第4章 网络体系结构

【知识要点】

１．常见网络拓扑结构及其特点。

２．主要网络类型（局域网、城域网、广域网；接入网、主干网）及其特点。

３．开放系统互连参考模型OSI/RM。

４．TCP/IP模型。

５．网络操作系统的功能和分类。

【学习内容】

4.1 网络拓扑结构

网络中的设备要实现互联，需要以一定的几何结构进行连接，这种连接方式的抽象就称为网络拓扑结构。在有线局域网中，采用的网络拓扑结构主要有总线型、星型、环型、网状、树型等；在广域网中，各种分组交换网都是网状结构。

4.2 网络分类

根据地理范围，可将网络分为局域网、城域网和广域网。

4.2.1 局域网

局域网的地理覆盖范围在几百至几千米以内，属于小范围连网。传统局域网的传输速率在10~100Mbps，现在局域网的传输速率已达到数百甚至数千Mbps。

以太网（IEEE 802.3标准）是最常用的有线局域网组网技术，其它主要的有线局域网类型还有令牌总线（IEEE 802.4标准）、令牌环（IEEE 802.5标准）、FDDI（IEEE 802.8标准）和100VG-AnyLAN（IEEE 802.12标准）。

无线局域网以无线电波、激光、红外线等无线传输介质实现与有线局域网类似的功能。无线局域网所使用的频率分为专用频段和自由频段。

4.2.2城域网

城域网是在一个城市范围内所建立的计算机网络，传输介质主要用光缆，传输速率在100Mbps以上。常用的城域网标准有分布式队列双总线DQDB、交换式多兆位比特数据服务SMDS。

城域网的一个重要用途是作为骨干网，将位于同一城市内不同地点的主机、数据库以及局域网等互连起来，城域网处于骨干网与接入网的交汇处。

4.2.3广域网

广域网的覆盖范围一般在数千米以上，能实现大范围的资源共享。广域网由端点系统和通信子网组成。端点系统可以是局域网或城域网；通信子网由传输线路和交换单元组成。广域网包括公用数据网和专用数据网。

根据功能不同，广域网又可以分为接入网和主干网。

4.2.4 接入网

接入网的功能是负责把用户接入到通信子网中。

从传输介质来分，目前的接入网技术可划分为电信铜缆接入、有线电视同轴电缆接入、光纤接入和无线接入。

电信铜缆接入以原有的电话铜线为主。常见的电信铜缆接入有Modem拨号、综合业务数字网ISDN、数字用户线路DSL、专线接入等。

有线电视同轴电缆接入是利用有线电视网的一种接入方式，如Cable Modem。

4.2.5 主干网

骨干网是指广域网中的主要通信干线，具有更高的运行速度和更大的带宽，是一种大型的传输网络，用于连接小型传输网络。

主干网的主要类型有X.25、帧中继和ATM。X.25是早期的广域网数据传输协议，以铜缆为传输介质，采用面向连接的虚电路通信方式；帧中继使用光纤作为传输介质，是一种宽带分组交换网络，传输速率可达44.6Mbps；ATM以信元为基本单位，是一种基于信元交换的虚电路传输模式。

4.3 网络参考模型

4.3.1 OSI/RM

OSI/RM是一种分层的体系结构。分层的基本思想是每一层都在它的下层提供服务的基础上为它的上层提供更高级的服务。分层的方法将复杂问题分解成若干简单问题，并保持了层次之间的独立性。分层使用原语操作定义每一层为上层提供的服务。OSI/RM模型中原语分为请求、指示、响应和确认。

OSI/RM自底向上分为7层。

物理层：包括一些在物理硬件上进行数据传输的基本技术（机械特性、电气特性、功能特性和规程特性），主要为建立、维护和释放数据链路实体间的连接提供服务。

数据链路层：建立、维护和释放相邻的两个网络实体间的数据链路，这种数据链路对网络层表现为一条无差错的通道。数据链路层把流量控制和差错控制结合在一起进行。

网络层：负责把分组从源点交付到终点。

传输层：负责把完整的报文从源端进程交付到目的端进程。

会话层：在两个端用户进程之间提供一种创建、管理和关闭会话的机制。

表示层：负责两个通信系统之间所交换信息的表示方式，其目标是消除网络内部语法、语义的差异。

应用层：直接为应用程序提供服务。

4.3.2 TCP/IP模型

TCP/IP模型自下而上可分为4层。

网络接口层：对应于OSI/RM中的数据链路层和物理层，主要负责向网络媒体发送IP数据包并从网络媒体接收IP数据包。

网际层：主要功能是实现数据包在不同的网络之间进行传递，规定了网络的寻址方式及处理数据在不同网络之间的传递方式，完成地址映射、路由选择、数据的过滤与转发等功能。

传输层：解决诸如可靠性和保证数据按照正确顺序从源端到达目的端的问题。

应用层：包括所有和应用程序协同工作、利用基础网络交换应用程序专用数据的协议。

4.4 网络操作系统

网络操作系统作为网络用户和计算机之间的接口，主要任务是是管理共享的系统资源，提供网络通信和网络服务。

根据共享资源的方式，网络操作系统分为三种不同的机制：对等式网络操作系统，操作系统对等地分布在网络的所有结点上，网络中的每台计算机都兼具客户机和服务器两种功能；集中式网络操作系统，由分时操作系统加上网络功能演变而成，系统由一台主机和若干台终端构成，信息的控制和处理都是集中的；客户／服务器模式网络操作系统，对于网络中连接的多台计算机，一部分用作服务器，一部分用作客户机，客户机与服务器以请求／响应的方式进行通信。

根据网络操作系统所采用的具体技术，可分为Windows类操作系统、UNIX类操作系统、Linux类操作系统和NetWare类操作系统。