一:計算機網絡的定義
計算機網絡的現代計算機技術與通信技術相互滲透,密切結合的產物,是隨着社會對信息共享和信息傳遞的日益增強的需求而發展起來的,所謂計算機網絡,就是利用通信設備和線路將地理位置不同的,功能獨立的多個計算機系統互聯起來,以功能完善的網路軟件(即網絡通信協議,信息交換方式和網絡操作系統等)實現網絡匯總資源共享和信息傳遞的系統
二:計算機網絡的組成
一個計算機網絡是由資源子網和通信子網構成的,資源子網負責信息處理,通信子網負責全網中的信息傳遞.
資源子網包括提供資源的主機HOST和請求資源的終端T,它們都是信息傳輸的源節點或宿節點,有時也統稱為端節點
通信子網主要由網絡節點和通信鏈路組成,網絡節點也稱為轉接節點或中間節點,它們的作用是控制信息的傳輸和在端節點之間轉發信息,根據不同的作用,網絡節點可以是分組交換設備PSE,分組裝配/拆卸設備PAD,集中器C,網絡控制中心NCC,網間連接器G也稱網關或它們的組合,這些功能一般都由專用於通信的計算機來完成,所以也常將網絡節點統稱為借口信息處理機IMP
通信鏈路即傳輸信息的信道,它們可以是電話線,同軸電纜或光電纜,也可以是無線電,衛星或微波信道.信息在兩端節點之間傳輸時,可能要經過多個中間節點的轉發,這種傳輸方式稱為"存儲-轉發",廣域網WAN中一般都采用這種傳輸方式,需要說明的是,局域網LAN一般采用"廣播"傳輸方式,局域網中的網絡節點都簡化為安裝於主機或工作站中的網卡.
三:計算機網絡的功能與應用
1)計算機網絡的功能
計算機網絡的實現,為用戶構造分布式的網絡計算環境提供了基礎,它的主要表現在硬件資源共享,軟件資源共享和用戶間信息交換三個方面
① 硬件資源共享.可以在全網范圍內提供對處理資源,存儲資源,輸入輸出資源等,昂貴設備的共享,從而使用戶節省投資,也方便集中管理與均衡分擔負荷
② 軟件資源共享.允許互聯網上的用戶遠程訪問各類大型數據庫,可以得到網絡文件傳送服務,遠地進程管理服務和遠程文件訪問服務,從而避免軟件研制上的重復勞動以及數據資源的重復存貯,也便於集中管理.
③ 用戶信息交換,計算機網絡為分布在各地的用戶提供了強有力的通信手段,用戶可以通過計算機網絡傳送電子郵件,發布新聞消息和進行電子商務活動.
2)計算機網絡的應用
計算機網絡在資源共享和信息交換方面所具有的功能,是其他系統所不能代替的,計算機網絡所具有的高可靠性,高性能價格比和易擴充性等優點,使得它在工業,農業交通運輸,郵電通信,文化教育,商業,國防以及科學研究等各個領域,各個行業獲得了越來越廣泛的應用:
① 辦公自動化OA.辦公自動化系統,按計算機系統結構來看是一個計算機網絡,每個辦公室相當一個工作站,它集計算機技術,數據庫,局域網,遠距離通信技術以及人工智能,聲音,圖像,文字處理技術等綜合應用技術之大成,是一種全新的信息處理方式.辦公自動化系統的核心是通信,提供的通信手段主要為數據/聲音綜合服務,可是會議服務和電子郵件服務.
② 遠程教育 . 遠程教育是以一種利用在線服務系統,開展學歷或非學歷教育的全新教學模式,遠程教育可以提供幾乎大學中所有的課程,學院們通過遠程教育,同樣可以得到正規大學從學士到博士的所有學位,這種教育方式,對於從事工作而仍想完成高學位的人士特別有吸引力
遠程及哦啊與的基礎設施是電子大學網絡EUN,EUN的主要作用是想學員提供課程軟件及主機系統的使用,支持學員完成在線課程,並負責行政管理,合作協同等,
③ 電子銀行 . 電子銀行也是一種在線服務系統,是一種由銀行提供的基於計算機和計算機網絡的新型金融服務系統,電子銀行的功能包括:金融交易卡服務,自動存取款作業,銷售點自動轉賬服務,電子匯款與清算等,其核心為金融交易卡服務,金融交易卡的誕生,標志了人類交換方式從物物交換,貨幣交換到信息交換的又一次飛躍.
④ 證券及期貨交易.證券及期貨交易由於其獲利巨大,風險巨大,且行情變化迅速,投資者對信息的依賴顯得格外重要,金融業通過在線服務計算機網絡提供證券市場分析,預測,金融管理,投資計划等需要大量計算機工作的服務,提供在線股票經紀人服務和在線數據庫服務
⑤ 校園網
⑥ 企業網絡.集散系統和計算機集成制造系統是兩種典型的企業網絡系統. 集散系統實質上是一種分散型自動化系統,又稱做以未處理機為基礎的分散綜合自動化系統,集散系統具有分散監控和集中綜合管理兩個方面的特征,而更將'集'字放在首位,更注重於全系統信息的綜合管理.
