計算機網路概述

2022-06-22 03:24:10 字數 4053 閱讀 3186

一、按網路覆蓋範圍分類

計算機網路按網路覆蓋範圍分類分為:區域網、都會網路、廣域網、接入網。

1.區域網

區域網(lan,local area network)是指覆蓋某單位或若干辦公樓等區域性區域內的多台計算機互聯組成的計算機網路。區域網分布範圍小,容易管理與配置,拓撲結構組成簡潔,速度快,延遲小,故它是應用廣泛的計算機網路型別。

乙太網ieee 802.3(ieee,institute of electrical and electronics engineers)標準是最常用的區域網組網方式。

2.都會網路

都會網路(man,metropolitan area network)指大型的計算機網路,是介於lan和wan之間能傳輸語音與資料的公用網路,這些網路通常涵蓋乙個大學校園或一座城市,覆蓋的地理範圍從幾十千公尺至數百千公尺。都會網路基本上是區域網的延伸,像是乙個大型的區域網,通常使用與區域網相似的技術,傳輸距離較遠,佈線結構更為複雜。

3.廣域網

廣域網(wan,wide area network)是連線不同地區的區域網或都會網路來進行計算機通訊的遠端網。廣域網通常可以跨接很大的物理範圍,所覆蓋的範圍從幾十千公尺到幾千千公尺,它能連線多個地區、城市和國家,或橫跨幾個洲,能夠提供遠距離通訊,形成國際性的遠端網路。由於其速度慢,延遲大,廣域網中通常具有複雜的互聯裝置,如交換機、路由器等,由它們負責重要的資料交換業務,入**點只負責收發資料。

4.接入網

接入網是指骨幹網路到使用者終端之間的所有裝置。其長度一般為幾百公尺到幾千公尺,因而被形象地稱為「最後一千公尺」。由於骨幹網一般採用光纖結構,傳輸速度快,所以接入網作為骨幹網與使用者終端之間的介面便成為整個網路系統的瓶頸。接入網的接入方式包括銅線(普通**線)接入、光纖接入、光纖同軸電纜(有線電視電纜)混合接入和無線接入等幾種方式。

二、按網路拓撲結構分類

計算機網路的拓撲結構是指計算機網路的通訊鏈路和節點的幾何排列或物理布局圖形。鏈路是網路中相鄰兩個節點之間的物理通路。節點指計算機和網路裝置,也可指乙個網路。

按網路拓撲結構分類分為:匯流排型網路、星型網路、樹型網路、環型網路和網狀拓撲。

1.匯流排型網路

匯流排型網路是由一條高速共享匯流排連線若干個節點所形成的網路。由於多個節點共用一條傳輸通道,故通道利用率高,但容易產生訪問「衝突」。匯流排型網路的傳輸速率高,可達1~100mbps,但可靠性相對較差,常因乙個節點出現故障(如接頭接觸不良等)而導致整個網路癱瘓。

匯流排型網路的特點包括:結構簡單靈活,便於擴充,容易部署。

2.星型網路

星型網路是以**節點為中心與各節點連線組成的,多節點與**節點通過點到點的方式連線。**節點執行集中式控制策略,**節點較為複雜,負載也比其他各節點大。

星型網路的特點包括:

1)網路結構簡單,便於管理。

2)控制簡單,組網容易。

3)網路延遲較小,誤位元速率較低。

4)網路共享能力較差。

5)通訊線路利用率不高。

6)**節點負荷太重。

3.樹型網路

樹型網路是將多級星型網路按層次方式排列即形成樹型網路,在實際組建乙個大型網路時,往往是採用多級星型網路。我國**網路即採用樹型結構,其由五級星型網路構成。著名的網際網路(internet)從整體上看採用的也是樹型結構。

樹型網路的主要特點包括:

1)結構比較簡單,成本低。在網路中,任意兩個節點之間不產生迴路,每個鏈路都支援雙向傳輸。

2)網路中節點擴充方便靈活,尋找鏈路路徑比較方便。但在這種網路系統中,除葉子節點及其相連的鏈路外,任何乙個節點或鏈路產生的故障都會影響整個網路。

4.環型網路

環型網路中的各個節點均通過環路介面連在一條首尾相連的閉合環型通訊線路中,環上的任何節點均可請求傳送資訊。環型網路也是區域網常用的拓撲結構之一,如某些校園網的主幹網就是採用的環網拓撲結構。

環型網路的主要特點包括:

