第 一 部 分 计 算 机 网 络 原 理 第 1 章 计 算 机 网 络 概 论 本 章 主 要 介 绍 计 算 机 网 络 的 基 础 知 识 通 过 本 章 的 学 习, 读 者 应 掌 握 以 下 内 容 : 计 算 机 网 络 的 产 生 与 发 展 计 算 机 网 络 的 定 义 和 组 成 计 算 机 网 络 的 功 能 和 应 用 计 算 机 网 络 的 分 类 和 拓 扑 结 构 1.1 计 算 机 网 络 的 产 生 与 发 展 现 代 计 算 机 网 络 系 统 的 发 展, 经 历 了 从 简 单 到 复 杂 从 单 一 到 综 合 的 历 程, 通 过 对 信 息 的 采 集 处 理 存 储 传 输 和 控 制 利 用 等 各 种 先 进 技 术 的 融 合, 计 算 机 网 络 技 术 不 断 推 陈 出 新, 给 社 会 经 济 生 活 带 来 日 新 月 异 的 变 化 计 算 机 网 络 绝 不 是 各 种 信 息 技 术 的 简 单 堆 积, 而 是 一 种 通 过 系 统 集 成 和 系 统 融 合 而 形 成 的 具 有 新 性 质 和 新 功 能 的 新 系 统 计 算 机 网 络 的 应 用 和 系 统 性 能 的 发 展 实 际 上 是 20 世 纪 以 来 各 种 先 进 信 息 技 术 发 展 的 融 合 和 集 中 体 现, 已 成 为 网 络 时 代 中 一 切 信 息 技 术 的 龙 头 与 核 心 1.1.1 计 算 机 网 络 的 产 生 计 算 机 网 络 是 计 算 机 技 术 和 通 信 技 术 相 互 结 合 相 互 渗 透 而 形 成 的 一 门 新 兴 学 科 计 算 机 技 术 与 通 信 技 术 的 相 互 结 合 主 要 体 现 在 两 个 方 面 : 一 方 面, 通 信 网 络 为 计 算 机 之 间 的 数 据 传 递 和 交 换 提 供 了 必 要 的 手 段 ; 另 一 方 面, 数 字 计 算 机 技 术 的 发 展 渗 透 到 通 信 技 术 中, 又 提 高 了 通 信 网 络 的 各 种 性 能 与 当 年 计 算 机 的 普 及 一 样, 计 算 机 网 络 已 在 各 个 领 域 得 到 广 泛 应 用, 网 络 就 是 计 算 机 的 观 念 也 已 深 入 人 心, 计 算 机 网 络 技 术 的 研 究 和 应 用 已 相 对 成 熟, 以 计 算 机 网 络 为 基 础 的 信 息 处 理 逐 渐 成 为 信 息 工 业 的 发 展 主 流 在 计 算 机 发 展 早 期, 一 般 都 是 通 过 单 机 系 统 来 采 集 处 理 和 发 送 信 息, 而 随 着 计 算 机 应 用 领 域 和 使 用 规 模 的 不 断 扩 大, 信 息 容 量 飞 速 增 长, 信 息 内 容 快 速 更 新, 单 机 系 统 已 远 远 不 能 满 足 用 户 的 要 求 如 何 利 用 计 算 机 以 及 通 信 技 术 来 实 现 对 信 息 的 快 速 处 理 和 资 源 的 高 度 共 享 成 为 亟 待 解 决 的 问 题, 这 就 是 网 络 产 生 的 背 景 1969 年 美 国 国 防 部 研 究 计 划 局 (ARPA) 主 持 研 制 的 ARPANET 计 算 机 网 络 投 入 运 行 在 那 之 后, 世 界 各 地 计 算 机 网 络 的 建 设 如 雨 后 春 笋 般 迅 速 发 展 起 来 进 入 20 世 纪 90 年 代 以 后,
2 计 算 机 网 络 实 用 技 术 ( 第 三 版 ) 微 机 局 域 网 络 更 是 成 为 办 公 自 动 化 和 各 种 信 息 管 理 系 统 的 必 备 工 作 环 境 不 同 地 区 不 同 国 家 的 计 算 机 网 络 之 间 相 互 联 接, 规 模 逐 渐 扩 大, 最 终 形 成 了 覆 盖 全 球 的 国 际 互 联 网 络 随 着 计 算 机 网 络 应 用 规 模 的 扩 大 和 深 入, 它 已 经 成 为 一 门 独 立 的 学 科 和 研 究 方 向 虽 然 计 算 机 网 络 仅 有 短 短 40 余 年 的 发 展 历 史, 但 它 的 发 展 速 度 很 快 计 算 机 网 络 的 产 生 和 演 变 过 程 经 历 了 从 简 单 到 复 杂 从 低 级 到 高 级 从 单 机 系 统 到 多 机 系 统 的 发 展 过 程, 可 概 括 为 三 个 阶 段 : 具 有 远 程 通 信 功 能 的 单 机 系 统 为 第 一 阶 段, 这 一 阶 段 已 具 备 了 计 算 机 网 络 的 雏 形 ; 具 有 远 程 通 信 功 能 的 多 机 系 统 为 第 二 阶 段, 这 一 阶 段 的 计 算 机 网 络 属 于 面 向 终 端 的 计 算 机 通 信 网 ; 以 资 源 共 享 为 目 的 的 计 算 机 计 算 机 网 络 为 第 三 阶 段, 这 一 阶 段 的 计 算 机 网 络 才 是 真 正 意 义 上 的 计 算 机 网 络 1. 具 有 远 程 通 信 功 能 的 单 机 系 统 20 世 纪 50 年 代 初 期, 计 算 机 与 通 信 没 有 任 何 联 系 当 时 的 计 算 机 体 积 庞 大 性 能 低 下 价 格 昂 贵, 一 般 集 中 在 高 等 院 校 和 科 研 单 位 的 计 算 中 心, 主 要 用 于 科 学 计 算, 由 专 门 的 技 术 人 员 在 特 殊 的 环 境 下 进 行 操 作 与 管 理, 一 般 人 接 触 不 到 当 时, 人 们 在 需 要 用 计 算 机 时, 只 能 亲 自 携 带 程 序 和 数 据, 到 机 房 交 给 计 算 机 操 作 员, 等 待 几 小 时 甚 至 几 十 小 时 之 后, 再 去 机 房 取 回 运 行 结 果 如 果 程 序 有 错, 修 改 后 再 次 重 复 这 一 过 程 这 种 方 法 即 所 谓 的 批 处 理 方 式 批 处 理 方 式 需 要 用 户 ( 特 别 是 远 程 用 户 ) 在 时 间 精 力 上 付 出 很 大 的 代 价 为 满 足 离 计 算 中 心 距 离 较 远 或 异 地 用 户 的 需 要, 在 经 费 缺 乏 又 不 可 能 拥 有 计 算 机 的 情 况 下, 可 借 助 于 当 时 已 经 成 熟 的 通 信 技 术 与 已 有 的 通 信 设 备 和 通 信 线 路, 在 计 算 机 内 部 增 加 具 有 远 程 通 信 功 能 的 部 件, 使 异 地 用 户 能 在 远 程 终 端 上 联 机 操 作, 包 括 输 入 数 据 命 令 远 程 计 算 机 进 行 处 理 等, 并 把 处 理 结 果 经 通 信 线 路 送 回 远 程 终 端 于 是,20 世 纪 50 年 代 后 期, 随 着 分 时 系 统 的 出 现, 产 生 了 具 有 远 程 通 信 功 能 的 单 机 系 统, 如 图 1 1 所 示 其 基 本 思 想 是 在 计 算 机 内 增 加 一 个 通 信 装 置, 使 主 机 具 备 通 信 功 能 将 远 程 用 户 的 输 入 输 出 装 置 通 过 通 信 线 路 与 计 算 机 的 通 信 装 置 相 连 这 样, 用 户 就 可 以 在 远 程 终 端 上 键 入 自 己 的 程 序 和 数 据, 再 由 主 机 进 行 处 理, 处 理 结 果 通 过 主 机 的 通 信 装 置, 经 由 通 信 线 路 返 回 给 用 户 终 端 主 机 系 统 终 端 主 机 通 信 设 备 终 端 终 端 图 1 1 具 有 远 程 通 信 功 能 的 单 机 系 统 这 种 系 统 称 为 具 有 远 程 通 信 功 能 的 单 机 系 统, 又 可 称 为 终 端 计 算 机 网 络, 是 早 期 计 算 机 网 络 的 主 要 形 式 在 该 系 统 中, 终 端 设 备 与 计 算 机 之 间 的 连 接 可 以 采 用 多 种 方 式 最 初 采 用 专 线 点 - 点 的 方 式, 每 个 终 端 都 独 占 一 条 线 路, 这 种 方 式 的 主 要 缺 点 是 线 路 的 利 用 率 很 低 随 着 计 算 机 应 用 的 不 断 发 展, 要 求 与 主 机 系 统 相 连 的 终 端 越 来 越 多, 这 个 缺 点 也 就 越 明
