1、1第第 8 8章章 計算機網(wǎng)絡基礎及網(wǎng)絡互連設備計算機網(wǎng)絡基礎及網(wǎng)絡互連設備目 錄上一頁下一頁結 束計算機文化基礎2022-4-112圖7-1 簡單的計算機網(wǎng)絡示意圖 計算機網(wǎng)絡的概念1. 計算機網(wǎng)絡的定義計算機網(wǎng)絡的定義 計算機網(wǎng)絡是指將一計算機網(wǎng)絡是指將一群具有獨立功能的計算機群具有獨立功能的計算機通過通信設備及傳輸媒體通過通信設備及傳輸媒體被互聯(lián)起來，在通信軟件被互聯(lián)起來，在通信軟件的支持下，實現(xiàn)計算機間的支持下，實現(xiàn)計算機間資源共享、信息交換或協(xié)資源共享、信息交換或協(xié)同工作的系統(tǒng)。計算機網(wǎng)同工作的系統(tǒng)。計算機網(wǎng)絡是計算機技術和通信技絡是計算機技術和通信技術緊密結合的產(chǎn)物，兩者術緊密結合

2、的產(chǎn)物，兩者的迅速發(fā)展及相互滲透，的迅速發(fā)展及相互滲透，形成了計算機網(wǎng)絡技術。形成了計算機網(wǎng)絡技術。圖圖7-1 是一個簡單的計算是一個簡單的計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)的示意圖。機網(wǎng)絡系統(tǒng)的示意圖。目 錄上一頁下一頁結 束計算機文化基礎2022-4-113計算機網(wǎng)絡的功能計算機網(wǎng)絡的功能數(shù)據(jù)通信數(shù)據(jù)通信資源共享資源共享均衡使用網(wǎng)絡資源均衡使用網(wǎng)絡資源分布處理分布處理數(shù)據(jù)信息的綜合處理數(shù)據(jù)信息的綜合處理提高計算機的安全可靠性提高計算機的安全可靠性返 回目 錄上一頁下一頁結 束計算機文化基礎2022-4-114計算機網(wǎng)絡的分類 從不同的角度出發(fā)，計算機網(wǎng)絡可以有不同的分類方法，從不同的角度出發(fā)，計算機網(wǎng)絡可以有

3、不同的分類方法，最常見的分類方法有以下幾種。最常見的分類方法有以下幾種。 1. 根據(jù)網(wǎng)絡的覆蓋范圍劃分根據(jù)網(wǎng)絡的覆蓋范圍劃分 局域網(wǎng)（局域網(wǎng)（LAN，Local Area Network），一般用微機通過），一般用微機通過高速通信線路連接，覆蓋范圍從幾百米到幾公里，通常用于連高速通信線路連接，覆蓋范圍從幾百米到幾公里，通常用于連接一個房間、一層樓或一座建筑物。局域網(wǎng)傳輸速率高，可靠接一個房間、一層樓或一座建筑物。局域網(wǎng)傳輸速率高，可靠性好，適用各種傳輸介質，建設成本低。性好，適用各種傳輸介質，建設成本低。 城域網(wǎng)（城域網(wǎng)（MAN，Metropolitan Area Network），是在一座）

4、，是在一座城市范圍內建立的計算機通信網(wǎng)，通常使用與局域網(wǎng)相似的技城市范圍內建立的計算機通信網(wǎng)，通常使用與局域網(wǎng)相似的技術，但對媒介訪問控制在實現(xiàn)方法上有所不同，它一般可將同術，但對媒介訪問控制在實現(xiàn)方法上有所不同，它一般可將同一城市內不同地點的主機、數(shù)據(jù)庫以及一城市內不同地點的主機、數(shù)據(jù)庫以及LAN 等互相連接起來。等互相連接起來。返 回目 錄上一頁下一頁結 束計算機文化基礎2022-4-115計算機網(wǎng)絡的分類 廣域網(wǎng)（廣域網(wǎng)（WAN，Wide Area Network），用于連接不同城），用于連接不同城市之間的市之間的LAN 或或WAN。廣域網(wǎng)的通信子網(wǎng)主要采用分組交換。廣域網(wǎng)的通信子網(wǎng)主要

