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计算机网络的分类

 见水还是水 2016-03-25

  在网络应用范围越来越广泛的今天,各种各样的网络越来越多。对网络进行分类,使读者对现有的网络有一个清晰的、整体的把握。正如对人进行分类,采取不同的分类标准就有不同的分类方案,如按照肤色分为黄种人、白种人、黑种人和棕种人,按照性别分为男人和女人等。对计算机网络,采用不同的分类方案也会得到不同的分类结果。

  按照计算机网络的地理覆盖范围,可分为局域网、城域网和广域网。按照网络构成的拓扑结构,可分为总线型、星型、环型和树型等。按照网络服务的提供方式,可分为对等网络、服务器网络。按照介质访问协议,可分为以太网、令牌环网、令牌总线网。分类标准还有很多,在此只介绍一些常见的分类方案,如图所示。
  1、按网络覆盖范围分类

  计算机网络按其覆盖的地理范围可分为如下3类:

  -- 局域网(LocalAreaNetwork,LAN)。

  --城域网(MetropolitanAreaNetwork,MAN)。

  -- 广域网(WideAreaNetwork,WAN)。

  局域网地理范围在10km以内,属于一个部门、一个单位或一个组织所有。例如,一个企业、一所学校、一幢大楼、一间实验室等。这种网络往往不对外提供公共服务,管理方便,安全保密性好。局域网组建方便,投资少,见效快,使用灵活,是计算机网络中发展最快、应用最普遍的计算机网络。与广域网相比,局域网传输速率快,通常在100Mbps以上;误码率低,通常在10-11~10-8之间。
   广域网地理范围在几十千米到几万千米,小到一个城市、一个地区,大到一个国家、几个国家、全世界。因特网就是典型的广域网,提供大范围的公共服务。与局域网相比,广域网投资大,安全保密性能差,传输速率慢,通常为64kbps、2Mbps、10Mbps,误码率较高:10-7~10-6。
 
 
  城域网介于局域网与广域网之间,地理范围从几十千米到上百千米,覆盖一座城市或一个地区。
在计算机网络的体系结构和国际标准中,专门有针对城域网的内容,作为分类需要提出来。但城域网没有自已突出的特点。后面介绍计算机网络时,将只讨论局域网和广域网,不再讨论城域网。从这个意义上说,也可以把网络划分为局域网和广域网两大类。局域网、城域网和广域网的比较如下表所示。


 
  2、按拓扑结构分类

  拓扑结构是借用数学上的一个词汇,从英文Topology音译而来。拓扑学是数学中一个重要的、基础性的分支。它最初是几何学的一个分支,主要研究几何图形在连续变形下保持不变的性质,现在已成为研究连续性现象的重要数学分支。计算机网络的拓扑结构指表示网络传输介质和节点的连接形式,即线路构成的几何形状。

  计算机网络的拓扑结构通常有3种,即总线型、环型和星型。应当说明的是,这3种形状指线路电气连接原理,即逻辑结构,实际铺设线路时可能与画的形状完全不同。常见的拓扑图形如图所示。


  1.1 总线型

  总线型拓扑结构如下图所示。
 

  由上图所示可以看出,该结构采用一条公共总线作为传输介质,每台计算机通过相应的硬件接口入网,信号沿总线进行广播式传送。最流行的以太网采用的就是总线型结构,以同轴电缆作为传输介质。

  总线型的网络是一种典型的共享传输介质的网络。总线型局域网结构从信源发送的信息会传送到介质长度所及之处,并被其他所有站点看到。如果有两个以上的节点同时发送数据,就会造成冲突,就像公路上的车祸一样,如图所示。



  (1)总线型拓扑结构的主要优点如下:

  ①布线容易。无论是连接几个建筑物或是楼内布线,都容易施工安装。

  ②增删容易。如果需要向总线上增加或撤下一个网络站点,只需增加或拔掉一个硬件接口即可实现。需要增加长度时,可通过中继器加上一个支段来延伸距离。

  ③节约线缆。只需要一根公共总线,两端的终结器就安装在两端的计算机接口上,线缆的使用量最省。

  ④可靠性高。由于总线采用无源介质,结构简单,十分可靠。

  (2)总线型拓扑结构的主要缺点如下:

  ①任何两个站点之间传送数据都要经过总线,总线成为整个网络的瓶颈,当计算机站点多时,容易产生信息堵塞,传递不畅。

  ②计算机接入总线的接口硬件发生故障,例如拔掉粗缆上的收发器或细缆上的T形接头,会造成整个网络瘫痪。

  ③当网络发生故障时,故障诊断困难,故障隔离更困难。

  总之,总线结构投资省,安装布线容易,可靠性较高,是最常见的网络结构。

  1.2  环型

  环型拓扑结构为一封闭的环,如下图所示。
  连入环型网络的计算机也有一个硬件接口入网,这些接口首尾相连形成一条链路,信息传送也是广播式的,沿着一个方向(例如逆时针方向)单向逐点传送。

  (1)环型拓扑结构的主要优点如下:

  ①适用于光纤连接。环型是点到点连接,且沿一个方向单向传输,非常适合于光纤作为传输介质。著名的FDDI网就采用双环拓扑结构。

  ②传输距离远。环网采用令牌协议,网上信息碰撞(堵塞)少,即使不用光纤,传输距离也比其他拓扑结构远,适于作主干网。

  ③故障诊断比较容易定位。

  ④初始安装容易,线缆用量少。环型实际也是一根总线,只是首尾封闭,对于一般建筑群,排列不会在一条直线上,二者传输距离差别不大。

  (2)环型拓扑结构的主要缺点如下:

  ①可靠性差。除FDDI外,一般环网都是单环,网络上任何一台计算机的入网接口发生故障都会迫使全网瘫痪。FDDl采用双环后,遇到故障有重构功能,虽然提高了可靠性,但付出的代价却很大。

  ②网络的管理比较复杂,投资费用较高。

  ③重新配置困难。当环网需要调整结构时,如增、删、改某一个站点,一般需要将全网停下来进行重新配置,可扩性、灵活性差,造成维护困难。

  1.3 星型

  星型拓扑结构如下图所示。

  由上图可以看出,星型结构由一台中央节点和周围的从节点组成。中央节点可与从节点直接通信,而从节点之间必须经过中央节点转接才能通信。

  中央节点有两类:一类是一台功能很强的计算机,它既是一台信息处理的独立计算机,又是一台信息转接中心,早期的计算机网络多采用这种类型;另一类中央节点并不是一台计算机,而是一台网络转接或交换设备,如交换机(Switch)或集线器(Hub),近期的星型网络拓扑结构都是采用这种类型,由一台计算机作为中央节点已经很少采用了。一个比较大的网络往往采用几个星型组合成扩展星型的网络。

  (1)星型拓扑结构的主要优点如下:

  ①可靠性高。对于整个网络来说,每台计算机及其接口的故障不会影响其他计算机,不会影响网络,也不会发生全网的瘫痪。

  ②故障检测和隔离容易,网络容易管理和维护。

  ③可扩性好,配置灵活。增、删、改一个站点容易实现,与其他节点没有关系。

  ④传输速率高。每个节点独占一条传输线路,消除了数据传送堵塞现象。而总线型、环型的数据传送瓶颈都是在线路上。

  (2)星型拓扑结构的主要缺点是:

  ①线缆使用量大。

  ②布线、安装工作量大。线缆管道粗细不匀,大厦楼内布线管道设计、施工比较困难。

  ③网络可靠性依赖于中央节点,若交换机或集线器设备选择不当,一旦出现故障就会造成全网瘫痪。通常交换机、集线器这类设备结构很简单,不会出现故障。

  实际的网络拓扑结构,可能是总线型、环型、星型;也可能是这3种结构的组合,如总线型加星型,星型加星型,环型加总线型,环型加星型等。 

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