第1单元计算机网络基础Word文件下载.docx
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联网、上网、计算机网络等名词在日常的生活与工作中,人们已耳熟能详,但如何给“计算机网络”下个定义呢?
在正式接触其本质之前,有必要对研究的对象进行界定。
【分析与解决】
随着计算机应用的深入,特别是家用计算机的普及,用户一方面希望能共享信息资源,另一方面希望能在计算机之间相互传递信息。
个人计算机的硬件和软件配置一般比较低,其功能也有限,因此,利用大型或巨型计算机的硬件和软件资源,以及它们所管理的信息资源为众多的微型计算机所共享,以便充分扩充个人计算机的功能。
人们逐渐认识到,一台计算机的资源再多也只能是“信息孤岛”,只有顺畅的交流才能使孤岛上的信息流动、汇集起来,为全球用户共享。
这些需要促使人们将分散的计算机连接成网,使计算机应用向网络化方向发展。
计算机应用领域有一句非常流行的话:
计算机就是网络,网络就是计算机。
计算机网络是现代通信技术与计算机技术相结合的产物。
所谓计算机网络,就是把分布在不同地理区域的具有独立功能的计算机及专门的外部设备用通信线路互联,形成一个规模大、功能强的网络系统,从而使众多的计算机可以方便地相互传递信息,共享硬件、软件、数据信息等资源。
通俗地说,网络就是通过电缆、电话线或无线介质等互相联通的计算机集合。
在本定义中,包含三方面的内容:
第一,我们研究的对象是“具有独立功能的计算机”,这就有别于现在的信息家电或上网电视等设备;
第二,判断两台计算机是否联网的标准是通信是否通畅;
第三,联网的目的是资源共享。
这里所说的资源包括硬件资源和软件资源两部分。
网络有大有小,有简单也有复杂。
最简单的网络是仅用一根线将两台计算机连接起来(如有人想玩双机对打的游戏),而复杂的网络可以连接成千上万台计算机(如国际互联网上的计算机数量已超过1亿台)。
这些网络是如何分类的呢?
网络的分类有多种方法,最简单的划分方法就是从网络所跨的范围大小来分,这时可将网络分为:
局域网(localareanetwork,LAN):
网络跨度一般在10km以内,例如一个家庭、一间教室(机房)、一个学校或一个单位的内部网络,就是典型的局域网。
广域网(wideareanetwork,WAN):
若将一个大学内部的局域网与远在10km以外的该大学附中的局域网连接起来,这个网就是广域网。
城域网:
将不同城市间的网络再连在一起,这样的网络比某大学及其附中的网络复杂得多。
这个网络称为城域网。
国际互联网:
就是Internet,指将不同国家之间的网络再连接在一起。
目前,接入互联网的国家和地区总数已超过200个,这个数字比联合国的会员单位还多。
这是一个没有国界的大家庭。
城域网和国际互联网都是广域网的特例。
其他网络的分类方法将在以后各单元中分别介绍。
为什么要将一台计算机连接到另一台计算机上?
请看下面的实例。
办公室有两个职员,都有计算机,但只有王先生的计算机上连接着一台打印机。
如果李先生要打印文件,怎么办?
再买一台打印机吗?
