- 相關(guān)推薦
計算機網(wǎng)絡(luò )的體系結構
計算機網(wǎng)絡(luò )體系結構關(guān)注三方面內容：網(wǎng)絡(luò )協(xié)議如何分層、各層協(xié)議、層間接口。下面是小編整理的關(guān)于計算機網(wǎng)絡(luò )的體系結構，希望大家認真閱讀!
計算機網(wǎng)絡(luò )的體系結構
一、計算機網(wǎng)絡(luò )體系結構分層思想
首先，你要對計算機網(wǎng)絡(luò )有一個(gè)模糊的認識---計算機網(wǎng)絡(luò )是一個(gè)十分復雜的系統�？纯茨汶娔X上有多少服務(wù)，那些服務(wù)有著(zhù)各種協(xié)議，小白問(wèn)度娘都不一定能弄懂�？上攵�，對于那些計算機科學(xué)家(我覺(jué)得當年應該有很多玩通信的工程師吧，臆想而已。對這段歷史感興趣可以參考央視《互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代》)來(lái)說(shuō)，設計一種網(wǎng)絡(luò )體系結構應該可能也是很難的，復雜度不是一般高啊。
可能你學(xué)沒(méi)學(xué)過(guò)匯編語(yǔ)言(Assembly Language)，那么請自行查資料。如果你學(xué)過(guò)匯編語(yǔ)言，不管學(xué)沒(méi)學(xué)好，從一開(kāi)始接觸匯編語(yǔ)言你就會(huì )有感覺(jué)---這是什么鬼。然后隨著(zhù)歷史的發(fā)展，在匯編語(yǔ)言的基礎上出現了結構化程序設計語(yǔ)言，比如Fortran、Basic、C。這些結構化編程語(yǔ)言有別于上一代的是書(shū)上說(shuō)的出現了"函數"的概念，從此寫(xiě)代碼有了質(zhì)的改變。自上而下，分而治之便是結構化程序設計的核心思想。
同樣，對于計算機網(wǎng)絡(luò )來(lái)說(shuō)也是這種思路。計算機網(wǎng)絡(luò )體系結構可以看成一個(gè)很大的面向過(guò)程程序。如果將所有的內容都寫(xiě)在一個(gè)main函數中，那么這個(gè)程序就太尷尬了，到最后都不知道在寫(xiě)些什么了，大大加劇了程序設計的復雜度，以及后來(lái)程序維護的復雜度...等等問(wèn)題。也就是說(shuō)不采用分治思想的計算機網(wǎng)絡(luò )協(xié)調性差，設計復雜度高，網(wǎng)絡(luò )通信出錯可能性也陡增�；诖嗽�，計算機網(wǎng)絡(luò )體系結構的"分層"思想誕生了。
"分層"思想，通俗將就是常說(shuō)的"分而治之"。ARPANET設計時(shí)提出的"分層"方法可將龐大而復雜的計算機網(wǎng)絡(luò )問(wèn)題，轉化為若干個(gè)局部的問(wèn)題，而這些局部問(wèn)題可以通過(guò)研究逐一攻破，那么計算機之間通信就成為了可能。
二、OSI/RM模型和TCP/IP協(xié)議族的較量
1. OSI/RM
OSI/RM是英文Open System Interconnection Reference Model的縮寫(xiě)，中文翻譯為"開(kāi)放系統互聯(lián)基本參考模型"。在1983年，ISO發(fā)布正式文件后，也就有了現在所謂的七層協(xié)議的體系。
2. TCP/IP
TCP/IP并不是單一的協(xié)議，而是協(xié)議族。分為四層：應用層、運輸層、網(wǎng)際層、網(wǎng)絡(luò )接口層。
OSI/RM和TCP/IP協(xié)議的PK中失敗了，究其原因，我認為主要有如下幾點(diǎn)：
1)OSI/RM 模型各層協(xié)議之間有重復功能。這就像寫(xiě)代碼的時(shí)候有重復的代碼，上頭就想抽你倆嘴巴子，錢(qián)這么好賺么→_→。
2)OSI/RM 模型層數太多。也就是要說(shuō)要實(shí)現網(wǎng)絡(luò )互聯(lián)，你需要的硬件以及軟件就相對會(huì )更多。而且數據傳來(lái)傳去多了，運行效率也會(huì )降低。