集散系統一般分為三級:過程級,監控級與管理信息級,集散系統是分散於現場的以微機為基礎的過程檢測單元,過程監控單元,圖文操作站及主機(上位機)集成在一起的系統,它采用了局域網技術,將多個過程監控,操作站和上位機互連在一起,將通信功能增強,信息傳輸速度加快,吞吐量加大,為信息的綜合管理提供了基礎,因為CIMS具有提高生產率,縮短生產周期等一系列極具吸引力的有點.
⑦ 智能大廈和機構化綜合布線系統
四:計算網絡的分類
1)按拓撲類型分類
"拓撲"這個名詞是從幾何學中借用來的,網絡拓撲是指網絡形狀,或者是它物理上的連通性,網絡的拓撲結構主要有:
星型拓撲
總線拓撲
環形拓撲
樹形拓撲
混合形拓撲
網形拓撲
拓撲結構的選擇往往與傳輸介質的選擇及介質訪問控制方法的確定精密相關,在選擇網絡拓撲結構時,應該考慮的主要因素有下列幾點:
① 可靠性.盡可能提高可靠性,保證所有數據流能准備接受,還要考慮系統的可維護性,使故障檢測和故障隔離較為方便
② 費用, 建網時需考慮適合特定應用的信道費用和安裝費用
③ 靈活性,需要考慮系統在今后擴展或改動時,能容易地重新配置網絡拓撲結構,能方便地處理原有站點的刪除和新站點的加入
④ 響應時間和吞吐量,要為用戶提供盡可能短的響應時間和最大的吞吐量
網絡拓撲可以根據通信子網中的通信信道類型分為兩類:
① 點-點線路通信子網的拓撲
② 廣播信道通信子網的拓撲
在采用點-點線路的通信子網中,每條物理線路連接一對節點,采用點-點線路的通信子網的基本拓撲構型有4種:星型,環形,樹形,網狀型
在采用廣播信道的通信子網中,一個公共的通信信道被多個網絡節點共享,采用廣播信道通信子網的基本拓撲主要有4種:總線型,樹形,環形,無線通信與衛星通信型
網絡拓撲圖的特點:
1)星型拓撲:是由中央節點和通過點到點通信鏈路接到中央節點的各個站點組成,中央節點往往是一個集線器,中央節點執行集中式通信控制策略,因此中央節點相當復雜,而各個站點的通信處理負擔都很小,
星型拓撲結構具有以下優點:
① 控制簡單,在星型網絡中任何一站點只和中央節點相連接,因而介質訪問控制方法很簡單,致使訪問協議也十分簡單,易於網絡的控制和管理
② 故障診斷和隔離容易,在星型網絡中,中央節點對連接線路可以逐一地隔離開來進行故障檢測和定位,單個連接點的故障只影響一個設備,不會影響全網
③ 方便服務, 中央節點可方便地對各個站點提供服務和網絡重新配置
缺點:
① 電纜長度和安裝工作量可觀,因為每個站點都要和中央節點直接連接,需要耗費大量的電纜,安裝,維護的工作量也驟增
② 中央節點的負擔較重,形成'瓶頸',一旦發生故障,則全網受影響,因而對中央節點的可靠性和冗余度方面的要求很高
③ 各站點的分布處理能力較低
2)總線拓撲:總線拓撲結構采用一個廣播信道作為傳輸介質,所有站點都通過相應的硬件接口直接連到這一公共傳輸介質上,該公共傳輸介質即稱為總線,任何一個站發送的信號都沿着傳輸介質傳播,而且能被所有其它站所接受,因為所有站點共享一條公用的傳輸信道,所以一次只能由一個設備傳輸信號,通常采用分布式控制策略來確定那個站點可以發送
優點:
① 總線結構所需要的電纜數量少
② 總線結構簡單,又無源工作,有較高的可靠性
③ 易於擴充,增加或減少用戶比較方便
缺點:
① 總線的傳輸距離有限,通信范圍受到限制
② 故障診斷和隔離較困難
③ 分布式協議不能保證信息的及時傳送,不具有實時功能,大業務量降低了網絡速度,站點必須是智能的,要有介質訪問控制功能,從而增加了站點的硬件和軟件開銷
3)環形拓撲:環形拓撲網絡由站點和鏈接站點的鏈路組成一個閉合環,每個站點能夠鏈接從一條鏈路傳來的數據,並以同樣的速率串行地把該數據沿環送到另一條鏈路上,這種活動鏈路可以是單向的,也可以是雙向的,數據以分組形式發送
優點:
① 電纜長度短,環形拓撲網絡所需的電纜長度和總線拓撲網絡相似,但比星型拓撲網絡要短很多
② 可使用光纖,光纖的傳輸速率很高,十分適合環形拓撲的單方向傳輸
③ 所有計算機都能公平地訪問網絡的其他部分,網絡性能穩定
