計算機網絡及分類第1頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四一、計算機網絡的定義

計算機網絡是指將地理位置不同且多個功能相對獨立的計算機系統通過通信設備和線路連接起來，按照網絡協議進行數據通信，以實現資源共享的大系統。計算機網絡中的計算機通常都處于不同的地理位置相互連接的計算機之間不存在互為依賴的關系。通信線路包括通信媒體、通信設備關系。網絡協議是實現總多不同計算機系統之間進行通信規則的集合網絡的根本目的是為了實現資源共享，資源包括硬件與軟件，如信息、程序、數據庫、存儲設備、打印機等。2第2頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四3第3頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四網絡的功能

數據通信與信息傳送；協同工作與集中管理；資源共享與遠程傳輸；4第4頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四局域網（LAN，LocalAreaNetwork）廣域網（WAN，WideAreaNetwork）城域網（MAN，MetropolitanAreaNetwork）

二、計算機網絡的分類1．按覆蓋分類

5第5頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四2.計算機網絡拓撲的分類計算機網絡拓撲結構星型拓撲結構

總線型拓撲結構

環型拓撲結構樹型拓撲結構混合型拓撲網狀拓撲結構“星-環”式混合型拓撲“星-總”式混合型拓撲6第6頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四常見網絡拓撲結構7第7頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四3．按通信交換方式分類電路交換網絡（CircuitSwitching）報文交換網絡（MessageSwitching）分組交換網絡（PacketSwitching）。4．按通信傳輸介質分類

雙絞線網、同軸電纜網、光纖網和衛星網。5．按傳輸技術分類廣播式網絡、點——點式網路采用分組存儲轉發和路由選擇機制是兩者重要分別8第8頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四7.按網絡組件的關系分類按照網絡中的各組件的功能來劃分，常見的有兩種類型的網絡：對等網絡和基于服務器網絡6．按網絡結構分類資源子網和通信子網9第9頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四按覆蓋范圍——局域網局域網（LocalAreaNetwork；LAN）通常我們常見的“LAN”就是指局域網，這是我們最常見、應用最廣的一種網絡。局域網隨著整個計算機網絡技術的發展和提高得到充分的應用和普及，幾乎每個單位都有自己的局域網，有的甚至家庭中都有自己的小型局域網。很明顯，所謂局域網，那就是在局部地區范圍內的網絡，它所覆蓋的地區范圍較小。10第10頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四11第11頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四

城域網城域網（MetropolitanAreaNetwork；MAN）這種網絡一般來說是在一個城市，但不在同一地理小區范圍內的計算機互聯。這種網絡的連接距離可以在10-100公里，它采用的是IEEE802.6標準。MAN與LAN相比擴展的距離更長，連接的計算機數量更多，在地理范圍上可以說是LAN網絡的延伸。在一個大型城市或都市地區，一個MAN網絡通常連接著多個LAN網。如連接政府機構的LAN、醫院的LAN、電信的LAN、公司企業的LAN等等。由于光纖連接的引入，使MAN中高速的LAN互連成為可能。

12第12頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四13第13頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四廣域網（WideAreaNetwork；WAN）這種網絡也稱為遠程網，所覆蓋的范圍比城域網（MAN）更廣，它一般是在不同城市之間的LAN或者MAN網絡互聯，地理范圍可從幾百公里到幾千公里。因為距離較遠，信息衰減比較嚴重，所以這種網絡一般是要租用專線，通過IMP（接口信息處理）協議和線路連接起來，構成網狀結構，解決循徑問題。這種城域網因為所連接的用戶多，總出口帶寬有限，所以用戶的終端連接速率一般較低，通常為9.6Kbps￣45Mbps如：郵電部的CHINANET，CHINAPAC，和CHINADDN網。

廣域網14第14頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四15第15頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四

在一條總線上連接所有站點和其它共享設備。1.總線型拓撲結構的主要優點(1)結構簡單，需要鋪設的電纜短、易于布線和維護。(2)造價低、易于擴充。(3)某個站點的故障一般不會影響整個網絡。按拓撲結構——總線型網絡2.總線型拓撲結構存在的缺點(1)總線容易阻塞。(2)故障診斷、故障隔離困難。busABCC16第16頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四TerminatorSegmentTerminator17第17頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四總線型結構終端電阻終端電阻源主機數據分組

