Ⅰ 詳解圖解計算機網路177 個名詞
大家好，我是偉哥。上篇《60 張圖詳解 98 個常見的網路概念》有一段時間了，現在重新匯總整理，把最近提到的網路名詞也加上。同時為了方便閱讀，增加了大量的配圖，讓網路小白也能輕松理解。考慮到 177 個網路名詞加上 123 張圖，文章的篇幅就很長了，有必要分類整理下，於是按照網路分層結構，加上分層的擴展內容，把所有名詞分成了 15 個小類，方便查閱。
1、 電路交換 ：在通信開始前，通信雙方要在網路上建立專屬信道來發送數據，信道至少會持續到通信結束才會斷開。
2、 包交換 ：又叫做分組交換，是將數據分為多個消息塊（即數據包），再通過網路對每個數據塊進行單獨傳輸選路。
3、 網路協議 ：為在網路中傳輸數據而對數據定義的一系列標准或規則。
4、 協議棧 ：網路協議的具體定義或具體實現。
5、 萬維網 （ WWW ）：可以通過 URL 地址進行定義、通過 HTTP/HTTPS 協議建立連接、通過互聯網進行訪問的網頁資源空間。
6、 區域網 （ LAN ）：在一個有限區域內實現終端設備互聯的網路。
7、 城域網 （ MAN ）：規模大於區域網，覆蓋區域小到一個方圓數千米的大型園區，大到一個城市圈的網路。
8、 廣域網 （ WAN ）：跨越大范圍地理區域建立連接的網路。
9、 互聯網 （ Internet ）：通過各種互聯網協議為全世界成千上萬的設備建立互聯的全球計算機網路系統。
10、 物聯網 （ IoT ）：通過內置電子晶元的方式，將各種物理設備連接到網路中，實現多元設備間信息交互的網路。
11、 雲計算 （ Cloud Computing ）：通過互聯網為計算機和其它設備提供處理資源共享的網路。
12、 大數據 （ Big Data ）：通過匯總的計算資源對龐大的數據量進行分析，得出更加准確的預測結論，並用來指導實踐。
13、 SDN ：指控制平面和數據平面分離，並通過提升網路編程能能力，使網路管理方式更優。
14、 數據平面/轉發平面 ：指網路設備中與判斷如何轉發數據和執行數據轉發相關的部分。
15、 控制平面 ：指網路設備中與控制設備完成轉發工作的相關部分。
1、 操作系統 ：一種安裝在智能設備上，為操作智能設備消除硬體差異，並為程序提供可移植性的軟體平台。
2、 圖形用戶界面 （ GUI ）：指用戶在大部分情況下可以通過點擊圖標等可視化圖形來完成設備操作的軟體界面。
3、 命令行界面 （ CLI ）：指用戶需要通過輸入文本命令來完成設備操作的軟體界面。
4、 RAM ：隨機存取存儲器的簡稱，也叫做內存。安裝在數通設備上與安裝在計算機中的作用相同，即用於存儲臨時文件，斷電內容消失。
5、 Flash ：安裝在數通設備上，與計算機硬碟的功能類似，用來存放包括操作系統在內的大量文件。
6、 NVRAM ：非易失隨機存取存儲器的簡稱。用來保存數通設備的啟動配置文件，斷電不會消失。
7、 Console 介面 ：即控制台介面，通過 Console 線纜連接自己的終端和數通設備的 Console 介面，使用終端模擬軟體對數通設備進行本地管理訪問。
1、 OSI 模型 ：為規范和定義通信網路，將通信功能按照邏輯分為不同功能層級的概念模型，分為 7 層。
2、 TCP/IP 模型 ：也叫做互聯網協議棧，是目前互聯網所使用的通信模型，由 TCP 協議和 IP 協議的規范發展而來，分為 4 層。
3、 應用層 ：指 OSI 模型的第 7 層，也是 TCP/IP 模型的第 4 層，是離用戶最近的一層，用戶通過應用軟體和這一層進行交互。理論上，在 TCP/IP 模型中，應用層也包含了 OSI 模型中的表示層和會話層的功能。但表示層和會話層的實用性不強，應用層在兩種模型中區別不大。
4、 傳輸層 ：指 OSI 模型的第 4 層，也是 TCP/IP 模型的第 3 層，在兩個模型中區別不大，負責規范數據傳輸的功能和流程。
5、 網路層 ：指 OSI 模型的第 3 層，這一層是規范如何將數據從源設備轉發到目的設備。
6、 數據包 ：經過網路層協議封裝後的數據。
7、 數據鏈路層 ：OSI 模型的第 2 層，規范在直連節點或同一個區域網中的節點之間，如何實現數據傳輸。另外，這一層也負責檢測和糾正物理層在傳輸數據過程中造成的錯誤。
8、 數據幀 ：經過數據鏈路層協議封裝後的數據。
9、 物理層 ：OSI 模型的第 1 層，這一層的服務是規范物理傳輸的相關標准，實現信號在兩個設備之間進行傳輸。
10、 互聯網層 ：TCP/IP 協議中的第 2 層，功能與 OSI 模型中的網路層類似。
11、 網路接入層 ：TCP/IP 協議中的第 1 層，作用是定義數據如何在兩個直連節點或同一個區域網的節點之間傳輸，TCP/IP 模型中的這一層結合了 OSI 模型中數據鏈路層和物理層的功能。
12、 封裝 ：發送方設備按照協議標準定義的格式及相關參數添加到轉發數據上，來保障通信各方執行協議標準的操作。
13、 解封裝 ：接收方設備拆除發送方設備封裝的數據，還原轉發數據的操作。
14、 頭部 ：按照協議定義的格式封裝在數據上的協議功能數據和參數。
1、 雙絞線 ：將兩根互相絕緣的導線按一定規格纏繞在一起，以便它們互相沖抵干擾，從而形成的通信介質。
2、 光纖 ：為實現數據通信，利用全反射原理傳輸光線的玻璃纖維載體。
