計算機網(wǎng)絡(luò)概述

1、11第1章 Error! No text of specified style in document.計算機網(wǎng)絡(luò)概述電子計算機是20世紀人類最偉大、最卓越的發(fā)明之一，由計算機技術(shù)和通信技術(shù)相結(jié)合而產(chǎn)生的計算機網(wǎng)絡(luò)使計算機的應(yīng)用功能得到了加強、范圍得到了擴展。近年來，隨著計算機應(yīng)用的日漸普及，人們已不再僅僅依賴于單機的工作，而要求計算機之間能夠快捷、便利、穩(wěn)定和安全地進行信息交換。本章將介紹與計算機網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的一些基本概念，包括計算機網(wǎng)絡(luò)的定義、分類、工作特點、拓撲結(jié)構(gòu)、標準化組織、我國計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展等。1.1 計算機網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生和發(fā)展隨著人們在半導(dǎo)體技術(shù)主要包括大規(guī)模集成電路（LSI）和超大規(guī)

2、模集成電路（VLSI）技術(shù)上取得的成就，使得計算機網(wǎng)絡(luò)迅速地滲透計算機和通信兩個領(lǐng)域。在這兩個領(lǐng)域中，一方面通信網(wǎng)絡(luò)為計算機之間數(shù)據(jù)的傳輸和交換提供了必要的手段；另一方面數(shù)字信號技術(shù)的發(fā)展已滲透到通信技術(shù)中，又推進了通信網(wǎng)絡(luò)的各項性能。1.1.1 面向終端的第一代計算機網(wǎng)絡(luò)1946年世界上第一臺計算機（ENIAC）問世，此后的幾年中，由于計算機的價格較高且數(shù)量有限，所以還沒有人會想到將多臺計算機連接起來并實現(xiàn)不同計算機之間的通信。到1954年，隨著一種既能發(fā)送信息又能接收信息的終端設(shè)備收發(fā)器（Transceiver）的研制成功，人們實現(xiàn)了將穿孔卡片上的數(shù)據(jù)通過電話線路發(fā)送到遠地的計算機上的夢想

3、。此后，電傳打字機也作為遠程終端與計算機實現(xiàn)了相連，用戶可以在遠程的電傳打字機上輸入自己的程序，經(jīng)計算機處理后，程序又指揮計算機將處理結(jié)果再傳送給電傳打字機并在電傳打字機上打印輸出。1使用線路控制器的計算機網(wǎng)絡(luò)因為早期的計算機是為成批處理信息而設(shè)計的，所以當計算機在和遠程終端相連時，必須在計算機上安裝一個叫做線路控制器（line controller）的設(shè)備，同時在線路的兩端還必須各安裝一臺調(diào)制解調(diào)器（modem），如圖1-1所示。因為電話線路本來是為傳送模擬的語音信號而設(shè)計的，它不適合于傳送計算機的數(shù)字信號，使用調(diào)制解調(diào)器的主要作用就是把計算機或終端的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成可以在電話線路上傳送的模擬

4、信號，同時將從電話線路上接收到的模擬信號轉(zhuǎn)換成計算機或終端可以處理的數(shù)字信號。圖1-1 使用線路控制器的計算機網(wǎng)絡(luò)早期的線路控制器只能通過一條通信線路和一個遠程的終端互聯(lián)，隨著遠程終端數(shù)量的增多，為了避免一臺計算機使用多個線路控制器，在20世紀60年代初便出現(xiàn)了如圖1-2所示的多重線路控制器（multiline controller）。通過多重線路控制器，一臺計算機可以通過公用電話網(wǎng)與多個終端相連。圖1-2 使用多重線路控制器的計算機網(wǎng)絡(luò)2使用前端處理機的計算機網(wǎng)絡(luò)眾所周知，計算機最初主要用于科學(xué)計算。然而，隨著網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)和應(yīng)用，人們逐漸發(fā)現(xiàn)計算機在非數(shù)值處理方面的應(yīng)用遠比純粹的科學(xué)計算廣泛得

