计算机网络及分类

(2) 故障诊断、故障隔离困难。 A
B
C
C
bus 16
Segment
Terminator
Terminator
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总线型结构
终端 电阻
源主机 数据分组
终端 电阻
目标设备
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星型网络
• 每个节点均以一条单独线路与中心相连，形成辐射
状网络构型 。 1. 星型拓扑结构的优点 • 故障隔离简单。 • 网络的扩展容易。
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城域网
• 城域网（Metropolitan Area Network；MAN） 这 种网络一般来说是在一个城市，但不在同一地理 小区范围内的计算机互联。这种网络的连接距离 可以在10-100公里，它采用的是IEEE802.6标准 。MAN与LAN相比扩展的距离更长，连接的计算 机数量更多，在地理范围上可以说是LAN网络的 延伸。在一个大型城市或都市地区，一个MAN网 络通常连接着多个LAN网。如连接政府机构的 LAN、医院的LAN、电信的LAN、公司企业的 LAN等等。由于光纤连接的引入，使MAN中高速 的LAN互连成为可能。
• 系统以通信子网为中心，通信子网处于网络的内 层。
网络协议是 实现总多不 同计算机系 统之间进行 通信规则的 集合
通信线路包括 通信媒体、通 信设备关系。
2
3
2.计算机网络拓扑的分类
星型拓扑结构
计
总线型拓扑结构
算
机 网
环型拓扑结构
络
拓
树型拓扑结构
扑
结 构
混合型拓扑
网状拓扑结构
“星-环”式混合型拓 扑 “星-总”式混合型拓 扑
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常见网络拓扑结构
交换机 用户线
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报文交换
• 以报文为数据交换的单位，报文携带有目标地址、 源地址等信息，在交换结点采用存储转发的传输方 式。
• 报文交换的基本思想就是“存储—转发”。假定 用户甲有报文A，B和C要发往乙用户时，甲用户不 需要先接通乙用户之间的电路，而是先与连接甲的 一中间节点接通，将报文A，B和C先存储下来；然 后，分析报文提供的乙地址信息，根据地址信息接 通下一个中间节点后，将报文A，B和C转发出去； 如此进行下去直到将数据报文A，B和C发往乙用户。
• 控制和诊断方便。
2. 星型拓扑结构存在的缺点
(1) 过分依赖中心结点，如果中心机发生故障,全网停止工作。 (2) 线路太多，成本高。
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星型拓扑
中央节点 文件服务器
工作站
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在星形拓扑网络中，由于各节点都用自己的电缆与中央节点相连， 数据的传输不会在工作站到中央节点的线路上发生碰撞，这种系统也 较容易扩充，并可实现多个中央节点的级联，施主从式网络所使用的 主要拓扑结构。
这里我们假定分组在传输过程中没有出现差错，在转发时也 没有被丢弃。
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按网络传输技术
广播网络 (Broadcasting Network)
网络中的计算机或设备通过一条共享的通信介 质进行数据传播，所有节点都会收到任何节点发 出的数据信息。这种传输方式主要应用于局域网 中。广播网络中有三种传输类型：单播、组播和
“星-环”式混 合型拓扑
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混合型拓扑结构的优点：
（1）故障诊断和隔离较为方便。一旦网络发生故 障，只要诊断出哪个集中器有故障，将该集中器和 全网隔离即可。 （2）易于扩展。要扩展用户时，可以加入新的集 中器，也可以在每个集中器留出一些备用的可插入 的站点接口。 （3）安装方便。网络的主电缆只要连通这些集中 器即可。这种安装和传统的电话系统电缆安装很相 似。
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按拓扑结构——总线型网络
• 在一条总线上连接所有站点和其它共 享设备。
1. 总线型拓扑结构的主要优点
– (1) 结构简单，需要铺设的电缆短、易于布线和维护。 – (2) 造价低、易于扩充。 – (3) 某个站点的故障一般不会影响整个网络。
2. 总线型拓扑结构存在的缺点
(1) 总线容易阻塞。
总线型拓扑
环型拓扑
树型拓扑
星型拓扑
部分网状型拓扑Biblioteka 全网状型拓扑 73．按通信交换方式分类 电路交换网络（Circuit Switching） 报文交换网络（Message Switching） 分组交换网络（Packet Switching）。 4．按通信传输介质分类 双绞线网、同轴电缆网、光纤网和卫星网。 5．按传输技术分类 广播式网络、点——点式网路 采用分组存储转发和路由选择机制是两者重要分别
分数组 1 据
报文 数据
数据
首部
分组 2
首部
分组 3
首部
请注意：现在左边是“前面” 44
