計算機網路是計算機應用的一個重要領域,是信息高速公路的重要組成部分。計算機網路空前活躍,幾乎滲透到社會的每個角落。
網路的基本概念
計算機網路是一種地理上分散的多台獨立工作的計算機,通過通信電路互相連接起來,在配有相應的網路軟體的情況下,實現資源共享和信息交換的系統。
計算機網路的功能主要體現在三個方面:信息交換、資源共享和分布式處理。
計算機網路有各種各樣的分類方法,但常用的分類方法是按網路規模、距離遠近分類。通常把計算機網路分成兩大類:區域網LAN(Local Area Network),廣域網WAN(Wide Area Network)。廣域網也叫遠程網RCN(Remote Computer Network)。
區域網是指在幾百米到10公里范圍之內連成的網路。如一棟樓內、一所學校的校園網、一家公司的企業網等都是區域網。網路連接距離在10公里以上便稱為廣域網,網際網路就是最典型的廣域網。在這一節里,重點介紹區域網。
計算機區域網
區域網一般由傳輸介質及附屬設備、網路適配器、網路伺服器、用戶工作站和網路軟體等組成。
傳輸介質及附屬設備
區域網所使用的傳輸介質主要有三種:雙絞線、同軸電纜、光導纖維。
在區域網中雙絞線是用得最多的一種。100米以內的連接可用雙絞線。
同軸電纜有細纜和粗纜之分,細纜阻抗為50W,粗纜阻抗為75W,二者不能直接相連。一般,185米以內可採用細纜,大於這個距離則採用粗纜。
光導纖維俗稱光纜,與電纜有本質的區別,光纜傳輸的是光信號,電纜傳輸的是電信號。光纜由一束光導纖維組成,光纖中有一根導光的細絲,通常用硅製成。光纜是傳輸率最高的傳輸介質,一般用在主幹線上。
附屬設備隨區域網使用的傳輸介質而定。就雙絞線而言,有RJ45;就同軸電纜而言,一般包括BNC插頭、T型插頭、終端匹配器、增音器和調質解調器等。若網路採用星形結構,還需有集線器Hub。Hub分為共享式Hub和交換式Hub。Hub的功能是接收和轉發信號。
網路適配器
網路適配器NIC(Network Interface Card)也稱網卡,通過它將用戶工作站的PC機連接到網路上。隨著網路技術的飛速發展,網卡也經歷了頻繁的更新換代,其品種、類型日益繁多,功能也日趨復雜、完善。有支持ISA匯流排的16位網卡,有支持PCI匯流排的32位網卡;有傳輸率為10Mbps(即每秒傳送10兆位)的網卡,有傳輸率為100Mbps的網卡,也有傳輸率為10/100Mbps的自適應網卡。
網卡的主要作用是:
實現工作站PC機和區域網傳輸介質的物理連接和電信號匹配,接收和執行工作站主機送來的各種控制命令;
實現區域網數據鏈路層的功能,包括傳輸介質的送取控制、信息幀的發送和接收、差錯校驗、串並行代碼轉換等;
提供數據緩沖能力;
實現某些介面功能等。
注意:若要將計算機連接到廣域網上,必須有Modem,即數據機,而不是網卡。
網路伺服器
網路伺服器是用來管理系統中共享資源的,例如大容量的磁碟、高速列印機和數據文件等。由於網路伺服器對這些設備的管理和訪問都是按文件形式進行的,所以又稱之為文件伺服器。一個區域網可以有多個伺服器,以實現共享資源的分布配置。區域網的許多功能是通過伺服器來實現的,網路操作系統等軟體也主要駐留在伺服器上。因此,網路伺服器的性能直接影響到區域網的性能。
網路伺服器可以是高性能的微機、小型機或大型機。不管選用哪種設備,伺服器都必須具備適當的通訊處理能力、快速訪問能力和安全容錯能力。
用戶工作站
用戶通過工作站來訪問網路的共享資源。在區域網中,用戶工作站一般採用PC機。除了訪問網路資源外,工作站本身具有一定的處理能力。根據應用的需要,工作站也可以是無盤的,被稱為無盤工作站。
網路軟體
網路軟體包括網路協議軟體、通信軟體和網路操作系統等。網路軟體功能的強弱直接影響到網路的性能。
區域網的網路拓樸結構
連接在網路上的計算機、大容量磁碟、高速列印機等部件均可看作是網路上的一個節點,又稱為工作站。網路拓樸是指網路中各節點相互連接的方法或形式。在設計一個網路時,選擇合適的網路拓樸結構是非常重要的,它將直接關繫到該網路的性能。區域網拓樸結構主要有星形、環形和匯流排型三種結構(見圖4.1)。
圖4.1 匯流排 環形 星形
匯流排拓樸結構
匯流排拓樸結構是區域網中使用最廣泛的一種拓樸結構。在這種結構中各節點都通過相應的硬體介面直接接至傳輸介質上,各節點間的通信可通過公共的介質直接進行。該種結構的優點是當某一個結點發生故障時,不會影響網路的正常工作,且也允許新的結點順利入網而不影響網路的現行狀態。
環形拓樸結構