显, 从 而 发 展 到 利 用 电 话 网 实 现 终 端 与 主 机 系 统 的 连 接 2. 具 有 远 程 通 信 功 能 的 多 机 系 统 具 有 远 程 通 信 功 能 的 单 机 系 统 减 少 了 远 程 用 户 在 来 往 路 途 上 的 时 间, 就 当 时 的 情 况 来 讲, 这 是 一 大 创 举, 它 大 大 提 高 了 计 算 机 系 统 的 工 作 效 率 和 服 务 能 力 但 随 着 进 一 步 的 发 展, 又 出 现 了 新 的 问 题, 主 要 表 现 在 两 个 方 面 : 第 一, 主 机 的 负 担 过 重, 当 时 计 算 机 的 性 能 还 比 较 低, 由 于 主 机 所 连 接 远 程 终 端 数 量 的 增 加, 主 机 既 要 进 行 数 据 处 理, 又 要 承 担 通 信 控 制 任 务, 使 得 主 机 不 堪 重 负, 繁 重 的 通 信 控 制 任 务 大 大 降 低 了 主 机 处 理 数 据 的 速 度, 对 昂 贵 的 主 机 资 源 来 讲 显 然 是 一 种 浪 费 ; 第 二, 当 时 的 每 个 远 程 终 端 多 用 专 线 与 主 机 相 连, 数 据 传 输 速 度 不 高, 线 路 的 利 用 率 较 低, 特 别 是 在 终 端 速 率 较 低 时 更 是 如 此 具 有 远 程 通 信 功 能 的 多 机 系 统 弥 补 了 以 上 不 足 为 了 解 决 第 一 个 问 题, 出 现 了 前 端 处 理 机 (Front End Processor,FEP) 在 主 机 前 设 置 一 台 通 信 处 理 机, 专 门 负 责 与 终 端 的 通 信 工 作 其 功 能 还 能 够 增 强, 可 以 协 助 主 机 对 信 息 进 行 预 处 理, 让 主 机 的 时 间 全 部 花 在 数 据 处 理 上 这 样 就 显 著 地 提 高 了 主 机 进 行 数 据 处 理 的 效 率 为 了 解 决 第 二 个 问 题, 降 低 通 信 线 路 的 建 设 费 用, 提 高 线 路 的 利 用 率, 可 在 用 户 终 端 较 集 中 的 区 域 设 置 线 路 集 中 器 大 量 终 端 先 通 过 低 速 线 路 连 到 集 中 器 上, 集 中 器 按 照 某 种 策 略 分 别 响 应 各 个 终 端, 并 把 终 端 送 来 的 信 息 按 一 定 格 式 汇 集 起 来, 再 通 过 高 速 传 输 线 路 一 起 送 给 前 端 处 理 机, 如 图 1 2 所 示 图 1 2 具 有 远 程 通 信 功 能 的 多 机 系 统 前 端 处 理 机 和 集 中 器 通 常 由 小 型 机 或 微 型 机 组 成, 因 此 这 种 联 机 系 统 不 再 是 单 纯 的 单 机 系 统, 而 演 变 为 多 机 互 联 系 统, 或 者 称 为 面 向 终 端 的 计 算 机 通 信 网 20 世 纪 60 年 代 初 期, 这 种 面 向 终 端 的 计 算 机 通 信 网 ( 即 多 机 互 联 系 统, 如 图 1 2 所 示 ) 得 到 很 大 发 展, 有 一 些 至 今 仍 在 发 挥 作 用 在 专 用 的 计 算 机 通 信 网 中, 最 著 名 的 是 美 国 半 自 动 地 面 防 空 系 统 SAGE 与 美 国 飞 机 订 票 系 统 SABRE I SAGE 系 统 首 先 使 用 了 人 机 交 互 的 显 示 器, 研 制 了 由 小 型 计 算 机 承 担 的 前 端 处 理 机, 制 定 了 1600bps( 比 特 / 秒 ) 数 据 线 路 的 技 术 规 范, 并 使 用 了 高 可 靠 性 的 路 由 选 择 方 法 在 商 用 网 络 中, 比 较 著 名 的 有 美 国 通 用 电 气 公 司 的 信 息 服 务 网 络 (GE Information Services), 它 是 世 界 上 最 大 的 商 用 数 据 处 理 分 时 网 络 之 一, 于 1968 年 投 入 运 行, 拥 有 16 个 中 央 集 中 器 75 个 远 程 集 中 器, 地 理 范 围 从 美 国 向 外 延 伸 到 加 拿 大 欧 洲 澳 大 利 亚 和 日 本 由 于 地 域 范 围 很 大, 可 以 利 用 时 差 达 到 资 源 的 充 分 利 用 SAGE 系 统 及 其 分 时 计 算 机 系 统 的 研 究, 对 数 据 通 信 技 术 的 发 展 起 到 了 重 要 的 推 动 作 用, 同 时 也 为 网 络 技 术 的 发 展 奠 定 了 基 础 第 1 章 计 算 机 网 络 概 论 3
4 计 算 机 网 络 实 用 技 术 ( 第 三 版 ) 3. 具 有 统 一 体 系 结 构 及 国 际 化 标 准 协 议 的 计 算 机 网 络 多 机 系 统 为 计 算 机 应 用 开 拓 了 新 的 领 域, 同 时 也 向 计 算 机 技 术 提 出 了 新 的 需 求, 即 计 算 机 系 统 之 间 的 通 信 这 样 的 要 求 在 当 时 主 要 来 自 军 事 科 学 研 究 机 构 及 一 些 大 型 企 业, 这 些 部 门 通 常 都 拥 有 不 止 一 台 主 机, 分 布 在 区 域 较 广 的 不 同 地 区, 主 机 系 统 之 间 经 常 需 要 交 换 数 据, 进 行 各 种 业 务 往 来 假 如, 一 个 主 机 系 统 的 用 户 希 望 使 用 其 他 主 机 的 硬 件 软 件 及 数 据 资 源, 或 者 与 别 的 主 机 系 统 的 用 户 共 同 完 成 某 项 任 务, 即 所 谓 的 资 源 共 享 利 用 通 信 线 路 把 多 个 前 端 处 理 机 连 接 起 来, 与 主 机 一 起 就 构 成 了 计 算 机 网 络 前 端 处 理 机 负 责 网 络 中 各 主 机 间 的 通 信 控 制 和 数 据 传 输 任 务 ; 主 机 负 责 对 数 据 以 及 用 户 的 各 种 服 务 请 求 进 行 处 理 因 此, 将 分 布 在 不 同 地 理 位 置 上 的 具 有 独 立 功 能 的 计 算 机 及 其 外 部 设 备, 通 过 通 信 线 路 和 设 备 连 接 起 来, 形 成 按 照 某 种 规 则 ( 通 信 协 议 ) 进 行 信 息 交 换 以 实 现 资 源 共 享 的 系 统 就 是 计 算 机 网 络 网 络 的 规 模 在 不 断 地 扩 大, 同 时 为 了 共 享 更 多 的 资 源, 不 同 的 网 络 也 需 要 互 相 连 接 起 来, 于 是 网 络 的 开 放 性 和 标 准 化 被 提 上 议 事 日 程 20 世 纪 70 年 代 后 期, 国 际 标 准 化 组 织 (ISO) 开 始 制 定 一 系 列 国 际 标 准 1981 年 ISO 正 式 提 出 开 放 系 统 互 连 参 考 模 型 (OSI/RM) 的 国 际 标 准, 从 而 正 式 确 立 了 计 算 机 网 络 的 体 系 结 构 计 算 机 计 算 机 网 络 可 以 用 图 1 3 进 行 描 述 图 1 3 计 算 机 计 算 机 网 络 1.1.2 计 算 机 网 络 的 发 展 这 里 所 要 讲 的 计 算 机 网 络 的 发 展 是 指 现 代 计 算 机 网 络 的 发 展, 它 包 括 : 广 域 网 局 域 网 和 国 际 互 联 网 的 发 展 1. 广 域 网 的 发 展 广 域 网 是 指 利 用 远 程 通 信 线 路 组 建 的 计 算 机 网 络 广 域 网 覆 盖 面 大, 通 常 跨 越 多 个 地 区 整 个 国 家 乃 至 跨 洋 过 海 连 接 这 种 网 络 称 为 广 域 计 算 机 网 络, 简 称 广 域 网 (Wide Area Network, WAN) ARPANET 的 出 现 标 志 着 以 资 源 共 享 为 目 的 的 现 代 计 算 机 网 络 的 诞 生, 也 是 广 域 网 发 展 的 开 始 随 后 的 几 年 间, 许 多 国 家 公 司 都 纷 纷 发 展 自 己 的 计 算 机 网 络 各 大 计 算 机 公 司 除 了 宣 布 建 立 各 自 网 络 的 同 时, 也 公 布 了 各 自 的 网 络 体 系 结 构, 并 承 诺 为 用 户 提 供 服 务 最 著 名 的 网 络 体 系 结 构 有 :IBM 公 司 于 1974 年 公 布 的 系 统 网 络 体 系 结 构 SNA DEC 公 司 于 1975 年 公 布 的 分 布 式 网 络 体 系 结 构 DNA 等 由 于 各 大 公 司 不 断 推 出 按 照 不 同 体 系 结 构 设 计 的 网
络, 从 很 大 程 度 上 推 进 了 计 算 机 网 络 的 发 展 发 展 初 期 的 网 络 一 般 为 某 一 机 构 组 建 的 专 用 网 专 用 网 的 优 点 是 针 对 性 强 保 密 性 好 ; 缺 点 是 资 源 重 复 配 置, 造 成 了 浪 费, 系 统 过 于 封 闭, 使 资 源 很 难 在 大 范 围 内 共 享 随 着 计 算 机 应 用 的 深 入 发 展, 一 些 小 规 模 的 机 构 甚 至 个 人 也 有 联 网 需 求, 这 促 使 许 多 国 家 开 始 组 建 公 用 数 据 网 早 期 的 公 用 数 据 网 采 用 的 是 模 拟 通 信 电 话 网, 进 而 发 展 成 为 新 型 的 数 字 通 信 公 用 数 据 网 典 型 的 公 用 数 据 网 有 美 国 的 TELENET 日 本 的 DDX 加 拿 大 的 DATAPAC 等 ; 我 国 也 于 1993 年 和 1996 年 分 别 开 通 了 公 用 数 据 网 CHINAPAC 和 CHINADDN 2. 局 域 网 的 发 展 局 域 网 是 指 分 布 于 一 个 部 门 一 个 校 园 或 一 栋 楼 内 等 局 部 区 域 的 计 算 机 网 络 局 域 网 的 发 展 是 微 处 理 器 和 微 型 计 算 机 迅 速 发 展 的 产 物 进 入 20 世 纪 80 年 代 以 后, 随 着 微 处 理 器 产 品 技 术 的 成 熟 和 成 本 的 不 断 下 降, 微 型 计 算 机 像 潮 水 般 地 涌 向 社 会 一 个 单 位 或 部 门 拥 有 的 计 算 机 数 量 越 来 越 多, 共 享 资 源 和 互 联 通 信 的 需 求 促 使 了 局 域 网 的 诞 生 和 发 展 典 型 局 域 网 有 Ethernet 和 Token Ring 等 3. 