计算机网络分类-计算机应用基础

计算机网络的分类方法和标准有很多,可以按照传输技术、网络规模、网络的拓扑结构、传输介质、网络的使用目的、服务方式、交换方式等进行分类。从不同的角度对网络进行分类,有利于全面了解网络的特性。下面,我们主要介绍按照数据的传输介质、传输方式、网络的拓扑结构及网络的分布范围这四种分类方法。

1.按数据的传输介质分类

按数据的传输介质可以将计算机网络分为有线网和无线网。

有线网是通过线路传输介质进行通信的网络,通常的有线介质有:同轴电缆、双绞线和光纤。同轴网络是最常见的一种联网方式,它比较经济,安装也较为便利,传输率和抗干扰能力一般,传输距离较短。双绞线网是目前最常见的联网方式。它价格便宜,安装方便,但易受干扰,传输率较低,传输距离比同轴电缆要短。光纤,是光导纤维的简写,是一种利用光在玻璃或塑料制成的纤维中的全反射原理而达成的光传导工具。微细的光纤封装在塑料护套中,使得它能够弯曲而不至于断裂。通常,光纤的一端的发射装置使用发光二极管(Light Emitting Diode,LED)或一束激光将光脉冲传送至光纤,光纤的另一端的接收装置使用光敏元件检测脉冲。在日常生活中,由于光在光导纤维的传导损耗比电在电线传导的损耗低得多,光纤被用作长距离的信息传递。

无线网络是利用无线介质进行通信的网络,目前主要采用的无线介质是:无线电波、微波、红外线和激光等。与有线网络的用途十分类似,但最大的不同在于传输媒介的不同,利用无线电技术取代网线,可以和有线网络互为备份。

2.按传输方式分类

按传输方式,可将计算机网络分为广播式网络和点对点网络。

在广播式网络中,只有一个单一的通信信道,由这个网络中所有的主机所共享。即多个计算机连接到一条通信线路上的不同分支点上,任意一个节点所发出的报文分组被其他所有节点接受。在广播信道中,由于信道共享而引起信道访问冲突,因此信道访问控制是要解决的瓶颈问题。广播式结构主要用于局域网,不同的局域网技术可以说是不同的信道访问控制技术。典型代表是总线型,局域环网及微波、卫星通信网也是广播型网络。局域网线路短,传输延迟小,信道访问控制相对容易,因此应尽可能以额外的控制开销换取信道利用率,从而降低整个网络的成本。

点对点网络是指网络中的每两台主机、两台结点交换机之间或主机与结点交换机之间都存在一条物理信道,机器(包括主机和结点交换机)沿某信道发送的数据确定无疑地只有信道另一端的唯一一台机器能收到。在这种点对点网络结构中,没有信道竞争,几乎不存在访问控制问题。绝大多数广域网都采用点对点的拓扑结构,网状型网络是典型的点对点拓扑。此外,某些环形,尤其是广域环网,也是点对点的。

3.按网络的拓扑结构分类

按网络的拓扑结构,可将计算机网络分为星型结构、总线型结构、环形结构三种主要类型。

(1)星型结构。星型结构的每个站点都由一条点到点链路与中心节点(公共中心交换设备,如交换机、HUB等)相连,如图6-1所示。

图6-1　星型拓扑结构

中心节点控制整个网络的通信,任何两个节点之间的通信都要通过中心节点。中心节点非常复杂,而每个节点的通信处理负担却很小。星型拓扑结构采用的交换方式有电路交换和报文交换,其中电路交换更为普遍。这种结构一旦建立了通信通道连接,就可以无延迟地在连通的两个站点之间传送数据。

星型拓扑结构具有以下优点:①控制简单。在星型拓扑结构中,任何一个节点和中心节点相连接,所以访问控制方法比较简单。②故障诊断和隔离容易。在星型拓扑结构中,中心节点对连接线路可以逐一隔离开来进行故障检测和定位,每个节点的故障只会影响一个设备,不会影响整个网络。③方便服务。中心节点可方便地对各个站点提供服务和网络重新配置。

