1、科學(xué)出版社北京單元一單元一 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述 單元導(dǎo)讀計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)與通信技術(shù)逐步發(fā)展、緊密結(jié)合的產(chǎn)物，是信息社會(huì)的基礎(chǔ)設(shè)施，是信息交換、資源共享和分布式應(yīng)用的重要手段。隨著信息社會(huì)的蓬勃發(fā)展和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷更新，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用已經(jīng)滲透到了各行各業(yè)，并且不斷改變著人們的思想觀念、工作模式和生活方式。 學(xué)習(xí)要點(diǎn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的概念和功能計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類 1.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的概念計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的概念 隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用的不斷深入，人們已經(jīng)不再滿足于單機(jī)系統(tǒng)獨(dú)自運(yùn)行，如何使不同計(jì)算機(jī)連接起來，以實(shí)現(xiàn)資源共享和信息傳遞，成為一種客觀需求，通信技術(shù)的飛速發(fā)展使得這種需

2、求有了實(shí)現(xiàn)的可能。通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的相互結(jié)合，產(chǎn)生了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，從最早的簡(jiǎn)單互連到現(xiàn)在無處不在的Internet，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展大體上經(jīng)歷了四個(gè)發(fā)展階段：面向終端的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)多主機(jī)互聯(lián)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)全球化的Internet。如今網(wǎng)絡(luò)正不斷地影響著我們的工作和生活，也必將改變我們的未來。1.1.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義 凡將地理位置不同，并具有獨(dú)立功能的多個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通過通信設(shè)備和線路而連接起來，且以功能完善的網(wǎng)絡(luò)軟件（網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、信息交換方式及網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)等）實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源共享的系統(tǒng)，可稱為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。我們平時(shí)所接觸的辦公網(wǎng)絡(luò)、校園網(wǎng)絡(luò)，以及我們?cè)L問的Internet，都屬于計(jì)算

3、機(jī)網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模可大可小，最小的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可以是兩臺(tái)計(jì)算機(jī)的互聯(lián)，最大、最復(fù)雜的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是全球范圍的計(jì)算機(jī)互聯(lián)。 網(wǎng)絡(luò)是計(jì)算機(jī)的一個(gè)群體，是由多臺(tái)計(jì)算機(jī)組成的，這些計(jì)算機(jī)是通過一定的通信介質(zhì)互聯(lián)在一起的。計(jì)算機(jī)之間的互聯(lián)是指它們彼此之間能夠交換信息?；ヂ?lián)通常有兩種方式：一種是計(jì)算機(jī)間通過雙絞線、同軸電纜、電話線、光纖等有形通信介質(zhì)連接；另一種是通過紅外光、激光、微波、衛(wèi)星通信信道等無形介質(zhì)互聯(lián)。 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義包括如下幾個(gè)基本要素。 1）至少存在兩個(gè)以上的具有獨(dú)立操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)，相互間需要共享資源、信息交換與傳遞。2）兩個(gè)以上能獨(dú)立操作的計(jì)算機(jī)之間要擁有某種通信手段或方法進(jìn)行互聯(lián)。3）

4、兩個(gè)以上的獨(dú)立實(shí)體之間要做到互相通信，就必須制定各方都認(rèn)可的通信規(guī)則，也就是所謂的通信協(xié)議。4）需要有對(duì)資源進(jìn)行集中管理或分散管理的軟件系統(tǒng)，即所謂的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。上述四個(gè)要素是充分必要的，缺一不可。 目前，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，正在進(jìn)一步引起世界范圍內(nèi)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的變化，促進(jìn)全球信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。計(jì)算機(jī)越普及、應(yīng)用范圍越廣，就越需要將計(jì)算機(jī)互聯(lián)起來構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)。在信息技術(shù)高速發(fā)展的今天，“計(jì)算機(jī)就是網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)就是計(jì)算機(jī)”的概念越來越被人們所接受，計(jì)算機(jī)應(yīng)用正在進(jìn)入一個(gè)全新的網(wǎng)絡(luò)時(shí)代。1.1.2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生與發(fā)展 早在1952年，當(dāng)計(jì)算機(jī)還處于第一代的電子管時(shí)期，美國(guó)就建立了一套SAGE系統(tǒng)，即半自動(dòng)

