❶ 计算机网络的组成和体系结构
一、计算机网络的基本组成
计算机网络是一个很复杂的系统,它由许多计算机软件、硬件和通信设备组合而成。下面对一个计算机网络所需的主要部分,即服务器、工作站、外围设备、网络软件作简要介绍。
1.服务器(Server)
在计算机网络中,服务器是整个网络系统的核心,一般是指分散在不同地点担负一定数据处理任务和提供资源的计算机,它为网络用户提供服务并管理整个网络,它影响着网络的整体性能。一般在大型网络中采用大型机、中型机和小型机作为网络服务器,可保证网络的可靠性。对于网点不多,网络通信量不大,数据安全性要求不太高的网络,可以选用高档微机作网络服务器。根据服务器在网络中担负的网络功能的不同,又可分为文件服务器、通信服务器和打印服务器等。在小型局域网中,最常用的是文件服务器。一般来说网络越大、用户越多、服务器负荷越大,对服务器性能要求越高。
2.工作站(Workstation)
工作站有时也称为“节点”或“客户机(Client)”,是指通过网络适配器和线缆连接到网络上的计算机,是网络用户进行信息处理的个人计算机。它和服务器不同,服务器是为整个网络提供服务并管理整个网络,而工作站只是一个接入网络的设备,它保持原有计算机的功能,作为独立的计算机为用户服务,同时又可按一定的权限访问服务器,享用网络资源。
工作站通常都是普通的个人计算机,有时为了节约经费,不配软、硬盘,称为“无盘工作站”。
3.网络外围设备
是指连接服务器和工作站的一些连线或连接设备,如同轴电缆、双绞线、光纤等传输介质,网卡(NIC)、中继器(Repeater)、集线器(Hub)、交换机(Switch)、网桥(Bridge)等,又如用于广域网的设备:调制解调器(Modem)、路由器(Router)、网关(Gateway)等,接口设备:T型头、BNC连接器、终端匹配器、RJ45头、ST头、SC头、FC头等。
4.网络软件
前面介绍的都是网络硬件设备。要想网络能很好地运行,还必须有网络软件。
通常网络软件包括网络操作系统(NOS)、网络协议软件和网络通信软件等。其中,网络操作系统是为了使计算机具备正常运行和连接上网的能力,常见的网络操作系统有UNIX、Linux、Novell Netware、Windows NT、Windows 2000 Server、Windows XP等;网络协议软件是为了各台计算能使用统一的协议,可以看成是计算机之间相互会话使用的语言;而运用协议进行实际的通信则是由通信软件完成的。
网络软件功能的强弱直接影响到网络的性能,因为网络中的资源共享、相互通信、访问控制和文件管理等都是通过网络软件实现的。
二、计算机网络的拓扑结构
所谓计算机网络的拓扑结构是指网络中各结点(包括连接到网络中的设备、计算机)的地理分布和互连关系的几何构形,即网络中结点的互连模式。
网络的拓扑结构影响着整个网络的设计、功能、可靠性和通信费用等指标,常见的网络拓扑结构有总线型、星型、环型等,通过使用路由器和交换机等互连设备,可在此基础上构建一个更大网络。
1.总线型
在总线型结构中,将所有的入网计算机接入到一条通信传输线上,为防止信号反射,一般在总线两端连有终端匹配器如图6-1(a)。总线型结构的优点是信道利用率高,可扩充性好,结构简单,价格便宜。当数据在总线上传递时,会不断地“广播”,第一节点均可收到此信息,各节点会对比数据送达的地址与自己的地址是否相同,若相同,则接收该数据,否则不必理会该数据。缺点是同一时刻只能有两个网络结点在相互通信,网络延伸距离有限,网络容纳的节点数有限。在总线上只要有一个结点连接出现问题,会影响整个网络运行,且不易找到故障点。
图6-1 网络拓扑结构
2.星型
在星型结构中,以中央结点为中心,其他结点都与中央结点相连。每台计算机通过单独的通信线路连接到中央结点,由该中央结点向目的结点传送信息,如图6-1(b),因此,中央结点必须有较强的功能和较高的可靠性。
在已实现的网络拓扑结构中,这是最流行的一种。跟总线型拓扑结构相比,它的主要的优势是一旦某一个电缆线段被损坏了,只有连接到那个电缆段的主机才会受到影响,结构简单,建网容易,便于管理。缺点是该拓扑是以点对点方式布线的,故所需线材较多,成本相对较高,此外中央结点易成为系统的“瓶颈”,且一旦发生故障,将导致全网瘫痪。
3.环型
在环型结构中,如图6-1(c)所示,各网络结点连成封闭环路,数据只能是单向传递,每个收到数据包的结点都向它的下一结点转发该数据包,环游一圈后由发送结点回收。当数据包经过目标结点时,目标结点根据数据包中的目标地址判断出是自己接收,并把该数据包拷贝到自己的接收缓冲中。
环型拓扑结构的优点是:结构简单,网络管理比较简单,实时性强。缺点是:成本较高,可靠性差,网络扩充复杂,网络中若有任一结点发生故障都会使整个网络瘫痪。
