一、 類別
(一)計算機網路的定義
1、計算機網路沒有統一的精確定義。
2、其中較好的定義是:計算機網路主要是由一些通用的、可編程的硬體互聯而成的。但這些硬體并非是專門用來實作某一特定目的的(例如:傳送資料或視頻信號)。這些可編程的硬體能夠用來傳送多種不同型別的資料,并能支持廣泛的和日益增長的應用。
3、根據這個定義,我們要知道:
(1)計算機網路所連接的硬體,并不限于一般的計算機,而是包括了智能手機。
(2)計算機網路并非專門用來傳送資料,而是能夠支持很多種的應用(包括今后可能出現的各種應用)。
(3)其中所說的“可編程的硬體”表明這種硬體一定包含有中央處理機(CPU)。
(二)計算機網路具有以下幾種不同類別:
1、按照網路的作用范圍進行分類:
(1)廣域網WAN(Wide Area Network):作用范圍通常為幾十到幾千公里。
(2)城域網MAN(Metropolitan Area Network):作用距離約為五到五十公里。
(3)局域網LAN(Local Area Network):局限在較小的范圍(如一公里左右)。
(4)個人區域網PAN(Personal Area Network):范圍很小,大約在十米左右。
若中央處理機之間的距離非常近(如僅一米的數量級甚至更小些),則一般就稱之為多處理機系統,而不是稱它為計算機網路。
(三)按照網路的使用者進行分類:
1、公用網(public network):按規定交納費用的人都可以使用的網路。也可稱為公眾網。
2、專用網(private network):為特殊業務作業的需要而建造的網路。
公用網和專用網都可以提供多種服務。如傳送的是計算機資料,則分別是公用計算機網路和專用計算機網路。
3、用來把用戶接入到互聯網的網路:
(1)接入網AN(Access Network)又稱為本地接入網或居民接入網。它是一類比較特殊的計算機網路,用于將用戶接入互聯網。
(2)接入網本身既不屬于互聯網的核心部分,也不屬于互聯網的邊緣部分。它是從某個用戶端系統到互聯網中的第一個路由器(也稱為邊緣路由器)之間的一種網路。
(3)從覆寫的范圍看,很多接入網還是屬于局域網。
(4)從作用上看,接入網只是起到讓用戶能夠與互聯網連接的“橋梁”作用。
二、體系結構
(一)計算機網路體系結構的形成
1、計算機網路是個非常復雜的系統。
2、相互通信的兩個計算機系統必須高度協調作業才行,而這種“協調”是相當復雜的。
3、“分層”可以將龐大而復雜的問題轉化為若干較小的區域問題,從而使問題更易于研究和處理。
4、系統網路體系結構SNA(System Network Architecture):它是一個在1974年美國的IBM公司宣布的按照分層方法制定的著名的網路標準。之后不少公司也相繼推出了自己公司的具有不同名稱的體系結構。但是由于網路體系結構的不同,不同公司之間的設備很難互相連通。在1977年,國際標準化組織ISO成立了專門機構研究如何使不同體系結構的計算機網路都能互聯。
5、開放系統互連基本參考模型OSI/RM(Open System Interconnection Reference Model):它是一個試圖使各種計算機在世界范圍內互聯成網的標準框架,簡稱為OSI。只要遵循OSI標準,一個系統就可以和位于世界上任何地方的、也遵循這一標準的其他任何系統進行通信。但OSI只獲得了一些理論研究的成果,在推進市場化時失敗了。它失敗的原因包括:
(1)OSI的專家們在完成OSI標準時沒有商業驅動力;
(2)OSI的協議實作起來過于復雜,且運行效率很低;
(3)OSI標準的制定周期太長,因而使得按OSI標準生產的設備無法及時進入市場;
(4)OSI的層次劃分也不太合理,有些功能在多個層次中重復出現。
注意:法律(de jure)上的國際標準OSI并沒有得到市場的認可。而是非國際標準的TCP/IP獲得了最廣泛的應用,因此,TCP/IP常被稱為事實上(de facto)的國際標準。
(二)協議與劃分層次
