第 9章 计算机网络基础
本章导读:
本章主要讨论有关计算机网络的背景知识,介绍相关
的基本概念和基本理论。
本章主要知识点:
计算机网络的定义
计算机网络的基本功能、组成和分类
网络协议和计算机网络体系结构
计算机局域网基本知识
第 9章 计算机网络基础
9.2 局域网
9.3 广域网
9.1 概述
9.1 概述
9.1.1 计算机网络基本知识
9.1.2 计算机网络的功能和分类
9.1.3 计算机网络的组成
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9.1.4 计算机网络的应用
9.1.1 计算机网络基本知识
1,计算机网络的产生与发展
( 1)计算机 -终端通信网络
一台计算机通过通信线路与若干近地终端及远方终端连接,或多
个终端共享一条通信线路和一台主机连接,形成“终端 — 通信线
路 — 计算机”的通信系统,这就构成了计算机网络的雏形,其结
构如图 9-1所示。
计算机 -终端通信网络的主要缺点:
①主机负载重
②通信线路利用率低
中 心 计 算 机
终 端
终 端
终 端
图 9 - 1 计算机 - 终端通信网络
9.1.1 计算机网络基本知识
1,计算机网络的产生与发展
( 2)以共享资源为目的的计算机网络
随着计算机功能的提高和价格的下降,没有必要再集中保存和处
理所有的信息了。若干独立的计算机系统希望与其它计算机系统
互连,使用其它系统的资源,彼此交换信息,希望与其它系统联
合起来共同完成一项任务,这样就形成了把多台主计算机通过通
信线路互连起来、以共享资源为目的的计算机网络。
9.1.1 计算机网络基本知识
1,计算机网络的产生与发展
( 3)基于个人计算机的局域网
基于个人计算机的局域网是计算机网络发展的第三个阶段。
基于信息交换与共享和共享昂贵外设的需求,一些部门开始建立连
接本部门有限区域内的 PC机的计算机网络,由于网络的覆盖范围
有限,一般是一个办公室或一栋办公楼,因此将其称为局域网。
80年代是局域网大发展时期,也是局域网的成熟年代。其主要特
点是局域网的商品化和标准化。
( 4)标准化网络
为 了方便异构网互联,开始提出标准化网络的概念。
9.1.1 计算机网络基本知识
2,计算机网络的定义
计算机网络的定义是:利用通信线路将地理上分散的、
具有独立功能的计算机系统和通信设备按不同的形式连
接起来、以功能完善的网络软件实现资源共享和信息传
递的系统。资源共享就是指网络系统中的各计算机用户
可以利用网内其他计算机系统中的全部或部分资源的过
程。
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9.1.2 计算机网络的功能和分类
1,计算机网络的功能
计算机网络的功能,主要有以下几点:
( 1)资源共享
( 2)数据通信
( 3)分布式处理
( 4)负载均衡
( 5)提高了系统的可靠性和可用性
9.1.2 计算机网络的功能和分类
1,计算机网络的分类
( 1)按覆盖范围分类
① 局域网( LAN)
② 城域网( MAN)
③ 广域网( WAN)
9.1.2 计算机网络的功能和分类
1,计算机网络的分类
( 2)按照传输技术分类
① 广播式网络( Broadcast Networks)
② 点 — 点式网络( Point— to— Point Networks)
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9.1.3 计算机网络的组成
按照计算机网络中各部分的功能可以将网络分成通信
子网和资源子网 。
资源子网是由各计算机系统, 终端控制器, 终端设备,
软件和可供共享的数据库等组成 。 资源子网的功能是
负责全网面向应用的数据处理工作, 向用户提供数据
处理能力, 数据存储能力, 数据管理能力, 数据输入
输出能力以及其他数据资源 。 这些资源原则上可被所
有用户共享 。
1,资源子网
9.1.3 计算机网络的组成
通信子网的主要任务是将各种计算机互连起来, 完成
数据交换和通信处理 。 它主要包括通信线路 ( 即传输
介质 ), 网络连接设备 ( 如网络接口设备, 通信处理
机, 网桥, 路由器, 网关, 调制解调器, 多路复用器,
