概述(一):计算机网络的组成与结构

1、计算机网络的定义与分类

1.1、计算机网络的定义

  计算机网络是 以相互共享资源的方式互联起来的自治计算机系统集合。

1.1.1、计算机网络有以下特征

1、实现计算机资源的共享和信息交互

  组建计算机网络的主要目的是实现计算机资源的共享和信息交互,计算机资源主要是指计算机的硬件、软件与数据资源。

2、联网计算机系统是相互独立的自治系统

  网络中的每台计算机的硬件、软件与数据资源可以在各自操作系统的控制下离线独立工作。联网计算机在操作系统的内核中增加实现网络通信协议的软件,如网卡驱动程序与TCP/IP协议软件,构成网络操作系统,通过网络操作系统之间的进程通信,来实现计算机系统之间的协同工作。

3、联网计算机之间的通信必须遵循共同的网络协议

1.1.2、computer networt、internet、Internet与Intranet的区别与联系

1、computer network

  计算机网络,表示的是通信技术将大量独立的计算机系统互联起来的集合。如 广域网、局域网和个人区域网。

2、internet

  网络互联,将多个计算机网络互联成大型网络系统的技术术语。

3、Internet

  因特网、互联网,专指覆盖了全世界的大型网络系统,实有很多网络互联起来的网际网。

4、Intranet

  内部专用网络,将分布在不同地址位置的部门局域网互联成企业内部的专用网络。

1.2、计算机网络的分类

  按照覆盖的地理范围划分,计算机网络可以分为5类:广域网、城域网、局域网、个人区域网、个体区域网。

1.2.1、广域网

  广域网(WAN),也被称作远程网,覆盖范围可以很广。广域网的通信子网利用公用分组交换网、卫星通信网或无线分组交换网,将分布在不同地区的计算机系统、城域网、局域网互联起来,实现资源共享与信息交互的目的。广域网的有以下技术特征:

1、广域网是一种公共数据网络

  广域网由电信运营商负责组建、运营和维护,这类广域网属于公共数据网络。

2、宽带核心交换技术

  广域网研发的重点是 宽带核心交换技术,关注如何提供能够保证服务质量的宽带核心交换服务。

1.2.2、城域网

  应用是推动宽带城域网技术发展的动力。

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  城域网是以IP为基础,通过计算机网络、广播电视网、电信网的融合,形成覆盖城市区域的网络通信平台。

1、城域网的技术特征

  1、完善的光纤传输网是宽带城域网的基础

  2、高端路由器和多层交换机是宽带城域网的核心设备

  3、扩大宽带接入的规模与服务质量是发展城域网应用的关键

2、宽带城域网的功能结构

  宽带城域网的功能结构由 "三平台与一个出口",管理平台、业务平台、网络平台 和 城市宽带出口构成。

3、宽带城域网网络层次结构

  采用层次结构,各层功能实体之间的定位明确,接口开放,标准规范,便于组件和管理。

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3.1、核心交换层

  1、将多个汇聚层连接起来,为汇聚层提供高速分组转发,提供安全的数据传输环境;

  2、实现主干网络的互联,城市的宽带IP数据出口;

  3、提供用户访问Internet所需要的路由服务;

  4、核心交换层设计的重点是可靠性、可扩展性与开放性。

3.2、汇聚层

  1、汇聚接入层的用户流量,实现IP分组的汇聚、转发、交换;

  2、根据接入层的用户流量,进行本地路由、过滤、流量均衡、服务质量优先级管理,以及安全控制、IP地址转换、流量整形等处理。

3.3、接入层

  通过各种接入技术,连接最终用户,为它锁覆盖范围内的用户提供访问Internet,以及其他的信息服务。

1.2.3、局域网

  局域网(local area network,LAN)用于将优先范围内的各种计算机、终端与外部设备互连成网。局域网可分为 共享局域网 与 交换局域网。

  决定局域网性能的三个因素:拓扑、传输介质 与 介质访问控制方法。

1.2.4、个人区域网

  个人区域网络(personal area network,PAN),主要用无线通信技术实现联网设备之间的通信,于是就出现了无线个人区域网络(WPAN)。

2、计算机网络的组成与结构

  联网的主机主要有两个基本功能:1、为本地终端用户提供服务;2、通过通信线路与路由器连接,完成计算机之间的数据交互功能。

  在逻辑层面上,广域网由资源子网与通信子网两部分组成。

  资源子网包括:主机与终端、终端控制器、联网外设与数据资源。资源子网包括负责全网的数据处理业务,向网络用户提供各种网络资源与网络服务,如路由器、各种互连设备与通信线路。

