第1章 計算機網(wǎng)絡(luò)概述

1、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與應(yīng)用109010032 第1章 概述 第 1 1 章 概述1.1 計算機網(wǎng)絡(luò)在信息時代中的作用1.2 因特網(wǎng)概述 1.2.1 網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò) 1.2.2 因特網(wǎng)的發(fā)展1.3 因特網(wǎng)的組成 1.3.1 因特網(wǎng)的邊緣部分 1.3.2 因特網(wǎng)的核心部分第 1 1 章 概述（續(xù)）1.4 計算機網(wǎng)絡(luò)在我國的發(fā)展1.5 計算機網(wǎng)絡(luò)概述 1.5.1 計算機網(wǎng)絡(luò)的定義 1.5.2 計算機網(wǎng)絡(luò)的組成 1.5.3 計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu) 1.5.4 計算機網(wǎng)絡(luò)的分類 1.5.5 計算機網(wǎng)絡(luò)的功能和應(yīng)用1.6 計算機網(wǎng)絡(luò)的性能1.6.1 計算機網(wǎng)絡(luò)的性能指標1.6.2 計算機網(wǎng)絡(luò)的非性能特征1.7 計算機網(wǎng)

2、絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)1.7.1 計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的形成1.7.2 協(xié)議與劃分層次1.7.3 具有五層協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)1.7.4 實體、協(xié)議、服務(wù)和服務(wù)訪問點1.7.5 TCP/IP 的體系結(jié)構(gòu)第 1 1 章 概述（續(xù)）1.1 1.1 計算機網(wǎng)絡(luò)在信息時代的作用 21 世紀的一些重要特征就是數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和信息化，它是一個以網(wǎng)絡(luò)為核心的信息時代。 網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)已成為信息社會的命脈和發(fā)展知識經(jīng)濟的重要基礎(chǔ)。 網(wǎng)絡(luò)是指“三網(wǎng)”，即電信網(wǎng)絡(luò)、有線電視網(wǎng)絡(luò)和計算機網(wǎng)絡(luò)。 發(fā)展最快的并起到核心作用的是計算機網(wǎng)絡(luò)。 因特網(wǎng)(Internet)(Internet)的發(fā)展 進入 20 世紀 90 年代以后，以因特網(wǎng)為代表的計

3、算機網(wǎng)絡(luò)得到了飛速的發(fā)展。 已從最初的教育科研網(wǎng)絡(luò)逐步發(fā)展成為商業(yè)網(wǎng)絡(luò)。 已成為僅次于全球電話網(wǎng)的世界第二大網(wǎng)絡(luò)。 三網(wǎng)融合 物聯(lián)網(wǎng) 互聯(lián)網(wǎng)帶動其他行業(yè)變革 互聯(lián)網(wǎng)帶動其他學(xué)科研究熱點因特網(wǎng)(Internet)(Internet)的發(fā)展因特網(wǎng)的意義 因特網(wǎng)是自印刷術(shù)以來人類通信方面最大的變革。 現(xiàn)在人們的生活、工作、學(xué)習(xí)和交往都已離不開因特網(wǎng)。 一、商業(yè)運用。 1、主要是實現(xiàn)資源共享（resource sharing）最終打破地理位置束縛（tyranny of geography）,主要運用客戶-服務(wù)器模型（client-server model）。 2、提供強大的通信媒介（communica

4、tion medium）。如：電子郵件（E-mail）、視頻會議。 3、電子商務(wù)活動。如：各種不同供應(yīng)商購買子系統(tǒng)，然后在將這些部件組裝起來。 4、通過Internet與客戶做各種交易。如：書店、音像在家里購買商品或者服務(wù)。因特網(wǎng)的意義 二、家庭運用 1、訪問遠程信息。如：瀏覽Web頁面獲得藝術(shù)、商務(wù)、烹飪、政府、健康、歷史、愛好、娛樂、科學(xué)、運動、旅游等等信息。 2、個人之間的通信。如：即時消息（instant messaging）運用、聊天室、對等通信（peer-to-communication）。 3、交互式娛樂。如：視頻點播、即時評論及參加活動、網(wǎng)絡(luò)游戲。 4、廣義的電子商務(wù)。如：電子

5、方式支付賬單、管理銀行賬戶、處理投資。因特網(wǎng)的意義 三、移動用戶 以無線網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)。 1、可移動的計算機：筆記本計算機、PDA、3G手機。 2、軍事：一場戰(zhàn)爭不可能靠局域網(wǎng)設(shè)備通信。 3、運貨車隊、出租車、快遞專車等應(yīng)用。因特網(wǎng)的意義 四、社會問題 網(wǎng)絡(luò)的廣泛運用已經(jīng)導(dǎo)致了新的社會、倫理和政治問題。因特網(wǎng)的意義計算機網(wǎng)絡(luò)向用戶提供的最重要的功能 連通性計算機網(wǎng)絡(luò)使上網(wǎng)用戶之間都可以交換信息，好像這些用戶的計算機都可以彼此直接連通一樣。 共享即資源共享?？梢允切畔⒐蚕?、軟件共享，也可以是硬件共享。 1.2 1.2 因特網(wǎng)概述1.2.1 網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò) 起源于美國的因特網(wǎng)現(xiàn)已發(fā)展成為世界上最大的國際性

6、計算機互聯(lián)網(wǎng) 網(wǎng)絡(luò)(network)由若干結(jié)點(node)和連接這些結(jié)點的鏈路(link)組成。 互聯(lián)網(wǎng)是“網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)”(network of networks)。 連接在因特網(wǎng)上的計算機都稱為主機(host)。 請注意名詞“結(jié)點” “結(jié)點”的英文名詞是 node。 雖然 node 有時也可譯為“節(jié)點”，但這是指像天線上的駐波的節(jié)點，這種節(jié)點很像竹竿上的“節(jié)”。 在網(wǎng)絡(luò)中的 node 的標準譯名是“結(jié)點”而不是“節(jié)點”。 但數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的樹(tree)中的 node 應(yīng)當(dāng)譯為“節(jié)點”。internet internet 和 Internet Internet 的區(qū)別 以小寫字母 i 開始的 int

7、ernetinternet（互聯(lián)網(wǎng)或互連網(wǎng)）是一個通用名詞，它泛指由多個計算機網(wǎng)絡(luò)互連而成的網(wǎng)絡(luò)。 以大寫字母I開始的的 InternetInternet（因特網(wǎng)）則是一個專用名詞，它指當(dāng)前全球最大的、開放的、由眾多網(wǎng)絡(luò)相互連接而成的特定計算機網(wǎng)絡(luò)，它采用 TCP/IP TCP/IP 協(xié)議族作為通信的規(guī)則，且其前身是美國的 ARPANETARPANET。網(wǎng)絡(luò)與因特網(wǎng) 網(wǎng)絡(luò)把許多計算機連接在一起。 因特網(wǎng)則把許多網(wǎng)絡(luò)連接在一起。 (a)(b)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)網(wǎng)（網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)）結(jié)點鏈路主機因特網(wǎng)1.2.2 1.2.2 因特網(wǎng)的發(fā)展 因特網(wǎng)的發(fā)展史三級結(jié)構(gòu)的因特網(wǎng) 第二階段的特點是建成了三級結(jié)構(gòu)的因特網(wǎng)。 三

8、級計算機網(wǎng)絡(luò)，分為主干網(wǎng)、地區(qū)網(wǎng)和校園網(wǎng)（或企業(yè)網(wǎng)）。 多層次 ISP ISP 結(jié)構(gòu)的因特網(wǎng) 第三階段的特點是逐漸形成了多層次 ISP 結(jié)構(gòu)的因特網(wǎng)。 出現(xiàn)了因特網(wǎng)服務(wù)提供者 ISP (Internet Service Provider)。 用戶因特網(wǎng)ISP1ISP2因特網(wǎng)服務(wù)提供者用戶通過 ISP ISP 上網(wǎng)根據(jù)提供服務(wù)的覆蓋面積大小以及所擁有的IP 地址數(shù)目的不同，ISP 也分成為不同的層次。 大公司公司本地 ISPAB主機A 本地 ISP 地區(qū) ISP 主干 ISP 地區(qū) ISP 本地 ISP 主機B本地 ISP主干 ISP本地 ISP本地 ISP地區(qū) ISP主干 ISP主干 ISP地

