第1章概述

1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展與前景1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義與功能1.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的類型與模式1.4計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用主要內(nèi)容1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展與前景

1．計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的歷史階段計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展按時(shí)間先后順序大致分4個(gè)階段。⑴面向終端的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)特征：終端(Terminal)共享主機(jī)(Host)的軟硬件資源單臺(tái)主機(jī)：執(zhí)行計(jì)算和通信任務(wù)多臺(tái)終端：執(zhí)行用戶交互(終端集中器/終端服務(wù)器)連接方式：本地或遠(yuǎn)程圖1-1使用終端集中器的通信系統(tǒng)例子：飛機(jī)訂票系統(tǒng)HOST(航空公司總部)Terminals(訂票點(diǎn))通信線路(電話線路)缺點(diǎn)：主機(jī)負(fù)荷重——數(shù)據(jù)處理＋通信線路利用率低集中控制方式，可靠性低改進(jìn)：終端集中器(近/遠(yuǎn)距)前端處理機(jī)（FrontEndProcessor,FEP），通信任務(wù)分離兩層網(wǎng)絡(luò)概念的出現(xiàn)由CCP組成的傳輸網(wǎng)絡(luò)——通信子網(wǎng)，提供信息傳輸服務(wù)建立在通信子網(wǎng)基礎(chǔ)上的主機(jī)集合——資源子網(wǎng)，提供計(jì)算資源CCPCCPHOSTHOSTTTTTTTCCPHOSTTTT通信子網(wǎng)資源子網(wǎng)——主要包括擁有資源的用戶主機(jī)和請(qǐng)求資源的用戶終端、通信子網(wǎng)接口設(shè)備和軟件等，提供訪問網(wǎng)絡(luò)和處理數(shù)據(jù)的能力。負(fù)責(zé)全網(wǎng)數(shù)據(jù)處理和向網(wǎng)絡(luò)用戶提供網(wǎng)絡(luò)資源及網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。通信子網(wǎng)——由結(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)、通信設(shè)備和通信線路組成的獨(dú)立的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。結(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)也稱通信處理機(jī)CCP（CommunicationControlProcessor）或前端處理機(jī)FEP（FrontEndProcessor）是設(shè)置在主計(jì)算機(jī)與通信線路間計(jì)算機(jī)，負(fù)責(zé)通信控制和通信處理工作。通信設(shè)備是數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備，包括集中器、Modem等。兩層網(wǎng)絡(luò)的概念結(jié)構(gòu)CCCHHH資源子網(wǎng)通信子網(wǎng)在通信子網(wǎng)上可有多個(gè)資源子網(wǎng)，共享通信子網(wǎng)的服務(wù)HH演變階段2通信子網(wǎng)規(guī)模逐漸擴(kuò)大私有→社會(huì)公用公用數(shù)據(jù)通信網(wǎng)PSTNX.25優(yōu)點(diǎn)降低用戶系統(tǒng)建設(shè)成本提高通信線路利用率兼容性好公用數(shù)據(jù)通信網(wǎng)HOSTHOSTTTTTTTHOSTTTTT例子互聯(lián)網(wǎng)的前身——ARPANET美蘇冷戰(zhàn)時(shí)期由美國軍方建立的實(shí)驗(yàn)性網(wǎng)絡(luò)最初4個(gè)結(jié)點(diǎn)→70’s的60多個(gè)結(jié)點(diǎn)地域跨越美洲、歐洲具有現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)的許多特征，例如資源共享；分散控制；分組交換；采用專門的通信控制處理機(jī)；分層的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。（3）開放式的標(biāo)準(zhǔn)化計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過20世紀(jì)60年代和70年代前期的發(fā)展，各大計(jì)算機(jī)公司紛紛制定自己的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，最終促成國際標(biāo)準(zhǔn)的制定，遵循網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)標(biāo)推建成的網(wǎng)絡(luò)稱為第三代網(wǎng)絡(luò)。（4）新一代綜合性、智能化、寬帶高速計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在20世紀(jì)90年代中期至21世紀(jì)初期這個(gè)階段，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)向全面互連、高速和智能化發(fā)展，并將得到更廣泛的應(yīng)用。這新一代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)滿足高速、大容量、綜合性、數(shù)字信息傳遞等多方位需求。有一種觀點(diǎn)認(rèn)為，第四代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是以寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)和ATM技術(shù)為核心來建立的。2、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展前景目前，全球以美國為核心的高速計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)即Internet已經(jīng)形成。網(wǎng)絡(luò)互連和高速計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)正成為最新一代的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展方向。美國政府分別于1996年和1997年開始研究發(fā)展更加快速可靠的互聯(lián)網(wǎng)2（Internet2）和下一代互聯(lián)網(wǎng)（NextGenerationInternet，NGI）。它的開發(fā)主要面向遠(yuǎn)程醫(yī)療、遠(yuǎn)程教育、科學(xué)研究、環(huán)境保護(hù)、危機(jī)管理和生產(chǎn)工程等方面。