5、多，也就是說人們已認識到了計算機在通信中的價值。然而，多重線路控制器嚴重限制了網(wǎng)絡(luò)中用戶數(shù)量的增加，每當增加一個新用戶時，都需要對多重線路控制器進行軟件和硬件的修改和重新配置，有些程序還需要重新編寫。另外，多重線路控制器和線路控制器要占用大量的計算機資源，使計算機增加了相當大的額外開銷。因此，在線路控制器和多重線路控制器投入使用之后，人們又研制出了前端處理機（Front End Processor，F(xiàn)ED），簡稱為前端機。前端機可以完成全部的通信任務(wù)，而將計算機解放出來專門進行數(shù)據(jù)的處理，這樣就大大減輕了計算機的額外開銷，如圖1-3所示的是通過一臺前端機與多個遠程終端相連的結(jié)構(gòu)。3使用集中器的

6、計算機網(wǎng)絡(luò)遠程終端數(shù)量的不斷增加，使通信費用也隨之增加。為了節(jié)約通信費用，可在遠程圖1-3 使用前端處理機的計算機網(wǎng)絡(luò)終端密集的地方安裝一個集中器（concentrator）。集中器和前端機的功能有相似之處，也是一種通信處理機，它的一端用多條低速率線路與各終端相連，另一端則用一條高速率線路與計算機相連，如圖1-4所示。如果一些終端處于閑置狀態(tài)，集中器可以利用由此而產(chǎn)生的空閑時間來傳送其他處于工作狀態(tài)終端的數(shù)據(jù)，明顯降低了通信線路的費用。另外，由于集中器距離終端較近，所以在集中器與終端之間可以省去調(diào)制解調(diào)器。圖1-4 使用集中器的計算機網(wǎng)絡(luò)線路控制器、前端機和集中器的使用，標志著第一代計算機網(wǎng)絡(luò)

7、的問世。很顯然，第一代計算機網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和工作方式都非常簡單，但是其中的許多網(wǎng)絡(luò)至今仍在使用著。1.1.2 以分組交換為核心的第二代計算機網(wǎng)絡(luò)圖1-5 使用通信子網(wǎng)的計算機網(wǎng)絡(luò)第二代計算機網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生于1969年。第一代計算機網(wǎng)絡(luò)是面向終端的，是一種以單個主機（計算機）為中心的星型網(wǎng)絡(luò)，各終端通過通信線路共享主機的硬件和軟件資源。而第二代計算機網(wǎng)絡(luò)則強調(diào)了網(wǎng)絡(luò)的整體性，用戶不僅可以共享與之直接相連的主機的資源，而且還可以通過通信子網(wǎng)共享其他主機或用戶的軟、硬件資源，如圖1-5 所示。在談到第二代計算機網(wǎng)絡(luò)時，必須強調(diào)分組交換（packet switching）概念。分組交換也稱為包交換，它產(chǎn)生于第二

8、代計算機網(wǎng)絡(luò)，同樣是現(xiàn)代計算機網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)基礎(chǔ)。然而，在分組交換出現(xiàn)之前，計算機網(wǎng)絡(luò)還使用過電路交換（circuit switching）的通信方式。有關(guān)電路交換和分組交換的詳細內(nèi)容將在本書第2章中專門進行介紹。1.1.3 以O(shè)SI為核心的第三代計算機網(wǎng)絡(luò)早期計算機之間的組網(wǎng)是有條件的，在同一網(wǎng)絡(luò)中只能存在同一廠家生產(chǎn)的計算機，其他廠家生產(chǎn)的計算機無法接入。這種現(xiàn)象的出現(xiàn)，一方面與當時的條件有關(guān)，因為當時的計算機還遠不如現(xiàn)在這樣普及，更談不上計算機之間的互聯(lián)；另一方面也與未建立相關(guān)的標準有關(guān)，當時的計算機網(wǎng)絡(luò)只是部分高等學(xué)府或科研機構(gòu)針對自己的工作特點而建立的，還未能在大范圍內(nèi)（如不同的單位之間

9、）進行連接，他們各自為政，缺乏一個統(tǒng)一的標準。針對這種情況，出現(xiàn)了第三代計算機網(wǎng)絡(luò)，第三代計算機網(wǎng)絡(luò)的特點是制訂了統(tǒng)一的不同計算機之間互聯(lián)的標準，從而實現(xiàn)了不同廠家生產(chǎn)的計算機之間互聯(lián)成網(wǎng)。計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是非常復(fù)雜的，計算機之間的通信涉及許多復(fù)雜的技術(shù)，為實現(xiàn)計算機網(wǎng)絡(luò)的通信，采用了分層的方法來解決復(fù)雜的問題。其中比較著名的有SNA和OSI。1974年，美國IBM公司公布了它研制的網(wǎng)絡(luò)分層模型系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)（system network architecture，SNA），SNA是一種使用較為普遍的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)模型。盡管現(xiàn)在SNA模型被認為是一種舊網(wǎng)絡(luò)模型，但仍然得到了普遍發(fā)展。SNA的設(shè)計