5、地面防空系統(tǒng)。該系統(tǒng)將遠(yuǎn)距離的雷達(dá)和其他設(shè)備的信息，通過通信線路匯集到一臺(tái)旋風(fēng)型計(jì)算機(jī)，第一次實(shí)現(xiàn)了利用計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)距離地集中控制和人-機(jī)對(duì)話。SAGE系統(tǒng)的誕生被譽(yù)為計(jì)算機(jī)通信發(fā)展史上的里程碑。從此，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)開始逐步形成并發(fā)展。 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的形成大致可分為三個(gè)階段：計(jì)算機(jī)終端網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。1計(jì)算機(jī)終端網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)終端網(wǎng)絡(luò)又稱為分時(shí)多用戶聯(lián)機(jī)系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)如圖1-1所示。 主計(jì)算機(jī)終端通信裝置終端終端主計(jì)算機(jī)前端機(jī)集中器終端終端終端終端終端通信 裝置 主計(jì)算機(jī) 終端 終端 終端 主計(jì)算機(jī) 終端 終端 終端 集 中 器 前 端機(jī) 終端 終端 圖1-1 多用戶聯(lián)機(jī)系統(tǒng) 早期的計(jì)算機(jī)系

6、統(tǒng)規(guī)模龐大、價(jià)格昂貴，設(shè)置在專用機(jī)房，并利用通信設(shè)備和線路連接多個(gè)終端設(shè)備。在通信軟件的控制下，各個(gè)用戶可以在自己的終端上分時(shí)輪流地使用中央計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的資源，這樣既克服了到機(jī)房排隊(duì)等待的現(xiàn)象，又提高了計(jì)算機(jī)的效率和系統(tǒng)資源的利用率。 終端設(shè)備是用戶訪問中央計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的窗口，它具有特殊的編輯和會(huì)話功能。一臺(tái)計(jì)算機(jī)所能連接的終端的數(shù)量隨其中央主計(jì)算機(jī)的性能而定，處理能力強(qiáng)且運(yùn)行速度快的計(jì)算機(jī)連接的終端設(shè)備就多些，而處理能力低且運(yùn)行速度稍慢的計(jì)算機(jī)，連接終端設(shè)備就相對(duì)要少一些。 面向終端的網(wǎng)絡(luò)存在以下兩個(gè)缺點(diǎn)：1）主計(jì)算機(jī)的負(fù)荷較重，它既要承擔(dān)多終端系統(tǒng)的通信控制和通信數(shù)據(jù)的處理工 作，同時(shí)還要執(zhí)行

7、每個(gè)用戶的作業(yè)。2）由于終端設(shè)備的速率低，操作時(shí)間長(zhǎng)，尤其是在遠(yuǎn)距離時(shí)，每個(gè)用戶獨(dú)一條通信線路，因此花費(fèi)高。另外，這種操作方式需要頻繁地打擾主計(jì)算機(jī)，影響了其工作效率。2計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò) 20世紀(jì)60年代中期，計(jì)算機(jī)獲得日益廣泛的應(yīng)用。在一些大型公司、企事業(yè)部門和軍事部門中，往往擁有若干個(gè)分散的計(jì)算機(jī)終端網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，系統(tǒng)之間迫切需要交換數(shù)據(jù)、進(jìn)行業(yè)務(wù)聯(lián)系。為了滿足應(yīng)用的需要，將多個(gè)計(jì)算機(jī)終端網(wǎng)絡(luò)連接起來，就形成了以傳輸信息為主要目的的計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)。 計(jì)算機(jī)終端網(wǎng)絡(luò)是以中央計(jì)算機(jī)為核心的集中式系統(tǒng)，只有“終端-計(jì)算機(jī)”之間的通信，而計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)是含有前端處理器（CCP，又叫通信控制處理器）的多機(jī)

