① 简述计算机网络常见的拓扑结构及各自的优缺点
按照拓扑结构的不同,可以将计算机网络分为总线结构、环形结构和星型结构三种基本类型。下面就详细介绍一下各自优缺点。
总线结构
总线结构上所有的结点都连接到一条称为总线的公共线路上。即所有的结点共享一条数据通道,结点间通过广播进行通信,即一个结点发出的信息可以被网络上多个结点接受,而一段时间只允许一个结点传送信息。
优点
连接形式简单,易于实现,所用线缆最短,增加或者移除结点比较灵活,个别结点发生故障时,不影响网络中其他结点的正常工作。
缺点
网络传输能力低,安全性低,总线发生故障时,会导致全网瘫痪。结点数量的增多会影响网络性能。
环形结构
环形结构是将联网的计算机由通信线路连接成一个闭合的环,在环形结构网络中信息按照固定方向流动,或顺时针方向,或逆时针方向。
优点
一次通信的最大传输延迟是固定的,每个网上结点只与其他二个结点有物理链路直接互连。传输控制机制简单,实时性强。
缺点
一个结点发生故障时,可能导致全网瘫痪,可靠性差。
星型结构
星型结构是以一个结点为中心的处理系统。其他各结点都与该中心结点有着物理链路的直接互连,其他结点直接不能直接通信,其他结点直接的通信需要该中心结点进行转发。因此中心结点必须有着较强的功能和较高的可靠性。
优点
结构简单,建网容易,控制简单。
缺点
属于集中控制。主机负载过重,可靠性低,通信线路利用率低。
(1)点到点连接的网络优缺点扩展阅读
拓扑结构的选择往往与传输媒体的选择及媒体访问控制方法的确定紧密相关。在选择网络拓扑结构时,应该考虑的主要因素有下列几点:
(1)可靠性。尽可能提高可靠性,以保证所有数据流能准确接收;还要考虑系统的可维护性,使故障检测和故障隔离较为方便。
(2)费用。建网时需考虑适合特定应用的信道费用和安装费用。
(3)灵活性。需要考虑系统在今后扩展或改动时,能容易地重新配置网络拓扑结构,能方便地处理原有站点的删除和新站点的加入。
(4)响应时间和吞吐量。要为用户提供尽可能短的响应时间和最大的吞吐量。
② 请问网络有哪几种拓补结构他们具体是怎么样的各自的优缺点。
3.2.1 星型拓补
(1) 星型拓补由中央节点和通过点到点链路接到中央节点的各个站点组成,采用星型拓补的交换方式主要有报文交换和线路交换,线路交换更为普遍,现有的数据处理和声音通信的信息网大多采用这种拓补结构,目前流行的PBX就是星型拓补的典型
(2) 星型拓补的优缺点:
a. 方便服务
b. 每个连接只接一个设备
c. 不会影响全网
d. 集中控制和故障诊断
e. 简单的访问协议
f. 缺点是
I. 电缆长度和安装
II. 扩展困难
III. 依赖于中央节点
3.2.2 总线拓扑
(1) 总线拓扑的定义
采用单根传输线作为传输介质,所有节点都通过相应的硬件接口连接到传输介质上的拓扑方式
(2) 总线拓扑的优点:
a. 电缆长度短,布线容易;
b. 可靠性高;
c. 易于扩充。
(3) 总线拓扑的缺点:
a. 故障诊断困难;
b. 中继器配置:在总线的干线基础上扩充,可采用中继器,需要重新配置,包括电缆长度的剪裁、终端器的调整等。
c. 因为接在总线上的站点要有介质访问控制能力,所以终端必须是智能的。
3.2.3 环型拓扑(1) 环型拓扑的定义
由一些中继器和连接中继器的点到点链路组成一个闭合环的网络拓扑结构
(2) 环型拓扑的优点
a. 电缆长度短
b. 无需接线盒
c. 适用于光纤
(3) 环型拓扑的缺点
a. 节点故障引起全网故障;
b. 诊断故障困难;
c. 不易重新配置网络;
d. 拓扑结构影响访问协议。
3.2.4 树型拓扑
(1) 定义
由总线拓扑演变过来,形状象一颗倒置的树,顶端有一个带分支的根,每个分支还可延伸出子分支的网络拓扑结构
(2) 优点
a. 易于扩展;
b. 故障隔离容易。
(3) 缺点
对根的依赖性太大,如果根发生故障,则全网不能正常工作。
3.2.5 星型环拓扑
(1) 定义
由一批接在环上的连接集中器组成的,结合了星型拓扑和环型拓扑的优点的网络拓扑结构
(2) 优点
a. 故障诊断和隔离方便; b. 易于扩展;
c. 安装电缆方便。
(3) 缺点
a. 需要智能的集中器
b. 电缆安装问题
③ 网络的优缺点
网络的优点和缺点:
优点:
1、方便资料共享。通过多媒体技术,可以及时封信各种各样的信息供网友们共享,丰富网民们的信息量,如查资料、看新闻和看视频等。
2、提供交流平台。能提供虚拟的人际交往平台,让远距离的人也能实现互动,加强感情交流。
3、提高办事效率。比如网络新闻的制作,只需将电子文字剪切下来,然后通过粘贴制成网页,放在网站上,一篇网络新闻就诞生了,短则数秒钟,长则不会超过几十分钟。而对比报纸新闻则需要经过采访、编辑、排版、印刷等步骤,至少也要几个小时。
4、为网民提供展示自己的平台。有些网民可能在日常生活中能力没能得到很好的体现,而在网络中则可以充分的展示自己,如主播行业、网络小说写手等。
5、起休闲娱乐的作用。网络上有很多音乐、电影和游戏等休闲方式,在如今快生活的世界里,给人们带来了休闲娱乐的方式。
缺点:
1、易导致网民沉迷网络,影响个人的精神气质。网络上有各种各样的游戏,有一些制止力不强的网民则容易沉迷游戏,特别是青少年,家人不让玩,他们就跑到网吧去玩,甚至整天泡在网上不吃饭,很容易影响个人的身体健康。
2、网络信息的可信度相对较低。由于参与网络传播的人数众多,传播者的目的隐蔽,传播者的素质良莠不齐,因此,网络上信息的可靠性、准备性相对较低,特别是新闻报道,人们还是更倾向于相信权威的报纸和电视台。