10、采用了IBM大型機使用的主機到終端的通信模型。SNA模型只有六層，分別是數(shù)據(jù)鏈路層（DLC）、路徑控制層（path control）、傳輸控制層（transmission control）、數(shù)據(jù)流控制層（data flow control）、表示層服務(wù)（presentation services）和事務(wù)層服務(wù)（presentation services）。1977年前后，國際標準化組織（International Standardization Organization，ISO）成立了一個專門機構(gòu)，提出了一個各種計算機能夠在世界范圍內(nèi)互聯(lián)成網(wǎng)的標準框架，即著名的開放系統(tǒng)互聯(lián)基本參考模型（Ope

11、n System Interconnect/Reference Model，OSI/RM），簡稱為OSI。OSI模型共分為七層，從下到上依次是物理層（physical layer）、數(shù)據(jù)鏈路層（DLC）、網(wǎng)絡(luò)層（network layer）、傳輸層（transportl layer）、會話層（sessionl layer）、表示層（presentationl layer）和應(yīng)用層（applicationl layer）。OSI參考模型的提出，解決了不同廠家生產(chǎn)的計算機之間的互聯(lián)問題?，F(xiàn)代計算機網(wǎng)絡(luò)便是以O(shè)SI模型為標準進行工作的。有關(guān)OSI參考模型的詳細內(nèi)容將在本書的第3章中進行詳細介紹。1.

12、1.4 以高速和多媒體應(yīng)用為核心的第四代計算機網(wǎng)絡(luò)第四代計算機網(wǎng)絡(luò)是在進入20世紀90年代后，隨著數(shù)字通信的出現(xiàn)而產(chǎn)生的，其特點是綜合化和高速化。綜合化是指采用交換的數(shù)據(jù)傳送方式將多種業(yè)務(wù)綜合到一個網(wǎng)絡(luò)中完成。例如人們一直在使用一種與計算機網(wǎng)絡(luò)很不相同的電話網(wǎng)傳送語音信息，但是，現(xiàn)在已經(jīng)可以將多種業(yè)務(wù)，如語音、數(shù)據(jù)、圖像等信息以二進制代碼的數(shù)字形式綜合到一個網(wǎng)絡(luò)之中進行傳送。網(wǎng)絡(luò)的高速化在近年來顯得非常突出。例如以太網(wǎng)的速率，在短短的十幾年間就從當初的10Mbit/s，發(fā)展到后來的100Mbit/s、1000Mbit/s，現(xiàn)在運行速率達到10000Mbit/s的萬兆以太網(wǎng)也得到了廣泛應(yīng)用。網(wǎng)絡(luò)

13、向綜合化和高速化發(fā)展關(guān)鍵有兩個原因：技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用需求。其中，進入20世紀90年代后，計算機技術(shù)、通信技術(shù)以及以互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得到了突飛猛進的發(fā)展；另外，1993年9月15日，美國政府發(fā)布了一個在全世界引起很大反映的文件國家信息基礎(chǔ)設(shè)施（NII）行動計劃。NII是National Information Infrastructure的縮寫，為此該文件也稱為“NII行動計劃”，也被通俗地稱為“信息高速公路”。NII行動計劃明確了美國國家信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的總體目標，隨即全世界其他國家也紛紛制訂和建立本國的NII。1994年9月美國政府又提出了建立全球信息基礎(chǔ)設(shè)施（GII），建議將各

