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計算機網絡定義及特點

圖文 更新时间:2025-01-06 16:57:24
引言

根據不同的分類方法,計算機網絡的分類結果也是各不相同的,比如說

  • 按照網絡的覆蓋範圍來劃分
  • 按照使用的通信介質來劃分
  • 按照通信的傳播方式來劃分
  • 按照通訊速率來劃分
  • 按照網絡使用者劃分
  • 按照網絡交換功能來劃分
  • 按照網絡環境劃分
  • 以及按照網絡拓撲結構來劃分等等

我們在這裡主要介紹,根據網絡的拓撲結構和網絡的覆蓋範圍來進行劃分的類型。

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計算機網絡類型劃分

文章目錄
  1. 根據網絡拓撲結構分類
  2. 根據網絡覆蓋範圍分類
  3. 根據通信傳輸媒介分類
  4. 總結
1.根據網絡拓撲結構分類

首先我們來看一下,根據網絡拓撲結構來分類的結果。拓撲(Topology)是幾何學中借來的一個名詞。什麼是拓撲結構呢?網絡的拓撲結構是指網絡中各節點的互連構型,也就是連接布線的方式。網絡拓撲結構主要有五種,分别是

  • 星型
  • 樹型
  • 總線型
  • 環型
  • 網狀型

我們大家現在所看到的是星型的拓樸結構,在圖1中間是一個被稱為集線器的網絡設備,該設備有多個端口,每台工作站通過一根網線連接到這個集線器上,可見的星型結構的特點是存在一個中心節點,其他計算機和這個中心節點相連

系統的連通性,那就與該中心節點的可靠性有很大的關系。比如說我們圖中的集線器又被稱為Hub,如果它不能正常工作的情況下,那麼整個網絡的就不再連通。

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圖1--星型

樹型拓撲結構采用的是分層次結構,那正如圖2大家所看到的具有一個根節點和多層的分支節點。

  • 比如說我們現在看到根節點是一個核心交換機,下面連接了兩台樓棟的交換機。
  • 每個樓棟交換機下面又連接了若幹個樓層交換機,最左邊的樓層交換機和最右邊的樓層交換機下面又連接了集線器,
  • 用戶的主機又和集線器相連,或者和樓層交換機相連,作為這個樹型拓撲結構中最下面的葉子節點。
  • 所以說對于樹型拓普結構,它的特點是從根節點到葉子節點呈現一個層次性。
  • 另外除了葉子節點以外,中間的這些分支節點都是轉發節點。比如說我們圖中的各種交換機,集線器等等,都是用于轉發數據。

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圖2--樹型

現在我們大家看到的是圖3總線型的拓撲結構,那從圖中我們可以看出,在總線型的網絡中,所有的主機都通過接口連接到一條被稱為總線的單根傳輸線路上,每一台主機發送的信息都必須在總線上傳輸,并且能夠被其他主機所接收。

除此以外相信已經有小夥伴注意到這個問題,就是由于隻有一條傳輸線路,那在任何一個時間點上,網絡中隻能有一個用戶向外發送消息,否則的話多個用戶的數據有可能在總線上發生沖突。

那我們将在後面章節局域網部分的學習中會提到如何去解決沖突問題。

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圖3--總線型

第四種常見的拓撲結構是環型拓撲,那從圖4中我們可以看到各台主機通過通信線路首尾相連形成了一個閉合的環路,那數據在環中是沿着一個方向在各台主機之間傳輸,所以實現起來相對比較簡單。

但是我們也可以看出,在環型結構網絡中它存在着一個緻命的缺點,那就是如果其中一個節點出現故障的情況下,就會導緻整個網絡癱瘓。

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圖4--環型

網狀拓撲是一種不規則的連接,它的特點就是一個節點到另外一個節點之間可能存在着多條的這個通路,那麼它的優點也很明顯,具有較高的可靠性。

因為如果說一條路出現故障,那我們可以選擇其他線路來發收數據。

由于這種拓撲結構比較複雜,所以實現起來的費用比較高,管理和維護起來相對困難。

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圖5--網狀型

除了我們前面介紹的幾種拓撲結構以外,在實際的應用中,尤其是在大型的網絡中,可以采用把幾種拓撲結構混合在一起,比如說我們現在的因特網,它的拓撲結構就是在基于網狀結構的基礎上,與其他結構一起構成的拓撲結構。

2.根據網絡覆蓋範圍分類

前面我們介紹了根據拓撲結構不同而進行的分類,那我們再來看一下,按照網絡覆蓋的地理範圍的大小是如何來進行分類?按照網絡覆蓋的範圍不同,我們可以把計算機網絡分為

  • 個人區域網
  • 局域網
  • 城域網
  • 廣域網

個人區域網是在個人工作區内把個人使用的電子設備,比如說筆記本電腦,台式電腦,手機,打印機等等,采用無線技術連接起來的網絡,它的網絡作用範圍很小,一般是在十米左右。

對于局域網簡稱為LAN,它的覆蓋範圍一般是在幾千米以内,往往是屬于一個單位或者是一個部門所有,該網絡可以在一個辦公室内或者是一層樓内,可以是一棟樓内,可以是一個校園内,也可以是在一個園區内。

