[计算机]3、网络组成与分类

2024年4月5日发(作者：)

3、网络组成

计算机网络从其构成的软硬件可以分为传输/交换设备、用户设备和网络软件。

传输/交换设备：线路设备、互连设备。

传输设备一般包括双绞线、同轴电缆和光纤等。交换设备一般包括网桥、中继器、网关、交换机和路由器等。

·用户设备：主机、终端、服务器。

·网络软件：网络操作系统、网络协议软件、用户程序。

一个计算机网络可以从地域范围、拓扑结构、信息传输交换方式或协议、网络组建属性或用途等不同角度加以分类。

1、按地域范围分类

从计算机系统之间互连距离和网络分布地域范围角度来看，分为三类。

• 局域网LAN，约1千米；

• 城域网MAN，约10千米；

• 广域网WAN，约100千米以上。

2.按拓扑结构分类

网络拓扑结构是从网络拓扑的观点来讨论和设计网络的特性。也就是讨论网络中的通信节点和通信线路或信道的连接所构成的各种网络几何构形，用以反映出网络各组成成分之间的结构关系，从而反映了整个网络的整体结构外貌。实际上，这儿考虑的得更多的是通信子网的拓扑结构问题。

一般地讲，通信子网可以设计成两种通信（信道）类型：

点对点通信（Point-to-Point）广播通信（Broadcast）。

点对点信道：

其特点是一条线路连接一对节点。两台主机常常经过几个节点相连接。信息的传输采用存贮转发方式。这种信道成的通信子网常见的拓扑结构有：①星形，②树形，③回路形，④相交回路形，⑤全连接形，⑥不规则形式分布式。如下图所示，图中圆点表示主机或交换设备。

广播信道：

其特点是只有一条供诸结点共享的通信信道。由这种信道构成的通信子网的拓扑结构可有三种形式：①总线性，②环形，③卫星或无线广播通信方式。如下图所示。

3、按信息传输交换方式分类

根据信息在网内传输交换方式，可分为：电路交换和存储转发交换。而存储转发又可以分为 报文交换和分组交换。分组交换包括数据报交换和虚电路交换。 电路交换是通信双方建立一条物理连接后，数据沿着该连接到达目的地，数据传送时独享该连接；存储转发指数据被分成若干段，每段按照交换设备选定的路由独立地从源到目的地。4、按网络组建属性分类

一个计算机网络，根据其组建、经营和用户，特别是它的数据传输和交换系统的拥有性，可以分为公用网和专用网两类。 ·公用网是由国家电信部门组建、经营管理、提供公众服务。任何单位部门，甚至个人的计算机和终端都可以接入公用网，利用公用网提供的数据通信服务设施来实现本行业的业务。

·专用网往往是由一个政府部门或一个公司等组建经营，未经许可，其他部门和单位不得使用。其组网方式可以利用公用网提供的"虚拟网"功能或自行架设的通信线路。

如163、169都属于公用网；各个公司、学校所建的局域网属于专用网。

1.3 计算机网络的分类

一、 从网络的交换方式分类

1． 电路交换：类似传统的电话交换方式，用户在开始通信前，必须申请建立一条从发

送端到接收端的物理信道，并在双方通信期间始终占用该信通。

2． 报文交换：此种方式的数据单元是要发送的一个完套报文，其长度无限制。报文交

换采用存储一转发原理。报文中含有目的地址，每个中间节点要为途经的报文选择适当的路径，使其能最终到达目的端。（每个节点均有一定的缓存能力，缓存足够大）。

3． 分组交换：（包交换）*

1969年首次在ARPANET上使用，ARPANET是分组交换网之父，分组交换网的出现作为计算机网络新时代的开始。采用分组交换方式通信前，发送端先将数据划分为一个个等长的单位（即分组）。