互 联 网 的 发 展 虽 然 局 域 网 已 成 为 机 构 内 部 使 用 的 典 型 结 构, 但 它 的 局 限 性 也 很 明 显 越 来 越 多 的 机 构 需 要 建 立 国 内 乃 至 国 际 范 围 的 办 公 自 动 化 系 统, 这 就 要 求 某 地 局 域 网 上 的 用 户 与 远 地 的 局 域 网 或 广 域 网 上 的 用 户 进 行 通 信, 互 联 网 因 此 孕 育 而 生 简 单 地 说, 互 联 网 是 一 个 由 各 种 不 同 类 型 和 规 模 的 独 立 运 行 和 管 理 的 计 算 机 网 络 组 成 的 世 界 范 围 的 巨 大 计 算 机 网 络 组 成 互 联 网 的 计 算 机 网 络 包 括 小 规 模 的 局 域 网 (LAN) 城 市 规 模 的 区 域 网 (MAN) 以 及 大 规 模 的 广 域 网 (WAN) 等 这 些 网 络 通 过 普 通 电 话 线 高 速 率 专 用 线 路 卫 星 微 波 和 光 缆 等 线 路 把 不 同 国 家 的 大 学 公 司 科 研 部 门 以 及 军 事 和 政 府 等 组 织 的 网 络 连 接 起 来 讲 到 网 络 互 联, 不 能 不 提 到 Internet Internet 是 目 前 世 界 上 最 负 盛 名, 也 是 规 模 最 大 的 计 算 机 互 联 网, 它 所 遵 循 的 网 络 体 系 结 构 TCP/IP 已 是 事 实 上 的 国 际 标 准 下 面 先 简 单 介 绍 一 下 Internet 的 发 展 历 程, 至 于 更 详 细 的 介 绍, 将 在 后 面 的 章 节 展 开 ARPANET 开 创 了 网 络 的 一 个 新 纪 元, 自 它 推 出 之 日 起, 用 户 对 它 一 直 青 睐 有 加 到 1983 年,ARPANET 已 连 接 了 300 多 台 主 计 算 机 1984 年,ARPANET 分 解 成 两 个 网 络 : 一 个 仍 叫 ARPANET, 主 要 用 于 民 用 和 科 研 ; 另 一 个 称 为 MILNET, 主 要 由 军 方 使 用 后 来 ARPANET 成 为 Internet 的 主 干 网 美 国 国 家 科 学 基 金 会 (National Science Foundation,NSF) 认 识 到 Internet 对 科 技 教 育 的 潜 在 推 动 作 用, 从 1985 年 起, 围 绕 其 6 个 超 级 计 算 机 中 心 开 始 建 设 计 算 机 网 络, 并 于 1986 年 建 成 了 基 于 TCP/IP 的 国 家 科 学 基 金 网 NSFNET, 随 后 逐 渐 建 立 了 主 干 网 地 区 网 和 校 园 网 三 级 计 算 机 网 络, 几 乎 覆 盖 了 全 美 所 有 的 大 学 和 科 研 机 构 NSFNET 和 ARPANET 相 连, 并 逐 步 替 代 ARPANET 成 为 Internet 的 主 干 网, 而 ARPANET 的 实 验 任 务 到 此 已 经 完 成, 于 1990 年 正 式 停 止 使 用 1991 年, 由 于 认 识 到 Internet 要 更 具 生 命 力, 就 应 该 扩 大 其 使 用 范 围, 而 不 仅 仅 局 限 于 大 学 和 科 研 机 构 于 是 世 界 上 的 许 多 公 司 纷 纷 接 入 Internet, 使 Internet 上 的 通 信 量 急 剧 上 升, 每 日 传 送 的 分 组 量 达 10 亿 个 之 巨,Internet 的 容 量 再 次 告 急 鉴 于 这 种 状 况, 美 国 政 府 决 定 将 Internet 的 主 干 网 交 由 私 营 公 司 管 理, 并 对 接 入 Internet 的 用 户 开 始 收 费 随 后,IBM MERIT 和 MCI 等 公 司 联 合 成 立 了 ANS(Advanced Networks and Services) 公 司 ANS 公 司 于 1993 第 1 章 计 算 机 网 络 概 论 5
6 计 算 机 网 络 实 用 技 术 ( 第 三 版 ) 年 建 造 了 一 个 速 率 为 45Mbps 的 主 干 网 ANSNET, 以 取 代 速 率 只 有 1.544Mbps 的 NSFNET 1996 年 主 干 网 速 率 已 提 升 到 155Mbps, 目 前,Internet 的 一 些 主 干 网 速 率 已 提 升 到 10GMbps, 实 验 线 路 速 率 已 超 过 100Gbps Internet 已 成 为 世 界 上 规 模 最 大 影 响 最 深 增 长 速 度 最 快 的 计 算 机 网 络, 没 有 人 能 够 准 确 地 说 出 Internet 究 竟 有 多 大, 因 为 每 年 每 月 每 天 每 小 时 甚 至 每 分 钟 都 有 新 的 计 算 机 接 入 新 的 用 户 上 网 1.1.3 计 算 机 网 络 系 统 的 发 展 趋 势 必 须 用 系 统 的 观 点 来 分 析 计 算 机 网 络 才 能 够 站 在 一 个 较 高 的 层 次 来 认 识 网 络 系 统 的 体 系 结 构 以 及 网 络 工 程 技 术 中 的 许 多 重 要 问 题, 把 握 计 算 机 网 络 系 统 的 发 展 趋 势 1. 开 放 性 计 算 机 网 络 系 统 开 放 性 的 体 现, 是 基 于 统 一 网 络 通 信 体 系 结 构 协 议 标 准 的 互 联 网 结 构, 而 统 一 网 络 分 层 体 系 结 构 标 准 是 互 联 异 种 机 的 基 本 条 件 Internet 之 所 以 能 风 靡 全 球, 正 是 因 为 它 所 依 据 的 TCP/IP 协 议 已 经 成 为 事 实 上 的 国 际 标 准 标 准 化 始 终 是 发 展 计 算 机 网 络 开 放 性 的 一 项 基 本 措 施, 除 了 网 络 通 信 协 议 的 标 准, 还 有 许 多 其 他 有 关 标 准, 如 应 用 系 统 编 程 接 口 API 标 准 数 据 库 接 口 标 准 计 算 机 操 作 系 统 接 口 标 准 应 用 系 统 与 用 户 使 用 的 接 口 标 准 等, 也 都 与 计 算 机 网 络 系 统 更 大 范 围 的 开 放 性 有 关 这 种 全 球 开 放 性 必 然 引 起 网 络 系 统 容 量 需 求 的 极 大 增 长, 进 而 推 动 计 算 机 网 络 系 统 向 广 域 宽 带 高 速 大 容 量 方 向 发 展 未 来 的 计 算 机 网 络 将 是 不 断 融 入 各 种 新 信 息 技 术, 进 一 步 面 向 全 球 开 放 的 广 域 宽 带 高 速 网 络 2. 一 体 化 一 体 化 是 一 个 系 统 优 化 的 概 念, 其 基 本 含 义 是 : 从 系 统 整 体 性 出 发, 对 系 统 进 行 重 新 设 计 构 建, 以 达 到 进 一 步 增 强 系 统 功 能 提 高 系 统 性 能 降 低 系 统 成 本 和 方 便 系 统 使 用 的 目 的 计 算 机 网 络 发 展 初 期 是 由 计 算 机 之 间 通 过 通 信 系 统 互 联 而 实 现 的, 但 从 系 统 观 点 看, 已 不 是 简 单 的 叠 加, 而 是 一 个 具 有 新 质 的 并 将 不 断 发 展 变 化 的 大 系 统 随 着 计 算 机 网 络 应 用 范 围 的 不 断 扩 大 和 对 网 络 功 能 性 能 要 求 的 不 断 提 高, 网 络 中 的 许 多 成 分 将 根 据 系 统 整 体 优 化 的 要 求 重 新 分 工 重 新 组 合 目 前 计 算 机 网 络 系 统 的 这 种 一 体 化 发 展 方 向 正 沿 着 两 条 不 同 的 基 本 路 径 展 开 : 一 是 重 新 安 排 网 络 系 统 内 部 元 素 的 分 工 协 同 关 系, 例 如 客 户 / 服 务 器 结 构 各 种 专 用 浏 览 器 瘦 客 户 机 网 络 计 算 机 等, 服 务 器 面 向 网 络 共 享 的 服 务, 将 更 专 门 化 更 高 效, 如 各 种 Web DNS 计 算 服 务 器 文 件 服 务 器 数 据 库 服 务 器 邮 件 服 务 器 打 印 服 务 器 等 网 络 中 的 通 信 功 能 从 计 算 机 节 点 中 分 离 出 来 形 成 各 种 专 用 的 网 络 互 联 通 信 设 备, 如 各 种 路 由 器 桥 接 器 集 线 器 交 换 机 等, 这 也 是 网 络 一 体 化 分 工 协 作 的 体 现 ; 二 是 基 于 虚 拟 技 术, 通 过 硬 件 的 重 新 组 织 和 软 件 的 重 新 包 装 所 构 成 的 各 种 网 络 虚 拟 系 统 和 各 种 透 明 节 点 的 分 布 式 应 用 服 务, 如 分 布 式 文 件 系 统 分 布 式 数 据 库 系 统 分 布 式 超 文 本 查 询 系 统 等, 用 户 看 到 的 是 一 个 虚 拟 的 文 件 系 统 数 据 库 系 统 和 信 息 查 询 系 统, 而 看 不 到 网 络 内 部 结 构 和 操 作 细 节, 进 而 网 络 的 各 种 具 体 应 用 系 统, 如 办 公 自 动 化 系 统 银 行 自 动 汇 兑 系 统 自 动 售 票 系 统 指 挥 自 动 控 制 系 统 生 产 过 程 自 动 化 系 统 等, 实 际 上 都 是 更 高 层 次 的 网 络 虚 拟 系 统 将 来 的 网 络 将 是 网 络 内 部 进 一 步 优 化 分 工, 而 网 络 外 部 用 户 可 以 更 方 便 更 透 明 地 使 用 网 络 3. 多 媒 体 网 络 多 媒 体 技 术 实 质 上 是 对 多 种 形 式 的 信 息 ( 如 文 字 语 音 图 像 视 频 等 ) 进 行 综 合 采 集
