計算機網路概述

2021-08-28 02:30:31 字數 4125 閱讀 6812

一.定義

由計算機組成的網路,計算機網路是自治計算機互連的集合

二.基本功能

1.資源共享(分為硬體資源和軟體資源):各種各樣的資料,多台計算機共用一台印表機。

2.分布式處理和負載均衡: 例:乙個大型icp網路訪問量非常大,為了支援更多的使用者訪問其**,在全世界多個地方部署了相同內容的www(全球資訊網)伺服器;通過一定的技術是不同地域的使用者看到放置在離他最近的伺服器上的相同頁面,這樣可以實現各種伺服器的負載均衡,並使通訊距離縮短。

3.綜合資訊服務:一套系統上提供整合的資訊服務。

三.計算機網路的演進

計算機網路是計算機技術和通訊技術兩個領域的結合,一直以來他們緊密結合,相互促進,相互影響,共同推進了計算機網路的演進。

1.主機(host)互連

在這種早期的網路中,終端借助**線路訪問計算機,由於計算機傳送/接收的為數碼訊號,**線傳輸的是模擬訊號,這要求終端和主機間加入數據機(modem),進行數/模間的轉換。在這種聯機系統中,計算機是網路的中心,同時也是控制者。

每個終端都必須使用數據機通過**網進行連線。後來隨著遠端終端數量的不斷增加,通訊的費用隨之增加。為了降低**通訊的連線費用,人們通過在終端與數據機之間加乙個集中器(concentrator),減少直接占用**網連線線路的數量,所有的終端使用低速線路直接連線到集中器,集中器再通過數據機與計算機相連,節省了占用通訊線路的費用和連線每個終端的數據機的數量。

2.區域網

20世紀70年代,隨著計算機體積,**的下降,出現了以個人計算機為主的商業計算模式。商業計算的複雜性要求大量終端裝置的資源共享和協同操作,導致本地大量計算機裝置進行網路化連線的需求,區域網(lan)由此產生了。當今主流的區域網技術——乙太網(ethernet)就是在此時期產生的。internet的前身就是ethernet。

3.網際網路

由於單一的區域網無法滿足對網路多樣性的要求,20世紀70年代後期,廣域網技術逐漸發展起來,以便將分布在不同地域的區域網互相連線起來。2023年,arpanet採納tcp和ip協議作為其主要的協議族,是大範圍地網路互連成為可能。彼此分離的區域網被連線起來,形成了網際網路(internet)。

4.網際網路

四.按計算機網路覆蓋的範圍的大小,可以將計算機網路分為區域網(lan)都會網路(man)廣域網(wan)

1.區域網(lan)連線的是小範圍內的計算機,系統覆蓋半徑從幾公尺到幾千公尺,覆蓋範圍侷限在房間、大樓或園區內。傳統區域網的傳輸速率為10-100mbps,傳輸延遲小(幾十微秒),出錯率低。而新的區域網傳輸速率可超過1gbps。

區域網成了實現有限區域內資訊交換與共享的典型有效的途徑。

2.都會網路(man)覆蓋的範圍為中等規模,介於區域網和廣域網之間,通常是在乙個城市內的網路連線(距離為10km左右)。目前都會網路建設主要採用ip技術和atm技術。

3.廣域網(wan) 廣域網在超過區域網的地理範圍內執行,分布距離遠,他通過各種型別的序列連線以便在更大的地理區域內實現連線。

廣域網的特點是資料傳輸慢(典型速率為56kbps-155mbps)、延遲比較大(幾毫秒)、拓撲結構不靈活,廣域網拓撲很難歸類,一般多採用網狀結構,網路連線往往依賴運營商提供的電信資料網路。

五.網路的拓撲結構

網路拓撲結構指的是計算機網路的物理布局。簡單來說,就是指將一組裝置以什麼樣的拓撲結構連線起來,通常也稱為拓撲結構。可以分為線型、環型、星型、網型、複合型。

1.匯流排型(bus)拓撲結構是將各個節點的裝置用一根匯流排連線起來,所i有節點間通訊都通過統一的匯流排完成。其突出的特點是結構簡單、成本低、安裝使用方便、消耗的電纜長度短、便於維護。

也有固有的致命缺點——存在單點故障。如果匯流排出現故障,整個匯流排型網路都會癱瘓。

實時性差,故障診斷困難。

廣播式通訊,匯流排兩端都有終結器,以mac位址來識別資訊是否是給自己的。

2.星型是一種以**節點(交換機,單播;集線器,廣播)為中心,把若干個外圍節點連線起來的輻射式互鏈結構

,**節點對各裝置間的通訊和資訊交換進行集中控制和管理。

優點:可靠性高,當某一線路發生故障時,不會影響網路中的其他主機(即沒有單點故障);擴充或刪除裝置較容易,將裝置直接連到**節點即可;**節點可以方便地控制和管理網路,並及時發現和處理系統故障。

