网络分类及传输介质

第四节计算机网络的分类
计算机网络可以有不同的分类方法，如：
按网络覆盖的地理范围分类；
按网络控制方式分类；
按网络的拓扑结构分类；
按网络协议分类；
按传输介质分类；
按所使用的网络操作系统分类；
按传输技术分类和按使用范围分类等
一、按照网络覆盖的地理范围的大小，可以将网络分为：局域网、城域网和广域网
三种类型。

（一）.局域网
局域网（Local Area Network），简称LAN，是指在某一区域内由多台计算机互联成的计算机组。

“某一区域”指的是同一办公室、同一建筑物、同一公司和同一学校等，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。

局域网是在微型计算机大量应用后才逐渐发展起来的计算机网络。

一方面，局域网容易管理与配置；另一方面，局域网容易构成简洁整齐的拓扑结构。

局域网速率高，延迟时间短，因此，网络站点往往可以对等地参与对整个网络的使用与监控。

再加上局域网具有成本低廉、应用广泛、组网方便和使用灵活等特点，因此深受广大用户的欢迎。

1．局域网的典型应用场合
同一房间内的所有计算机，覆盖范围一般不超过10m。

同一楼宇内的所有计算机，覆盖范围一般不超过100m。

同一校园、厂区、院落内的所有计算机，覆盖范围一般不超过10km。

2．局域网的基本特征
（1）局域网是限定区域的网络。

“限定区域”指Local Area，但其具体大小并无太大的意义，比较恰当的是将“限定区域”理解为一个在功能上相对独立、组织上相对封闭的空间，例如公司的大楼、学校园区等。

（2）局域网的线路是专用的。

“线路专用”是局域网的显著特点之一。

局域网一般不使用公用通信线路，是用传输介质自行连接而成的网络。

（内部网络） （3）局域网具有较高的数据通信速率。

由于覆盖范围有限，线路较短，所以构建局域网时可选用高性能的传输介质以获取较高的数据通信速率。

如以太网的数据传输速率可达10M、100M甚至1000M。

（4）局域网具有开放性。

局域网的体系结构符合ISO的OSI标准，能与任何符合OSI标准的系统进行通信。

3、局域网的主要特点
（1）覆盖范围小，通常属于某一部门、单位或企业所有
（2）通信速率较高、为1Mb/s-10Gb/s,通信质量较好，传输误码率低。

（3）拓扑结构简单，支持多种通信传输介质。

根据网络本身的性能要求，局域网中可使用多种通信介质，例如电缆（细缆、粗缆、双绞线）、光纤及无线传输等。

（4）局域网络成本低，安装、扩充及维护方便。

通常归属一个统一的组织管理。

（二）城域网
城域网MAN（Metropolitan Area Network）的作用范围在广域网和局域网之间，因为随着局域网的广泛使用，人们逐渐要求扩大局域网的使用范围，或者要求将已经使用的局域网互相连接起来，使其成为能够覆盖一座城市的网络。