1)資訊或資料在網路中沿固定方向流動,兩個節點間僅有唯一的通路,大大簡化了路徑選擇的控制。

2)當某個節點發生故障時,可以自動旁路,可靠性較高。

3)由於資訊是序列穿過多個節點環路介面,故當節點過多時,網路的響應時間將變長。

4)當網路組成確定時,其延時固定,實時性強。

5.網狀型網路

網狀型網路中的各節點之間的連線呈網狀交錯,較為複雜,節點之間存在多條路徑可達。它是廣域網中最常用的一種組網拓撲形式,是典型的點到點結構。

網狀型網路的主要特點包括:

1)具有較高的可靠性。一般通訊子網在任意兩個節點交換機之間,存在著兩條或兩條以上的通訊路徑。這樣,當一條路徑發生故障時,可以通過另一條路徑把資訊傳送到目的節點交換機。

2)具有較好的可擴充性。該網路無論是在增加新功能,還是將另一台新的計算機接入網路,以形成更大規模的網路時,都比較方便。

3)網路可組建成各種形狀,可採用多種通訊通道、多種傳輸速率。

總之,通常選擇網路的拓撲結構時,在保證一定的可靠性、時延和吞吐量的前提下,要求選擇適合的通路、確定線路頻寬和進行流量分配,以使得整個網路的成本最低。5種網路拓撲型別的效能對比如表1-1所示。

表1- 1 5種網路拓撲結構的優缺點及應用

網路拓撲

優點缺點

應用匯流排型

結構簡單、靈活,可擴充性好,傳輸速率高,響應速度快

安全性低,共用匯流排,實時性差

atm網

星型結構簡單,組網容易,傳輸速率高,誤位元速率低

網路共享能力較差,通訊線路利用率不高

區域網樹型

易於擴充套件,故障隔離較容易

節點對根的依賴性較大

internet

環型通訊裝置簡單,線路消耗少容易安裝

不便於擴充,系統響應時延長

令牌網網狀型

可靠性高,傳輸時延小,資源易於共享

控制複雜,軟體複雜

廣域網三、按交換方式分類

按交換方式分類分為:電路交換、報文交換、分組交換。

網路中傳輸的資料從乙個節點到下乙個節點的過程稱為交換。

1.電路交換

電路交換(circuit switching)是以電路連線為交換目的的通訊方式,要求必須在通訊雙方之間建立連線通道,當連線建立成功之後,雙方通訊活動才能開始進行。通訊雙方需要傳遞的資訊是通過已經建立好的連線進行傳遞,而且這個連線一直維持到通訊結束。在這個通訊過程中,這個連線始終占有通訊資源(通道、頻寬等),這也是電路交換的主要特徵。

2.報文交換

報文交換(message switching)不需要在兩個通訊節點之間建立專用通道,通訊節點把需要傳送的資訊組成資料報文,該報文中含有目的節點位址,完整的報文在網路中一站一站地向前傳輸,每乙個節點均接收整個報文,檢查目的節點位址,然後根據網路的路由規則**到下乙個節點。經過多次的儲存/**,最後到達目的節點。

3.分組交換

分組交換(packet switching)是在計算機網路中相對電路交換的一種交換方式,分組由使用者資料塊、目的位址和管理資訊組成。通訊節點首先將要傳送的資料按照網路協議的要求轉化成分組,然後通過最佳路徑(路由演算法)傳送到目標節點,但並不是所有的分組都沿著同一路徑傳輸。最後,由目標節點按照順序把分組組合成原始資料。

在分組交換中,可以將資料分組分別傳送到目標計算機。這裡,不僅鏈路是共享的,而且每個分組都可以獨立進行路徑選擇,這些優點使得分組交換的應用更加廣泛。例如,網際網路就是分組交換的乙個典型應用。

上述三種交換之間的交換原理綜合比較如圖1-3所示。

圖1-3三種資料交換原理方式比較

(a)線路交換;(b)報文交換;(c)分組交換

三種交換方式的特點如表1-2所示。

表1-2三種交換方式的特點

交換方式

特點電路交換

(1)建立連線的時間長;(2)一旦建立連線就獨佔線路,線路利用率低;(3)無糾錯機制;(4)建立連線後,傳輸延遲小

報文交換

(1)報文大小不一,造成緩衝區管理複雜;(2)大報文造成儲存**的延時過長;(3)出錯後整個報文全部重發

分組交換

(1)儲存量要求較小,可以用記憶體進行緩衝分組,**速度快;(2)**延時小,適用於互動式通訊;(3)若某個分組出錯,則僅重發該分組,效率高;(4)各分組可通過不同路徑傳輸,可靠性高;(5)資料傳輸前不需要建立一條端到端的通路;(6)有強大的糾錯機制、流量控制和路由選擇功能

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