3、 IEEE 802.3 ：IEEE 組織定義的乙太網技術標准，即有線網路標准。
4、 IEEE 802.11 ：IEEE 組織定義的無線區域網標准。
5、 奇偶校驗 ：接收方對比接收的數據與原始數據時，檢測數據的二進制數位中 「 1 」 的奇偶個數是否相同，從而判斷數據與發送時是否一致的校驗方式。
6、 校驗和 ：接收方對比接收的數據與原始數據的校驗和是否相同，判斷數據與發送時是否一致的校驗方式。
7、 循環冗餘校驗 ：接收方通過多項式除法判斷數據與發送時是否一致的校驗方式。
8、 共享型乙太網 ：所有連網設備處在一個沖突域中，需要競爭發送資源的乙太網環境。
9、 二進制 ：逢 2 進位、只有 0 和 1 表示數字的計數系統。
10、 十六進制 ：逢 16 進位、用 0 ~ F 表示數字的計數系統。
11、 沖突域 ：通過共享媒介連接在一起的設備，共同構成的網路區域。在這個區域內，同時只能一台設備發送數據包。
12、 交換型乙太網 ：連網設備互相之間不需要競爭發送資源，而是分別與中心設備兩兩組成點到點連接的乙太網環境。
13、 MAC 地址 ：長度 48 位，固化在設備硬體上，用十六進製表示的數據鏈路層地址。
14、 廣播域 ：在這個區域中，各個節點都可以收到其它節點發送的廣播數據包。
Ⅱ 計算機網路的主要拓撲結構有哪些
拓撲結構科技名詞定義
中文名稱：拓撲結構 英文名稱：topological structure 定義：根據拓撲關系進行空間數據的組織方式。 所屬學科：地理學（一級學科）；地理信息系統（二級學科） 本內容由全國科學技術名詞審定委員會審定公布
網路名片
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。
目錄
簡介
計算機網路拓撲1. 匯流排拓撲結構
2. 星型拓撲結構
3.環形拓撲結構
4. 樹型拓撲結構
5. 網狀拓撲結構
6.混合型拓撲結構
7.蜂窩拓撲結構
8.衛星通信拓撲結構
開關電源拓撲
優缺點對比
結構分類一、星型拓撲結構
二、環型拓撲結構
三、匯流排拓撲結構
四、樹型拓撲結構
六、網狀拓撲結構
結構特徵簡介
計算機網路拓撲 1. 匯流排拓撲結構
2. 星型拓撲結構
3.環形拓撲結構
4. 樹型拓撲結構
5. 網狀拓撲結構
6.混合型拓撲結構
7.蜂窩拓撲結構
8.衛星通信拓撲結構
開關電源拓撲
優缺點對比
結構分類 一、星型拓撲結構
二、環型拓撲結構
三、匯流排拓撲結構
四、樹型拓撲結構
六、網狀拓撲結構
結構特徵
展開 編輯本段簡介
計算機網路的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。 計算機網路的拓撲結構是把網路中的計算機和通信設備抽象為一個點，把傳輸介質抽象為一條線，由點和線組成的幾何圖形就是計算機網路的拓撲結構。 網路的拓撲結構：分為邏輯拓撲和物理拓撲結構這里講物理拓撲結構。 匯流排型拓撲：是一種基於多點連接的拓撲結構，所有的設備連接在共同的傳輸介質上。匯流排拓撲結構使用一條所有PC都可訪問的公共通道，每台PC只要連一條線纜即可但是它的缺點是所有的PC不得不共享線纜，優點是不會因為一條線路發生故障而使整個網路癱瘓。 環行拓撲：把每台PC連接起來，數據沿著環依次通過每台PC直接到達目的地，在環行結構中每台PC都與另兩台PC相連每台PC的介面適配器必須接收數據再傳往另一台一台出錯，整個網路會崩潰因為兩台PC之間都有電纜，所以能獲得好的性能。 樹型拓撲結構：把整個電纜連接成樹型，樹枝分層每個分至點都有一台計算機，數據依次往下傳優點是布局靈活但是故障檢測較為復雜，PC環不會影響全局。 星型拓撲結構：在中心放一台中心計算機，每個臂的端點放置一台PC，所有的數據包及報文通過中心計算機來通訊，除了中心機外每台PC僅有一條連接，這種結構需要大量的電纜，星型拓撲可以看成一層的樹型結構不需要多層PC的訪問權爭用。星型拓撲結構在網路布線中較為常見。
編輯本段計算機網路拓撲
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。把網路中的計算機和通信設備抽象為一個點，把傳輸介質抽象為一條線，由點和線組成的幾何圖形就是計算機網路的拓撲結構。網路的拓撲結構反映出網中個實體的結構關系，是建設計算機網路的第一步，是實現各種網路協議的基礎，它對網路的性能，系統的可靠性與通信費用都有重大影響。 最基本的網路拓撲結構有：環形拓撲、星形拓撲、匯流排拓撲三個。
1. 匯流排拓撲結構
是將網路中的所有設備通過相應的硬體介面直接連接到公共匯流排上，結點之間按廣播方式通信，一個結點發出的信息，匯流排上的其它結點均可「收聽」到。 拓撲結構
優點：結構簡單、布線容易、可靠性較高，易於擴充，節點的故障不會殃及系統，是區域網常採用的拓撲結構。 缺點：所有的數據都需經過匯流排傳送，匯流排成為整個網路的瓶頸；出現故障診斷較為困難。另外，由於信道共享，連接的節點不宜過多，匯流排自身的故障可以導致系統的崩潰。最著名的匯流排拓撲結構是乙太網（Ethernet）。
2. 星型拓撲結構