传 输 处 理 存 储 和 控 制 利 用 的 技 术, 包 括 人 们 对 客 观 世 界 最 基 本 的 从 感 性 认 识 上 升 到 理 性 认 识 的 处 理 过 程, 也 可 以 说 是 一 种 多 媒 体 信 息 的 采 集 处 理 过 程 多 媒 体 技 术 与 计 算 机 网 络 的 融 合 是 必 然 的 趋 势 目 前, 手 写 输 入 语 音 声 控 输 入 数 码 相 机 IC 卡 扫 描 仪 等 各 种 多 媒 体 信 息 采 集 技 术 以 及 大 容 量 光 盘 面 向 对 象 数 据 库 超 媒 体 查 询 等 多 媒 体 存 储 技 术 和 MMX 芯 片 TTS 语 音 合 成 虚 拟 现 实 技 术 智 能 机 器 人 等 多 媒 体 处 理 控 制 技 术 的 蓬 勃 发 展, 为 多 媒 体 计 算 机 网 络 的 形 成 和 发 展 提 供 了 有 力 的 技 术 支 持 电 信 网 电 视 网 和 计 算 机 网 的 三 网 合 一, 也 在 更 高 层 次 上 体 现 了 多 媒 体 计 算 机 网 络 系 统 的 发 展 趋 势 光 纤 到 户 信 息 家 电 家 庭 布 线 网 络 VOD 视 频 点 播 IP 电 话 5A 智 能 大 厦 等 技 术 正 在 迅 猛 发 展, 今 后 的 计 算 机 网 络 是 融 合 包 括 电 信 电 视 等 更 广 泛 功 能, 渗 入 到 千 千 万 万 家 庭 的 多 媒 体 计 算 机 网 络 4. 高 效 安 全 的 网 络 管 理 对 于 计 算 机 网 络 这 样 一 个 复 杂 的 系 统, 如 果 没 有 有 效 的 管 理 方 法 管 理 体 制 和 管 理 系 统 的 支 撑 与 配 合, 很 难 使 它 维 持 正 常 的 运 行, 保 证 其 功 能 和 性 能 的 实 现 计 算 机 网 络 管 理 的 基 本 任 务 包 括 系 统 配 置 管 理 故 障 管 理 性 能 管 理 安 全 管 理 和 计 费 管 理 等 几 个 主 要 方 面 网 络 管 理 系 统 已 成 为 计 算 机 网 络 系 统 中 不 可 分 割 的 一 部 分 当 前 网 络 管 理 应 着 眼 于 网 络 系 统 整 体 功 能 和 性 能 的 管 理, 趋 于 采 用 适 应 大 系 统 特 点 的 集 中 与 分 布 相 结 合 的 管 理 体 制 在 当 前 网 络 全 球 化 发 展 的 趋 势 下, 有 各 种 危 害 网 络 安 全 的 因 素, 如 病 毒 黑 客 垃 圾 邮 件 信 息 泄 漏 端 口 攻 击 等, 甚 至 威 胁 到 网 络 系 统 的 生 存 因 此, 网 络 系 统 的 高 效 管 理, 特 别 是 网 络 系 统 的 安 全 管 理 显 得 尤 为 重 要 今 后 的 计 算 机 网 络 应 该 是 更 加 高 效 管 理 和 更 加 安 全 可 靠 的 网 络 5. 智 能 化 网 络 人 工 智 能 技 术 在 传 统 计 算 机 的 基 础 上 进 一 步 模 拟 人 脑 思 维 活 动 能 力, 包 括 对 信 息 进 行 分 析 归 纳 推 理 学 习 等 更 高 级 的 信 息 处 理 能 力, 在 现 代 社 会 信 息 化 的 过 程 中, 人 工 智 能 技 术 与 计 算 机 网 络 技 术 的 结 合 与 融 合 构 成 了 具 有 更 多 思 维 能 力 的 智 能 计 算 机 网 络, 也 是 综 合 信 息 技 术 的 必 然 发 展 趋 势 当 前, 基 于 计 算 机 网 络 系 统 的 分 布 式 智 能 决 策 支 持 系 统 分 布 式 专 家 系 统 分 布 式 知 识 库 系 统 分 布 智 能 代 理 技 术 分 布 智 能 控 制 系 统 智 能 网 络 管 理 等 技 术 的 发 展 也 都 明 显 地 体 现 了 这 种 智 能 网 络 的 发 展 趋 向 今 后 的 计 算 机 网 络 将 是 人 工 智 能 技 术 和 计 算 机 网 络 技 术 更 进 一 步 融 合 的 网 络 系 统, 它 将 使 社 会 信 息 网 络 更 加 有 序 化, 更 加 智 能 化 1.1.4 我 国 计 算 机 网 络 的 发 展 我 国 从 20 世 纪 50 年 代 就 开 始 进 行 了 计 算 机 技 术 领 域 的 研 究, 60 年 来 取 得 了 飞 速 的 发 展 随 着 计 算 机 技 术 的 发 展, 计 算 机 网 络 技 术 在 我 国 也 得 到 了 相 应 的 发 展 我 国 较 早 着 手 建 设 计 算 机 远 程 网 的 是 铁 道 部, 在 1980 年 即 开 始 进 行 计 算 机 联 网 实 验 当 时 的 几 个 节 点 是 北 京 上 海 济 南 铁 路 局 及 其 所 属 分 局, 节 点 交 换 机 采 用 的 是 PDP 11, 网 络 体 系 结 构 为 DNA, 铁 道 部 计 算 机 网 络 是 专 用 计 算 机 网 络, 其 目 的 是 建 立 一 个 在 上 述 地 区 内 铁 路 指 挥 和 调 度 服 务 的 运 输 管 理 系 统, 开 启 了 我 国 计 算 机 网 络 的 研 究 和 应 用 1. 我 国 公 用 网 的 初 步 建 立 (1) 中 国 公 用 分 组 交 换 数 据 网 (CHINAPAC) 1989 年 11 月 我 国 第 一 个 公 用 分 组 交 换 网 CNPAC( 后 改 为 CHINAPAC) 通 过 试 运 行 和 验 收, 达 到 了 开 通 业 务 的 条 件, 一 开 始 有 3 个 分 组 节 点 ( 北 京 上 海 广 州 ) 和 8 个 集 中 器 1993 年, 由 10 个 节 点 城 市 组 成 的 国 家 主 干 网 和 各 省 地 县 的 本 地 子 网 组 成 了 覆 盖 全 国 的 CHINAPAC, 覆 盖 范 围 达 两 千 多 个 市 县 镇, 第 1 章 计 算 机 网 络 概 论 7
8 计 算 机 网 络 实 用 技 术 ( 第 三 版 ) 端 口 容 量 达 13 万 个, 每 个 节 点 的 吞 吐 量 达 3200Pkt/s~6400Pkt/s( 分 组 / 秒 ), 用 户 的 通 信 速 率 最 高 可 达 64kbps, 在 北 京 上 海 设 有 国 际 出 入 口 (2) 中 国 数 字 数 据 网 (CHINADDN) 它 是 我 国 的 高 速 信 息 国 道 在 20 世 纪 90 年 代, 受 Internet 发 展 的 刺 激 和 鼓 舞, 中 国 数 字 数 据 网 CHINADDN 发 展 很 快, 它 是 利 用 光 纤 ( 包 括 数 字 微 波 和 卫 星 ) 数 字 电 路 传 输 和 数 字 交 叉 复 用 节 点 组 成 的 数 字 数 据 传 输 网, 具 有 传 输 质 量 高 延 迟 小 可 靠 性 高 一 线 可 多 用 等 优 点, 用 户 可 选 用 的 传 输 带 宽 范 围 宽, 通 信 速 率 可 根 据 需 要 选 择, 电 路 可 自 动 迂 回 CHINADDN 采 用 三 级 网 络 结 构, 一 级 为 全 国 骨 干 网, 二 级 为 省 内 网, 三 级 为 本 地 网 2. 我 国 三 金 工 程 的 建 立 在 建 设 信 息 高 速 公 路 的 世 界 浪 潮 中, 我 国 的 一 批 信 息 技 术 专 家 根 据 国 情 提 出 了 中 国 的 高 速 信 息 网 计 划 由 原 电 子 工 业 部 倡 议, 国 务 院 直 接 组 织 的 三 金 工 程 于 1993 年 下 半 年 开 始 启 动 三 金 工 程 指 金 桥 金 卡 和 金 关 工 程 金 桥 工 程 就 是 要 建 设 我 国 社 会 经 济 信 息 平 台, 即 建 设 国 家 公 用 经 济 信 息 网 这 个 网 是 以 光 纤 卫 星 微 波 程 控 无 线 移 动 等 多 种 方 式, 与 邮 电 部 系 统 数 据 网 互 为 备 用, 并 与 各 部 委 和 各 省 市 的 信 息 数 据 专 用 网 互 联 互 通 金 桥 工 程 是 三 金 工 程 的 基 础 金 卡 工 程 是 指 电 子 货 币 工 程, 是 银 行 信 用 卡 支 付 系 统 工 程 它 是 金 融 电 子 化 和 商 业 流 通 现 代 化 的 重 要 组 成 部 分, 将 与 银 行 内 贸 等 部 门 紧 密 配 合 实 施 金 关 工 程 是 指 国 家 对 外 经 济 贸 易 信 息 网 工 程, 主 要 推 广 电 子 数 据 交 换 (EDI), 实 现 无 纸 贸 易 金 桥 工 程 所 建 的 国 家 公 用 经 济 信 息 网 将 首 先 与 金 融 网 连 通, 满 足 对 外 经 济 贸 易 海 关 和 银 行 现 代 化 的 要 求, 为 商 业 旅 游 气 象 国 家 安 全 科 技 信 息 检 索 等 信 息 系 统 建 设 提 供 通 道, 进 而 用 信 息 网 把 各 部 委 各 省 市 以 及 一 些 大 中 型 企 业 连 接 起 来 3. 