卫星地面站等 ), 网络通信协议, 通信控制软件等 。
通信处理机是专用计算机, 用于与主机连接, 负责网
络通信 。
资源子网和通信子网如图 9-2所示 。
2,通信子网
9.1.3 计算机网络的组成
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2,通信子网
图 9 - 2 资源子网与通信子网
9.1.4 计算机网络的应用
1,计算机网络在信息管理中的应用
主要目的:
( 1)计算机网络可以实现资源共享
( 2)计算机网络可以提高信息系统的可靠性
( 3)计算机网络可以节约资金
( 4)计算机网络可以增强信息系统的可扩展性
( 5)计算机网络可以为用户提供一种功能强大的通
信工具
9.1.4 计算机网络的应用
2,计算机网络在个人信息服务中的应用
一般来说,个人通过计算机网络获得的信息服务主
要有以下三类:
( 1)远程信息访问
( 2)个人与个人之间的通信
( 3)家庭娱乐
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9.2 局域网
9.2.2 局域网的拓扑结构
9.2.1 局域网的特点和组成
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9.2.1 局域网的特点和组成
在较小的地理范围内, 利用通信线路将许多数据设备连接起
来, 实现彼此之间的数据传输和资源共享的系统称为局域网 。
计算机局域网是计算机网络的一个重要分支, 局域网地理分
布范围小, 一般在 10公里以内, 是小型机和微型机大量推广
使用之后才发展起来的, 它的发展 — 般分为三个阶段 。
( 1) 60年代末至 70年代初
( 2) 70年代中期
( 3) 80年代初期
局域网是目前网络技术中最具活力的一个领域 。
1,计算机局域网的发展
9.2.1 局域网的特点和组成
局域网主要有如下特点:
( 1) 地理范围有限 。
( 2) 通信速率高 。
( 3) 可采用多种通信介质 。
( 4) 可靠性较高 。
局域网的主要技术有:
( 1) 局域网的拓扑结构 。
( 2) 用以共享媒体的介质访问控制方法
( 3) 用以传输数据的介质 。
2,局域网的特点
9.2.1 局域网的特点和组成
由局域网本身的特点决定局域网具有以下优点:
( 1) 能够方便地共享网内资源, 包括主机, 外部设备,
软件, 数据;
( 2) 便于系统扩展;
( 3) 提高了系统的可靠性, 可用性, 可维护性;
( 4) 各设备位置可以灵活地调整和改变;
( 5) 有较快的响应速度, 数据传输率较高 。
2,局域网的特点
9.2.1 局域网的特点和组成
局域网通常由四个端分组成:
( 1) 服务器
常见的服务器类型有以下几种:
文件服务器
打印服务器
终端服务器
3,局域网的组成
9.2.1 局域网的特点和组成
( 2) 工作站
工作站又称为客户机 。 工作站是指当一台计算机连接到
局域网时, 这台计算机就成为局域网的一个工作站 。 工
作站是用户和网络的接口设备 。
( 3) 网络适配器 ( NIC)
网络适配器 NIC( Network Interface Card) 也就是俗称
的网卡 。 网卡是构成计算机局域网络系统中最基本的,
最重要的和必不可少的连接设备 。
3,局域网的组成
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9.2.2 局域网的拓扑结构
在计算机网络中, 以计算机作为节点, 以通信线路作为
连线, 可构成不同的几何图形, 网络拓扑结构研究网络
图形的共同的基本性质 。 与网络有关的一个重要特性就
是这个网络的物理或逻辑拓扑结构 。 物理拓扑指的是网
络的形状 —— 电缆的布线方式 。 逻辑拓扑指的是信号从
网络一个点到达另一个点所采用的路径 。
按照不同的物理拓扑结构, 将计算机网络分为总线型,
环型, 星型, 网状和混合型等 。 其中总线型, 环型, 星
型这三种是 LAN中常见的拓扑结构, 网状拓扑结构主要用
于要求高可靠性的场合, 而 WAN通常是混合型的拓扑 。
9.2.2 局域网的拓扑结构
总线型拓扑采用一个信道作为传输媒体, 所有站点都通过相应