其实,只要将他们的计算机联网,王先生计算机上连接着的打印机就可以“共享”给李先生使用,不用再买额外的打印机了,如图1.1所示。
图1.1网络的最简单应用
总体来说,计算机联网后有以下好处:
(1)可以提高工作效率。
使用电子邮件,不需打印便函,即可快速发出邮件;
使用信息管理系统,不需要从一张办公桌转移到另一张办公桌,就能与每个人交谈并检查他们的工作;
使用文件共享,不需要从这台计算机前跑至另一台计算机前,仅在网络驱动器中就可以复制、打开或修改你所需的文件。
(2)提高管理网络效率更好的解决方案是集中管理功能。
一旦计算机联网,不仅可以通过许多软件实用程序(Microsoft的SystemsManagementServer,MacAfee的SaberLANManager,iTivoli的TME100和Symantec的NortonAdministratorforNetworks等)使管理员远程诊断并改正网络用户出现的问题,还可以实现远程安装和配置软件。
(3)可以节省资源。
通过计算机联网,共享打印机、硬盘、数据等资源,例如一个部门可以只有一台打印机,很多部门都需要的数据只存储在某一台计算机上。
(4)可以帮助确保信息的一致性并减小数据冗余。
同样的数据在联网的计算机系统中只存储一份,任何人任何时间对这些数据的更新,均导致相关数据的更新,并且系统中的所有用户都可以同时引用更新后的数据。
(5)可以将不同的思想和观点发送至一个公共论坛,加强人们相互之间的交流,使全球变成一个“地球村”。
通过计算机网络,可以实现多人、异地、实时的信息交流,如电视会议、网上聊天。
整个部门或公司可以使用一张电子日程表安排工作日程,而不必每个人使用一张。
计算机网络能够大大提高工作效率,节省资源,降低成本,所以,现在公司或企业内部计算机联网的需求急剧增加。
任务2给计算机网络分类
网络的类型除了可以按联网的计算机分布区域来划分外,还可按其逻辑分布、按各计算机之间的相互关系来分类。
不管多大的一个网络,都是由局域网开始的,所以弄清局域网的结构特点是组网的基础。
本任务所要解决的实际问题是:
面对办公室或家庭中的几台计算机,该如何将它们连接起来组成一个网络。
1.局域网拓扑结构
计算机网络的组成元素可以分为两大类:
网络节点(又分为端节点和转发节点)和通信链路。
网络中节点的互连模式称为网络的拓扑结构。
网络拓扑定义了网络中资源的连接方式。
在局域网中常用的拓扑结构有总线型结构、环状结构和星状结构。
1)总线型拓扑结构
总线型拓扑结构采用单根传输线作为传输介质,所有节点都通过相应的硬件接口直接连接到传输介质上。
任何一个节点发送的信号都可以沿着介质传播,而且能被其他所有节点接收。
总线型拓扑结构的优点是:
电缆长度短,易于布线和维护;
结构简单,传输介质是无源元件,从硬件的角度看十分可靠。
总线型拓扑结构的缺点是:
这种结构的网络不是集中控制,所以故障检测需要在网上的各个节点上进行;
在扩展总线的干线长度时,需重新配置中继器、剪裁电缆、调整终端器等;
总线上的节点需要介质访问控制功能,这就增加了节点的硬件和软件费用。
以太网(Ethernet)等网络常采用总线型结构。
图1.2所示是一个总线型拓扑结构的例子。
图1.2总线型拓扑结构
在总线型拓扑结构中,局域网的各个节点都连接到一个单一连续的物理线路上。
由于各个节点之间通过电缆直接相连,因此,总线型拓扑结构中所需要的电缆长度是最小的。
但是,由于所有节点都在同一线路上进行通信,总线上任何一处故障都会导致所有的节点无法完成数据的发送和接收。
总线型拓扑结构的一个重要特征就是在网络中以广播方式传送信息。
网络中的每个站几乎可以同时“收到”每一条信息。
这与下面要讲到的环状网络形成了鲜明的对比。
由于总线型拓扑结构共用一条传输信道,任何一个时刻只能有一个节点发送数据,当多个节点同时发送数据时,会发生“碰撞”而导致传输失败。
2)环状拓扑结构
环状拓扑结构是由连接成封闭回路的网络节点组成,每一个节点与它左右相邻的节点连接,如图1.3所示。
环状网络常使用令牌环来决定哪个节点可以访问通信系统。