3. 分组交换网以“分组”作为数据传输单元。 依次把各分组发送到接收端（假定接收端在左边）。
分组 1
首部 数 据
分组 2
首部 数 据
分组 3
首部 数 据
首部的重要性： （1）每一个分组的首部都含有地址等控制信息。 （2）分组交换网中的结点交换机根据收到的分组的首部中的地址信息，把
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电路交换举例
• A 和 B 通话经过四个交换机 • 通话在 A 到 B 的连接上进行
中继线 用户线 A
( 交换机
交换机
C(
D(
中继线 交换机 交换机
B
(
用户线
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• C 和 D 通话只经过一个本地交换机 • 通话在 C 到 D 的连接上进行
中继线 A 用户线
( 交换机 C(
D(
中继线 交换机 B
分组转发到下一个结点交换机。 （3）用这样的存储转发方式，最后分组就能到达最终目的地。
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4. 接收端收到分组后剥去首部还原成报文。
首部 数 据
分组 2
首部 数 据
分组 3
首部 数 据
收到的数据
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5. 在接收端把收到的数据恢复成为原来的报文。
报文 1101数00011据010101011数01010据111000100数11010据010
CCCCPP
CCCCPP
CCCCPP
主主机机
主主机机 终终端端
终终端端
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1、 资源子网
• 资源子网：资源子网是由处于网络外围的主机和终 端机构成。
• 资源子网的任务是负责信息处理，向网络提供可用 的资源。
• 资源子网包括各种计算机和相关的硬件、软件；
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2、通信子网
• 通信子网：是由网络中的各种通信设备和用作信 息交换的节点计算机构成。
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混合型拓扑结构的缺点：
（1）需要选用智能型的集中器。这是为了实现 网络故障自动诊断和故障节点的隔离所必需的。
（2）像星型拓扑结构一样，集中器到各个站点 的电缆安装长度会增加。
“星-总”式混 合型拓扑
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按通信传输方式——电路交换
• 电路交换在通信之前，要在通信双方之间建立一条 被双方独占的物理通路。
– 可能出现失序、丢失或重复分组，目的结 点需要对组进行排序
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分组交换的原理
1. 在发送端，先把较长的报文划分成较短的、固定长 度的数据段。
报文
1101000110101010110101011100010011010010
假定这个报文较长 不便于传输
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2. 在每一个数据段前添加首部构成分组。
扩展星型拓扑结构
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环形网络
各节点经过环接口连成一个环形，在这种结构
中每个节点地位平等，传输速度快，适合组建光纤 高速环形传输网络。
优点：
D
•路由选择控制简单。
•电缆长度短。
A
•适用于光纤。
C C
缺点：
•结点故障引起整个网络瘫痪。 B
•诊断故障困难。
ring
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双环型的拓扑结构包括了 两个共心的环。为了在网络 中提供可靠性和灵活性，每 台网络设备是两个独立的环 型拓扑结构中的一部分。由 于这种拓扑结构具有容错特 性和自动恢复的特性，这两 个环可以重新配置从而形成 一个更大的环，而且当出现 一个介质故障是该网络依然 能够持续地运行。
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6．按网络结构分类 资源子网和通信子网 7. 按网络组件的关系分类 按照网络中的各组件的功能来划分，常见的 有两种类型的网络：对等网络和基于服务器网络
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按覆盖范围——局域网
•局域网（Local Area Network；LAN） 通 常我们常见的“LAN”就是指局域网，这是 我们最常见、应用最广的一种网络。局域网 随着整个计算机网络技术的发展和提高得到 充分的应用和普及，几乎每个单位都有自己 的局域网，有的甚至家庭中都有自己的小型 局域网。很明显，所谓局域网，那就是在局 部地区范围内的网络，它所覆盖的地区范围 较小。
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网状拓扑结构
点到点全连接，随节点数的增长（Nx(N-1)/2），建造 成本急剧增长，只适用于节点数很少的广域网中
