計算機網路就是通過電纜、電話線或無線通訊將兩台以上的計算機互連起來的集合。
按計算機聯網的地理位置劃分,網路一般有兩大類:廣域網和區域網。
Internet網(網際網路,許多人也稱其為"互聯網")是最典型的廣域網,它們通常連接著范圍非常巨大的區域。我國比較著名的中國科技信息網(NCFC)、中國公用計算機網(CHINANET)、中國教育科研網(CERNET)和中國公用經濟信息網(CHINAGBN)都屬於廣域網。
區域網是目前應用最為廣泛的網路,例如:你所在的機關電大計算機網路就是一個區域網,我們通常也把它稱之為校園網。區域網通常也提供介面與廣域網相連。
計算機網路的發展:
1、計算機-終端
將地理位置分散的多個終端通信線路連到一台中心計算機上,用戶可以在自己辦公室內的終端鍵入程序,通過通信線路傳送到中心計算機,分時訪問和使用資源進行信息處理,處理結果再通過通信線路回送到用戶終端顯示或列印。這種以單個為中心的聯機系統稱做面向終端的遠程聯機系統。
在主機之前增加了一台功能簡單的計算機,專門用於處理終端的通信信息和控制通信線路,並能對用戶的作業進行預處理,這台計算機稱為"通信控制處理機"(CCP:Communication Control Processor),也叫前置處理機;在終端設備較集中的地方設置一台集中器(Concentrator),終端通過低速線路先匯集到集中器上,再用高速線路將集中器連到主機上。
2、以通信子網為中心的計算機網路
將分布在不同地點的計算機通過通信線路互連成為計算機-計算機網路。連網用戶可以通過計算機使用本地計算機的軟體、硬體與數據資源,也可以使用網路中的其它計算機軟體、硬體與數據資源,以達到資源共享的目的。
3、網路體系結構標准化階段
ISO 制訂了OSI RM成為研究和制訂新一代計算機網路標準的基礎。各種符合OSI RM與協議標準的遠程計算機網路、局部計算機網路與城市地區計算機網路開始廣泛應用。
4、網路互連階段
各種網路進行互連,形成更大規模的互聯網路。Internet為典型代表,特點是互連、高速、智能與更為廣泛的應用。
2. 網路的結構
計算機網路是由計算機系統、網路節點和通信鏈路等組成的系統。從邏輯功能上看,一個網路可分成資源子網和通信子網兩個部分構成。
網路系統以通信子網為中心,通信子網處於網路的內層。通信子網實現網路通信功能,包括數據的加工、傳輸和交換等通信處理工作。即將一個主運昌逗計算機的信息傳送給另一個主計算機。通信子網主要包括交換機、路由器、網橋、中繼器、集線器、網卡和纜線等設備及相關軟體。
資源子網實現資源共享功能,包括數據處理、提供網路資源和網路服務。資源子網主要包括主機及其外設、伺服器、工作站、網路列印機和其他外設及其相關軟體。計算機網路旁賣連接的計算機系統可以是巨型機、大型機、小型機、工作站、微型機或其他數據終端設備。
通信子網由網路節點、通信設備、通信線路等組成獨立的數據通信系統,承擔全網的數據傳輸、交換、加工和變換等通信處理工作。
網路節點也就是網路單元,是網路系統中的各種數據處理設備、數據通信控制設備(CCP)和數據終端設備的統稱。網路節點分轉接節點和訪問節點兩類。轉接節點是支持網路連接性能的節點,它通過通信迅滑線路來轉接和傳遞信息,如集中器、終端控制器等。訪問節點是信息交換的源節點和目標節點,起信源和信宿的作用,如終端、主計算機等。
通信設備指各種網路連接設備,包括中繼器、網橋、交換機、路由器等。
通信線路指的是傳輸介質及其介質連接部件,包括雙絞線、同軸電纜、光纖等。
除了上述物理組成外,計算機網路還應具有功能完善的軟體系統,以支持資源共享、數據傳輸等網路功能。為了在各網路組成部分之間進行數據通信,通信雙方就必須有一套能夠彼此了解,全網一致遵守的通信規則或約定。如數據傳送的格式、數據傳送的起始和停止位, 傳送速度,傳送中的差錯控制等等。這些規則或約定稱為網路協議。它是區別計算機網路與一般計算機互連的重要標志。可以說計算機網路通信是以網路協議為前提的。
計算機網路的分類方式有很多種,可以按地理范圍、拓撲結構、傳輸速率和傳輸介質等分類。
⑴按地理范圍分類
①區域網LAN(Local Area Network)
區域網地理范圍一般幾百米到10km之內,屬於小范圍內的連網。如一個建築物內、一個學校內、一個工廠的廠區內等。區域網的組建簡單、靈活,使用方便。
②城域網MAN(Metropolitan Area Network)
城域網地理范圍可從幾十公里到上百公里,可覆蓋一個城市或地區,是一種中等形式的網路。
③廣域網WAN(Wide Area Network)
