计算机的产生:
计算机网络是计算机技术与通信技术相结合的产物。
1.计算机网络的发展历史
1.第一代计算机网络:面向终端的计算机网络(主要以主机为中心的通信设备)
1.主机与终端直接相连结构中:主机负载较重,且一条通信线路只能与一个终端相连,通信线路的利用率较低。
2.终端共享通信线路结构中:虽然有效的提高了通信线路的利用率,但当多个终端同时要求与主机通信时,主机无法确认与哪一个终端进行通信。需增加相应的设备和软件完成,但会使主机工作负荷加重。
3.主机与终端相连结构中加入通信处理机(CCP)或前端机(FEP),在终端云集的地方增加集中器或多路器,来减轻主机负荷。
CCP和FTP专门负责通信控制,而主机专门进行数据处理。集中器和多路器实际上是设在远程终端的通信处理机,作用:实现多个终端共享同一条通信线路。
2.第二代:以通信子网为中心的网络
在第一代上提高了可靠性和可用性,人们开始研究多台计算机相互连接的方法。在1969年,美国国防部高级研究计划署(ARPA)分组交换网(ARPANET)投入使用。分组交换网则以接口信息处理机(IMP)构成与通信子网为中心的网络。
3.第三代:标准化网络
为了降低复杂度,专家提出分层设计方法,在1977年,国际标准化组织(ISO)设立的专门机构研究,在不久后提出计算机能够互连的标准化框架——开放式系统互连参考模型(OSI/RM)并将它分7层,并规定了每层的功能。
4.第四代:以Internet为中心的新一代网络
20世纪80年代末开始,局域网发展成熟,光纤、高速网络技术、多媒体技术、智能网络技术等相继出现,并逐步的以Internet为代表发展。
2.计算机网络的定义和功能
定义:人们对计算机网络有着不同的理解和定义从资源共享的角度看,通常将计算机网络定义为将地理位置不同的具有独立功能的计算机或由计算机控制的外部设备,通过通信设备和线路连接起来,在网络操作系统的控制下,按照约定的通信协议进行信息交换,实现资源共享的系统。
功能:
1.数据通信
2.资源共享 (硬件、软件、信息)
3.提高系统可靠性
4.均衡负荷与分布式处理
3.计算机网络的组成与拓扑结构
组成:资源子网和通信子网
1.资源子网:
负责全网的数据处理业务,为全网用户提供各种网络资源与网络服务。(主机,终端,各种软件资源与信息资源等组成)
2.通信子网:
主要承担全网的数据传输、转发、加工、转换等通信处理工作。(通信控制处理机、通信线路、和其他通信设备组成)
计算机网络拓扑结构:
总线型、星型、环型、树型、网状拓扑结构。
1.总线型拓扑结构:
有单根总线连接网络中所用节点。
优点:结构简单、便于扩充、价格相对较低、安装使用方便。
缺点:由于单信道的限制,一个总线型网络上节点越多,网络发送和接收的速率变慢。一旦总线出现故障,整个网络将陷入瘫痪。
2.星型拓扑结构:
每个节点都通过一条点对点链路与中心节点相连。任意两个节点之间必须通过中心节点,中心节点通过存储转发技术实现两个节点数据交换,中心节点:集线器和交换机。
优点:结构简单、组网容易、便于控制和管理、网络延迟小。
缺点:中心节点负荷较重,容易形成系统的“瓶颈”,线路利用率不高。
3.环型拓扑结构:
由节点首尾相连形成的闭合环型线路,传输是单向的,每个节点需安装中继器,以接收,放大信号。
优点:结构简单、组网容易、便于管理。
缺点:某个节点发生故障,则整个网络瘫痪;且当节点过多时,将影响数据传输效率,非常不利于扩展。
4.树型拓扑结构:
将多级星型网络按层次方式排列。
优点:易于扩展、可以延伸出许多分支、故障隔离容易。
缺点:越靠近顶部的节点,处理能力越强,其可靠性要求就越高。由于对顶部节点的依赖性太大,如果顶部节点发生故障,则全网不能正常工作。
5.网状拓扑结构:
节点任意连接。
优点:可靠性高
缺点: 结构复杂、必须采用路由选择算法和流量控制方法、线路成本高、不易管理和维护。
4.计算机网的分类
计算机网络有许多分类如:
通信介质、传输方式、适用对象分类、覆盖范围等如下:
1.按照网络覆盖范围的大小分类:
局域网(LAN)如:校园网、城域网(MAN)如:一个城市、广域网(WAN)如:一个省。
2.按照网络传输介质分类:
有线网(同轴电缆、光纤、双绞线),无线网(卫星、微波)。
3.按照网络传输技术的不同分类:
广播式网络:广播式网络中仅使用一条通信信道,该信道由网络上的所有节点共享。在传输信息时,任何一个节点都可以发送数据,并被其他所有节点接收。
点对点式网络:由许多互相连接的节点构成,在每对节点之间都有一条专用的通信信道,它会根据目的地址,经过一系列中间节点的转发,直至到达目的节点。