第一章 计算机网络概述

第1章 计算机网络概述

1.1 计算机网络的发展

1.1.1计算机网络的产生和发展

1.面向终端的计算机网络

2.计算机—计算机网络

3.开放式标准化网络

国际标准组织ISO(International Standards Organization)于1984年正式颁布了一个称为“开放系统互联基本参考模型”（Open System Interconnection Basic Reference Model）的国际标准ISO7498，检查OSI参考模型或OSI/RM。

4.因特网的广泛应用于高速网络技术的发展

1.1.2 三大网络介绍

1.电信业务网

电信业务网是以电话为基础逐步发展起来的。电话系统由三个主要的部件构成：

（1）本地网络：使用双绞线进入家庭和业务部门，承载的是模拟型号；

（2）干线：通过光纤将交换局连接起来，承载的是数字信号。

（3）交换局：使电话呼叫从一条干线接入另一条干线。

电信业务网除了传统的电话交换网（PSTN）之外，还有数字数据网（DDN）、帧中继网（FR）和异步转移模式（ATM）网等。

2.广播电视网

3.计算机网

1.1.3 未来网络发展趋势

1.宽带网络

2.全光网络

全光网（All Optical Network，AON）是以光节点取代现有网络的电节点，并用光纤将光节点互连成网，采用光波完成信号的传输、交换等功能，克服了现有网络在传输和交换时的瓶颈，减少信息传输的拥塞、延迟，提高网络的吞吐量。

3.多媒体网络

资源预留协议（Resource Reservation Protocol，RSVP）

多协议标识交换（Multi-Protocol Label Switching，MPLS）

边界标记交换路由器（Label-Swithed Router，LSR）

4.移动网络

移动计算是将计算机网络和移动通信技术结合起来，为用户提供的计算环境和新的计算模式，其作用是在任何时间都能及时、准确地为任何地理位置的用户提供服务。涉及的主要技术：

（1）蜂窝式数字分组数据（Cellular Digital Packet Data，CDPD）通信平台

（2）无线局域网（Wireless LAN，WLAN）

（3）Ad hoc网络

（4）无线应用协议WAP（Wireless Application Protocol）

5.下一代网络

下一代网络NGN（Next Generation Network）是一个基于分组的核心网络（有别于先前的时分复用网络）。

1.2 计算机网络的基本概念

1.2.1 计算机网络的定义

所谓计算机网络，就是利用通信设备和线路将地理位置不同的、功能独立的多个计算机系统互连起来，以功能完善的网络软件（即网络通信协议、信息交换方式和网络操作系统等）实现网络中资源共享和信息传递的系统。

1.2.2 计算机网络的组成

一个计算机网络是由资源子网和通信子网构成的。资源子网负责信息处理，通信子网负责网中的信息传递。

资源子网包括提供资源的主机HOST和请求资源的终端T（Terminal），它们都是信息传输的源节点或宿节点，有时也统称为端节点。

通信子网主要由网络节点和通信链路组成。网络节点也称为转接节点或中间节点。它们的作用是控制信息的传输和在端节点之间转发信息。根据不同的作用，网络节点可以是分组交换设备（Packet Swithching Exchanger）、分组装配/拆卸设备PAD（Packet Assembler Disassembler）、集中器C（Concntrator）、网络控制中心NCC（Network Control Center）、网间连接器G（Gateway）也称网关或它们的组合。这些功能一般都由专用于通信的计算机来完成，所以也常将网络节点统称为接口信息处理机IMP（Interface Message Processor）。

1.2.3 计算机网络的功能和应用

1.计算机网络的功能

（1）硬件资源共享。

（2）软件资源共享。

（3）用户间信息交换。

2.计算机网络的应用

（1）办公自动化OA（Office Automation）

（2）远程教育（Distance Education）

（3）电子银行

（4）证券及期货交易

（5）校园网

（6）企业网络

集散系统和计算机基础制造系统是两种典型的企业网络系统。

（7）智能大厦和结构化综合布线系统

1.3 计算机网络的分类

1.3.1 按拓扑类型分类

网络拓扑可以根据通信子网中通信信道类型分为两类：

（1）点—点线路通信子网的拓扑。

（2）广播信道通信子网的拓扑。

在采用点—点香了的通信子网中，每条物理线路连接一对节点。采用点—点线路的通信子网的基本拓扑构型有4种：星型、环形、树型、网状型。

在采用广播信道的通信子网中，一个公共的通信信道被多个网络节点共享。采用广播信道通信子网的基本拓扑主要有4种：总线型、树型、环形、无线通信与卫星通信型。

以下是集中典型网络拓扑的特点。

1.星型拓扑

星型拓扑是由中央节点和通过点到点通信链路到中央节点的各个站点组成，中央节点往往是一个集线器。中央节点执行集中式通信控制策略，因此中央节点相当复杂，而各个节点的通信处理负担都很小。

2.总线拓扑

总线拓扑结构采用一个广播信道作为传输介质，所有站点都通过相应的硬件接口直接连到这一公共传输介质上，该公共传输介质即为总线。任何一个站发送的信号都沿着传输介质传播，而且能被所有其它站所接收。

3.环形拓扑

环形拓扑网络由站点和连接站点的链路组成一个闭合环。每个站点能够接收从一条链路传来的数据，并以同样的速率串行地把该数据沿环送到另一条链路上。这种链路可以是单向的，也可以是双向的。

4.树型拓扑

树型拓扑可以看成是总线和星型拓扑的扩展，形状像一颗倒置的树，顶端是树根，树根以下带分支，每个分支还可再带子分支。树根接收各站点发送的数据，然后在用广播发送到全网。

5.混合型拓扑

将以上某两种单一的拓扑结构混合起来，取两者的有点构成的拓扑称为混合型拓扑结构。

6.网型拓扑

1.3.2 按网络的交换方式分类

按交换方式来分类，计算机网络可以分为电路交换网、报文交换网和分组交换网三种。

电路交换（Circuit Switching）方式类似于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通道，并且在双方通信期间始终占用该信道。

报文交换（Message Switching）方式的数据单元是要发送的一个完整报文，其长度并无限制。

分组交换（Packet Switching）方式也称包交换方式。

1.3.3 按网络的覆盖范围分类

按地理分布范围来分类，计算机网络可以分为广域网、局域网和城域网三种。

广域网WAN（Wide Area Network）

局域网LAN（Local Area Network）

城域网MAN（Metropolitan Area Network）

1.3.4 按网络的传输技术分类

网络所采用的传输技术有两类：广播方式和点对点方式。因此，相应的计算机网络也可以分为两类：广播式网络（Broadcast Network）和点对点式网络（Point-to-point Network）。

1.4 计算机网络的标准化

1.4.1 国际标准化组织（ISO）

1.4.2 其他标准化机构

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

（2）美国国家标准局（NBS）

（3）美国国际标准学会（ANSI）

（4）欧洲计算机制造商协会（ECMA）

1.4.3 Internet的组织机构

因特网体系结构局IAB（Internet Architecture Board）

因特网工程特别任务组（Internet Engineering Task Force，IETF）

Internet工程指导小组（Internet Engineering Steering Group，IESG）

请求评注（Request For Comments，RFC）

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