缺點:連線的線纜較多,**節點工作壓力大,且一旦**節點發生故障,網路將不能工作。

3.環型 環形拓撲是將各節點通過一條首尾相連的通訊線路連線起來的乙個封閉的環型網。每一台裝置只能和它的乙個或者兩個相鄰節點直接通訊,如果需要與其他節點通訊資訊必須依次經過兩者之間的每一台裝置。

環型網路既可以是單向的,也可以是雙向的,單向是指所有的傳輸都是同方向的,此時每個裝置只能直接與乙個相鄰節點通訊;雙向是指資料能在兩個方向上進行傳輸,此時裝置可以直接與兩個鄰近節點進行通訊。在實際應用中一般採用多環結構 ,這樣單點發生故障時可以形成新的環型,繼續正常工作。

優點:結構簡單,系統內各工作站地位平等,建網容易,能實現資料傳送時實時控制,可預知網路效能。

缺點:在單環型拓撲中,任何乙個節點發生故障,就會導致環中所有節點無法正常通訊,實時性差,故障診斷困難。

4.網狀(分為全網狀和部分網狀),全網狀是指參與通訊的任意兩個節點之間均通過傳輸線直接相互連線,所以這是一種及其安全可靠的方案。不用再競爭公用線路,通訊變得非常簡單,任意兩台裝置可以直接通訊,而不用涉及其他裝置。然而n個節點構建全網狀拓撲需要n(n-1)/2個連線,這使得在大量節點之間建立全網狀拓撲的費用變得極其昂貴。全網狀實現起來費用高,代價大,結構複雜,不易管理和維護,在區域網中很少採用。實際應用中常常採用部分網狀代替全網狀。即在重要節點之間採用全網狀拓撲,對相對非重要的節點則省略一些連線。

六.電路交換 分組交換 報文交換

1.電路交換(基於**網)通訊網路中的電路交換與撥打**時的原理相似,當端節點要求傳送資料時,交換機就在傳送節點和接收節點之間建立一條獨佔的資料傳輸通道。這條通道即可能是一條物理線路,也可能時經過多路復用得到的邏輯通道。這條道路有固定的頻寬,由通訊雙方獨佔,一直到通訊結束。除非兩個節點斷開連線,否則傳輸通道便一直處於服務狀態。

電路交換的優點是 傳輸延遲小,由於一旦建立了線路便不再需要交換,因此保證了較小的延遲,其次一但線路建立,便不會發生資源的搶占和衝突;

電路交換可以實現資料的透明傳輸(傳輸通路對使用者資料不進行任何修正和解釋),資訊傳輸的吞吐量大。

電路交換的缺點是所佔頻寬固定,網路資源利用率低;電路交換的建立連線所欲的時間比較長。電路交換不適合大規模的計算機網路中終端的直接通訊。

2.分組交換 分組交換需要將傳輸的資訊劃分為具有一定長度的分組(packet,也稱為包),以分組為單位進行儲存和**。每個分組都載有接收方位址和傳送方位址的標識,便於在網路中定址;網路中的傳送裝置則根據這些位址進行富足**,使資訊最終到目的節點。由於採用動態復用的技術來傳送各個分組,雖然任意時刻線路總是被某個分組獨佔,但線路的頻寬統計上得到了復用,從而提高了線路的利用率。

ip電路就是使用分組交換技術的一種新型**。

在分組交換中資料要被分割成分組,而網路裝置也需要逐一對分組實行**,這使得分組交換有了較大延遲,每個分組都要載有額外的位址資訊,因此同樣的有效資料實際上需要占用更多的頻寬資源。

3.報文交換 不需要通訊雙方建立一條專用的通訊鏈路。

七.衡量計算機網路的主要指標

影響網路效能的因素有很多,傳輸距離、使用的線路、傳輸技術、頻寬、網路裝置效能等都會對網路的效能產生影響。 頻寬和延遲是衡量網路效能的兩個主要指標。

1.頻寬(資料傳輸的最高速度)

lan和wan都使用頻寬來描述在一定時間範圍內能夠從乙個節點傳送到另乙個節點的資料量。 頻寬分為模擬頻寬和數字頻寬, 頻寬的單位是bps(位每秒),代表每秒種某條鏈路能傳送的資料位數。

2.延遲

網路的延遲又稱時延,定義了網路把資料從乙個網路節點傳送到另乙個網路節點所需要的時間。 例乙個橫貫大陸的網路可能有24ms的延遲,即將乙個位元從一端傳到另一端將花費24ms的時間。

網路延遲主要是由傳播延遲、交換延遲、介質訪問延遲和佇列延遲等組成。

由於物理規律的限制,延遲是不可能完全消除的。

八.網路標準化組織

1.國際標準化組織(iso)提出了osi參考模型,osi參考模型描述了網路的工作機制,為計算機網路構建了乙個易於理解的、清晰的層次模型。

osi參考模型是一種國際標準 x

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