超高速的光通信技術(shù)、無線通信技術(shù)等新興技術(shù)的發(fā)展，目前的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和應(yīng)用方式將大大改觀。下一代高速計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)將具有主動(dòng)性、可擴(kuò)展性、適應(yīng)性和服務(wù)的可集成性等特征。1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義與功能1．計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義在第一代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)時(shí)期，人們把計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)相結(jié)合實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程信息處理和進(jìn)一步達(dá)到資源共享的系統(tǒng)稱為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。ARPANET問世后，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義發(fā)生了變化，即計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是用通信線路互連起來，能相互共享資源（硬件，軟件，數(shù)據(jù)），并且各自具有獨(dú)立功能的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之集合。隨著分布式技術(shù)的發(fā)展和從用戶使用角度考慮，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義再次發(fā)生變化，即計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是使用一個(gè)NOS來自動(dòng)管理用戶任務(wù)所需的資源，使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)像一個(gè)大的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)一樣對(duì)用戶是透明的。目前通常采用的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義如下：

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是用通信線路將分散在不同地點(diǎn)并具有獨(dú)立功能的多臺(tái)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)互相連接，按照網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，實(shí)現(xiàn)資源共享的信息系統(tǒng)。通信網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)2、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與其他類似系統(tǒng)的比較終端分時(shí)系統(tǒng)各終端分時(shí)占用主機(jī)資源終端無計(jì)算能力，對(duì)主機(jī)的依賴性極強(qiáng)通信主要采用異步串行連接（本地或遠(yuǎn)程）多機(jī)系統(tǒng)緊耦合，主機(jī)間通信多采用共享存儲(chǔ)器、共享總線等（有的系統(tǒng)也采用高速局域網(wǎng)）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分時(shí)多用戶系統(tǒng)共享性網(wǎng)絡(luò)用戶能夠共享網(wǎng)絡(luò)全部資源各終端用戶共享中心計(jì)算機(jī)資源并行性網(wǎng)絡(luò)中資源子網(wǎng)的各計(jì)算機(jī)具有獨(dú)立數(shù)據(jù)處理能力，各主計(jì)算機(jī)的運(yùn)行不受網(wǎng)絡(luò)中其他主計(jì)算機(jī)的干擾各終端用戶是一段時(shí)間內(nèi)的并行，同一時(shí)刻不可能出現(xiàn)兩個(gè)或兩個(gè)以上用戶運(yùn)行表1-1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與多用戶系統(tǒng)的特性差異分布式系統(tǒng)在分布式OS統(tǒng)一調(diào)度下，各計(jì)算機(jī)協(xié)調(diào)工作，共同完成一項(xiàng)任務(wù)，如并行計(jì)算。用戶面對(duì)的是一臺(tái)邏輯上的計(jì)算機(jī)，組成分布式系統(tǒng)的各計(jì)算機(jī)怎樣協(xié)同工作，對(duì)用戶透明。用途主要是科學(xué)計(jì)算和事務(wù)處理。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)非協(xié)調(diào)性的；松散耦合的；各計(jì)算機(jī)對(duì)用戶非透明，用戶必須指定資源的位置；用途主要是資源共享。分布式系統(tǒng)往往是基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)的在互聯(lián)網(wǎng)中，域名服務(wù)系統(tǒng)（DNS)是分布式系統(tǒng)的一項(xiàng)典型的應(yīng)用。分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)也需要網(wǎng)絡(luò)的支持?！?、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能

數(shù)據(jù)通信(CommunicationMedium)文件傳輸、IP電話、email、視頻會(huì)議、信息發(fā)布、交互式娛樂、音樂資源共享(ResourceSharing)軟件、硬件、數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)庫）提供高可靠性服務(wù)(HighReliability)利用可替代的資源，提供連續(xù)的高可靠服務(wù)節(jié)省投資(SavingMoney)替代昂貴的大中型機(jī)系統(tǒng)分布式處理(DistributedProcessing)1.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的類型與模式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可以從不同的角度進(jìn)行分類，常用的分類方法如下。