3)OSI/RM 那幫人可能是棒通信領(lǐng)域的專(zhuān)家，這玩意比TCP/IP在實(shí)現上得多花不少錢(qián)。
基于這些事實(shí)，TCP/IP成了非法律上國際標準的事實(shí)上國際標準。
三、采用分層體系網(wǎng)絡(luò )原因總結
1)并不是所有的設備都需要這么多層次。計算機網(wǎng)絡(luò )中不同設備完成的任務(wù)不同，需要的功能也不同。除了計算機網(wǎng)絡(luò )邊緣部分的端系統需要所有層次協(xié)議，其余計算機網(wǎng)絡(luò )核心部分部分則不需要這么多層次的協(xié)議。而且可以想象，多一層次就意味著(zhù)多了部分硬件和軟件，成本就會(huì )增加。
2)每層設計實(shí)現相對獨立的功能，在層次設計(硬件和軟件設計)完成后，只需要提供向上的接口可供上層調用。這樣做的好處是就像編程中的函數模塊化設計，我們只要知道高手設計的庫函數的API就行了，不需要具體軟件開(kāi)發(fā)再編寫(xiě)同樣高質(zhì)量的代碼，從而服務(wù)了代碼搬運工。
3)模塊化協(xié)議層次大大的好啊。哪好了?雕版印刷術(shù)和活字印刷術(shù)的區別。如果某一層的技術(shù)發(fā)生變化后，只要層間接口不變，只要對某層提供的服務(wù)進(jìn)行修改(添加和修改)即可。你想，這可以省多少錢(qián)啊。就像你電腦顯示屏壞了，你總不可能去新買(mǎi)個(gè)電腦吧，差不多就這意思。
4)降低實(shí)現和維護網(wǎng)絡(luò )難度。如果那種服務(wù)不能使用了，那就查提供此種服務(wù)對應的那層，而不需再從頭查起。
計算機網(wǎng)絡(luò )入門(mén)知識
一、計算機網(wǎng)絡(luò )基礎
對“計算機網(wǎng)絡(luò )”這個(gè)概念的理解和定義，隨著(zhù)計算機網(wǎng)絡(luò )本身的發(fā)展，人們提出了各種不同的觀(guān)點(diǎn)。
早期的計算機系統是高度集中的，所有的設備安裝在單獨的大房間中，后來(lái)出現了批處理和分時(shí)系統，分時(shí)系統所連接的多個(gè)終端必須緊接著(zhù)主計算機。50年代中后期，許多系統都將地理上分散的多個(gè)終端通過(guò)通信線(xiàn)路連接到一臺中心計算機上，這樣就出現了第一代計算機網(wǎng)絡(luò )。
第一代計算機網(wǎng)絡(luò )是以單個(gè)計算機為中心的遠程聯(lián)機系統。典型應用是由一臺計算機和全美范圍內2000多個(gè)終端組成的飛機定票系統。
終端：一臺計算機的外部設備包括CRT控制器和鍵盤(pán)，無(wú)GPU內存。
隨著(zhù)遠程終端的增多，在主機前增加了前端機FEP當時(shí)，人們把計算機網(wǎng)絡(luò )定義為“以傳輸信息為目的而連接起來(lái)，實(shí)現遠程信息處理或近一步達到資源共享的系統”，但這樣的通信系統己具備了通信的雛形。
第二代計算機網(wǎng)絡(luò )是以多個(gè)主機通過(guò)通信線(xiàn)路互聯(lián)起來(lái)，為用戶(hù)提供服務(wù)，興起于60年代后期，典型代表是美國國防部高級研究計劃局協(xié)助開(kāi)發(fā)的ARPAnet。
主機之間不是直接用線(xiàn)路相連，而是接口報文處理機IMP轉接后互聯(lián)的。IMP和它們之間互聯(lián)的通信線(xiàn)路一起負責主機間的通信任務(wù)，構成了通信子網(wǎng)。通信子網(wǎng)互聯(lián)的主機負責運行程序，提供資源共享，組成了資源子網(wǎng)。
兩個(gè)主機間通信時(shí)對傳送信息內容的理解，信息表示形式以及各種情況下的應答信號都必須遵守一個(gè)共同的約定，稱(chēng)為協(xié)議。
在A(yíng)RPA網(wǎng)中，將協(xié)議按功能分成了若干層次，如何分層，以及各層中具體采用的協(xié)議的總和，稱(chēng)為網(wǎng)絡(luò )體系結構，體系結構是個(gè)抽象的概念，其具體實(shí)現是通過(guò)特定的硬件和軟件來(lái)完成的。