3、网络缩小了人的交际圈,拉大了你与周围人的距离。经常上网的人会拉远与生活中朋友的距离,由于人的精力是有限的,你花过多的时间在网络上便会没有精力参与各类活动,你拉近了网上朋友的距离,就会拉远生活中朋友的距离。
(3)点到点连接的网络优缺点扩展阅读:
网络是由节点和连线构成,表示诸多对象及其相互联系。在数学上,网络是一种图,一般认为专指加权图。
网络除了数学定义外,还有具体的物理含义,即网络是从某种相同类型的实际问题中抽象出来的模型。在计算机领域中,网络是信息传输、接收、共享的虚拟平台,通过它把各个点、面、体的信息联系到一起,从而实现这些资源的共享。
网络是人类发展史来最重要的发明,提高了科技和人类社会的发展。
在1999年之前,人们一般认为网络的结构都是随机的。但随着Barabasi和Watts在1999年分别发现了网络的无标度和小世界特性并分别在世界着名的《科学》和《自然》杂志上发表了他们的发现之后,人们才认识到网络的复杂性。
网络会借助文字阅读、图片查看、影音播放、下载传输、游戏、聊天等软件工具从文字、图片、声音、视频等方面给人们带来极其丰富的生活和美好的享受。
④ 点到点与端到端通信有什么区别
点到点是物理拓扑,如光纤,就必须是点到点连接,DDN专线也是,即两头各一个机器中间不能有机器。
点到点是网络层的,你传输层只认为我的数据是从a直接到e的,但实际不是这样的,打个比方,传输层好象领导,他发布命令:要干什么什么事,但真正干的不是他,真正干的是员工,也许领导认为很简单一句话就可以干好的事,在员工眼里却是难于登天,手续极其烦琐,所以传输层是发布命令的领导,他说的是命令,也就是最终的目的,所以他只看到最初的地址和最终的地址,既一个任务的两个端点,网络层就相当于员工,领导的任务我要一步一步的作完,先从a到b,在从b到c...,所以他看到的只是整个任务的一个阶段,a到b,b到c...这就是点到点。
端到端是网络连接。网络要通信,必须建立连接,不管有多远,中间有多少机器,都必须在两头(源和目的)间建立连接,一旦连接建立起来,就说已经是端到端连接了,即端到端是逻辑链路,这条路可能经过了很复杂的物理路线,但两端主机不管,只认为是有两端的连接,而且一旦通信完成,这个连接就释放了,物理线路可能又被别的应用用来建立连接了。TCP就是用来建立这种端到端连接的一个具体协议,SPX也是。
端到端是传输层的,你比如你要将数据从A传送到E,中间可能经过A->B->C->D->E,对于传输层来说他并不知道b,c,d的存在,他只认为我的报文数据是从a直接到e的,这就叫做端到端。
总之,一句话概括就是端到端是由无数的点到点实现和组成的。
⑤ 求问点到点与端到端通信有什么区别
点到点是物理拓扑
,如光纤,就必须是点到点连接,
DDN专线也是,即两头各一个机器中间不能有机器。
点到点是网络层的,你传输层只认为我的数据是从a直接到e的,但实际不是这样的,打个比方,
网络层就相当于员工,领导的任务我要一步一步的作完,先从a到b,在从b到 c...,所以他看到的只是整个任务的一个阶段,a到b,b到c...这就是点到点。端到端是网络连接。网络要通信,必须建立连接,不管有多远,中间有多少机器,都必须在两头(源和目的)间建立连接,一旦连接建立起来,就说已经是端到端连接了,即端到端是逻辑链路
,这条路可能经过了很复杂的物理路线,但两端主机不管,只认为是有两端的连接,而且一旦通信完成,这个连接就释放了,物理线路可能又被别的应用用来建立连接了。TCP就是用来建立这种端到端连接的一个具体协议,SPX也是。
端到端是传输层的,你比如你要将数据从A传送到E,中间可能经过A-B-C-D-E,对于传输层来说他并不知道b,c,d的存在,他只认为我的报文数据是从a直接到e的,这就叫做端到端。
总之,一句话概括就是端到端是由无数的点到点实现和组成的。
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端到端与点到点是针对网络中传输的两端设备间的关系而言的。端到端传输指的是在数据传输前,经过各种各样的交换设备,在两端设备问建立一条链路
,就象它们是直接相连的一样,
链路建立后,发送端就可以发送数据,直至数据发送完毕,接收端确认接收成功。点到点系统指的是发送端把数据传给与它直接相连的设备,这台设备在合适的时候又把数据传给与之直接相连的下一台设备,通过一台一台直接相连的设备,把数据传到接收端。
端到端传输的优点是链路建立后,发送端知道接收设备一定能收到,而且经过中间交换设备时不需要进行存储转发,因此传输延迟小。端到端传输的缺点是直到接收端收到数据为止,发送端的设备一直要参与传输。如果整个传输的延迟很长,那么对发送端的设备造成很大的浪费。端到端传输的另.一个缺点是如果接收设备关机或故障,那么端到端传输不可能实现。
点到点传输的优点是发送端设备送出数据后,它的任务已经完成,不需要参与整个传输过程,这样不会浪费发送端设备的资源。另外,即使接收端设备关机或故障,点到点传输也可以采用存储转发技术进行缓冲。点到点传输的缺点是发送端发出数据后,不知道接收端能否收到或何时能收到数据。
在一个网络系统的不同分层中,可能用到端到端传输,也可能用到点到点传输。
⑥ 网络连接是什么意思