是一種以中央節點為中心，把若干外圍節點連接起來的輻射式互聯結構。這種結構適用於區域網，特別是近年來連接的區域網大都採用這種連接方式。這種連接方式以雙絞線或同軸電纜作連接線路。 優點：結構簡單、容易實現、便於管理，通常以集線器（Hub）作為中央節點，便於維護和管理。 缺點：中心結點是全網路的可靠瓶頸，中心結點出現故障會導致網路的癱瘓。
3.環形拓撲結構
各結點通過通信線路組成閉合迴路，環中數據只能單向傳輸，信息在每台設備上的延時時間是固定的。特別適合實時控制的區域網系統。 優點：結構簡單，適合使用光纖，傳輸距離遠，傳輸延遲確定。 缺點：環網中的每個結點均成為網路可靠性的瓶頸，任意結點出現故障都會造成網路癱瘓，另外故障診斷也較困難。最著名的環形拓撲結構網路是令牌環網（Token Ring）
4. 樹型拓撲結構
是一種層次結構，結點按層次連結，信息交換主要在上下結點之間進行，相鄰結點或 拓撲結構示意圖
同層結點之間一般不進行數據交換。 優點：連結簡單，維護方便，適用於匯集信息的應用要求。 缺點：資源共享能力較低，可靠性不高，任何一個工作站或鏈路的故障都會影響整個網路的運行。
5. 網狀拓撲結構
又稱作無規則結構，結點之間的聯結是任意的，沒有規律。 優點：系統可靠性高，比較容易擴展，但是結構復雜，每一結點都與多點進行連結，因此必須採用路由演算法和流量控制方法。目前廣域網基本上採用網狀拓撲結構。
6.混合型拓撲結構
就是兩種或兩種以上的拓撲結構同時使用。 優點：可以對網路的基本拓撲取長補短。 缺點：網路配置掛包那裡難度大。
7.蜂窩拓撲結構
蜂窩拓撲結構是無線區域網中常用的結構。它以無線傳輸介質(微波、a衛星、紅外線、無線發射台等)點到點和點到多點傳輸為特徵，是一種無線網，適用於城市網、校園網、企業網，更適合於移動通信。 在計算機網路中還有其他類型的拓撲結構，如匯流排型與星型混合、匯流排型與環型混合連接的網路。在區域網中，使用最多的是星型結構。
8.衛星通信拓撲結構
優點： 缺點：
編輯本段開關電源拓撲
隨著PWM技術的不斷發展和完善，開關電源以其高的性價比得到了廣泛的應用。開關電源的電路拓撲結構很多，常用的電路拓撲有推挽、全橋、半橋、單端正激和單端反激等形式。其中， 在半橋電路中，變壓器初級在整個周期中都流過電流，磁芯利用充分，且沒有偏磁的問題，所使用的功率開關管耐壓要求較低，開關管的飽和壓降減少到了最小，對輸入濾波電容使用電壓要求也較低。由於以上諸多原因，半橋式變換器在高頻開關電源設計中得到廣泛的應用。 開關電源常用的基本拓撲約有14種。 每種拓撲都有其自身的特點和適用場合。一些拓撲適用於離線式(電網供電的)AC/DC變換 網路拓撲
器。其中有些適合小功率輸出(<200W)，有些適合大功率輸出；有些適合高壓輸入(≥220V AC)，有些適合120V AC或者更低輸入的場合；有些在高壓直流輸出(>～200V)或者多組(4～5組以上)輸出場合有的優勢；有些在相同輸出功率下使用器件較少或是在器件數與可靠性之間有較好的折中。較小的輸入/輸出紋波和雜訊也是選擇拓撲經常考慮的因素。 一些拓撲更適用於DC/DC變換器。選擇時還要看是大功率還是小功率，高壓輸出還是低壓輸出，以及是否要求器件盡量少等。另外，有些拓撲自身有缺陷，需要附加復雜且難以定量分析的電路才能工作。 因此，要恰當選擇拓撲，熟悉各種不同拓撲的優缺點及適用范圍是非常重要的。錯誤的選擇會使電源設計一開始就註定失敗。 開關電源常用拓撲： buck開關型調整器拓撲 、boost開關調整器拓撲 、反極性開關調整器拓撲 、推挽拓撲 、正激變換器拓撲 、雙端正激變換器拓撲 、交錯正激變換器拓撲 、半橋變換器拓撲 、全橋變換器拓撲 、反激變換器 、電流模式拓撲和電流饋電拓撲 、SCR振諧拓撲 、CUK變換器拓撲 開關電源各種拓撲集錦先給出六種基本DC/DC變換器拓撲 依次為buck，boost，buck－boost，cuk，zeta，sepic變換器
編輯本段優缺點對比
1、星形拓撲 星形拓撲是由中央節點和通過點到到通信鏈路接到中央節點的各個站點組成。 比較圖
星形拓撲結構具有以下優點： （1）控制簡單。 （2）故障診斷和隔離容易。 （3）方便服務。 星形拓撲結構的缺點： （1）電纜長度和安裝工作量可觀。 （2）中央節點的負擔較重，形成瓶頸。 （3）各站點的分布處理能力較低。 2、匯流排拓撲 匯流排拓撲結構採用一個信道作為傳輸媒體，所有站點都通過相應的硬體介面直接連到這一公共傳輸媒體上，該公共傳輸媒體即稱為匯流排。 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。 （2）匯流排結構簡單，又是無源工作，有較高的可靠性。 （3）易於擴充，增加或減少用戶比較方便。 匯流排拓撲的缺點： （1）匯流排的傳輸距離有限，通信范圍受到限制。 （2）故障診斷和隔離較困難。 （3）分布式協議不能保證信息的及時傳送，不具有實時功能。 3、環形拓撲 環形拓撲網路由站點和連接站的鏈路組成一個閉合環。 環形拓撲的優點： （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。 環形拓撲的缺點： （1）節點的故障會引起全網故障。 （2）故障檢測困難。 （3）環形拓撲結構的媒體訪問控制協議都採用令牌傳達室遞的方式，在負載很輕時，信道利用率相對來說就比較低。 4、樹形拓撲 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。
