計算機網絡基礎知識

　　對于網絡,你有了解多少呢?下面是學習啦小編跟大家分享的是計算機網絡基礎知識，歡迎大家來閱讀學習。

　　計算機網絡基礎知識

　　計算機網絡，是指將地理位置不同的具有獨立功能的多臺計算機及其外部設備，通過通信線路連接起來，在網絡操作系統(tǒng)，網絡管理軟件及網絡通信協(xié)議的管理和協(xié)調下，實現資源共享和信息傳遞的計算機系統(tǒng)。

　　簡單地說，計算機網絡就是通過電纜、電話線或無線通訊將兩臺以上的計算機互連起來的集合。

　　計算機網絡的發(fā)展經歷了面向終端的單級計算機網絡、計算機網絡對計算機網絡和開放式標準化計算機網絡三個階段。

　　計算機網絡通俗地講就是由多臺計算機(或其它計算機網絡設備)通過傳輸介質和軟件物理(或邏輯)連接在一起組成的?？偟膩碚f計算機網絡的組成基本上包括：計算機、網絡操作系統(tǒng)、傳輸介質(可以是有形的，也可以是無形的，如無線網絡的傳輸介質就是看不見的電磁波)以及相應的應用軟件四部分。

　　計算機網絡的主要功能

　　計算機網絡的功能要目的是實現計算機之間的資源共享、網絡通信和對計算機的集中管理。除此之外還有負荷均衡、分布處理和提高系統(tǒng)安全與可靠性等功能。

　　1、資源共享

　　(1)硬件資源:包括各種類型的計算機、大容量存儲設備、計算機外部設備，如彩色打印機、靜電繪圖儀等。

　　(2)軟件資源:包括各種應用軟件、工具軟件、系統(tǒng)開發(fā)所用的支撐軟件、語言處理程序、數據庫管理系統(tǒng)等。

　　(3)數據資源：包括數據庫文件、數據庫、辦公文檔資料、企業(yè)生產報表等。

　　(4)信道資源：通信信道可以理解為電信號的傳輸介質。通信信道的共享是計算機網絡中最重要的共享資源之一。

　　2、網絡通信

　　通信通道可以傳輸各種類型的信息,包括數據信息和圖形、圖像、聲音、視頻流等各種多媒體信息。

　　3、分布處理

　　把要處理的任務分散到各個計算機上運行，而不是集中在一臺大型計算機上。這樣，不僅可以降低軟件設計的復雜性，而且還可以大大提高工作效率和降低成本。

　　4、集中管理

　　計算機在沒有聯(lián)網的條件下，每臺計算機都是一個“信息孤島”。在管理這些計算機時，必須分別管理。而計算機聯(lián)網后，可以在某個中心位置實現對整個網絡的管理。如數據庫情報檢索系統(tǒng)、交通運輸部門的定票系統(tǒng)、軍事指揮系統(tǒng)等。

　　5、均衡負荷

　　當網絡中某臺計算機的任務負荷太重時，通過網絡和應用程序的控制和管理，將作業(yè)分散到網絡中的其它計算機中，由多臺計算機共同完成。

　　計算機網絡的特點

　　1、可靠性

　　在一個網絡系統(tǒng)中，當一臺計算機出現故障時，可立即由系統(tǒng)中的另一臺計算機來代替其完成所承擔的任務。同樣，當網絡的一條鏈路出了故障時可選擇其它的通信鏈路進行連接。

　　2、高效性

　　計算機網絡系統(tǒng)擺脫了中心計算機控制結構數據傳輸的局限性，并且信息傳遞迅速，系統(tǒng)實時性強。網絡系統(tǒng)中各相連的計算機能夠相互傳送數據信息，使相距很遠的用戶之間能夠即時、快速、高效、直接地交換數據。