廣域網地理范圍一般在幾千公里左右,屬於大范圍連網。如幾個城市,一個或幾個國家,是網路系統中的最大型的網路,能實現大范圍的資源共享,如國派隱腔際性的Internet網路。
⑵按傳輸速率分類
網路的傳輸速率有快有慢,傳輸速率快的稱高速網,傳輸速率慢的稱低速網。傳輸速率的單位是b/s(每秒比特數,英文縮寫為bps)。一般將傳輸速率在Kb/s—Mb/s范圍的網路稱低速網,在Mb/s—Gb/s范圍的網稱高速網。也可以將Kb/s網稱低速網,將Mb/s網稱中速網,將Gb/s網稱高速網。
網路的傳輸速率與網路的帶寬有直接關系。帶寬是指傳輸信道的寬度,帶寬的單位是Hz(赫茲)。按照傳輸信道的寬度可分為窄帶網和寬頻網。一般將KHz—MHz帶寬的網稱為窄帶網,將MHz—GHz的網稱為寬頻網,也可以將kHz帶寬的網稱窄帶網,將MHz帶寬的網稱中帶網,將GHz帶寬的網稱寬頻網。通常情況下,高速網就是寬頻網,低速網就是窄帶網。
⑶按傳輸介質分類
傳輸介質是指數據傳輸系統中發送裝置和接受裝置間的物理媒體,按其物理形態可以劃分為有線和無線兩大類。
①有線網
傳輸介質採用有線介質連接的網路稱為有線網,常用的有線傳輸介質有雙絞線、同軸電纜和光導纖維。
●雙絞線是由兩根絕緣金屬線互相纏繞而成,這樣的一對線作為一條通信塵衫線路,由四對雙絞線構成雙絞線電纜。雙絞線點到點的通信距離一般不能超過100m。目前,計算機網路上使用的雙絞線按其傳輸速率分為三類線、五類線、六類線、七類線,傳輸速率在10Mbps到600Mbps之間,雙絞線電纜的連接器一般為RJ-45。
●同軸電纜由內、外兩個導體組成,內導體可以由單股或多股線組成,外導體一般由金屬編織網組成。內、外導體之間有絕緣材料,其阻抗為50Ω。同軸電纜分為粗纜和細纜,粗纜用DB-15連接器,細纜用BNC和T連接器。
●光纜由兩層折射率不同的材料組成。內層是具攜旦有高折射率的玻璃單根纖維體組成,外層包一層折射率較低的材料。光纜的傳輸形式分為單模傳輸和多模傳輸,單模傳輸性能優於多模傳輸。所以,光纜分為單模光纜和多模光纜,單模光纜傳送距離為幾十公里,多模光纜為幾公里。光纜的傳輸速率可達到每秒幾百兆位。光纜用ST或SC連接器。光纜的優點是不會受到電磁的干擾,傳輸的距離也比電纜遠,傳輸速率高。光纜的安裝和維護比較困難,需要專用的設備。
②無線網
採用無線介質連接的網路稱為無線網。目前無線網主要採用三種技術:微波通信,紅外線通信和激光通信。這三種技術都是以大氣為介質的。其中微波通信用途最廣,目前的衛星網就是一種特殊形式的微波通信,它利用地球同步衛星作中繼站來轉發微波信號,一個同步衛星可以覆蓋地球的三分之一以上表面,三個同步衛星就可以覆蓋地球上全部通信區域。
⑷按拓撲結構分類
計算機網路的物理連接形式叫做網路的物理拓撲結構。連接在網路上的計算機、大容量的外存、高速列印機等設備均可看作是網路上的一個節點,也稱為工作站。計算機網路中常用的拓撲結構有匯流排型、星型、環型等。
①匯流排拓撲結構
匯流排拓撲結構是一種共享通路的物理結構。這種結構中匯流排具有信息的雙向傳輸功能,普遍用於區域網的連接,匯流排一般採用同軸電纜或雙絞線。
匯流排拓撲結構的優點是:安裝容易,擴充或刪除一個節點很容易,不需停止網路的正常工作,節點的故障不會殃及系統。由於各個節點共用一個匯流排作為數據通路,信道的利用率高。但匯流排結構也有其缺點:由於信道共享,連接的節點不宜過多,並且匯流排自身的故障可以導致系統的崩潰。
②星型拓撲結構
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。
星型拓撲結構的特點是:安裝容易,結構簡單,費用低,通常以集線器(Hub)作為中央節點,便於維護和管理。中央節點的正常運行對網路系統來說是至關重要的。
③環型拓撲結構
環型拓撲結構是將網路節點連接成閉合結構。信號順著一個方向從一台設備傳到另一台設備,每一台設備都配有一個收發器,信息在每台設備上的延時時間是固定的。
這種結構特別適用於實時控制的區域網系統。
環型拓撲結構的特點是:安裝容易,費用較低,電纜故障容易查找和排除。有些網路系統為了提高通信效率和可靠性,採用了雙環結構,即在原有的單環上再套一個環,使每個節點都具有兩個接收通道。環型網路的弱點是,當節點發生故障時,整個網路就不能正常工作。
④樹型拓撲結構
樹型拓撲結構就像一棵「根」朝上的樹,與匯流排拓撲結構相比,主要區別在於匯流排拓撲結構中沒有「根」。這種拓撲結構的網路一般採用同軸電纜,用於軍事單位、政府部門等上、下界限相當嚴格和層次分明的部門。
樹型拓撲結構的特點:優點是容易擴展、故障也容易分離處理,缺點是整個網路對根的依賴性很大,一旦網路的根發生故障,整個系統就不能正常工作。