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计算机网络系统的组成

对于计算机网络系统的组成可以从不同角度来认识,一般而言,计算机网络有三个主要组成部分:

①若干个主机,它们各为用户提供服务;

②一个通信子网,它主要由结点交换机和连接这些结点的通信链路所组成;

③系列协议。 为了便于分析,按照数据通信和数据处理的功能,一般从逻辑上将网络分为通信子网和资源子网两个部分。

 

为了便于理解,可以和计算机系统一样, 将一个完整的计算机网络系统的组成分为网络硬件系统和网络软件系统两大部分。这其中网络硬件系统是整个计算机网络系统的物质基础,它是网络运行的实体,对网络的性能起着决定性的作用;而网络软件系统则是整个计算机网络系统的灵魂,它是支持网络的运行、提高效益和开发网络资源的工具。

 

1.计算机网络硬件系统

计算机网络硬件系统一般是指计算机设备、传输介质和网络连接设备。目前,网络连接设备有很多,功能不一,也很复杂。

 

1)计算机

网络中的计算机,根据其作用不同,可以分为服务器和工作站两种。服务器的主要功能是通过网络操作系统控制和协调网络各工作站的运行,处理和响应各工作站同时发来的各种网络操作要求,提供网络服务。服务器具有较强的计算功能和信息资源,

它为网络中的用户提供共享资源并负责管理网络资源、提供网络应用服务等,是网络系统的重要组成部分。工作站是网络各用户的工作场所,通常是台计算机或终端。 工作站通过插在其中的网络接口板(网卡)经传输介质与网络服务器相连。工作站保持原有计算机的功能,作为独立的个人计算机为用户提供服务,同时也可以按照被授予的一定权限访问服务器。各工作站之间可以互相通信,也可以共享网络资源。有的网络工作站本身不具备计算功能,只能提供操作网络的界面,如联网的终端机。

根据提供的应用类型, 网络服务器可以分为:文件服务器、应用程序服务器、通信服务器3大类。通常一个网络至少有一个文件服务器,网络操作系统及其实用程序和共享硬件资源都安装在文件服务器上。文件服务器,顾名思义主要为网络提供硬盘共享、文件共享、打印机共享等功能,工作站需要共享数据时,便从文件服务器中去取过来,即文件服务器主要负责共享信息的管理、接收和发送。当某一网络工作站要对共享数据进行操作时,具体控制该操作的不仅是工作站上的处理器,还应有网络服务器上的处理器,即网络中有多个处理器为一个事务进行处理,这种能执行用户应用程序的服务器就是应用程序服务器。

按照网络服务器的设计思想分类,一般把服务器分为三种类型。一种是入门级服务器, 有时也称为PC服务器;一种是工作组级服务器,在中小企业的业务部门里使用,有时也称为部门级或工作组级服务器。还有一 种就是企业级服务器,一般担当企业的整体网络部署。

 

2)网络传输介质

网络传输介质是数据传输系统中发送装置与接收装置之间的物理媒体,是网络通信的物理基础之一。网络传输介质可分为两类:类是有线的物理材质, 另类是无线的非物理材质。

有线传输介质主要有双绞线、同轴电缆、光纤电缆等。无线传输介质主要有红外线、无线电波、微波和卫星等。各种传输介质都有其各自的特点,适用于某种特定类型的网络。常用的是双绞线电缆:同轴电缆也很常用,但是主要用于原来的局域网中:光纤电缆通常用于连接要求高速访问的计算机,以及在不同楼层和建筑物之间连接网络。无线网络介质是通过空气或大气来传输信号的,它利用空间电磁波(无线电、微波、红外线等)实现站点之间的通信。在计算机网络中,无线传输介质可以扩展有线网的限制,并且可以提供移动通信。由于无线连接可以不受地理位置的限制,所以很多人认为,无线通信是未来网络连接中很重要也很流行的方式。但是使用无线传输介质时有一个非常重要的限制,那就是同一传输介质的其他信号、太阳黑子的运动、电离层变化和其他大气干扰都会对通信信号形成干扰,从而产生很多问题。

 

3)网络接口卡

网络接口卡(NIC)又称网络适配卡,简称网卡,它是计算机与通信介质的接口,是构成网络的基本部件。网卡的主要功能是实现网络数据格式与计算机数据格式的转换、网络数据的接收与发送等。在接受网络通信介质上传送的信息时,网卡把传来的信息按照网络上信号编码要求交给主机处理:在主机向网络发送信息时,网卡把发送的信息按照网络传送的要求用网络编码信号发送出去。

 