9、區(qū) ISP地區(qū) ISP地區(qū) ISP本地 ISP本地 ISPIXP本地 ISP校園網(wǎng)校園網(wǎng)下面是具有三層 ISP 結(jié)構(gòu)的因特網(wǎng)的概念示意圖 到 2012 年 3 月，全球已經(jīng)有 91 個國家擁有 IXP，其中擁有 10 個以上 IXP 的國家僅有 9 個，而僅擁有一個 IXP 的有 48 個國家。 萬維網(wǎng) WWW WWW 的問世 因特網(wǎng)已經(jīng)成為世界上規(guī)模最大和增長速率最快的計算機網(wǎng)絡(luò)，沒有人能夠準確說出因特網(wǎng)究竟有多大。 因特網(wǎng)的迅猛發(fā)展始于 20 世紀 90 年代。由歐洲原子核研究組織 CERN 開發(fā)的萬維網(wǎng) WWWWWW (World Wide Web)被廣泛使用在因特網(wǎng)上，大大方便了廣大非

10、網(wǎng)絡(luò)專業(yè)人員對網(wǎng)絡(luò)的使用，成為因特網(wǎng)的這種指數(shù)級增長的主要驅(qū)動力。 1.3 1.3 因特網(wǎng)的組成 從因特網(wǎng)的工作方式上看，可以劃分為以下的兩大塊：(1) 邊緣部分 由所有連接在因特網(wǎng)上的主機組成。這部分是用戶直接使用的，用來進行通信（傳送數(shù)據(jù)、音頻或視頻）和資源共享。(2) 核心部分 由大量網(wǎng)絡(luò)和連接這些網(wǎng)絡(luò)的路由器組成。這部分是為邊緣部分提供服務(wù)的（提供連通性和交換）。因特網(wǎng)的核心部分因特網(wǎng)的邊緣部分主機網(wǎng)絡(luò)路由器因特網(wǎng)的邊緣部分與核心部分1.3.1 1.3.1 因特網(wǎng)的邊緣部分 處在因特網(wǎng)邊緣的部分就是連接在因特網(wǎng)上的所有的主機。這些主機又稱為端系統(tǒng)(end system)。 “主機 A

11、和主機 B 進行通信”，實際上是指：“運行在主機 A 上的某個程序和運行在主機 B 上的另一個程序進行通信”。 即“主機 A A 的某個進程和主機 B 上的另一個進程進行通信”。或簡稱為“計算機之間通信” 兩種通信方式在網(wǎng)絡(luò)邊緣的端系統(tǒng)中運行的程序之間的通信方式通?？蓜澐譃閮纱箢悾?客戶服務(wù)器方式（C/S 方式） 即Client/Server方式 對等方式（P2P 方式） 即 Peer-to-Peer方式 1. 1. 客戶服務(wù)器方式 客戶(client)和服務(wù)器(server)都是指通信中所涉及的兩個應(yīng)用進程。 客戶服務(wù)器方式所描述的是進程之間服務(wù)和被服務(wù)的關(guān)系。 客戶是服務(wù)的請求方，服務(wù)器是

12、服務(wù)的提供方。運行客戶程序網(wǎng)絡(luò)邊緣網(wǎng)絡(luò)核心運行服務(wù)器程序AB 請求服務(wù) 得到服務(wù)客戶服務(wù)器客戶 A 向服務(wù)器 B 發(fā)出請求服務(wù)，而服務(wù)器 B 向客戶 A 提供服務(wù)?？蛻糗浖奶攸c 被用戶調(diào)用后運行，在打算通信時主動向遠地服務(wù)器發(fā)起通信（請求服務(wù)）。因此，客戶程序必須知道服務(wù)器程序的地址。 不需要特殊的硬件和很復(fù)雜的操作系統(tǒng)。 服務(wù)器軟件的特點 一種專門用來提供某種服務(wù)的程序，可同時處理多個遠地或本地客戶的請求。 系統(tǒng)啟動后即自動調(diào)用并一直不斷地運行著，被動地等待并接受來自各地的客戶的通信請求。因此，服務(wù)器程序不需要知道客戶程序的地址。 一般需要強大的硬件和高級的操作系統(tǒng)支持。2. 2. 對等連

13、接方式 對等連接(peer-to-peer，簡寫為 P2P)是指兩個主機在通信時并不區(qū)分哪一個是服務(wù)請求方還是服務(wù)提供方。 只要兩個主機都運行了對等連接軟件（P2P 軟件），它們就可以進行平等的、對等連接通信。 雙方都可以下載對方已經(jīng)存儲在硬盤中的共享文檔。 對等連接方式的特點 對等連接方式從本質(zhì)上看仍然是使用客戶服務(wù)器方式，只是對等連接中的每一個主機既是客戶又同時是服務(wù)器。 例如主機 C 請求 D 的服務(wù)時，C 是客戶，D 是服務(wù)器。但如果 C 又同時向 F提供服務(wù)，那么 C 又同時起著服務(wù)器的作用。網(wǎng)絡(luò)邊緣網(wǎng)絡(luò)核心運行P2P 程序運行P2P 程序DCEF運行P2P 程序運行P2P 程序1.

14、3.2 1.3.2 因特網(wǎng)的核心部分 網(wǎng)絡(luò)核心部分是因特網(wǎng)中最復(fù)雜的部分。 網(wǎng)絡(luò)中的核心部分要向網(wǎng)絡(luò)邊緣中的大量主機提供連通性，使邊緣部分中的任何一個主機都能夠向其他主機通信（即傳送或接收各種形式的數(shù)據(jù)）。 在網(wǎng)絡(luò)核心部分起特殊作用的是路由器(router)。 路由器是實現(xiàn)分組交換(packet switching)的關(guān)鍵構(gòu)件，其任務(wù)是轉(zhuǎn)發(fā)收到的分組，這是網(wǎng)絡(luò)核心部分最重要的功能。 路由器的重要任務(wù) 路由器是實現(xiàn)分組交換(packet switching)的關(guān)鍵構(gòu)件，其任務(wù)是轉(zhuǎn)發(fā)收到的分組，這是網(wǎng)絡(luò)核心部分最重要的功能。 因特網(wǎng)的核心部分 因特網(wǎng)的核心部分是由許多網(wǎng)絡(luò)和把它們互連起來的路由器組

15、成，而主機處在因特網(wǎng)的邊緣部分。 在因特網(wǎng)核心部分的路由器之間一般都用高速鏈路相連接，而在網(wǎng)絡(luò)邊緣的主機接入到核心部分則通常以相對較低速率的鏈路相連接。 主機的用途是為用戶進行信息處理的，并且可以和其他主機通過網(wǎng)絡(luò)交換信息。路由器的用途則是用來轉(zhuǎn)發(fā)分組的，即進行分組交換的。 H1H5H2H4H3H6路由器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)核心部分主機H1H5H2H4H3H6發(fā)送的分組路由器AEDBC網(wǎng)絡(luò)核心部分主機分組交換網(wǎng)的示意圖H1A互聯(lián)網(wǎng)BDECH5H6H4H2H3H1 向 H5 發(fā)送分組H2 向 H6 發(fā)送分組注意分組路徑的變化！路由器主機注意分組的存儲轉(zhuǎn)發(fā)過程H1A互聯(lián)網(wǎng)BDECH5H6H4H2H3H1 向