因此，城域网的设计目标是满足几十千米范围内的大量机构中用户的联网需求，能够满足大量用户传输多种信息的要求。

例如作用范围是一个城市，其传送速率比局域网的更高，但作用距离约为5～50km。

可以说是一种大型的局域网。

如果说局域网的节点可能是一个个终端的话，那么城域网的节点，大多为局域网
1、城域网的特点
传输速率高——以高速路由和交换提供传输保障。

千兆以太网技术在宽带城域网中的广泛应用，使骨干路由器的端口能高速有效地扩展到分布层交换机上。

光纤、网线到用户桌面，使数据传输速度达到100M、1000M。

用户投入少，接入简单——宽带城域网用户端设备便宜而且普及，可以使用路由器、HUB甚至普通的网卡。

用户只需将光纤、网线进行适当连接，并简单配置用户网卡或路由器的相关参数即可接入宽带城域网。

个人用户只要在自己的电脑上安装一块以太网卡，将宽带城域网的接口插入网卡就联网了。

安装过程和以前的电话一样，只不过网线代替了电话线，电脑代替了电话机。

技术先进、安全——技术上为用户提供了高度安全的服务保障。

宽带城域网在网络中提供了第二层的VLAN隔离，使安全性得到保障。

由于VLAN的安全性，只有在用户局域网内的计算机才能互相访问，非用户局域网内的计算机都无法通过非正常途径访问用户的计算机。

如果要从网外访问，则必须通过正常的路由和安全体系。

因此黑客若想利用底层的漏洞进行破坏是不可能的。

虚拟拨号的普通用户通过宽带接入服务器上网，经过账号和密码的验证才可以上网，用户可以非常方便地自行控制上网时间和地点。

VLAN（Virtual Local Area Network）的中文名为"虚拟局域网"。

VLAN是一种将局域网设备从逻辑上划分成一个个网段，从而实现虚拟工作组的新兴数据
交换技术。

通过使用网络管理设备，人为的讲一个局域网划分为若干个子网的技术。

2、主要用途
主要用途及适用范围
高速上网——利用宽带IP网频带宽、速度快的特点，用户可以快速访问Interne t及享受一切相关的互联网服务(包括WWW、电子邮件、新闻组、BBS、互联网导航、信息搜索、远程文件传送等)，端口速度达到10M以上。

互动游戏——“互动游戏网”可以让您享受到Internet网上游戏和局域网游戏相结合的全新游戏体验。

通过宽带网，即使是相隔一百公里的同城网友，也可以不计流量地相约玩三维联网游戏。

VOD视频点播——让你坐在家里利用WEB浏览器随心所欲地点播自己爱看的节目，包括电影精品、流行的电视剧集，还有视频新闻、体育节目、戏曲歌舞、MTV、卡拉OK等。

网络电视（NETTV）——突破传统的电视模式，跨越时间和空间的约束，在网上实现无限频道的电视收视。

通过WEB浏览器的方式直接从网上收看电视节目，克
服了现有电视频道受地区及气候等多种因素约束的弊病，而且有利于进行一种新型交互式电视剧枣“网络电视剧”的制作和播放。

远程医疗——采用先进的数字处理技术和宽带通信技术,医务人员为远在几百公里或几千公里之外的病人进行诊断和治疗，远程医疗是随着宽带多媒体通信的兴起而发展起来的一种新的医疗手段。

远程会议——异地开会不用出差，也不用出门，在高速信息网络上的视频会议系统中，“天涯若比邻”的感觉得到了最完美的诠释。

远程教育----从根本上克服了基于电视技术的单向广播式、基于WEB网页的文本查询式和基于昂贵得无法进入家庭的会议电视等三种方式的缺陷，运用宽带网最新产品和技术，将图、文、声等多媒体信息，以交互的方式进入普通家庭、学校和企事业单位，学生可通过宽带网在家收看教学节目并可与老师实时交互；可上Internet查资料，以Email电子邮件等方式布置作业、交作业，解答提问等；缺课可检索课程数据库以VOD方式播放老师讲课录象等。

远程监控（WEBCAM）----枣对远程的系统或其他东西进行监控，授权用户通过WEB自由进行镜头的转动、调焦等操作，实现实时的监控管理功能。

监控系统采用数字监控方式。

数字监控方式很好地与计算机网络结合在一起，充分发挥宽带城域网的带宽优势。

这是未来监控系统发展的流行趋势。

家庭证券交易系统----可在家里交互式地进行证券大户室形式的网上炒股，不但可以实时查阅深、沪股市行情，获取全面及时的金融信息，还可以通过多种分析工具进行即时分析，并可进行网上实时下单交易，参考专家股评。

