计算机网络和网络技术探讨

文：鼎捷ERP

作者：鼎捷数智 | 发布时间：2012-11-30 14:50:34

7．2 当代网络基础设施
下面进一步讨论计算机网络和网络技术。
7，2．1 网络和公司基础设施
较简单的网络是由两台或多台计算机连接而成。图7—2显示了网络中的主要软、硬件和传输设备：计算机、网络接口、连接介质、网络操作OA系统软件、集线器或交换机、路由器等。网络上海一台计算机都有一个网络接口设备，被称为网卡(networkinterface card，NIC)。个人计算机的网卡一般集成在主板上。连接网络各个部分的介质可以是电话线、同轴电缆、无线电波等。

网络操作系统(networkoperating system，NOS)负责发送和管理通信数据，并协同网络资源的分配。NOS可以位于网络中的每一台计算机上，也可以位于专用的服务器上。Windows Server2003、WindowsServer2000、Linux、Novell等是较常用的局域网操作系统。
集线器或交换机充当的角色是不同计算机之间的连接点。集线器比较简单，它从所连接的一台计算机接收数据，然后发送给相连的所有其他计算机。交换机比集线器复杂一些，可以对收到的数据进行过滤后发送给指定的目的地+交换机通常用于网络内部的连接。要实现网络与网络的连接，就要用到路由器(router)。路由器在不同的网络之间发送数据包，确保数据发送到正确的地址。

7．2，2关键的数字网络技术
    今天的数字网络和因特网建立在三个关键技术的基础上：客户机／服务器计算：分组交换
(packetswitching)技术，连接不同计算机和网络的通信标准。
1．客户机／服务器计算
    客户机／服务器计算是一种分布式计算模型，计算处理能力分散在一些小型廉价的客户机(如台式计算机、膝上电脑等)上。这些客户机都连接在由网络服务器控制的网络上。服务器制定网络通信规则，并给每一台客户机分配一个地址。客户机／服务器计算在很大程度上取代了传统的主机计算模式。因特网是较大的客户机／服务器网络。
2．分组交换
    “分组交换”的思想较早由欧洲兰德公司的Paul Baran提出，其原理是将要传送的数据分割成一些数据片，然后将数据片进行封装，并将封装好的数据包在网内不同的通路上独立地传输到目的地，较后在目的地将各个独立的数据片重新组装，恢复成较初的PLM数据。这样，在目的地之外的其他节点只能获得个别数据包，并且数据可以通过多条通路道达目的地，使网络具有了抗破坏和抗故障能力，并能够充分利用网络空闲资源。
3．TCP／IP和连接
    通信网络由多种不同的软、硬件组件构成。网络中不同的组件之所以能够相互通信，这是因为它们都遵守一套共同的规则，被称为协议(protoc01)。协议是控制网络中两个节点信息传输的一系列规范。早先并没有统一的网络协议，因此，企业不得不从一家供应商管理处购买计算和通信设备。现在，越来越多的企业网络采用TCP／IP协议(传输控制协议／互联网络协议)，可以实现不同软、硬件平台之间的通信。
    TCP／IP是一组公认的、非强制性的通信协议，提供了一种分解数据、传输数据和重组数据的方法。TCP是指传输控制协议，负责处理数据在计算机之间的传输。TCP在计算机之间建立连接，决定数据包的传输顺序，确认数据包传输。IP是指互联网络协议，负责数据包的传输，包括在数据传输过程中的数据分解和数据重组。TCP／IP参考模型分为四层：应用(application)层、传输(transport)层、网间网(internet)层、网络接口(networkinterface)层。
    开放系统互联(open systems interconnect，OSl)是国际标准化组织提出的另一种网络连接参考模型。与TCP／IP模型一样，OSI模型允许一个网络上的计算机自由地与该网络上的计算机或其他网络上的计算机相连。OSI参考模型分为七层。
7，2．3物理传输介质
1．双绞线
    双绞线(twisted wire)的成本较低，是短距离范围内(如局域网中)较常用的传输介质，例如，我们用于连接网络插口与计算机网卡之间的网线一般都是双绞线，其传输速率一般为10—100Mbps，传输距离通常在100米以内。把两根互相绝缘的铜导线并在一起，呈螺旋状绞在一起，然后在外层再套上一层保护套或金属网屏蔽套，就可以做成双绞线。之所以要两根绝缘导线螺旋状绞在一起，是因为这样可以减少互相辐射的电磁干扰以及外界的电磁干扰。金属网屏蔽套可以大大加强双绞线抵抗外部干扰的能力。
Z．同轴电缆
    同轴电缆(coaxial cable)由内导体铜质芯线(单股实心线或多股绞合线)、绝缘层、外导体屏蔽层及塑料保护外套等构成。同轴电缆传输速率一般为10—100Mbps，应用于网络主干(backbone)较高可以达到1Gbps，传输距离通常在500米以内。由于外导体屏蔽层的作用，同轴电缆具有较高的抗干扰能力，有比较宽的可用频带，被广泛用于较高速率的数据传输，但价格比双绞线贵。
3．光纤和光纤网
    光纤(optical fiber)通常由非常透明的石英玻璃拉成细丝，主要由纤芯和包层构成双层同心圆柱体。纤芯用来传导光波，包层比纤芯有较低的折射率，当光线从高折射率的介质射向低折射率的介质时，其折射角将大于入射角，因此，只要入射角足够大，就会出现全反射，即光线碰到包层时就会折射回纤芯。这个过程不断重复，光线就可以沿着光纤传输下去。现代的生产工艺可以制造出超低损耗的光纤，光线在其中传输好几千米而基本上没有什么衰减，在6—8千米距离内无须中继器放大。光纤用做通信的传输介质时，在发送端要有光源，可以采用发光二极管或半导体激光器，在电脉冲的作用下能产生出光脉冲。在接收端利用光电二极管做成光检测器，在检测到光脉冲时还原出电脉冲。光纤是目前较理想的宽带传输介质。光纤作为通信传输介质，具有许多优点，如通信容量大、误码率非常低、无中继距离长、不受雷电和电磁干扰、安全性和保密性好、价格低、体积小等，但也有一些缺点，如连接两根光纤精度高、技术难度大、光电接口器件价格比较昂贵等。
    通常，光纤作为高速网络的主干承担网络中的主要流量，双绞线和同轴电缆用于网络主干和网络节点之间的连接。但现在光纤也开始进入家用阶段。
    光纤网络(optical network)有充足的带宽，能够传输包括声音、视频等在内的所有类型的数据。通过密集波分复用(densewavelengthdivisionmultiplexing，DWDM)技术，可以大大增强光纤网络的容量。DWDM技术是指同时在一根光纤中传输多个不同波长的光束(表示不同的数据)，从而大大增加光纤网络的容量。目前，采用DWDM技术可以使一根光纤的传输能力达到6．4Tbps。
4．无线传输
    有线传输介质很多时候不能满足需要，例如，有时候铺设长距离的有线介质费时又不经济，而且随着通信技术的发展，有越来越多的移动用户希望能够随时接入网络，而不受地理上的通信基础设施的限制，因此就需要采用无线通信方式，即用自由空间作为传输介质来进行数据通信。无线数据传输介质主要有微波、短波无线电、红外线等。在日常生活中，越来越多的带有无线Wi—Fi网卡的个人计算机可以在能连接到Wi-Pi发射器的地方接入网络。对于企业来说，无线数据传输的重要性在日益增加，需要我们给予足够的重视。
7，2．4 网络类型
    可以用多种方法对网络进行分类，根据地理覆盖区域进行分类是其中的一种方法，见表7—1。