16、H5 發(fā)送分組路由器主機在路由器 E 暫存查找轉(zhuǎn)發(fā)表找到轉(zhuǎn)發(fā)的端口最后到達目的主機 H5在路由器 C 暫存查找轉(zhuǎn)發(fā)表找到轉(zhuǎn)發(fā)的端口在路由器 A 暫存查找轉(zhuǎn)發(fā)表找到轉(zhuǎn)發(fā)的端口路由器 在路由器中的輸入和輸出端口之間沒有直接連線。 路由器處理分組的過程是： 把收到的分組先放入緩存（暫時存儲）； 查找轉(zhuǎn)發(fā)表，找出到某個目的地址應(yīng)從哪個端口轉(zhuǎn)發(fā)； 把分組送到適當(dāng)?shù)亩丝谵D(zhuǎn)發(fā)出去。 主機和路由器的作用不同 主機是為用戶進行信息處理的，并向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送分組，從網(wǎng)絡(luò)接收分組。 路由器對分組進行存儲轉(zhuǎn)發(fā)，最后把分組交付目的主機。分組交換的優(yōu)點 高效 動態(tài)分配傳輸帶寬，對通信鏈路是逐段占用。 靈活 以分組為傳送單位和查

17、找路由。 迅速 不必先建立連接就能向其他主機發(fā)送分組。 可靠 保證可靠性的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議；分布式的路由選擇協(xié)議使網(wǎng)絡(luò)有很好的生存性。 分組交換帶來的問題 分組在各結(jié)點存儲轉(zhuǎn)發(fā)時需要排隊，這就會造成一定的時延。 分組必須攜帶的首部（里面有必不可少的控制信息）也造成了一定的開銷。 1. 4 1. 4 計算機網(wǎng)絡(luò)在我國的發(fā)展l 鐵道部在 1980 年開始進行計算機聯(lián)網(wǎng)實驗。l 1989 年11 月我國第一個公用分組交換網(wǎng) CNPAC 建成運行。 l 1994年4月20日我國用64 kb/s專線正式連入因特網(wǎng)。l 中國教育和科研計算機網(wǎng)CERNET (China Education and Research

18、 NETwork)，簡稱為中國教育網(wǎng)，是由國家投資建設(shè)，教育部負責(zé)管理，清華大學(xué)等高等學(xué)校承擔(dān)建設(shè)和管理運行的全國性學(xué)術(shù)計算機互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。l 中國互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)信息中心 CNNIC (Network Information Center of China)每年兩次公布的我國因特網(wǎng)的發(fā)展情況。1.5 1.5 計算機網(wǎng)絡(luò)概述 .1計算機網(wǎng)絡(luò)的定義 由于計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在不斷發(fā)展，因此在不同的發(fā)展階段，其定義也不盡相同。從目前計算機網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀來看，計算機網(wǎng)絡(luò)的定義為：將相互獨立的計算機系統(tǒng)以通信線路相連接，按照網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進行數(shù)據(jù)通信，從而實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源共享的計算機系統(tǒng)的集合。要更好地理解定義，應(yīng)掌握

19、以下幾個概念：.1計算機網(wǎng)絡(luò)的定義 計算機之間相互獨立：首先，從數(shù)據(jù)處理能力方面來看，計算機既可以單機工作，也可以聯(lián)網(wǎng)工作；其次，從計算機分布的地理位置來看，計算機是獨立的個體，可以“遠在天邊”，也可以“近在眼前”。.1計算機網(wǎng)絡(luò)的定義網(wǎng)絡(luò)協(xié)議：處于計算機網(wǎng)絡(luò)的各臺計算機在通信過程中，必須共同遵守統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)規(guī)定，這樣才能夠?qū)崿F(xiàn)各個計算機之間的互相訪問。通信線路：計算機網(wǎng)絡(luò)必須使用傳輸介質(zhì)和互連設(shè)備將各個計算機連接起來，其中的傳輸介質(zhì)可以是同軸電纜、雙絞線、光纖以及無線電波等，這些設(shè)備和傳輸介質(zhì)共同組成了計算機網(wǎng)絡(luò)中的通信線路。.1計算機網(wǎng)絡(luò)的定義

20、 資源共享：處于計算機網(wǎng)絡(luò)中的任一計算機，都可以將計算機本身的資源共享給其他處于該網(wǎng)絡(luò)中的計算機使用，這些被共享的資源可以是硬件，也可以是軟件和信息資源等。.2計算機網(wǎng)絡(luò)的組成 不同的計算機網(wǎng)絡(luò)在網(wǎng)絡(luò)規(guī)模、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、通信協(xié)議和通信系統(tǒng)、計算機硬件及軟件配置方面都有著很大的差異。無論網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜程度如何，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的定義，從系統(tǒng)組成上來說，一個計算機網(wǎng)絡(luò)主要分為計算機系統(tǒng)、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)軟件及協(xié)議三大部分；從計算機網(wǎng)絡(luò)的功能來講，一個計算機網(wǎng)絡(luò)也可以分為通信子網(wǎng)和資源子網(wǎng)兩大部分。.2計算機網(wǎng)絡(luò)的組成 計算機系統(tǒng) 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng) 網(wǎng)絡(luò)軟件 通信子網(wǎng)和資源子網(wǎng) 計算機

21、系統(tǒng) 計算機系統(tǒng)是網(wǎng)路的基本組成部分，它主要完成數(shù)據(jù)信息的收集、存儲、管理和輸出的任務(wù)，并提供各種網(wǎng)絡(luò)資源。計算機系統(tǒng)根據(jù)其在網(wǎng)絡(luò)中的用途，一般分為主機和終端。 主機（Host） 終端（Terminal） 主機（HostHost） 主機是主計算機的簡稱，其功能是負責(zé)數(shù)據(jù)處理和網(wǎng)絡(luò)控制，也是網(wǎng)絡(luò)中的主要資源提供者。它主要是由大型機、中小型機或高檔微型計算機組成，網(wǎng)絡(luò)軟件和網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用服務(wù)程序安裝在主機中。終端（TerminalTerminal） 終端是網(wǎng)絡(luò)中的用戶進行網(wǎng)絡(luò)操作、實現(xiàn)人-機對話的重要工具。它在局域網(wǎng)中通常被稱為工作站（Workstation）。數(shù)據(jù)通信系統(tǒng) 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)是連接網(wǎng)絡(luò)的橋

22、梁，它提供各種連接技術(shù)和信息交換技術(shù)，主要由通信控制處理機、傳輸介質(zhì)和網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備等組成。 通信控制處理機 傳輸介質(zhì) 網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備 通信控制處理機 通信控制處理機主要負責(zé)主機與網(wǎng)絡(luò)的信息傳輸控制，它的主要功能是線路傳輸控制、錯誤檢測與恢復(fù)、代碼轉(zhuǎn)換以及數(shù)據(jù)幀的裝配與拆卸等。傳輸介質(zhì) 傳輸介質(zhì)是指傳輸數(shù)據(jù)信號的物理通道，將網(wǎng)絡(luò)中各種設(shè)備相互連接起來。網(wǎng)絡(luò)中的傳輸介質(zhì)是多種多樣的，總的來說分為兩類：無線傳輸介質(zhì)和有線傳輸介質(zhì)。網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備 網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備是用來實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中各計算機之間的連接、網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)之間的互連、數(shù)據(jù)信號的變換和路由選擇等功能。網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備包括中繼器、集線器、調(diào)制解調(diào)器、路由器以及交換

