计算机网络就是通过电缆、电话线或无线通讯将两台以上的计算机互连起来的集合。
按计算机联网的地理位置划分,网络一般有两大类:广域网和局域网。
Internet网(因特网,许多人也称其为"互联网")是最典型的广域网,它们通常连接着范围非常巨大的区域。我国比较着名的中国科技信息网(NCFC)、中国公用计算机网(CHINANET)、中国教育科研网(CERNET)和中国公用经济信息网(CHINAGBN)都属于广域网。
局域网是目前应用最为广泛的网络,例如:你所在的机关电大计算机网络就是一个局域网,我们通常也把它称之为校园网。局域网通常也提供接口与广域网相连。
计算机网络的发展:
1、计算机-终端
将地理位置分散的多个终端通信线路连到一台中心计算机上,用户可以在自己办公室内的终端键入程序,通过通信线路传送到中心计算机,分时访问和使用资源进行信息处理,处理结果再通过通信线路回送到用户终端显示或打印。这种以单个为中心的联机系统称做面向终端的远程联机系统。
在主机之前增加了一台功能简单的计算机,专门用于处理终端的通信信息和控制通信线路,并能对用户的作业进行预处理,这台计算机称为"通信控制处理机"(CCP:Communication Control Processor),也叫前置处理机;在终端设备较集中的地方设置一台集中器(Concentrator),终端通过低速线路先汇集到集中器上,再用高速线路将集中器连到主机上。
2、以通信子网为中心的计算机网络
将分布在不同地点的计算机通过通信线路互连成为计算机-计算机网络。连网用户可以通过计算机使用本地计算机的软件、硬件与数据资源,也可以使用网络中的其它计算机软件、硬件与数据资源,以达到资源共享的目的。
3、网络体系结构标准化阶段
ISO 制订了OSI RM成为研究和制订新一代计算机网络标准的基础。各种符合OSI RM与协议标准的远程计算机网络、局部计算机网络与城市地区计算机网络开始广泛应用。
4、网络互连阶段
各种网络进行互连,形成更大规模的互联网络。Internet为典型代表,特点是互连、高速、智能与更为广泛的应用。
2. 网络的结构
计算机网络是由计算机系统、网络节点和通信链路等组成的系统。从逻辑功能上看,一个网络可分成资源子网和通信子网两个部分构成。
网络系统以通信子网为中心,通信子网处于网络的内层。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。即将一个主运昌逗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。计算机网络旁卖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。
通信子网由网络节点、通信设备、通信线路等组成独立的数据通信系统,承担全网的数据传输、交换、加工和变换等通信处理工作。
网络节点也就是网络单元,是网络系统中的各种数据处理设备、数据通信控制设备(CCP)和数据终端设备的统称。网络节点分转接节点和访问节点两类。转接节点是支持网络连接性能的节点,它通过通信迅滑线路来转接和传递信息,如集中器、终端控制器等。访问节点是信息交换的源节点和目标节点,起信源和信宿的作用,如终端、主计算机等。
通信设备指各种网络连接设备,包括中继器、网桥、交换机、路由器等。
通信线路指的是传输介质及其介质连接部件,包括双绞线、同轴电缆、光纤等。
除了上述物理组成外,计算机网络还应具有功能完善的软件系统,以支持资源共享、数据传输等网络功能。为了在各网络组成部分之间进行数据通信,通信双方就必须有一套能够彼此了解,全网一致遵守的通信规则或约定。如数据传送的格式、数据传送的起始和停止位, 传送速度,传送中的差错控制等等。这些规则或约定称为网络协议。它是区别计算机网络与一般计算机互连的重要标志。可以说计算机网络通信是以网络协议为前提的。
计算机网络的分类方式有很多种,可以按地理范围、拓扑结构、传输速率和传输介质等分类。
⑴按地理范围分类
①局域网LAN(Local Area Network)
局域网地理范围一般几百米到10km之内,属于小范围内的连网。如一个建筑物内、一个学校内、一个工厂的厂区内等。局域网的组建简单、灵活,使用方便。
②城域网MAN(Metropolitan Area Network)
城域网地理范围可从几十公里到上百公里,可覆盖一个城市或地区,是一种中等形式的网络。
③广域网WAN(Wide Area Network)
广域网地理范围一般在几千公里左右,属于大范围连网。如几个城市,一个或几个国家,是网络系统中的最大型的网络,能实现大范围的资源共享,如国派隐腔际性的Internet网络。
