通信网络与信息网络系统

环形网络拓扑结构
• 环型结构是将各台连网的计算机 用通信线路连接成一个闭合的环。 • 环型拓扑是一个点到点的环型结 构。每台设备都直接连到环上， 或通过一个接口设备和分支电缆 连到环上。 在初始安装时，环型 拓扑网络比较简单。随着网上节 点的增加，重新配置的难度也增 加，对环的最大长度和环上设备 总数有限制。可以很容易地找到 电缆的故障点。受故障影响的设 备范围大，在单环系统上出现的 任何错误，都会影响网上的所有 设备。
星形网络拓扑结构
• 星型结构是以一个节 点为中心的处理系统， 各种类型的入网机器 均与该中心节点有物 理链路直接相连。 • 星型结构的优点是结 构简单、建网容易、 控制相对简单。其缺 点是属集中控制，主 节点负载过重，可靠 性低，通信线路利用 率低。
总线形网络拓扑结构
• 总线型拓扑结构简称总线拓扑，它是将网络中的各个节点设备用一根总线（如同 轴电缆等）挂接起来，实现计算机网络的功能。 • 总线型拓扑是采用单根传输作为共用的传输介质,将网络中所有的计算机通过相 应的硬件接口和电缆直接连接到这根共享的总线上。使用总线型拓扑结构需解决 的是确保端用户使用媒体发送数据时不能出现冲突。 • 在点到点的链路配置时，如链路是半双工操作，只需使用简单的机制便可保证两 个用户轮流工作。在一点到多点方式中，对线路的访问依靠控制端的探询来确定。
通信网络与信息网络系 统
网络连接
一、计算机网络基本知识
• 1.网络覆盖范围分类 • 计算机网络经历了不同的发展时期，其划分标准也多种多样。如按网络所覆盖地 理范围分类可以把网络划分为局域网（LAN）、城域网（MAN）、广域网 （WAN）和因特网（internet）四种。
局域网（LAN）
• 局域网（Local Area Network，LAN）是指在某一区域内由多台计算机互联成 的计算机组。一般是方圆几千米以内。局域网可以实现文件管理、应用软件共享、 打印机共享、工作组内的日程安排、电子邮件和传真通信服务等功能。局域网是 封闭型的，可以由办公室内的两台计算机组成，也可以由一个公司内的上千台计 算机组成。 • 局域网（LAN）的名字本身就隐含了这种网络地理范围的局域性。由于较小的 地理范围的局限性，LAN通常要比广域网（WAN）具有高得多的传输速率。例 如，LAN的传输速率为10Mb/s，FDDI的传输速率为100Mb/s，而WAN的主干 线速率国内仅为64kbps或2.048Mbps，最终用户的上限速率通常为14.4kbps。 覆盖范围一般在10km以内
二、组网设备的基本知识
3. 交换机在 OSI 模型的工作层面
4Biblioteka Baidu 交换机功能
5. 路由器功能
网络地址转换（NAT）用 在面向Internet的路由器 中，其作用是将一个 Internet唯一地址转换为 多个专用网络地址。这意 味着，多个设备可共享一 个Internet地址，由于其 他Internet用户无法直接 访问专用地址，从而提供 了一定的安全性。在通过 Internet连接的小型机构 的路由器以及大型站点中 的边界路由器上都应使用 这种机制。
• 基于一种大型的LAN，通常使用与LAN相似的技术。MAN单独的列出的一个主 要原因是已经有了一个标准：分布式队列双总线DQDB（Distributed Queue Dual Bus），即IEEE802.6。DQDB是由双总线构成，所有的计算机都连结在上 面。
广域网（WAN）
• 广域网（WAN，Wide Area Network）也称远程网（long haul network ）。 通常跨接很大的物理范围，所覆盖的范围从几十公里到几千公里，它能连接多个 城市或国家，或横跨几个洲并能提供远距离通信，形成国际性的远程网络。 • 覆盖的范围比局域网（LAN）和城域网（MAN）都广。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局域网或计算机系统互连起来，达到资 源共享的目的。如因特网（Internet）是世界范围内最大的广域网。 • 广域网是由许多交换机组成的，交换机之间采用点到点线路连接，几乎所有的点 到点通信方式都可以用来建立广域网，包括租用线路、光纤、微波、卫星信道。 而广域网交换机实际上就是一台计算机，有处理器和输入/输出设备进行数据包 的收发处理。
