A. 求問計算機網路由哪幾個部分組成
它的功能最主要的表現在兩個方面:一是實現資源共享(包括硬體資源和軟體資源的共享);二是在用戶之間交換信息。計算機網路的作用是:不僅使分散在網路各處的計算機能共享網上的所有資源,並且為用戶提供強有力的通信手段和盡可能完善的服務,從而極大的方便用戶。從網管的角度來講,說白了就是運用技術手段實現網路間的信息傳遞,同時為用戶提供服務。
計算機網路通常由三個部分組成,它們是資源子網、通信子網和通信協議.所謂通信子網就是計算機網路中負責數據通信的部分;資源子網是計算機網路中面向用戶的部分,負責全網路面向應用的數據處理工作;而通信雙方必須共同遵守的規則和約定就稱為通信協議,它的存在與否是計算機網路與一般計算機互連系統的根本區別。所以從這一點上來說,我們應該更能明白計算機網路為什麼是計算機技術和通信技術發展的產物了。
現在最常見的劃分方法是:按計算機網路覆蓋的地理范圍的大小,一般分為廣域網(WAN)和區域網(LAN)(也有的劃分再增加一個城域網(MAN))。顧名思義,所謂廣域網無非就是地理上距離較遠的網路連接形式,例如著名的Internet網,Chinanet網就是典型的廣域網。而一個區域網的范圍通常不超過10公里,並且經常限於一個單一的建築物或一組相距很近的建築物.Novell網是目前最流行的計算機區域網。
在計算機網路技術中,網路的體系結構指的是通信系統的整體設計,它的目的是為網路硬體、軟體、協議、存取控制和拓撲提供標准.現在廣泛採用的是開放系統互連OSI(Open System Interconnection)的參考模型,它是用物理層、數據鏈路層、網路層、傳送層、對話層、表示層和應用層七個層次描述網路的結構.你應該注意的是,網路體系結構的優劣將直接影響匯流排、介面和網路的性能.而網路體系結構的關鍵要素恰恰就是協議和拓撲。目前最常見的網路體系結構有FDDI、乙太網、令牌環網和快速乙太網等。
剛才說過網路體系結構的關鍵要素之一就是網路協議。而所謂協議(Protocol)就是對數據格式和計算機之間交換數據時必須遵守的規則的正式描述,它的作用和普通話的作用如出一轍。依據網路的不同通常使用Ethernet(乙太網)、NetBEUI、IPX/SPX以及TCP/IP協議。Ethernet是匯流排型協議中最常見的網路低層協議,安裝容易且造價便宜;而NetBEUI可以說是專為小型區域網設計的網路協議。對那些無需跨經路由器與大型主機通信的小型區域網,安裝NetBEUI協議就足夠了,但如果需要路由到另外的區域網,就必須安裝IPX/SPX或TCP/IP協議.前者幾乎成了Novell網的代名詞,而後者就被著名的Internet網所採用.特別是TCP/IP(傳輸控制協議/網間協議)就是開放系統互連協議中最早的協議之一,也是目前最完全和應用最廣的協議,能實現各種不同計算機平台之間的連接、交流和通信。
計算機網路的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。
計算機網路的硬體系統通常由五部分組成:文件伺服器、工作站(包括終端)、傳輸介質、網路連接硬體和外部設備。文件伺服器一般要求是配備了高性能CPU系統的微機,它充當網路的核心。除了管理整個網路上的事務外,它還必須提供各種資源和服務。而工作站可以說是一種智能型終端,它從文件伺服器取出程序和數據後,能在本站進行處理,一般有有盤和無盤之分。接下來談談傳輸介質,它是通信網路中發送方和接受方之間的物理通路,在區域網中就是用來連接伺服器和工作站的電纜線.目前常用的網路傳輸介質有雙絞線(多用於區域網)、同軸電纜和光纜等.常用的網路連接硬體有網路介面卡(NIC)、集線器(HUB)、中繼器(Repeater)以及數據機(Modem)等。而列印機、掃描儀、繪圖儀以及其它任何可為工作站共享的設備都能被稱為外部設備。