5、采用分組交換技術，常常借用傳統(tǒng)的公共傳輸網(wǎng)（如電話網(wǎng)），這就使廣域技術，常常借用傳統(tǒng)的公共傳輸網(wǎng)（如電話網(wǎng)），這就使廣域網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸相對較慢，傳輸誤碼率也較高。隨著光纖通信網(wǎng)網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸相對較慢，傳輸誤碼率也較高。隨著光纖通信網(wǎng)絡的建設，廣域網(wǎng)的速度將大大提高。廣域網(wǎng)可以覆蓋一個地絡的建設，廣域網(wǎng)的速度將大大提高。廣域網(wǎng)可以覆蓋一個地區(qū)或國家。區(qū)或國家。 因特網(wǎng)（因特網(wǎng)（Internet），可以說是最大的廣域網(wǎng)。它將世界各），可以說是最大的廣域網(wǎng)。它將世界各地的廣域網(wǎng)、局域網(wǎng)等互聯(lián)起來，形成一個整體，實現(xiàn)全球范地的廣域網(wǎng)、局域網(wǎng)等互聯(lián)起來，形成一個整體，實現(xiàn)全球范圍內的數(shù)據(jù)通信和資源共享。圍內

6、的數(shù)據(jù)通信和資源共享。返 回目 錄上一頁下一頁結 束計算機文化基礎2022-4-116計算機網(wǎng)絡的分類 按傳輸介質劃分按傳輸介質劃分 計算機網(wǎng)絡按傳輸介質的不同可以劃分成有線網(wǎng)和無線網(wǎng)。計算機網(wǎng)絡按傳輸介質的不同可以劃分成有線網(wǎng)和無線網(wǎng)。 有線網(wǎng)采用雙絞線、同軸電纜、光纖或電話線做傳輸介質。有線網(wǎng)采用雙絞線、同軸電纜、光纖或電話線做傳輸介質。采用雙絞線和同軸電纜連成的網(wǎng)絡經(jīng)濟且安裝簡便，但傳輸距采用雙絞線和同軸電纜連成的網(wǎng)絡經(jīng)濟且安裝簡便，但傳輸距離相對較短。以光纖為介質的網(wǎng)絡傳輸距離遠，傳輸率高，抗離相對較短。以光纖為介質的網(wǎng)絡傳輸距離遠，傳輸率高，抗干擾能力強，安全好用，但成本稍高。干擾能

7、力強，安全好用，但成本稍高。 無線網(wǎng)主要以無線電波或紅外線為傳輸介質，聯(lián)網(wǎng)方式靈無線網(wǎng)主要以無線電波或紅外線為傳輸介質，聯(lián)網(wǎng)方式靈活方便，但聯(lián)網(wǎng)費用稍高，可靠性和安全性還有待完善。另外，活方便，但聯(lián)網(wǎng)費用稍高，可靠性和安全性還有待完善。另外，還有衛(wèi)星數(shù)據(jù)通信網(wǎng)，它是通過衛(wèi)星進行數(shù)據(jù)通信的。還有衛(wèi)星數(shù)據(jù)通信網(wǎng)，它是通過衛(wèi)星進行數(shù)據(jù)通信的。返 回目 錄上一頁下一頁結 束計算機文化基礎2022-4-117計算機網(wǎng)絡的分類 按傳輸技術劃分按傳輸技術劃分 1.廣播式網(wǎng)絡廣播式網(wǎng)絡 2.點到點網(wǎng)絡點到點網(wǎng)絡返 回目 錄上一頁下一頁結 束計算機文化基礎2022-4-118計算機網(wǎng)絡的分類 按交換功能劃分按交

8、換功能劃分 根據(jù)交換功能的不同，計算機網(wǎng)絡可分為：電路交換網(wǎng)、根據(jù)交換功能的不同，計算機網(wǎng)絡可分為：電路交換網(wǎng)、報文交換網(wǎng)、分組交換網(wǎng)和混合交換網(wǎng)。報文交換網(wǎng)、分組交換網(wǎng)和混合交換網(wǎng)。返 回目 錄上一頁下一頁結 束計算機文化基礎2022-4-119計算機網(wǎng)絡的分類 2. 按網(wǎng)絡的拓撲結構劃分按網(wǎng)絡的拓撲結構劃分 把網(wǎng)絡中的計算機等設備抽象為點，把網(wǎng)絡中的通信媒體抽把網(wǎng)絡中的計算機等設備抽象為點，把網(wǎng)絡中的通信媒體抽象為線，這樣就形成了由點和線組成的幾何圖形，即采用拓撲學象為線，這樣就形成了由點和線組成的幾何圖形，即采用拓撲學方法抽象出的網(wǎng)絡結構，我們稱之為網(wǎng)絡的拓撲結構。計算機網(wǎng)方法抽象出的網(wǎng)