目標設備

18第18頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四

每個節點均以一條單獨線路與中心相連，形成輻射狀網絡構型。1.星型拓撲結構的優點

故障隔離簡單。網絡的擴展容易。控制和診斷方便。星型網絡2.星型拓撲結構存在的缺點(1)過分依賴中心結點，如果中心機發生故障,全網停止工作。(2)線路太多，成本高。19第19頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四20第20頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四星型拓撲中央節點工作站文件服務器21第21頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四

在星形拓撲網絡中，由于各節點都用自己的電纜與中央節點相連，數據的傳輸不會在工作站到中央節點的線路上發生碰撞，這種系統也較容易擴充，并可實現多個中央節點的級聯，施主從式網絡所使用的主要拓撲結構。擴展星型拓撲結構22第22頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四環形網絡

各節點經過環接口連成一個環形，在這種結構中每個節點地位平等，傳輸速度快，適合組建光纖高速環形傳輸網絡。優點：路由選擇控制簡單。電纜長度短。適用于光纖。缺點：結點故障引起整個網絡癱瘓。診斷故障困難。ringADCBC23第23頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四24第24頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四

雙環型的拓撲結構包括了兩個共心的環。為了在網絡中提供可靠性和靈活性，每臺網絡設備是兩個獨立的環型拓撲結構中的一部分。由于這種拓撲結構具有容錯特性和自動恢復的特性，這兩個環可以重新配置從而形成一個更大的環，而且當出現一個介質故障是該網絡依然能夠持續地運行。25第25頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四樹型拓撲結構是從總線型拓撲演變而來的，形狀像一顆倒立的樹，頂端是根，樹根以下帶分支，每個分支再帶分支。由樹根接收各站發送來的數據，然后再廣播發送到全網。樹型拓撲的特點大多與總線型拓撲的特點相同，但也有其特殊之處。

樹型拓撲結構26第26頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四

（1）易于擴展。這種結構可以延伸出很多分支和子分支，這些新節點和新分支都很容易加入網內。（2）故障隔離容易。如果某一分支的節點或線路發生故障，很容易將故障分支與整個系統隔離開來。樹形拓撲結構的優點：

各個節點對根的依賴性太大，如果根發生故障，則全網不能正常工作。由此可見，樹形拓撲結構的可靠性有點類似星形拓撲結構。

樹形拓撲結構的缺點：27第27頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四樹型拓撲28第28頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四網狀拓撲網型提供了網絡的冗余路徑，因此，如果一條線路出現故障，另一條線路，繼續發揮作用；因為冗余路徑比在其他拓撲結構中所需的纜線更多，所以網狀拓撲結構會更昂貴；29第29頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四網狀拓撲結構節點網型拓撲結構特點：優點：傳輸線路多元化，書就傳輸速度快，網絡不宜癱瘓。缺點：花費太高！

點到點全連接，隨節點數的增長（Nx(N-1)/2），建造成本急劇增長，只適用于節點數很少的廣域網中30第30頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四31第31頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四混合拓撲是將上述某兩種單一拓撲結構混合起來，取兩者的優點構成的拓撲結構。常用的混合拓撲有兩種，一種是由星型拓撲和環型拓撲混合成的“星—環”式拓撲結構；另一種則由星型拓撲和總線型拓撲混合成的“星—總”式拓撲結構。其結構如下圖所示。混合型拓撲結構“星-環”式混合型拓撲

32第32頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四（1）故障診斷和隔離較為方便。一旦網絡發生故障，只要診斷出哪個集中器有故障，將該集中器和全網隔離即可。（2）易于擴展。要擴展用戶時，可以加入新的集中器，也可以在每個集中器留出一些備用的可插入的站點接口。（3）安裝方便。網絡的主電纜只要連通這些集中器即可。這種安裝和傳統的電話系統電纜安裝很相似。混合型拓撲結構的優點：