14、國的NII互聯(lián)起來組成世界范圍的NII，從而極大地推動了計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。1.2 計算機網(wǎng)絡(luò)的概念信息化和全球化是當今世界知識經(jīng)濟的兩個重要特點，而信息化和全球化的實現(xiàn)必須依靠完善的網(wǎng)絡(luò)。這里所說的網(wǎng)絡(luò)是廣義的網(wǎng)絡(luò)，包括電信網(wǎng)絡(luò)、有線電視網(wǎng)絡(luò)和計算機網(wǎng)絡(luò)，統(tǒng)稱為“三網(wǎng)”。三網(wǎng)的核心是計算機網(wǎng)絡(luò)，目前發(fā)展最快的也是計算機網(wǎng)絡(luò)。本書介紹的重點也是計算機網(wǎng)絡(luò)。1.2.1 什么是計算機網(wǎng)絡(luò)從技術(shù)上講，計算機網(wǎng)絡(luò)是計算機技術(shù)和通信技術(shù)相關(guān)結(jié)合的產(chǎn)物，通過計算機來處理各種數(shù)據(jù)，再通過各種通信線路實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。從組成結(jié)構(gòu)來講，計算機網(wǎng)絡(luò)是通過外圍設(shè)備和連線，將分布在相同或不同地域的多臺計算機連接在一起所形

15、成的集合。從應(yīng)用的角度講，只要將具有獨立功能的多臺計算機連接在一起，能夠?qū)崿F(xiàn)各計算機間信息的互相交換，并形成可共享計算機資源的系統(tǒng)便可稱為網(wǎng)絡(luò)。綜合各方面的因素，對計算機網(wǎng)絡(luò)的定義為：將分布于不同地理位置的多臺具有獨立功能的計算機通過外圍設(shè)置和通信線路互聯(lián)起來，在功能完善的管理軟件的支持下實現(xiàn)相互資源共享的系統(tǒng)。計算機網(wǎng)絡(luò)不存在地域的限制，只需要根據(jù)距離的遠近采取不同的連接方式，即可實現(xiàn)不同計算機之間的互聯(lián)，并進行計算機之間的資源共享和通信。一個完整的計算機網(wǎng)絡(luò)包括以下的三個組成部分：· 計算機。根據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中所提供的服務(wù)的不同，可分為服務(wù)器和工作站。· 外圍設(shè)施。包括連接設(shè)

16、備和傳輸介質(zhì)兩部分，其中主要的連接設(shè)備有網(wǎng)卡、交換機（早期也使用集線器）、路由器、防火墻等，傳輸介質(zhì)主要有同軸電纜、雙絞線、光纖、微波和紅外線等。· 通信協(xié)議。計算機之間在通信時必須遵守的規(guī)則，是通信雙方使用的通信語言。關(guān)于外圍設(shè)施將在本書第4章和第5章中專門進行詳細介紹，下面主要介紹通信協(xié)議的有關(guān)概念。協(xié)議是一組規(guī)則的集合，是進行交互的雙方必須遵守的約定。在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，為了保證計算機之間能夠正確地進行通信，針對通信中的各種問題，制訂了一整套約定，將這套約定稱之為通信協(xié)議。通信協(xié)議是套語義和語法規(guī)則，用來規(guī)定有關(guān)功能部件在通信過程中的操作。由于網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)具有層次性，所以通信協(xié)議也是

17、分層的。通信協(xié)議并分成多個層次，每個層次內(nèi)部又被分成不同的子層。不同層次負責(zé)不同的操作。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議由以下三個要素組成：· 語法。語法是數(shù)據(jù)與控制信息的結(jié)構(gòu)或格式。包括數(shù)據(jù)格式、編碼、信號電平等。· 語義。語義是用于協(xié)調(diào)和進行差錯處理的控制信息。包括需要發(fā)生何種控制信息，完成何種操作，做出何種應(yīng)答，等等。· 同步（定時）。同步是對事件實現(xiàn)順序的詳細說明。包括速度匹配、排序等。通信協(xié)議對通信軟件和硬件的開發(fā)具有指導(dǎo)作用。通信協(xié)議描述要做什么、對于怎么做不進行限定。這樣對軟硬件開發(fā)商便提供了便利，他們只需要根據(jù)協(xié)議要求開發(fā)出產(chǎn)品，至于選擇什么電子元件、使用何種語言開發(fā)則不