8、系統(tǒng)，它不僅在系統(tǒng)內(nèi)部而且在互聯(lián)的系統(tǒng)間，實(shí)現(xiàn)了“計(jì)算機(jī)-計(jì)算機(jī)”之間通信，其結(jié)構(gòu)模型如圖1-2所示。圖1-2 具有前端處理機(jī)的多機(jī)系統(tǒng)通通信信子子網(wǎng)網(wǎng)資資源源子子網(wǎng)網(wǎng)CCPCCPCCPCCPCCPCCP主機(jī)主機(jī)主機(jī)終端終端終端 資源子網(wǎng) 通信子網(wǎng) 主機(jī) 終端 主機(jī) 終端 終端 主機(jī) CCP CCP CCP CCP CCP CCP 計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)的工作過程是這樣的，終端設(shè)備先把信息送到集中器，并由集中器集中存儲(chǔ)、裝配成用戶的作業(yè)信息，然后再傳給前端處理器，前端處理器以中斷方式把收到的數(shù)據(jù)送給主計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。當(dāng)主計(jì)算機(jī)要向終端發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，先送到前端處理器，然后由前端處理器傳給集中器，再由集中器

9、按照信息中指定的終端設(shè)備地址分配給相應(yīng)的終端用戶。 在計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)中，主機(jī)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸都是通過各自的前端處理器實(shí)現(xiàn)的，由于全網(wǎng)缺乏統(tǒng)一的軟件控制信息交換和資源共享因此它仍屬于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的低級(jí)形式，這一時(shí)期被視為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的第二個(gè)階段。3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 20世紀(jì)60年代末期，美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局成功地開發(fā)了ARPA網(wǎng)絡(luò)（Advanced Research Project Agency Network），它是世界上第一個(gè)以資源共享為主要目的的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，它的誕生標(biāo)志著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展進(jìn)入到第三個(gè)階段。ARPA網(wǎng)絡(luò)在1969年建立時(shí)僅有4個(gè)節(jié)點(diǎn)，到1976年便發(fā)展為在全國(guó)有60個(gè)IMP（

10、接口信息處理機(jī)）和100個(gè)主機(jī)系統(tǒng)，并在地理上從美國(guó)本土延伸到夏威夷和歐洲。到20世紀(jì)80年代，又發(fā)展成為具有100個(gè)IMP和300個(gè)主機(jī)系統(tǒng)的世界網(wǎng)絡(luò)。雖然ARPA網(wǎng)絡(luò)已于1990年退役，但它為今天的Internet的誕生與發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)的硬件組成一樣，都是由主計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、終端設(shè)備、通信設(shè)備和通信線路四大部分組成的。在結(jié)構(gòu)上都是將若干個(gè)多機(jī)系統(tǒng)用高速通信線路連接起來，使它們的主計(jì)算機(jī)之間能相互交換信息、調(diào)用軟件以及調(diào)用其中任一主計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的任何資源。 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)的根本區(qū)別是，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是由網(wǎng)絡(luò)操作軟件來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的共享和管理的；而計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)

11、中，用戶只能把網(wǎng)絡(luò)看成是若干功能不同的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之集合，為了訪問這些資源，用戶需要自行確定其所在的位置，然后才能調(diào)用。因此，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)不只是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的簡(jiǎn)單連接，還必須有網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的支持。 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是計(jì)算機(jī)應(yīng)用的高級(jí)形式，它充分體現(xiàn)了信息傳輸與分配手段和信息處理手段的有機(jī)聯(lián)系。從功能角度出發(fā)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可以看成是由通信子網(wǎng)和資源子網(wǎng)兩個(gè)部分構(gòu)成的，如圖1-3所示。從用戶角度來看，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)則是一個(gè)透明的數(shù)據(jù)傳輸機(jī)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)上用戶不必考慮網(wǎng)絡(luò)的存在而訪問網(wǎng)絡(luò)中的任何資源。3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通通 信信 子子 網(wǎng)網(wǎng)路 由 器路 由 器路 由 器路 由 器路 由 器路 由 器主 機(jī)局 域 網(wǎng)主 機(jī)局 域