网络连接是指网络在应用级的互连。它是一对同构或异构的端系统,通过由多个网络或中间系统所提供的接续通路来进行连接,目的是实现系统之间的端到端的通信。因此,网络连接是对连接于不同网络的各种系统之间的互连,它主要强调协议的接续能力,以便完成端到端系统间的数据传递。
网络连接的类型[2]
网络连接类型定义了网络所连接设备的多少和方式,从而决定了网络的通信机制。网络连接类型在物理上仅有点到点连接和多点连接两种。
1.点到点连接
点到点连接是最简单的网络连接类型,其网络连接只涉及两台设备。例如,把一台打印机连到一台计算机上就是点到点连接的典型例子。两台微波天线之间的连接,也是通信中点到点连接的应用范例。可见,点到点连接类型的通信系统是由两台设备直接相连所组成的系统。
点到点连接类型的通信系统的最大优点是因为仅有两台设备共享一个连接,所以保证了每个站点都得到足够的传输容量或带宽。
2.多点连接
多点连接是指3台或更多设备之间的连接类型。计算机网络是一个最普遍的多点连接类型的通信系统。不过,多点连接的方式,按照一定的通信要求有所不同,但多点连接类型提供了多个设备之间能够通信的基本模式。
多点连接类型的通信系统除了定义了多个设备能够相互通信的模式,并使多个设备能够共享同一传输容量或带宽成为可能,即把整个传输容量分配给连接到传输媒介上的每一台设备。计算机网络系统是典型的多点连接类型及应用。
⑦ 什么是点到点式网络
广播式网络就是某太计算机发送的消息,网络内所有计算机都可以收到。
点对点网络就是通过中间设备直接发到需要接收的计算机。其他计算机收不到这个消息。
⑧ 局域网网络结构类型有哪几类及有哪些优缺点。
计算机网络可分为星型网络、环型网络、总线型网络、树型网络和网状网络。
一、星型拓补
(1) 星型拓补的定义:
星型拓补由中央节点和通过点到点链路接到中央节点的各个站点组成,采用星型拓补的交换方式主要有报文交换和线路交换,线路交换更为普遍,现有的数据处理和声音通信的信息网大多采用这种拓补结构,目前流行的PBX就是星型拓补的典型
(2) 星型拓补的优点:
a. 方便服务
b. 每个连接只接一个设备
c. 不会影响全网
d. 集中控制和故障诊断
e. 简单的访问协议
(3)缺点:
a、电缆长度和安装
b、扩展困难
c、依赖于中央节点
二、总线拓扑
(1) 总线拓扑的定义
采用单根传输线作为传输介质,所有节点都通过相应的硬件接口连接到传输介质上的拓扑方式
(2) 总线拓扑的优点:
a. 电缆长度短,布线容易;
b. 可靠性高;
c. 易于扩充。
(3) 总线拓扑的缺点:
a. 故障诊断困难;
b. 中继器配置:在总线的干线基础上扩充,可采用中继器,需要重新配置,包括电缆长度的剪裁、终端器的调整等。
c. 因为接在总线上的站点要有介质访问控制能力,所以终端必须是智能的。
三、环型拓扑
(1) 环型拓扑的定义
由一些中继器和连接中继器的点到点链路组成一个闭合环的网络拓扑结构
(2) 环型拓扑的优点
a. 电缆长度短
b. 无需接线盒
c. 适用于光纤
(3) 环型拓扑的缺点
a. 节点故障引起全网故障;
b. 诊断故障困难;
c. 不易重新配置网络;
d. 拓扑结构影响访问协议。
四、树型拓扑
(1) 树型拓扑的定义
由总线拓扑演变过来,形状象一颗倒置的树,顶端有一个带分支的根,每个分支还可延伸出子分支的网络拓扑结构
(2) 树型拓扑的优点
a. 易于扩展;
b. 故障隔离容易。
(3) 树型拓扑的缺点
对根的依赖性太大,如果根发生故障,则全网不能正常工作。
五、星型环拓扑
(1) 星型环拓扑的定义
由一批接在环上的连接集中器组成的,结合了星型拓扑和环型拓扑的优点的网络拓扑结构
(2)星型环拓扑的 优点
a. 故障诊断和隔离方便;
b. 易于扩展;
c. 安装电缆方便。
(3) 星型环拓扑的缺点
a. 需要智能的集中器
b. 电缆安装问题
⑨ 什么是网络的拓扑结构它们各自的优缺点是什么
网络拓扑结构
网络拓扑结构是指用传输媒体互连各种设备的物理布局,就是用什么方式把网络中的计算机等设备连接起来。拓扑图给出网络服务器、工作站的网络配置和相互间的连接,它的结构主要有星型结构、环型结构、总线结构、分布式结构、树型结构、网状结构、蜂窝状结构等。
星型拓扑结构
星型结构是最古老的一种连接方式,大家每天都使用的电话属于这种结构。星型结构是指各工作站以星型方式连接成网。网络有中央节点,其他节点(工作站、服务器)都与中央节点直接相连,这种结构以中央节点为中心,因此又称为集中式网络。
这种结构便于集中控制,因为端用户之间的通信必须经过中心站。由于这一特点,也带来了易于维护和安全等优点。端用户设备因为故障而停机时也不会影响其它端用户间的通信。同时它的网络延迟时间较小,传输误差较低。但这种结构非常不利的一点是,中心系统必须具有极高的可靠性,因为中心系统一旦损坏,整个系统便趋于瘫痪。对此中心系统通常采用双机热备份,以提高系统的可靠性。
环型网络拓扑结构
环型结构在LAN中使用较多。这种结构中的传输媒体从一个端用户到另一个端用户,直到将所有的端用户连成环型。数据在环路中沿着一个方向在各个节点间传输,信息从一个节点传到另一个节点。这种结构显而易见消除了端用户通信时对中心系统的依赖性。
环行结构的特点是:每个端用户都与两个相临的端用户相连,因而存在着点到点链路,但总是以单向方式操作,于是便有上游端用户和下游端用户之称;信息流在网中是沿着固定方向流动的,两个节点仅有一条道路,故简化了路径选择的控制;环路上各节点都是自举控制,故控制软件简单;由于信息源在环路中是串行地穿过各个节点,当环中节点过多时,势必影响信息传输速率,使网络的响应时间延长;环路是封闭的,不便于扩充;可靠性低,一个节点故障,将会造成全网瘫痪;维护难,对分支节点故障定位较难。