23、機等。網(wǎng)絡(luò)軟件 網(wǎng)絡(luò)軟件是計算機網(wǎng)絡(luò)中不可或缺的組成部分。網(wǎng)絡(luò)的正常工作需要網(wǎng)絡(luò)軟件的控制，這就如同單個計算機是在軟件的控制下工作一樣。網(wǎng)絡(luò)軟件一方面授權(quán)用戶對網(wǎng)絡(luò)資源訪問，幫助用戶方便、快速地訪問網(wǎng)絡(luò)；另一方面，網(wǎng)絡(luò)軟件也能夠管理和調(diào)度網(wǎng)絡(luò)資源，提供網(wǎng)絡(luò)通信和用戶所需要的各種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。網(wǎng)絡(luò)軟件一般包括網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、管理和服務(wù)軟件等。通信子網(wǎng)和資源子網(wǎng) 從功能上看，計算機網(wǎng)絡(luò)主要具有完成網(wǎng)絡(luò)通信和資源共享兩大功能。為了實現(xiàn)這兩個功能，計算機網(wǎng)絡(luò)必須具有數(shù)據(jù)通信和數(shù)據(jù)處理兩種能力。從這個前提出發(fā)，計算機網(wǎng)絡(luò)可以從邏輯上被劃分成兩個子網(wǎng)：通信子網(wǎng)和資源子網(wǎng)。通信子網(wǎng)和資源子網(wǎng) 通信子網(wǎng)

24、通信子網(wǎng)主要負責(zé)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信，為網(wǎng)絡(luò)用戶提供數(shù)據(jù)傳輸、轉(zhuǎn)接、加工和變換等數(shù)據(jù)信息處理工作。通信子網(wǎng)由通信控制處理機、通信線路、網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議以及通信控制軟件組成。資源子網(wǎng) 資源子網(wǎng)主要用于網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)處理功能，向網(wǎng)絡(luò)用戶提供各種網(wǎng)絡(luò)資源和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。它主要由主機、終端、I/O設(shè)備、各種網(wǎng)絡(luò)軟件和數(shù)據(jù)資源組成。.3計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu) 拓撲學(xué)是幾何學(xué)中的一個分支，它是從圖論演變來的。在計算機網(wǎng)絡(luò)中，拓撲結(jié)構(gòu)是決定通信網(wǎng)絡(luò)性質(zhì)的關(guān)鍵因素之一。 拓撲結(jié)構(gòu)與計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲 計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)的分類及其特點 計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)的選擇 .3拓撲結(jié)構(gòu)與計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲 拓撲學(xué)是數(shù)學(xué)中

25、一個重要的、基礎(chǔ)性的分支。它最初是幾何學(xué)的一個分支。它是把實際生活中的物體抽象為與其大小、形狀無關(guān)的點，再將這些點之間的連接抽象為線段，以方便研究它們之間的關(guān)系。 在計算機網(wǎng)絡(luò)中，通常也借用這種方法來描述結(jié)點之間的連接方式：將處于網(wǎng)絡(luò)中的計算機和通信設(shè)備抽象成結(jié)點，將結(jié)點之間的通信線路抽象成鏈路線條，這種由結(jié)點和線路連接組成的幾何圖形稱為計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)。.3拓撲結(jié)構(gòu)與計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)的分類及其特點 網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)主要有：星型拓撲、總線型拓撲、環(huán)型拓撲、樹型拓撲和網(wǎng)狀拓撲。 星型拓撲 樹型拓撲 總線型拓撲 環(huán)型拓撲 網(wǎng)狀拓撲 星型拓撲 星型拓撲是由中央結(jié)點和通

26、過點到點通信鏈路連接到中央結(jié)點的各個站點組成。星型拓撲 星型拓撲結(jié)構(gòu)具有以下優(yōu)點： 1）控制簡單 在星型網(wǎng)絡(luò)中，任意站點只和中央結(jié)點相連接，因而媒體訪問控制方法和訪問協(xié)議十分簡單。 2）故障診斷和隔離容易 在星型網(wǎng)絡(luò)中，中央結(jié)點對連接線路可以逐一地隔離開來進行故障檢測和定位，單個連接點的故障只影響一個設(shè)備，不會影響全網(wǎng)，從而方便故障診斷和隔離。星型拓撲 3）方便服務(wù) 在星型網(wǎng)絡(luò)中，中央結(jié)點可方便地對各個站點提供服務(wù)和網(wǎng)絡(luò)重新配置。 星型拓撲結(jié)構(gòu)的缺點有： 1）電纜長度和安裝工作量大 因為每個站點都要和中央結(jié)點直接連接，需要耗費大量的電纜，安裝、維護的工作量也驟增。星型拓撲 2）中央結(jié)點的負擔(dān)較

27、重，形成瓶頸 一旦中央結(jié)點發(fā)生故障，則全網(wǎng)受影響，因而對中央結(jié)點的可靠性和冗余度方面的要求很高。 3）各站點的分布處理能力較低 星型拓撲結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)智能集中于中央結(jié)點的場合。從目前的趨勢看，計算機的發(fā)展已從集中的主機系統(tǒng)發(fā)展到大量功能很強的微型機和工作站，在這種形勢下，傳統(tǒng)的星型拓撲的使用會越來越少。樹型拓撲 樹型拓撲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。樹根接收各站點發(fā)送的數(shù)據(jù)，然后再廣播發(fā)送到整個網(wǎng)絡(luò)。樹型拓撲的特點大多與總線型拓撲的特點相同，但也有一些特殊之處。樹型拓撲 樹型拓撲的優(yōu)點如下： 1）易于擴展 這種結(jié)構(gòu)可以延伸出很多分支和子分支，這些新

28、結(jié)點和新分支都能容易地加入網(wǎng)絡(luò)。 2）故障隔離較容易 如果某一分支的結(jié)點或線路發(fā)生故障，很容易將故障分支與整個系統(tǒng)隔離開來。樹型拓撲 樹型拓撲的缺點是：各個結(jié)點對根的依賴性太大，如果根結(jié)點發(fā)生故障，則整個網(wǎng)絡(luò)都不能正常工作。從這一點來看，樹型拓撲結(jié)構(gòu)的可靠性有點類似于星型拓撲結(jié)構(gòu)?？偩€型拓撲 總線型拓撲結(jié)構(gòu)采用一個信道作為傳輸媒體，所有站點都通過相應(yīng)的硬件接口直接連到這一公共傳輸媒體上，該公共傳輸媒體即稱為總線。任何一個站點發(fā)送的信號都沿著傳輸媒體傳播，而且能被所有其他站點所接收。總線型拓撲 總線型拓撲結(jié)構(gòu)的優(yōu)點： 總線結(jié)構(gòu)所需要的電纜數(shù)量少。 總線結(jié)構(gòu)簡單，又是無源工作，有較高的可靠性。 易

29、于擴充，增加或減少用戶比較方便?？偩€型拓撲 總線型拓撲的缺點：總線的傳輸距離有限，通信范圍受到限制。故障診斷和隔離較困難。分布式協(xié)議不能保證信息的及時傳輸，不具有實時功能。站點必須是智能的，要有媒體訪問控制功能，從而增加了站點的硬件和軟件開銷。環(huán)型拓撲 環(huán)型拓撲網(wǎng)絡(luò)由站點和連接站點的鏈路組成一個閉合環(huán)。 環(huán)型拓撲的優(yōu)點如下： 1）電纜長度短 環(huán)型拓撲網(wǎng)絡(luò)所需的電纜長度和總線型拓撲網(wǎng)絡(luò)相似，比星型拓撲結(jié)構(gòu)短。 2）可使用光纖 光纖的傳輸速率很高，十分適合于環(huán)型拓撲的單方向傳輸。 環(huán)型拓撲 環(huán)型拓撲環(huán)型拓撲 環(huán)型拓撲的缺點如下： 1）結(jié)點的故障會引起全網(wǎng)故障 因為環(huán)上的數(shù)據(jù)傳輸要通過接在環(huán)上的每一

