計算機網路體系結構是指計算機網路層次結構模型,它是各層的協議以及層次之間的埠的集合。在計算機網路中實現通信必須依靠網路通信協議,目前廣泛採用的是國際標准化組織(ISO)1997年提出的開放系統互聯(Open System Interconnection,OSI)參考模型,習慣上稱為ISO/OSI參考模型。
計算機網路體系結構的標准
由國際化標准組織ISO制定的網路體系結構國際標準是 OSI七層模型,但實際中應用最廣泛的是 TCP/IP體系結構。換句話說,OSI七層模型只是理論上的、官方制定的國際標准,而TCP/IP體系結構才是事實上的國際標准。這看起來是不可理喻的,但這卻是實際存在的,是一些歷史原因造成的,無疑這些原因又是復雜的。
OSI標準的制定者以專家、學者為主,他們缺乏實際經驗和商業驅動力,並且OSI標准自身運行效率也不怎麼好。與此同時,由於Inernet在全世界覆蓋了相當大的范圍,並且佔領市場的標準是TCP/IP體系結構,因此導致OSI標准沒有市場背景,也就只是理論上的成果,並沒有過多地應用於實踐。
㈡ 計算機網路的組成和體系結構
一、計算機網路的基本組成
計算機網路是一個很復雜的系統,它由許多計算機軟體、硬體和通信設備組合而成。下面對一個計算機網路所需的主要部分,即伺服器、工作站、外圍設備、網路軟體作簡要介紹。
1.伺服器(Server)
在計算機網路中,伺服器是整個網路系統的核心,一般是指分散在不同地點擔負一定數據處理任務和提供資源的計算機,它為網路用戶提供服務並管理整個網路,它影響著網路的整體性能。一般在大型網路中採用大型機、中型機和小型機作為網路伺服器,可保證網路的可靠性。對於網點不多,網路通信量不大,數據安全性要求不太高的網路,可以選用高檔微機作網路伺服器。根據伺服器在網路中擔負的網路功能的不同,又可分為文件伺服器、通信伺服器和列印伺服器等。在小型區域網中,最常用的是文件伺服器。一般來說網路越大、用戶越多、伺服器負荷越大,對伺服器性能要求越高。
2.工作站(Workstation)
工作站有時也稱為「節點」或「客戶機(Client)」,是指通過網路適配器和線纜連接到網路上的計算機,是網路用戶進行信息處理的個人計算機。它和伺服器不同,伺服器是為整個網路提供服務並管理整個網路,而工作站只是一個接入網路的設備,它保持原有計算機的功能,作為獨立的計算機為用戶服務,同時又可按一定的許可權訪問伺服器,享用網路資源。
工作站通常都是普通的個人計算機,有時為了節約經費,不配軟、硬碟,稱為「無盤工作站」。
3.網路外圍設備
是指連接伺服器和工作站的一些連線或連接設備,如同軸電纜、雙絞線、光纖等傳輸介質,網卡(NIC)、中繼器(Repeater)、集線器(Hub)、交換機(Switch)、網橋(Bridge)等,又如用於廣域網的設備:數據機(Modem)、路由器(Router)、網關(Gateway)等,介面設備:T型頭、BNC連接器、終端匹配器、RJ45頭、ST頭、SC頭、FC頭等。
4.網路軟體
前面介紹的都是網路硬體設備。要想網路能很好地運行,還必須有網路軟體。
通常網路軟體包括網路操作系統(NOS)、網路協議軟體和網路通信軟體等。其中,網路操作系統是為了使計算機具備正常運行和連接上網的能力,常見的網路操作系統有UNIX、Linux、Novell Netware、Windows NT、Windows 2000 Server、Windows XP等;網路協議軟體是為了各台計算能使用統一的協議,可以看成是計算機之間相互會話使用的語言;而運用協議進行實際的通信則是由通信軟體完成的。
網路軟體功能的強弱直接影響到網路的性能,因為網路中的資源共享、相互通信、訪問控制和文件管理等都是通過網路軟體實現的。
二、計算機網路的拓撲結構
所謂計算機網路的拓撲結構是指網路中各結點(包括連接到網路中的設備、計算機)的地理分布和互連關系的幾何構形,即網路中結點的互連模式。
網路的拓撲結構影響著整個網路的設計、功能、可靠性和通信費用等指標,常見的網路拓撲結構有匯流排型、星型、環型等,通過使用路由器和交換機等互連設備,可在此基礎上構建一個更大網路。
1.匯流排型