33第33頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四

（1）需要選用智能型的集中器。這是為了實現網絡故障自動診斷和故障節點的隔離所必需的。（2）像星型拓撲結構一樣，集中器到各個站點的電纜安裝長度會增加。

混合型拓撲結構的缺點：“星-總”式混合型拓撲

34第34頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四按通信傳輸方式——電路交換電路交換在通信之前，要在通信雙方之間建立一條被雙方獨占的物理通路。優點：通信線路雙方專用，數據直達，傳輸時延非常小通路一旦建立，雙方可以隨時通信，實時性強雙方按發送順序傳送數據，不存在失序問題既適用于傳輸模擬信號，也適用于傳輸數字信號交換設備及控制簡單35第35頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四電路交換缺點：平均連接建立時間比計算機通信時間長物理通路被雙方獨占，不能被其他用戶使用，利用率低不同類型、不同速率的終端難以通信，難以進行差錯控制36第36頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四電路交換舉例A和B通話經過四個交換機通話在A到B的連接上進行DC((((交換機交換機交換機交換機用戶線用戶線中繼線中繼線BDCA37第37頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四C和D通話只經過一個本地交換機通話在C到D的連接上進行(((交換機交換機交換機用戶線用戶線中繼線中繼線BDCA38第38頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四報文交換以報文為數據交換的單位，報文攜帶有目標地址、源地址等信息，在交換結點采用存儲轉發的傳輸方式。報文交換的基本思想就是“存儲—轉發”。假定用戶甲有報文A，B和C要發往乙用戶時，甲用戶不需要先接通乙用戶之間的電路，而是先與連接甲的一中間節點接通，將報文A，B和C先存儲下來；然后，分析報文提供的乙地址信息，根據地址信息接通下一個中間節點后，將報文A，B和C轉發出去；如此進行下去直到將數據報文A，B和C發往乙用戶。39第39頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四報文交換優點：通信雙方不固定占有一條通路，線路利用率高不需建立專用的通信線路，用戶可隨時發送報文缺點：數據需要存儲轉發，時延加大，實時性差只適用于數字信號由于報文沒有長度限制，要求結點有較大的緩沖區40第40頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四分組交換仍采用存儲轉發方式，將報文分割成若干個組，將這些組逐個發送出去。優點：加速了數據在網絡中的傳輸簡化了存儲管理減少了出錯幾率和重發數據量由于分組較短，更適用于采用優先級策略，便于及時發送一些緊急數據41第41頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四分組交換缺點：仍存在存儲轉發時延，需要結點交換機有更強的處理能力每組需要加入附加信息，增大了信息量，降低了通信效率，增加了處理時間可能出現失序、丟失或重復分組，目的結點需要對組進行排序42第42頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四分組交換的原理報文1101000110101010110101011100010011010010假定這個報文較長不便于傳輸1.在發送端，先把較長的報文劃分成較短的、固定長度的數據段。

43第43頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四數據數據數據報文首部首部首部分組

1分組

2分組

3請注意：現在左邊是“前面”2.在每一個數據段前添加首部構成分組。44第44頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四數據首部分組

1數據首部分組

2數據首部分組

33.分組交換網以“分組”作為數據傳輸單元。依次把各分組發送到接收端（假定接收端在左邊）。首部的重要性：（1）每一個分組的首部都含有地址等控制信息。（2）分組交換網中的結點交換機根據收到的分組的首部中的地址信息，把分組轉發到下一個結點交換機。（3）用這樣的存儲轉發方式，最后分組就能到達最終目的地。45第45頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四數據首部數據首部分組

2數據首部分組

3收到的數據4.接收端收到分組后剝去首部還原成報文。46第46頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四數據數據數據報文11010001101010101101010111000100110100105.在接收端把收到的數據恢復成為原來的報文。這里我們假定分組在傳輸過程中沒有出現差錯，在轉發時也沒有被丟棄。47第47頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四按網絡傳輸技術廣播網絡(BroadcastingNetwork)網絡中的計算機或設備通過一條共享的通信介質進行數據傳播，所有節點都會收到任何節點發出的數據信息。這種傳輸方式主要應用于局域網中。廣播網絡中有三種傳輸類型：單播、組播和廣播。點對點網絡(PointtoPointNetwork)