总线拓扑结构
总线结构是使用同一媒体或电缆连接所有端用户的一种方式,也就是说,连接端用户的物理媒体由所有设备共享,各工作站地位平等,无中心节点控制,公用总线上的信息多以基带形式串行传递,其传递方向总是从发送信息的节点开始向两端扩散,如同广播电台发射的信息一样,因此又称广播式计算机网络。各节点在接受信息时都进行地址检查,看是否与自己的工作站地址相符,相符则接收网上的信息。
使用这种结构必须解决的一个问题是确保端用户使用媒体发送数据时不能出现冲突。在点到点链路配置时,这是相当简单的。如果这条链路是半双工操作,只需使用很简单的机制便可保证两个端用户轮流工作。在一点到多点方式中,对线路的访问依靠控制端的探询来确定。然而,在LAN环境下,由于所有数据站都是平等的,不能采取上述机制。对此,研究了一种在总线共享型网络使用的媒体访问方法:带有碰撞检测的载波侦听多路访问,英文缩写成CSMA/CD。
这种结构具有费用低、数据端用户入网灵活、站点或某个端用户失效不影响其它站点或端用户通信的优点。缺点是一次仅能一个端用户发送数据,其它端用户必须等待到获得发送权;媒体访问获取机制较复杂;维护难,分支节点故障查找难。尽管有上述一些缺点,但由于布线要求简单,扩充容易,端用户失效、增删不影响全网工作,所以是LAN技术中使用最普遍的一种。
分布式拓扑结构
分布式结构的网络是将分布在不同地点的计算机通过线路互连起来的一种网络形式。
分布式结构的网络具有如下特点:由于采用分散控制,即使整个网络中的某个局部出现故障,也不会影响全网的操作,因而具有很高的可靠性;网中的路径选择最短路径算法,故网上延迟时间少,传输速率高,但控制复杂;各个节点间均可以直接建立数据链路,信息流程最短;便于全网范围内的资源共享。缺点为连接线路用电缆长,造价高;网络管理软件复杂;报文分组交换、路径选择、流向控制复杂;在一般局域网中不采用这种结构。
树型拓扑结构
树型结构是分级的集中控制式网络,与星型相比,它的通信线路总长度短,成本较低,节点易于扩充,寻找路径比较方便,但除了叶节点及其相连的线路外,任一节点或其相连的线路故障都会使系统受到影响。
网状拓扑结构
在网状拓扑结构中,网络的每台设备之间均有点到点的链路连接,这种连接不经济,只有每个站点都要频繁发送信息时才使用这种方法。它的安装也复杂,但系统可靠性高,容错能力强。有时也称为分布式结构。
蜂窝拓扑结构
蜂窝拓扑结构是无线局域网中常用的结构。它以无线传输介质(微波、卫星、红外等)点到点和多点传输为特征,是一种无线网,适用于城市网、校园网、企业网。
⑩ 《计算机网络》数据交换有几种方式,各自的优缺点是什么
自己看
计算机网络的应用
计算机网络在资源共享和信息交换方面所具有的功能,是其它系统所不能替代的。计算机网络所具有的高可靠性、高性能价格比和易扩充性等优点,使得它在工 业、农业、交通运输、邮电通信、文化教育、商业、国防以及科学研究等各个领域、各个行业获得了越来越广泛的应用。我国有关部门也已制订了"金桥"、"金关 "和"金卡"三大工程,以及其它的一些金字号工程,这些工程都是以计算机网络为基础设施,为促使国民经济早日实现信息化的主干工程,也是计算机网络的具体 应用。计算机网络的应用范围实在太广泛,本节仅能涉及一些带有普遍意义和典型意义的应用领域。
(1)办公自动化OA(Office Automation)
办公自动化系统,按计算机系统结构来看是一个计算机网络,每个办公室相当于一个工作站。它集计算机技术、数据库、局域网、远距离通信技术以及人工智 能、声音、图像、文字处理技术等综合应用技术之大成,是一种全新的信息处理方式。办公自动化系统的核心是通信,其所提供的通信手段主要为数据/声音综合服 务、可视会议服务和电子邮件服务。
(2)电子数据交换EDI(Electronic Data Interchange)
电子数据交换,是将贸易、运输、保险、银行、海关等行业信息用一种国际公认的标准格式,通过计算机网络通信,实现各企业之间的数据交换,并完成以贸易为中心的业务全过程。EDI在发达国家应用已很广泛,我国的"金关"工程就是以EDI作为通信平台的。
(3)远程交换(Telecommuting)
远程交换是一种在线服务(Online Serving)系统,原指在工作人员与其办公室之间的计算机通信形式,按通俗的说法即为家庭办公。
一个公司内本部与子公司办公室之间也可通过远程交换系统,实现分布式办公系统。远程交换的作用也不仅仅是工作场地的转移,它大大加强了企业的活力与快速反应能力。近年来各大企业的本部,纷纷采用一种被之为"虚拟办公室"(Virtual Office)的技术,创造出一种全新的商业环境与空间。远程交换技术的发展,对世界的整个经济运作规则产生了巨大的影响。
(4)远程教育(Distance Ecation)
远程教育是一种利用在线服务系统,开展学历或非学历教育的全新的教学模式。远程教育几乎可以提供大学中所有的课程,学员们通过远程教育,同样可得到正规大学从学士到博士的所有学位。这种教育方式,对于已从事工作而仍想完成高学位的人士特别有吸引力。
远程教育的基础设施是电子大学网络EUN(Electronic University Network)。EUN的主要作用是向学员提供课程软件及主机系统的使用,支持学员完成在线课程,并负责行政管理、协作合同等。这里所指的软件除系统软 件之外,包括CAI课件,即计算机辅助教学(Computer Aided Instruction)软件。CAI课件一般采用对话和引导式的方式指导学生学习发现学生错误还具有回溯功能,从本质上解决了学生学习中的困难。