編輯本段結構分類
網路拓撲結構是指拋開網路電纜的物理連接來討論網路系統的連接形式，是指網路電纜構成的幾何形狀，它能從邏輯上表示出網路伺服器、工作站的網路配置和互相之間的連接。 網路拓撲結構按形狀可分為：星型、環型、匯流排型、樹型及匯流排/星型及網狀拓撲結構。
一、星型拓撲結構
星型布局是以中央結點為中心與各結點連接而組成的，各結點與中央結點通過點與點方式連接，中央結點執行集中式通信控制策略，因此中央結點相當復雜，負擔也重。 以星型拓撲結構組網，其中任何兩個站點要進行通信都要經過中央結點控制。中央結點主要功能有： 1、為需要通信的設備建立物理連接； 2、為兩台設備通信過程中維持這一通路； 拓撲示意圖
3、在完成通信或不成功時，拆除通道。 在文件伺服器/工作站(File Servers/Workstation )區域網模式中，中心點為文件伺服器，存放共享資源。由於這種拓撲結構，中心點與多台工作站相連，為便於集中連線，目前多採用集線器(HUB)。 星型拓撲結構優點：網路結構簡單，便於管理、集中控制，組網容易，網路延遲時間短，誤碼率低。缺點：網路共享能力較差，通信線路利用率不高，中央節點負擔過重，容易成為網路的瓶頸，一旦出現故障則全網癱瘓。
二、環型拓撲結構
環形網中各結點通過環路介面連在一條首尾相連的閉合環形通信線路中，環路上任何結點均可以請求發送信息。請求一旦被批准，便可以向環路發送信息。環形網中的數據可以是單向也可是雙向傳輸。由於環線公用，一個結點發出的信息必須穿越環中所有的環路介面，信息流中目的地址與環上某結點地址相符時，信息被該結點的環路介面所接收，而後信息繼續流向下一環路介面，一直流回到發送該信息的環路介面結點為止。 環形網的優點：信息在網路中沿固定方向流動，兩個結點間僅有唯一的通路，大大簡化了路徑選擇的控制；某個結點發生故障時，可以自動旁路，可靠性較高。缺點：由於信息是串列穿過多個結點環路介面，當結點過多時，影響傳輸效率，使網路響應時間變長；由於環路封閉故擴充不方便。
三、匯流排拓撲結構
用一條稱為匯流排的中央主電纜，將相互之間以線性方式連接的工站連接起來的布局方式，稱為匯流排形拓撲。 在匯流排結構中，所有網上微機都通過相應的硬體介面直接連在匯流排上， 任何一個結點的信息都可以沿著匯流排向兩個方向傳輸擴散，並且能被匯流排中任何一個結點所接收。由於其信息向四周傳播，類似於廣播電台，故匯流排網路也被稱為廣播式網路。 電路拓撲
匯流排有一定的負載能力，因此，匯流排長度有一定限制，一條匯流排也只能連接一定數量的結點。 匯流排布局的特點：結構簡單靈活，非常便於擴充；可靠性高，網路響應速度快；設備量少、價格低、安裝使用方便；共享資源能力強，非常便於廣播式工作，即一個結點發送所有結點都可接收。 在匯流排兩端連接的器件稱為端結器（末端阻抗匹配器、或終止器）。主要與匯流排進行阻抗匹配，最大限度吸收傳送端部的能量，避免信號反射回匯流排產生不必要的干擾。 匯流排形網路結構是目前使用最廣泛的結構，也是最傳統的一種主流網路結構，適合於信息管理系統、辦公自動化系統領域的應用。
四、樹型拓撲結構
樹形結構是匯流排型結構的擴展，它是在匯流排網上加上分支形成的，其傳輸介質可有多條分支，但不形成閉合迴路，樹形網是一種分層網，其結構可以對稱，聯系固定，具有一定容錯能力，一般一個分支和結點的故障不影響另一分支結點的工作，任何一個結點送出的信息都可以傳遍整個傳輸介質，也是廣播式網路。一般樹形網上的鏈路相對具有一定的專用性，無須對原網做任何改動就可以擴充工作站。 五、匯流排/星型拓撲結構 用一條或多條匯流排把多組設備連接起來，相連的每組設備呈星型分布。採用這種拓撲結構，用戶很容易配置和重新配置網路設備。匯流排採用同軸電纜，星型配置可採用雙絞線。
六、網狀拓撲結構
將多個子網或多個區域網連接起來構成網際拓撲結構。在一個子網中，集線器、中繼器將多個設備連接起來，而橋接器、路由器及網關則將子網連接起來。根據組網硬體不同，主要有三種網際拓撲： 1、網狀網： 拓撲比較圖
在一個大的區域內，用無線電通信連路連接一個大型網路時，網狀網是最好的拓撲結構。通過路由器與路由器相連，可讓網路選擇一條最快的路徑傳送數據。 2、主幹網： 通過橋接器與路由器把不同的子網或LAN連接起來形成單個匯流排或環型拓撲結構，這種網通常採用光纖做主幹線。 3、星狀相連網： 利用一些叫做超級集線器的設備將網路連接起來，由於星型結構的特點，網路中任一處的故障都可容易查找並修復。 應該指出，在實際組網中，為了符合不同的要求，拓撲結構不一定是單一的，往往都是幾種結構的混用。
編輯本段結構特徵
