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　　第6章 計算機網絡基本概念

　　6.1計算機網絡的概念、組成及分類

　　1.計算機網絡與數據通信

　　計算機網絡是計算機技術與通信技術高度發展、緊密結合的產物，是分布在不同的地理位置具有獨立功能的多臺計算機通過外部設備和通信線路連接起來，從而實現資源共享和信息傳遞的計算機系統.這也是計算機網絡的目標。從系統功能的角度來看，計算機網絡主要由資源子網和通信子網組成。

　　數據通信是指在兩個計算機或終端之間以二進制的形式進行信息交換，傳輸敷據，是通信技術和計算機技術相結合而產生的一種新的通信方式。數據通信系統的主要技術指標有帶寬、比特率、波特率、誤碼率。

　　(1)信道

　　傳輸信息的通路稱為信道，是信息傳輸的媒介，一般用來表示向某一方向傳送信息的媒體，目的是把攜帶有信息的信號從它的輸入端傳遞到輸出端。

　　(2)帶寬與傳輸速率

　　現代網絡技術中，經常以帶寬來表示信道的數據傳輸速率。帶寬是指在給定的范圍內，可以用于傳輸的最高頻率與最低頻率的差值。數據傳輸速率是描述數據傳輸系統性能的重要技術指標之一，它在數值上等于每秒鐘傳輸構成數據代碼的二進制比特數，單位為比特/秒。

　　(3)模擬信號與數字信號

　　模擬信號指信息參數在給定范圍內表現為連續的信號，是特定的模擬量，如電壓、電流等值的變化是連續的，取值是無窮多個。數字信號是表示數字量的電信號，幅度的取值是離散的，幅值表示被限制在有限個數值之內。二進制碼也是一種數字信號，受噪聲的影響較小，方便于數字電路進行處理。

　　(4)調制與解調

　　調制是將各種數字基帶信號轉換成適于信道傳輸的數字調制信號，解調是在接收端將收到的數字頻帶信號還原成數字基帶信號。解調是調制的逆過程，將調制和解調功能結合在一起的設備稱為調制解調器。

　　(5)誤碼率

　　它是衡量在規定時間內數據傳輸精確性的指標。誤碼是由于在信號傳輸中，衰變改變了信號的電壓，導致信號在傳輸中遭到破壞而產生。誤碼率則是指二進制比特在數據傳輸系統中被傳錯的概率，是衡量通信系統可靠性的指標。

　　2.計算機網絡的分類

　　(1)局域網

　　局域網就是在局部地區范圍內的網絡，它所覆蓋的地區范圍較小。局域網具有數據傳輸速率高、誤碼率低、成本低、組網容易、易管理、易維護、使用起來比較靈活方便的優點。在日常生活中，機關網、企業網、校園網都屬于局域網。

　　(2)城域網

　　城域網是在一個城市內部組建的計算機消息網絡，但不在同一地理小區范圍內進行計算機互聯，它是廣域網和局域網之間的一種高速網絡。

　　(3)廣域網

　　廣域網又稱遠程網，覆蓋范圍更廣，一般在不同城市之間的LAN或者MAN網絡互聯，地理范圍在幾十千米到幾萬千米，小到一個城市、一個地區，大到一個國家甚至全世界。但是廣域網信道傳輸速率較低，一般小于0.1Mbps，結構相比復雜，安全保密也較差。常見的有因特網、ChinaDDN網、Chinanet網。

　　3.網絡拓撲結構

　　網絡拓撲結構主要有以下幾種。

　　(1)星型拓撲結構

　　每個節點與中心節點連接，中心節點控制全網的通信，任何兩個節點之間的通信都要通過中心節點。因此，要求中心節點有很高的可靠性。星型拓撲結構簡單，易于實現和管理，但是由于其采用集中控制方式的結構，一旦中心節點出現故障，就會造成全網的癱瘓，可靠性較差。