分组交换网由若干个结点交换机和连接这些交换机的链路组成。

结点交换机处理分组的过程是：将收到的分组先放入缓冲区，再查找路由表（路由表写有到何目的地址应从何端口转发的信息），然后确定将该分组交给某个端口转发出去。

这些分组逐个由各中间节点采用存储一转发方式进行传输。

采用存储一转发的分组交换，实质上是采用了在数据通信的过程中断续（或动态）分配传输带宽的策略。

分组交换网以网络为中心，主机和终端都处在网络的外围，构成了用户资源子网。用户通过分组交换网（通信子网）可共享用户资源子网的许多硬件和各种丰富的软件资源。

4． 混合交换：同时采用电路交换和分组交换。

二、 从网络拓朴结构分类

1． 星形网：

中央结点采用交换机。

优点：①控制简单 ②故障诊断和隔离较容易

缺点：①线路费用高。每个节点和中央结点间均有一条线路 ②安装工作量大 ③中央节点负担太重。

2． 总线网：

信道只能为一个站点（同一时刻）所用：信道独占（碰撞、退回）节点多，冲突多。

优点：①线路少 ②结构简单 ③易于扩充

缺点：①距离有限<180M，（太长信号不可靠） ②故障诊断和隔离较困难（一个BNC出问题，整个网络瘫痪） ③实施性能差

3． 环形网

利用令牌方式传输，整个通信介质形成一个环路。

优点：①线路短，易于扩充（或减少）结点 ②可使用光缆

缺点：①某一个结点故障会引起全网故障，诊断难 ②当线路负载大时，利用率低

4.树形网

5.网形网

三、 从网络的分布范围分类

A、 广域网（远程网）：通信子网主要采用分组交换技术

B、 局域网

C、 城域网

1． 广域网特点：

①适应大容量与突发性通信的要求。

②适应综合业务服务的要求。

③开放的设备接口与规范化的协议。

④完善的通信服务与网络管理。

由于要进行大型科学计算、信息处理、多媒体数据服务与视频服务。需要广域网能提供很高的带宽。同时，计算机的数据传输具有"突发性"的特点。

通信子网的负荷极不稳定，随之可带来通信子网的暂时与局部的拥塞现象，因此，广域网必须能适应大数据，突发性传输的需求，并能对网络拥塞有良好的控制功能。

讨论广域网必须涉及X.25网、帧中继、SMDS、B-ISDN与ATM网。

X.25：是一种典型的公用分组交换网，也是早期广域网中广泛使用的一中通信子网。所

谓X.25网是指用户接口符合CCITT的X .25建议标准。（将采用X .25建议规定的DTE与DCE接口标准的公用分组交换网叫X.25网）

公用分组交换网在有些国家是由政府部门组建和运行，也有国家是由通信公司组建和运行，不同国家的公用分组交换网内部也有很大不同，但它们对外部用户提供的接口一般都采用了国际标准，即CCITT的X.25建议。X.25建议规定了以分组方式工作的用户数据终端设备DTE与通信子网的数据电路端接设备DCE之间的接口标准。

随着计算机与通信技术的不断发展，数据通讯的环境也在不断发生变化：

1． 传输介质由原来的电缆逐步走向光纤，光纤误码率低，带宽很宽。

2． 局域网本身的数据传输速率已达到10Mbps~1Gbps，多个局域网之间高速互联的要求越来越强烈。

3． 用户设备性能大大提高，可以承担部分由原来数据通信网承担的处理功能。

传统的分组交换网X.25的协议是建立在原有的速率较低，误码率较高的电缆传输介质之上。

为了保证数据传输的可靠性，X.25协议包括了差错控制，流量控制，拥塞控制等功能。

x.25协议的复杂执行过程必须要增大网络传输的延迟时间。显然，这种传统输的网络通信协议与体制不能适应局域网互连的要求。

针对这种情况，人们提出一种建议：在数据传输速率高，误码率低的光纤上，使用简单的协议，以减小网络传输延迟，而必要的差错控制功能将由用户设备完成。这就是帧中继（FR）技术产生背景。