綜合以上所述，可總結出以下計算機網路拓撲結構： 1、匯流排拓撲結構是將網路中的所有設備通過相應的硬體介面直接連接到公共匯流排上，結點之間按廣播方式通信，一個結點發出的信息，匯流排上的其它結點均可「收聽」到。 優點：結構簡單、布線容易、可靠性較高，易於擴充，是區域網常採用的拓撲結構。缺點：所有的數據都需經過匯流排傳送，匯流排成為整個網路的瓶頸；出現故障診斷較為困難。最著名的匯流排拓撲結構是乙太網（Ethernet）。 2、星型拓撲結構每個結點都由一條單獨的通信線路與中心結點連結。 優點：結構簡單、容易實現、便於管理，連接點的故障容易監測和排除。缺點：中心結點是全網路的可靠瓶頸，中心結點出現故障會導致網路的癱瘓。 3、環形拓撲結構各結點通過通信線路組成閉合迴路，環中數據只能單向傳輸。 優點：結構簡單，適合使用光纖，傳輸距離遠，傳輸延遲確定。缺點：環網中的每個結點均成為網路可靠性的瓶頸，任意結點出現故障都會造成網路癱瘓，另外故障診斷也較困難。最著名的環形拓撲結構網路是令牌環網（Token Ring） 4、樹型拓撲結構是一種層次結構，結點按層次連結，信息交換主要在上下結點之間進行，相鄰結點或同層結點之間一般不進行數據交換。優點：連結簡單，維護方便，適用於匯集信息的應用要求。缺點：資源共享能力較低，可靠性不高，任何一個工作站或鏈路的故障都會影響整個網路的運行。 5、 網狀拓撲結構又稱作無規則結構，結點之間的聯結是任意的，沒有規律。優點：系統可靠性高，比較容易擴展，但是結構復雜，每一結點都與多點進行連結，因此必須採用路由演算法和流量控制方法。目前廣域網基本上採用網狀拓撲結構。 6、混合型拓撲結構就是兩種或兩種以上的拓撲結構同時使用。優點：可以對網路的基本拓撲取長補短。缺點：網路配置掛包那裡難度大。 7、蜂窩拓撲結構蜂窩拓撲結構是無線區域網中常用的結構。它以無線傳輸介質(微波、a衛星、紅外線、無線發射台等)點到點和點到多點傳輸為特徵，是一種無線網，適用於城市網、校園網、企業網，更適合於移動通信。在計算機網路中還有其他類型的拓撲結構，如匯流排型與星型混合、匯流排型與環型混合連接的網路。在區域網中，使用最多的是星型結構。 8、衛星通信拓撲結構。
簡介計算機網路拓撲1. 匯流排拓撲結構2. 星型拓撲結構3.環形拓撲結構4. 樹型拓撲結構5. 網狀拓撲結構6.混合型拓撲結構7.蜂窩拓撲結構8.衛星通信拓撲結構開關電源拓撲優缺點對比結構分類一、星型拓撲結構二、環型拓撲結構三、匯流排拓撲結構四、樹型拓撲結構六、網狀拓撲結構結構特徵
Ⅲ 計算機學習——計算機網路數據傳輸
計算機網路數據傳輸詳解
計算機網路數據傳輸是指數據在計算機網路中從源端傳輸到目標端的過程。這一過程涉及多個層次的協議和數據封裝，以確保數據能夠准確、高效地傳輸。以下是對計算機網路數據傳輸的詳細解析。
一、數據傳輸流程
以TCP/IP五層結構為例，數據傳輸流程如下：
- 應用層：應用進程將數據傳輸給應用層，應用層在數據前添加應用層頭部，形成應用層PDU（協議數據單元）。
- 傳輸層：傳輸層接收應用層的數據，並添加傳輸層頭部，形成傳輸層PDU。這一層負責數據的分段、重組以及端到端的傳輸控制。
- 網路層：網路層接收傳輸層的數據，並添加網路層頭部，形成網路層PDU。這一層負責數據的路由選擇和IP地址的解析。
- 鏈路層：鏈路層接收網路層的數據，並在數據首尾分別添加幀頭和幀尾，形成鏈路層PDU（幀）。這一層負責數據的幀傳輸和物理鏈路的建立與管理。
- 物理層：物理層將接收到的幀以比特流的形式傳輸到物理媒體中。物理媒體將物理信號從源發送到目標端。
在目標端，數據傳輸過程與源端相反，依次經過物理層、鏈路層、網路層、傳輸層和應用層，最終將數據上傳到目標端應用程序中。
流程圖：
綜上所述，計算機網路數據傳輸是一個復雜而精細的過程，涉及多個層次的協議和數據封裝。通過理解數據傳輸流程、層間數據傳輸以及源到目標數據傳輸的三種方式，可以更好地掌握計算機網路數據傳輸的原理和機制。
Ⅳ 計算機網路第四章（網路層）
4.1、網路層概述
簡介
網路層的主要任務是 實現網路互連 ，進而 實現數據包在各網路之間的傳輸
這些異構型網路N1~N7如果只是需要各自內部通信，他們只要實現各自的物理層和數據鏈路層即可
但是如果要將這些異構型網路互連起來，形成一個更大的互聯網，就需要實現網路層設備路由器
有時為了簡單起見，可以不用畫出這些網路，圖中N1~N7，而將他們看做是一條鏈路即可
要實現網路層任務，需要解決一下主要問題：
網路層向運輸層提供怎樣的服務（「可靠傳輸」還是「不可靠傳輸」）
在數據鏈路層那課講過的可靠傳輸，詳情可以看那邊的筆記：網路層對以下的 分組丟失 、 分組失序 、 分組重復 的傳輸錯誤採取措施，使得接收方能正確接受發送方發送的數據，就是 可靠傳輸 ，反之，如果什麼措施也不採取，則是 不可靠傳輸
網路層定址問題
路由選擇問題
路由器收到數據後，是依據什麼來決定將數據包從自己的哪個介面轉發出去？
依據數據包的目的地址和路由器中的路由表
但在實際當中，路由器是怎樣知道這些路由記錄？
由用戶或網路管理員進行人工配置，這種方法只適用於規模較小且網路拓撲不改變的小型互聯網
另一種是實現各種路由選擇協議，由路由器執行路由選擇協議中所規定的路由選擇演算法，而自動得出路由表中的路有記錄，這種方法更適合規模較大且網路拓撲經常改變的大型互聯網
補充 網路層（網際層） 除了 IP協議 外，還有之前介紹過的 地址解析協議ARP ，還有 網際控制報文協議ICMP ， 網際組管理協議IGMP
總結
4.2、網路層提供的兩種服務
在計算機網路領域，網路層應該向運輸層提供怎樣的服務（「 面向連接 」還是「 無連接 」）曾引起了長期的爭論。
爭論焦點的實質就是： 在計算機通信中，可靠交付應當由誰來負責 ？是 網路 還是 端系統 ？
面向連接的虛電路服務
一種觀點：讓網路負責可靠交付