节点
网型拓扑结构特点： 优点：传输线路多元化，书就传输速度快，网络不宜瘫痪。 缺点：花费太高！
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混合型拓扑结构
混合拓扑是将上述某两种单一拓扑结构混合起 来，取两者的优点构成的拓扑结构。常用的混合拓 扑有两种，一种是由星型拓扑和环型拓扑混合成的 “星—环”式拓扑结构；另一种则由星型拓扑和总 线型拓扑混合成的“星—总”式拓扑结构。其结构 如下图所示。
广播。
点对点网络 (Point to Point Network)
网络中的计算机或设备通过单独的链路进行数 据传输，并且两个节点间都可能会有多条单独的
链路。这种传播方式主要应用于广域网中。
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按网络结构——资源子网
资资 源源子子网网
终终端端
主主机机
通通 信信子子网网
CCCCPP CCCCPP
CCCCPP
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树型拓扑结构
树型拓扑结构是从总线型拓扑演变而来的，形 状像一颗倒立的树，顶端是根，树根以下带分支， 每个分支再带分支。由树根接收各站发送来的数据， 然后再广播发送到全网。树型拓扑的特点大多与总 线型拓扑的特点相同，但也有其特殊之处。
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树形拓扑结构的优点： （1）易于扩展。这种结构可以延伸出很多分支和 子分支，这些新节点和新分支都很容易加入网内。 （2）故障隔离容易。如果某一分支的节点或线路 发生故障，很容易将故障分支与整个系统隔离开来。
树形拓扑结构的缺点：
各个节点对根的依赖性太大，如果根发生故障，则 全网不能正常工作。由此可见，树形拓扑结构的可靠 性有点类似星形拓扑结构。
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树型拓扑
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网状拓扑
•网型提供了网络的冗余路 径，因此，如果一条线路出 现故障，另一条线路，继续 发挥作用； •因为冗余路径比在其他拓 扑结构中所需的缆线更多， 所以网状拓扑结构会更昂贵；
• 优点：
– 加速了数据在网络中的传输 – 简化了存储管理 – 减少了出错几率和重发数据量 – 由于分组较短，更适用于采用优先级策略
，便于及时发送一些紧急数据
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分组交换
• 缺点：
– 仍存在存储转发时延，需要结点交换机有 更强的处理能力
– 每组需要加入附加信息，增大了信息量， 降低了通信效率，增加了处理时间
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报文交换
• 优点： – 通信双方不固定占有一条通路，线路利用率高 – 不需建立专用的通信线路，用户可随时发送报文
• 缺点： – 数据需要存储转发，时延加大，实时性差 – 只适用于数字信号 – 由于报文没有长度限制，要求结点有较大的缓冲 区
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分组交换
• 仍采用存储转发方式，将报文分割成 若干个组，将这些组逐个发送出去。
• 优点： – 通信线路双方专用，数据直达，传输时延非常小 – 通路一旦建立，双方可以随时通信，实时性强 – 双方按发送顺序传送数据，不存在失序问题 – 既适用于传输模拟信号，也适用于传输数字信号 – 交换设备及控制简单
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电路交换
• 缺点： – 平均连接建立时间比计算机通信时间长 – 物理通路被双方独占，不能被其他用户使用，利 用率低 – 不同类型、不同速率的终端难以通信，难以进行 差错控制
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广域网
• 广域网（Wide Area Network；WAN） 这种网络也称为远程网，所覆盖的范围 比城域网（MAN）更广，它一般是在不 同城市之间的LAN或者MAN网络互联， 地理范围可从几百公里到几千公里。因 为距离较远，信息衰减比较严重，所以 这种网络一般是要租用专线，通过IMP（ 接口信息处理）协议和线路连接起来， 构成网状结构，解决循径问题。这种城 域网因为所连接的用户多，总出口带宽 有限，所以用户的终端连接速率一般较 低，通常为9.6Kbps￣45Mbps 如：邮电 部的CHINANET，CHINAPAC，和 CHINADDN网。
计算机网络及分类
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一、计算机网络的定义
计算机网络中的计算 机通常都处于不同的
地理位置
相互连接的计算机之 间不存在互为依赖的
关系。
计算机网络是指将地理位置不同且 多 个 功
能相对独立的计算机系统通过通信设备和线路
连接起来，按照网络协议进行数据通信，以实
现资源共享的大系统。
网络的根本目的是为 了实现资源共享，资 源包括硬件与软件， 如信息、程序、数据 库、存储设备、打印 机等。