　　(2)環型拓撲結構

　　將各個節點依次連接起來，并把首尾相連構成一個環型結構。環型網絡中的信息傳送是單向的，即沿著一個方向從一個節點傳到另一個節點，每個節點需安裝中繼器，以接收、放大、發送信號。環形拓撲結構簡單，建網容易，方便管理，成本低，適用于數據不需要在中心節點上處理而主要在各自節點上進行處理的情況;但是其環路是封閉的，不便于擴充，可靠性低，一個節點發生故障，將會造成全網癱瘓，維護困難，對分支節點故障定位較難。

　　(3)樹型拓撲結構

　　在樹型拓撲結構的網絡中，任意兩個節點之間不產生回路，其特點是通信線路總長度較短、節點易于擴充、靈活、成本較低、易推廣。但是除了葉子節點及與其相連的線路外，任一節點或與其相連的線路故障都會使系統受到影響。

　　(4)網型拓撲結構

　　主要用于廣域網，節點的連接是任意的，沒有規律，可靠性比較高。但由于結構復雜，采用路由協議、流量控制等方法，會導致建設成本比較高。

　　(5)總線型拓撲結構

　　總線型拓撲是使用最普遍的一種網絡，各節點連接在一條共用的通信電纜上，采用基帶傳輸，任何時刻只有一個節點占用線路，并且占有者擁有線路的所有帶寬。這種結構的特點是節點加入和退出網絡都非常的方便、結構簡單靈活、建網容易、可靠性高、結構簡單、成本低、性能好。其缺點是主干總線對網絡起決定性作用，總線故障將影響整個網絡。

　　4.網絡硬件

　　(1)網絡服務器

　　它是網絡的核心，是被網絡用戶訪問的計算機系統。包括提供網絡用戶使用的各種資源，并負責對這些資源管理，協調網絡用戶對資源的訪問。

　　(2)傳輸介質

　　常用的傳輸介質包括軸電纜、雙絞線、光纜和微波等。

　　(3)網絡接口卡

　　它是構成網絡必需的基本設備，用于將計算機和通信電纜連接起來，以便經電纜在計算機之間進行高速數據傳輸。

　　(4)集線器

　　集線器是局域網的基本連接設備。目前市場上的集線器主要有獨立式、堆疊式、智能型等類型。

　　(5)交換機

　　交換機又稱為交換式集線器，可以想象成一臺多端口的橋接器,每一端口都有其專用的帶寬，交換概念的提出是對共享工作模式的改進，而交換式局域網的核心設備是局域網交換機。

　　(6)路由器

　　作為不同網絡之間互相連接的樞紐，路由器系統構成了基于TCWIP的Internet的主體脈絡，它是實現局域網和廣域網互聯的主要設備。路由器檢測數據的目的地址，并對路徑進行動態分配，數據便可根據不同的地址分流到不同的路徑中。若當前路徑過多，路由器會動態選擇合適的路徑，從而平衡通信負載。

　　5.網絡軟件

　　由于提供網絡硬件設備的廠商很多，不同的硬件設備如何統一劃分層次，并且能夠保證通信雙方對數據的傳輸理解一致，這些就要通過單獨的網絡軟件—一通信協議來實現。

　　通信協議就是通信雙方都必須要遵守的通信規則，是一種約定。計算機網絡中的協議非常復雜，TCP/IP協議是當前最流行的商業化協議，被公認為是當前的工業標準或事實標準。TCP/IP參考模型將計算機網絡劃分為四個層次。

　　(1)應用層(Application Layer)

　　負責處理特定的應用程序數據，為應用軟件提供網絡接口，包括HTTP(超文本傳輸協議)、Telnet(遠程登錄)、FTP(文件傳輸協議)等協議。

　　(2)傳輸層(Transport Layer)

　　為兩臺主機問的進程提供端到端的通信。主要協議有TCP(傳輸控制協議)和UDP(用戶數據報協議)。

　　(3)互聯層(InternetLayer)

