指根據(jù)對方的網(wǎng)絡地址，把數(shù)據(jù)成功地發(fā)送給對方的過程。從技術上講，任何決定網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞蕉伎梢苑Q為協(xié)議。但是，在局域網(wǎng)中通常把決定數(shù)據(jù)如何封裝和在網(wǎng)絡上發(fā)送的方式稱為通信協(xié)議，它們主要有NetBEUI、IPX／SPX和TCP／IP。所以說，協(xié)議是一個應用較廣的范疇，而下面將要重點介紹的NetBEUI、IPX／SPX和TCP／IP則是可以由用戶自己選擇和設置的3種常用的協(xié)議。2.2.2NetBEUl協(xié)議

NetBEUI協(xié)議是隨著個人計算機網(wǎng)絡的出現(xiàn)而出現(xiàn)的。早在IBM公司剛剛開始開拓個人計算機網(wǎng)絡市場時，需要一種基本的網(wǎng)絡協(xié)議，該協(xié)議只想把幾十臺計算機連接起來組建成工作組網(wǎng)絡，并不想建立大型的網(wǎng)絡。為了滿足這種需要，產(chǎn)生了NetBIOS協(xié)議（NetworkBasicInput／OutputSystem，網(wǎng)絡基本輸入／輸出系統(tǒng)）。NetBIOS中只有18條命令，用于通過網(wǎng)絡生成、維護和使用個人計算機之間的連接。1985年，IBM公司把NetBIOS進行了擴充，成為NetBIOSExtendedUserInterface（NetBIOS擴充用戶接口），即NetBEUI。隨著時間的推移，NetBEUI和NetBIOS分別有了不同的含義，NetBEUI成為一種傳輸協(xié)議，而NetBIOS成為一組編程命令，供系統(tǒng)管理網(wǎng)絡，即成為一種用于網(wǎng)絡管理的APl（ApplicationProgramInterface，應用程序接口）。在局域網(wǎng)的基本協(xié)議中，NetBEUI協(xié)議的速度最快，基本上不需要進行設置就可以直接使用。但是，NetBEUI也存在一個主要的問題：無法路由。也就是說，如果用戶需要建立較大型的網(wǎng)絡，當超過了一個網(wǎng)段時，就不能在本地網(wǎng)段之外再使用這種協(xié)議，否則不同網(wǎng)段之間的用戶將無法進行通信。目前，NetBEUI協(xié)議主要用于Windows系列操作系統(tǒng)和OS／2操作系統(tǒng)中，如果用戶使用的是UNIX、Linux或NetWare操作系統(tǒng)，就不能使用NetBEUI協(xié)議，因為這些操作系統(tǒng)不支持NetBEUI協(xié)議。過去用戶喜歡使用NetBEUI協(xié)議的原因無外乎有兩點：一是當時的局域網(wǎng)較小，不存在跨網(wǎng)段操作的問題；二是TCP／IP協(xié)議的速度太慢。隨著計算機技術和網(wǎng)絡技術的發(fā)展，許多網(wǎng)絡可能同時由幾個網(wǎng)段組成，這時就必須使用具有路由功能的協(xié)議。另外，TCP／IP協(xié)議的速度已經(jīng)有了很大的提高，而且在許多方面人們都需要使用TCP／IP協(xié)議（如Internet接入），即使原來必須使用NetBEUI協(xié)議的程序，現(xiàn)在也可以在TCP／IP協(xié)議上通過使用NetBIOS達到同樣的效果。所以，除單網(wǎng)段的網(wǎng)絡外，單純使用NetBEUI協(xié)議的情況已經(jīng)不多見了。這里提到了“網(wǎng)段”這一個概念，其實網(wǎng)段的定義很多。在局域網(wǎng)（以太網(wǎng)）環(huán)境中，可以理解為兩端終結(jié)的直線性干線電纜，網(wǎng)段也稱為子網(wǎng)。在網(wǎng)段上的廣播的信號將會被連到該網(wǎng)段上的所有用戶所接收。如圖2.12所示的是通過在服務器上同時安裝多塊網(wǎng)卡（本例為3塊），形成不同的3個網(wǎng)段的兩種情況，這兩種情況在局域網(wǎng)中很常見。圖2.12一個服務器同時連接3個網(wǎng)段時的結(jié)構圖2.2.31PX／SPX及其兼容協(xié)議

IPX／SPX是Novell公司在自己的NetWare網(wǎng)絡操作系統(tǒng)中專用的通信協(xié)議實際上分為IPX和SPX兩部分。1.IPX／SPX通信協(xié)議的特點

IPX／SPX（InternetPacketExchange／SequencesPacketExchange，網(wǎng)際包交換/順序包交換）是Novell公司的通信協(xié)議集。其中，IPX負責選擇最佳的路徑將數(shù)據(jù)送到目的地，而SPX主要負責通信中的差錯管理，其中協(xié)議主體是IPX，所以有時也將IPX／SPX稱為IPX協(xié)議。與NetBEUI形成顯明區(qū)別的是，IPX／SPX顯得比較龐大，在復雜環(huán)境下具有很強的適應性。因為IPX／SPX在設計一開始就考慮了多網(wǎng)段的問題，具有強大的路由功能，適合于大型網(wǎng)絡使用。當用戶端接入NetWare服務器時，