這種觀點認為，應藉助於電信網的成功經驗，讓網路負責可靠交付，計算機網路應模仿電信網路，使用 面向連接 的通信方式。
通信之前先建立 虛電路 (Virtual Circuit)，以保證雙方通信所需的一切網路資源。
如果再使用可靠傳輸的網路協議，就可使所發送的分組無差錯按序到達終點，不丟失、不重復。
發送方 發送給 接收方 的所有分組都沿著同一條虛電路傳送
虛電路表示這只是一條邏輯上的連接，分組都沿著這條邏輯連接按照存儲轉發方式傳送，而並不是真正建立了一條物理連接。
請注意，電路交換的電話通信是先建立了一條真正的連接。
因此分組交換的虛連接和電路交換的連接只是類似，但並不完全一樣
無連接的數據報服務
另一種觀點：網路提供數據報服務
互聯網的先驅者提出了一種嶄新的網路設計思路。
網路層向上只提供簡單靈活的、 無連接的 、 盡最大努力交付 的 數據報服務 。
網路在發送分組時不需要先建立連接。每一個分組（即 IP 數據報）獨立發送，與其前後的分組無關（不進行編號）。
網路層不提供服務質量的承諾 。即所傳送的分組可能出錯、丟失、重復和失序（不按序到達終點），當然也不保證分組傳送的時限。
發送方 發送給 接收方 的分組可能沿著不同路徑傳送
盡最大努力交付
如果主機（即端系統）中的進程之間的通信需要是可靠的，那麼就由網路的 主機中的運輸層負責可靠交付（包括差錯處理、流量控制等） 。
採用這種設計思路的好處是 ：網路的造價大大降低，運行方式靈活，能夠適應多種應用。
互連網能夠發展到今日的規模，充分證明了當初採用這種設計思路的正確性。
虛電路服務與數據報服務的對比
對比的方面 虛電路服務 數據報服務
思路 可靠通信應當由網路來保證 可靠通信應當由用戶主機來保證
連接的建立 必須有 不需要
終點地址 僅在連接建立階段使用，每個分組使用短的虛電路號 每個分組都有終點的完整地址
分組的轉發 屬於同一條虛電路的分組均按照同一路由進行轉發 每個分組獨立選擇路由進行轉發
當結點出故障時 所有通過出故障的結點的虛電路均不能工作 出故障的結點可能會丟失分組，一些路由可能會發生變化
分組的順序 總是按發送順序到達終點 到達終點時不一定按發送順序
端到端的差錯處理和流量控制 可以由網路負責，也可以由用戶主機負責 由用戶主機負責
4.3、IPv4
概述
分類編制的IPv4地址
簡介
每一類地址都由兩個固定長度的欄位組成，其中一個欄位是 網路號 net-id ，它標志主機（或路由器）所連接到的網路，而另一個欄位則是 主機號 host-id ，它標志該主機（或路由器）。
主機號在它前面的網路號所指明的網路范圍內必須是唯一的。
由此可見， 一個 IP 地址在整個互聯網范圍內是唯一的 。
A類地址
B類地址
C類地址
練習
總結
IP 地址的指派范圍
一般不使用的特殊的 IP 地址
IP 地址的一些重要特點
(1) IP 地址是一種分等級的地址結構 。分兩個等級的好處是：
第一 ，IP 地址管理機構在分配 IP 地址時只分配網路號，而剩下的主機號則由得到該網路號的單位自行分配。這樣就方便了 IP 地址的管理。
第二 ，路由器僅根據目的主機所連接的網路號來轉發分組（而不考慮目的主機號），這樣就可以使路由表中的項目數大幅度減少，從而減小了路由表所佔的存儲空間。
(2) 實際上 IP 地址是標志一個主機（或路由器）和一條鏈路的介面 。
當一個主機同時連接到兩個網路上時，該主機就必須同時具有兩個相應的 IP 地址，其網路號 net-id 必須是不同的。這種主機稱為 多歸屬主機 (multihomed host)。
由於一個路由器至少應當連接到兩個網路（這樣它才能將 IP 數據報從一個網路轉發到另一個網路），因此 一個路由器至少應當有兩個不同的 IP 地址 。
(3) 用轉發器或網橋連接起來的若干個區域網仍為一個網路 ，因此這些區域網都具有同樣的網路號 net-id。
(4) 所有分配到網路號 net-id 的網路，無論是范圍很小的區域網，還是可能覆蓋很大地理范圍的廣域網，都是平等的。
劃分子網的IPv4地址
為什麼要劃分子網
在 ARPANET 的早期，IP 地址的設計確實不夠合理：
IP 地址空間的利用率有時很低。
給每一個物理網路分配一個網路號會使路由表變得太大因而使網路性能變壞。
兩級的 IP 地址不夠靈活。
如果想要將原來的網路劃分成三個獨立的網路
所以是否可以從主機號部分借用一部分作為子網號
但是如果未在圖中標記子網號部分，那麼我們和計算機又如何知道分類地址中主機號有多少比特被用作子網號了呢？
所以就有了劃分子網的工具： 子網掩碼
從 1985 年起在 IP 地址中又增加了一個「 子網號欄位 」，使兩級的 IP 地址變成為 三級的 IP 地址 。
這種做法叫做 劃分子網 (subnetting) 。
劃分子網已成為互聯網的正式標准協議。
如何劃分子網
基本思路
劃分子網純屬一個 單位內部的事情 。單位對外仍然表現為沒有劃分子網的網路。
從主機號 借用 若干個位作為 子網號 subnet-id，而主機號 host-id 也就相應減少了若干個位。
凡是從其他網路發送給本單位某個主機的 IP 數據報，仍然是根據 IP 數據報的 目的網路號 net-id，先找到連接在本單位網路上的路由器。