(5)电子银行
电子银行也是一种在线服务系统,是一种由银行提供的基于计算机和计算机网络的新型金融服务系统。电子银行的功能包括:金融交易卡服务、自动存取款作 业、销售点自动转帐服务、电子汇款与清算等,其核心为金融交易卡服务。金融交易卡的诞生,标志了人类交换方式从物物交换、货币交换到信息交换的又一次飞 跃。
围绕金融交易卡服务,产生了自动存取款服务,自动取款机(CD)及自动存取款机(ATM)也应运而生。自动取款机与自动存取款机大多采用联网方式工 作,现已由原来的一行联网发展到多行联网,形成覆盖整个城市、地区,甚至全国的网络,全球性国际金融网络也正在建设之中。
电子汇款与清算系统可以提供客户转帐、银行转帐、外币兑换、托收、押汇信用证、行间证券交易、市场查证、借贷通知书、财务报表、资产负债表、资金调拨 及清算处理等金融通信服务。由于大型零售商店等消费场所采用了终端收款机(POS),从而使商场内部的资金即时清算成为现实。销售点的电子资金转帐是 POS与银行计算机系统联网而成的。
当前电子银行服务又出现了智能卡(IC)。IC卡内装有微处理器、存储器及输入输出接口,实际上是一台不带电源的微型电子计算机。由于采用IC卡,持卡人的安全性和方便性大大提高了,
(6)电子公告板系统BBS(Bulletin Board System)
电子公告板是一种发布并交换信息的在线服务系统。BBS可以使更多的用户通过电话线以简单的终端形式实现互联,从而得到廉价的丰富信息,并为其会员提供网上交谈、发布消息、讨论问题、传送文件、学习交流和游戏等的机会和空间。
(7)证券及期货交易
证券及期货交易是由于其获利巨大、风险巨大,且行情变化迅速,投资者对信息的依赖格外显得重要。金融业通过在线服务计算机网络提供证券市场分析、预 测、金融管理、投资计划等需要大量计算工作的服务,提供在线股票经纪人服务和在线数据库服务(包括最新股价数据库、历史股价数据库、股指数据库以及有关新 闻、文章、股评等)。
(8)广播分组交换
广播分组交换实际上是由一种无线广播与在线系统结合的特殊服务,该系统使用户在任何地点都可使用在线服务系统。广播分组交换可提供电子邮件、新闻、文 件等传送服务,无线广播与在线系统通过调制解调器,再通过电话局可以结合在一起。移动式电话也属于广播系统。
(9)校园网(Campus Network)
校园网是在大学校园区内用以完成大中型计算机资源及其它网内资源共享的通信网络。一些发达国家已将校园网确定为信息高速公路的主要分支。无论在国内还 是国外,校园网的存在与否,是衡量该院校学术水平与管理水平的重要标志,也是提高学校教学、科研水平不可或缺的重要支撑环节。
共享资源是校园网最基本的应用,人们通过网络更有效地共享各种软、硬件及信息资源,为众多的科研人员提供一种崭新的合作环境。校园网可以提供异型机联网的 公共计算环境、海量的用户文件存储空间、昂贵的打印输出设备、能方便获取的图文并茂的电子图书信息,以及为各级行政人员服务的行政信息管理系统和为一般用 户服务的电子邮件系统。
(10)信息高速公路
如同现代信息高速公路的结构一样,信息高速公司也分为主干、分支及树叶。图像、声音、文字转化为数字信号在光纤主干线上传送,由交换技术再送到电话线或电缆分支线上,最终送到具体的用户"树叶"。主干部分由光纤及其附属设备组成,是信息高速公路的骨架。
我国政府也十分重视信息化事业,为了促进国家经济信息化,提出个"金桥"工程--国家公用经济信息网工程、"金关"工程--外贸专用网工程、"金卡" 工程--电子货币工程。这些工程是规模宏大的系统工程,其中的"金桥工程"是国民经济的基础设施,也是其它"金"字系列工程的基础。
“金桥”工程包含信息源、信息通道和信息处理三个组成部分,通过卫星网与地面光纤网开发,并利用国家及各部委、大中型企业的信息资源为经济建设服务。 “金卡”工程是在金桥网上运行的重要业务系统之一,主要包括电子银行及信用卡等内容。“金卡”工程又称为无纸化贸易工程,其主要实现手段为EDI,它以网 络通信和计算机管理系统为支撑,以标准化的电子数据交换替代了传统的纸面贸易文件和单证。其它的一些“金”字系列工程,如“金税”工程、“金智”工程、 “金盾”工程等亦在筹划与运作之中。这些重大信息工程的全面实施,在国内外引起了强烈反响,开创了我国信息化建设事业的新纪元。
(11)企业网络
集散系统和计算机集成制造系统是两种典型的企业网络系统。
集散系统实质上是一种分散型自动化系统,又称做以微处理机为基础的分散综合自动化系统。集散系统具有分散监控和集中综合管理两方面的特征,而更将"集 "字放在首位,更注重于全系统信息的综合管理。80年代以来,集散系统逐渐取代常规仪表,成为工业自动化的主流。工业自动化不仅体现在工业现场,也体现在 企业事务行政管理上。集散系统的发展及工业自动化的需求,导致了一个更庞大、更完善的计算机集成制造系统CIMS(Computer Integrated Manufacturing System)的诞生。
