計算機網路概述
計算機網路,是指將地理位置不同的具有獨立功能的多台計算機及其外部設備,通過通信線路連線起來,在網路作業系統,網路管理軟體及網路通信協定的管理和協調下,實現資源共享和信息傳遞的計算機系統。簡單地說,計算機網路就是通過電纜、電話線或無線通訊將兩台以上的計算機互連起來的集合。 計算機網路的發展經歷了面向終端的單級計算機網路、計算機網路對計算機網路和開放式標準化計算機網路三個階段。計算機網路通俗地講就是由多台計算機(或其它計算機網路設備)通過傳輸介質和軟體物理(或邏輯)連線在一起組成的。總的來說計算機網路的組成基本上包括:計算機、網路作業系統、傳輸介質(可以是有形的,也可以是無形的,如無線網路的傳輸介質就是空氣)以及相應的套用軟體四部分。
在定義上非常簡單﹕網路就是一群通過一定形式連線起來的計算機。
一個網路可以由兩台計算機組成﹐也可以擁有在同一大樓裡面的上千台計算機和使用者。我們通常指這樣的網路為
而我們最常觸的Internet則是由這些無數的LAN和WAN共同組成的。Internet僅是提供了它們之間的連線﹐但卻沒有專門的人進行管理(除了維護連線和制定使用標準外)﹐可以說Internet是最自由和最沒王管的地方了。在Internet上面是沒有國界種族之分的﹐只要連上去﹐在地球另一邊的計算機和您室友的計算機其實沒有什麼兩樣的。
因為我們最常使用的還是LAN﹐(即使我們從家中連上Internet﹐其實也是先連上ISP的LAN)﹐所以這裡我們主要討論的還是以LAN為主。LAN可以說是眾多網路裡面的最基本單位了﹐等您對LAN有了一定的認識﹐再去了解WAN和Internet就比較容易入手了﹐只不過需要了解更多更複雜的通訊手段而已。
Internet? Intranet? Extranet?
接觸過網路的朋友﹐或多或少都應該聽過上面幾個名詞吧﹖不過﹐大家可知道它們之間的分別和如何定義嗎﹖
其實﹐最早出現的名詞應該是 Internet﹐然後人民將 Internet 的概念和技巧引入到內部的私人網路﹐可以是獨立的一個 LAN 也可以是專屬的 WAN ﹐於是就稱為 Intranet 了。它們之間的最大分別是﹕開放性。Internet 是開放的﹐不屬於任何人﹐只要能連線得到您就屬於其中一員﹐也就能獲得上面開放的資源﹔相對而言﹐Intranet 則是專屬的﹑非開放的﹐它往往存在於於私有網路之上﹐只是其結構和服務方式和設計﹐都參考 Internet 的模式而已。
Internet vs Intranet
至於 Extranet﹐算得上是針對 Intranet 而延伸出來的概念。既然 Intranet 是指內網路部而言﹐那么 Extranet 則指外部的網路了。Extranet 通常是企業和 Internet 連線﹐以向公共提供服務的網路。不過﹐這並非是單純根據物理或邏輯位置來定義﹐主要是以連線的形式和功能來區分。例如某個外部網路﹐如果單純的透過網路來連線我們的 Extranet 或 Intranet ﹐那它只是一個毫不相關的外部個體而已﹔但是﹐如果我們用 VPN 或其它信任形式將對方連線起來﹐那么對方也可以屬於 Extranet 或 Internet 的部份。
Internet vs internet
Internet 是個專業名詞,特指英特網。
internet 是網際網路的泛指,著重於網路的互連互通,英特網就是由多個網際網路連線而成。
計算機網路分類
一、計算機網路的組成及分類
計算機網路通俗地講就是由多台計算機(或其它計算機網路設備)通過傳輸介質和軟體物理(或邏輯)連線在一起組成的。總的來說計算機網路的組成基本上包括:計算機、網路作業系統、傳輸介質(可以是有形的,也可以是無形的,如無線網路的傳輸介質就是空氣)以及相應的套用軟體四部分。
要學習網絡,首先就要了解目前的主要網路類型,分清哪些是我們初級學者必須掌握的,哪些是目前的主流網路類型。