18、受約束。1.2.2 計算機網(wǎng)絡(luò)與聯(lián)機多用戶系統(tǒng)傳統(tǒng)的聯(lián)機多用戶系統(tǒng)都是由一臺中央處理機、多臺聯(lián)機終端及一個多用戶操作系統(tǒng)組成，系統(tǒng)中的終端不具有獨立的處理能力。以分時系統(tǒng)為例，中央處理機將本機的主存分為兩部分，其中一部分供本機使用，另一部分分配給終端用戶，終端用戶通過使用中央處理機CPU為每個用戶劃分的時間片來執(zhí)行其應(yīng)用程序。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，一種新型的具有獨立數(shù)據(jù)處理能力的終端（稱為智能終端）出現(xiàn)，并應(yīng)用到聯(lián)機多用戶系統(tǒng)中。但是，與傳統(tǒng)的終端一樣，智能終端中的資源既不能被中央處理機共享，也不能被其他的智能終端或終端共享。這是因為，智能終端本身是一臺具有獨立數(shù)據(jù)處理功能的計算機，具有自己的

19、CPU和操作系統(tǒng)，可以獨立進行工作，但它在連接到多用戶系統(tǒng)后，本地的資源（如硬盤、硬盤中的數(shù)據(jù)、軟件等）無法被中央處理機和其他的終端或智能終端共享。所以，聯(lián)機多用戶系統(tǒng)中的終端或智能終端僅僅是系統(tǒng)中的輸入/輸出（I/O）設(shè)備，在聯(lián)機多用戶系統(tǒng)中只存在終端或智能終端共享中央處理機的資源，反之不然。在聯(lián)機多用戶系統(tǒng)中，網(wǎng)絡(luò)中只輸入鍵盤和鼠標等輸入設(shè)備的操作命令，以及屏幕的顯示結(jié)果，所在數(shù)據(jù)的處理都在中央處理機上進行。所以，聯(lián)機多用戶系統(tǒng)對網(wǎng)絡(luò)帶寬的要求不高。計算機網(wǎng)絡(luò)與聯(lián)機多用戶系統(tǒng)之間的主要區(qū)別如表1-1所示。表1-1 計算機網(wǎng)絡(luò)與聯(lián)機多用戶系統(tǒng)之間的主要區(qū)別區(qū)別 名稱計算機網(wǎng)絡(luò)聯(lián)機分時多用戶系

20、統(tǒng)共享資源網(wǎng)絡(luò)用戶可以相互共享資源各終端用戶共享中央處理機的資源并行處理網(wǎng)絡(luò)中的各計算機都具有獨立處理能力，并不受其他計算機的制約各終端用戶只是在一段時間內(nèi)分時運行，同一時刻不存在兩個用戶同時運行的情況1.2.3 計算機網(wǎng)絡(luò)與分布式計算機系統(tǒng)分布式計算機系統(tǒng)是一種計算機硬件的配置方式和相應(yīng)的功能配置方式。它是一種多處理器的計算機系統(tǒng)，各處理器通過互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成統(tǒng)一的系統(tǒng)。系統(tǒng)采用分布式計算結(jié)構(gòu)，即把原來系統(tǒng)內(nèi)CPU處理的任務(wù)分散給相應(yīng)的CPU，實現(xiàn)不同功能的各個CPU相互協(xié)調(diào)，共享系統(tǒng)的外設(shè)與軟件。在分布式計算機系統(tǒng)中可以實現(xiàn)互聯(lián)計算機之間的協(xié)調(diào)操作，共同完成一項任務(wù)，一個大型程序?qū)⒈环植荚诙嗯_

21、計算機上并行處理，從而加快了系統(tǒng)的處理速度。分布式計算機系統(tǒng)簡化了主機的邏輯結(jié)構(gòu)，特別適合于工業(yè)生產(chǎn)線自動控制和企事業(yè)單位的管理。分布式計算機系統(tǒng)因其成本低，易于維護，成為計算機在應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展的一個重要方向。與分布式計算機系統(tǒng)不同，計算機網(wǎng)絡(luò)是在網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的支持下，實現(xiàn)計算機之間的資源共享，而網(wǎng)絡(luò)中的計算機則是獨立進行工作的。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)也開始具有了分布式計算機系統(tǒng)的功能，例如Windows 2000 Advance Server、Windows Server 2003、UNIX和Linux等操作系統(tǒng)就支持分布式計算機系統(tǒng)。所以，分布式計算機系統(tǒng)也稱之為分布式計算機網(wǎng)絡(luò)