一、计算机网络基本知识
• 4.IP地址构成 • IP地址由四组数字组成，以X.X.X.X格式表示，每个X为8位，其值为0-255.ip地 址由网络号（网络ID）和主机号（主机ID）两部分构成，分为A，B，C，D，E 五类。 • 5.IP地址的分类 • Ip地址由网络号（网络ID）和主机号（主机ID）两部分构成。其中A类地址第一 段为网络号、后三段为主机号，B类地址前两段为网络号、后两段为主机号，C 类地址前三段为网络号，最后一段为主机号。 • 6.C类地址的分段标识 • C类网络地址用前面24位来标识网络号（其中最前面三位规定为“110”），余 下8位标识主机号。这样C类地址的第一段取值为“11000000-11011111”， 转换成十进制后即为192-223.第一段、第二段、第三段合在一起表示网络号， 最后一段标识网络上的主机号，它的地址范围为“192.0.0.0223.255.255.255”。
各层功能/OSI 参考模型
• (1)物理层(Physical Layer) 物理层是OSI参考模型的最低层，它利用传输介质为数据链路层提供物理连接。为此， 该层定义了物理链路的建立、维护和拆除有关的机械、电气、功能和规程特性。 包括信号线的功能、“0”和“1”信号的电平表示、数据传输速率、物理连接器规格及 其相关的属性等。物理层的作用是通过传输介质发送和接收二进制比特流。 (2)数据链路层(Data Link Layer) 数据链路层是为网络层提供服务的，解决两个相邻结点之间的通信问题，传送的协议数 据单元称为数据帧。 数据帧中包含物理地址（又称MAC地址）、控制码、数据及校验码等信息。该层的主 要作用是通过校验、确认和反馈重发等手段，将不可靠的物理链路转换成对 网络层来 说无差错的数据链路。 此外，数据链路层还要协调收发双方的数据传输速率，即进行流量控制，以防止接收方 因来不及处理发送方来的高速数据而导致缓冲器溢出及线路阻塞。 (3)网络层(Network Layer) 网络层是为传输层提供服务的，传送的协议数据单元称为数据包或分组。该层的主要作 用是解决如何使数据包通过各结点传送的问题，即通过路径选择算法（ 路由）将数据 包送到目的地。另外，为避免通信子网中出现过多的数据包而造成网络阻塞，需要对流 入的数据包数量进行控制（拥塞控制）。当数据包要跨越多个通信子网才能到达目的地 时，还要解决网际互连的问题。
城域网（MAN）
• 城域网(Metropolitan Area Network)是在一个城市范围内所建立的计算机通信 网，简称MAN。属宽带局域网。由于采用具有有源交换元件的局域网技术，网 中传输时延较小，它的传输媒介主要采用光缆，传输速率在100兆比特/秒以上。
• MAN的一个重要用途是用作骨干网，通过它将位于同一城市内不同地点的主机、 数据库，以及LAN等互相联接起来，这与WAN的作用有相似之处，但两者在实 现方法与性能上有很大差别。
一、计算机网络基本知识
• 2.网络拓扑分类 • 网络中的计算机等设备要实现互联，就需要以一定的结构方式进行连接，这种连接方 式就叫做“拓扑结构”。目前常见的网络拓扑结构主要有环形网络拓扑结构、星形网 络拓扑结构、总线形网络拓扑结构和复合形网络拓扑结构。其中星形网络拓扑结构是 目前在局域网中应用最为普遍的一种。环形网络拓扑结构主要应用于令牌网中。
• 2）IP协议（网际协议）：IP协议位于TCP/IP层次中的网络层，基本任务是采用 数据报方式，通过互联网传送数据。它是一个不可靠的、无连接的协议。 • 3）UDP协议（用户数据协议）：UDP协议位于TCP/IP层次中的传输层，与TCP 协议不同，它提供无连接的传输服务，不能保证数据帧以正常的顺序被接收，主 要用于一次传送少量的报文。