12、網(wǎng)主 機(jī)局 域 網(wǎng)主 機(jī)局 域 網(wǎng)路 由 器路 由 器路 由 器路 由 器服 務(wù) 器服 務(wù) 器服 務(wù) 器服 務(wù) 器 主 機(jī) 通通 信信 子子 網(wǎng)網(wǎng) 局 域 網(wǎng) 路 由 器 服 務(wù) 器 路 由 器 路 由 器 路 由 器 路 由 器 路 由 器 路 由 器 路 由 器 主 機(jī) 局 域 網(wǎng) 服 務(wù) 器 服 務(wù) 器 路 由 器 主 機(jī) 局 域 網(wǎng) 服 務(wù) 器 主 機(jī) 路 由 器 局 域 網(wǎng) 圖1-3 通信子網(wǎng)和資源子網(wǎng) 需要說明的是，上述計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)三個(gè)階段的劃分并不是絕對(duì)的，各個(gè)階段之間也是不能迥然分得很清的。如第一階段以面向終端為主，而第二階段也屬面向終端的范疇，第二階段和第三階段也同樣存在交叉，

13、甚至有的書刊并不把它們分開，而都視為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。1數(shù)據(jù)通信 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為我們提供了最快捷、最經(jīng)濟(jì)的數(shù)據(jù)傳輸和信息交換的手段。例如在一個(gè)企業(yè)網(wǎng)內(nèi)部可以非常方便地將一個(gè)文件從一臺(tái)計(jì)算機(jī)傳遞到另一臺(tái)計(jì)算機(jī)，而通過互聯(lián)網(wǎng)可以在幾秒內(nèi)將一封電子郵件由中國(guó)傳送到世界各地。另外，現(xiàn)在普遍使用的銀行系統(tǒng)通存通兌業(yè)務(wù)、民航及鐵路的自動(dòng)售票系統(tǒng)都是依賴于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)所提供的數(shù)據(jù)通信功能來實(shí)現(xiàn)的。1.1.3 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能 隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展和日益普及，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用已滲透到社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域，其功能也得到不斷擴(kuò)展。歸納起來，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能主要有以下幾個(gè)方面。2資源共享 構(gòu)建計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的主要目的是實(shí)現(xiàn)資源共

14、享。所謂資源共享是指所有網(wǎng)內(nèi)用戶均能使用網(wǎng)內(nèi)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的全部或部分資源，使網(wǎng)絡(luò)中的各計(jì)算機(jī)能夠互通有無、分工協(xié)作，從而大大提高系統(tǒng)資源的利用率。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，可共享的資源包括硬件資源、軟件資源和數(shù)據(jù)資源。 1）硬件共享。硬件共享主要指共享網(wǎng)絡(luò)中的輸入/輸出設(shè)備、存儲(chǔ)設(shè)備和大型的計(jì)算機(jī)等資源，如打印機(jī)、光驅(qū)、硬盤、調(diào)制解調(diào)器等。通過硬件共享可以避免重復(fù)購(gòu)買各種硬件設(shè)備，從而節(jié)省經(jīng)費(fèi)和便于管理。例如，將網(wǎng)絡(luò)中打印機(jī)共享后，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的所有計(jì)算機(jī)可以共同使用一臺(tái)打印機(jī)來打印文件，既方便又節(jié)省費(fèi)用。2資源共享2）軟件共享。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的軟件共享功能可以使我們將軟件安裝在某一臺(tái)計(jì)算機(jī)上，讓其他計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程