30、個結(jié)點，一旦環(huán)中某一結(jié)點發(fā)生故障就會引起全網(wǎng)的故障。 2）故障檢測困難 這與總線型拓撲相似，因為不是集中控制，故障檢測需在網(wǎng)上各個結(jié)點進行，因此就不容易進行故障檢測和隔離。環(huán)型拓撲 3）信道利用率低 環(huán)型拓撲結(jié)構(gòu)的媒體訪問控制協(xié)議都采用令牌傳遞的方式，在負載很輕時，信道利用率相對來說就比較低。網(wǎng)狀拓撲 網(wǎng)狀拓撲。這種結(jié)構(gòu)在廣域網(wǎng)中得到了廣泛的應(yīng)用，它的優(yōu)點是不受瓶頸問題和失效問題的影響。由于結(jié)點之間有許多條路徑相連，可以為數(shù)據(jù)流的傳輸選擇適當(dāng)?shù)穆酚?，從而繞過失效的部件或過忙的結(jié)點。這種結(jié)構(gòu)由于可靠性高，受到用戶的歡迎。網(wǎng)狀拓撲計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)的選擇 計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)的選擇往往與傳輸媒體的選

31、擇及媒體訪問控制方法的確定緊密相關(guān)。在選擇網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)時，應(yīng)該考慮的主要因素有以下幾點：可靠性：盡可能提高可靠性，以保證所有數(shù)據(jù)流能準確接收；還要考慮系統(tǒng)的可維護性，使故障檢測和故障隔離較為方便。費用：在組建網(wǎng)絡(luò)時，需要考慮適合特定應(yīng)用的信道費用和安裝費用。計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)的選擇 靈活性：需要考慮系統(tǒng)在今后擴展或改動時，能容易地重新配置網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，能方便地處理原有站點的刪除和新站點的加入。 響應(yīng)時間和吞吐量：要為用戶提供盡可能短的響應(yīng)時間和最大的吞吐量。 .4計算機網(wǎng)絡(luò)的分類 計算機網(wǎng)絡(luò)分類的方法很多，對計算機網(wǎng)絡(luò)進行分類時，根據(jù)其強調(diào)的網(wǎng)絡(luò)特性不同，分類方法也不同，下面將

32、介紹幾種常用的分類方法。 按網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍分類 按網(wǎng)絡(luò)傳輸方式分類 按服務(wù)方式分類 按網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)分類 按網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)分類 按網(wǎng)絡(luò)的交換方式分類 按網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍分類 計算機網(wǎng)絡(luò)根據(jù)覆蓋的地域范圍與規(guī)模可以分為3類：局域網(wǎng)（LAN，Local Area Network）、城域網(wǎng)（MAN，Metropolitan Area Network）和廣域網(wǎng)（WAN，Wide Area Network）。 局域網(wǎng) 城域網(wǎng) 廣域網(wǎng) 局域網(wǎng) 局域網(wǎng)是指在有限的地域范圍內(nèi)，把分散的計算機、終端、大容量存儲器的外圍設(shè)備、控制器、顯示器等相互連接起來，進行高速數(shù)據(jù)通信的計算機網(wǎng)絡(luò)。 從功能的角度來看，局域網(wǎng)的服務(wù)用戶

33、個數(shù)有限，但是局域網(wǎng)的配置容易，速率高，一般可達4Mbps2Gbps，使用費用也低。城域網(wǎng) 城域網(wǎng)所覆蓋的地域范圍限在一座城市的范圍內(nèi)，即10km100km的區(qū)域。早期的城域網(wǎng)，采用光纖作為主干，在整個城市中分布，即為光纖分布式數(shù)據(jù)接口（FDDI，F(xiàn)iber Distributed Data Interface），目前正轉(zhuǎn)向采用光纖作為主要的傳輸介質(zhì)，通常采用基于IP交換的高速路由交換機或者采用ATM交換機作為交換結(jié)點的傳輸方案。 城域網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸速率較高，一般可達50Kbpsl00Kbps?，F(xiàn)在已有主干帶寬為千兆的光纖寬帶城域網(wǎng)，可提供10/100/1000Mbps的高速連接。廣域網(wǎng) 廣域網(wǎng)

34、在地域上可以覆蓋跨越國界、洲界，甚至全球范圍。目前，Internet是現(xiàn)今世界上最大的廣域計算機網(wǎng)絡(luò)，它是一個橫跨全球、供公共商用的廣域網(wǎng)絡(luò)。除此之外，許多大型企業(yè)以及跨國公司和組織也建立了屬于內(nèi)部使用的廣域網(wǎng)絡(luò)。 廣域網(wǎng)利用公用分組交換網(wǎng)、衛(wèi)星通信網(wǎng)和無線分組交換網(wǎng)，將分布在不同地區(qū)的局域網(wǎng)或計算機系統(tǒng)互連起來，從而達到資源共享的目的，其速率為9.6Kbps45Mbps。按網(wǎng)絡(luò)傳輸方式分類 計算機網(wǎng)絡(luò)按照傳輸方式分類，可以分為廣播式網(wǎng)絡(luò)（Broadcast Networks）和點-點式網(wǎng)絡(luò)（Point-to-Point Networks）兩類，下面分別進行介紹。 廣播式網(wǎng)絡(luò) 點-點式網(wǎng)絡(luò) 廣

35、播式網(wǎng)絡(luò) 所謂廣播式網(wǎng)絡(luò)，即網(wǎng)絡(luò)中所有結(jié)點采用一個共用的通信信道來“廣播”數(shù)據(jù)和“收聽”數(shù)據(jù)。點- -點式網(wǎng)絡(luò) 所謂點-點式網(wǎng)絡(luò)，即是指計算機網(wǎng)絡(luò)中的每條鏈路連接一對結(jié)點。 點-點式網(wǎng)絡(luò)采用數(shù)據(jù)分組存儲、轉(zhuǎn)發(fā)與路由選擇技術(shù)，而廣播式網(wǎng)絡(luò)不需要。按服務(wù)方式分類 按照服務(wù)方式分類，可以將計算機網(wǎng)絡(luò)分為對等網(wǎng)和客戶機/服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)兩種。 對等網(wǎng) 客戶機/服務(wù)器網(wǎng)絡(luò) 對等網(wǎng) 對等網(wǎng)中沒有專用的服務(wù)器，在網(wǎng)絡(luò)中的每一臺計算機的地位都是平等的，即每一臺計算機既是服務(wù)器又是客戶機。網(wǎng)絡(luò)中的每臺計算機都可以與其他計算機對話，共享彼此的信息資源和硬件資源，一般而言，參與組網(wǎng)的計算機類型幾乎都相同。對等網(wǎng)絡(luò) 客戶機

36、/ /服務(wù)器網(wǎng)絡(luò) 在計算機網(wǎng)絡(luò)中，如果只有1臺或者幾臺計算機作為服務(wù)器為網(wǎng)絡(luò)上的用戶提供共享資源，而其他的計算機僅作為客戶機訪問服務(wù)器中提供的各種資源，這樣的網(wǎng)絡(luò)就是客戶機/服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)。服務(wù)器是指專門提供服務(wù)的高性能計算機或?qū)Ｓ迷O(shè)備，根據(jù)服務(wù)器所提供的資源的不同，又可以把服務(wù)器分為文件服務(wù)器、應(yīng)用程序服務(wù)器和通信服務(wù)器等?？蛻魴C是指用戶計算機。采用這種網(wǎng)絡(luò)方式，其特點是安全性較高，計算機的權(quán)限、優(yōu)先級易于控制，監(jiān)控容易實現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)管理能夠規(guī)范化。服務(wù)器的性能和客戶機的數(shù)量決定了該網(wǎng)絡(luò)的性能?；诜?wù)器的網(wǎng)絡(luò) 按網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)分類 網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)是指網(wǎng)絡(luò)中通信線路、計算機以及其他設(shè)備的物理布局。選