9、絡結構，我們稱之為網(wǎng)絡的拓撲結構。計算機網(wǎng)絡按拓撲結構可以分成總線型網(wǎng)絡、星形網(wǎng)絡、環(huán)形網(wǎng)絡、樹狀絡按拓撲結構可以分成總線型網(wǎng)絡、星形網(wǎng)絡、環(huán)形網(wǎng)絡、樹狀網(wǎng)絡和混合型網(wǎng)絡等。網(wǎng)絡和混合型網(wǎng)絡等。 1） 總線型拓撲總線型拓撲 總線型拓撲采用單一信道作為傳輸介質，所有主機（或站點）總線型拓撲采用單一信道作為傳輸介質，所有主機（或站點）通過專門的連接器接到這根稱為總線的公共信道上，如圖通過專門的連接器接到這根稱為總線的公共信道上，如圖7-2 所示。所示。返 回圖7-2 總線型拓撲目 錄上一頁下一頁結 束計算機文化基礎2022-4-11107.1.5 計算機網(wǎng)絡的分類 在總線型拓撲中，任何一臺主機發(fā)送

10、的信息都沿著總線向兩在總線型拓撲中，任何一臺主機發(fā)送的信息都沿著總線向兩個方向擴散，并且總能被總線上的每一臺主機所接收。由于其信個方向擴散，并且總能被總線上的每一臺主機所接收。由于其信息是向四周傳播的，類似于廣播，所以總線網(wǎng)絡也被稱為廣播網(wǎng)。息是向四周傳播的，類似于廣播，所以總線網(wǎng)絡也被稱為廣播網(wǎng)。這種拓撲結構的所有主機都彼此進行了連接，從而可以直接通信。這種拓撲結構的所有主機都彼此進行了連接，從而可以直接通信。 總線型拓撲結構的優(yōu)點是：結構簡單，布線容易，站點擴展總線型拓撲結構的優(yōu)點是：結構簡單，布線容易，站點擴展靈活方便，可靠性高。缺點是：故障檢測和隔離較困難，總線負靈活方便，可靠性高。缺

11、點是：故障檢測和隔離較困難，總線負載能力較低。另外，一旦線纜中出現(xiàn)斷路，就會使主機之間造成載能力較低。另外，一旦線纜中出現(xiàn)斷路，就會使主機之間造成分離，使整個網(wǎng)段通信中止。分離，使整個網(wǎng)段通信中止。返 回目 錄上一頁下一頁結 束計算機文化基礎2022-4-11117.1.5 計算機網(wǎng)絡的分類 2） 環(huán)形拓撲環(huán)形拓撲 環(huán)形拓撲是一個包括若干節(jié)點和鏈路的單一封閉環(huán)，每個節(jié)環(huán)形拓撲是一個包括若干節(jié)點和鏈路的單一封閉環(huán)，每個節(jié)點只與相鄰的兩個節(jié)點相連，如圖點只與相鄰的兩個節(jié)點相連，如圖7-3 所示。所示。在環(huán)形拓撲中，信息沿著環(huán)路按同一個方向傳輸，依次通過每一在環(huán)形拓撲中，信息沿著環(huán)路按同一個方向傳輸

12、，依次通過每一臺主機。各主機識別信息中的目的地址，如與本機地址相符，則臺主機。各主機識別信息中的目的地址，如與本機地址相符，則信息被接收下來。信息環(huán)繞一周后由發(fā)送主機將其從環(huán)上刪除。信息被接收下來。信息環(huán)繞一周后由發(fā)送主機將其從環(huán)上刪除。 環(huán)形結構的優(yōu)點：容易安裝和監(jiān)控，傳輸最大延遲時間是固環(huán)形結構的優(yōu)點：容易安裝和監(jiān)控，傳輸最大延遲時間是固定的，傳輸控制機制簡單，實時性強。缺點：網(wǎng)絡中任何一臺計定的，傳輸控制機制簡單，實時性強。缺點：網(wǎng)絡中任何一臺計算機的故障都會影響整個網(wǎng)絡的正常工作，故障檢測比較困難，算機的故障都會影響整個網(wǎng)絡的正常工作，故障檢測比較困難，節(jié)點增、刪不方便。節(jié)點增、刪不方