的硬件接口直接连到这一公共传输媒体上, 该公共传输媒体即为总
线 。 总线型拓扑结构如图 9-3所示 。
总线型网络优点:
( 1) 总线结构所需的电缆数量少 。
( 2) 总线布局非常简单且便于安装, 并且有较高的可靠性 。
( 3) 易于扩充, 增加或减少用户比较方便 。
总线型网络缺点:
( 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 。
1,总线型结构
9.2.2 局域网的拓扑结构
1,总线型结构
服务器服务器工作站工作站工作站
工作站
工作站
打印机打印机
图 9-3 总线型网络
9.2.2 局域网的拓扑结构
环型拓扑结构是由站点和连接站点的链路组成一个闭合的环,
如图 9-4所示 。 在环型拓扑中, 每台计算机都要与另外两台相连, 信
号可以一圈一圈按照环型传播 。 环型网络的优点:
( 1) 电缆长度短 。
( 2) 环型结构的优点是在一次通信中, 信息在网中传输的最大传输
延迟是固定的 。
( 3) 传输控制机制较为简单, 实时性强 。
( 4) 环型网络相对来说易于进行故障排除, 与安装比较简便
环型网络的缺点:
( 1) 实时性差 ( 2) 故障检测困难
( 3) 信道利用率低
2,环型结构
9.2.2 局域网的拓扑结构
3,环型结构
图 9-4 环型拓扑
服务器
工作站
打印机
工作站
工作站
工作站
9.2.2 局域网的拓扑结构
星型是最流行的 LAN拓扑之一 。 它通过每台计算机连接到中心集线器
或交换机来实现, 如图 9-5所示 。 星型拓扑通常采用的电缆是非屏蔽
双绞线 ( UTP) 。 星型网络的优点:
( 1) 控制简单 。
( 2) 故障诊断和隔离容易 。
( 3) 方便服务 。
环型网络的缺点:
( 1) 电缆较长, 安装工作量可观 。
( 2) 中央节点的负担较重, 形成瓶颈 。
( 3) 各站点的分布处理能力较低 。
3,星型结构
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9.3 广域网
9.3.2 公用数据网和 X.25网
9.3.1 公用电话交换网
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9.3.3 综合业务数字网 ISDN网
9.3.4 数字数据网 DDN
9.3.1 公用电话交换网
个人计算机利用电话拨号上网就是利用公共电话交换系统网实
现终端与计算机, 终端之间或计算机之间通信的网络 。 公共电话交
换网 ( PSTN,Public Switching Telephone Network) 是一种以模
拟技术为基础的电路交换网络 。 在众多的广域网互连技术中, 通过
PSTN进行互连所要求的通信费用最低, 但其数据传输质量及传输速
度也最差, 同时 PSTN的网络资源利用率也比较低 。
通过公用电话交换网可以实现下面的功能:
( 1) 拨号接入 Internet/Intranet/LAN;
( 2) 实现两个或多个 LAN之间的互连 。
( 3) 和其他广域网的互连 。
9.3.1 公用电话交换网
个人计算机利用电话拨号上网就是利用公共电话交换系统网实
现终端与计算机, 终端之间或计算机之间通信的网络 。 公共电话交
换网 ( PSTN,Public Switching Telephone Network) 是一种以模
拟技术为基础的电路交换网络 。 在众多的广域网互连技术中, 通过
PSTN进行互连所要求的通信费用最低, 但其数据传输质量及传输速
度也最差, 同时 PSTN的网络资源利用率也比较低 。
通过公用电话交换网可以实现下面的功能:
( 1) 拨号接入 Internet/Intranet/LAN;
( 2) 实现两个或多个 LAN之间的互连 。
( 3) 和其他广域网的互连 。
图 9-6所示的是一个通过 PSTN连接两个局域网的网络互连的例子 。
9.3.1 公用电话交换网
图 9-6 PSTN与局域网相连示意图
9.3.1 公用电话交换网
PSTN的入网方式主要有,
(1)通过普通拨号电话线入网
只要在通信双方原有的电话线上接入 Modem,再将 Modem
与相应的上网设备相连即可 。 目前, 大多数上网设备