37、擇哪種拓撲結(jié)構(gòu)與具體的網(wǎng)絡(luò)要求相關(guān)，網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)主要影響網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的類型、設(shè)備的能力、網(wǎng)絡(luò)的擴張潛力、網(wǎng)絡(luò)的管理模式等。按網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)分類 計算機網(wǎng)絡(luò)按傳輸介質(zhì)分類可以分為有線網(wǎng)和無線網(wǎng)兩種。 有線網(wǎng) 無線網(wǎng) 有線網(wǎng) 所謂有線網(wǎng)絡(luò)，即是指網(wǎng)絡(luò)通過某種線形傳輸介質(zhì)連接而成，如同軸電纜、雙絞線以及光纖等。采用同軸電纜連網(wǎng)的特點是：經(jīng)濟實惠、傳輸率和抗干擾能力一般、傳輸距離較短。采用雙絞線連網(wǎng)的特點是：價格便宜、安裝方便，但易受干擾、傳輸率較低、傳輸距離比同軸電纜短。采用光纖連網(wǎng)的特點是：傳輸距離長、傳輸速率高、抗干擾性強。無線網(wǎng) 所謂無線網(wǎng)絡(luò)，即是指采用空氣中的電磁波作為載體來傳輸數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)。無線網(wǎng)

38、絡(luò)的特點有連網(wǎng)費用較高、數(shù)據(jù)傳輸率高、安裝方便、傳輸距離長、抗干擾性不強等。無線網(wǎng)包括無線電話、無線電視網(wǎng)、微波通信網(wǎng)、衛(wèi)星通信網(wǎng)等。按網(wǎng)絡(luò)的交換方式分類 所謂網(wǎng)絡(luò)的交換方式，其實是指一種轉(zhuǎn)接的方式。在計算機網(wǎng)絡(luò)中，需要通過交換設(shè)備，在用戶需要時提供數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ǖ馈Ｓ嬎銠C網(wǎng)絡(luò)按交換方式分類可以分為以下幾種： 線路交換網(wǎng)絡(luò) 報文交換網(wǎng)絡(luò) 分組交換網(wǎng)絡(luò) 線路交換網(wǎng)絡(luò) 線路交換網(wǎng)絡(luò)是由電話線路系統(tǒng)演變而來的，早期的計算機網(wǎng)絡(luò)就是采用線路交換的方式來進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)摹笪慕粨Q網(wǎng)絡(luò) 報文交換是指當(dāng)計算機之間開始通信時，發(fā)送端發(fā)出的一個報文被存儲在計算機網(wǎng)絡(luò)中的一個交換器中，交換器根據(jù)報文的目的地址選擇合適

39、的路徑發(fā)送報文。采用這種交換方式的網(wǎng)絡(luò)，通常稱之為報文交換網(wǎng)絡(luò)。分組交換網(wǎng)絡(luò) 分組交換是將一個長的報文劃分為許多定長的報文分組，以分組作為傳輸?shù)幕締挝唬詫崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)的傳輸。采用這種方式的網(wǎng)絡(luò)稱為分組交換網(wǎng)絡(luò)，它大大簡化了對計算機存儲器的管理，而且也加速了信息在網(wǎng)絡(luò)中的傳播速度。.5計算機網(wǎng)絡(luò)的功能和應(yīng)用 計算機網(wǎng)絡(luò)自20世紀60年代末誕生以來，僅20多年時間，便以異常迅猛的速度發(fā)展起來，被越來越廣泛地應(yīng)用于政治、經(jīng)濟、軍事、生產(chǎn)及科學(xué)技術(shù)的各個領(lǐng)域。下面介紹計算機網(wǎng)絡(luò)的功能和應(yīng)用。 計算機網(wǎng)絡(luò)的功能 計算機網(wǎng)絡(luò)的主要應(yīng)用 計算機網(wǎng)絡(luò)的功能 計算機網(wǎng)絡(luò)的主要功能包括數(shù)據(jù)通信

40、、資源共享、提高計算機的可靠性以及提高系統(tǒng)處理能力等幾個方面。 數(shù)據(jù)通信 資源共享 提高計算機可靠性 提高系統(tǒng)處理能力 數(shù)據(jù)通信 數(shù)據(jù)通信是計算機網(wǎng)絡(luò)的基本功能，它使得網(wǎng)絡(luò)中的計算機與計算機之間能夠相互傳輸各種信息，對分布在不同地理位置的部門進行集中管理與控制。資源共享 資源共享是計算機網(wǎng)絡(luò)的一個重要功能。在計算機網(wǎng)絡(luò)中，資源共享包括硬件資源共享與軟件資源共享這兩個方面。硬件資源共享是指計算機的處理能力；軟件資源共享包括數(shù)據(jù)資源和通用程序等。提高計算機可靠性 計算機網(wǎng)絡(luò)可以提高計算機的可靠性。這是因為在單一的計算機系統(tǒng)中，如果計算機中的某個部件暫時失效，必須通過替換資源的辦法來維持計算機系統(tǒng)的

41、正常運行。而在計算機網(wǎng)絡(luò)中存在著可替代的資源。提高系統(tǒng)處理能力 由于單一計算機的處理能力非常有限，而利用計算機網(wǎng)絡(luò)，可通過網(wǎng)絡(luò)中的計算機協(xié)同操作和并行處理來提高整個系統(tǒng)的處理能力，并使網(wǎng)內(nèi)各計算機負載均衡。因此，通過計算機網(wǎng)絡(luò)可以緩解用戶資源缺乏的矛盾，使各種資源得到合理的調(diào)整。計算機網(wǎng)絡(luò)的主要應(yīng)用 隨著Internet的日益普及，計算機網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防、科研、文化教育以及日常生活等各個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。從計算機網(wǎng)絡(luò)的功能來看，計算機網(wǎng)絡(luò)可應(yīng)用于以下幾個方面：文件和打印服務(wù)通信服務(wù) 郵件服務(wù) Internet服務(wù)管理服務(wù) 文件和打印服務(wù) 文件服務(wù)指使用文件服務(wù)器提供數(shù)據(jù)文件、應(yīng)用和磁

42、盤空間共享的功能。文件服務(wù)是網(wǎng)絡(luò)最初應(yīng)用的功能，也是至今的基礎(chǔ)應(yīng)用之一。 使用打印服務(wù)來共享網(wǎng)絡(luò)上的打印機可以節(jié)省時間和資金。高質(zhì)量的打印機價格很貴，但這種打印機可以同時為整個部門提供打印服務(wù)，因而使用網(wǎng)絡(luò)打印服務(wù)不必為每位員工購買一臺桌面打印機。同時，只使用一臺打印機，維護和管理工作也會減少。通信服務(wù) 借助于網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)，遠程用戶可以連接到網(wǎng)絡(luò)。通常情況下，通信服務(wù)不能讓網(wǎng)絡(luò)用戶連接到該網(wǎng)絡(luò)之外的某臺計算機。郵件服務(wù) 對于用戶來說，郵件服務(wù)是網(wǎng)絡(luò)最常用的功能。通過郵件服務(wù)可以保證在網(wǎng)絡(luò)上進行電子郵件的傳輸，借助于電子郵件可以實現(xiàn)快捷方便的通信。郵件服務(wù)除提供發(fā)送、接收和存儲電子郵件的功能外，

43、還包含智能電子郵件路由、文檔管理和到其他郵件服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)等功能。郵件服務(wù)可以運行在各種操作系統(tǒng)之上，可以連接到Internet，也可以隔離在組 織內(nèi)。InternetInternet服務(wù) Internet作為全球覆蓋面最廣的網(wǎng)絡(luò)，已經(jīng)成為生活和商業(yè)活動中不可或缺的工具。Internet服務(wù)的概念包含很廣，主要包括WWW服務(wù)器、文件傳輸功能、Internet編址模式及安全過濾等。管理服務(wù) 當(dāng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較小時，一位網(wǎng)絡(luò)管理員借助于網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的內(nèi)部功能就可以很容易地管理網(wǎng)絡(luò)。然而，隨著網(wǎng)絡(luò)越來越龐大、復(fù)雜，網(wǎng)絡(luò)會變得很難管理。為跟蹤大型網(wǎng)絡(luò)運行情況，有必要使用特殊的網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)。網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)可以集中管