70年代至80年代中第二代網(wǎng)絡(luò )得到迅猛的發(fā)展。
第二代網(wǎng)絡(luò )以通信子網(wǎng)為中心。這個(gè)時(shí)期，網(wǎng)絡(luò )概念為“以能夠相互共享資源為目的互聯(lián)起來(lái)的具有獨立功能的計算機之集合體”，形成了計算機網(wǎng)絡(luò )的基本概念。
第三代計算機網(wǎng)絡(luò )是具有統一的網(wǎng)絡(luò )體系結構并遵循國際標準的開(kāi)放式和標準化的網(wǎng)絡(luò )。
IS0在1984年頒布了0SI/RM，該模型分為七個(gè)層次，也稱(chēng)為0SI七層模型，公認為新一代計算機網(wǎng)絡(luò )體系結構的基礎。為普及局域網(wǎng)奠定了基礎。
70年代后，由于大規模集成電路出現，局域網(wǎng)由于投資少，方便靈活而得到了廣泛的應用和迅猛的發(fā)展，與廣域網(wǎng)相比有共性，如分層的體系結構，又有不同的特性，如局域網(wǎng)為節省費用而不采用存儲轉發(fā)的方式，而是由單個(gè)的廣播信道來(lái)連結網(wǎng)上計算機。
第四代計算機網(wǎng)絡(luò )從80年代末開(kāi)始，局域網(wǎng)技術(shù)發(fā)展成熟，出現光纖及高速網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，多媒體，智能網(wǎng)絡(luò )，整個(gè)網(wǎng)絡(luò )就像一個(gè)對用戶(hù)透明的大的計算機系統，發(fā)展為以Internet為代表的互聯(lián)網(wǎng)。
計算機網(wǎng)絡(luò )：將多個(gè)具有獨立工作能力的計算機系統通過(guò)通信設備和線(xiàn)路由功能完善的網(wǎng)絡(luò )軟件實(shí)現資源共享和數據通信的系統。
從定義中看出涉及到三個(gè)方面的問(wèn)題：
(1)至少兩臺計算機互聯(lián)。
(2)通信設備與線(xiàn)路介質(zhì)。
(3)網(wǎng)絡(luò )軟件，通信協(xié)議和NOS
二、計算機網(wǎng)絡(luò )的分類(lèi)
用于計算機網(wǎng)絡(luò )分類(lèi)的標準很多，如拓撲結構，應用協(xié)議等。但是這些標準只能反映網(wǎng)絡(luò )某方面的特征，最能反映網(wǎng)絡(luò )技術(shù)本質(zhì)特征的分類(lèi)標準是分布距離，按分布距離分為L(cháng)AN，MAN，WAN，Internet。
1.局域網(wǎng)
幾米——10公里。小型機，微機大量推廣后發(fā)展起來(lái)的，配置容易，速率高，4Mbps～2GbpS。 位于一個(gè)建筑物或一個(gè)單位內，不存在尋徑問(wèn)題，不包括網(wǎng)絡(luò )層。
2.都市網(wǎng)
10公里——100公里。對一個(gè)城市的LAN互聯(lián)，采用IEEE802.6標準，50Kbps～l00Kbps，位于一座城市中。
3.廣域網(wǎng)
也稱(chēng)為遠程網(wǎng)，幾百公里——幾千公里。發(fā)展較早，租用專(zhuān)線(xiàn)，通過(guò)IMP和線(xiàn)路連接起來(lái)，構成網(wǎng)狀結構，解決循徑問(wèn)題，速率為9.6Kbps～45Mbps 如：郵電部的CHINANET，CHINAPAC，和CHINADDN網(wǎng)。
4.互聯(lián)網(wǎng)
并不是一種具體的網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，它是將不同的物理網(wǎng)絡(luò )技術(shù)按某種協(xié)議統一起來(lái)的一種高層技術(shù)。
三、局域網(wǎng)的特征
局域網(wǎng)分布范圍小，投資少，配置簡(jiǎn)單等，具有如下特征：
(1)傳輸速率高：一般為1Mbps--20Mbps，光纖高速網(wǎng)可達100Mbps，1000MbpS
(2)支持傳輸介質(zhì)種類(lèi)多。