缺點:
① 節點的故障會引起全網故障,這是因為環上的數據傳輸要通過接在環上的每一個節點,一旦環中某一節點發生故障就會引起全網的故障,故障檢測困難
② 環節點的加入和撤出過程較復雜
③ 環形拓撲結構的介質訪問控制協議都采用令牌傳遞的方式,在負載很輕時,信道利用率相對來說就比較低
4)樹形拓撲:可以看成是總線和星型拓撲的擴展,形狀像一顆倒置的樹,頂端是樹根,樹根以下帶分支,每個分支還可再帶子分支,樹根接受各站點發送的數據,然后在用廣播發送到全網
優點:
①易於擴展,這種結構可以延伸出很多分支和子分支,這些新節點和新分支都能容易地加入內網
② 故障隔離較容易,
缺點:各個節點對根的依賴性太大,如果根發生故障,則全網不能正常工作,從這點來看,樹形拓撲結構的可靠性有點類似於星型拓撲結構
5)混合形拓撲:將以上兩種單一拓撲結構混合起來,去兩者的優點構成的拓撲稱為混合型拓撲結構
優點:
① 故障診斷和隔離較為方便
② 易於擴展
③安裝方便
缺點:
① 需要選用帶智能的集中器
② 像星型拓撲結構一樣,集中器到各個站點的電纜安裝長度會增加
6)網形拓撲:這種結構在廣域網中得到了廣泛的應用,它的優點是不受瓶頸問題和失效問題的影響,由於節點之間有許多條路徑相連,可以為數據流的傳輸選擇適合的路由,從而繞過失效的部件或過忙的節點,這種結構雖然比較復雜,成本也比較高,提供上述功能的網絡協議也較復雜,但由於它的可靠性高,仍然收到用戶的歡迎
五:按網絡的交換方式分類
電路交換:類似於傳統的電話交換方式,用戶在開始通信前,必須申請建立一條從發送端到接收端的物理通信,並且在雙方通信期間始終占用該信道
報文交換:數據單元是要發送的一個完整報文,其長度並無限制,報文交換采用存儲-轉發原理,類似古代的郵政信道,郵件由途中的驛站逐個存儲轉發一樣,報文中含有目的的地址,么個中間節點要為途徑的報文選着合適的路徑,使其能最終到達目的端
分組交換:也稱為交換方式,分組交換網的出現作為計算機網絡新時代的開始,采用分組交換方式通信前,發送端先將數據划分為一個個等長的單位(即分組),這些分組逐個由各中間節點采用存儲-轉發方式進行傳輸,最終到達目的端,由於分組長度有限,可以在中間節點機的內存中進行存儲處理,其轉發速度大大提高
六:按網絡的覆蓋范圍分類
按地理分布范圍來分類,計算機網絡可以分為廣域網,局域網,和城域網三種
廣域網(WAN)也稱為遠程網,七分部范圍可達數百至數千公里,可覆蓋一個國家或幾個州,形成國際性的遠程網絡,廣域網的通信子網可以利用公共分組交換網,衛星通信和無線分組交換網,
局域網(LAN)是將小區域內的各種通信設備互聯在一起的網絡,其分布范圍局限在一個辦公室,一棟大樓或一個校園內,用於連接個人計算機,工作站和各類外圍設備以實現資源共享和信息交換,其主要特點是:覆蓋優思安的地理范圍;提供高數據傳輸速率,低誤碼率的高質量數據傳輸環境
城域網(MAN)是分布換位介於局域網和廣域網之間的一種高速網絡,滿足幾十公里范圍內的大量企業,機關,公司的多個局域網互聯的需求,其目的是在一個較大的地理區域內提供數據,聲音和圖像的傳輸
七:按網絡傳輸技術分類
網絡采用的傳輸技術有兩類:廣播方式和點對點方式
在廣播式網絡中,多有聯網計算機都共享一個公共信道,當一台計算機利用共享信道發送報文分組時,所有其它計算機都會"收聽"到這個分組.由於發送的分組中帶有目的地址和源地址,如果幾首到該分組的計算機的地址與該分組的目的地址相同,則接受該分組,否者丟棄該分組,因此在廣播式網絡中發送的報文分組的目的地址可以有2類:單播地址,多播地址和廣播地址
在點對點式網絡中,沒條物理線路連接一對計算機,如果源節點與目的節點之間沒有直接連接的線路,name源節點發送的分組就要通過中間節點的接受,存儲於轉發,自至傳輸發哦目的節點,因此從源節點到目的節點可能存在多條路徑,決定分組從通信子網的源節點到達目的節點的路由需要有路由選擇算法,采用存儲准發和路由選擇機制是點對點式網絡與廣播式網絡的重要區分之一