44、理網(wǎng)絡(luò)，并簡化網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜管理任務(wù)。管理服務(wù) 隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用將層出不窮，并將逐漸深入到社會的各個領(lǐng)域及人們的日常生活當(dāng)中，改變著人們的工作、學(xué)習(xí)和生活乃至思維方式。網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù) 1.IPv6：下一代互聯(lián)網(wǎng)將是基于IPv6的網(wǎng)絡(luò)。 2.光纖高速傳輸技術(shù)：下一代互聯(lián)網(wǎng)需要更高的速率、更大的容量，。 3.光交換與智能光網(wǎng)：光有高速傳輸是不夠的，下一代互聯(lián)網(wǎng)需要更加靈活、更加有效的光傳送網(wǎng)。 4.寬帶接入 5.城域網(wǎng)：城域網(wǎng)也是下一代互聯(lián)網(wǎng)中不可忽視的一部分。 6.軟交換 7.4G和后4G移動通信系統(tǒng)： 8.IP終端 9.網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)1.6 1.6 計算機網(wǎng)絡(luò)的性能1.6.1

45、 計算機網(wǎng)絡(luò)的性能指標1. 速率比特（bit）是計算機中數(shù)據(jù)量的單位，也是信息論中使用的信息量的單位。Bit 來源于 binary digit，意思是一個“二進制數(shù)字”，因此一個比特就是二進制數(shù)字中的一個 1 或 0。速率即數(shù)據(jù)率(data rate)或比特率(bit rate)是計算機網(wǎng)絡(luò)中最重要的一個性能指標。速率的單位是 b/s，或kb/s, Mb/s, Gb/s 等速率往往是指額定速率或標稱速率。 2. 2. 帶寬 “帶寬”(bandwidth)本來是指信號具有的頻帶寬度，單位是赫（或千赫、兆赫、吉赫等）。 現(xiàn)在“帶寬”是數(shù)字信道所能傳送的“最高數(shù)據(jù)率”的同義語，單位是“比特每秒”，或

46、 b/s (bit/s)。 常用的帶寬單位 更常用的帶寬單位是 千比每秒，即 kb/s （103 b/s） 兆比每秒，即 Mb/s（106 b/s） 吉比每秒，即 Gb/s（109 b/s） 太比每秒，即 Tb/s（1012 b/s） 請注意：在計算機界，K = 210 = 1024 M = 220, G = 230, T = 240。數(shù)字信號流隨時間的變化 在時間軸上信號的寬度隨帶寬的增大而變窄。 每秒 106 個比特時間1 0 1 0 1 11 s帶寬為1 Mb/s 時間每秒 4 106 個比特0.25 s帶寬為4 Mb/s 3. 3. 吞吐量 吞吐量(throughput)表示在單位時間

47、內(nèi)通過某個網(wǎng)絡(luò)（或信道、接口）的數(shù)據(jù)量。 吞吐量更經(jīng)常地用于對現(xiàn)實世界中的網(wǎng)絡(luò)的一種測量，以便知道實際上到底有多少數(shù)據(jù)量能夠通過網(wǎng)絡(luò)。 吞吐量受網(wǎng)絡(luò)的帶寬或網(wǎng)絡(luò)的額定速率的限制。 4. 4. 時延(delay (delay 或 latency) latency) 發(fā)送時延 發(fā)送數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)幀從結(jié)點進入到傳輸媒體所需要的時間。 也就是從發(fā)送數(shù)據(jù)幀的第一個比特算起，到該幀的最后一個比特發(fā)送完畢所需的時間。 發(fā)送時延 = 數(shù)據(jù)幀長度（b）發(fā)送速率（b/s）時延(delay (delay 或 latency) latency) 傳播時延 電磁波在信道中需要傳播一定的距離而花費的時間。 信號發(fā)送速率和信

48、號在信道上的傳播速率是完全不同的概念。 傳播時延 = 信道長度（米）信號在信道上的傳播速率（米/秒）時延(delay (delay 或 latency) latency) 處理時延 交換結(jié)點為存儲轉(zhuǎn)發(fā)而進行一些必要的處理所花費的時間。 排隊時延 結(jié)點緩存隊列中分組排隊所經(jīng)歷的時延。 排隊時延的長短往往取決于網(wǎng)絡(luò)中當(dāng)時的通信量。時延(delay (delay 或 latency) latency) 數(shù)據(jù)經(jīng)歷的總時延就是發(fā)送時延、傳播時延、處理時延和排隊時延之和： 總時延 = 發(fā)送時延+傳播時延+處理時延+排隊時延四種時延所產(chǎn)生的地方 1 0 1 1 0 0 1發(fā)送器隊列在鏈路上產(chǎn)生傳播時延結(jié)點

49、B結(jié)點 A在發(fā)送器產(chǎn)生發(fā)送時延(即傳輸時延)在結(jié)點 A 中產(chǎn)生處理時延和排隊時延數(shù)據(jù)從結(jié)點 A 向結(jié)點 B 發(fā)送數(shù)據(jù)鏈路容易產(chǎn)生的錯誤概念 對于高速網(wǎng)絡(luò)鏈路，我們提高的僅僅是數(shù)據(jù)的發(fā)送速率而不是比特在鏈路上的傳播速率。 提高鏈路帶寬減小了數(shù)據(jù)的發(fā)送時延。 5. 5. 時延帶寬積（傳播）時延鏈路帶寬時延帶寬積 = 傳播時延 帶寬 鏈路的時延帶寬積又稱為以比特為單位的鏈路長度。 時延帶寬積6. 6. 利用率 信道利用率指出某信道有百分之幾的時間是被利用的（有數(shù)據(jù)通過）。完全空閑的信道的利用率是零。 網(wǎng)絡(luò)利用率則是全網(wǎng)絡(luò)的信道利用率的加權(quán)平均值。 信道利用率并非越高越好。 時延與網(wǎng)絡(luò)利用率的關(guān)系 根

50、據(jù)排隊論的理論，當(dāng)某信道的利用率增大時，該信道引起的時延也就迅速增加。 若令 D0 表示網(wǎng)絡(luò)空閑時的時延，D 表示網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前的時延，則在適當(dāng)?shù)募俣l件下，可以用下面的簡單公式表示 D 和 D0之間的關(guān)系： UDD10U 是網(wǎng)絡(luò)的利用率，數(shù)值在 0 到 1 之間。 時延 D利用率 U10D0時延急劇增大1.6.2 1.6.2 計算機網(wǎng)絡(luò)的非性能特征 費用 質(zhì)量 標準化 可靠性 可擴展性和可升級性 易于管理和維護 1.7 1.7 計算機網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)1.7.1 計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的形成 相互通信的兩個計算機系統(tǒng)必須高度協(xié)調(diào)工作才行，而這種“協(xié)調(diào)”是相當(dāng)復(fù)雜的。 “分層”可將龐大而復(fù)雜的問題，轉(zhuǎn)化為若

51、干較小的局部問題，而這些較小的局部問題就比較易于研究和處理。 關(guān)于開放系統(tǒng)互連參考模型OSI/RMOSI/RM 只要遵循 OSI 標準，一個系統(tǒng)就可以和位于世界上任何地方的、也遵循這同一標準的其他任何系統(tǒng)進行通信。 在市場化方面 OSI 卻失敗了。 OSI 的專家們在完成 OSI 標準時沒有商業(yè)驅(qū)動力； OSI 的協(xié)議實現(xiàn)起來過分復(fù)雜，且運行效率很低； OSI 標準的制定周期太長，因而使得按 OSI 標準生產(chǎn)的設(shè)備無法及時進入市場； OSI 的層次劃分并也不太合理，有些功能在多個層次中重復(fù)出現(xiàn)。 兩種國際標準 法律上的(de jure)國際標準 OSI 并沒有得到市場的認可。 是非國際標準 T