(3)通信處理一般由網(wǎng)卡完成。
(4)傳輸質(zhì)量好，誤碼率低。
(5)有規則的拓撲結構。
四、局域網(wǎng)的組成
局域網(wǎng)一般由服務(wù)器、工作站、網(wǎng)卡和傳輸介質(zhì)四部分組成。
1.服務(wù)器
運行網(wǎng)絡(luò )0S，提供硬盤(pán)、文件數據及打印機共享等服務(wù)功能，是網(wǎng)絡(luò )控制的核心。
從應用來(lái)說(shuō)較高配置的普通486以上的兼容機都可以用于文件服務(wù)器，但從提高網(wǎng)絡(luò )的整體性能，尤其是從網(wǎng)絡(luò )的系統穩定性來(lái)說(shuō)，還是選用專(zhuān)用服務(wù)器為宜。
目前常見(jiàn)的NOS主要有Netware，Unix和Windows NT三種。
(1)Netware：
流行版本V3.12，V4.11，V5.0，對硬件要求低，應用環(huán)境與DOS相似，技術(shù)完善，可靠，支持多種工作站和協(xié)議，適于局域網(wǎng)操作系統，作為文件服務(wù)器，打印服務(wù)器性能好。
(2)Unix：
一種典型的32位多用戶(hù)的NOS，主要應用于超級小型機，大型機上，目前常用版本有Unix SUR4.0。支持網(wǎng)絡(luò )文件系統服務(wù)，提供數據等應用，功能強大，不易掌握，命令復雜，由AT&T和SCO公司推出。
(3)Windows NT Server 4.0：
一種面向分布式圖形應用程序的完整平臺系統，界面與Win95相似，易于安裝和管理，且集成了Internet網(wǎng)絡(luò )管理工具，前景廣闊。
服務(wù)器分為文件服務(wù)器，打印服務(wù)器，數據庫服務(wù)器，在Internet網(wǎng)上，還有Web，FTP，E-mail等服務(wù)器。
網(wǎng)絡(luò )0S朝著(zhù)能支持多種通信協(xié)議，多種網(wǎng)卡和工作站的方向發(fā)展。
2.工作站
可以有自己的0S，獨立工作;通過(guò)運行工作站網(wǎng)絡(luò )軟件，訪(fǎng)問(wèn)Server共享資源，常見(jiàn)有DOS工作站，Windows 95工作站。
3.網(wǎng)卡
將工作站式服務(wù)器連到網(wǎng)絡(luò )上，實(shí)現資源共享和相互通信，數據轉換和電信號匹配。
網(wǎng)卡(NTC)的分類(lèi)：
(1)速率：10Mbps，100Mbps
(2)總線(xiàn)類(lèi)型：ISA/PCI
(3)傳輸介質(zhì)接口：
單口：BNC(細纜)或RJ-45(雙絞線(xiàn))。(^60090922b^2)
4.傳輸介質(zhì)
目前常用的傳輸介質(zhì)有雙絞線(xiàn)，同軸電纜，光纖等。
(1)雙絞線(xiàn)(TP)：
將一對以上的雙絞線(xiàn)封裝在一個(gè)絕緣外套中，為了降低干擾，每對相互扭繞而成。分為非屏蔽雙絞線(xiàn)(UTP)和屏蔽雙絞線(xiàn)(STP)。局域網(wǎng)中UTP分為3類(lèi)，4類(lèi)，5類(lèi)和超5類(lèi)四種。
以AMP公司為例：
3類(lèi)：10Mbps，皮薄，皮上注“cat3”，箱上注“3類(lèi)”，305米/箱，400元/箱。
4類(lèi)：網(wǎng)絡(luò )中用的不多。
5類(lèi)：(超5類(lèi))100Mbps，10Mbps，皮厚，匝密，皮上注“cat5”，箱上注5類(lèi)，305米/箱，600—700元/箱(每段100米，接4個(gè)中繼器，最大500米)。
接線(xiàn)順序：
正常： 白桔 桔 白綠 藍 白藍 綠 白棕 棕
(對應) 1 2 3 4 5 6 7 8
集聯(lián)： 白綠 綠 白桔 棕 白棕 桔 白藍 藍
(對應) 1 2 3 4 5 6 7 8
STP：內部與UTP相同，外包鋁箔，Apple，IBM公司網(wǎng)絡(luò )產(chǎn)品要求使用STP雙絞線(xiàn)，速率高，價(jià)格貴。
(2)同軸電纜：