三、计算机网络的体系结构
要弄清网络的体系结构,需先弄清网络协议是什么。
网络协议是两台网络上的计算机进行通信时使用的语言,是通信的规则和约定。为了在网络上传输数据,网络协议定义了数据应该如何被打成包、并且定义了在接收数据时接收计算机如何解包。在同一网络中的两台计算机为了相互通信,必须运行同一协议,就如同两个人交谈时,必须采用对方听得懂的语言和语速。
由于网络结点之间的连接可能是很复杂的,因此,为了减少协议设计的复杂性,在制定协议时,一般把复杂成分分解成一些简单成分,再将它们复合起来,而大多数网络都按层来组织,并且规定:(1)一般是将用户应用程序作为最高层,把物理通信线路作为最低层,将其间再分为若干层,规定每层处理的任务,也规定每层的接口标准;(2)每一层向上一层提供服务,而与再上一层不发生关系;(3)每一层可以调用下一层的服务传输信息,而与再下一层不发生关系。(4)相邻两层有明显的接口。
除最低层可水平通信外,其他层只能垂直通信。
层和协议的集合被称为网络的体系结构。为了帮助大家理解,我们从现实生活中的一个例子来理解网络的层次关系。假如一个只懂得法语的法国文学家和一个只懂得中文的中国文学家要进行学术交流,那么他们可将论文翻译成英语或某一种中间语言,然后交给各自的秘书选一种通信方式发给对方,如图6-2所示。
图6-2 中法文学家学术交流方式
下面介绍两个重要的网络体系结构:OSI参考模型和TCP/IP参考模型。
1.OSI参考模型
由于世界各大型计算机厂商推出各自的网络体系结构,不同计算机厂商的设备相互通信困难。为建立更大范围内的计算机网络,必然要解决异构网络的互连,因而国际标准化组织ISO于1977年提出“开放系统互连参考模型”,即着名的OSI(Open system interconnection/Reference Model)。它将计算机网络规定为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层等七层,受到计算机界和通信界的极大关注。
2.TCP/IP参考模型
TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet protocol)协议是Internet使用的通信协议,由ARPANET研究中心开发。TCP/IP是一组协议集(Internet protocol suite),而TCP、IP是该协议中最重要最普遍使用的两个协议,所以用TCP/IP来泛指该组协议。
TCP/IP协议的体系结构被分为四层:
(1)网络接口层 是该模型的最低层,其作用是负责接收IP数据报,并通过网络发送出去,或者从网络上接收网络帧,分离IP数据报。
(2)网络层 IP协议被定义驻留在这一层中,它负责将信息从一台主机传到指定接收的另一台主机。主要功能是:寻址、打包和路由选择。
(3)传输层 提供了两个协议用于数据传输,即传输控制协议TCP和通用数据协议UDP,负责提供准确可靠和高效的数据传送服务。
(4)应用层 位于TCP/IP最高层,为用户提供一组常用的应用程序协议。例如:简单邮件传输协议SMTP、文件传协议FTP、远程登录协议Telnet、超文本传输协议HTTP(该协议是后来扩充的)等。随着Internet的发展,又开发了许多实用的应用层协议。
图6-3是TCP/IP模型和OSI模型的简单比较:
图6-3 TCP/IP模型和OSI模型的对比
❷ 典型的计算机网络体系结构有哪些
OSI七层模型、TCP/IP四层模型、五层体系结构
一、OSI七层模型
OSI七层协议模型主要是:应用层(Application)、表示层(Presentation)、会话层(Session)、传输层(Transport)、网络层(Network)、数据链路层(DataLink)、物理层(Physical)。
二、TCP/IP四层模型
TCP/IP是一个四层的体系结构,主要包括:应用层、运输层、网际层和网络接口层。从实质上讲,只有上边三层,网络接口层没有什么具体的内容。
三、五层体系结构
五层体系结构包括:应用层、运输层、网络层、数据链路层和物理层。五层协议只是OSI和TCP/IP的综合,实际应用还是TCP/IP的四层结构。为了方便可以把下两层称为网络接口层。
(2)计算机网络结构两层扩展阅读:
世界上第一个网络体系结构是美国IBM公司于1974年提出的,它取名为系统网络体系结构SNA(System Network Architecture)。凡是遵循SNA的设备就称为SNA设备。这些SNA设备可以很方便地进行互连。此后,很多公司也纷纷建立自己的网络体系结构,这些体系结构大同小异,都采用了层次技术。
❸ 计算机网络的结构包括哪两部分
通信子网和资源子网.