⑵按传输速率分类
网络的传输速率有快有慢,传输速率快的称高速网,传输速率慢的称低速网。传输速率的单位是b/s(每秒比特数,英文缩写为bps)。一般将传输速率在Kb/s—Mb/s范围的网络称低速网,在Mb/s—Gb/s范围的网称高速网。也可以将Kb/s网称低速网,将Mb/s网称中速网,将Gb/s网称高速网。
网络的传输速率与网络的带宽有直接关系。带宽是指传输信道的宽度,带宽的单位是Hz(赫兹)。按照传输信道的宽度可分为窄带网和宽带网。一般将KHz—MHz带宽的网称为窄带网,将MHz—GHz的网称为宽带网,也可以将kHz带宽的网称窄带网,将MHz带宽的网称中带网,将GHz带宽的网称宽带网。通常情况下,高速网就是宽带网,低速网就是窄带网。
⑶按传输介质分类
传输介质是指数据传输系统中发送装置和接受装置间的物理媒体,按其物理形态可以划分为有线和无线两大类。
①有线网
传输介质采用有线介质连接的网络称为有线网,常用的有线传输介质有双绞线、同轴电缆和光导纤维。
●双绞线是由两根绝缘金属线互相缠绕而成,这样的一对线作为一条通信尘衫线路,由四对双绞线构成双绞线电缆。双绞线点到点的通信距离一般不能超过100m。目前,计算机网络上使用的双绞线按其传输速率分为三类线、五类线、六类线、七类线,传输速率在10Mbps到600Mbps之间,双绞线电缆的连接器一般为RJ-45。
●同轴电缆由内、外两个导体组成,内导体可以由单股或多股线组成,外导体一般由金属编织网组成。内、外导体之间有绝缘材料,其阻抗为50Ω。同轴电缆分为粗缆和细缆,粗缆用DB-15连接器,细缆用BNC和T连接器。
●光缆由两层折射率不同的材料组成。内层是具携旦有高折射率的玻璃单根纤维体组成,外层包一层折射率较低的材料。光缆的传输形式分为单模传输和多模传输,单模传输性能优于多模传输。所以,光缆分为单模光缆和多模光缆,单模光缆传送距离为几十公里,多模光缆为几公里。光缆的传输速率可达到每秒几百兆位。光缆用ST或SC连接器。光缆的优点是不会受到电磁的干扰,传输的距离也比电缆远,传输速率高。光缆的安装和维护比较困难,需要专用的设备。
②无线网
采用无线介质连接的网络称为无线网。目前无线网主要采用三种技术:微波通信,红外线通信和激光通信。这三种技术都是以大气为介质的。其中微波通信用途最广,目前的卫星网就是一种特殊形式的微波通信,它利用地球同步卫星作中继站来转发微波信号,一个同步卫星可以覆盖地球的三分之一以上表面,三个同步卫星就可以覆盖地球上全部通信区域。
⑷按拓扑结构分类
计算机网络的物理连接形式叫做网络的物理拓扑结构。连接在网络上的计算机、大容量的外存、高速打印机等设备均可看作是网络上的一个节点,也称为工作站。计算机网络中常用的拓扑结构有总线型、星型、环型等。
①总线拓扑结构
总线拓扑结构是一种共享通路的物理结构。这种结构中总线具有信息的双向传输功能,普遍用于局域网的连接,总线一般采用同轴电缆或双绞线。
总线拓扑结构的优点是:安装容易,扩充或删除一个节点很容易,不需停止网络的正常工作,节点的故障不会殃及系统。由于各个节点共用一个总线作为数据通路,信道的利用率高。但总线结构也有其缺点:由于信道共享,连接的节点不宜过多,并且总线自身的故障可以导致系统的崩溃。
②星型拓扑结构
星型拓扑结构是一种以中央节点为中心,把若干外围节点连接起来的辐射式互联结构。这种结构适用于局域网,特别是近年来连接的局域网大都采用这种连接方式。这种连接方式以双绞线或同轴电缆作连接线路。
星型拓扑结构的特点是:安装容易,结构简单,费用低,通常以集线器(Hub)作为中央节点,便于维护和管理。中央节点的正常运行对网络系统来说是至关重要的。
③环型拓扑结构
环型拓扑结构是将网络节点连接成闭合结构。信号顺着一个方向从一台设备传到另一台设备,每一台设备都配有一个收发器,信息在每台设备上的延时时间是固定的。
这种结构特别适用于实时控制的局域网系统。
环型拓扑结构的特点是:安装容易,费用较低,电缆故障容易查找和排除。有些网络系统为了提高通信效率和可靠性,采用了双环结构,即在原有的单环上再套一个环,使每个节点都具有两个接收通道。环型网络的弱点是,当节点发生故障时,整个网络就不能正常工作。
④树型拓扑结构
树型拓扑结构就像一棵“根”朝上的树,与总线拓扑结构相比,主要区别在于总线拓扑结构中没有“根”。这种拓扑结构的网络一般采用同轴电缆,用于军事单位、政府部门等上、下界限相当严格和层次分明的部门。
树型拓扑结构的特点:优点是容易扩展、故障也容易分离处理,缺点是整个网络对根的依赖性很大,一旦网络的根发生故障,整个系统就不能正常工作。