　　3、獨立性

　　網絡系統(tǒng)中各相連的計算機是相對獨立的，它們之間的關系是既互相聯(lián)系，又相互獨立。

　　4、擴充性

　　在計算機網絡系統(tǒng)中,人們能夠很方便、靈活地接入新的計算機，從而達到擴充網絡系統(tǒng)功能的目的。

　　5、廉價性

　　計算機網絡使微機用戶也能夠分享到大型機的功能特性,充分體現了網絡系統(tǒng)的“群體”優(yōu)勢，能節(jié)省投資和降低成本。

　　6、分布性

　　計算機網絡能將分布在不同地理位置的計算機進行互連，可將大型、復雜的綜合性問題實行分布式處理。

　　7、易操作性

　　對計算機網絡用戶而言,掌握網絡使用技術比掌握大型機使用技術簡單，實用性也很強。

　　計算機網絡的結構組成

　　一個完整的計算機網絡系統(tǒng)是由網絡硬件和網絡軟件所組成的。網絡硬件是計算機網絡系統(tǒng)的物理實現,網絡軟件是網絡系統(tǒng)中的技術支持。兩者相互作用,共同完成網絡功能。

　　網絡硬件：一般指網絡的計算機、傳輸介質和網絡連接設備等。

　　網絡軟件：一般指網絡操作系統(tǒng)、網絡通信協(xié)議等

　　網絡硬件的組成

　　1、主計算機

　　在一般的局域網中，主機通常被稱為服務器，是為客戶提供各種服務的計算機，因此對其有一定的技術指標要求，特別是主、輔存儲容量及其處理速度要求較高。根據服務器在網絡中所提供的服務不同,可將其劃分為文件服務器、打印服務器、通信服務器、域名服務器、數據庫服務器等。

　　2、網絡工作站

　　除服務器外，網絡上的其余計算機主要是通過執(zhí)行應用程序來完成工作任務的，我們把這種計算機稱為網絡工作站或網絡客戶機，它是網絡數據主要的發(fā)生場所和使用場所，用戶主要是通過使用工作站來利用網絡資源并完成自己作業(yè)的。

　　3、網絡終端

　　是用戶訪問網絡的界面，它可以通過主機聯(lián)入網內，也可以通過通信控制處理機聯(lián)入網內。

　　4、通信處理機

　　一方面作為資源子網的主機、終端連接的接口，將主機和終端連入網內;另一方面它又作為通信子網中分組存儲轉發(fā)結點，完成分組的接收、校驗、存儲和轉發(fā)等功能。

　　5、通信線路

　　通信線路(鏈路)是為通信處理機與通信處理機、通信處理機與主機之間提供通信信道。

　　6、信息變換設備

　　對信號進行變換，包括：調制解調器、無線通信接收和發(fā)送器、用于光纖通信的編碼解碼器等。

　　網絡軟件的組成

　　在計算機網絡系統(tǒng)中，除了各種網絡硬件設備外，還必須具有網絡軟件

　　1、網絡操作系統(tǒng)

　　網絡操作系統(tǒng)是網絡軟件中最主要的軟件,用于實現不同主機之間的用戶通信，以及全網硬件和軟件資源的共享，并向用戶提供統(tǒng)一的、方便的網絡接口,便于用戶使用網絡。目前網絡操作系統(tǒng)有三大陣營：UNIX、NetWare和Windows。目前， 我國最廣泛使用的是Windows網絡操作系統(tǒng)。

　　2、網絡協(xié)議軟件

　　網絡協(xié)議是網絡通信的數據傳輸規(guī)范，網絡協(xié)議軟件是用于實現網絡協(xié)議功能的軟件。

　　目前, 典型的網絡協(xié)議軟件有TCP/IP協(xié)議、IPX/SPX協(xié)議、IEEE802標準協(xié)議系列等。其中, TCP/IP是當前異種網絡互連應用最為廣泛的網絡協(xié)議軟件。

　　3、網絡管理軟件

　　網絡管理軟件是用來對網絡資源進行管理以及對網絡進行維護的軟件，如性能管理、配置管理、故障管理、記費管理、安全管理、網絡運行狀態(tài)監(jiān)視與統(tǒng)計等。

　　4、網絡通信軟件

　　是用于實現網絡中各種設備之間進行通信的軟件，使用戶能夠在不必詳細了解通信控制規(guī)程的情況下，控制應用程序與多個站進行通信,并對大量的通信數據進行加工和管理。