雖然網路類型的劃分標準各種各樣,但是從地理範圍劃分是一種大家都認可的通用網路劃分標準。按這種標準可以把各種網路類型劃分為區域網路、城域網、廣域網和網際網路四種。區域網路一般來說只能是一個較小區域內,城域網是不同地區的網路互聯,不過在此要說明的一點就是這裡的網路劃分並沒有
1。區域網路(Local Area Network;LAN)
通常我們常見的“LAN”就是指區域網路,這是我們最常見、套用最廣的一種網路。現在區域網路隨著整個計算機網路技術的發展和提高得到充分的套用和普及,幾乎每個單位都有自己的區域網路,有的甚至家庭中都有自己的小型區域網路。很明顯,所謂區域網路,那就是在局部地區範圍內的網路,它所覆蓋的地區範圍較小。區域網路在計算機數量配置上沒有太多的限制,少的可以只有兩台,多的可達幾百台。一般來說在企業區域網路中,工作站的數量在幾十到兩百台次左右。在網路所涉及的地理距離上一般來說可以是幾米至10公里以內。區域網路一般位於一個建築物或一個單位內,不存在尋徑問題,不包括網路層的套用。
這種網路的特點就是:連線範圍窄、用戶數少、配置容易、連線速率高。目前區域網路最快的速率要算現今的10G乙太網了。IEEE的802標準委員會定義了多種主要的LAN網:乙太網(Ethernet)、令牌環網(Token Ring)、光纖分散式接口網路(FDDI)、異步傳輸模式網(ATM)以及最新的無線區域網路(WLAN)。這些都將在後面詳細介紹。
2。城域網(Metropolitan Area Network;MAN)
這種網路一般來說是在一個城市,但不在同一地理小區範圍內的計算機互聯。這種網路的連線距離可以在10 ̄100公里,它採用的是IEEE802.6標準。MAN與LAN相比擴展的距離更長,連線的計算機數量更多,在地理範圍上可以說是LAN網路的延伸。在一個大型城市或都市地區,一個MAN網路通常連線著多個LAN網。如連線政府機構的LAN、醫院的LAN、電信的LAN、公司企業的LAN等等。由於光纖連線的引入,使MAN中高速的LAN互連成為可能。
城域網多採用ATM技術做骨幹網。ATM是一個用於數據、語音、視頻以及多媒體應用程式的高速網路傳輸方法。ATM包括一個接口和一個協定,該協定能夠在一個常規的傳輸信道上,在比特率不變及變化的通信量之間進行切換。ATM也包括硬體、軟體以及與ATM協定標準一致的介質。ATM提供一個可伸縮的主幹基礎設施,以便能夠適應不同規模、速度以及定址技術的網路。ATM的最大缺點就是成本太高,所以一般在政府城域網中套用,如郵政、銀行、醫院等。
3。廣域網(Wide Area Network;WAN)
這種網路也稱為遠程網,所覆蓋的範圍比城域網(MAN)更廣,它一般是在不同城市之間的LAN或者MAN網路互聯,地理範圍可從幾百公里到幾千公里。 因為距離較遠,信息衰減比較嚴重,所以這種網路一般是要租用專線,通過IMP(接口信息處理)協定和線路連線起來,構成網狀結構,解決循徑問題。這種城域網因為所連線的用戶多,總出口頻寬有限,所以用戶的終端連線速率一般較低,通常為9.6Kbps ̄45Mbps 如:郵電部的CHINANET,CHINAPAC,和CHINADDN網。
4.網際網路(Internet)
網際網路又因其英文單詞“Internet”的諧音,又稱為“英特網”。在網際網路
上面講了網路的幾種分類,其實在現實生活中我們真正遇得最多的還要算是區域網路,因為它可大可小,無論在單位還是在家庭實現起來都比較容易,套用也是最廣泛的一種網路,所以在下面我們有必要對區域網路及區域網路中的接入設備作一個進一步的認識。
二、區域網路的分類