1．局域网
    20世纪60年代，较初的计算机网络由主机和终端之间连接而成。20世纪70年代早期，施乐公司(Xerox)PaloAlto研究中心的研究人员把台式计算机和与其一致的设备连接在一起，发明了世界上第一个局域网。通过这个局域网，多台台式计算机可以共享打印设备，相互通信，并在服务器上存储数据。
    局域网用于连接半径500米范围内的个人计算机和其他数字设备。通常，局域网可以连接办公室里的计算机、一座建筑物里的计算机，或者相邻建筑物里的计算机。稍大范围(如一个校园)内的多个局域网互联可以形成校园网(campus areanetwork，CAN)。一个典型的小型局域网，如图7-1所示。
    在物理网络层次上，以太网(ethernet)是较主要的局域网标准。通常，以太网的数据传输速率是10 Mbps。快速以太网的传输速率可以达到100 Mbps，千兆以太网的传输速率可以达到1 Gbps。
    图7-1中的局域网采用的是客户机／服务器结构。局域网也可以采用对等网络(peer-to-peer)结构。在对等网络中，所有计算机都是平等的，通常规模较小，不超过10台计算机。在对等网络中，各台计算机之间可以不需要经过服务器，直接进行通信和共享外部设备。
    还可以根据网络的拓扑结构(topology)对局域网进行分类。局域网较主要的拓扑结构有三种：星型、总线型和环型。如图7-3所示。