　　5、網絡應用軟件

　　網絡應用軟件是為網絡用戶提供服務，最重要的特征是它研究的重點不是網絡中各個獨立的計算機本身的功能，而是如何實現網絡特有的功能。

　　計算機網絡的拓撲結構

　　當我們組建計算機我網絡時，要考慮網絡的布線方式，這也就涉及到了網絡拓撲結構的內容。網絡拓撲結構指網路中計算機線纜，以及其他組件的物理布局。

　　局域網常用的拓樸結構有：總線型結構、環(huán)型結構、星型結構、樹型結構。拓撲結構影響著整個網絡的設計、功能、可靠性和通信費用等許多方面，是決定局域網性能優(yōu)劣的重要因素之一。

　　1、總線型拓撲結構

　　總線型拓撲結構是指：網絡上的所有計算機都通過一條電纜相互連接起來

　　總線上的通信：在總線上，任何一臺計算機在發(fā)送信息時，其他計算機必須等待。而且計算機發(fā)送的信息會沿著總線向兩端擴散，從而使網絡中所有計算機都會收到這個信息，但是否接收，還取決于信息的目標地址是否與網絡主機地址相一致，若一致，則接受;若不一致，則不接收。

　　信號反射和終結器：在總線型網絡中，信號會沿著網線發(fā)送到整個網絡。當信號到達線纜的端點時，將產生反射信號，這種發(fā)射信號會與后續(xù)信號發(fā)送沖突，從而使通信中斷。為了防止通信中斷，必須在線纜的兩端安裝終結器，以吸收端點信號，防止信號反彈。

　　特點：其中不需要插入任何其他的連接設備。網絡中任何一臺計算機發(fā)送的信號都沿一條共同的總線傳播，而且能被其他所有計算機接收。有時又稱這種網絡結構為點對點拓樸結構。

　　優(yōu)點：連接簡單、易于安裝、成本費用低

　　缺點：① 傳送數據的速度緩慢：共享一條電纜，只能有其中一臺計算機發(fā)送信息，其他接收。

　　②維護困難：因為網絡一旦出現斷點，整個網絡將癱瘓，而且故障點很難查找。

　　2、星型拓撲結構：

　　每個節(jié)點都由一個單獨的通信線路連接到中心節(jié)點上。中心節(jié)點控制全網的通信，任何兩臺計算機之間的通信都要通過中心節(jié)點來轉接。因些中心節(jié)點是網絡的瓶頸，這種拓樸結構又稱為集中控制式網絡結構，這種拓撲結構是目前使用最普遍的拓撲結構，處于中心的網絡設備跨越式集線器(Hub)也可以是交換機。

　　優(yōu)點：結構簡單、便于維護和管理，因為當中某臺計算機或頭條線纜出現問題時，不會影響其他計算機的正常通信，維護比較容易。

　　缺點：通信線路專用，電纜成本高;中心結點是全網絡的可靠瓶頸，中心結點出現故障會導致網絡的癱瘓。

　　3、環(huán)型拓撲結構：

　　環(huán)型拓撲結構是以一個共享的環(huán)型信道連接所有設備，稱為令牌環(huán)。在環(huán)型拓撲中，信號會沿著環(huán)型信道按一個方向傳播，并通過每臺計算機。而且，每臺計算機會對信號進行放大后，傳給下一臺計算機。同時，在網絡中有一種特殊的信號稱為令牌。令牌按順時針方向傳輸。當某臺計算機要發(fā)送信息時，必須先捕獲令牌，再發(fā)送信息。發(fā)送信息后在釋放令牌。

　　環(huán)型結構有兩種類型，即單環(huán)結構和雙環(huán)結構。令牌環(huán)(Token Ring)是單環(huán)結構的典型代表，光纖分布式數據接口(FDDI)是雙環(huán)結構的典型代表。