雖然目前我們所能看到的區域網路主要是以雙絞線為代表傳輸介質的乙太網,那只不過是我們所看到都基本上是企、事業單位的區域網路,在網路發展的早期或在其它各行各業中,因其行業特點所採用的區域網路也不一定都是乙太網,目前在區域網路中常見的有:乙太網(Ethernet)、令牌網(Token Ring)、FDDI網、異步傳輸模式網(ATM)等幾類,下面分別作一些簡要介紹。
1。 乙太網(EtherNet)
乙太網最早是由Xerox(施樂)公司創建的,在1980年由DEC、Intel和Xerox三家公司聯合開發為一個標準。乙太網是套用最為廣泛的區域網路,包括標準乙太網(10Mbps)、快速乙太網(100Mbps)、千兆乙太網(1000 Mbps)和10G乙太網,它們都符合IEEE802.3系列標準規範。
(1)標準乙太網
最開始乙太網只有10Mbps的吞吐量,它所使用的是CSMA/CD(帶有衝突檢測的載波偵聽多路訪問)的訪問控制方法,通常把這種最早期的10Mbps乙太網稱之為標準乙太網。乙太網主要有兩種傳輸介質,那就是雙絞線和同軸電纜。所有的乙太網都遵循IEEE 802.3標準,下面列出是IEEE 802.3的一些乙太網絡標準,在這些標準中前面的數字表示傳輸速度,單位是“Mbps”,最後的一個數字表示單段網線長度(基準單位是100m),Base表示“基帶”的意思,Broad代表“頻寬”。
·10Base-5 使用粗同軸電纜,最大網段長度為500m,基帶傳輸方法;
·10Base-2 使用細同軸電纜,最大網段長度為185m,基帶傳輸方法;
·10Base-T 使用雙絞線電纜,最大網段長度為100m;
·1Base-5 使用雙絞線電纜,最大網段長度為500m,傳輸速度為1Mbps;
·10Broad-36 使用同軸電纜(RG-59/U CATV),最大網段長度為3600m,是一種寬頻傳輸方式;
·10Base-F 使用光纖傳輸介質,傳輸速率為10Mbps;
(2)快速乙太網(Fast Ethernet)
隨著網路的發展,傳統標準的乙太網技術已難以滿足日益增長的網路數據流量速度需求。在1993年10月以前,對於要求10Mbps以上數據流量的LAN套用,只有光纖分散式數據接口(FDDI)可供選擇,但它是一種價格非常昂貴的、基於100Mpbs光纜的LAN。1993年10月,Grand Junction公司推出了世界上第一台快速乙太網集線器FastSwitch10/100和網路接口卡FastNIC100,快速乙太網技術正式得以套用。隨後Intel、SynOptics、3COM、BayNetworks等公司亦相繼推出自己的快速乙太網裝置。與此同時,IEEE802工程組亦對100Mbps乙太網的各種標準,如100BASE-TX、100BASE-T4、MII、中繼器、全雙工等標準進行了研究。1995年3月IEEE宣布了IEEE802.3u 100BASE-T快速乙太網標準(Fast Ethernet),就這樣開始了快速乙太網的時代。
快速乙太網與原來在100Mbps頻寬下工作的FDDI相比它具有許多的優點,最主要體現在快速乙太網技術可以有效的保障用戶在布線基礎實施上的投資,它支持3、4、5類雙絞線以及光纖的連線,能有效的利用現有的設施。
快速乙太網的不足其實也是乙太網技術的不足,那就是快速乙太網仍是基於載波偵聽多路訪問和衝突檢測(CSMA/CD)技術,當網路負載較重時,會造成效率的降低,當然這可以使用交換技術來彌補。
100Mbps快速乙太網標準又分為:100BASE-TX 、100BASE-FX、100BASE-T4三個子類。
·100BASE-TX:是一種使用5類數據級無禁止雙絞線或禁止雙絞線的快速乙太網技術。它使用兩對雙絞線,一對用於傳送,一對用於接收數據。在傳輸中使用4B/5B編碼方式,信號頻率為125MHz。符合EIA586的5類布線標準和IBM的SPT 1類布線標準。使用同10BASE-T相同的RJ-45連線器。它的最大網段長度為100米。它支持全雙工的數據傳輸。