13、便。返 回圖7-3 環(huán)形拓撲目 錄上一頁下一頁結 束計算機文化基礎2022-4-11127.1.5 計算機網(wǎng)絡的分類 3） 星形拓撲星形拓撲 星形拓撲是由各個節(jié)點通過專用鏈路連接到中央節(jié)點上而形成的網(wǎng)絡星形拓撲是由各個節(jié)點通過專用鏈路連接到中央節(jié)點上而形成的網(wǎng)絡結構，如圖結構，如圖7-4 所示。所示。 在星形拓撲中，各節(jié)點計算機通過傳輸線路與中心節(jié)點相連，信息從在星形拓撲中，各節(jié)點計算機通過傳輸線路與中心節(jié)點相連，信息從計算機通過中央節(jié)點傳送到網(wǎng)上的所有計算機。星形網(wǎng)絡的特點是很容易計算機通過中央節(jié)點傳送到網(wǎng)上的所有計算機。星形網(wǎng)絡的特點是很容易在網(wǎng)絡中增加新節(jié)點，數(shù)據(jù)的安全性和優(yōu)先級容易控制

14、。網(wǎng)絡中的某一臺在網(wǎng)絡中增加新節(jié)點，數(shù)據(jù)的安全性和優(yōu)先級容易控制。網(wǎng)絡中的某一臺計算機或者一條線路的故障不會影響整個網(wǎng)絡的運行。計算機或者一條線路的故障不會影響整個網(wǎng)絡的運行。 星形結構的優(yōu)點：傳輸速度快，誤差小，擴容比較方便，易于管理和星形結構的優(yōu)點：傳輸速度快，誤差小，擴容比較方便，易于管理和維護，故障的檢測和隔離也很方便。缺點：中央節(jié)點是整個網(wǎng)絡的瓶頸，維護，故障的檢測和隔離也很方便。缺點：中央節(jié)點是整個網(wǎng)絡的瓶頸，必須具有很高的可靠性。中央節(jié)點一旦發(fā)生故障，整個網(wǎng)絡就會癱瘓。另必須具有很高的可靠性。中央節(jié)點一旦發(fā)生故障，整個網(wǎng)絡就會癱瘓。另外，每個節(jié)點都要和中央節(jié)點相連，需要耗費大量的

15、電纜。實際上大都是外，每個節(jié)點都要和中央節(jié)點相連，需要耗費大量的電纜。實際上大都是采用交換機來構建多級結構的星形網(wǎng)絡，形成擴展星形結構。采用交換機來構建多級結構的星形網(wǎng)絡，形成擴展星形結構。返 回圖7-4 星形拓撲目 錄上一頁下一頁結 束計算機文化基礎2022-4-11137.1.5 計算機網(wǎng)絡的分類 4） 樹狀拓撲樹狀拓撲 樹狀拓撲是從總線型拓撲演變而來的，在樹狀拓撲中，任何樹狀拓撲是從總線型拓撲演變而來的，在樹狀拓撲中，任何一個節(jié)點發(fā)送信息后都要傳送到根節(jié)點，然后從根節(jié)點返回整個一個節(jié)點發(fā)送信息后都要傳送到根節(jié)點，然后從根節(jié)點返回整個網(wǎng)絡，如圖網(wǎng)絡，如圖7-5 所示。所示。 這種結構的網(wǎng)絡

16、在擴容和容錯方面都有很大優(yōu)勢，很容易將這種結構的網(wǎng)絡在擴容和容錯方面都有很大優(yōu)勢，很容易將錯誤隔離在小范圍內。這種網(wǎng)絡依賴根節(jié)點，如果根節(jié)點出了故錯誤隔離在小范圍內。這種網(wǎng)絡依賴根節(jié)點，如果根節(jié)點出了故障，則整個網(wǎng)絡將會癱瘓。障，則整個網(wǎng)絡將會癱瘓。返 回圖7-5 樹狀拓撲目 錄上一頁下一頁結 束計算機文化基礎2022-4-11147.1.5 計算機網(wǎng)絡的分類 5） 網(wǎng)狀拓撲網(wǎng)狀拓撲 網(wǎng)狀結構由節(jié)點和連接節(jié)點的點到點鏈路組成，每個節(jié)點都網(wǎng)狀結構由節(jié)點和連接節(jié)點的點到點鏈路組成，每個節(jié)點都有一條或幾條鏈路同其他節(jié)點相連，如圖有一條或幾條鏈路同其他節(jié)點相連，如圖7-6 所示。所示。 網(wǎng)狀結構通常用