通信子网实现网络通信功能,包括数据的加工、传输和交换等通信处理工作。即将一个主计算机的信息传送给另一个主计算机。通信子网主要包括交换机、路由器、网桥、中继器、集线器、网卡和缆线等设备及相关软件。
资源子网实现资源共享功能,包括数据处理、提供网络资源和网络服务。资源子网主要包括主机及其外设、服务器、工作站、网络打印机和其他外设及其相关软件。计算机网络连接的计算机系统可以是巨型机、大型机、小型机、工作站、微型机或其他数据终端设备。
❹ 计算机网络的体系结构主要有哪两种结构其主要分为哪些层次
ICP/IP协议分为:网络接口层,网际网层(IP层),传输层,应用层等四个层次。 作用: 1。网络接口层:接收IP数据并通过特定的网络进行传输,或从网络上接收物理帧,抽取IP数据报并转交给网际层。 2。网际网层(IP层):该层负责相同或不同网络中计算机之间的通信,主要处理数据和路由。 3。传输层:主要功能是数据格式化、数据确认和丢失重传等。 4。应用层:向用户提供一组常用的应用层协议。 查看原帖>>
❺ 什么是分层网络体系结构分层的含义是什么
指的是将系统的组件分隔到不同的层中,每一层中的组件应保持内聚性,并且应大致在同一抽象级别;每一层都应与它下面的各层保持松散耦合。
分层架构的优点
1、开发人员的专业分工,专注理解某一层。由于某一层仅仅调用其相邻下一层所提供的程序接口,只需要本层的接口和相邻下一层的接口定义清晰完整,开发人员在开发某一层时就可以像关注集中于这一层所用的功能和技术。
2、可以很容易用新的实现来替换原有层次的实现。 只要前后提供的服务(接口)相同,即可替换。系统开发过程中,功能需求不断变化,我们可以替换现有的层次以满足新的需求变化。
3、降低了系统间的依赖。 比如业务逻辑层中的业务发生变化, 其他两层即表现层以及数据访问层程序也不需要变化。这大大降低了系统各层之间的依赖。
4、有利于复用。充分利用现有的功能程序组件,将已经辨识的具有相对独立功能的层应用于新系统的开发,保证新系统开发的过程中,能够将重点集中于辨识和实现应用系统特有的业务功能,最终缩短系统开发周期,提高系统的质量。
分层思想
分层是基于面向对象上的,是更高层次上的设计理念。在软件开发技术的发展过程中,出现了很多优秀的思想与模式。这些思想和模式凝结了无数程序设计人员的实践经验和智慧,是软件开发领域的精华。这其中有很多思想对分层架构设计有着重要的指导作用。
分层架构的弊端
1、级联修改问题。一些复杂的业务中,由于业务流程发生变化,为了这个变化所有层都需要修改。
2、性能问题。本来是直接简单的操作,需要在整个系统中层层传递,势必造成性能的下降,同时也加大的开发的复杂度。
从上面的分析可以看出, 分层架构设计有许多优点同样存在不足,在实际使用过程中,我们应该权衡利弊关系,选择一种符合实际项目的最佳方案。
❻ 计算机网络分层体系结构包含哪两方面的含义
在OSI出现之前,计算机网络中存在众多的体系结构,其中以IBM公司的SNA(系统网络体系结构)和DEC公司的DNA(Digital Network Architecture)数字网络体系结构最为着名。为了解决不同体系结构的网络的互联问题,国际标准化组织ISO(注意不要与OSI搞混))于1981年制定了开放系统互连参考模型(Open System Interconnection Reference Model,OSI/RM)。这个模型把网络通信的工作分为7层,它们由低到高分别是物理层(Physical Layer),数据链路层(Data Link Layer),网络层(Network Layer),传输层(Transport Layer),会话层(Session Layer),表示层(Presen tation Layer)和应用层(Application Layer)。第一层到第三层属于OSI参考模型的低三层,负责创建网络通信连接的链路;第四层到第七层为OSI参考模型的高四层,具体负责端到端的数据通信。