①

按網(wǎng)絡(luò)覆蓋的規(guī)模或地理范圍分類。②按網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類。③按交換方式分類。④按網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分類。⑤按通信介質(zhì)分類。⑥按所使用的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)分類。⑦按傳輸技術(shù)分類。1．計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的類型按地域范圍分類局域網(wǎng)(LocalAreaNetwork，LAN)范圍：小，＜20KM傳輸技術(shù)：基帶，10Mb/s～1000Mb/s，延遲低，出錯(cuò)率低（10-11）拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：總線，環(huán)城域網(wǎng)(MetropolitanAreaNetwork，MAN)范圍：中等，＜100KM傳輸技術(shù)：寬帶/基帶拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：總線廣域網(wǎng)(WideAreaNetwork，WAN)范圍：大，＞100KM傳輸技術(shù)：寬帶，延遲大，出錯(cuò)率高拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：不規(guī)則，點(diǎn)到點(diǎn)按拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類星型有一個(gè)中心結(jié)點(diǎn)，其他結(jié)點(diǎn)與其構(gòu)成點(diǎn)到點(diǎn)連接樹型一個(gè)根結(jié)點(diǎn)、多個(gè)中間分支結(jié)點(diǎn)和葉子結(jié)點(diǎn)構(gòu)成星型拓?fù)錁湫屯負(fù)淇偩€所有結(jié)點(diǎn)掛接到一條總線上，廣播式信道需要有介質(zhì)訪問控制規(guī)程以防止沖突環(huán)型所有結(jié)點(diǎn)連接成一個(gè)閉合的環(huán)，結(jié)點(diǎn)之間為點(diǎn)到點(diǎn)連接總線型拓?fù)洵h(huán)型拓?fù)淙B接點(diǎn)到點(diǎn)全連接，連接數(shù)隨結(jié)點(diǎn)數(shù)的增長迅速增長（N(N-1)/2），使建造成本大大提高，只適用于結(jié)點(diǎn)數(shù)很少的廣域網(wǎng)中不規(guī)則（網(wǎng)狀）點(diǎn)到點(diǎn)部分連接，多用于廣域網(wǎng)，由于連接的不完全性，需要有交換結(jié)點(diǎn)不規(guī)則拓?fù)淙B接拓?fù)浠ヂ?lián)網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)點(diǎn)：端接系統(tǒng)（PC、服務(wù)器、PDA等）交換/結(jié)點(diǎn)設(shè)備（路由器、集中器、交換機(jī)等）邊：通信鏈路（光纖、線纜、無線鏈路等）互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商(ISP)提供網(wǎng)絡(luò)接入localISPcompanynetworkregionalISPBackbone按通信傳播方式分類點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸方式的網(wǎng)絡(luò)：由一對(duì)對(duì)機(jī)器間的多條傳輸鏈路構(gòu)成。信源與信宿之間的通信需經(jīng)過一臺(tái)和多臺(tái)中間設(shè)備進(jìn)行傳輸。網(wǎng)狀、環(huán)型、樹型、星型廣播方式網(wǎng)絡(luò)：一臺(tái)計(jì)算機(jī)發(fā)送的信息可被網(wǎng)絡(luò)上所有的計(jì)算機(jī)接收?？偩€型、無線（微波、衛(wèi)星）注意：局域網(wǎng)絡(luò)通常使用廣播方式，廣域網(wǎng)絡(luò)通常使用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式(也有例外)。按交換方式分類網(wǎng)絡(luò)按交換方式可分為線路交換網(wǎng)絡(luò)（CircuitSwitching）、報(bào)文交換網(wǎng)絡(luò)（MessageSwitching）和分組交換網(wǎng)絡(luò)（PacketSwitching）。按網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分類根據(jù)所使用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，可以把計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分為：以太網(wǎng)（Ethernet）,以太網(wǎng)使用IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議；令牌環(huán)網(wǎng)（TokenRing），令牌環(huán)網(wǎng)使用IEEE802.5協(xié)議；還有：FDDI網(wǎng)、ATM網(wǎng)、X.25網(wǎng)、TCP/IP網(wǎng)等。按通信介質(zhì)分類根據(jù)網(wǎng)絡(luò)使用的傳輸介質(zhì)，可以把計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分為有線網(wǎng)和無線網(wǎng)。有線網(wǎng)又根據(jù)線路的不同分為：雙絞線網(wǎng)絡(luò)（以雙絞線為傳輸介質(zhì)）、光纖網(wǎng)絡(luò)（以光纖為傳輸介質(zhì)）、同軸電纜網(wǎng)絡(luò)（以同軸電纜為傳輸介質(zhì)），還有最新的全光網(wǎng)絡(luò)；無線網(wǎng)有衛(wèi)星數(shù)據(jù)通信網(wǎng)（通過衛(wèi)星進(jìn)行數(shù)據(jù)通信）和使用其他無線通信設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)。按所使用的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)分類根據(jù)網(wǎng)絡(luò)所使用的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，可以把網(wǎng)絡(luò)分為：Netware網(wǎng)、Unix網(wǎng)、WindowsNT網(wǎng)等。2.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的模式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的模式主要有兩種：對(duì)等網(wǎng)絡(luò)模式和客戶／服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)模式。對(duì)等網(wǎng)絡(luò)模式⑴對(duì)等網(wǎng)的結(jié)構(gòu)⑵對(duì)等網(wǎng)的適用場(chǎng)合對(duì)等模式網(wǎng)絡(luò)非常適用于小型辦公室、實(shí)驗(yàn)室、游戲廳和家庭等小規(guī)模網(wǎng)絡(luò)。⑶對(duì)等式網(wǎng)的特點(diǎn)對(duì)等式網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)如下：①結(jié)點(diǎn)地位平等，使用容易，且工作站上的資源可直接共享。②價(jià)格低廉、大眾化，不需要專門的服務(wù)器。對(duì)等式網(wǎng)的缺點(diǎn)如下：①無法集中管理，安全性能較差。②文件管理分散，因此數(shù)據(jù)和資源分散，數(shù)據(jù)的保密性差。圖1-8對(duì)等網(wǎng)結(jié)構(gòu)客戶機(jī)/服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)客戶機(jī)/服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)是一種基于服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)，與對(duì)等網(wǎng)絡(luò)相比，基于服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)提供了更好的運(yùn)行性能并且可靠性也有所提高。（1）客戶端軟件具有如下特點(diǎn)：①是一個(gè)在需要進(jìn)行遠(yuǎn)程訪問時(shí)臨時(shí)成為客戶，同時(shí)也做其他的本地計(jì)算的應(yīng)用程序。②直接被用戶調(diào)用，只為一個(gè)會(huì)話運(yùn)行。③在用戶的個(gè)人計(jì)算機(jī)上本地運(yùn)行。④主動(dòng)地啟動(dòng)與服務(wù)器的通信。⑤能訪問所需的多種服務(wù)，但在某一時(shí)刻只能與一個(gè)遠(yuǎn)程服務(wù)器進(jìn)行主動(dòng)通信。⑥不需要特殊的硬件和高級(jí)的操作系統(tǒng)。