52、CP/IP 現(xiàn)在獲得了最廣泛的應(yīng)用。 TCP/IP 常被稱為事實上的(de facto) 國際標準。1.7.2 1.7.2 協(xié)議與劃分層次 計算機網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)交換必須遵守事先約定好的規(guī)則。 這些規(guī)則明確規(guī)定了所交換的數(shù)據(jù)的格式以及有關(guān)的同步問題（同步含有時序的意思）。 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(network protocol)，簡稱為協(xié)議，是為進行網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)則、標準或約定。 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的組成要素 語法 數(shù)據(jù)與控制信息的結(jié)構(gòu)或格式 。 語義 需要發(fā)出何種控制信息，完成何種動作以及做出何種響應(yīng)。 同步 事件實現(xiàn)順序的詳細說明。 劃分層次的概念舉例 主機 1 向主機 2 通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送文件。 可以將要

53、做的工作進行如下的劃分。 第一類工作與傳送文件直接有關(guān)。 確信對方已做好接收和存儲文件的準備。 雙方協(xié)調(diào)好一致的文件格式。 兩個主機將文件傳送模塊作為最高的一層 。剩下的工作由下面的模塊負責(zé)。兩個主機交換文件 文件傳送模塊主機 1主機 2文件傳送模塊只看這兩個文件傳送模塊好像文件及文件傳送命令是按照水平方向的虛線傳送的把文件交給下層模塊進行發(fā)送把收到的文件交給上層模塊再設(shè)計一個通信服務(wù)模塊 文件傳送模塊主機 1主機 2文件傳送模塊只看這兩個通信服務(wù)模塊好像可直接把文件可靠地傳送到對方把文件交給下層模塊進行發(fā)送把收到的文件交給上層模塊通信服務(wù)模塊通信服務(wù)模塊再設(shè)計一個網(wǎng)絡(luò)接入模塊 文件傳送模塊主

54、機 1主機 2文件傳送模塊通信服務(wù)模塊通信服務(wù)模塊網(wǎng)絡(luò)接入模塊網(wǎng)絡(luò)接入模塊通信網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)接口網(wǎng)絡(luò)接口網(wǎng)絡(luò)接入模塊負責(zé)做與網(wǎng)絡(luò)接口細節(jié)有關(guān)的工作例如，規(guī)定傳輸?shù)膸袷剑瑤淖畲箝L度等。分層的好處 各層之間是獨立的。 靈活性好。 結(jié)構(gòu)上可分割開。 易于實現(xiàn)和維護。 能促進標準化工作。 層數(shù)多少要適當(dāng) 若層數(shù)太少，就會使每一層的協(xié)議太復(fù)雜。 層數(shù)太多又會在描述和綜合各層功能的系統(tǒng)工程任務(wù)時遇到較多的困難。 計算機網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu) 計算機網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)(architecture)是計算機網(wǎng)絡(luò)的各層及其協(xié)議的集合。 體系結(jié)構(gòu)就是這個計算機網(wǎng)絡(luò)及其部件所應(yīng)完成的功能的精確定義。 實現(xiàn)(implementati

55、on)是遵循這種體系結(jié)構(gòu)的前提下用何種硬件或軟件完成這些功能的問題。 體系結(jié)構(gòu)是抽象的，而實現(xiàn)則是具體的，是真正在運行的計算機硬件和軟件。 1.7.3 1.7.3 具有五層協(xié)議的體系結(jié)構(gòu) TCP/IP 是四層的體系結(jié)構(gòu)：應(yīng)用層、運輸層、網(wǎng)際層和網(wǎng)絡(luò)接口層。 但最下面的網(wǎng)絡(luò)接口層并沒有具體內(nèi)容。 因此往往采取折中的辦法，即綜合 OSI 和 TCP/IP 的優(yōu)點，采用一種只有五層協(xié)議的體系結(jié)構(gòu) 。 五層協(xié)議的體系結(jié)構(gòu) 應(yīng)用層(application layer) 運輸層(transport layer) 網(wǎng)絡(luò)層(network layer) 數(shù)據(jù)鏈路層(data link layer) 物理層(p

56、hysical layer) 數(shù)據(jù)鏈路層5 應(yīng)用層4 運輸層3 網(wǎng)絡(luò)層2 數(shù)據(jù)鏈路層1 物理層主機 1 1 向主機 2 2 發(fā)送數(shù)據(jù) 5432154321主機 1AP2AP1主機 2應(yīng)用進程數(shù)據(jù)先傳送到應(yīng)用層加上應(yīng)用層首部，成為應(yīng)用層 PDU主機 1 1 向主機 2 2 發(fā)送數(shù)據(jù) 5432154321主機 1AP2AP1主機 2應(yīng)用層 PDU 再傳送到運輸層加上運輸層首部，成為運輸層報文主機 1 1 向主機 2 2 發(fā)送數(shù)據(jù) 5432154321主機 1AP2AP1主機 2運輸層報文再傳送到網(wǎng)絡(luò)層加上網(wǎng)絡(luò)層首部，成為 IP 數(shù)據(jù)報（或分組）主機 1 1 向主機 2 2 發(fā)送數(shù)據(jù) 5432154

57、321主機 1AP2AP1主機 2IP 數(shù)據(jù)報再傳送到數(shù)據(jù)鏈路層加上鏈路層首部和尾部，成為數(shù)據(jù)鏈路層幀主機 1 1 向主機 2 2 發(fā)送數(shù)據(jù) 5432154321主機 1AP2AP1主機 2數(shù)據(jù)鏈路層幀再傳送到物理層最下面的物理層把比特流傳送到物理媒體主機 1 1 向主機 2 2 發(fā)送數(shù)據(jù) 應(yīng)用層(application layer) 5432154321物理傳輸媒體主機 1AP2AP1電信號（或光信號）在物理媒體中傳播從發(fā)送端物理層傳送到接收端物理層主機 2主機 1 1 向主機 2 2 發(fā)送數(shù)據(jù) 5432154321主機 1AP2AP1主機 2物理層接收到比特流，上交給數(shù)據(jù)鏈路層主機 1 1

58、 向主機 2 2 發(fā)送數(shù)據(jù) 5432154321主機 1AP2AP1主機 2數(shù)據(jù)鏈路層剝?nèi)撞亢蛶膊咳〕鰯?shù)據(jù)部分，上交給網(wǎng)絡(luò)層主機 1 1 向主機 2 2 發(fā)送數(shù)據(jù) 5432154321主機 1AP2AP1主機 2網(wǎng)絡(luò)層剝?nèi)ナ撞浚〕鰯?shù)據(jù)部分上交給運輸層主機 1 1 向主機 2 2 發(fā)送數(shù)據(jù) 5432154321主機 1AP2AP1主機 2運輸層剝?nèi)ナ撞?，取出?shù)據(jù)部分上交給應(yīng)用層主機 1 1 向主機 2 2 發(fā)送數(shù)據(jù) 5432154321主機 1AP2AP1主機 2應(yīng)用層剝?nèi)ナ撞?，取出?yīng)用程序數(shù)據(jù)上交給應(yīng)用進程主機 1 1 向主機 2 2 發(fā)送數(shù)據(jù) 5432154321主機 1AP2AP1主機 2我收到了 AP1 發(fā)來的應(yīng)用程序數(shù)據(jù)！主機 1 1 向主機 2 2 發(fā)送數(shù)據(jù) 5432154321主機 1AP2AP1主機 2應(yīng) 用 程 序 數(shù) 據(jù)應(yīng)用層首部H510100110100101 比 特 流 110101110101注意觀察加入或剝?nèi)ナ撞浚ㄎ膊浚┑膶哟螒?yīng) 用 程 序