22、。需要說明的是，計算機網(wǎng)絡(luò)、聯(lián)機多用戶系統(tǒng)和分布式計算機系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)拓撲、硬件連接和通信控制上是相同的。1.3 計算機網(wǎng)絡(luò)的分類計算機網(wǎng)絡(luò)可以從不同的角度對其進行分類，例如從網(wǎng)絡(luò)的交換功能可以把計算機網(wǎng)絡(luò)分為電路交換、報文交換、分組交換和混合交換（同時采用電路交換和分組交換）四種，按通信媒體的不同可以分為有線網(wǎng)絡(luò)、無線網(wǎng)絡(luò)和混合網(wǎng)絡(luò)（有線和無線混合網(wǎng)絡(luò)）三種。下面著重介紹計算機網(wǎng)絡(luò)的其他兩種分類方法。1.3.1 按連接范圍分類根據(jù)網(wǎng)絡(luò)連接范圍的大小，可以將計算機網(wǎng)絡(luò)分為局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)兩種。1局域網(wǎng)（LAN）局域網(wǎng)（Local Area Network，LAN）也稱為局部網(wǎng)絡(luò)，一般是將一個相對較多

23、小區(qū)域（一般在幾百米到幾千米以內(nèi)）內(nèi)的計算機通過高速通信線路相連（現(xiàn)在傳輸速度一般在10Mbit/s以上）后所形成的網(wǎng)絡(luò)。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用范圍的拓寬，局域網(wǎng)的作用和地位將顯得越來越突出。過去，只有一些大中院校、科研院所、大型企業(yè)才擁有局域網(wǎng)，但是隨著計算機應(yīng)用的普及，單機操作存在的弊端日漸突出，人們已不僅僅要求計算機之間的資源共享，而且如大型軟件的開發(fā)、大型CAD系統(tǒng)的設(shè)計、大批量視頻影像的處理等，都需要通過局域網(wǎng)來進行協(xié)同工作，如果離開了局域網(wǎng)，這些工作將很難正常進行下去。2城域網(wǎng)（MAN）城域網(wǎng)（Metropolitan Area Network，MAN），基本上是一種大型的LA

24、N，通常使用與LAN相同的技術(shù)。所以，目前在按連接范圍分類時可直接分為局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)，而不再有城域網(wǎng)。它既可能是公用網(wǎng)，也可能是私用網(wǎng)。MAN可以支持數(shù)據(jù)和語音，還可能涉及有線電視網(wǎng)。把MAN列為單獨一類的主要原因是已經(jīng)有了一個標準并且正在被實施，這就是分布式隊列雙總線（distributed queue dual bus，DQDB），即IEEE 802.6。DQDB由兩條單向總線（電纜）組成，所有的計算機都連接在這兩條總線上，不存在交換單元，計算機把分組分流到幾條可能的引出電纜的設(shè)備，如圖1-6所示，每條總線都有一個端點（head-end），它是一個啟動傳輸活動的設(shè)備，當目標計算機在發(fā)送計算

25、機的右邊時使用上面一條總線，反之則使用下面一條總線。圖1-6 DQDB城域網(wǎng)的結(jié)構(gòu)MAN結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵是使用了廣播式介質(zhì)（IEEE 802.6），使用兩條電纜，所有的計算機都連接在這兩條電纜中間。和其他類型的網(wǎng)絡(luò)相比，MAN結(jié)構(gòu)可簡化設(shè)計。3廣域網(wǎng)（WAN）盡管局域網(wǎng)在一個較小的范圍之內(nèi)可以共享信息和資源，但它卻不能連接遠程站點，所以在較大范圍之內(nèi)共享信息時就需要使用廣域網(wǎng)。廣域網(wǎng)（Wide Area Network，WAN）也稱為遠程網(wǎng)絡(luò)，指作用范圍通常為幾十千米到幾千千米的網(wǎng)絡(luò)。簡單地說，廣域網(wǎng)是將多個局域網(wǎng)互聯(lián)后所產(chǎn)生的范圍更大的網(wǎng)絡(luò)，各局域網(wǎng)之間既可以通過速度較低的電話線進行連接，也可以通