　　確定數據包從源端到目的端如何選擇路由。網絡層主要的協議有IPv4(Internet協議版本4)、ICMP(Internet控制報文協議)以及IPv6(Internet協議版本6)等。

　　(4)主機至網絡層(Host-to-Network Layer)

　　規定了數據包從一個設備的網絡層傳輸到另一個設備的網絡層的方法。

　　6.無線局域網

　　無線局域網是計算機網絡與無線通信技術相結合的產物。它利用射頻(RF)技術取代雙絞線構成的傳統有線局域網絡，并提供有線局域網的所有功能。

　　6.2 Internet基礎知識

　　1.IP地址和域名

　　(1)IP地址

　　IP地址是一種在Internet上給主機編址的方式，也稱為網際協議地址，是TCP/IP協議中所使用的網絡層地址標識。IP地址是由四個字節組成的，習慣寫法是將每個字節作為一段并以十進制數來表示，而且段間用“.”分隔。每個段的十進制數范圍是0至255。在因特網中，IP地址是使連接到網上的所有計算機網絡實現相互通信的一套規則，規定了計算機在因特網上進行通信時應當遵守的準則。

　　IP地址可分為A、B、 C、 D、E5類。

　　•A類IP地址的范圍為：O～127。

　　•B類IP地址的范圍為：128～191。

　　•C類IP地址的范圍為：192～223。

　　•D類和E類留作特殊用途。

　　(2)域名

　　域名(Domain Name)，實質就是用一組由字符組成的名字代替IP地址，為了避免重名.域名采用層次結構，各層次的子域名之間用圓點隔開，從右至左分別是第一級域名(或稱頂級域名)，第二級域名……直至主機名。即主機名.…….第二級域名.第一級域名。國際上，第一級域名采用通用的標準代碼，例如：CN(中國)、JP(日本)、KR(韓國)、UK(英國)等。

　　我國的第～級域名是CN，次級域名共計40個。其中，類別域名有：AC(科研院及科技管理部門)、GOV(國家政府部門)、ORG(各社會團體及民問非營利組織)、NET(互聯網絡，接人網絡的信息和運行中心)、COM(工商和金融等企業)、EDU(教育單位)，共6個;地區域名有34個“行政區域名”，如：BJ(北京市)，SH(上海市)，TJ(天津市)，CQ(重慶市)，JS(江蘇省)，7J(浙江省)，AH(安徽省)等。例如：pku.edu.cn是北京大學的一個域名，其中pku是北京大學的英文縮寫，edu表示教育機構，cn表示中國。

　　關于域名還有如下幾點需要注意：

　　•因特網的域名不區分大小寫。

　　•整個域名的長度不可超過255個字符。

　　•一臺計算機一般只能擁有一個IP地址，但可以擁有多個域名地址。

　　2.Internet接入方式

　　Internet接入方式通常有專線連接、局域網連接、無線連接和電話撥號連接四種，其中使用ADSL(非對稱數字用戶線路)方式撥號連接對眾多個人用戶和小單位來說是最經濟、簡單，是采用最多的一種接入方式。

　　(1)ADSL

　　這種接入技術的非對稱性體現在j二、下行速率的不同。高速下行信道向用戶傳送視頻、音頻信息，速率一般在1.5～8 Mhit/s。低速上行速率一般在16～640 Kbit/s。

　　(2)無線連接

　　無線局域網的構建不需要布線，因此為組網提供了極大的便捷，省時省力，并且在網絡環境發生變化需要更改的時候，也易于更改和維護。

　　(3)ISP

　　ISP是Internet Service Provider的縮寫，即Internet服務供應商。

　　ISP是用戶接人Internet的入口，需要先通過某種通信線路連接到ISP的主機，再通過ISP的連接通道接入Internet。ISP提供的功能主要有分配IP地址和網關及DNS、提供聯網軟件、提供各種Internet服務、接人服務。

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