　　環(huán)型結構的顯著特點是每個節(jié)點用戶都與兩個相鄰節(jié)點用戶相連。

　　優(yōu)點：電纜長度短：環(huán)型拓撲網絡所需的電纜長度和總線拓撲網絡相似，但比星型拓撲結構要短得多。

　　增加或減少工作站時，僅需簡單地連接。可使用光纖;它的傳輸速度很高，十分適用一環(huán)型拓撲的單向傳輸。傳輸信息的時間是固定的，從而便于實時控制。

　　缺點：節(jié)點過多時,影響傳輸效率。環(huán)某處斷開會導致整個系統(tǒng)的失效，節(jié)點的加入和撤出過程復雜。

　　檢測故障困難：因為不是集中控制，故障檢測需在網個各個節(jié)點進行，故障的檢測就不很容易。

　　4、樹型拓撲結構

　　樹型結構是星型結構的擴展，它由根結點和分支結點所構成，如圖所示。

　　優(yōu)點：結構比較簡單，成本低。擴充節(jié)點方便靈活。

　　缺點：對根結點的依賴性大，一旦根結點出現故障，將導致全網不能工作;電纜成本高。

　　5、網狀結構與混合型結構

　　網狀結構是指將各網絡結點與通信線路連接成不規(guī)則的形狀，每個結點至少與其他兩個結點相連，或者說每個結點至少有兩條鏈路與其他結點相連，如圖(a)所示。大型互聯(lián)網一般都采用這種結構，如我國的教育科研網CERNET(b)、Internet的主干網都采用網狀結構

　　(a)網狀拓撲結構 (b) CERNET主干網拓撲結構

　　優(yōu)點：可靠性高;因為有多條路徑，所以可以選擇最佳路徑，減少時延，改善流量分配，提高網絡性能，但路徑選擇比較復雜。

　　缺點：結構復雜，不易管理和維護;線路成本高;適用于大型廣域網。

　　混合型結構是由以上幾種拓撲結構混合而成的，如環(huán)星型結構，它是令牌環(huán)網和FDDI網常用的結構。再如總線型和星型的混合結構等。

　　計算機網絡的分類

　　由于計算機網絡自身的特點，其分類方法有多種。根據不同的分類原則，可以得到不同類型的計算機網絡。

　　按覆蓋范圍分類

　　按網絡所覆蓋的地理范圍的不同，計算機網絡可分為局域網(LAN)、城域網(MAN)、廣域網(WAN)。

　　1、局域網(LocalArea Network，LAN)

　　局域網是將較小地理區(qū)域內的計算機或數據終端設備連接在一起的通信網絡。局域網覆蓋的地理范圍比較小，一般在幾十米到幾千米之間。它常用于組建一個辦公室、一棟樓、一個樓群、一個校園或一個企業(yè)的計算機網絡。局域網主要用于實現短距離的資源共享。如圖所示的是一個由幾臺計算機和打印機組成的典型局域網。局域網的特點是分布距離近、傳輸速率高、數據傳輸可靠等。

　　2、 城域網(WideArea Network，WAN)

　　城域網是一種大型的LAN，它的覆蓋范圍介于局域網和廣域網之間，一般為幾千米至幾

　　萬米，城域網的覆蓋范圍在一個城市內，它將位于一個城市之內不同地點的多個計算機局域網連接起來實現資源共享。城域網所使用的通信設備和網絡設備的功能要求比局域網高，以便有效地覆蓋整個城市的地理范圍。一般在一個大型城市中，城域網可以將多個學校、企事業(yè)單位、公司和醫(yī)院的局域網連接起來共享資源。如圖所示的是不同建筑物內的局域網組成的城域網。

　　3、廣域網(Wide Area Network，WAN)

　　廣域網是在一個廣闊的地理區(qū)域內進行數據、語音、圖像信息傳輸的計算機網絡。由于遠距離數據傳輸的帶寬有限，因此廣域網的數據傳輸速率比局域網要慢得多。廣域網可以覆蓋一個城市、一個國家甚至于全球。因特網(Internet)是廣域網的一種，但它不是一種具體獨立性的網絡，它將同類或不同類的物理網絡(局域網、廣域網與城域網)互聯(lián)，并通過高層協(xié)議實現