集散系统一般分为三级:过程级、监控级和管理信息级。集散系统是将分散于现场的以微机为基础的过程监测单元、过程控制单元、图文操作站及主机(上位 机)集成在一起的系统。它采用了局域网技术,将多个过程监控、操作站和上位机互连在一起,使通信功能增强,信息传输速度加快,吞吐量加大,为信息的综合管 理提供了基础。因为CIMS具有提高生产率、缩短生产周期等一系列极具吸引力的优点,所以已经成为未来工厂自动化的方向。
(12)智能大厦和结构化综合布线系统
智能大厦(Intelligent Building)是近十年来新兴的高技术建筑形式,它集计算机技术、通信技术、人类工程学、楼宇控制、楼宇设施管理为一体,使大楼具有高度的适应性(柔 性),以适应各种不同环境与不同客户的需要。智能大厦是以信息技术为主要支撑的,这也是其具有"智能"之名称的由来。有人认为具有三A的大厦,可视为智能 大厦。所谓三A就是CA(通信自动化)、OA(办公自动化)和BA(楼宇自动化)。概括起来,可以认为智能大厦除有传统大厦功能之外,主要必须具备下列基 本构成要素:高舒适的工程环境、高效率的管理信息系统和办公自动化系统、先进的计算机网络和远距离通信网络及楼宇自动化。
智能大厦及计算机网络的信息基础设施是结构化综合布线系统SCS(Structure Cabling System)。在建设计算机网络系统时,布线系统是整个计算机网络系统设计中不可分割的一部分,它关系到日后网络的性能、投资效益、实际使用效果以及日 常维护工作。结构化布线系统是指在一个楼宇或楼群中的通信传输网络能连接所有的话音、数字设备,并将它们与交换系统相连,构成一个统一、开放的结构化布线 系统。在综合布线系统中,设备的增减、工位的变动,仅需通过跳线简单插拔即可,而不必变动布线本身,从而大大方便了管理、使用和维护。
网络的分类
按照网络的类型特征,对网络进行分类是了解网络、学习网络技术的重要基础之一。从不同的角度对网络分类则有不同的分类方法。常见的分类方法有以下几种:
1、按分布地理范围分类
按分布地理范围分类,计算机网络可以分为广域网、局域网和城域网三种。
广域网(Wide Area Network,简称WAN)又称远程网,其分布范围可达数百公里乃至更远,可以覆盖一个地区,一个国家,更至全世界。
局域网(Local Area Network,简称LAN)是将小区域内的计算机及各种通信设备互连在一起的网络,其分布范围局限在一个办公室、一个建筑物或一个企业内。
城域网(Metropolitan Area Network,简称MAN)的分布范围介于局域网与广域网之间,其目的是在一个较大的地理区域内提供数据、声音和图像的传输。
2、按交换方式分类
按网络的交换方式分类,计算机网络可以分为电路交换网,报文交换网和分组交换网三种。
电路交换(Circuit Switching)方式类似于传统的电话交换方式,用户在开始通信之前,必须申请建立一条从发送端到接收端的物理通道,并且在双方通信期间始终占用该信道。
报文交换(Message Switching)方式的数据单元是要发送一个完整报文,其长度不受限制。报文交换采用存储转发原理,这点像古代的邮政通信,邮件由途中的驿站逐个存储 转发一样。每个报文中含有目的地址,每个用户节点要为途径的报文选择适当的路径,使其能最终达到目的端。
分组交换(Packet Switching)方式也称包交换方式,1969年首次在ARPANET上使用,现在人们都公认ARPANET是分组交换网之父,并将分组交换网的出现 作为计算机网络新时代的开始。采用分组交换方式通信前,发送端先将数据划分为一个个等长的单位(即分组),这些分组逐个由各中间节点采用存储转发方式进行 传输,最终达到目的端。由于分组长度有限,可以在中间节点机的内存中进行存储处理,其转发速度可大大提高。
3、按拓扑结构分类
按拓扑结构分类,计算机网络可分为星形网、总线网、环形网、树型网和网形网。
星形网是最早采用的拓扑结构形式,其每个站点都通过连接电缆与主控机相联,相关站点之间的通信都由主控机进行,所以要求主控机有很高的可靠性,这种结构是一种集中控制方式。
环形网中各工作站依次相互连接组成一个闭合的环形,信息可以沿着环形线路单向(或双向)传输,由目的站点接收。环形网适合那些数据不需要在中心主控机上集中处理而主要在各站点进行处理的情况。
总线结构网中各个工作站通过一条总线连接,信息可以沿着两个不同的方向由一个站点传向另一个站点,是目前局域网中普遍采用的一种网络拓扑结构情形。
除了以上分类方法以外,还可按所采用的传输媒体分为双绞线网,同轴电缆网、光纤网、无线网;按信道的带宽分为窄带网和宽带网;按不同用户分为科研网、教育网、商业网和企业网等。
计算机网络的拓扑结构和传输媒体
1、网络的拓扑结构
“拓扑”"这个名词是从几何学中借用来的。网络拓扑是指网络形状,或者是它在物理上的连通性。下面介绍几种最为主要的网络拓扑结构。
(1)星形拓扑
星形拓扑是由中央节点和通过点到点通信链路接到中央节点的各个站点组成,如图 7.5所示。中央节点执行集中工通信控制策略,因此中央节点相当复杂,而各个站点的通信处理负担都很小。星形网采用的交换方式有电路交换和报文交换,尤以 电路交换方式更为普遍。这种结构一旦建立通道连接,就可以无延迟地在连通的两个站点之间传送数据。目前流行的专用交换机 PBX( Private Branch eXchange)就是星形拓扑结构的典型实例。
星形拓扑结构有以下优点:
① 控制简单。在星形网络中,任何一个站点只和中央节点相连接,因而媒体访问控制方法很简单,致使访问协议也十分简单。
② 故障诊断和隔离容易。在星形网络中,中央节点对网络连接线路可以逐一地隔离开来进行故障检测和定位,单个连节点的故障只影响一个设备,不会影响整个网络。