環形結構是一種閉合的匯流排結構。網路中各結點通過中繼器連接到閉環上。所謂中繼器是一比較簡單的設備,它具有單方向的傳輸能力,即由一條鏈路上接收數據後不加緩沖地以同樣的速率沿本身的另一條鏈路傳輸出去,因此在網路環上數據就以一定方向沿環傳輸。由於環形網上的各中繼器是相互串接的,因此任一中繼器出現故障均會導致數據傳輸的失敗。
星形拓樸結構
在星形拓樸結構的區域網中,各個結點通過點到點的線路與中央結點相連。中央結點由性能較好的計算機來實現,其餘各結點之間的通信均是由中央結點來溝通,這樣整個網路基本上不受外圍結點的入網、退網的影響,且外圍結點承擔數據處理的工作量較小,而大量的數據處理工作由中央結點來完成,因而造成這種結構的中央結點的負荷較重,易出?quot;瓶頸"現象,系統可靠性較差。
網路傳輸協議
在網路傳輸中,採用分層模式進行傳輸。分層約定使得各層所完成的功能是相互獨立的。因此,當某層要改變約定時,就不會對其他層造成影響。
在計算機網路中,將計算機網路同等層間的通信約定稱為網路協議。OSI(國際標准化組織)網路分層模型中,有七層通信協議,如圖4.2所示。
發送站 (邏輯信道)同層協議 接收站
⑦ 應用層 ⑦ 應用層
⑥ 表示層 ⑥ 表示層
⑤ 會話層 ⑤ 會話層
④ 傳輸層 ④ 傳輸層
③ 網路層 ③ 網路層
② 數據鏈路層 ② 數據鏈路層
① 物理層 ① 物理層
互連物理介質
圖4.2 區域網的七層協議
1. 物理層
主要提供與傳輸介質的介面、與物理介質相連接所涉及到的機械的、電氣的功能和規程方面的特性,最終達到物理的連接。它提供了位傳送的物理通路。該類協議有RS-232A、RS-232B、RS-232C等。
2. 數據鏈路層
通過一定格式及差錯控制、信息流控制送出數據幀,保證報文以幀為單位在鏈路上可靠的傳輸。為網路層提供介面服務。這類協議典型的例子是ISO推薦的高級鏈路控制遠程HDLC。
3. 網路層
它是用來處理路徑選擇和分組交換技術,提供報文分組從源節點至目的節點間可靠的邏輯通路,且擔負著連接的建立、維持和拆除。該類協議有IP協議。
4. 傳輸層
用於主機同主機間的連接,為主機間提供透明的傳輸通路,傳輸單位為報文。該類協議有TCP協議。
5. 會話層
它的功能是要在數據交換的各種應用進程間建立起邏輯通路,我們將兩應用進程間建立起一次聯絡稱為一次會話,而會話層就是用來維持這種聯絡。
6. 表示層
該層提供一套格式化服務。如報文壓縮、文件傳輸協議FTP。
7. 應用層
也稱為用戶層。為面向用戶的各種軟體的傳輸協議。如SMTP、POP3、Telnet等。
值得說明的是,OSI模型雖然被國際所公認,但迄今為止尚無一個區域網能全部符合上述七層協議
❷ 對計算機網路的了解
計算機網路是一群地理位置分散的、具有自主功能的計算機,通過通信設備及傳輸媒體連接起來,在通信網路的支持下,實現計算機的資源共享,信息交換,協同工作的系統。
「自主」是指這些計算機離開計算機網路後,也能獨立地運行和工作,網路中的共享資源,即軟體資源,硬體資源和數據資源,灰分步在這些計算機中。構成網路的計算機往往分散在不同的地理位置,通過通信設備和線路連接起來,並且在功能完善的網路操作系統和通信協議管理下,將各節點有機連接起來。網路的基本特徵為數據交換和通信,資源共享,計算機之間或計算機用戶之間的協同工作。
計算機網路的產生和發展:第一代是以數據通信為主的計算機網路;第二代是以資源共享的為主的初級計算機網路;第三代是開放式的標准化計算機網路。
計算機網路分為區域網(LAN),城域網(MAN),廣域網(WAN)。區域網分步在房間、建築物、校園等范圍較小的地方。覆蓋面積一般在幾千米以內,分布距離短,數據傳輸速度快;城域網通常由多個區域網互聯而成,並為一個成市的多家單位擁有。計算機廣域網一般指分布在不同國家,地域,甚至全球范圍的內的各種區域網,計算機,終端等互聯而成大型計算機通信網路。往往以連接不同地域的大型主機系統或區域網為目的。
計算機網主要完成數據處理和數據通信,計算機網路對應的基本結構也可以分為相應的連個部分:資源子網和通信子網。
網路拓撲結構一般指計算機通信子網的拓撲結構是網路中各節點通過線路連接後,排列形成的幾何關系。拓撲結構是影響網路性能的主要因素之一,也是實現各種協議的基礎。通常網路拓撲結構的設計是網路設計的第一步,將直接關繫到網路的性能,系統可靠性,通信和投資費用等因素。而基本拓撲類型有匯流排型,星型,環形,樹形,網狀等。
數據通訊技術是構成現代計算機網路的重要基石之一,傳輸方式有並行傳輸,單行傳輸。而單行傳輸又分為單工通信,半雙工通信和全雙工通信。廣域網中數據交換方式亦線路交換,儲存轉發。而儲存轉發中又有報文交換和分組交換。現今主要以ICP/IP為主要的協議。