在环状网络中信息流只能是单方向的,每个收到信息包的节点都向它的下游节点转发该信息包。
信息包在环网中“旅行”一圈,最后由发送站回收。
当信息包经过目标节点时,目标节点根据信息包中的目标地址来判断自己是不是接收站,如果是,就把该信息复制到自己的接收缓冲区中。
为了决定环上的哪个节点可以发送信息,平时在环上流通着一个叫“令牌”的特殊信息包,只有得到令牌的节点才可以发送信息。
当一个节点发送完信息后,就把令牌向下传送,以便下游的节点可以得到发送信息的机会。
环状拓扑结构的优点是信息传递速度较高,而且能避免出现总线型拓扑结构中的“碰撞”现象;
抗干扰能力比较强。
图1.3环状拓扑结构
环状拓扑结构的缺点是:
连接网络中各节点的电缆构成一个封闭的环,信息在环中必须沿每个节点单向传输,因此,环中任何一段的故障都会使各站之间的通信受阻。
在某些环状拓扑结构中,如FDDI(光纤通信)中,各节点之间会增加连接一个备用环,设计成“双环结构”,一旦主环发生故障,备用环将启动继续网络的连接工作。
与总线型拓扑结构的应用场合不同的是,环状拓扑结构在小型办公环境中并不常见。
因为总线型结构中所使用的网卡较便宜而且管理简单,而环状结构中网卡等通信部件比较昂贵且管理复杂得多。
环状结构在两种场合比较常见:
一是工厂环境,二是在有许多大型机的场合。
3)星状拓扑结构
星状拓扑结构是由点对点连接,将中央节点与各节点连接组成的。
星状网络中有一个惟一的转发节点(中央节点),每一台计算机都通过单独的通信线路连接到该中央节点,其结构如图1.4所示。
图1.4星状拓扑结构
星状拓扑结构的优点是:
利用中央节点可方便地提供服务和重新配置网络;
单个连接点的故障只影响一个设备,不会影响全网;
容易检测和隔离故障,便于维护;
任何一个连接只涉及中央节点和一个端节点,因此,控制介质访问的方法很简单,访问协议也十分简单。
星状拓扑结构的缺点是:
每个节点直接与中央节点相连,需要大量电缆,因此费用较高;
如果中央节点产生故障,则全网不能工作,因此对中央节点的可靠性和冗余度要求很高。
星状拓扑结构方便了对大型网络的维护和调试,对电缆的安装检验也相对容易。
由于所有工作站都与中心节点相连,所以在星状拓扑结构中移动某个工作站点十分简单。
目前所流行的星状拓扑结构网主要有两类:
一类是利用单位内部的专用小交换机组成局域网,在本单位内为综合语音和数据的工作站交换信息提供信道,还可以提供语音信箱和电话会议等业务,是局域网的一个重要分支;
另一类是利用集线器(hub)连接工作站的网络,是最为常用的局域网。
2.局域网的逻辑分类
从网络内不同节点之间的逻辑关系层面上看,架设局域网的方法很多,常见的有对等网、客户机/服务器网络和无盘工作站网络3种。
1)对等网
“对等”的意思是网络中的每一台设备既是客户机也是服务器,没有控制与被控制的关系。
网络中的所有设备可直接访问其他设备上的数据、软件和其他网络资源。
换言之,每一台网络计算机与其他联网的计算机是对等(peer)的,它们没有层次的划分。
对等网主要针对一些小型企业,因其不需要服务器,所以对等网成本较低,但它只是局域网中最基本的一种形式,因而许多管理功能不能实现。
对于规模较小公司来说,对等网可以使职员之间的资料的传送免去了用软盘复制的麻烦,这些有限的功能足以满足工作的要求。
对等网构架简单、价格低、维护方便、可扩充性好,因此许多计算机发烧友、玩友的脑中萌生了在邻里间“搭桥”的念头,而且实现起来也非常容易。
有了对等网,邻居之间在闲暇之时不出家门就可进行“交谈”,也可以做到在不知对方真实身份的情况下玩游戏,给生活增添了许多色彩。
2)客户机/服务器网
客户机/服务器网络又叫服务器网络。
在这样的网络中,计算机被划分为服务器和客户机两种角色。
基于服务器的网络引进了层次结构,它是为了适应网络规模增大所需的各种支持功能而设计的。
通常将基于服务器的网络称为客户机/服务器网络。
客户机/服务器网络应用于大中型企业日常工作中,不仅可以实现数据共享
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