③ 方便服务。中央节点可方便地对各个站点提供服务和网络重新配置。
星形拓扑结构的缺点:
① 电缆长度和安装工作量相当可观。因为每个站点都要和中央节点直接连接,需要耗费大量的电缆、安装、维护的工作量也剧增。
② 中央节点的负担较重,易形成瓶颈。一旦发生故障,则全网受影响,因而对中央节点的可靠性和冗余度方面的要求很高。
③ 各站点的分布处理能力较低。
星形拓扑结构广泛应用于网络智能集中于某个中央站点的场合。从目前的趋势看,计算机的发展已从集中的主机系统发展到大量功能很强的微型机和工作站,在这种形势下,传统的星形拓扑使用会有所减少。
(2)总线拓扑
总线拓扑结构采用一个信道作为传输媒体,所有站点都通过相应的硬件接口直接连到这一公共传输媒体上,该公共传输媒体即称为总线。任何一个站发送的信号都沿着传输媒体传播,而且能被所有的其它站点所接收。总线拓扑结构见图 7.6所示。
因为所有站点共享一条公用的通信信道,所以一次只能有一个设备传输信号。通常采用分布式控制策略来确定哪个站点可以发送。发送时,发送站将报文分成分 组,然后逐个依次发送这些分组,有时还要与其它站来的分组交替地在传输媒体上传输。当分组经过各站时,其中的目的站会识别到分组所携带的目的地址,然后复 制下这些分组的内容。
总线拓扑结构的优点:
① 总线结构所需要的电缆数量少。
② 总线结构简单,又无源工作,有较高的可靠性。
③ 易于扩充,增加和减少用户比较方便。
总线拓扑结构的缺点:
① 总线传输距离有限,通信范围受限制。
② 故障诊断和隔离比较困难。
③ 分布式协议不能保证信息的及时传输。
④ 不具有实时功能,站点必须是智能的,要有媒体访问控制功能,从而增加了站点的硬件和软件开销。
(3)环形拓扑
环形拓扑网络由站点和连接站点的链路组成一个闭合环,如图 7.7所示,每个站点能够接收从一链路传来的数据,并以同样的速率串行地把该数据沿环送到另一链路上。这种链路可以是单向的,也可以是双向的。数据以分组形式发送,如果环上 A站希望发送一个报文到 C站,就先要把报文分成若干个分组,每个分组除了数据还要加上某些控制信息,其中包括 C站的地址。 A站依次把每个分组送到环上,开始沿环传输, C站识别到带有它自己地址的分组时,便将其中的数据复制下来。由于多个设备连接在一个环上,因此需要用分布式控制策略来进行控制。
环形拓扑结构的优点:
① 电缆的长度短。环形拓扑结构的网络所需的电缆长度和总线拓扑网络相似,但比起星形拓扑结构的网络要短得多。
② 减少或增加工作站时,仅需简单的连接操作。
③ 可使用光纤。光纤的传输速度率很高,十分适合于环形拓扑的单向传输。
环形拓扑结构的缺点:
① 节点的故障会引起全网络的故障。这是因为环上的数据传输要通过接在环上的每一个节点,一旦环中某个节点发生故障就会引起全网络的故障。
② 故障检测困难。这与总线拓扑结构相似,因为不是集中控制,故障检测需要在网上各个节点进行,因此故障检测就较为困难。
③ 环形拓扑结构的媒体访问控制协议都采用令牌传送的方式,在负载很轻时,信道利用率相对来说比较低。
总的来说,不管局域网或广域网,网络的拓扑选择,需要考虑诸多因素,网络要既利于安装,又有利于扩展,网络的可靠性也是要考虑的重要因素,以外网络拓扑结构的选择还会影响传输媒体的选择和媒体访问控制方法的确定。
2、传输媒体
传输媒体是通信网中发送方和接收方之间的物理通路,计算机网络中采用的传输媒体可以分为有线和无线两大类。双绞线、同轴电缆和光纤是常用的三种有线传输媒体,无线电通信、微波通信、红外线通信以及激光通信的信息载体都属于无线传输媒体。
传输媒体的特性对网络数据通信质量有很大的影响,这些特性是:
① 物理特性,说明传输媒体的特征。
② 传输特征,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。
以下分别介绍其中最为常用的传输媒体的特性。
(1)双绞线
由螺旋状扭在一起的两根绝缘导线组成,线对扭在一起可以减少相互间的辐射电磁干扰。双绞线是最常用的传输媒体,早就用于电话通信中的模拟信号传输,也 可用于数字信号的传输。双绞线一般是铜质的,能提供良好的传导率。双绞线既可用于传输模拟信号,也可用于传输数字信号。对于模拟信号来说,大约每 5 -6km需要一个放大器;对于数字信号来说,每 2 -3km使用一个中继器。
双绞线也可用于局域网,如 10BASE-T和 100BASE-T总线,可分别提供 10Mbit/s和 100Mbit/s的数据传输速率。通常将多对双绞线封装于一个绝缘套里组成双绞线电缆,局域网中常用的 3类双绞线和 5类双绞线,均由 4对双绞线组成,其中 3类双绞线常用于 10BASE-T总线局域网, 5类双绞线常用于 100BASE-T总线局域网。
双绞线普遍话用于点到点的连接,双绞线可以很容易地在 15km或更大范围内提供数据传输。局域网的双绞线主要用于一个建筑物或几个建筑物间的通信,但在 10Mbit/s和 100Mbit/s传输速率的 10BASE-T和 100BASE-T的总线传输距离都不超过 100m。
双绞线的抗干扰性能不如同轴电缆,但价格比同轴电缆要便宜。
(2)同轴电缆
同轴电缆也像双绞线一样由一对导体组成,但它们是按 "同轴 "的形式构成线对,其最里层是内芯,向外依次为绝缘层、屏蔽层,最外则是起保护作用的塑料外套,内芯和屏蔽层构成一对导体。