由一根空心的外圓柱導體和一根位于中心軸線(xiàn)的內導線(xiàn)組成，兩導體間用絕緣材料隔開(kāi)。
按直徑分為粗纜和細纜。
粗纜：傳輸距離長(cháng)，性能高但成本高，使用于大型局域網(wǎng)干線(xiàn)，連接時(shí)兩端需終接器。
A.粗纜與外部收發(fā)器相連。
B.收發(fā)器與網(wǎng)卡之間用AUI電纜相連。
C.網(wǎng)卡必須有AUI接口：每段500米，100個(gè)用戶(hù)，4個(gè)中繼器可達2500米，收發(fā)器之間最小2.5米，收發(fā)器電纜最大50米。
細纜：傳輸距離短，相對便宜，用T型頭，與BNC網(wǎng)卡相連，兩端安50歐終端電阻。
每段185米，4個(gè)中繼器，最大925米，每段30個(gè)用戶(hù)，T型頭之間最小0.5米。 按傳輸頻帶分為基帶和寬帶傳輸。
基帶：數字信號，信號占整個(gè)信道，同一時(shí)間內能傳送一種信號。
寬帶：傳送的是不同頻率的信號。
(3)光纖：
應用光學(xué)原理，由光發(fā)送機產(chǎn)生光束，將電信號變?yōu)楣庑盘�，再把光信號導入光纖，在另一端由光接收機接收光纖上傳來(lái)的光信號，并把它變?yōu)殡娦盘�，�?jīng)解碼后再處理。分為單模光纖和多模光纖。絕緣保密性好。
單模光纖：由激光作光源，僅有一條光通路，傳輸距離長(cháng)，2公里以上。
多模光纖：由二極管發(fā)光，低速短距離，2公里以?xún)取?/p>
五、局域網(wǎng)的幾種工作模式
1.專(zhuān)用服務(wù)器結構(Server-Baseb)
又稱(chēng)為“工作站/文件服務(wù)器”結構，由若干臺微機工作站與一臺或多臺文件服務(wù)器通過(guò)通信線(xiàn)路連接起來(lái)組成工作站存取服務(wù)器文件，共享存儲設備。
文件服務(wù)器自然以共享磁盤(pán)文件為主要目的。 對于一般的數據傳遞來(lái)說(shuō)已經(jīng)夠用了，但是當數據庫系統和其他復雜而被不斷增加的用戶(hù)使用的應用系統到來(lái)的時(shí)候，服務(wù)器已經(jīng)不能承擔這樣的任務(wù)了，因為隨著(zhù)用戶(hù)的增多，為每個(gè)用戶(hù)服務(wù)的程序也增多，每個(gè)程序都是獨立運行的大文件，給用戶(hù)感覺(jué)極慢，因此產(chǎn)生了客戶(hù)機/服務(wù)器模式。
2.客戶(hù)機/服務(wù)器模式(client/server)
其中一臺或幾臺較大的計算機集中進(jìn)行共享數據庫的管理和存取，稱(chēng)為服務(wù)器，而將其他的應用處理工作分散到網(wǎng)絡(luò )中其他微機上去做，構成分布式的處理系統，服務(wù)器控制管理數據的能力己由文件管理方式上升為數據庫管理方式，因此，C/S由的服務(wù)器也稱(chēng)為數據庫服務(wù)器，注重于數據定義及存取安全后備及還原，并發(fā)控制及事務(wù)管理，執行諸如選擇檢索和索引排序等數據庫管理功能，它有足夠的能力做到把通過(guò)其處理后用戶(hù)所需的那一部分數據而不是整個(gè)文件通過(guò)網(wǎng)絡(luò )傳送到客戶(hù)機去，減輕了網(wǎng)絡(luò )的傳輸負荷。C/S結構是數據庫技術(shù)的發(fā)展和普遍應用與局域網(wǎng)技術(shù)發(fā)展相結合的結果。
3.對等式網(wǎng)絡(luò )(Peer-to-Peer)
在拓撲結構上與專(zhuān)用Server與C/S相同。在對等式網(wǎng)絡(luò )結構中，沒(méi)有專(zhuān)用服務(wù)器 每一個(gè)工作站既可以起客戶(hù)機作用也可以起服務(wù)器作用。
【計算機網(wǎng)絡(luò )的體系結構】相關(guān)文章：
嵌入式系統體系結構12-16
J2EE的體系結構06-29
新加坡留學(xué)私立大學(xué)的教育體系結構詳解07-09
計算機網(wǎng)絡(luò )的形成與發(fā)展07-07
計算機網(wǎng)絡(luò )重點(diǎn)內容09-21
計算機網(wǎng)絡(luò )技術(shù)簡(jiǎn)介11-29