4)传输与交换设备

传输与交换设备是数据在通信子网中进行传输时专门从事信息传输工作的设备。数据与交换设备的主要任务是实现数据有效地在通信子网中从一个网段传到下一个网段,直到目的地。常用的传输与交换设备主要有:调制解调器、多路复用器、集中器、交换机等。调制解调器是早期计算机网络通信中极为重要和不可或缺的设备,主要进行信号变换,同时具有调制和解调两种功能。多路复用器可将信息群只用一个发射机和接收机进行长距离的传输。多路复用器通常有两种类型:频分多路复用器FDM和时分多路复用器TDM,前者多用于连续信号传输,而后者多用于时间离散的数字信号的传输。集中器对各终端发来的信息进行组织,不工作的终端不占用信道。按照集中有无字符级的缓冲能力来分类,集中器可以分为保持转发式和线路交换式两种。交换机是一种能够提高网络性能、改进网络可管性、降低管理成本的组网基础设备。交换机可将大型的网络划分为比较小的网段,将工作小组同其他工作小组在本地的流量隔离开来,从而提高了总体带宽。

 

5)网络互连设备

网络互连由互连设备来实现,不同的互连设备所解决的问题和所属的层次是不同的。下面主要介绍中继器、集线器、网桥、路由器、网关等设备。中继器可以“延长”网络的距离,在网络数据传输中起到放大信号的作用。数据经过中继器,不需要进行数据包的转换。中继器连接的两个网络在逻辑上是同一个网络。集线器是中继器的一一种, 其区别仅在于集线器能够提供更多的端口服务,所以集线器又叫多口中继器。集线器主要是以优化网络布线结构,简化网络管理为目标而设计的。集线器是对网络进行集中管理的小单元,像大树的主干一样,它是各个分支的汇集点。通常集线器又可以分为无源集线器、有源集线器和智能集线器。有源集线器只是把相近的多段媒体集中到一起,对它们所传输的信号不作任何处理,而且对它所集中的传输媒体,只允许扩展到*大有效传输距离的一半。有源集线器把相近的多段媒体集中到一起,而且对它们所传输的信号进行整形、放大和转发,并可以扩展传输媒体长度。智能集线器在具备有源集线器功能的同时,还具有网络管理和路径选择功能。网桥又称桥接器,它是数据链路层上局域网之间的互连设备。网桥同中继器不同,网桥处理的是一一个完整的帧,并使用和计算机相同的接口设备。网桥的功能就是在互联局域网之间存储、转发帧和实现数据链路层上的协议转发。网桥可以分为内桥、外桥和原创桥三类。路由器是网络层的中继系统,它是实现不同类型网络互连的重要设备。路由器在网络层实现包的存储和转发,从而把众多的网络连接成一个大型网络。网关是能够连接不同网络的软件和硬件的结合产品,它不能完全归为一种网络硬件。常见的网关有:电子邮件网关、因特网网关、局域网网关等。

 

2.计算机网络软件系统

计算机网络软件系统一般指系统级的网络操作系统、 网络通信协议和应用级的提供网络服务功能的专用软件。

 

1)网络操作系统

网络操作系统是用于管理网络的软、硬件资源,提供简单网络管理的系统软件。常见的网络操作系统有UNX、NeWar. WindwsNT. Linux等。UNIX 是种强大的分时操作系统,以前在大型机和小型机上使用,现在已向PC过渡。UNIX支持TCPIP协议、安全性、可靠性强,缺点是操作使用复杂。NetWwe是Novel 公司开发的早期局城网操作系统。使用PXSX协议,也支持TCP/IP协议,安全性、可靠性较强,其优点是具有NDS目录服务,缺点是操作使用较复杂。Windows系列的网络操作系统是微软公司为PC机做服务器而设计的,操作简单方便,缺点是安全性、可靠性较差,适用于中小型网络。Linux 是一个免费的网络操作系统,源代码完全开放,是UNIX的一个分支,内核基本和UNIX一样,具有Windows NT的界面,操作较简单,缺点是应用程序较少。

 

2)网络通信协议

网络通信协议是网络两种计算机交换信息时的约定,它规定了计算机在网络中互通信息的规则。因特网采用的协议是TCP/IP,该协议也是目前应用*广泛的协议,其他常见的协议还有Novell公司的IPX/SPX等。

 

3)通信软件

通信软件用于管理各个计算机之间的信息传输,如实现传输层功能的网络驱动程序等。通信软件的目的就是使用户能够在不必详细了解通信控制规程的情况下,很容易地就能控制自己的应用程序,与多个站进行通信,并对大量的通信数据进行加工和管理。

 

4)设备驱动软件

设备驱动软件是一种控制特定设备的硬件级程序。 设备驱动软件可以看成是一个硬件的小型操作系统,每个驱动程序都包括确保特定设备相应功能所需的逻辑和数据。设备驱动的软件通常以固件形式存在于它所操作的设备中。如网卡为主计算机的操作系统提供一个接口。

 

5)工具软件

工具软件是网络中不可缺少的软件。如网页制作中离不开网页制作工具软件。网络工具软件的共同特点是:它们不是为用户提供在网络环境中直接使用的软件,而是种为软件开发人员提供开发网络应用软件的工具。

 

6)网络应用软件

网络应用软件是在网络环境下,直接面向用用户的应用软件。如因特网中用户常用的Web浏览器等。


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