宽带业务还可为广大用户提供Internet信息浏览、信息查询、收发电子邮件、网上游戏、多媒体网上教育、视音频点播等多项服务。

（三）广域网
广域网（WAN，Wide Area Network）也称远程网。

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。

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。

广域网是与局域网相对而言的，一般用来连接广阔区域中的局域网网络。

1、广域网的特点
（1）覆盖的范围较大，信息的传输距离相对较长，一般都在几千米以上。

可跨越城市、地区、省、国家甚至全球。

（2）通常借用电信网络连接，网络的连接结构不很规范，有较大的随意性。

（3）数据传输速率较低，因为所连接的目标一般距离较远，一般在2Mbps之内。

但随着通信技术的迅速发展，国内使用的广域网的数据传输速率可望达到1Gbps。

局域网和广域网的区别
局域网是在某一区域内的，而广域网要跨越较大的地域，那么如何来界定这个区域呢？例如，一家大型公司的总公司位于北京，而分公司遍布全国各地，如果该公司将所有的分公司都通过网络联接在一起，那么一个分公司就是一个局域网，而整个总公司网络就是一个广域网。

城域网与局域网、广域网的区别
（1）局域网或广域网通常是为了一个单位或系统服务的，而城域网则是为整个城市而不是为某个特定的部门服务的。

（2）建设局域网或广域网包括资源子网和通信子网两个方面，而城域网的建设
二、按所使用的传输技术分类，可分为广播式网络与点对点网络
（一）广播式网络
广播式网络：在网络中只有一个单一的通信信道，由这个网络中所有的主机所共享。

即多个计算机连接到一条通信线路上的不同分支点上，任意一个结点所发出的报文被其他所有结点接受。

在分组中有一个地址域，指明了该分组的目标接受者。

一台机器收到了一个分组以后，它检查地址域。

如果该分组正是发送给它的，那么它就处理该分组；如果该分组是发送给其他机器的，那么就忽略该分组。

局域网基本上都是广播式网络。

广播式网络进一步可以分为静态和动态的，划分的准则是信道的分配方式。

一种典型的静态分配方案是，将时间分为离散的间隔，并且使用一种轮询算法，每一台机器只有在它自己的时槽（time slot）到达的时候才可以广播数据。

如果一台机器在它所分配到的时槽中不需要发送数据，那么这种静态分配方案就浪费了信道传输容量，所以，大多数系统都采用动态分配信道。

公用信道的动态分配方法也可以分为集中式的和非集中式的。

在集中式的信道分配方法中，有一个独立的实体，比如总线仲裁单元，由它来决定谁下一个发送。

它的工作方式是这样的：首先接受大家的请求，然后根据某一个内部算法来作出决定。

在非集中式的分配方法中不存在这样的中心实体，每台机器必须自己来决定是否传送数据。

（二）点对点网络
与广播式网络相反，点对点网络是由许多信道连接构成，在每对机器之间都有一条通信通道，因此在点对点网络中，不存在信道共享与服用的情况，当一台计算机发送数据分组后，它会根据目的地址，经过一系列中间设备的转发，直接到达目的站点，这种传输技术成为点对点传输技术，采用这种技术的网络为点对点网络。

（三）、按网络使用范围，可分为公用网和专用网
公用网（Public network）又称为公用数据通信网。

一般是国家的电信部门建造的网络。

“公用”的意思就是所有愿意按电信部门规定交纳费用的人都可以使用。

因此公用网也可称为公众网。

专用网（Private network）是某个部门为本系统的特殊业务工作的需要而建造的网络。

这种网络一般不向本系统以外的人提供服务。

例如，军队、铁路、电力等系统均有本系统的专用网。

可分为部门网络，企业网络，校园网络三种。

以太网(Ethernet)指的是由Xerox公司创建并由Xerox,Intel和DEC公司联合开发的基带局域网规范。

是当今现有局域网采用的最通用的通信协议标准。

以太网络使用CSMA/CD(载波监听多路访问及冲突检测技术)技术，并以10M/S的速率运行在多种类型的电缆上。

以太网与IEEE802·3系列标准相类似。

令牌网
令牌指的是包含控制信息的帧。

令牌过程允许网络设备向网络传输数据。

令牌网使用一种标记数据作为令牌，它始终在环上传输，当无帧发送时，令牌为空闲状态，所有的站点都可以俘获令牌，只有当站点获得空闲令牌后，才将令牌设置成忙状态，并发送数据。