各层功能/OSI 参考模型
• (7)应用层(Application Layer) 应用层是OSI参考模型的最高层，是用户与网络的接口。该层通过应用程序来完 成网络用户的应用需求，如文件传输、收发电子邮件等。
• 1）TCP协议（传输控制协议）：TCP协议位于TCP/IP层次中的传输层，是一种 面向连接的协议。它为数据提供可靠的传输服务，主要用于一次传送大量报文的 应用，如文件传送。
复合形网络（树型）
• 树型拓扑（tree topology）：一种类似于总线拓扑的局域网拓扑。树型网络可 以包含分支，每个分支又可包含多个结点。 • 树型拓扑实际上是星型拓扑的发展和补充，为分层结构，具有根节点和各分支节 点，适用于分支管理和控制的系统。
一、计算机网络基本知识
• 3.OSI模型组成 • OSI/RM(开放式系统互连参考模 型）是ISO（国际化标准组织） 在网络通信方面所定义的开放系 统互连模型。整个OSI/RM模型 共分为七层，从下往上分别是： 物理层、数据链路层、网络层、 传输层、会话层、表示层和应用 层。网络中使用的双绞线、同轴 电缆、接线设备等是工作在网络 体系结构OSI模型的物理层（不 是网络层）
各层功能/OSI 参考模型
• (4)传输层(Transport Layer) 传输层的作用是为上层协议提供端到端的可靠和透明的数据传输 服务，包括处理差错控制和流量控制等问题。该层向高层屏蔽了 下层数据通信的细节，使高层用户看到的只是在两个传输实体间 的一条主机到主机的、可由用户控制和设定的、可靠的数据通路。 传输层传送的协议数据单元称为段或报文。 (5)会话层(Session Layer) 会话层主要功能是管理和协调不同主机上各种进程之间的通信 （对话），即负责建立、管理和终止应用程序之间的会话。会话 层得名的原因是它很类似于两个实体间的会话概念。例如，一个 交互的用户会话以登录到计算机开始，以注销结束。 (6)表示层(Presentation Layer) 表示层处理流经结点的数据编码的表示方式问题，以保证一个系 统应用层发出的信息可被另一系统的应用层读出。如果必要，该 层可提供一种标准表示形式，用于将计算机内部的多种数据表示 格式转换成网络通信中采用的标准表示形式。数据压缩和加密也 是表示层可提供的转换功能之一。
二、组网设备的基本知识
• 1.网卡总线接口分类 • 按网卡的总线接口类型来分我们一般可分为早期的ISA接口网卡、PIC接口网卡。 目前在服务器上PCI-X总线接口类型的网卡也得到应用，笔记本电脑所是用的网 卡是PCMCIA接口类型的。 • 2.网卡网络接口分类 • 计算机利用网卡和网线与网络进行连接，不同的网络接口适用于不同的网络类型， 目前常见的主要有以太网的RJ-45接口，细同轴电缆的BNC接口、粗同轴电缆的 AUI接口、FDDI接口、ATM接口等。
• 通常广域网的数据传输速率比局域网高，而信号的传播延迟却比局域网要大得多。 广域网的典型速率是从56kbps到155Mbps，已有622Mbps、2.4 Gbps甚至更 高速率的广域网；传播延迟可从几毫秒到几百毫秒（使用卫星信道时）。
因特网（internet ）
• Internet，中文正式译名为因特网，又叫做国际互联网。它是由那些使用公用语 言互相通信的计算机连接而成的全球网络。一旦你连接到它的任何一个节点上， 就意味着您的计算机已经连入Internet网上了。Internet目前的用户已经遍及全 球，有超过几亿人在使用Internet，并且它的用户数还在以等比级数上升。 • 无论从地理范围还是网络规模来讲，因特网都是最庞大的一个网络，它覆盖了全 球的Internet用户。整个网络无时无刻不在变化。可以说，因特网是一个全球范 围的广域网。
6. 常见标准路由 协议 • 在选择路由器时 需同时考虑网络 设计和路由协议 的选择。最常见 的标准路由协议 是RIP和 OSPF(“开放最 短路径优先”)， 但RIP不适合大 型网络。