然後 此路由器 在收到 IP 數據報後，再按 目的網路號 net-id 和 子網號 subnet-id 找到目的子網。
最後就將 IP 數據報直接交付目的主機。
劃分為三個子網後對外仍是一個網路
優點
1. 減少了 IP 地址的浪費 2. 使網路的組織更加靈活 3. 更便於維護和管理
劃分子網純屬一個單位內部的事情，對外部網路透明 ，對外仍然表現為沒有劃分子網的一個網路。
子網掩碼
(IP 地址) AND (子網掩碼) = 網路地址 重要，下面很多相關知識都會用到
舉例
例子1
例子2
默認子網掩碼
總結
子網掩碼是一個網路或一個子網的重要屬性。
路由器在和相鄰路由器交換路由信息時，必須把自己所在網路（或子網）的子網掩碼告訴相鄰路由器。
路由器的路由表中的每一個項目，除了要給出目的網路地址外，還必須同時給出該網路的子網掩碼。
若一個路由器連接在兩個子網上，就擁有兩個網路地址和兩個子網掩碼。
無分類編址的IPv4地址
為什麼使用無分類編址
無分類域間路由選擇 CIDR (Classless Inter-Domain Routing)。
CIDR 最主要的特點
CIDR使用各種長度的「 網路前綴 」(network-prefix)來代替分類地址中的網路號和子網號。
IP 地址從三級編址（使用子網掩碼）又回到了兩級編址 。
如何使用無分類編址
舉例
路由聚合（構造超網）
總結
IPv4地址的應用規劃
給定一個IPv4地址快，如何將其劃分成幾個更小的地址塊，並將這些地址塊分配給互聯網中不同網路，進而可以給各網路中的主機和路由器介面分配IPv4地址
定長的子網掩碼FLSM（Fixed Length Subnet Mask）
劃分子網的IPv4就是定長的子網掩碼
舉例
通過上面步驟分析，就可以從子網1 ~ 8中任選5個分配給左圖中的N1 ~ N5
採用定長的子網掩碼劃分，只能劃分出2^n個子網，其中n是從主機號部分借用的用來作為子網號的比特數量，每個子網所分配的IP地址數量相同
但是也因為每個子網所分配的IP地址數量相同，不夠靈活，容易造成IP地址的浪費
變長的子網掩碼VLSM（Variable Length Subnet Mask）
無分類編址的IPv4就是變長的子網掩碼
舉例
4.4、IP數據報的發送和轉發過程
舉例
源主機如何知道目的主機是否與自己在同一個網路中，是直接交付，還是間接交付？
可以通過 目的地址IP 和 源地址的子網掩碼 進行 邏輯與運算 得到 目的網路地址
如果 目的網路地址 和 源網路地址 相同 ，就是 在同一個網路 中，屬於 直接交付
如果 目的網路地址 和 源網路地址 不相同 ，就 不在同一個網路 中，屬於 間接交付 ，傳輸給主機所在網路的 默認網關 （路由器——下圖會講解）,由默認網關幫忙轉發
主機C如何知道路由器R的存在？
用戶為了讓本網路中的主機能和其他網路中的主機進行通信，就必須給其指定本網路的一個路由器的介面，由該路由器幫忙進行轉發，所指定的路由器，也被稱為 默認網關
例如。路由器的介面0的IP地址192.168.0.128做為左邊網路的默認網關
主機A會將該IP數據報傳輸給自己的默認網關，也就是圖中所示的路由器介面0
路由器收到IP數據報後如何轉發？
檢查IP數據報首部是否出錯：
若出錯，則直接丟棄該IP數據報並通告源主機
若沒有出錯，則進行轉發
根據IP數據報的目的地址在路由表中查找匹配的條目：
若找到匹配的條目，則轉發給條目中指示的嚇一跳
若找不到，則丟棄該數據報並通告源主機
假設IP數據報首部沒有出錯，路由器取出IP數據報首部各地址欄位的值
接下來路由器對該IP數據報進行查表轉發
逐條檢查路由條目，將目的地址與路由條目中的地址掩碼進行邏輯與運算得到目的網路地址，然後與路由條目中的目的網路進行比較，如果相同，則這條路由條目就是匹配的路由條目，按照它的下一條指示，圖中所示的也就是介面1轉發該IP數據報
路由器是隔離廣播域的
4.5、靜態路由配置及其可能產生的路由環路問題
概念
多種情況舉例
靜態路由配置
舉例
默認路由
舉例
默認路由可以被所有網路匹配，但路由匹配有優先順序，默認路由是優先順序最低的
特定主機路由
舉例
有時候，我們可以給路由器添加針對某個主機的特定主機路由條目
一般用於網路管理人員對網路的管理和測試
多條路由可選，匹配路由最具體的
靜態路由配置錯誤導致路由環路
舉例
假設將R2的路由表中第三條目錄配置錯了下一跳
這導致R2和R3之間產生了路由環路
聚合了不存在的網路而導致路由環路
舉例
正常情況
錯誤情況
解決方法
黑洞路由的下一跳為null0，這是路由器內部的虛擬介面，IP數據報進入它後就被丟棄
網路故障而導致路由環路
舉例
解決方法
添加故障的網路為黑洞路由
假設。一段時間後故障網路恢復了
R1又自動地得出了其介面0的直連網路的路由條目
針對該網路的黑洞網路會自動失效
如果又故障
則生效該網路的黑洞網路
總結
4.6、路由選擇協議
概述
網際網路所採用的路由選擇協議的主要特點
網際網路採用分層次的路由選擇協議
自治系統 AS ：在單一的技術管理下的一組路由器，而這些路由器使用一種 AS 內部的路由選擇協議和共同的度量以確定分組在該 AS 內的路由，同時還使用一種 AS 之間的路由選擇協議用以確定分組在 AS之間的路由。