15、調(diào)用并使用這個(gè)軟件，既降低了軟件安裝和維護(hù)的工作量，又方便了用戶的使用和管理。 3）數(shù)據(jù)共享。通過數(shù)據(jù)共享功能可以使網(wǎng)絡(luò)用戶使用其他計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)。例如，在同一網(wǎng)絡(luò)中的計(jì)算機(jī)可以讀取和復(fù)制另一臺(tái)計(jì)算機(jī)的文件。通過互聯(lián)網(wǎng)，甚至可以共享世界各地的計(jì)算機(jī)中的文件資源。3提高計(jì)算機(jī)的可靠性和可用性 在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，同一資源可以分布在系統(tǒng)中的多處，一旦系統(tǒng)某部分出現(xiàn)故障，即可從另一部分獲得同樣資源，從而避免因個(gè)別部件或局部故障而導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)失效。這種可靠性對(duì)于軍事、電力、銀行等可靠性要求極高的領(lǐng)域尤為重要。例如，在美國(guó)“911”事件發(fā)生時(shí)，某家處于事件現(xiàn)場(chǎng)的銀行系統(tǒng)全部被毀，但這家銀行的業(yè)務(wù)并沒有停止，因

16、為這家銀行在另一處的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)接管了這家銀行的所有業(yè)務(wù)。4促進(jìn)分布式計(jì)算與協(xié)同工作 利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分布式計(jì)算和協(xié)同工作的特性，可以將一些大型且復(fù)雜的處理任務(wù)分散到不同的計(jì)算機(jī)上，這樣既可以使一臺(tái)計(jì)算機(jī)負(fù)擔(dān)不會(huì)太重，又?jǐn)U大了單機(jī)的功能，從而實(shí)現(xiàn)分布式處理和均衡負(fù)荷的作用。例如，在開發(fā)大型軟件時(shí)，通常將軟件分成若干模塊，并由不同人開發(fā)各個(gè)模塊，最后再將不同模塊整合到一起來提高軟件開發(fā)的效率。 1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成和邏輯結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的硬件系統(tǒng)一般指網(wǎng)絡(luò)中的計(jì)算機(jī)、傳輸介質(zhì)和網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備等。1）計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本模塊，主要完成數(shù)據(jù)信息的收集、存儲(chǔ)、處理和輸出等任務(wù)，是網(wǎng)絡(luò)信息的

17、生產(chǎn)者和加工者。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的計(jì)算機(jī)根據(jù)其功能分為服務(wù)器和工作站。服務(wù)器的主要功能是通過網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)控制和協(xié)調(diào)網(wǎng)絡(luò)中各工作站的運(yùn)行，處理和響應(yīng)各工作站同時(shí)發(fā)來的各種網(wǎng)絡(luò)操1硬件系統(tǒng) 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)由硬件和軟件系統(tǒng)組成。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)從邏輯上可劃分為通信子網(wǎng)和資源子網(wǎng)兩個(gè)層次。1.2.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本組成和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)一樣，一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)也是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成。1硬件系統(tǒng)2）傳輸介質(zhì)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的傳輸介質(zhì)主要負(fù)責(zé)將網(wǎng)絡(luò)中的計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備連接起來，并提供數(shù)據(jù)信息的傳輸通道。常用的傳輸介質(zhì)包括同軸電纜、雙絞線、光纖和無線介質(zhì)。 3）網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的連接設(shè)備主要負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)中

18、各計(jì)算機(jī)的互連、數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)發(fā)、數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換等。常用的網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備包括網(wǎng)卡、集線器、中繼器、交換機(jī)和路由器等。作請(qǐng)求，提供各種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。服務(wù)器通常是網(wǎng)絡(luò)中配置較好、性能較高的計(jì)算機(jī)。工作站又稱為客戶機(jī)，是網(wǎng)絡(luò)中各用戶的工作場(chǎng)所，通常是一臺(tái)微機(jī)或終端，其性能一般低于服務(wù)器。工作站通常要從服務(wù)器獲得各種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，并接受服務(wù)器的統(tǒng)一管理。2軟件系統(tǒng) 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的軟件系統(tǒng)包括網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件等。 1）網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的作用是管理網(wǎng)絡(luò)的軟/硬件資源，使網(wǎng)絡(luò)中的計(jì)算機(jī)可以相互通信。常見的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)有UNIX、NetWare、Windows NT/2000/2003和Lin