星型拓扑结构具有以下缺点:①电缆长度和安装工作量较大。每个站点都要和中心节点直接连接,需要大量的电缆,安装维护工作量也增加。②中心节点负担比较重,形成瓶颈。一旦发生故障,会影响整个网络,因而对中心节点的可靠性和冗余度要求较高。③各节点的分布处理能力较低。

(2)总线型结构。总线型拓扑结构采用单条的通信线路(总线)作为公共的传输通道,所有节点都通过相应的硬件接口直接连接到总线上,并通过总线进行数据传输,如图6-2所示。(www.xing528.com)

图6-2　总线型拓扑结构

总线型网络使用广播式传输技术,总线上的所有节点都可以发送到总线上,数据沿总线传输。但是,在任何时候只允许一个节点发送数据。当一个节点发送数据并在总线上传输时,数据可以被总线上的其他节点接收。各节点在接收数据后,分析目的物理地址再决定是否接收该数据。

总线型拓扑结构的优点是:①需要的电缆数量小;②结构简单,可靠性较高;③容易扩充,增减用户较为简单;④共享性能高,便于广播传输。

总线型拓扑结构的缺点是:①总线传输距离有限,通信范围受到一定限制;②故障诊断和隔离比较困难;③总线出现故障,会影响这个网络;④节点的硬软件开销较大。

(3)环型结构。环型结构是节点通过点到点通信线路,连接成闭合环路,环中数据沿着一个方向逐站传送,如图6-3所示。

图6-3　环型拓扑结构

环型网络常使用令牌环来决定哪个节点可以访问通信系统。任何节点要与其他节点通信,必须通过环路向着一个方向发送数据,其他节点接收数据并给出响应,继续传递数据,直到源节点。源节点收回数据,停止继续发送。为了决定环上哪个节点可以发送信息,平时在环上流通着一个叫令牌的特殊信息包,只有得到令牌的节点才能发送信息,当一个节点发送完信息后就把令牌向下游传送,以便其他节点可以得到发送信息的机会。

环型拓扑结构的优点是:①电缆长度短。环型拓扑结构所需的电缆长度和总线拓扑网络相似,但比星型拓扑结构网络简单得多。②增加或减少工作站时,连接操作简单。③允许使用光纤。

环型拓扑结构的缺点是:①一个节点的故障会影响到全网故障,这是因为环上的数据传输要通过接在环上的每一个节点;②故障检测比较困难,这与总线型拓扑结构类似,故障检测需要在每个节点上进行;③信道利用率相对较低。

4.按网络的分布范围分类

按分布范围可以将计算机网络分为:局域网、城域网和广域网。

局域网(LAN)是指局限在较小范围内的计算机网络,分布距离较短,是最常见的计算机网络。由于局域网分布范围较小,管理与配置较为容易控制,加之简洁归整的拓扑结构,速度较快,延迟小等特点,使局域网得到广泛的应用,成为实现有限区域内信息交换与共享的有效途径。它一般建设在教学科研单位的内部局域网、办公自动化OA网、校园网等。

城域网(MAN)是指在一个城市范围内建立的计算机网络,覆盖数十千米的网络。城域网的一个重要作用是作为城市骨干网,通过它将位于同一城市内不同地点的局域网或各种主机和服务器连接起来。它与局域网的区别首先是网络覆盖的范围有所不同,其次是它们两者的归属和管理不同。局域网专属某个单位,属于专用网;而城域网是面向公众开放的,属于公用网;最后是两者的业务不同,局域网主要是用于单位内部的数据通信,而城域网则可用于各单位之间数据、语音、图像和视频通信等。

广域网(WAN)是指覆盖辽阔的地域,常常跨越数千千米的计算机网络。广域网具有覆盖范围广、通信距离远、组网结构相对复杂的特点。