我 国 Internet 的 建 立 20 世 纪 90 年 代 兴 起 的 信 息 高 速 公 路 和 因 特 网 的 发 展 促 进 了 我 国 全 国 范 围 的 互 联 网 的 发 展, 开 始 构 建 全 国 范 围 的 公 用 计 算 机 网 络 目 前, 我 国 有 可 以 与 因 特 网 互 联 的 8 个 全 国 范 围 的 主 要 互 联 网, 它 们 是 : 中 国 公 用 计 算 机 互 联 网 CHINANET 中 国 教 育 和 科 研 计 算 机 网 CERNET 中 国 科 学 技 术 网 CSTNET 中 国 网 通 公 用 互 联 网 CNCNET 中 国 联 通 互 联 网 UNINET 宽 带 中 国 网 CHINA169 中 国 国 际 经 济 贸 易 互 联 网 CIETNET 和 中 国 移 动 互 联 网 CMNET CHINANET 始 建 于 1995 年, 该 网 是 Internet 在 中 国 的 延 伸, 是 中 国 Internet 骨 干 网, 由 中 国 电 信 负 责 运 营,CHINANET 由 核 心 层 用 户 接 入 层 和 网 管 中 心 三 个 层 次 构 成, 全 国 各 地 的 用 户 可 通 过 电 话 网 (PSTN) 分 组 网 (CHINAPAC) 数 字 数 据 网 (CHINADDN) 电 子 信 箱 (CHINAMAIL) 等 方 式 入 网 其 主 干 网 由 各 直 辖 市 和 各 省 会 城 市 的 网 络 节 点 构 成 ; 接 入 网 则 由 各 省 自 治 区 内 建 设 的 网 络 节 点 构 成 CHINANET 在 北 京 上 海 和 广 州 分 别 设 有 国 际 出 口 线 路 与 因 特 网 互 联 CERNET 始 建 于 1994 年, 目 的 是 将 各 研 究 所 和 有 关 大 学 通 过 CERNET 连 接 起 来, 为 科 研 人 员 提 供 电 子 邮 件 (E mail) 工 具 WWW 以 及 各 种 信 息 检 索 等 服 务, 以 便 加 强 与 国 外 研 究 院 所 之 间 的 合 作 与 交 流, 缩 短 我 国 在 科 研 领 域 与 发 达 国 家 之 间 的 差 距 它 是 一 个 包 括 主 干 网 地 区 网 和 校 园 网 组 成 的 三 级 结 构 网 络,CERNET 网 络 中 心 设 在 清 华 大 学 CSTNET 是 中 国 科 学 院 负 责 建 设 和 管 理 的 网 络, 是 我 国 最 早 与 因 特 网 相 连 的 互 联 网
CHINAGBN 是 为 国 民 经 济 信 息 化 服 务 的 网 络 工 程, 即 金 桥 工 程, 由 吉 通 通 信 有 限 责 任 公 司 负 责,CHINAGBN 是 一 个 利 用 卫 星 网 和 光 纤 网 的 天 地 合 一 网, 为 金 字 工 程 ( 金 税 金 桥 金 关 ) 服 务 UNINET 是 成 立 于 1994 年 7 月 19 日 的 中 国 联 通 数 据 网 它 采 用 ATM+IP 组 网 模 式, 以 ATM 信 元 交 换 为 核 心, 是 一 个 具 有 电 信 级 安 全 可 靠 保 证 的 运 营 网 络 中 国 联 通 利 用 宽 带 数 据 网 的 网 络 优 势, 向 社 会 开 放 虚 拟 专 网 (VPN) 公 用 计 算 机 互 联 网 (CNUNINET) 数 据 承 载 IP 电 话 / 传 真 等 多 种 业 务 CNC 是 在 国 务 院 信 息 产 业 部 的 直 接 领 导 和 大 力 支 持 下, 由 中 国 科 学 院 广 播 电 影 电 视 总 局 铁 道 部 上 海 市 政 府 四 方 股 东 共 同 投 资 组 建 的 新 一 代 电 信 运 营 企 业 中 国 网 络 通 信 有 限 公 司 承 担 建 设 与 运 营 的 中 国 高 速 互 联 网 络 示 范 工 程 中 国 网 通 公 用 互 联 网 (CNCNET) 是 新 一 代 开 放 的 IP Over DWDM 全 光 纤 电 信 网 络 与 传 统 电 信 网 络 不 同, 它 以 基 于 分 组 交 换 的 数 据 通 信 为 基 础, 提 供 语 音 图 像 传 真 数 据 等 全 方 位 的 基 于 IP 技 术 的 高 品 质 电 信 服 务 随 着 我 国 宽 带 基 础 服 务 覆 盖 率 持 续 扩 大, 带 动 了 宽 带 用 户 规 模 的 增 长 截 至 2012 年 6 月 底, 我 国 网 民 规 模 已 经 达 到 5.38 亿 人, 互 联 网 普 及 率 为 39.9% 引 人 注 目 的 是, 手 机 网 民 规 模 达 到 3.88 亿, 手 机 首 次 超 越 台 式 电 脑 成 为 第 一 大 上 网 终 端 2012 年 6 月, 中 国 互 联 网 络 信 息 中 心 (CNNIC) 公 布 了 中 国 互 联 网 络 发 展 状 况 统 计 报 告 调 查 结 果 显 示, 截 至 2012 年 底, 我 国 国 际 线 路 的 总 容 量 达 到 1548811Mbps 最 近 几 年 的 国 际 出 口 带 宽 发 展 如 图 1 4 所 示, 主 要 骨 干 网 络 国 际 出 口 带 宽 分 布 情 况 如 表 1 1 所 示 2000000 Mbps 1600000 1200000 800000 400000 0 1,548,811 1,389,529 1,098,957 1,182,261 998,217 866,367 747,541 16.8% 15.9% 15.2% 17.5% 10.1% 11.5% 7.6% 2009.6 2009.12 2010.6 2010.12 2011.6 2011.12 2012.6 50% 40% 30% 20% 10% 0% 国 际 出 口 带 宽 增 长 率 图 1 4 我 国 国 际 出 口 带 宽 的 增 长 情 况 表 1 1 主 要 骨 干 网 络 国 际 出 口 带 宽 数 主 要 骨 干 网 络 国 际 出 口 带 宽 数 (Mbps) 中 国 电 信 842598 中 国 联 通 477867 中 国 移 动 198129 中 国 科 技 网 18600 中 国 教 育 和 科 研 计 算 机 网 11615 中 国 国 际 经 济 贸 易 互 联 网 2 合 计 1548811 第 1 章 计 算 机 网 络 概 论 9
10 计 算 机 网 络 实 用 技 术 ( 第 三 版 ) 1.2 计 算 机 网 络 的 定 义 和 组 成 1.2.1 计 算 机 网 络 的 定 义 计 算 机 网 络 的 定 义 随 网 络 技 术 的 更 新 可 从 不 同 的 角 度 给 以 描 述, 目 前 人 们 已 公 认 的 有 关 计 算 机 网 络 的 定 义 是 : 计 算 机 网 络 是 将 地 理 位 置 不 同 且 有 独 立 功 能 的 多 个 计 算 机 系 统 利 用 通 信 设 备 和 线 路 互 相 连 接 起 来, 并 以 功 能 完 善 的 网 络 软 件 ( 包 括 网 络 通 信 协 议 网 络 操 作 系 统 等 ) 实 现 网 络 资 源 共 享 的 系 统 在 上 述 的 定 义 中, 有 以 下 特 点 : (1) 计 算 机 的 数 量 是 多 个, 而 不 是 单 一 的 (2) 计 算 机 是 能 够 独 立 工 作 的 系 统 任 何 一 台 计 算 机 都 不 能 干 预 其 他 计 算 机 的 工 作, 例 如 启 动 关 闭 等 任 意 两 台 计 算 机 之 间 没 有 主 从 关 系 (3) 计 算 机 可 以 处 在 异 地 每 台 计 算 机 所 处 的 地 理 位 置 对 所 有 的 用 户 是 完 全 透 明 的 (4) 处 在 异 地 的 多 台 计 算 机 由 通 信 设 备 和 通 信 线 路 进 行 连 接, 从 而 使 各 自 具 备 独 立 功 能 的 计 算 机 系 统 成 为 一 个 整 体 (5) 在 连 接 起 来 的 系 统 中 必 须 有 完 善 的 通 信 协 议 信 息 交 换 技 术 网 络 操 作 系 统 等 软 件 对 这 个 连 接 在 一 起 的 硬 件 系 统 进 行 统 一 的 管 理, 从 而 使 其 具 备 数 据 通 信 远 程 信 息 处 理 资 源 共 享 的 功 能 定 义 中 涉 及 的 资 源 应 该 包 括 硬 件 资 源 (CPU 大 容 量 的 磁 盘 光 盘 打 印 机 等 ) 和 软 件 资 源 ( 语 言 编 译 器 文 本 编 辑 器 各 种 软 件 工 具 应 用 程 序 等 ) 1.2.2 计 算 机 网 络 的 基 本 组 成 从 系 统 角 度 上 看, 计 算 机 网 络 由 硬 件 系 统 和 软 件 系 统 组 成 1. 