·100BASE-FX:是一種使用光纜的快速乙太網技術,可使用單模和多模光纖(62.5和125um) 多模光纖連線的最大距離為550米。單模光纖連線的最大距離為3000米。在傳輸中使用4B/5B編碼方式,信號頻率為125MHz。它使用MIC/FDDI連線器、ST連線器或SC連線器。它的最大網段長度為150m、412m、2000m或更長至10公里,這與所使用的光纖類型和工作模式有關,它支持全雙工的數據傳輸。100BASE-FX特別適合於有電氣干擾的環境、較大距離連線、或高保密環境等情況下的適用。
·100BASE-T4:是一種可使用3、4、5類無禁止雙絞線或禁止雙絞線的快速乙太網技術。它使用4對雙絞線,3對用於傳送數據,1對用於檢測衝突信號。在傳輸中使用8B/6T編碼方式,信號頻率為25MHz,符合EIA586結構化布線標準。它使用與10BASE-T相同的RJ-45連線器,最大網段長度為100米。
(3)千兆乙太網(GB Ethernet)
隨著乙太網技術的深入套用和發展,企業用戶對網路連線速度的要求越來越高,1995年11月,IEEE802.3工作組委任了一個高速研究組(HigherSpeedStudy Group),研究將快速乙太網速度增至更高。該研究組研究了將快速乙太網速度增至1000Mbps的可行性和方法。1996年6月,IEEE標準委員會批准了千兆位乙太網方案授權申請(Gigabit Ethernet Project Authorization Request)。隨後IEEE802.3工作組成立了802.3z工作委員會。IEEE802.3z委員會的目的是建立千兆位乙太網標準:包括在1000Mbps通信速率的情況下的全雙工和半雙工操作、802.3乙太網幀格式、載波偵聽多路訪問和衝突檢測(CSMA/CD)技術、在一個衝突域中支持一個中繼器(Repeater)、10BASE-T和100BASE-T向下兼容技術千兆位乙太網具有乙太網的易移植、易管理特性。千兆乙太網在處理新套用和新數據類型方面具有靈活性,它是在贏得了巨大成功的10Mbps和100Mbps IEEE802.3乙太網標準的基礎上的延伸,提供了1000Mbps的數據頻寬。這使得千兆位乙太網成為高速、寬頻網路套用的戰略性選擇。
1000Mbps千兆乙太網目前主要有以下三種技術版本:1000BASE-SX,-LX和-CX版本。1000BASE-SX 系列採用低成本短波的CD(compact disc,光碟雷射器) 或者vcsel(Vertical Cavity Surface Emitting Laser,垂直腔體表面發光雷射器)傳送器;而1000BASE-LX系列則使用相對昂貴的長波雷射器;1000BASE-CX系列則打算在配線間使用短跳線電纜把高性能伺服器和高速外圍設備連線起來。
(4)10G乙太網
現在10Gbps的乙太網標準已經由IEEE 802.3工作組於2000年正式制定,10G乙太網仍使用與以往10Mbps和100Mbps乙太網相同的形式,它允許直接升級到高速網路。同樣使用IEEE 802.3標準的幀格式、全雙工業務和流量控制方式。在半雙工方式下,10G乙太網使用基本的CSMA/CD訪問方式來解決共享介質的衝突問題。此外,10G乙太網使用由IEEE 802.3小組定義了和乙太網相同的管理對象。總之,10G乙太網仍然是乙太網,只不過更快。但由於10G乙太網技術的複雜性及原來傳輸介質的兼容性問題(目前只能在光纖上傳輸,與原來企業常用的雙絞線不兼容了),還有這類設備造價太高(一般為2 ̄9萬美元),所以這類乙太網技術目前還處於研發的初級階段,還沒有得到實質套用。
2。 令牌環網