17、于廣域網(wǎng)中，優(yōu)點是節(jié)點間路徑多，局部的網(wǎng)狀結構通常用于廣域網(wǎng)中，優(yōu)點是節(jié)點間路徑多，局部的故障不會影響整個網(wǎng)絡的正常工作，可靠性高，而且網(wǎng)絡擴充和故障不會影響整個網(wǎng)絡的正常工作，可靠性高，而且網(wǎng)絡擴充和主機入網(wǎng)比較靈活、簡單。但這種網(wǎng)絡的結構和協(xié)議比較復雜，主機入網(wǎng)比較靈活、簡單。但這種網(wǎng)絡的結構和協(xié)議比較復雜，建網(wǎng)成本高。建網(wǎng)成本高。返 回圖7-6 網(wǎng)絡拓撲 目 錄上一頁下一頁 返 回2022-4-11計算機文化基礎15計算機網(wǎng)絡的體系結構計算機網(wǎng)絡的體系結構 1.OSI參考模型參考模型開放系統(tǒng)互連參考模型 (Open System Interconnect 簡稱OSI）是國際標準化組織(I

18、SO)和國際電報電話咨詢委員會(CCITT)聯(lián)合制定的開放系統(tǒng)互連參考模型，為開放式互連信息系統(tǒng)提供了一種功能結構的框架。它從低到高分別是：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。 目 錄上一頁下一頁 返 回2022-4-11計算機文化基礎16計算機網(wǎng)絡的體系結構計算機網(wǎng)絡的體系結構 1.OSI參考模型參考模型 物理層：提供為建立、維護和拆除物理鏈路所需要的機械的、電氣的、功能的和規(guī)程的特性；有關的物理鏈路上傳輸非結構的位流以及故障檢測指示。 數(shù)據(jù)鏈路層：在網(wǎng)絡層實體間提供數(shù)據(jù)發(fā)送和接收的功能和過程；提供數(shù)據(jù)鏈路的流控。 網(wǎng)絡層：控制分組傳送系統(tǒng)的操作、路由選擇、擁護控制、

19、網(wǎng)絡互連等功能，它的作用是將具體的物理傳送對高層透明。 傳輸層：提供建立、維護和拆除傳送連接的功能；選擇網(wǎng)絡層提供最合適的服務；在系統(tǒng)之間提供可靠的透明的數(shù)據(jù)傳送，提供端到端的錯誤恢復和流量控制。 會話層：提供兩進程之間建立、維護和結束會話連接的功能；提供交互會話的管理功能，如三種數(shù)據(jù)流方向的控制，即一路交互、兩路交替和兩路同時會話模式 。 表示層：代表應用進程協(xié)商數(shù)據(jù)表示；完成數(shù)據(jù)轉換、格式化和文本壓縮。 應用層：提供OSI用戶服務，例如事務處理程序、文件傳送協(xié)議和網(wǎng)絡管理等。 目 錄上一頁下一頁 返 回2022-4-11計算機文化基礎17計算機網(wǎng)絡的體系結構計算機網(wǎng)絡的體系結構 2.TCP/IP參考模型參考模型 目 錄上一頁下一頁 返 回網(wǎng)絡傳輸介質 雙絞線雙絞線 屏蔽雙絞線屏蔽雙絞線 STP (Shielded Twisted Pair) 無屏蔽雙絞線無屏蔽雙絞線 UTP (Unshielded Twisted Pair) 同軸電纜同軸電纜 50 同軸電纜同軸電纜 75 同軸電纜同軸電纜 光纜光纜 目 錄上一頁下一頁 返 回各種電纜銅線銅線聚氯乙烯 套層聚氯乙烯套層屏蔽層絕緣層絕緣層外導體屏蔽層絕緣層絕緣保護套層內導體無屏蔽雙絞線 UTP屏蔽雙絞線 STP同軸電纜 目 錄上一頁下一