计 算 机 网 络 硬 件 系 统 计 算 机 网 络 硬 件 系 统 包 括 : 主 计 算 机 终 端 集 中 器 前 端 处 理 机 通 信 处 理 机 通 信 控 制 器 线 路 控 制 器 等 2. 计 算 机 网 络 软 件 系 统 计 算 机 网 络 软 件 系 统 是 实 现 网 络 功 能 不 可 缺 少 的 环 境, 通 常 包 括 : (1) 网 络 操 作 系 统 : 是 最 主 要 的 网 络 软 件, 负 责 管 理 网 络 中 的 各 种 软 硬 件 资 源 (2) 网 络 通 信 软 件 : 实 现 网 络 中 节 点 间 的 通 信 (3) 网 络 协 议 和 协 议 软 件 : 通 过 协 议 程 序 实 现 网 络 协 议 功 能 (4) 网 络 管 理 软 件 : 用 来 对 网 络 资 源 进 行 管 理 和 维 护 (5) 网 络 应 用 软 件 : 为 用 户 提 供 服 务, 解 决 某 方 面 的 实 际 应 用 问 题 1.2.3 通 信 子 网 与 资 源 子 网 计 算 机 网 络 从 逻 辑 结 构 上 可 以 分 成 两 部 分 : 资 源 子 网 和 通 信 子 网 前 者 负 责 数 据 处 理, 向 网 络 用 户 提 供 各 种 网 络 资 源 及 网 络 服 务 ; 后 者 是 负 责 数 据 转 发 的 内 层 通 信 子 网 二 者 在 功 能 上 各 负 其 责, 通 过 一 系 列 计 算 机 网 络 协 议 将 二 者 紧 密 地 结 合 在 一 起, 共 同 完 成 计 算 机 网 络 工 作
用 户 资 源 子 网 专 门 负 责 全 网 的 信 息 处 理 任 务, 以 实 现 最 大 限 度 地 共 享 全 网 资 源 的 目 标 用 户 资 源 子 网 包 括 主 机 及 其 他 信 息 资 源 设 备 通 信 子 网 是 计 算 机 网 络 中 负 责 数 据 通 信 的 部 分, 传 输 介 质 可 以 是 架 空 明 线 双 绞 线 同 轴 电 缆 光 纤 等 有 线 通 信 线 路, 也 可 以 是 微 波 通 信 卫 星 等 无 线 通 信 线 路 一 般 终 端 与 主 计 算 机 终 端 与 节 点 计 算 机 及 集 中 器 之 间 采 用 低 速 通 信 线 路 ; 各 计 算 机 之 间, 包 括 主 计 算 机 与 通 信 处 理 机 及 集 中 器 之 间 采 用 高 速 通 信 线 路 节 点 计 算 机 和 高 速 通 信 线 路 组 成 独 立 的 数 据 通 信 系 统, 承 担 全 网 络 的 数 据 传 输 交 换 加 工 和 变 换 等 通 信 处 理 工 作, 即 将 一 台 主 计 算 机 的 输 出 信 息 传 送 给 另 一 台 主 计 算 机 1.3 计 算 机 网 络 的 功 能 和 应 用 个 方 面 : 1.3.1 计 算 机 网 络 的 功 能 虽 然 不 同 类 型 的 计 算 机 网 络 各 自 有 不 同 的 功 能, 但 其 共 同 的 主 要 功 能 可 以 归 纳 为 以 下 几 (1) 通 信 功 能 通 信 功 能 是 计 算 机 网 络 最 基 本 的 功 能, 并 且 通 信 功 能 还 是 计 算 机 网 络 其 他 各 种 功 能 的 基 础 所 以 通 信 功 能 是 计 算 机 网 络 最 重 要 的 功 能 现 代 社 会 信 息 量 激 增, 信 息 交 换 也 日 益 增 多, 例 如 仅 每 年 需 要 传 递 的 信 件 就 有 几 万 吨, 而 计 算 机 网 络 则 为 分 散 在 世 界 各 地 的 用 户 提 供 了 强 有 力 的 通 信 手 段 目 前,IP 电 话 网 上 寻 呼 网 络 即 时 通 信 和 E mail 已 成 为 人 们 重 要 的 通 信 手 段 通 过 计 算 机 网 络, 用 户 可 以 十 分 方 便 快 捷 地 在 全 球 范 围 内 传 递 电 子 邮 件 (E mail), 发 布 新 闻 消 息, 传 输 和 查 询 文 字 资 料 图 形 图 像 和 语 音 信 息 计 算 机 网 络 还 为 各 国 的 科 学 家 和 工 程 师 们 提 供 了 一 个 网 络 环 境, 在 此 基 础 上 可 以 建 立 一 种 新 型 的 合 作 方 式 : 协 同 工 作 异 地 的 科 学 家 和 工 程 师 们 能 够 通 过 计 算 机 网 络 同 时 进 行 相 同 的 课 题 研 究 并 分 担 研 究 工 作 的 各 个 部 分 网 络 通 信 功 能 极 大 地 缩 短 了 通 信 的 时 间 和 距 离, 使 得 生 活 工 作 在 不 同 地 方 的 人 们 可 以 很 方 便 地 进 行 交 流 与 合 作, 真 正 实 现 了 海 内 存 知 己, 天 涯 若 比 邻 (2) 资 源 共 享 计 算 机 资 源 主 要 指 计 算 机 硬 件 资 源 软 件 资 源 和 数 据 资 源, 所 以 计 算 机 网 络 中 的 资 源 共 享 包 括 硬 件 资 源 共 享 软 件 资 源 共 享 和 数 据 资 源 共 享 硬 件 资 源 共 享 共 享 的 硬 件 资 源 包 括 超 大 型 存 储 器 打 印 机 高 速 处 理 器 大 容 量 磁 盘 和 昂 贵 的 巨 型 计 算 机 专 用 外 部 设 备 等 硬 件 资 源 共 享, 可 使 网 络 中 各 单 位 的 各 区 域 的 资 源 互 通 有 无, 避 免 硬 件 设 备 的 重 复 购 置, 提 高 了 设 备 的 利 用 率, 降 低 了 系 统 成 本 软 件 资 源 共 享 层 出 不 穷 的 计 算 机 软 件 是 网 络 上 的 宝 贵 财 富, 而 其 中 不 少 软 件 是 免 费 的 共 享 的 软 件 资 源 包 括 各 种 语 言 处 理 程 序 服 务 程 序 和 众 多 的 网 络 软 件, 例 如 办 公 管 理 软 件 电 子 课 件 和 联 机 考 试 软 件 等 软 件 共 享 可 以 避 免 软 件 研 究 上 的 重 复 劳 动 数 据 资 源 共 享 共 享 的 数 据 资 源 包 括 各 种 大 型 数 据 库 数 据 文 件 和 多 媒 体 信 息 等 第 1 章 计 算 机 网 络 概 论 11
12 计 算 机 网 络 实 用 技 术 ( 第 三 版 ) 例 如 电 子 图 书 库 电 子 档 案 库 学 生 成 绩 库 科 技 动 态 信 息 视 频 点 播 (VOD) 网 上 教 学 网 上 书 店 网 上 购 物 网 上 订 票 网 上 电 视 直 播 网 上 证 券 交 易 各 类 新 闻 等, 通 过 网 络 正 逐 渐 走 进 普 通 百 姓 的 生 活 学 习 和 工 作 当 中 数 据 共 享 避 免 了 大 量 的 重 复 劳 动, 不 仅 可 以 达 到 高 效 经 济 和 少 出 差 错 的 目 的, 而 且 数 据 的 共 享 存 储 也 便 于 集 中 管 理, 减 少 运 行 成 本 总 之, 通 过 资 源 共 享, 提 高 了 系 统 资 源 利 用 率, 使 系 统 的 整 体 性 能 价 格 比 得 到 了 提 高 (3) 提 高 系 统 的 可 靠 性 在 一 个 系 统 中, 当 某 台 计 算 机 某 个 部 件 或 某 个 程 序 出 现 故 障 时, 必 须 通 过 替 换 资 源 的 办 法 来 维 持 系 统 的 继 续 运 行, 以 避 免 系 统 瘫 痪 而 在 计 算 机 网 络 中, 各 台 计 算 机 可 彼 此 互 为 后 备 机, 每 一 种 资 源 ( 尤 其 是 程 序 和 数 据 ) 都 可 以 在 两 台 或 多 台 计 算 机 上 进 行 备 份 这 样 当 某 台 计 算 机 某 个 部 件 或 某 个 程 序 出 现 故 障 时, 其 任 务 就 可 以 由 其 他 计 算 机 或 其 他 备 份 的 资 源 所 代 替, 避 免 了 系 统 瘫 痪, 提 高 了 系 统 的 可 靠 性 对 在 军 事 银 行 业 航 空 和 其 他 许 多 应 用 中 出 现 硬 件 故 障 后 仍 能 继 续 工 作 的 能 力 具 有 极 其 重 要 的 意 义 (4) 网 络 分 布 式 处 理 与 均 衡 负 载 网 络 分 布 式 处 理, 是 指 把 同 一 任 务 分 配 到 分 布 于 网 络 中 不 同 地 理 位 置 的 节 点 机 上 协 同 完 成 通 常, 对 于 复 杂 的 综 合 性 的 大 型 任 务, 可 以 采 用 合 适 的 算 法 将 任 务 分 散 到 网 络 中 不 同 的 计 算 机 上 去 执 行 在 同 一 网 络 内 的 各 台 计 算 机 可 通 过 协 同 操 作 和 并 行 处 理 来 提 高 整 个 系 统 的 处 理 能 力, 共 同 完 成 仅 依 靠 单 台 计 算 机 难 以 完 成 的 复 杂 的 综 合 性 的 大 