網絡中的計算機或設備通過單獨的鏈路進行數據傳輸，并且兩個節點間都可能會有多條單獨的鏈路。這種傳播方式主要應用于廣域網中。48第48頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四按網絡結構——資源子網49第49頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四1、資源子網資源子網：資源子網是由處于網絡外圍的主機和終端機構成。資源子網的任務是負責信息處理，向網絡提供可用的資源。資源子網包括各種計算機和相關的硬件、軟件；

50第50頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四通信子網：是由網絡中的各種通信設備和用作信息交換的節點計算機構成。系統以通信子網為中心，通信子網處于網絡的內層。通信子網的重要任務是負責全網的信息交換，它采用的是分組交換技術(也就是存儲轉發技術)。2、通信子網51第51頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四按工作模式——對等網對等網：網絡中的每一臺計算機都是平等的，沒有主從之分。不需 要專用服務器，每一臺計算機可以既是客戶機又是服務器。特點：對等網架設簡單，成本低，易維護，易實現。適用于小型局域網：計算機數較少，20臺以內、布置相對集中。注重網絡共享資源，網絡安全不是重要的問題。缺點： 網絡性能較低、數據保密性差、文件管理分散。52第52頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四客戶機/服務器（C/S）模式C/S：服務器負責管理網絡用戶和重要的網絡資源，客戶機一方面可作為客戶訪問服務器的資源，另一方面客戶機之間又可以看作是一個對等網，相互之間可共享資源。特點：適用于大型網絡，連接網絡用戶較多。注重文件資源管理和網絡安全。網絡成本高，網絡配置和維護復雜。典型網絡： WindowsNT域 Win2K活動目錄

53第53頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四無線網隨著筆記本電腦（notebookcomputer）和個人數字助理無線網（PersonalDigitalAssistant，PDA）等便攜式計算機的日益普及和發展，人們經常要在路途中接聽電話、發送傳真和電子郵件閱讀網上信息以及登錄到遠程機器等。然而在汽車或飛機上是不可能通過有線介質與單位的網絡相連接的，這時候可能會對無線網感興趣了。雖然無線網與移動通信經常是聯系在一起的，但這兩個概念并不完全相同。54第54頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四55第55頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四討論無線網無線網特別是無線局域網有很多優點，如易于安裝和使用。但無線局域網也有許多不足之處：如它的數據傳輸率一般比較低，遠低于有線局域網；另外無線局域網的誤碼率也比較高，而且站點之間相互干擾比較厲害。用戶無線網的實現有不同的方法。國外的某些大學在它們的校園內安裝許多天線，允許學生們坐在樹底下查看圖書館的資料。這種情況是通過兩個計算機之間直接通過無線局域網以數字方式進行通信實現的。56第56頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四三、網絡硬件系統和網絡軟件系統計算機網絡系統是由計算機網絡硬件系統和網絡軟件系統組成的。

網絡硬件系統是指構成計算機網絡的硬設備，包括各種計算機系統、終端及通信設備。

1、網絡硬件系統57第57頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四（1）主機系統：服務器和工作站常見的網絡硬件有：服務器：局域網中，一種運行管理軟件以控制對網絡或網絡資源（磁盤驅動器、打印機等）進行訪問的計算機，并能夠為在網絡上的計算機提供資源使其猶如工作站那樣地進行操作。58第58頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四

工作站：是一種高檔的微型計算機，通常配有高分辨率的大屏幕顯示器及容量很大的內存儲器和外部存儲器，并且具有較強的信息處理功能和高性能的圖形、圖像處理功能以及聯網功能。59第59頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四

（2）終端（termination）：網絡與最終用戶接觸用以實現網絡應用的各種設備。（3）傳輸介質：是指在網絡中傳輸信息的載體，常用的傳輸介質分為有線傳輸介質和無線傳輸介質兩大類

傳輸介質60第60頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四（4）網卡：計算機與外界局域網的連接是通過主機箱內插入一塊網絡接口板（或者是在筆記本電腦中插入一塊PCMCIA卡）。網絡接口板又稱為通信適配器或網絡適配器（adapter）或網絡接口卡NIC（NetworkInterfaceCard）但