令牌環網是IBM公司於70年代發展的,現在這種網路比較少見。在老式的令牌環網中,數據傳輸速度為4Mbps或16Mbps,新型的快速令牌環網速度可達100Mbps。令牌環網的傳輸方法在物理上採用了星形拓撲結構,但邏輯上仍是環形拓撲結構。結點間採用多站訪問部件(Multistation Access Unit,MAU)連線在一起。MAU是一種專業化集線器,它是用來圍繞工作站計算機的環路進行傳輸。由於數據包看起來像在環中傳輸,所以在工作站和MAU中沒有終結器。
在這種網路中,有一種專門的幀稱為“令牌”,在環路上持續地傳輸來確定一個結點何時可以傳送包。令牌為24位長,有3個8位的域,分別是首定界符(Start delimiter,SD)、訪問控制(Access Control,AC)和終定界符(End Delimiter,ED)。首定界符是一種與眾不同的信號模式,作為一種非數據信號表現出來,用途是防止它被解釋成其它東西。這種獨特的8位組合只能被識別為幀首標識符(SOF)。由於目前乙太網技術發展迅速,令牌網存在固有缺點,令牌在整個計算機區域網路已不多見,原來提供令牌網設備的廠商多數也退出了市場,所以在目前區域網路市場中令牌網可以說是“昨日黃花”了。
3。 FDDI網(Fiber Distributed Data Interface)
FDDI的英文全稱為“Fiber Distributed Data Interface”,中文名為“光纖分散式數據接口”,它是於80年代中期發展起來一項區域網路技術,它提供的高速數據通信能力要高於當時的乙太網(10Mbps)和令牌網(4或16Mbps)的能力。FDDI標準由ANSI X3T9.5標準委員會制訂,為繁忙網路上的高容量輸入輸出提供了一種訪問方法。FDDI技術同IBM的Tokenring技術相似,並具有LAN和Tokenring所缺乏的管理、控制和可靠性措施,FDDI支持長達2KM的多模光纖。FDDI網路的主要缺點是價格同前面所介紹的“快速乙太網”相比貴許多,且因為它只支持光纜和5類電纜,所以使用環境受到限制、從乙太網升級更是面臨大量移植問題。
當數據以100Mbps的速度輸入輸出時,在當時FDDI與10Mbps的乙太網和令牌環網相比性能有相當大的改進。但是隨著快速乙太網和千兆乙太網技術的發展,用FDDI的人就越來越少了。因為FDDI使用的通信介質是光纖,這一點它比快速乙太網及現在的100Mbps令牌網傳輸介質要貴許多,然而FDDI最常見的套用只是提供對網路伺服器的快速訪問,所以在目前FDDI技術並沒有得到充分的認可和廣泛的套用。
FDDI的訪問方法與令牌環網的訪問方法類似,在網路通信中均採用“令牌”傳遞。它與標準的令牌環又有所不同,主要在於FDDI使用定時的令牌訪問方法。FDDI令牌沿網路環路從一個結點向另一個結點移動,如果某結點不需要傳輸數據,FDDI將獲取令牌並將其傳送到下一個結點中。如果處理令牌的結點需要傳輸,那么在指定的稱為“目標令牌循環時間”(Target Token Rotation Time,TTRT)的時間內,它可以按照用戶的需求來傳送儘可能多的幀。因為FDDI採用的是定時的令牌方法,所以在給定時間中,來自多個結點的多個幀可能都在網路上,以為用戶提供高容量的通信。
FDDI可以傳送兩種類型的包:同步的和異步的。同步通信用於要求連續進行且對時間敏感的傳輸(如音頻、視頻和多媒體通信);異步通信用於不要求連續脈衝串的普通的數據傳輸。在給定的網路中,TTRT等於某結點同步傳輸需要的總時間加上最大的幀在網路上沿環路進行傳輸的時間。FDDI使用兩條環路,所以當其中一條出現故障時,數據可以從另一條環路上到達目的地。連線到FDDI的結點主要有兩類,即A類和B類。A類結點與兩個環路都有連線,由網路設備如集線器等組成,並具備重新配置環路結構以在網路崩潰時使用單個環路的能力;B類結點通過A類結點的設備連線在FDDI網路上,B類結點包括伺服器或工作站等。
4。 ATM網