26、過高速電纜、光纜、微波天線或衛(wèi)星等遠程通信方式連接。其實，大多數(shù)廣域網(wǎng)都隸屬于不同的公司或單位，它一般存在不同的兩種類型：一種是連接范圍較為龐大的網(wǎng)絡(luò)，如擴展到城市中主要地區(qū)的城域網(wǎng)，又如遍及全球的因特網(wǎng)Internet；另一種是由多個局域網(wǎng)互聯(lián)后形成的范圍更大的網(wǎng)絡(luò)，如由多個相對較遠的分公司組成的企業(yè)網(wǎng)或由多個相對較遠的分校組成的校園網(wǎng)等。1.3.2 按使用范圍分類隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用范圍的擴展，在像Internet等公共信息網(wǎng)得到快速發(fā)展的同時，一些專用網(wǎng)絡(luò)也不斷出現(xiàn)并投入了使用。根據(jù)使用范圍的不同，可以將計算機網(wǎng)絡(luò)分為公用網(wǎng)和專用網(wǎng)兩類。1公用網(wǎng)公用網(wǎng)（public network）

27、是為公眾提供各種信息服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，如Internet，只要用戶能夠遵守網(wǎng)絡(luò)服務(wù)商的使用和管理規(guī)則，都可以申請使用。我國的公用網(wǎng)通常由電信部門負責(zé)建設(shè)和營運，許多國家則是由政府和私營企業(yè)建設(shè)和營運。2專用網(wǎng)專用網(wǎng)（private network）由組織、系統(tǒng)或部門根據(jù)實際需要自己投資建立，只為網(wǎng)絡(luò)擁有者提供服務(wù)。例如軍隊、公安、鐵路、電力等系統(tǒng)均擁有本系統(tǒng)的專用網(wǎng)。隨著技術(shù)的發(fā)展，公用網(wǎng)和專用網(wǎng)在某些方面開始共存。例如，通過頻分復(fù)用、時分復(fù)用等信道共享技術(shù)，可以實現(xiàn)公用網(wǎng)和專用網(wǎng)共享同一條數(shù)據(jù)鏈路。1.4 計算機網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)計算機網(wǎng)絡(luò)是由多臺具有獨立功能的計算機組成的一個集合，那么這些計算機

28、之間是如何組織起來的呢？這就涉及網(wǎng)絡(luò)中一個十分重要的概念：網(wǎng)絡(luò)拓撲。設(shè)計網(wǎng)絡(luò)圖時首先需要學(xué)會用不同的圖標代表不同的設(shè)備（如服務(wù)器、工作站、交換機、路由器等），然后再用一定的連線將這些設(shè)備連接起來，即用不同的連線代表不同的網(wǎng)絡(luò)連線（即傳輸介質(zhì)，如細纜、雙絞線、光纖、微波、紅外線等）。在網(wǎng)絡(luò)中，將不同設(shè)備根據(jù)不同的工作方式進行連接稱之為拓撲（topology）。國外通常又稱為設(shè)計（design）、圖解（diagram）、映像（map）、物理布局（physical layout）等。各種不同計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的拓撲結(jié)構(gòu)是不同的，同時不同拓撲結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)其功能、可靠性、組網(wǎng)成本等方面也不相同。由于計算機局域

29、網(wǎng)和廣域網(wǎng)的連接范圍不同，所采用的技術(shù)、連接方式也不一樣，所以網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)也存在一定的區(qū)別。1.4.1 局域網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)目前，局域網(wǎng)中常見的標準拓撲結(jié)構(gòu)有總線型（bus）、星型（star）和環(huán)型（ring）三種類型。1總線型（bus）如果網(wǎng)絡(luò)上的所有計算機都通過一條電纜線相互連接起來，這種拓撲結(jié)構(gòu)就稱作總線型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，如圖1-7（a）所示。總線型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是最簡單的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其中不插入任何其他的連接設(shè)備。網(wǎng)絡(luò)中的每臺計算機均可以接收從某一節(jié)點傳送到另一節(jié)點的數(shù)據(jù)，所以這種拓撲結(jié)構(gòu)有時也稱作點對點的拓撲結(jié)構(gòu)。當總線型計算機網(wǎng)絡(luò)上的計算機進行通信時，它就將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成電信號，然后再將電信號發(fā)送到電纜線上。同時電纜線上的其他計算機均在監(jiān)聽傳送中的信號，但是只有那個地址與信號中所含地址相匹配的計算機才能接收電纜上的信號，而具有其他地址的計算機均將對此信號不做反應(yīng)。由于總線型網(wǎng)絡(luò)中的所有計算機共享一條電