同轴电缆分为基带同轴电缆和宽带同轴电缆。基带同轴电缆又可以分为粗缆和细缆两种,都用于直接传送数字信号;宽带同轴电缆用于频分多路复用的模拟信号传输,也可用于不使用频分多路复用的高速数据通信和模拟信号的传输,闭路电视所使用的 CATV电缆就是宽带同轴电缆。
同轴电缆适用于点到点连接和多点连接,基带电缆每段可支持几百台设备,在大系统中还可以用转接器将各段连接起来;宽带同轴电缆可支持数千台设备,但在高数据传输速率( 50Mbit/s)下使用宽带电缆时,设备数目限制在 20-30台。
同轴电缆的传输距离取决于传输信号的形式和传输的速率,典型基带电缆的电大距离限制在几公里。在相同速率条件下,粗缆传输距离较细缆长。
同轴电缆的抗干扰性能比双绞线好,但在价格上较双绞线贵,但比光纤要便宜。
(3)光纤
光纤是光纤纤维的简称,它由能传导光波的石英玻璃纤维外加保护层构成。相对于金属导线来说具有重量轻、线径细的特点。用光纤传输信号时,在发送端先要将电信号转换成光信号,而在接收端要由光检测器还原成电信号。
光纤在计算机网络中普遍采用点到点连接,从地域范围来看可以在 6 -8km的距离内不用中继器传输,因此光纤适合于在几个建筑物之间通过点到点的链路连接局域网。由于光纤具有不受电磁干扰和噪音影响的独有特征,适宜在长 距离内保持高速数据传输率,而且能提供很好的安全性。
网络除了有线媒体以外,还可以通过无线传输媒体进行无线传输,目前常用的技术有无线电波、微波、红外线和激光。随着便携式计算机的出现和普及,以及在军事、野外等特殊场合下移动产品的通信联网需要,促进了无线通信网络的发展,出现了无线网络产品。
计算机网络的协议及其作用
两个计算机间通信时对传输信息内容的理解、信息表示形式以及各种情况下的应答信号都必需进行一个共同的约定,我们称为协议( Protocol)。一般来说,协议要由如下三个要素组成:
(1)语义( Semantics)。涉及用于协调和差错处理的控制信息。
(2)语法( Syntax)。涉及数据及控制信息的格式、编码及信号电平等。
(3)定时( Timing)。涉及速度匹配和排序等。
协议本质上无非是一种网上交流的约定,由于联网的计算机类型可以各不相同,各自使用的操作系统和应用软件也不尽相同,为了保持彼此之间实现信息交换和资源共享,它们必须具有共同的语言,交流什么、怎样交流及何时交流,都必须遵行某种互相都能够接受的规则。
目前,全球最大的网络是因特网( Internet),它所采用的网络协议是 TCP/IP协议。它是因特网的核心技术。 TCP/IP协议,具体的说就是传输控制协议( Transmission Control Protocol,即 TCP)和网际协议( Internet Protocol,即 IP)。其中 TCP协议用于负责网上信息的正确传输,而 IP协议则是负责将信息从一处传输到另一处。
TCP/IP协议本质上是一种采用分组交换技术的协议。其基本思想是把信息分割成一个个不超过一定大小的信息包来传送。目的是:一方面可以避免单个用户长时间地占用网络线路;另一方面,可以在传输出错时不必重新传送全部信息,只需重传出错的信息包就行了。
TCP/IP协议组织信息传输的方式是一种 4层的协议方式。下表是一种简化了的层次模型:
应用层 Telnet、FTP和e-mail等
传输层 TCP和UDP
网络层 IP、ICMP和IGMP
网络接口层 设备驱动程序及接口卡
模型中,最底层为 TCP/IP的实现基础,主要用于访问具体局域网,如以大网等。中间两层为 TCP/IP协议,其中的 UDP为一种建立在 IP协议基础上的用户数据协议( User Data gram Protocol,即 UDP)。最上层为建立在 TCP/IP协议基础上的一些服务: TELNET(远程登录),允许某个用户登录到网上的其它计算机上(要求用户必须拥有该机帐号),然后像使用自己的计算机一样使用远端计算机: FTP( File Transfer Protocol,文件传输协议),允许用户在网上计算机之间传送程序或文件; SMTP( Simple Message Transfer Protocol,简单邮件传送协议),允许网上计算机之间互通信函; DNS( Domain Name Service,域名服务协议),用于将域名地址转换成 IP地址等。
因特网(Internet)及其应用
因特网概述
因特网( Internet)是一个建立在网络互连基础上的最大的、开放的全球性网络。因特网拥有数千万台计算机和上亿个用户,是全球信息资源的超大型集合体。所有 采用 TCP/IP协议的计算机都可以加入因特网,实现信息共享和互相通信。与传统的书籍、报刊、广播、电视等传播媒体相比,因特网使用更方便,查阅更快捷,内 容更丰富。今天,因特网已在世界范围内得到了广泛的普及与应用,并正在迅速地改变人们的工作方式和生活方式。
因特网起源于 20世纪 60年代中期由美国国防部高级研究计划局( ARPA)资助的 ARPANET,此后提出的 TCP/IP协议为因特网的发展奠定了基础。 1986年美国国家科学基金会( NSF)的 NSFNET加入了因特网主干网,由此推动了因特网的发展。但是,因特网的真正飞跃发展应该归功于 20世纪 90年代的商业化应用。此后,世界各地无数的企业和个人纷纷加入,终于发展演变成今天成熟的因特网。
我国正式接入因特网是在 1994年 4月,当时为了发展国际科研合作的需要,中国科学院高能物理研究所和北京化工大学开通了到美国的因特网专