在匯流排型結構中,將所有的入網計算機接入到一條通信傳輸線上,為防止信號反射,一般在匯流排兩端連有終端匹配器如圖6-1(a)。匯流排型結構的優點是信道利用率高,可擴充性好,結構簡單,價格便宜。當數據在匯流排上傳遞時,會不斷地「廣播」,第一節點均可收到此信息,各節點會對比數據送達的地址與自己的地址是否相同,若相同,則接收該數據,否則不必理會該數據。缺點是同一時刻只能有兩個網路結點在相互通信,網路延伸距離有限,網路容納的節點數有限。在匯流排上只要有一個結點連接出現問題,會影響整個網路運行,且不易找到故障點。
圖6-1 網路拓撲結構
2.星型
在星型結構中,以中央結點為中心,其他結點都與中央結點相連。每台計算機通過單獨的通信線路連接到中央結點,由該中央結點向目的結點傳送信息,如圖6-1(b),因此,中央結點必須有較強的功能和較高的可靠性。
在已實現的網路拓撲結構中,這是最流行的一種。跟匯流排型拓撲結構相比,它的主要的優勢是一旦某一個電纜線段被損壞了,只有連接到那個電纜段的主機才會受到影響,結構簡單,建網容易,便於管理。缺點是該拓撲是以點對點方式布線的,故所需線材較多,成本相對較高,此外中央結點易成為系統的「瓶頸」,且一旦發生故障,將導致全網癱瘓。
3.環型
在環型結構中,如圖6-1(c)所示,各網路結點連成封閉環路,數據只能是單向傳遞,每個收到數據包的結點都向它的下一結點轉發該數據包,環游一圈後由發送結點回收。當數據包經過目標結點時,目標結點根據數據包中的目標地址判斷出是自己接收,並把該數據包拷貝到自己的接收緩沖中。
環型拓撲結構的優點是:結構簡單,網路管理比較簡單,實時性強。缺點是:成本較高,可靠性差,網路擴充復雜,網路中若有任一結點發生故障都會使整個網路癱瘓。
三、計算機網路的體系結構
要弄清網路的體系結構,需先弄清網路協議是什麼。
網路協議是兩台網路上的計算機進行通信時使用的語言,是通信的規則和約定。為了在網路上傳輸數據,網路協議定義了數據應該如何被打成包、並且定義了在接收數據時接收計算機如何解包。在同一網路中的兩台計算機為了相互通信,必須運行同一協議,就如同兩個人交談時,必須採用對方聽得懂的語言和語速。
由於網路結點之間的連接可能是很復雜的,因此,為了減少協議設計的復雜性,在制定協議時,一般把復雜成分分解成一些簡單成分,再將它們復合起來,而大多數網路都按層來組織,並且規定:(1)一般是將用戶應用程序作為最高層,把物理通信線路作為最低層,將其間再分為若干層,規定每層處理的任務,也規定每層的介面標准;(2)每一層向上一層提供服務,而與再上一層不發生關系;(3)每一層可以調用下一層的服務傳輸信息,而與再下一層不發生關系。(4)相鄰兩層有明顯的介面。
除最低層可水平通信外,其他層只能垂直通信。
層和協議的集合被稱為網路的體系結構。為了幫助大家理解,我們從現實生活中的一個例子來理解網路的層次關系。假如一個只懂得法語的法國文學家和一個只懂得中文的中國文學家要進行學術交流,那麼他們可將論文翻譯成英語或某一種中間語言,然後交給各自的秘書選一種通信方式發給對方,如圖6-2所示。
圖6-2 中法文學家學術交流方式
下面介紹兩個重要的網路體系結構:OSI參考模型和TCP/IP參考模型。
1.OSI參考模型
由於世界各大型計算機廠商推出各自的網路體系結構,不同計算機廠商的設備相互通信困難。為建立更大范圍內的計算機網路,必然要解決異構網路的互連,因而國際標准化組織ISO於1977年提出「開放系統互連參考模型」,即著名的OSI(Open system interconnection/Reference Model)。它將計算機網路規定為物理層、數據鏈路層、網路層、傳輸層、會話層、表示層、應用層等七層,受到計算機界和通信界的極大關注。
2.TCP/IP參考模型
TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet protocol)協議是Internet使用的通信協議,由ARPANET研究中心開發。TCP/IP是一組協議集(Internet protocol suite),而TCP、IP是該協議中最重要最普遍使用的兩個協議,所以用TCP/IP來泛指該組協議。