19、ux等。 2）網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議是指網(wǎng)絡(luò)中計(jì)算機(jī)在互相通信時(shí)所遵循的規(guī)則，如TCP/IP、IPX/SPX等。詳細(xì)內(nèi)容我們會(huì)在后面的章節(jié)中進(jìn)一步介紹。 3）網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件是指為某一應(yīng)用目的而開發(fā)的網(wǎng)絡(luò)軟件。如目前常用的辦公自動(dòng)化系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、Internet通信軟件等都屬于網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件。1.2.2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的邏輯結(jié)構(gòu) 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)要完成數(shù)據(jù)處理與數(shù)據(jù)傳輸兩大基本功能，所以從邏輯上可以將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)劃分為兩個(gè)層次：資源子網(wǎng)與通信子網(wǎng)。1資源子網(wǎng) 資源子網(wǎng)由主機(jī)、終端、通信子網(wǎng)接口設(shè)備和各種軟件與駐處資源組成，負(fù)責(zé)全網(wǎng)的數(shù)據(jù)處理并向網(wǎng)絡(luò)用戶提供網(wǎng)絡(luò)資源和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的

20、外層。2通信子網(wǎng) 通信子網(wǎng)由網(wǎng)絡(luò)通信控制處理機(jī)、通信設(shè)備和通信線路組成，負(fù)責(zé)全網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸、轉(zhuǎn)發(fā)等通信處理工作，是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)層。 通信子網(wǎng)與資源子網(wǎng)是相輔相成的。通信子網(wǎng)為網(wǎng)絡(luò)提供信息傳輸?shù)耐ǖ溃Y源子網(wǎng)為網(wǎng)絡(luò)提供資源和服務(wù)。沒有通信子網(wǎng)，資源子網(wǎng)的信息無法正常傳輸；沒有資源子網(wǎng)，通信子網(wǎng)的傳輸功能也就失去意義。 將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)劃分為通信子網(wǎng)與資源子網(wǎng)兩層結(jié)構(gòu)后，便于研究和設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)。其中通信子網(wǎng)專門完成數(shù)據(jù)傳輸功能，可以單獨(dú)設(shè)計(jì)和建設(shè)，使網(wǎng)絡(luò)用戶可以集中精力進(jìn)行資源子網(wǎng)的建設(shè)，從而大大促進(jìn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。2通信子網(wǎng)1.2.3 兩種類型的通信子網(wǎng) 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的總體結(jié)構(gòu)基本上取決于其通信子網(wǎng)

21、的組成和結(jié)構(gòu)。通信子網(wǎng)的組成和結(jié)構(gòu)與其通信控制方式有著內(nèi)在的聯(lián)系。 按照通信控制方式的不同，通信子網(wǎng)有以下兩種基本類型。 1點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信子網(wǎng)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信子網(wǎng) 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信子網(wǎng)中包含多條通信線路，每一條通信線路連接兩個(gè)節(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)。任意兩個(gè)非直接互聯(lián)的節(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)之間通信必須通過一個(gè)以上的節(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)轉(zhuǎn)接，每個(gè)中間節(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)首先將接收到的信息存儲(chǔ)起來，等到所要求的輸出線路空閑時(shí)再將信息轉(zhuǎn)發(fā)出去。因此，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信子網(wǎng)又被稱為存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)式通信子網(wǎng)。2共享信道通信子網(wǎng) 在共享信道通信子網(wǎng)中，所有的節(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)共享一條通信線路或信道，任一時(shí)刻子網(wǎng)中最多只能有一個(gè)節(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)在發(fā)送信息，即任一時(shí)刻最多只能有一個(gè)信息在網(wǎng)中

