《计算机网络体系结构》学习笔记之 第一章 概论（下）

• 第二节　计算机网络定义和功能

计算机网络的定义

随着技术的进步、应用的扩大，计算机网络技术也在不断发展。这里，我们按照计算机网络所具有的特性来定义：

计算机网络是通过通信设施（通信网络），将地理上分散的具有自治功能的多个计算机系统互连起来，进行信息交换，实现资源共享、互操作和协同工作的系统。

这是一个广义的定义，它具有这样的一些特征：

首先， 计算机网络是一互连的计算机系统的群体。这些计算机系统在地理上是分布的，可能在一个房间内，在一个单位里的楼群里，一个或几个城市里，甚至在全国乃至全球范围。

其次， 这些计算机系统是自治的，即每台计算机是独立工作的，它们是在网络协议控制下协同工作的。

第三， 系统互连要通过通信设施（网）来实现。通信设施一般都由通信线路、相关的传输、交换设备等组成。

第四， 系统通过通信设施执行信息交换、资源共享，互操作和协作处理，实现各种应用要求。互操作（ Interoperation 或 interoperability ）和协作处理（ Interworking ）是计算机网络应用中更高层次的要求特性。它需要有一种机制能支持互连网络环境下的异种计算机系统之间的进程通信、互操作，实现协同工作和应用集成。

 

计算机网络的功能

不同的计算机网络是为不同的目的需求而设计和组建的，它们所提供的服务和功能也有所不同。下面列举了计算机网络可能提供的一些功能：

1 数据通信：

终端与计算机、计算机与计算机之间能够进行通信，相互传送数据，从而方便地进行信息收集、处理、交换。

2 资源共享：

用户可以共享计算机网络范围内的系统硬件、软件、数据、信息等各种资源。

3 网络计算：

提供分布处理和均衡计算机负荷的功能，降低软件设计复杂性，提高系统效率。

4 集中控制：

通过计算机网络可对地理上分布的系统进行集中控制，对网络资源进行集中的分配和管理。

5 提高系统的可靠性：

藉助冗余和备份的手段提高系统可靠性。

6 网络新服务：

开辟大量新的应用服务项目。

等等。

 

• 第三节　计算机网络组成和结构

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。

 

• 第四节　计算机网络类型

　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，分为如下示三类。

・ 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。

由于覆盖范围大小不同，对硬件的要求也不同。

 

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 ）和 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。

 

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。

 

• 第五节　计算机网络协议标准化

标准可分为两类：

事实标准 （ from the fact ）

由厂家制定的，未经有关标准化组织审定通过，但由于广泛使用形成了事实标准。

法定标准 （ by law ）

经有关标准化组织审定通过的标准。

 

相关标准化组织：

・ 国际电信联盟 （ ITU ， International Telecommunication Union ）

它的任务是国际电信的标准化。它有 3 个主要的部门： ITU-R ， Radio communications Sector ； ITU-T ， Telecommunications Sector ； ITU-D ， Development Sector 。

ITU-T 的工作为电信标准化，它的前身为 CCITT 。它的成员为政府部门和电信厂商。

・ 国际标准化组织 （ ISO ， International Standards Organization ）

它的成员为国家标准化组织，如美国的 ANSI （ American National Standards Institute ）。

它的标准化程序：从 CD （ Committee Draft ）到 DIS （ Draft International Standard ），再到 IS （ International Standard ）。

・Internet 体系结构委员会 （ IAB ， Internet Architecture Board ）

它是一个非正式的标准化组织。它分成 IRTF （ Internet Research Task Force ）和 IETF （ Internet Engineering Task Force ），前者关注长期的研究，后者处理短期的工程问题。

它的标准化程序：草案标准（ DS ， Draft Standard ）到 RFC （ Request For comments ），再到 IS （ Internet Standards ）。

 

• 本章小结 / 课后习题

[章节小结]

本章主要介绍了不同类型的网络及其特点，重点是按拓扑结构和信息传输方式的分类方法。其中按信息传输方式分成的电路交换和存储转发交换概念是今后理解计算机网络信息传输原理的基础，望大家好好体会它们的区别。

 

[ 课后习题]

 

1. 名词解释：

  分组交换数据网(PSDN)、综合业务数字网(ISDN)、智能网(IN)、CSCW。

　

2. 计算机网络按信息传输方式分为哪几种？

 

3. 简述计算机网络的特征。

 

4. 简述计算机网络的功能。

      

课后习题答案：

　 1 ．解答：

分组交换数据网 (PSDN) ： ARPANET 中，整个要交换的信息报文（ Message ）分成若干信息分组，对每个分组按存贮 -- 转发的方式在通信子网上传输，因此这种以存贮－－转发方式传输分组的通信子网又称为分组交换数据网（ PSDN ）。

综合业务数字网 (ISDN) ： ISDN 是以提供端到端的数字连接的综合数字电话网为基础发展而成的通信网，用以支持包括话音和非话的一系列广泛的业务，它为用户进网提供一组由有限个标准的多用途的用户一网络接口。

智能网 (IN) ：这是一个能够快速、方便、灵活、经济和有效地生成和实现各种新型业务的系统，其目标是要为所有的通信网，包括公用电话网、分组交换网、 ISDN 、以及移动通信网等服务。

CSCW ：地域分散的一个群体借助计算机及其网络技术，共同协调与协作来完成一项任务。它包括协同工作系统的建设、群体工作方式研究和支持群体工作的相关技术研究、应用系统的开发等部分。通过建立协同工作的环境，改善人们进行信息交流的方式，消除或减少人们在时间和空间上的相互分隔的障碍，节省工作人员的时间和精力，提高群体工作质量和效率，从而提高企业、机关、团体、乃至整个社会的整体效益和人类的生活质量。

 

　 2. 解答：

电路交换和存储转发交换。

 

　 3. 解答：

它具有这样的一些特征：

首先，计算机网络是一互连的计算机系统的群体。这些计算机系统在地理上是分布的，可能在一个房间内，在一个单位里的楼群里，一个或几个城市里，甚至在全国乃至全球范围。

其次，这些计算机系统是自治的，即每台计算机是独立工作的，它们是在网络协议控制下协同工作的。

第三，系统互连要通过通信设施（网）来实现。通信设施一般都由通信线路、相关的传输、交换设备等组成。

第四，系统通过通信设施执行信息交换、资源共享，互操作和协作处理，实现各种应用要求。互操作（ Interoperation 或 interoperability ）和协作处理。（ Interworking ）是计算机网络应用中更高层次的要求特性。它需要有一种机制能支持互连网络环境下的异种计算机系统之间的进程通信、互操作，实现协同工作和应用集成。

 

　 4. 解答：

计算机网络可能提供一下功能：

　（ 1 ）数据通信：终端与计算机、计算机与计算机之间能够进行通信，相互传送数据，从而方便地进行信息收集、处理、交换。

　（ 2 ）资源共享：用户可以共享计算机网络范围内的系统硬件、软件、数据、信息等各种资源。

　（ 3 ）网络计算：提供分布处理和均衡计算机负荷的功能，降低软件设计复杂性，提高系统效率。

　（ 4 ）集中控制：通过计算机网络可对地理上分布的系统进行集中控制，对网络资源进行集中的分配和管理。

　（ 5 ）提高系统的可靠性：藉助冗余和备份的手段提高系统可靠性。

　（ 6 ）网络新服务：开辟大量新的应用服务项目。