TCP/IP協議的體系結構被分為四層:
(1)網路介面層 是該模型的最低層,其作用是負責接收IP數據報,並通過網路發送出去,或者從網路上接收網路幀,分離IP數據報。
(2)網路層 IP協議被定義駐留在這一層中,它負責將信息從一台主機傳到指定接收的另一台主機。主要功能是:定址、打包和路由選擇。
(3)傳輸層 提供了兩個協議用於數據傳輸,即傳輸控制協議TCP和通用數據協議UDP,負責提供准確可靠和高效的數據傳送服務。
(4)應用層 位於TCP/IP最高層,為用戶提供一組常用的應用程序協議。例如:簡單郵件傳輸協議SMTP、文件傳協議FTP、遠程登錄協議Telnet、超文本傳輸協議HTTP(該協議是後來擴充的)等。隨著Internet的發展,又開發了許多實用的應用層協議。
圖6-3是TCP/IP模型和OSI模型的簡單比較:
圖6-3 TCP/IP模型和OSI模型的對比
㈢ 計算機網路體系結構詳解(7層、5層、4層的區別)
在學習計算機網路體系結構模型的時候,相信大家經常會有這樣的疑惑?計算機網路體系結構到底是多少層模型?其實,無論是說7層、5層還是4層都是可以的。下面讓我帶著大家深入了解它們之間的區別。
什麼是OSI?其中文名叫做國際標准化組織,那麼這個組織是幹嘛的呢?這個組織屬實厲害,正如它的名字一樣,專門為全球制定一些標准。制定了標准後,那麼世界各地的國家就不會動什麼歪心思,想著自己制定一個標准來讓其他國家遵循。(例如美國典型的霸權主義思想hh)好的,廢話少說,下面我們先看錶再解釋:
計算機網路體系結構5層模型是OSI和TCP/IP的綜合,是市場生產出來的模型。(主要是因為官方的7層模型太過麻煩復雜)因此主要差別是去掉了會話層和表示層,而傳輸層改為了運輸層,因為他們覺得運輸名字更貼切。
可以看到,TCP/IP(傳輸控制協議/網際協議)只有4層,變得更加簡潔、高效。
㈣ 請說明什麼叫計算機網路的拓撲結構並畫出常見的三種網路拓撲結構圖。
計算機網路的拓撲結構是引用拓撲學中研究與大小,形狀無關的點,線關系的方法。
一般有匯流排形,星形,環形,樹形和網狀五種。
常用的是匯流排形、星形,環形。
畫的話就不畫了,我給你描述下,應該可以理解的。
匯流排形:
橫向中間一根粗線,就是匯流排,然後兩邊分出些許細線,畫上計算機圖標。
星形:中間一個總的節點,周圍分出若干細線,畫上計算機圖標
環形:中間一個環,周圍分出若干細線,畫上計算機圖標
㈤ 計算機網路用樹狀圖說明劃分的步驟
網路劃分是指將一個大的網路分割成多個小的子網的過程,以便更好地管理網路流量和提高網路性能。下面是劃分網路的步驟:
確定網路的需求和拓撲結構:在劃分網路之前,需要考慮網路中存在的主機數量、網路拓撲結構和網路應用需求等因素。
制定子網掩碼:子網掩碼是一組位於IP地址的左側的二進制數字,用於標識網路ID和主機ID。制定子網掩碼是為了確定哪些位被用作網路ID,哪些位被用作主機ID。
設計子網劃分方案:根據需要將網路分割成多個子網,每個子網都有自己的IP地址范圍和子網唯如答掩碼。設計子網劃分方案時,需要考慮每個子網需要的主機數量、網路地址分配和路由等因素。
實施子網劃分:實施子網劃分需要配置網路設備,如交換機、路由器和防火牆等,以便支持新的子網劃分方案。
測試子網劃分的效果:測試子網劃分的效果,包括橡漏網路性能和安全等方指慧面,以確保新的子網劃分方案能夠滿足需求並提高網路性能。
以下是上面步驟的樹狀圖:
㈥ 計算機網路的拓撲結構有哪幾種它們有什麼區別
計算機網路的物理連接形式叫做網路的物理拓撲結構。連接在網路上的計算機、大容量的外存、高速列印機等設備均可看作是網路上的一個節點,也稱為工作站.計算機網路中常用的拓撲結構有匯流排型、星型、環型、樹型拓撲結構,各個結構的區別需要結合各自的優缺點進行區分,詳細可參照下面信息。
①匯流排拓撲結構
樹型拓撲結構就像一棵「根」朝上的樹,與匯流排拓撲結構相比,主要區別在於匯流排拓撲結構中沒有「根」.這種拓撲結構的網路一般採用同軸電纜,用於軍事單位、政府部門等上、下界限相當嚴格和層次分明的部門.