22、傳送。傳送中的信息將被所有的節(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)接收，若信息的目的地址與接收的節(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)地址不符，則被丟棄。 通信子網(wǎng)的這兩種結(jié)構(gòu)，分別適用于不同的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。一般來說，遠(yuǎn)程網(wǎng)一般是采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信方式，而局域網(wǎng)則大多為共享信道通信方式。由于通信控制方式的不同，使得它們?cè)谛盘?hào)編碼、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、接口設(shè)備、連接方式等諸方面都表現(xiàn)出明顯的差異。1.3 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可以按不同角度進(jìn)行分類，如可以按網(wǎng)絡(luò)覆蓋的地理范圍分類、按網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類、按網(wǎng)絡(luò)中計(jì)算機(jī)所處的地位分類等。1按網(wǎng)絡(luò)所覆蓋的地理范圍分類按網(wǎng)絡(luò)所覆蓋的地理范圍分類 按網(wǎng)絡(luò)所覆蓋的地理范圍的不同，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可分為局域網(wǎng)（LAN，Local

23、Area Network）、城域網(wǎng)（MAN，Metropolitan Area Network）、廣域網(wǎng)（WAN，Wide Area Network）三種類型。 1）局域網(wǎng)：是指在較小的地理范圍內(nèi)由計(jì)算機(jī)、通信線路和網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備組成的網(wǎng)絡(luò)。局域網(wǎng)的分布范圍可以是一個(gè)辦公室、一幢大樓或一個(gè)園區(qū)。它的特點(diǎn)是分布距離近、傳輸速率高、數(shù)據(jù)傳輸可靠等。1按網(wǎng)絡(luò)所覆蓋的地理范圍分類按網(wǎng)絡(luò)所覆蓋的地理范圍分類 2）城域網(wǎng)：是指在一個(gè)城市范圍內(nèi)由計(jì)算機(jī)、通信線路和網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備組成的網(wǎng)絡(luò)。城域網(wǎng)覆蓋范圍介于局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)之間，一般從數(shù)公里至數(shù)十公里，如一個(gè)城市的銀行系統(tǒng)全市聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)全市的通存通兌，這樣的網(wǎng)絡(luò)屬

24、于城域網(wǎng)。 3）廣域網(wǎng)：當(dāng)網(wǎng)絡(luò)的地理范圍不斷擴(kuò)大，可以把不同城市、不同地區(qū)、不同國(guó)家的計(jì)算機(jī)連接起來的時(shí)候，也就形成了廣域網(wǎng)。在廣域網(wǎng)中，連接著數(shù)量眾多的計(jì)算機(jī)。我們經(jīng)常訪問的Internet就是一個(gè)典型的廣域網(wǎng)。2按網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類 所謂網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，是以拓?fù)湎到y(tǒng)的方法來研究計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)。拓?fù)涞母拍钍菑膱D論中的相關(guān)概念演變而來，是一種研究與大小形狀無關(guān)的點(diǎn)、線、面特點(diǎn)的數(shù)學(xué)方法。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，拋開網(wǎng)絡(luò)中的具體設(shè)備，把工作站、服務(wù)器等網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的實(shí)體抽象為“點(diǎn)”，把網(wǎng)絡(luò)中的通信介質(zhì)抽象為“線”。若從拓?fù)鋵W(xué)的觀點(diǎn)看網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，抽象出網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)，就形成了點(diǎn)和線組成的幾何圖形，形成網(wǎng)絡(luò)拓

25、撲結(jié)構(gòu)概念。 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要有總線型、環(huán)型、星型、樹型和網(wǎng)狀。基本網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲饕腥N模式：總線型、星型和環(huán)型。（1）總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采用一條單根的通信線路（總線）作為公共的傳輸通道，所有的節(jié)點(diǎn)都通過相應(yīng)的接口直接連接到總線上，并通過總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，如圖1-4所示。 總線型網(wǎng)絡(luò)使用廣播式傳輸技術(shù)，總線上的所有節(jié)點(diǎn)都可以發(fā)送數(shù)據(jù)到總線上，數(shù)據(jù)沿總線傳播。但是，由于所有節(jié)點(diǎn)共享同一條公共通道，所以在任何時(shí)候只允許一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)。當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)，并在總線上傳播時(shí)，數(shù)據(jù)可以被總線上的其他所有節(jié)點(diǎn)接收。各節(jié)點(diǎn)在接收數(shù)據(jù)后，分析目的物理地址再?zèng)Q定是否接收該數(shù)據(jù)。粗、細(xì)同軸