每层完成一定的功能,每层都直接为其上层提供服务,并且所有层次都互相支持,而网络通信则可以自上而下(在发送端)或者自下而上(在接收端)双向进行。当然并不是每一通信都需要经过OSI的全部七层,有的甚至只需要双方对应的某一层即可。物理接口之间的转接,以及中继器与中继器之间的连接就只需在物理层中进行即可;而路由器与路由器之间的连接则只需经过网络层以下的三层即可。总的来说,双方的通信是在对等层次上进行的,不能在不对称层次上进行通信。OSI 标准制定过程中采用的方法是将整个庞大而复杂的问题划分为若干个容易处理的小问题,这就是分层的体系结构办法。在OSI中,采用了三级抽象,既体系结构,服务定义,协议规格说明。ISO将整个通信功能划分为七个层次,划分层次的原则是:1、网中各节点都有相同的层次。2、不同节点的同等层次具有相同的功能。3、同一节点能相邻层之间通过接口通信。4、每一层使用下层提供的服务,并向其上层提供服务。5、不同节点的同等层按照协议实现对等层之间的通信。第一层:物理层(PhysicalLayer),规定通信设备的机械的、电气的、功能的和过程的特性,用以建立、维护和拆除物理链路连接。具体地讲,机械特性规定了网络连接时所需接插件的规格尺寸、引脚数量和排列情况等;电气特性规定了在物理连接上传输bit流时线路上信号电平的大小、阻抗匹配、传输速率距离限制等;功能特性是指对各个信号先分配确切的信号含义,即定义了DTE和DCE之间各个线路的功能;规程特性定义了利用信号线进行bit流传输的一组操作规程,是指在物理连接的建立、维护、交换信息是,DTE和DCE双放在各电路上的动作系列。在这一层,数据的单位称为比特(bit)。属于物理层定义的典型规范代表包括:EIA/TIA RS-232、EIA/TIA RS-449、V.35、RJ-45等。第二层:数据链路层(DataLinkLayer):在物理层提供比特流服务的基础上,建立相邻结点之间的数据链路,通过差错控制提供数据帧(Frame)在信道上无差错的传输,并进行各电路上的动作系列。 数据链路层在不可靠的物理介质上提供可靠的传输。该层的作用包括:物理地址寻址、数据的成帧、流量控制、数据的检错、重发等。在这一层,数据的单位称为帧(frame)。数据链路层协议的代表包括:SDLC、HDLC、PPP、STP、帧中继等。 第三层是网络层(Network layer)在计算机网络中进行通信的两个计算机之间可能会经过很多个数据链路,也可能还要经过很多通信子网。网络层的任务就是选择合适的网间路由和交换结点, 确保数据及时传送。网络层将数据链路层提供的帧组成数据包,包中封装有网络层包头,其中含有逻辑地址信息- -源站点和目的站点地址的网络地址。 如果你在谈论一个IP地址,那么你是在处理第3层的问题,这是“数据包”问题,而不是第2层的“帧”。IP是第3层问题的一部分,此外还有一些路由协议和地址解析协议(ARP)。有关路由的一切事情都在第3层处理。地址解析和路由是3层的重要目的。网络层还可以实现拥塞控制、网际互连等功能。在这一层,数据
❼ 计算机网络OSI体系结构的下两层分别是
计算机网络OSI体系结构这个总共有7层,分别是:
应用,表示,会话,传输,网络,数据链路,物理
下两层就是数据链路,物理。
❽ 请问什么叫双层网络结构
双宿主堡垒主机结构是围绕着至少具有两块网卡的双宿主主机而构成的。双宿主主机内外的网络均可与双宿主主机实施通信,但内外网络之间不可直接通信,内外部网络之间的数据流被双宿主主机完全切断。双宿主主机可以通过代理或让用户直接注册到其上来提供很高程度的网络控制。它采用主机取代路由器执行安全控制功能,故类似于包过滤防火墙。双宿主机即一台配有多个网络接口的主机,它可以用来在内部网络和外部网络之间进行寻址。当一个黑客想要访问你内部设备时,他(她)必须先要攻破双宿主堡垒主机,这有希望让你有足够的时间阻止这种安全侵入和作出反应。