型 任 务 另 外, 当 网 络 中 某 台 计 算 机 某 个 部 件 负 担 过 重 时, 通 过 网 络 操 作 系 统 的 合 理 调 度 可 将 其 任 务 的 一 部 分 转 交 给 其 他 较 为 空 闲 的 计 算 机 或 资 源 去 完 成 ; 对 于 地 理 跨 度 大 的 远 程 网, 还 可 以 利 用 时 差 来 解 决 日 夜 负 载 的 不 均 衡 现 象 例 如, 美 国 的 银 行 晚 上 停 止 营 业 后, 可 以 将 资 源 通 过 网 络 转 借 给 正 是 白 天 的 东 南 亚 的 某 国 银 行, 东 南 亚 的 某 国 银 行 就 可 在 白 天 利 用 这 些 资 源, 到 晚 上 再 归 还 给 美 国 的 银 行 这 样 不 仅 提 高 了 资 源 的 利 用 率, 还 达 到 了 均 衡 使 用 网 络 资 源, 实 现 网 络 分 布 式 处 理 的 目 的 这 种 协 同 计 算 机 网 络 支 持 下 的 分 布 式 系 统 是 应 用 研 究 的 一 个 重 要 方 向 (5) 分 散 数 据 的 综 合 处 理 网 络 系 统 还 可 以 有 效 地 将 分 散 在 网 络 各 计 算 机 中 的 数 据 资 料 信 息 收 集 起 来, 从 而 达 到 对 分 散 的 数 据 资 料 进 行 综 合 分 析 处 理, 并 把 正 确 的 分 析 结 果 反 馈 给 各 相 关 用 户 的 目 的 例 如, 军 事 指 挥 系 统 中 的 计 算 机 网 络, 可 以 快 速 有 效 地 将 遍 布 在 十 分 辽 阔 地 域 范 围 内 的 各 计 算 机 中 任 何 可 疑 的 目 标 信 息 收 集 起 来, 迅 速 地 对 目 标 信 息 进 行 综 合 分 析 处 理, 及 时 地 向 相 关 部 门 发 出 警 报, 从 而 为 军 事 最 高 决 策 机 构 采 取 有 效 措 施 提 供 正 确 可 靠 的 情 报 依 据 1.3.2 计 算 机 网 络 的 应 用 计 算 机 网 络 自 20 世 纪 60 年 代 末 诞 生 以 来, 仅 几 十 年 时 间, 就 以 异 常 迅 猛 的 速 度 发 展 起 来, 并 在 工 业 农 业 商 业 交 通 运 输 文 化 教 育 国 防 军 事 科 学 研 究 等 领 域 获 得 了 越 来 越 广 泛 的 应 用 工 厂 企 业 可 以 利 用 网 络 实 现 生 产 过 程 的 自 动 监 督 控 制 和 管 理 ; 交 通 运 输 行 业 可 以 利 用 网 络 进 行 运 营 的 自 动 化 管 理 和 调 度 优 化 ; 教 育 科 研 部 门 不 仅 可 以 利 用 网 络 的 通 信 功 能 和 资 源 共 享 功 能 进 行 情 报 检 索 科 技 协 作 和 学 术 交 流, 还 可 以 进 行 远 程 教 育 ; 国 防 军 事 上 可 以 利 用 网 络
实 现 军 事 情 报 的 快 速 收 集 跟 踪 控 制 与 指 挥 ; 电 子 商 务 电 子 政 务 的 出 现 和 发 展, 使 得 计 算 机 网 络 在 商 业 和 行 政 管 理 等 方 面 也 展 现 出 了 广 阔 的 应 用 前 景 总 之, 计 算 机 网 络 作 为 信 息 收 集 存 储 传 输 处 理 和 利 用 的 整 体 系 统, 将 在 信 息 化 社 会 中 得 到 更 加 广 泛 的 应 用 随 着 网 络 技 术 的 不 断 发 展, 各 种 网 络 应 用 层 出 不 穷, 并 将 逐 渐 深 入 到 社 会 的 各 个 领 域 及 人 们 的 日 常 生 活 当 中, 极 大 地 改 变 着 人 们 的 工 作 学 习 生 活 乃 至 思 维 方 式 可 以 毫 不 夸 张 地 说, 在 未 来, 谁 拥 有 信 息 资 源, 谁 能 有 效 地 利 用 信 息 资 源, 谁 就 能 在 各 种 竞 争 中 占 据 主 导 地 位 1.4 计 算 机 网 络 的 分 类 从 不 同 的 角 度 分 析 计 算 机 网 络, 按 不 同 的 标 准 对 计 算 机 网 络 进 行 分 类, 更 有 利 于 全 面 地 了 解 计 算 机 网 络 的 特 性 1.4.1 计 算 机 网 络 的 不 同 分 类 (1) 按 网 络 的 拓 扑 结 构 分 类, 有 星 型 网 环 型 网 总 线 网 树 型 网 网 状 网 和 混 合 网 (2) 按 网 络 的 交 换 方 式 分 类, 有 电 路 交 换 网 信 息 交 换 网 分 组 交 换 网 帧 交 换 网 信 元 交 换 网 ( 即 ATM 网 ) (3) 按 传 输 介 质 分 类, 有 细 缆 网 双 绞 线 网 光 纤 网 卫 星 网 无 线 网 (4) 按 使 用 单 位 或 性 质 分 类, 有 企 业 网 校 园 网 政 府 网 教 育 科 研 网 (5) 按 应 用 性 质 分 类, 有 证 券 业 务 网 新 闻 综 合 业 务 网 多 媒 体 公 用 信 息 网 (6) 按 网 络 操 作 系 统 分 类, 有 NetWare 网 Windows NT 网 LAN Manager 网 (7) 按 生 产 厂 家 分 类, 有 Novell 网 IBM Token Ring 网 3Com Ethernet 网 (8) 按 网 络 的 控 制 方 式 分 类, 有 集 中 式 网 络 分 布 式 网 络 (9) 按 网 络 协 议 分 类, 有 TCP/IP 网 X.25 网 ATM 网 FDDI 网 (10) 按 网 络 的 传 输 带 宽 分 类, 有 窄 带 网 宽 带 网 (11) 按 普 及 程 度 分 类, 有 专 用 网 络 公 众 网 络 但 上 述 这 些 分 类 标 准 只 给 出 了 网 络 某 一 方 面 的 特 征, 并 不 能 反 映 网 络 技 术 的 本 质 最 常 用 且 最 重 要 的 分 类 方 法 有 两 种, 即 根 据 网 络 的 传 输 技 术 和 网 络 的 覆 盖 范 围 分 类 1.4.2 根 据 网 络 的 传 输 技 术 进 行 分 类 网 络 所 采 用 的 传 输 技 术 决 定 了 网 络 的 主 要 技 术 特 点, 因 此 根 据 网 络 所 采 用 的 传 输 技 术 对 网 络 进 行 分 类 是 一 种 很 重 要 的 方 法 在 通 信 技 术 中, 通 信 信 道 的 类 型 有 两 类 : 广 播 通 信 信 道 与 点 到 点 通 信 信 道 在 广 播 通 信 信 道 中, 多 个 节 点 共 享 一 个 通 信 信 道, 一 个 节 点 广 播 信 息, 其 他 节 点 则 接 收 信 息 而 在 点 到 点 通 信 信 道 中, 一 条 通 信 线 路 只 能 连 接 一 对 节 点, 如 果 两 个 节 点 之 间 没 有 直 接 连 接 的 线 路, 那 么 它 们 只 能 通 过 中 间 节 点 转 接 显 然, 网 络 要 通 过 通 信 信 道 完 成 数 据 传 输 任 务, 所 采 用 的 传 输 技 术 也 只 可 能 有 两 类, 即 广 播 (Broadcast) 方 式 与 点 到 点 (Point to Point) 方 式 这 样, 相 应 的 计 算 机 网 络 也 可 以 分 为 两 类 : 广 播 式 网 络 和 点 到 点 式 网 络 第 1 章 计 算 机 网 络 概 论 13
14 计 算 机 网 络 实 用 技 术 ( 第 三 版 ) 1. 广 播 式 网 络 (Broadcast Networks) 在 广 播 式 网 络 中, 所 有 联 网 计 算 机 都 共 享 一 个 公 共 通 信 信 道 当 一 台 计 算 机 利 用 共 享 通 信 信 道 发 送 报 文 分 组 时, 所 有 其 他 的 计 算 机 都 会 接 收 到 这 个 分 组 由 于 发 送 的 分 组 中 带 有 目 的 地 址 与 源 地 址, 接 收 到 该 分 组 的 计 算 机 将 检 查 目 的 地 址 是 否 与 本 节 点 地 址 相 同 如 果 被 接 收 报 文 分 组 的 目 的 地 址 与 本 节 点 地 址 相 同, 则 接 收 该 分 组, 否 则 丢 弃 该 分 组 显 然, 在 广 播 式 网 络 中, 发 送 的 报 文 分 组 的 目 的 地 址 可 以 有 3 类 : 单 一 节 点 地 址 多 节 点 地 址 和 广 播 地 址 2. 