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圖6--局域網LAN

大家所看到圖6這張圖就是一個局域網的例子,它是由四台以太網交換機組成的一個樹形拓撲結構的局域網,那兩台服務器連接在核心交換機上,其餘的主機連接到接入的交換機上。

局域網的特點是作用範圍相對來說比較小一點,但是它的傳輸速率比較高,通常是在十兆比特以上。

組網相對來說也比較簡單,成本也比較低,目前的局域網主要有以太網和無線局域網等等。

比如我們現在每個家庭通常都是通過一個無線路由器來組成一個無線局域網,使得每個家庭成員的智能手機、筆記本電腦、平闆電腦以及來訪的親朋好友都可以通過無線的方式去訪問因特網,也使得我們在走親訪友或者在外面就餐,每到一個地方都會迫不及待的去問wifi密碼。

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圖7--wifi密碼

局域網由于使用範圍非常廣泛,也是我們這門計算機網絡基礎教程中非常重要的内容,在後面的章節裡面我會給大家詳細的介紹局域網的原理與技術。

城域網MAN一般來說是在一個城市,但不在同一地理小區範圍内的計算機和計算機之間這個互連,這種網絡的連接距離可以達到10到100公裡。

城域網與局域網類相比,擴展距離更長,連接的計算機數量更多,在地理範圍上可以說是局域網的延伸。

在一個大型城市或者都市地區,那一個城域網絡通常連接着多個局域網,比如說連接政府機構的局域網,然後醫院的局域網,電信的局域網,公司企業的局域網等等。

那比如說我們現在看到的圖8是位于江蘇省徐州市的徐州教育城域網,那在圖上我們可以看出它的網絡覆蓋範圍比較大,徐州市教育局局域網以及徐州各大高校的校園網就通過這個城域網彼此相連,城域網中各個網絡設備連接成了一個環型的拓撲結構。

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圖8--城域網

那對于廣域網WAN又稱為遠程網,它所覆蓋的範圍比城域網更廣,地理範圍可以從幾百公裡到幾千公裡,比如可以覆蓋幾個城市,若幹個地區或者一個國家等等。

我們現在所看到圖9位于圖中中間部分就是廣域網,四周是相距遙遠的局域網。

正如圖中所看到的那樣,廣域網一般适用于把不同城市之間的局域網或者城域網進行互連,使得不同局域網用戶可以彼此之間進行通信。那在廣域網和局域網之間使用到的一種網絡設備就是路由器。

在前面教程,我們提到過中國教育科研網CERNET,中國公用計算機互聯網CHINANET,中國公用分組交換網CHINAPAC和中國公用數字數據網CHINADDN等等,都是屬于廣域網的範疇。

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圖9--廣域網

我們現在所看到的是中國教育科研網CERNET的拓樸圖。該網絡是由國家投資建設,教育部負責管理,清華大學等高等學校負責承擔建設和管理運行的全國性學術計算機互聯網絡。它主要面向教育和科研單位,是全國最大的公益性互聯網絡,從圖中我們可以看出,它的覆蓋範圍幾乎是全中國,是一個廣域網。

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圖10--CERNET

CERNET分為四級管理,分别是:

  • 設在清華大學的全國信息網絡中心,該中心負責全國主幹網的運行管理。
  • 地區信息網絡中心和地區主節點。地區信息網絡中心和地區主節點分别設在清華大學,北京大學,北京郵電大學,上海交通大學,西安交通大學,華中科技大學,華南理工大學,電子科技大學,東南大學以及東北大學等十所高校,負責地區網的運行管理和規劃建設。
  • 省教育科研網。CERNET省級節點設在36個城市的38所大學,分布于全國除了台灣以外的所有的省市自治區。
  • 校園網。另外的話,CERNET在北京設立了唯一的國際出口,與美國歐洲亞太地區的學術網實現互連。通過這個網絡不同校園網的用戶之間可以直接進行通信。

CERNET同時還提供了面向教育的專門應用,包括許多國家層面教育信息化的重大應用,例如現代遠程教育,數字圖書館,數字博物館,國外大型期刊數據庫,教育部的系列網站等等。

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圖12--數字博物館

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圖13--數字圖書館

3.根據通信傳輸媒介分類

根據通信傳輸的介質不同,又可以将計算機網絡分為有線網絡無線網絡,無線網絡早已成為人們關注的重點。

通過無線網絡技術,我們可以構造一個覆蓋全球的這個網絡。由于其在接入與組網方面的便利性,可以使得人們在任何地點接入網絡,以獲取各種信息資源,為利用移動設備接入網絡提供了手段。

比如我們每天用智能手機或者是筆記本電腦等等進行網頁的浏覽,網上電子商務等等。互聯網的出現改變了人們傳統的工作和生活方式,而無線網絡的應用将進一步推動這種改變。

我們知道無線網絡與一線網絡它的最大不同是傳輸介質不同,無線通信是利用電磁波在空中傳播,實現信息的交換,在後面的傳輸介質章節中會給大夥介紹各種有線的和無線的傳輸介質。

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圖14--無線介質傳輸

與有線網絡類似,可以按無線網絡覆蓋的範圍大小,将無線網絡劃分為:

  • 無線個域網
  • 無線局域網
  • 無線城域網
  • 無線廣域網

在後面章節,也會給大夥詳細講解無線局網的工作原理以及其中所用到的各種相關技術,在這裡請允許我暫時買個關子。

除了我們前面講過的三種分類以外,還有很多其他的分類方法,比如說前面提到的:

  • 按照網絡使用者來劃分,可以分為公用網和專用網
  • 按照網絡交換功能劃分,可以分為電路交換網,報文交換網和分組交換網

在後面章節,也會給大夥詳細講解數據交換技術,在這裡請允許我暫時買個關子。

4.總結
  • 了解計算機網絡的發展曆史
  • 掌握計算機網絡的基本概念
  • 掌握計算機網絡的分類方法和主要分類
  • 了解各種類型計算機網絡的主要特點

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