  通信子网包括:路由器、各互联网设备与通信线路。通信子网负责完成网络数据传输、路由与分组转发等通信处理任务。

2.1、ISP的层次结构

  ISP(Internet service provider),Internet服务提供者。ISP运营商向Internet管理机构申请大量的IP地址,铺设通信线路,购置高性能路由与服务器,组件ISP网络,提供接入服务。

  为提高分组转发速度,ISP通过一个或多个路由器组,与其他ISP网络连接。Internet交换点(Internet eXchange Point,IXP)降低分组转发延迟与成本,可直接与第一层ISP、区域ISP、接入ISP以及内容提供商(ICP)的网络连接。

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  ISP可以分为最顶层的第一层ISP、第二层的区域级的ISP和第三层的接入ISP。

2.1.1、第一层ISP

  最顶层的ISP,通过路由器组直接而与其他第一层ISP连接,形成Internet主干网,与大量的第二层的ISP和其他网络连接,覆盖世界区域。

2.1.2、第二层ISP

  第二层一般是区域ISP(regional ISP),主要特征是仅与少数第一层ISP连接。

2.1.3、第三层ISP

  第三层或更底层的接入ISP一般为本地Internet服务提供商,本地Internet服务提供商是专门提供Internet接入服务的公司。

2.2、Internet的网络结构

  Internet可以看成是由边缘部分与核心部分两个部分组成。网络应用程序运行在端系统,核心交换部分为应用程序进程之间的通信提供服务。核心部分与边缘部分交换结构示意图如下:

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  边缘部分利用核心交换部分所提供的数据传输服务功能,使得接入Internet的主机之间能够相互通信和共享资源。

  边缘部分的用户设备被称为端系统(end system)。端系统可分为客户端与服务器端,统称为主机。

3、计算机网络拓扑结构

3.1、网路拓扑

  拓扑学是从图论演变而来,是几何学的一个分支,是一种由点及面的研究方法。

  计算机网络拓扑是指通信子网的网络拓扑结构,是通过网中节点与通信线路之间的几何关系表示网络结构,反映出网络中各种实体之间的结构关系。

3.2、网络拓扑的分类

  基本的网络拓扑有5种:星状拓扑、环状拓扑、总线型拓扑、树状拓扑、网状拓扑。

3.2.1、星状拓扑

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星状拓扑的特点:

  节点通过点 - 点通信线路与中心结点连接;

  中心节点控制全网的通信,任何两节点之间的通信都要通过中心结点;

  结构简单,易实现,便于管理;

  网络的中心结点是性能与可靠性的瓶颈。

3.2.2、环状拓扑

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环状拓扑特点:

  节点通过点 - 点通信线连接成闭合环路;

  环中数据将沿一个方向逐站传送;

  环状拓扑结构简单,传输延时确定;

  环中每个节点与连接节点之间

3.2.3、总线型拓扑

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总线型拓扑特点:

  所有节点连接到一条作为公共传输介质的总线,以广播方式发送和接收数据;

  当一个节点或两个以上的节点同时发送数据时,其他节点只能接收数据;

  若有两个或两个以上的节点同时发送数据时,会出现冲突,造成传输失败;

  总线型拓扑结构的优点是结构简单,缺点是必须解决多节点访问总线的介质访问控制问题。

3.2.4、树型拓扑

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树型拓扑特点:

  节点按层次进行链接,信息交换主要在上、下节点之间进行,相邻及同层节点之间不进行数据交换,或数据交换量比较小;

  树状拓扑可以看成是星形拓扑的一种拓展,树状拓扑网络适用于汇聚信息。

5.2.5、网状拓扑

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网状拓扑的特点:

  节点之间的连接是任意的,无规律,系统可靠性高;

  网状拓扑结构复杂,需采用路由选择算法、流量控制与拥塞控制方法。

 

posted @ 2023-09-22 16:53  无虑的小猪  阅读(831)  评论(0编辑  收藏  举报

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