自治系統之間的路由選擇簡稱為域間路由選擇，自治系統內部的路由選擇簡稱為域內路由選擇
域間路由選擇使用外部網關協議EGP這個類別的路由選擇協議
域內路由選擇使用內部網關協議IGP這個類別的路由選擇協議
網關協議 的名稱可稱為 路由協議
常見的路由選擇協議
Ⅳ 網路系統由哪些部分組成的
計算機網路系統是一個集計算機硬體設備、通信設施、軟體系統及數據處理能力為一體的,能夠實現資源共享的現代化綜合服務系統。計算機網路系統的組成可分為三個部分,即硬體系統,軟體系統及網路信息系統。
1. 硬體系統
硬體系統是計算機網路的基礎。硬體系統有計算機、通信設備、連接設備及輔助設備組成,如圖1.6.4所示。硬體系統中設備的組合形式決定了計算機網路的類型。下面介紹幾種網路中常用的硬體設備。
⑴伺服器
伺服器是一台速度快,存儲量大的計算機,它是網路系統的核心設備,負責網路資源管理和用戶服務。伺服器可分為文件伺服器、遠程訪問伺服器、資料庫伺服器、列印伺服器等,是一台專用或多用途的計算機。在互聯網中,伺服器之間互通信息,相互提供服務,每台伺服器的地位是同等的。伺服器需要專門的技術人員對其進行管理和維護,以保證整個網路的正常運行。
⑵工作站
工作站是具有獨立處理能力的計算機,它是用戶向伺服器申請服務的終端設備。用戶可以在工作站上處理日常工作,並隨時向伺服器索取各種信息及數據,請求伺服器提供各種服務(如傳輸文件,列印文件等等)。
⑶網卡
網卡又稱為網路適配器,它是計算機和計算機之間直接或間接傳輸介質互相通信的介面,它插在計算機的擴展槽中。一般情況下,無論是伺服器還是工作站都應安裝網卡。網卡的作用是將計算機與通信設施相連接,將計算機的數字信號轉換成通信線路能夠傳送的電子信號或電磁信號。網卡是物理通信的瓶頸,它的好壞直接影響用戶將來的軟體使用效果和物理功能的發揮。目前,常用的有10Mbps、100Mbps和10Mbps/100Mbps自適應網卡,網卡的匯流排形式有ISA和PCI兩種。
⑷數據機
數據機(Modem)是一種信號轉換裝置。它可以把計算機的數字信號「調制」成通信線路的模擬信號,將通信線路的模擬信號「解調」回計算機的數字信號。數據機的作用是將計算機與公用電話線相連接,使得現有網路系統以外的計算機用戶,能夠通過撥號的方式利用公用電話網訪問計算機網路系統。這些計算機用戶被稱為計算機網路的增值用戶。增值用戶的計算機上可以不安裝網卡,但必須配備一個數據機。
⑸集線器
集線器(Hub)是區域網中使用的連接設備。它具有多個埠,可連接多台計算機。在區域網中常以集線器為中心,用雙絞線將所有分散的工作站與伺服器連接在一起,形成星形拓撲結構的區域網系統。這樣的網路連接,在網上的某個節點發生故障時,不會影響其他節點的正常工作。
集線器分為普通型和交換型(Switch),交換型的傳輸效率比較高,目前用的較多。集線器的傳輸速率有10Mbps、100Mbps和10Mbps/100Mbps自適應的。
⑹網橋
網橋(Bridge)也是區域網使用的連接設備。網橋的作用是擴展網路的距離,減輕網路的負載。在區域網中每條通信線路的長度和連接的設備數都是有最大限度的,如果超載就會降低網路的工作性能。對於較大的區域網可以採用網橋將負擔過重的網路分成多個網路段,當信號通過網橋時,網橋會將非本網段的信號排除掉(即過濾),使網路信號能夠更有效地使用信道,從而達到減輕網路負擔的目的。由網橋隔開的網路段仍屬於同一區域網,網路地址相同,但分段地址不同。
⑺路由器
路由器(Router)是互聯網中使用的連接設備。它可以將兩個網路連接在一起,組成更大的網路。被連接的網路可以是區域網也可以是互聯網,連接後的網路都可以稱為互聯網。路由器不僅有網橋的全部功能,還具有路徑的選擇功能。路由器可根據網路上信息擁擠的程度,自動地選擇適當的線路傳遞信息。
在互聯網中,兩台計算機之間傳送數據的通路會有很多條,數據包(或分組)從一台計算機出發,中途要經過多個站點才能到達另一台計算機。這些中間站點通常是由路由器組成的,路由器的作用就是為數據包(或分組)選擇一條合適的傳送路徑。用路由器隔開的網路屬於不同的區域網地址。
2. 軟體系統
計算機網路中的軟體按其功能可以劃分為數據通信軟體、網路操作系統和網路應用軟體。
⑴數據通信軟體
數據通信軟體是指按著網路協議的要求,完成通信功能的軟體。
⑵網路操作系統
網路操作系統是指能夠控制和管理網路資源的軟體。網路操作系統的功能作用在兩個級別上：在伺服器機器上,為在伺服器上的任務提供資源管理;在每個工作站機器上,向用戶和應用軟體提供一個網路環境的「窗口」。這樣,向網路操作系統的用戶和管理人員提供一個整體的系統控制能力。網路伺服器操作系統要完成目錄管理,文件管理,安全性,網路列印,存儲管理,通信管理等主要服務。工作站的操作系統軟體主要完成工作站任務的識別和與網路的連接。即首先判斷應用程序提出的服務請求是使用本地資源還是使用網路資源。若使用網路資源則需完成與網路的連接。常用的網路操作系統有：Net ware系統、Windows NT系統、Unix 系統和Linux系統等。
⑶網路應用軟體
網路應用軟體是指網路能夠為用戶提供各種服務的軟體。如瀏覽查詢軟體,傳輸軟體,遠程登錄軟體,電子郵件等等。
⒊ 網路信息系統
網路信息系統是指以計算機網路為基礎開發的信息系統。如各類網站、基於網路環境的管理信息系統。