1、計算機網路中的資料交換必須遵守事先約定好的規則。這些規則明確規定了所交換的資料的格式以及有關的同步問題(同步含有時序的意思)。而網路協議(network protocol),簡稱協議,就是為進行網路中的資料交換而建立的規則、標準或約定。
2、網路協議是由語法、語意和同步三個要素組成。其中,語法是指資料與控制資訊的結構或格式。語意是指需要發出何種控制資訊,完成何種動作以及做出何種回應。同步是指事件實作順序的詳細說明。因此,網路協議是計算機網路的不可缺少的組成部分。
3、協議具有兩種形式:一是使用便于人來閱讀和理解的文字描述。而是使用讓計算機能夠理解的程式代碼。這兩種不同形式的協議都必須能夠對網路上資訊交換程序做出精確的解釋。
4、由ARPANET的研制經驗表明,對于非常復雜的計算機網路協議,其結構應該是層次式的。分層的好處是:
(1)各層之間是獨立的。
(2)靈活性好。
(3)結構上可分割開。
(4)易于實作和維護。
(5)能促進標準化作業。
它的缺點是:
(1)降低效率。
(2)有些功能會在不同的層次中重復出現,因而會產生額外的開銷。
5、分層時雖然不是越多越好,但也不能太少,因此,層數的多少就要適當。層數太少的話會使每一層的協議太過復雜。而層數太多,又會在描述和綜合各層功能的系統工程任務時遇到較多的困難。
6、各層完成的主要功能:
(1)差錯控制:使相應層次對等方的通信更加可靠。
(2)流量控制:發送端的發送速率必須使接收端來得及接收,不能太快。
(3)分段和重裝:發送端將要發送的資料塊劃分為更小的單位,在接收端將其還原。
(4)復用和分用:發送端幾個高層會話復用一條低層的連接,在接收端再進行分用。
(5)連接建立和釋放:交換資料前先建立一條邏輯連接,資料傳送結束后釋放連接。
(三)具有五層協議的體系結構
1、計算機網路的體系結構(architecture)是計算機網路的各層及其協議的集合。體系結構就是這個計算機網路及其部件所應完成的功能的精確定義。而實作(implementation)是遵循這種體系結構的前提下用何種硬體或軟體完成這些功能的問題。因此,體系結構是抽象的,而實作則是具體的,是真正在運行的計算機硬體和軟體。
2、OSI的七層協議體系結構的概念是清楚的,理論也是較完整的,但它既復雜又不實用。TCP/IP是具有應用層、運輸層、網際層和網路介面層的四層體系結構,但它最下面的網路介面層并沒有具體內容。因此,我們往往采取折中的辦法,即綜合OSI和TCP/IP的優點,采用一種只有五層協議的體系結構,它具有應用層、運輸層、網路層、資料鏈路層和物理層。
3、PDU(Protocol Data Unit):協議資料單元。OSI參考模型把對等層次之間傳送的資料單位稱為該層的協議資料單元PDU。這個名詞已被許多非OSI標準采用。
4、任何兩個同樣的層次把資料(即資料單元加上控制資訊)通過水平虛線直接傳遞給對方。這就是所謂的“對等層”(peer layers)之間的通信。各層協議實際上就是在各個對等層之間傳遞資料時的各項規定。
注意:三層以下叫低層協議,四層以上叫高層協議
(四)物體、協議、服務和服務訪問點
1、物體(entity)表示任何可發送或接收資訊的硬體或軟體行程。
2、協議是控制兩個對等物體進行通信的規則的集合。
3、在協議的控制下,兩個對等物體間的通信使得本層能夠向上一層提供服務。
4、要實作本層協議,還需要使用下層所提供的服務。
5、協議和服務在概念上是不一樣的。協議的實作保證了能夠向上一層提供服務。本層的服務用戶只能看見服務而無法看見下面的協議。即下面的協議對上面的服務用戶是透明的。協議是“水平的”,即協議是控制對等物體之間通信的規則。服務是“垂直的”,即服務是由下層向上層通過層間介面提供的,而上層是通過使用服務原語獲得下層所提供的服務的。
(五)TCP/IP的體系結構
TCP/IP體系結構的另一種表示方法:實際上,現在的互聯網使用的TCP/IP體系結構有時已經發生了演變,即某些應用程式可以直接使用IP層(網路層),或甚至直接使用最下面的網路介面層。
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