我們都知道,網路操作系統是整個網路的靈魂,同時也是分布式處理系統的重要體現,它決定了網路的功能並由此決定了不同網路的應用領域即方向。目前比較流行的網路操作系統主要有Unix、NetWare、Windows NT和新興流行的Linux.Unix歷史悠久,發展到今天已經相當成熟,尤其以安全可靠和應用廣泛著稱;相比之下,NetWare以文件服務及列印管理聞名,而且其目錄服務可以說是被業界公認的目錄管理傑作;Windows NT是能支持多種硬體平台的真正的32位操作系統,它保持了深受歡迎的Windows用戶界面,目前正被越來越多的網路所應用;而最新的Linux憑借其先進的設計思想和自由軟體的身分正躋身優秀網路操作系統的行列。
B. 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
C. 計算機網路的七層結構、五層結構和四層結構
計算機網路體系結構分為三種主要模型:OSI(七層)、TCP/IP(四層)和五層結構。其中,TCP/IP體系結構在實際應用中更為常見,而OSI模型則是一個理論上的網路通信模型。
五層網路體系結構包括應用層、表示層、會話層、傳輸層和網路介面層。每一層都有其特定的功能和職責,它們共同協作以實現數據傳輸。應用層負責應用程序的交互,表示層處理數據的編碼和解碼,會話層管理連接和會話,傳輸層提供可靠的端到端數據傳輸,網路介面層負責物理層的數據傳輸。
TCP/IP體系結構則包括應用層、傳輸層、互聯網層和網路介面層。這種結構比五層結構更簡潔,且在現代網路中廣泛使用。TCP/IP協議數據交換的示意圖顯示了數據如何在各層之間流動。
總結來說,OSI模型提供了一個詳盡的網路通信框架,但實際應用中,TCP/IP四層模型因其簡潔性和高效性成為了主流選擇。五層結構在功能上介於兩者之間,提供了一種平衡的體系結構。
D. 按照網路的拓撲結構,計算機網路可以劃分為哪幾類
按照網路的拓撲結構,計算機網路可以劃分為匯流排型拓撲、星型拓撲、環型拓撲、樹型拓撲、網狀拓撲和混合型拓撲。
1、星型拓撲
星型拓撲結構的優點
(1)結構簡單,連接方便,管理和維護都相對容易,而且擴展性強。
(2)網路延遲時間較小,傳輸誤差低。
(3)在同一網段內支持多種傳輸介質,除非中央節點故障,否則網路不會輕易癱瘓。
(4)每個節點直接連到中央節點,故障容易檢測和隔離,可以很方便地排除有故障的節點。
2、匯流排拓撲
匯流排拓撲結構的優點
(1)匯流排結構所需要的電纜數量少,線纜長度短,易於布線和維護。
(2)匯流排結構簡單,又是元源工作,有較高的可靠性。傳輸速率高,可達1~100Mbps。
(3)易於擴充,增加或減少用戶比較方便,結構簡單,組網容易,網路擴展方便
(4)多個節點共用一條傳輸信道,信道利用率高。
3、環型拓撲
環型拓撲的優點
(1)電纜長度短。
(2)增加或減少工作站時,僅需簡單的連接操作。
(3)可使用光纖。
4、樹型拓撲
樹型拓撲的優點
(1)易於擴展。
(2)故障隔離較容易。
5、混合型拓撲
混合型拓撲的優點
(1)故障診斷和隔離較為方便。
(2)易於擴展。
(3)安裝方便。
6、網型拓撲
網型拓撲的優點
(1)節點間路徑多,碰撞和阻塞減少。
(2)局部故障不影響整個網路,可靠性高。
7、開關電源拓撲
樹型拓撲的缺點:
各個節點對根的依賴性太大。
(4)計算機網路比較三種體系結構擴展閱讀
發展歷程
1、誕生階段
20世紀60年代中期之前的第一代計算機網路是以單個計算機為中心的遠程聯機系統,典型應用是由一台計算機和全美范圍內2000多個終端組成的飛機訂票系統,終端是一台計算機的外圍設備,包括顯示器和鍵盤,無CPU和內存
2、形成階段
20世紀60年代中期至70年代的第二代計算機網路是以多個主機通過通信線路互聯起來,為用戶提供服務,興起於60年代後期,典型代表是美國國防部高級研究計劃局協助開發的ARPANET。
3、互聯互通階段
20世紀70年代末至90年代的第三代計算機網路是具有統一的網路體系結構並遵守國際標準的開放式和標准化的網路。ARPANET興起後,計算機網路發展迅猛,各大計算機公司相繼推出自己的網路體系結構及實現這些結構的軟硬體產品。
4、高速網路技術階段
20世紀90年代至今的第四代計算機網路,由於區域網技術發展成熟,出現光纖及高速網路技術,整個網路就像一個對用戶透明的大的計算機系統,發展為以網際網路( Internet)為代表的互聯網。