点 到 点 式 网 络 (Point to Point Networks) 与 广 播 式 网 络 相 反, 在 点 到 点 式 网 络 中, 每 条 物 理 线 路 连 接 一 对 计 算 机 假 如 两 台 计 算 机 之 间 没 有 直 接 连 接 的 线 路, 那 么 它 们 之 间 的 分 组 传 输 就 要 通 过 中 间 节 点 的 接 收 存 储 和 转 发, 直 至 目 的 节 点 由 于 连 接 多 台 计 算 机 之 间 的 线 路 结 构 可 能 是 复 杂 的, 因 此 从 源 节 点 到 目 的 节 点 可 能 存 在 多 条 路 由 分 组 从 通 信 子 网 的 源 节 点 到 达 目 的 节 点 的 路 由 需 要 由 路 由 选 择 算 法 决 定 采 用 分 组 存 储 转 发 与 路 由 选 择 是 点 到 点 式 网 络 与 广 播 式 网 络 的 重 要 区 别 之 一 1.4.3 根 据 网 络 的 覆 盖 范 围 进 行 分 类 计 算 机 网 络 按 照 其 覆 盖 的 地 理 范 围 进 行 分 类, 可 以 很 好 地 反 映 不 同 类 型 网 络 的 技 术 特 征 由 于 网 络 覆 盖 的 地 理 范 围 不 同, 它 们 所 采 用 的 传 输 技 术 也 就 不 同, 因 而 形 成 了 不 同 的 网 络 技 术 特 点 与 网 络 服 务 功 能 按 覆 盖 的 地 理 范 围 进 行 分 类, 计 算 机 网 络 可 以 分 为 以 下 3 类 : (1) 局 域 网 (Local Area Network,LAN) : 局 域 网 用 于 将 有 限 范 围 内 ( 如 一 个 实 验 室 一 幢 大 楼 一 个 校 园 ) 的 各 种 计 算 机 终 端 与 外 部 设 备 互 连 成 网 局 域 网 按 照 采 用 的 技 术 应 用 范 围 和 协 议 标 准 的 不 同 可 以 分 为 共 享 局 域 网 与 交 换 局 域 网 局 域 网 技 术 发 展 迅 速, 应 用 日 益 广 泛, 是 计 算 机 网 络 中 最 活 跃 的 领 域 之 一 (2) 城 域 网 (Metropolitan Area Network,MAN) : 城 市 地 区 网 络 常 简 称 为 城 域 网 城 域 网 是 介 于 广 域 网 与 局 域 网 之 间 的 一 种 高 速 网 络 城 域 网 设 计 的 目 标 是 要 满 足 几 十 公 里 范 围 内 的 大 量 企 业 机 关 公 司 的 多 个 局 域 网 互 连 的 需 求, 以 实 现 大 量 用 户 之 间 的 数 据 语 音 图 形 与 视 频 等 多 种 信 息 的 传 输 功 能 (3) 广 域 网 (Wide Area Network,WAN) : 广 域 网 也 称 为 远 程 网 它 所 覆 盖 的 地 理 范 围 可 以 从 几 十 公 里 到 几 千 公 里 广 域 网 覆 盖 一 个 国 家 地 区 或 横 跨 几 个 洲, 形 成 国 际 性 的 远 程 网 络 广 域 网 的 通 信 子 网 主 要 使 用 分 组 交 换 技 术 广 域 网 的 通 信 子 网 可 以 利 用 公 用 分 组 交 换 网 卫 星 通 信 网 和 无 线 分 组 交 换 网, 它 将 分 布 在 不 同 地 区 的 计 算 机 系 统 互 联 起 来, 达 到 资 源 共 享 的 目 的 1.5 计 算 机 网 络 的 拓 扑 结 构 1.5.1 计 算 机 网 络 拓 扑 结 构 的 概 念 计 算 机 网 络 设 计 的 第 一 步 就 是 要 解 决 在 给 定 计 算 机 的 位 置 及 保 证 一 定 的 网 络 响 应 时 间 吞 吐 量 和 可 靠 性 的 条 件 下, 通 过 选 择 适 当 的 线 路 线 路 容 量 连 接 方 式, 使 整 个 网 络 的 结 构 合
理, 成 本 低 廉 为 了 应 付 复 杂 的 网 络 结 构 设 计, 人 们 引 入 了 网 络 拓 扑 的 概 念 拓 扑 学 是 几 何 学 的 一 个 分 支, 它 是 从 图 论 演 变 过 来 的 拓 扑 学 首 先 把 实 体 抽 象 成 与 其 大 小 形 状 无 关 的 点, 将 连 接 实 体 的 线 路 抽 象 成 线, 进 而 研 究 点 线 面 之 间 的 关 系 计 算 机 网 络 拓 扑 通 过 网 络 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 实 体 间 的 结 构 关 系 拓 扑 设 计 是 建 设 计 算 机 网 络 的 首 步, 也 是 实 现 各 种 网 络 协 议 的 基 础, 它 对 网 络 性 能 系 统 可 靠 性 与 通 信 费 用 都 有 重 大 影 响 计 算 机 网 络 拓 扑 主 要 是 指 通 信 子 网 的 拓 扑 构 型 1.5.2 网 络 拓 扑 结 构 的 分 类 和 特 点 网 络 拓 扑 根 据 通 信 子 网 中 通 信 信 道 的 类 型 可 以 分 为 两 类 : 点 到 点 线 路 通 信 子 网 的 拓 扑 和 广 播 信 道 通 信 子 网 的 拓 扑 在 采 用 点 到 点 线 路 的 通 信 子 网 中, 每 条 物 理 线 路 连 接 一 对 节 点 采 用 点 到 点 线 路 的 通 信 子 网 的 基 本 拓 扑 构 型 有 4 类 : 星 型 环 型 树 型 和 网 状 型, 如 图 1 5 所 示 (a) 总 线 型 拓 扑 (b) 树 型 拓 扑 (c) 星 型 拓 扑 (d) 环 型 拓 扑 (e) 网 状 型 拓 扑 图 1 5 计 算 机 网 络 拓 扑 结 构 在 采 用 广 播 信 道 的 通 信 子 网 中, 一 条 公 共 的 通 信 信 道 被 多 个 网 络 节 点 共 享 采 用 广 播 信 道 的 通 信 子 网 的 基 本 拓 扑 构 型 主 要 有 4 种 : 总 线 型 树 型 环 型 和 无 线 通 信 与 卫 星 通 信 型 下 面 简 单 介 绍 各 种 拓 扑 结 构 的 特 点 (1) 星 型 拓 扑 的 主 要 特 点 在 星 型 拓 扑 构 型 中, 节 点 通 过 点 到 点 通 信 线 路 与 中 心 节 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 节 点 星 型 拓 扑 构 型 结 构 简 单, 易 于 实 现, 便 于 管 理, 但 是 网 络 的 中 心 节 点 也 是 全 网 可 靠 性 的 瓶 颈, 中 心 节 点 的 故 障 可 能 造 成 全 网 瘫 痪 (2) 环 型 拓 扑 的 主 要 特 点 在 环 型 拓 扑 构 型 中, 节 点 通 过 点 到 点 通 信 线 路 连 接 成 闭 合 环 路, 环 中 数 据 将 沿 一 个 方 向 逐 站 传 送 环 型 拓 扑 结 构 简 单, 传 输 延 时 确 定, 但 是 环 中 每 个 节 点 与 连 接 节 点 之 间 的 通 信 线 路 都 可 能 成 为 网 络 可 靠 性 的 瓶 颈 环 中 任 何 一 个 节 点 出 现 线 路 故 障, 第 1 章 计 算 机 网 络 概 论 15
16 计 算 机 网 络 实 用 技 术 ( 第 三 版 ) 都 可 能 造 成 网 络 瘫 痪 为 保 证 环 的 正 常 工 作, 需 要 较 复 杂 的 环 维 护 处 理 程 序 环 节 点 的 加 入 和 撤 出 过 程 都 比 较 复 杂 (3) 树 型 拓 扑 的 主 要 特 点 树 型 拓 扑 构 型 可 以 看 成 是 星 型 拓 扑 的 扩 展 在 树 型 拓 扑 构 型 中, 节 点 按 层 次 进 行 连 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 一 般 不 进 行 数 据 交 换 或 数 据 交 换 量 小 树 型 拓 扑 网 络 适 用 于 汇 集 信 息 的 应 用 要 求 (4) 网 状 型 拓 扑 的 主 要 特 点 网 状 拓 扑 构 型 又 称 为 无 规 则 型 在 网 状 拓 扑 构 型 中, 节 点 之 间 的 连 接 是 任 意 的, 没 有 规 律 网 状 拓 扑 的 主 要 优 点 是 系 统 可 靠 性 高, 但 结 构 复 杂, 必 须 采 用 路 由 选 择 算 法 与 流 量 控 制 方 法 目 前 实 际 存 在 与 使 用 的 广 域 网 基 本 上 都 是 采 用 网 状 拓 扑 构 型 习 题 一 一 选 择 题 1. 在 构 型 中, 节 点 通 过 点 到 点 通 信 线 路 与 中 心 节 点 连 接 A. 环 型 拓 扑 B. 网 状 拓 扑 C. 树 型 拓 扑 D. 星 型 拓 扑 2. 以 下 不 是 实 现 网 络 功 能 所 不 可 缺 少 的 软 件 环 境 A. 网 络 操 作 系 统 B. 网 络 通 信 软 件 C. 网 络 协 议 和 协 议 软 件 D. 办 公 软 件 3. 通 信 控 制 设 备 用 来 为 用 户 提 供 入 网 手 段, 包 括 A. 集 中 器 B. 信 号 变 换 器 C. 多 路 复 用 器 D. 终 端 二 填 空 题 1. 计 算 机 网 络 由 负 责 信 息 传 递 的 和 负 责 信 息 处 理 的 组 成 2. 计 算 机 网 络 的 功 能 主 要 有 : 通 信 功 能 提 高 系 统 的 可 靠 性 网 络 分 布 式 处 理 与 均 衡 负 载 3. 计 算 机 网 络 的 演 变 和 发 展 可 概 括 为 和 三 个 阶 段 三 简 答 题 1. 计 算 机 网 络 的 发 展 可 划 分 为 几 个 阶 段? 请 指 出 每 个 阶 段 的 主 要 特 点 2. 什 么 是 计 算 机 网 络? 3. 局 域 网 城 域 网 与 广 域 网 的 主 要 特 征 是 什 么? 4. 计 算 机 网 络 可 从 哪 几 个 方 面 进 行 分 类? 5. 常 见 的 计 算 机 网 络 拓 扑 有 哪 几 种? 各 有 什 么 特 点?