( 如 PC机 ) 都提供有若干个串行端口 。 串行口和 Modem之
间采用 RS-232等串行接口规范 。
(2)通过租用电话专线入网
与普通拨号电话线方式相比, 租用电话专线可以提供更
高的通信速率和数据传输质量, 但相应的费用也较前一
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9.3.2 公用数据网和 X.25网
公用数据网 ( PDN Public Data Network) 如同公用电话网和电报
网一样, 作为向用户提供数据通信服务的国家公用通信基础设
施, — 般由国家统一建设, 管理和运行 。 PDN由交换结点机, 网控中
心, 用户入网设备, 通信线路等设施组成 。
按数据交换的方式分类, PDN有两种主要类型:分组交换数据网
( PSDN,Public Switching Data Network) 和电路交换数据网
( CSDN,Circuit Switching Data Network) 。 通过电路交换数据
网完成一次数据传输, 通常需要经过呼叫建立, 数据传输和连接拆
除三个阶段, 类似于电话交换类型 。 电路交换网通常用于连续的大
批量数据传输交换 。
9.3.2 公用数据网和 X.25网
分组交换网采取存储 -转发技术, 各节点交换机都有缓冲
存储器存储来自用户的数据, 然后等待输出链路空闲时
再发送出去 。
数据终端设备与 PSDN的接口协议是 CCITT建议 X.25,X.25
是一组协议, 现在习惯上将采用 X.25建议的分组数据交
换网称为 X.25网 。
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9.3.3 综合业务数字网 ISDN
综合业务数据网 ISDN将多种业务集成在一个网内, 为用
户提供经济有效的数字化综合服务, 包括电话, 传真,
可视图文及数据通信等 。 ISDN使用单一入网接口, 利用
此接口可实现多个终端 ( ISDN电话, 终端等 ) 同时进行
数字通信连接 。 从某种角度来看, ISDN具有费用低廉,
使用灵活方便, 高速数据传输且传输质量高等优点 。
ISDN的组成部件包括用户终端, 终端适配器, 网络终端
等设备, 如图 9-7所
9.3.3 综合业务数字网 ISDN
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G - 4 传 真 机
数 字 电 话 机
带 有 I S D N 适 配
卡 的 计 算 机
普 通 传 真 机
普 通 电 话 机
X, 2 5
T A N T
N - I S D N
N T
网 络 终 端
网 络 终 端适 配 器
图 9-7 ISDN组成示意图
9.3.4 数字数据网 DDN
数字数据网 ( Digital Data Network,以下称 DDN) 是利用数字信道
传输信号的数据传输网, 是利用数字通道提供半永久性连接电路,
以传输数据信号为主的数字传输网络, DDN的传输媒体有光缆, 数字
微波, 卫星信道以及用户端可用的普通电缆和双绞线 。
DDN特点,
( 1) DDN利用数字信道传输数据信号, 数字信道与传统的模拟信道
相比, 具有传输质量高, 速度快, 带宽利用率高等一系列优点 。
( 2) 延时较短, 避免了分组网中传输延时大且不固定的缺点 。
( 3) DDN采用交叉连接装置, 可根据用户需要在约定的时间内接通
所需带宽的线路, 信道容量的分配具有极大的灵活性, 使用户可以
开通种类繁多的信息业务, 传输任何合适的信息 。
9.3.4 数字数据网 DDN
DDN特点,
( 4) DDN将数字通信技术, 计算机技术, 光纤通信技术
以及数字交叉连接技术有机地结合在一起, 提供了高速
度, 高质量的通信环境 。 目前, DDN可达到的最高传输速
率为 150Mbit/s。
( 5) DDN是同步数据传输网, 不具备交换功能 。 但可根
据与用户所订协议, 定时接通所需路由 。
( 6) DDN是可以支持任何规程, 不受约束的全透明网,
可支持网络层及其以上的任何协议, 从而满足数据, 图
像, 声音等多种业务的需要 。 返回本节目录