数据随令牌
至目的站点后，目的站点将数据复制，令牌继续环行返回到发送站点，这时发送站点才将俘获的令牌释放，令牌重新成为空闲状态。

l．数据
数据是有意义的实体，是描述事物的形式，例如数字、文字、声音和图像等。

数据可分为模拟数据和数字数据两类。

模拟数据是指在某个区间连续变化的量，例如声音的大小和温度的高低等。

数字数据是指离散（不连续）的量，例如文本信息和自动生产线上零件个数的计数值等。

2．信号
信号是数据的电磁编码或电子编码。

在通信系统中，信号可分为模拟信号和数字信号。

其中，模拟信号指随时间连续变化的电信号，例如电话线上传送的按照语音强弱幅度连续变化的电信号；数字信号指离散变化的电信号，例如计算机产生的用于表达“0”和“l”的电压脉冲。

3．信道
信道一般是用来表示向某一个方向传送信息的媒体。

因此，一条通信电路往往包含一条发送信道和一条接收信道。

一条信道可以看成是一条电路的逻辑部件。

从通信的双方信息交互的方式来看，可以有以下三个基本方式：
（1）单向通信。

又称为单工通信，即只能有一个方向的通信而没有反方向的交互。

无线电广播或有线电广播以及电视广播就属于这种类型。

（2）双向交替通信。

又称为半双工通信，即通信的双方都可以发送信息，但不能同时发送（也不能同时接收）。

这种通信方式是一方发送另一方接收，过一段时间后再反过来。

（3）双向同时通信。

又称为全双工通信，即通信的双方可以同时发送和接收信息。

单向通信只需要一条信道，而双向交替通信或双向同时通信则都需要两条信道（每个方向各一条）。

显然，双向同时通信的传输效率最高。

五、传输介质
什么是传输介质？
传输介质是指网络传输介质是指在网络中传输信息的载体，是通信系统中发送器和接收器之间的物理路径，它是传输数据的物理基础。

传输介质分为有线和无线两大类。

（1）有线传输介质是指在两个通信设备之间实现的物理连接部分，它能将信号从一方传输到另一方，有线传输介质主要有双绞线、同轴电缆和光纤。

（2）无线传输介质是指在两个通信设备之间不使用任何物理连接，而是通过空间传输的一种技术。

无线传输介质主要有微波、红外线和激光等。

不同的传输介质，其特性也各不相同。

他们不同的特性对网络中数据通信质量和通信速度有较大影响！这些特性是：
1、物理特性。

说明传播介质的特征。

2、传输特性。

包括信号形式、调制技术、传输速度及频带宽度等内容。

3、连通性。

采用点到点连接还是多点连接。

4、地域范围。

网上各点间的最大距离。

5、抗干扰性。

防止噪声、电磁干扰对数据传输影响的能力。

6、相对价格。

以元件、安装和维护的价格为基础
（一）双绞线
双绞线（TP）电缆类似于电话线，由绝缘的彩色铜线对组成，每根铜线的直径为
0.4～0.8mm，两根铜线互相缠绕在一起，双绞线对中的一根电线传输信号信息，另
一根接地并吸收干扰。

双绞线电缆能轻易地应用于多种不同的拓扑结构中，但更经常的是应用于星型和星型拓扑结构中。

此外，双绞线电缆能适应当前更快的网络传输速率。

由于双绞线电缆的广泛使用，它出现在传输速率更快的网络中。

双绞线电缆有一个缺点，那就是其灵活性使得它比同轴电缆更易遭受物理损害。

相对于双绞线带来的好处，这个缺点是一个可以忽略的因素。

双绞线通常有非屏蔽式和屏蔽式两种。

1．非屏蔽双绞线(UTP)
非屏蔽双绞线（UTP）电缆包括一对或多对由塑料封套包裹的绝缘电线对。

上图描述了一根典型的UTP电缆。

UTP电缆中的10Base-T、100Base-T，其中“10”或“100”
代表最大数据传输速率为10Mbps或100Mbps，Base代表采用基带传输方法传输信号，T代表UTP。