（2）服務(wù)器軟件具有如下特點(diǎn)：①是一個(gè)用來提供某個(gè)服務(wù)的有特殊權(quán)限的專用程序，可以同時(shí)處理多個(gè)遠(yuǎn)程客戶請(qǐng)求。②在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)自動(dòng)調(diào)用，不斷地為多個(gè)會(huì)話服務(wù)。③在一臺(tái)共享計(jì)算機(jī)上運(yùn)行（即，不是在用戶的個(gè)人計(jì)算機(jī)上）。④被動(dòng)地等待來自遠(yuǎn)端客戶的通信。⑤接受來自任何客戶的通信請(qǐng)求，但只提供一種服務(wù)。⑥需要強(qiáng)大的硬件和高級(jí)的操作系統(tǒng)支持。（3）客戶機(jī)/服務(wù)器的結(jié)構(gòu)一般情況下，把提出服務(wù)請(qǐng)求的一方，稱為“客戶機(jī)（Client）”，而提供服務(wù)的一方稱為“服務(wù)器（Server）”。服務(wù)器服務(wù)器有文件服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器以及其他應(yīng)用服務(wù)器等。服務(wù)器是局域網(wǎng)中的核心設(shè)備，一般用高檔的計(jì)算機(jī)或?qū)Ｓ梅?wù)器充當(dāng)?？蛻魴C(jī)客戶機(jī)一般是指PC、圖形工作站、小型機(jī)等?？蛻魴C(jī)也稱為工作站，是局域網(wǎng)中的主要部分，用戶通