26、電纜以太網(wǎng)就是這種結(jié)構(gòu)的典型代表。 總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有如下特點(diǎn)。1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單靈活，易于擴(kuò)展。 2）共享能力強(qiáng)，便于廣播式傳輸。 3）網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)速度快，但負(fù)荷重時(shí)則性能迅速下降。 4）局部站點(diǎn)故障不影響整體，可靠性較高。但是，總線出現(xiàn)故障，則將影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。 5）易于安裝，費(fèi)用低。 6）網(wǎng)絡(luò)效率和帶寬利用率低。 7）采用分布控制方式，各節(jié)點(diǎn)通過總線直接通信。 8）各工作站點(diǎn)平等，都有權(quán)爭(zhēng)用總線，不受某站點(diǎn)仲裁。（2）環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 環(huán)型結(jié)構(gòu)是各個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)通過環(huán)型接口連在一條首尾相接的閉合環(huán)型通信線路中，如圖1-5所示。環(huán)型結(jié)構(gòu)有兩種類型，即單環(huán)結(jié)構(gòu)和雙環(huán)結(jié)構(gòu)。令牌環(huán)是單環(huán)結(jié)構(gòu)的典型代表，光纖分布式數(shù)據(jù)

27、接口（FDDI）是雙環(huán)結(jié)構(gòu)的典型代表。 環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的特點(diǎn)如下。 1）在環(huán)型網(wǎng)絡(luò)中，各工作站間無主從關(guān)系，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。 2）信息流在網(wǎng)絡(luò)中沿環(huán)單向傳遞，延遲固定，實(shí)時(shí)性較好。 3）兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間僅有唯一的路徑，簡(jiǎn)化了路徑選擇。 4）可靠性差，任何線路或節(jié)點(diǎn)的故障，都有可能引起全網(wǎng)故障，且故障檢測(cè)困難。 5）可擴(kuò)充性差。 （3）星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都由一條點(diǎn)到點(diǎn)鏈路與中心節(jié)點(diǎn)（公用中心交換設(shè)備，如交換機(jī)、HUB等）相連，如圖1-6所示。信息的傳輸是通過中心節(jié)點(diǎn)的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，并且只能通過中心站點(diǎn)與其他站點(diǎn)通信，星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)如下。 圖1-5 環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 圖1-6 星型

28、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1）星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于管理和維護(hù)。2）易實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)化布線。3）星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)易擴(kuò)充，易升級(jí)。 4）通信線路專用，電纜成本高。 5）星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)由中心節(jié)點(diǎn)控制與管理，中心節(jié)點(diǎn)的可靠性基本上決定了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的可靠性。 6）中心節(jié)點(diǎn)負(fù)擔(dān)重，易成為信息傳輸?shù)钠款i，且中心節(jié)點(diǎn)一旦出現(xiàn)故障，會(huì)導(dǎo)致全網(wǎng)癱瘓。 （3）星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（4）樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是從總線型和星型結(jié)構(gòu)演變來的，它有兩種類型，一種是由總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)派生出來的，它由多條總線連接而成。另一種是星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變種，各節(jié)點(diǎn)按一定的層次連接起來，形狀像一棵倒置的樹，故得名樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如圖1-7所示。在樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的頂端有一個(gè)根節(jié)點(diǎn)，它帶有分支，每個(gè)分支還可以再帶子分支。 圖1-7 樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)如下。1）這種結(jié)構(gòu)是天然的分級(jí)結(jié)構(gòu)。 2）易于擴(kuò)展。 3）易故障隔離，可靠性高。 4）電纜成本高。 5）對(duì)根節(jié)點(diǎn)的依賴性大，一旦根節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障，將導(dǎo)致全網(wǎng)不能 工作。 （4）樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（5）網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是指將各網(wǎng)絡(luò)節(jié)