2．屏蔽双绞线（STP）
屏蔽双绞线（STP）电缆中的缠绕电线对被一种金属（如箔）制成的屏蔽层所包围，而且每个电线对中的电线也是相互绝缘的。

双绞线电缆的标准是由TIA/EIA国际协会制定的。

为管理网络电缆，需要熟悉用于现代网络的一些标准，特别是3类和5类UTP。

1类线（CAT1）：一种包括两个电线对的UTP形式。

1类线适用于语音通信，而不适用于数据通信。

它每秒最多只能传输20千位（kbps）的数据。

2类线（CAT2）：一种包括四个电线对的UTP形式。

数据传输速率可以达到4Mbps。

但由于大部分系统需要更高的吞吐量，2类线很少用于现代网络中。

3类线（CAT3）：一种包括四个电线对的UTP形式。

在带宽为16MHz时，数据传输速率最高可达10Mbps。

3类线一般用于10Mbps的Ethernet或4Mbps的Token Ring。

现在用得较少。

4类线（CAT4）：一种包括四个电线对的UTP形式，它能支持高达10Mbps的吞吐量。

CAT4可用于16Mbps的Token Ring或10Mbps的Ethernet网络中。

它可确保信号带宽高达20MHz。

与CAT1、CAT2或CAT3相比，它能提供更多的保护以防止串扰和衰减。

5类线（CAT5）：用于新网安装及更新到快速Ethernet的最流行的UTP形式。

CAT5包括四个电线对，支持100Mbps的吞吐量和100Mbps的信号速率。

除100Mbps Ethernet之外，CAT5电缆还支持其他的快速联网技术，例如异步传输模式（ATM）。

6类线（CAT6）：包括四对电线对的双绞线电缆。

每对电线被箔绝缘体包裹，另一层箔绝缘体包裹在所有电线对的外面，同时一层防火塑料封套包裹在第二层箔层外面。

箔绝缘体对串扰提供了较好的阻抗，从而使得CAT6能支持的吞吐量是常规CAT5吞吐量的6倍。

STP和UTP具有许多共同的特性，下面列出它们主要的相同和不同之处。

●吞吐量：STP和UTP能以10Mbps的速率传输数据，CAT5 UTP以及在某些环
境下的CAT3 UTP的数据传输速率可达100Mbps。

●成本：STP和UTP的成本区别在于所使用的铜态级别、缠绕率以及增强技术。

一般来说，STP比UTP更昂贵，但高级UTP也是非常昂贵的。

●连接器：STP和UTP使用的连接器和数据插孔看上去类似于电话连接器和插
孔。

●抗噪性：STP具有屏蔽层，因而它比UTP具有更好的抗噪性。

但是，在另一方面，
UTP可以使用过滤和平衡技术抵消噪声的影响。

●尺寸和可扩展性：STP和UTP的最大网段长度都是100米。

它们的跨距小于同轴
电缆所提供的跨距，这是因为双绞线更易受环境噪声的影响。

双绞线的每个逻辑段最多仅能容纳1024个节点，整个网络的最大长度与所使用的网络传输方法有关。

(二)同轴电缆、
同轴电缆包括由绝缘体包围的一根中央铜线、一个网状金属屏蔽层以及一个塑料封套。

下图描绘了一种典型的同轴电缆。

在同轴电缆中，铜线传输电磁信号；网状金属屏蔽层，绝缘层通常由陶制品或塑料制品组成。

粗缆
IEEE将粗缆命名为10Base5 Ethernet。

10代表10Mbps的吞吐量，Base代表是基带传输，5代表粗缆的最大段长度为500米。

粗缆的特性总结如下。

●吞吐量：根据IEEE 802.3标准，粗缆传输数据的最大速率是10Mbps。

它使用
基带传输。

●成本：粗缆比光缆便宜得多，但比其他类型的同轴电缆，如细缆，要昂贵得