　　不同類網絡間的通信。如圖所示的是一個簡單的廣域網。

　　按照網絡中計算機所處的地位的不同，可以將計算機網絡分為對等網和基于客服機、服務器模式的網絡。

　　①.對等網：在對等網中，所有的計算機的地位是平等的，沒有專用的服務器。每臺計算機即作為服務器，又作為客戶機;即為別人提供服務，也從別人那里獲得服務。由于對等網沒有專用的服務器，所以在管理對等網時，只能分別管理，不能統(tǒng)一管理，管理起來很不方便。對等網一般應用于計算機較少、安全不高的小型局域網。

　?、?基于客戶機/服務器模式的網絡：在這種網絡中，兩種角色的計算機，一種是服務器，一種是客服機。

　　服務器：服務器一方面負責保存網絡的配置信息，另一方面也負責為客戶機提供各種各樣的服務。因為整個網絡的關鍵配置都保存在服務器中，所以管理員在管理網絡時只需要修改服務器的配置，就可以實現對整個網絡的管理了。同時，客戶機需要獲得某種服務時，會向服務器發(fā)送請求，服務器接到請求后，會向客戶機提供相應服務。服務器的種類很多，有郵件服務器、Web服務器、目錄服務器等，不同的服務器可以為客戶提供不同的服務。我們在構建網絡時，一般選擇配置較好的計算機，在其上安裝相關服務，它就成了服務器。

　　客戶機：主要用于向服務器發(fā)送請求，獲得相關服務。如客戶機向打印服務器請求打印服務，向Web服務器請求Web頁面等。

　　按傳播方式分類

　　如果按照傳播方式不同，可將計算機網絡分為“廣播網絡”和“點-點網絡”兩大類。

　　1、廣播式網絡

　　廣播式網絡是指網絡中的計算機或者設備使用一個共享的通信介質進行數據傳播，網絡中的所有結點都能收到任一結點發(fā)出的數據信息。廣播式網絡的基本連接如圖所示。

　　目前，在廣播式網絡中的傳輸方式有3種：

　　單播：采用一對一的發(fā)送形式將數據發(fā)送給網絡所有目的節(jié)點。

　　組播：采用一對一組的發(fā)送形式,將數據發(fā)送給網絡中的某一組主機。

　　廣播：采用一對所有的發(fā)送形式，將數據發(fā)送給網絡中所有目的節(jié)點。

　　2、點-點網絡(Point-to-point Network)

　　-點式網絡是兩個結點之間的通信方式是點對點的。如果兩臺計算機之間沒有直接連接的線路，那么它們之間的分組傳輸就要通過中間結點的接收、存儲、轉發(fā)，直至目的結點。

　　點-點傳播方式主要應用于WAN中，通常采用的拓撲結構有：星型、環(huán)型、樹型、網狀型。

　　按傳輸介質分類

　　1、有線網(WiredNetwork)

　?、烹p絞線：其特點是比較經濟、安裝方便、傳輸率和抗干擾能力一般，廣泛應用于局域網中。

　?、仆S電纜：俗稱細纜，現在逐漸淘汰。

　　⑶光纖電纜：特點是光纖傳輸距離長、傳輸效率高、抗干擾性強，是高安全性網絡的理想選擇。

　　2、 無線網(Wireless Network)

　　⑴無線電話網：是一種很有發(fā)展前途的連網方式。

　　⑵語音廣播網：價格低廉、使用方便，但安全性差。

　　⑶無線電視網：普及率高，但無法在一個頻道上和用戶進行實時交互。

　　⑷微波通信網：通信保密性和安全性較好。

　　⑸衛(wèi)星通信網：能進行遠距離通信，但價格昂貴。

　　按傳輸技術分類

　　計算機網絡數據依靠各種通信技術進行傳輸，根據網絡傳輸技術分類，計算機網絡可分為以下5種類型：

　　普通電信網：普通電話線網，綜合數字電話網，綜合業(yè)務數字網。

　　數字數據網：利用數字信道提供的永久或半永久性電路以傳輸數據信號為主的數字傳輸網絡。

　　虛擬專用網：指客戶基于DDN智能化的特點，利用DDN的部分網絡資源所形成的一種虛擬網絡。

　　微波擴頻通信網：是電視傳播和企事業(yè)單位組建企業(yè)內部網和接入Internet的一種方法，在移動通信中十分重要。

　　衛(wèi)星通信網：是近年發(fā)展起來