第一章计算机网络概述
信息是当今世界最重要的资源之一它与物质与能源一起构成了三大资源支柱。信息资源最显著的特点是它在使用中非但不会损耗反而会通过交流和共享得到增值。计算机网络是信息高速公路的重要组成部分被认为是信息高速公路雏形的因特网已逐渐演变为一个全球性的政府、经济、学术和生活信息交换网。 1.1
计算机网络大发展计算机网络从20世纪70年代开始发展他的演变可以概括为
面向终端的计算机网络、计算机-计算机网络、开放式标准化网络以及因特网广泛应用和高速网络技术发展等四个阶段。 1.面向终端的计算机网络
以单个计算机为中心的远程联机系统构成面向终端的计算机网络。早在20世纪50年代初就开创了把计算机技术和通信技术相结合的尝试。
所谓联机系统就是由一台中央主计算机连接大量的地理上处于分散位臵的终端。这类简单的“终端—通信线路—计算机”系统成为了计算机网络的雏形。这样的系统除了一台中心计算机外其余的终端设备都没有自主处理的功能还不能算计算机网络。在通信线路和中心计算机之间设臵一个前端处理机FEP或通信控制起CCU
专门负责与终端T之间的通信控制另外在终端比较集中的地区设臵集中器或多路复用起从而提高了通信线路的利用率节约了远程通信线路的投资。
2.计算机—计算机网络
20世纪60年代中期出现了由若干个计算机互连的系统开创了“计算机—计算机”通信的时代并呈现出多处理中心的特点。ARPA网
标志着目前所称的计算机网络的兴起。ARPANET是一个成功的系统它是计算机网络技术发展中的一个里程碑。
此后各大计算机公司都相继推出自己的网络体系结构IBM公司的SNA和DEC公司的DNA就是两个著名的例子。凡是按SNA组建的网络都可称为SNA网而按DNA组建的网络都可称为DNA网或DECNET。 3.开放式标准化网络
没有统一的网络体系结构难以实现互连这种自成体系的系统称为“封闭”系统。
国际标准化组织ISO于1984年正式颁布了一个称为“开放系统互连基本参考模型”的国际标准ISO7498简称OSI参考模型或OSI/RM。OSI/RM由七层组成所以也称OSI七层模型。 4.因特网的广泛应用与高速网络技术的发展
20世纪90年代网络技术最富有挑战性的话题是Internet与高速通信网技术、接入网、网络与信息安全技术。宽带网络技术的发展为全球信息高速公路的建设提供了技术基础。
Internet、Intranet、Extranet和电子商务已成为当前企业网研究与应用的热点。 1.1.2 三大网络介绍包括电信网络、广播电视网络以及计算机网络
1.电信业务网是以电话网为基础逐步发展起来。电话系统由三个主要的不见构成1本地网络 2干线3交换局。
2.广播电视网主要是有线电视网CATV它的业务除了广播电视传输仍然是主要业务之外还应包含电视点播VOD或准视频点播业务NVOD远程电视教育、远程医疗、电视会议、电视电话、电视购物和电视商务等。
3.计算机网
CHINANET网以成为我过INTERNET的主干网。 1.1.3 未来网络发展趋势
有宽带网络、全光网络、多媒体网络、移动网络、下一代网络NGN
宽带网络可分为宽带骨干网和宽带接入网两个部分。电信业一般认为传输速率达到2Gbps的骨干网称做快带网。宽带接入技术基本上可分为有线接入和无线接入。1.2计算机网络的基本概念计算机网络是现代计算机技术和通信技术的结合产物。
1.所谓计算机网络就是利用通信设备和线路将地理位臵不同的、功能独立的多个计算机系统互连起来以功能完善的网络软件实现网络中资源共享和信息传递的系统。
2.一个计算机网络是由资源子网和通信子网构成的资源子网负责信息处理通信子网
负责全网中的信息传递。资源子网包括主机和终端他们都是信息传递的源节点或宿节点有时也统称为端节点。通信子网主要由网络节点和通信链路组成。根据不同的作用网络节点可以是分组交换设备PSE、分组装配/拆卸设备PAD、集中器C、网络控制中心NCC、网间连接起G也称网关或他们的组合。也常将网络节点统称为接口信息处理机IMP。
3.信息在两端节点之间传输时可能要经过多个中间节点的转发这种传输方式称为“存储—转发”广域网中一般都采用这种传输方式。
4.计算机网络功能表现在硬件资源共享、软件资源共享和用户间信息交换三个方面。
5.计算机网络的应用包括办公自动化OA、远程教育、电子银行、证券及期货交易、校园网、企业网络、只能大厦和结构化综合布线系统。 1.3计算机网络的分类一.按拓扑结构类型分类
网络拓扑是指网络形状或者是它在物理上的连通性。网络的拓扑结构主要有星型拓扑、总线拓扑、环形拓扑、树型拓扑、混合型拓扑及网形拓扑。拓扑结构的选择往往与传输介质的选择及介质访问控制方法的确定紧密相关。在选择网络拓扑结构时应该考虑的主要因素有下列几点1可靠性2费用3灵活性4响应时间和吞吐量
采用点—点线路的通信子网的基本拓扑结构型有4种星形、环形、树形、网状形。采用广播信道通信子网的基本拓扑结构型有4种总线形、树形、环形、无线通信与卫星通信。以下集中典型网络拓扑的特点 1.星形拓扑
中央节点执行集中式通信控制策略因此中央节点相当复杂而各个站点的通信处理负担都很小。优点1 控制简单2故障诊断和隔离容易。3方便服务。
缺点1电缆长度和安装工作量客观2中央节点的负担较重容易形成“瓶颈”3各站点的分布处理能力较低 2.总线拓扑
采用一个广播信道作为传播介质所有站点都通过相应的硬件接口直接连到这一公共传输介质上该公共传输介质即称为总线。通常采用分布式控制策略来确定哪个站点可以发送。
优点1总线结构所需要的电缆数量少2总线结构简单又是无源工作有较高的可靠性3易于扩充增加或减少用户比较方便
缺点1总线的传输距离有限通信范围受到限制2故障诊断和隔离较困难3分布式协议不能保证信息的及时发送不具有实时功能大业务量降低了网络速度。 3.环形拓扑每个站点能够接收从一条链路传来的数据并以同样的速率串行地把该数据沿环送到另一条链路上这种链路可以是单向的也可以是双向的。数据以分组形式发送。
优点1电缆长度短2可使用光纤3所有计算机都能公平地访问网络的其他部分网络性能稳定
缺点1节点的故障会引起全网故障2环节点的加入和撤出过程较复杂3环形拓扑结构的介质访问控制协议都采用令牌传递的方式在负载很轻时信道利用率相对来说就比较低 4.树形拓扑优点1易于扩展2故障隔离较容易
缺点各个节点对根的依赖性太大如果根发生故障则全网不能正常工作。
5.混合形拓扑优点1故障诊断和隔离较为方便2易于扩展3安装方便
缺点1需要选用带智能的集中器2像星形拓扑结构一样集中器到各个站点的电缆安装长度会增加 6.网形拓扑
这种结构在广域网中得到了广泛使用优点是不受瓶颈问题和失效问题的影响。由于节点之间有许多条路径相连可以分为数据流的传输选择适当的路由从而饶国失效的部件或过忙的节点。这种结构虽然比较复杂成本也比较高提供上述功能的网络协议也比较复杂但由于它的可靠性高仍然受到用户的欢迎。二.
按交换方式来分类计算机网络可以分为电路交换网、报文交换网和分组交换网。