帧中继是一种减少结点处理时间的技术。原理是基于帧在光纤上传输基本不会出错的前提设

计的。因此帧中继交换机只要一检测到帧的目的地址，就立即开始转发帧。即一个结点在接收到帧的首部后，就立即开始转发该帧的某部分。（X.25网中，分组在传送过程中在每个通信子网的结点约要30次的差错检测及其他处理。而在帧中继网中，结点在收到一帧时，约6次检错步骤，明显减少帧在结点的延时。）

随着信息技术的高速发展，实现通信业务的可视化和个人化已成为发展的方向，国际通信网络研究的热点已转移到宽带综合业务数据网B-ISDN上。

现代通讯的一个重要特点是信息的数字化和通信业务的多样化。

电话业务→饱和，非话业务（传真FAX、用户电报TELEX、邮件E-mail、可视图文Videotex、及数据通信的发展迅速。）现有电话网，用户电报和数据通信网等只能为用户提供电话、用户和数据等业务。

用户通过一对用户线路只能得到一种服务。当用户需要使用多种服务时，必须按服务类型分别申请多条用户线。这种按业务组网的方式存在用户成本高、线路利用率低等缺点。在这种背景下，CCITT提出了将语音、数据、图象等业务综合在一个网内的设想，即建立综合业务数字网ISDN。目标：

① 提供一个在世界范围内协调一致的数字通信网络，支持各种通信服务，并在不同的国家采用相同的标准。

② 为在通信网络之间进行数字传输提供完整的标准。

③ 提供一个标准用户接口，使通信网络内部的变化对终端用户是透明的。

异步传输模式ATM是新一代的数据传输与分组交换技术。

促进ATM技术发展的因素主要有：

① 用户对网络带宽与对带宽高效、动态分配需求的不断增长；

② 用户对网络实时应用需求的提高

③ 网络的设计与组建进一步走向标准化的需要。关键还是在于ATM技术能保证用户对数据传输的服务质量Qos的需求。不同类型的数据对传输的服务要求不同，对数据的实时性要求越来越高。这种应用将会增加网络突发性的通信量，而不同类型的数据混合应用时，各类数据传输的服务质量是不同的。传统的线路交换与分组交换网很难胜任这种综合数据业务的需要。线路交换方式实时性好，分组交换方式灵活性好，而ATM技术正是结合了两者（多媒体网络应用及实时通信要求网络传输的高速率和低延迟），能符合B-ISDN的需求，因此B-ISDN选择了ATM作为它的数据传输技术。

2、 局域网（LAN）

采用以太网（Ethernet），令牌总线Tokenbus，令牌环Token Ring 原理的局域网三足鼎立。

采用光纤传输介质的分布式光纤接口FDDI产品在高速与主干环网应用方向起了重要作用。

局域网操作系统.Novell Netware、WindowsNT server 、IBM. LAN server、Unix 、Lunix.

特点：1 覆盖有限的地理范围。

2 提供高数据传输速率(10Mbps~100Mbps)，低误码率的高质量数据传输环境。

3 一般属于一个单位所有，易于建设、维护与扩展。

4 决定局域网特性的主要技术要素为网络拓扑，传输介质与介质访问控制方法。

5 从介质访问控制方法的角度，局域网可分为共享式局域网和交换式局域网两类。

局域网的传输介质有：同轴电缆、双绞线、光纤、无线通信信道。

为了克服传统的共享介质局域网所有接点共享一条公共通信传输介质，网络效率低的缺点，提出了交换式局域网的慨念。交换式局域网通过局域网交换机，可以在它的多个端口之间建立多个并发连接，提交局域网带宽。

3、城域网（MAN）：介于广域网与局域网之间的一种高速网络。

四、按所采用的传输煤体分为：

1 双绞线网

2同轴电缆网

3 光纤网

4 无线网

五、按信道的带宽分

1窄带网

2 宽带网

六、按不同用途分

1 科研网

2 教育网

3 商业网

4 企业网