多。

●连接器：粗缆需要一种转接器（在线上穿孔的连接器）连接到收发器，再用
一个下行电缆连接网络设备，下图描述了粗缆的网络连接。

●抗噪性：由于宽的直径和较好的屏蔽物，使得粗缆具有最高的抗噪性。

●尺寸和可扩展性：由于粗缆具有高抗噪性，因而与其他类型的电缆相比，它允许
数据传输更远的距离。

它的最大段长度是500米，每段最大能够容纳100个节点。

它的总最大网络长度为1500米。

为最小化站点之间的干扰的可能性，网络设备应分隔2.5米。

这种类型的电缆难以管理，它的坚硬性使它难于处理和安装。

其次，由于高速数据传输不能运行在粗缆上，它不允许网络改进。

从本质上说它是一种过时的技术。

细缆
IEEE将细缆命名为10Base2 Ethernet，其中10代表它的数据传输速率为10Mbps，Base 代表它使用基带传输，2代表它的最大段长度为185米（或粗略为200米）。

细缆电缆直径大约为0.64cm，这使得它比粗缆更加灵活，也更易于处理和安装。

细缆的大部分特性列举如下：
●吞吐量：细缆传输数据的最大速率为10Mbps，使用基带传输。

●费用：细缆比粗缆和光缆便宜得多，但比双绞线电缆昂贵。

●尺寸和可扩展性：细缆允许每个网络段最长185米，细缆每段最多仅能容纳
30个节点，它的最大总网络长度为550多米。

为最小化干扰，细缆网络中的设备应至少分隔0.5米。

（三）光纤
光导纤维简称为光缆。

它的中心部分包括一根或多根玻璃纤维，通过从激光器或发光二极管发出的光波穿过中心纤维进行数据传输。

在光纤的外面是一层玻璃，称之为包层。

在包层外面，是一层塑料的网状的Kevlar（一种高级的聚合纤维），以保护内部的中心线。

最后一层塑料封套覆盖在网状屏蔽物上。

光纤通过光的反射传输数据。

光缆可分成两大类：单模式和多模式。

单模光缆携带单个频率的光将数据从光缆的一端传输到另一端。

通过单模光缆，数据传输的速度更快，距离也更远。

相反，多模光缆可以在单根或多根光缆上同时携带几种光波。

这种类型的光缆通常用于数据网络。

单模光纤：
只能传输一种模式的光波
多模光纤：
可以传输多种模式（传输时反射的角度不同）的光波
光缆的特性总结如下：
●吞吐量：光缆可以以每秒10GB以上的速度可靠地传输数据。

与电脉冲通过铜线
不同，光实际上不会遇到阻抗，因此能以比电脉冲更快的速度可靠传输。

实际上，纯的玻璃纤维束每秒可接收高达1亿个激光脉冲。

它的高吞吐量能力也使它适用于拥有大量通信业务量的情形，如电视或电话会议。

●连接器：光缆可以使用许多不同类型的连接器。

图3-13显示了多种较流行的连接
器。

●抗噪性：光缆的抗噪性很强。

●尺寸和可扩展性：由光缆组成的网络段能跨越1000米。

整个网络的长度根据所使
用的光缆类型的不同而不同。

光缆的类型由模、材料、芯尺寸和外层尺寸决定，芯的尺寸大小决定光的传输质量。

常用的光缆有：
8.3mm芯/125mm外层单模
62.5mm芯/125mm外层多模
50mm芯/125mm外层多模
100mm芯/140mm外层多模
光缆在普通计算机网络中的安装是从用户设备开始的。

因为光缆只能单向传输，如要实现双向通信，就必须成对出现，一个用于输入，一个用于输出。

光纤的优点
频带宽，传输速率高，传输距离远，抗冲击和电磁干扰性能好，数据保密性好，损耗和误码率低，体积小，重量轻。

光纤的缺点
连接和分支困难，工艺和技术要求高，要配备专门的光/电转换器，单向传输，容易损坏。