樹型拓撲結構的特點:優點是容易擴展、故障也容易分離處理,缺點是整個網路對根的依賴性很大,一旦網路的根發生故障,整個系統就不能正常工作。
㈦ 網路拓撲結構的樹型
1 計算機網路拓撲結構是指網路中各個站點相互連接的形式,在區域網中明確一點講就是文件伺服器、工作站和電纜等的連接形式。現在最主要的拓撲結構有匯流排型拓撲、星型拓撲、環型拓撲以及它們的混合型。顧名思義,匯流排型其實就是將文件伺服器和工作站都連在稱為匯流排的一條公共電纜上,且匯流排兩端必須有終結器;星型拓撲則是以一台設備作為中央連接點,各工作站都與它直接相連形成星型;而環型拓撲就是將所有站點彼此串列連接,像鏈子一樣構成一個環形迴路;把這三種最基本的拓撲結構混合起來運用自然就是混合型了。 2 採用匯流排結構的主要優點 1、簡化了硬體的設計。便於採用模塊化結構設計方法,面向匯流排的微型計算機設計只要按照這些規定製作cpu插件、存儲器插件以及I/O插件等,將它們連入匯流排就可工作,而不必考慮匯流排的詳細操作。 2、簡化了系統結構。整個系統結構清晰。連線少,底板連線可以印製化。 3、系統擴充性好。一是規模擴充,規模擴充僅僅需要多插一些同類型的插件。二是功能擴充,功能擴充僅僅需要按照匯流排標准設計新插件,插件插入機器的位置往往沒有嚴格的限制。 4、系統更新性能好。因為cpu、存儲器、I/O借口等都是按匯流排規約掛到匯流排上的,因而只要匯流排設計恰當,可以隨時隨著處理器的晶元以及其他有關晶元的進展設計新的插件,新的插件插到底板上對系統進行更新,其他插件和底板連線一般不需要改。 5、便於故障診斷和維修。用主板測試卡可以很方便找到出現故障的部位,以及匯流排類型。 採用匯流排結構的缺點: 1、利用匯流排傳送具有分時性。當有多個主設備同時申請匯流排的使用是必須進行匯流排的仲裁。 2、匯流排的帶寬有限,如果連接到匯流排上的某個硬體設備沒有資源調控機制容易造成信息的延時(這在某些即時性強的地方是致命的)。 3、連到匯流排上的設備必須有信息的篩選機制,要判斷該信息是否是傳給自己的。 星型網(star network)是指網路中的各節點設備通過一個網路集中設備(如集線器HUB或者交換機Switch)連接在一起,各節點呈星狀分布的網路連接方式。這種拓撲結構主要應用於IEEE 802.2、IEEE 802.3標準的乙太網中。 基本特點: 容易實現,但安裝、維護工作量,成本較大:它所採用的傳輸介質一般都是採用通用的雙絞線或同軸電纜。但是每個站點都要和中央網路集中設備直接連接,需要耗費大量的線纜,並且安裝,維護的工作量也劇增。 節點擴展、移動方便:節點擴展時只需要從集線器或交換機等集中設備中拉一條電纜即可,而要移動一個節點只需要把相應節點設備移到新節點即可。 故障診斷和隔離容易:一個節點出現故障不會影響其它節點的連接,可任意拆走故障節點; 中央節點的負擔較重,易形成瓶頸;各站點的分布處理能力較低:中央節點一旦發生故障,則整個網路都受到影響。 4 樹形拓撲從匯流排拓撲演變而來,形狀像一棵倒置的樹,頂端是樹根,樹根以下帶分支,每個分支還可再帶子分支。 樹形拓撲的優點: (1)易於擴展。 (2)故障隔離較容易。 樹形拓撲的缺點:各個節點對根的依賴性太大。