ATM的英文全稱為“asynchronous transfer mode”,中文名為“異步傳輸模式”,它的開發始於70年代後期。ATM是一種較新型的單元交換技術,同乙太網、令牌環網、FDDI網路等使用可變長度包技術不同,ATM使用53位元組固定長度的單元進行交換。它是一種交換技術,它沒有共享介質或包傳遞帶來的延時,非常適合音頻和視頻數據的傳輸。ATM主要具有以下優點:
(1)ATM使用相同的數據單元,可實現廣域網和區域網路的無縫連線。
(2)ATM支持VLAN(虛擬局域崗)功能,可以對網路進行靈活的管理和配置。
(3)ATM具有不同的速率,分別為25、51、155、622Mbps,從而為不同的套用提供不同的速率。
ATM是採用“信元交換”來替代“包交換”進行實驗,發現信元交換的速度是非常快的。信元交換將一個簡短的指示器稱為虛擬通道標識符,並將其放在TDM時間片的開始。這使得設備能夠將它的比特流異步地放在一個ATM通信通道上,使得通信變得能夠預知且持續的,這樣就為時間敏感的通信提供了一個預QoS,這種方式主要用在視頻和音頻上。通信可以預知的另一個原因是ATM採用的是固定的信元尺寸。ATM通道是虛擬的電路,並且MAN傳輸速度能夠達到10Gbps。
無線區域網路(Wirress Local Area Network;WLAN)
無線區域網路是目前最新,也是最為熱門的一種區域網路,特別是自Intel今年3月份推出首款自帶無線網路模組的迅馳筆記本處理器以來。無線區域網路與傳統的區域網路主要不同之處就是傳輸介質不同,傳統區域網路都是通過有形的傳輸介質進行連線的,如同軸電纜、雙絞線和光纖等,而無線區域網路則是採用空氣作為傳輸介質的。正因為它擺脫了有形傳輸介質的束縛,所以這種區域網路的最大特點就是自由,只要在網路的覆蓋範圍內,可以在任何一個地方與伺服器及其它工作站連線,而不需要重新鋪設電纜。這一特點非常適合那些移動辦公一簇,有時在機場、賓館、酒店等(通常把這些地方稱為“熱點”),只要無線網路能夠覆蓋到,它都可以隨時隨地連線上無線網路,甚至Internet。
無線區域網路所採用的是802.11系列標準,它也是由IEEE 802標準委員會制定的。目前這一繁育列標準主要有4個標準,分別為:802.11b、802.11a、802.11g和802.11z,前三個標準都是針對傳輸速度地熱異常進行的改進,最開始推出的是802.11b,它的傳輸速度為11MB/s,因為它的連線速度比較低,隨後推出了802.11a標準,它的連線速度可達54MB/s。但由於兩者不互相兼容,致使一些早已購買802.11b標準的無線網路設備在新的802.11a網路中不能用,所以在今年前些時候正式推出了兼容802.11b與802.11a兩種標準的802.11g,這樣原有的802.11b和802.11a兩種標準的設備都可以在同一網路中使用。802.11z是一種專門為了加強無線區域網路安全的標準。因為無線區域網路的“無線”特點,致使任何進入此網路覆蓋區的用戶都可以輕鬆以臨時用戶身份進入網路,給網路帶來了極大的不安全因素,為此802.11z標準專門就無線網路的安全性方面作了明確規定,加強了用戶身份論證制度,並對傳輸的數據進行加密。
通信工程專業課程
通信工程 (也作 信息工程,電信工程,舊稱遠距離通信工程、弱電工程)是電子工程的一個重要分支,同時也是其中一個基礎學科。本專業學習通信技術、通信系統和通信網等方面的知識,能在通信領域中從事研究、設計、製造、運營及在國民經濟各部門和國防工業中從事開發、套用通信技術與設備,畢業後,從事研究、設計、運營、開發的高級專門人才。該任務是來盤點一下通信工程專業的課程,讓人們更好地了解和學習該專業。 |
計算機網路圖書盤點
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