网络原理(一)

计算机网络是由资源子网和通信子网构成的。资源子网负责信息处理，通信子网负责全网中的信息传递。

资源子网包括提供资源的主机HOST和请求资源的终端T(Terminal)，它们都是信息传输的源节点和宿节点。有时也统称为端节点。

通信子网主要是由网络节点和通信链路组成。

网络节点也称为转接点和中间节点，它们的作用是控制信息的传输和在端节点之间转发信息。根据不同的作用，网络节点可以是分组交换设备PSE(Packet Switching Exchanger)，分组装配/拆卸设备PAD(Packet Assembler Disassembler)，集中器C(Concentrator)，网络控制中心NCC(Network Control Center)，网间连接器(Gateway)也称网关或它们的组合。

这些功能一般由专用于通信的计算机来完成，所以也常将网络节点统称为接口信息处理机IMP(Interface Message Processor).

通信链路即传输信息的信道，它们是电话线，同轴电缆或光缆线，也可以是无线电，卫星或微波信道。

信息在两端节点之间传输时，可能要经过多个中间节点的转发，这是传输方式是“存储--转发”，这是广域网WAN(Wide Area Network)中一般都采用这种传输方式。局域网LAN(Local Area Network)一般采用“广播”传输方式，局域网中的网络节点都简化为安装于主机或工作中的网卡。

网络的拓扑结构：

主要有：星形拓扑，总线拓扑，环形拓扑，树形拓扑，混合拓扑及网形拓扑。

拓扑结构的选择往往与传输介质的选择及介质访问控制方法的确定紧密相关，应该考虑的主要因素有下列几点：

1，可靠性。尽可能提高可靠性，以保证所有数据流能准确接收；还要考虑的可维护性，使故障检测和故障隔离较为方便。

2，费用。建网时需考虑适合特定应用的信道费用和安装费用。

3，灵活性。需要考虑系统在今后扩展或改动时，能容易地重新配置网络拓扑结构，能方便地处理原有站点的删除和新站点的加入。

4，响应时间和吞吐量。要为用户提供尽可能短的响应时间和最大的吞吐量。

网络拓扑根据通信子网分为两类：
在采用点--点线路的通信子网中，每条物理线路连接一对节点。采用点--点线路的通信子网的基本拓扑构型有四种：星形，环形，树形，网状形

在采用广播信道的通信子网中，一个公共的通信信道被多个网络节点共享。采用广播信道通信子网的基本拓扑主要有四种：总线形，树形，环形，无线通信与卫星通信型。

星形拓扑是由中央节点和通过点到点通信链路接到中央节点的各个站点组成，中央节点往往是一个集成器。中央节点执行集中式通信控制策略，因此中央节点相当复杂，而各个站点的通信处理负担都很小。
优点：
1，控制简单。
2，故障诊断和隔离容易。
3，方便服务。
缺点：
1，电缆长度和安装工作量可观。
2，中央节点的负担较重形成“瓶颈”。
3，各站点的分布处理能力较低。
星形拓扑广泛应用于网络的智能集中于中央节点的场合。

总线拓扑结构采用一个广播信道作为传输介质，所有站点都通过相应的硬件接口直接连到这一公共传输介质上，该公共传输介质即称为总线。任何一个发送的信号都沿着传输介质传播，而且能被所有其它站所接收。
因为所有站点共享一条公用的传输信道，所以一次只能由一个设备传输信号。通常采用分布式控制策略来确定哪个站点可以发送。
优点：
1，总线结构所需要的电缆数量少。
2，总线结构简单，又是无源工作，有较高的可靠性。
3，易于扩充，增加或减少用户比较方便。
缺点：
1，总线的传输距离有限，通信范围受到限制。
2，故障诊断和隔离困难。
3，分布式协议不能保证信息的及时发送，不具有实时功能，大业务量降低了网络速度。站点必须是智能的，要有介质访问控制功能，从而增加了站点的硬件和软件开销。

环形拓扑网络站点和连接站点的链路组成一个闭合环，每个站点能够接收从一个链咱传来的数据。并以同样的速率串行地把该数据沿环送到另一条链路上。这种链路可以是单向的，也可以是双向的。数据以分组形式发送。
优点：
1，电缆长度短。
2，可使用光纤。
3，所有计算机都能公平地访问网络的其它部分，网络性能稳定。
缺点：
1，节点的故障会引起全网故障。
2，环节点的加入和撤出过程较复杂。
3，环形拓扑结构的介质访问控制协议都采用令牌传递方式，在负载很轻时，信道利用率相对来说就比较低。

树形拓扑可以看成是总线和星形拓扑的扩展，形状像一棵倒置的树，顶端是树根，树根以下带分支，每个分支还可带子分支。树根接收各站点发送的数据，然后再用广播发送到全网。
优点：
1，易于扩展。
2，故障隔离较容易。
缺点：
各个节点对根的依赖性太大，如果根发生故障，则全网不能正常工作，从这人一点来看，树形拓扑结构的可靠性有点类似于星形拓扑结构。

混合形拓扑是将以上两种单一拓扑结构混合起来，取两者的优点构成的拓扑称为混合形拓扑结构。
优点：
1，故障诊断和隔离较为方便。
2，易于扩展。
3，安装方便。
缺点：
1，需要选用带智能的集中器
2，像星形拓扑结构一样，集中器到各个站点的电缆安装长度会增加。

网形拓扑
这种结构在广域网中得到了广泛的应用，
优点：是不受瓶颈问题和失效问题的影响。
缺点：结构比较复杂，成本也比较高，提供上述功能的网络协议也较复杂，但由于它的可靠性高，仍然受到用户的欢迎。

网络的交换方式：
计算机网络的交换方式可以分为电路交换网，报文交换网和分组交换网三种。
电路交换方式类似于传统的电话交换方式，用户在开始通信前，必须申请建立一条从发送端到接收端的物理信道，并且在双方通信期间始终占用该信道。
报文交换方式的数据是要发送一个完整报文，其长度并无限制。报文交换采用存储--转发原理，这有点古代的邮政通信，邮件途中的驿站逐个存储转发一样。报文中含有目的地址，每个中间节点要为途径的报文选择适当的路径，使其能最终到达目的端。
分组交换方式也称包交换方式，在1969首次在ARPANET上使用，现在人们都公认ARPANET是分组交换网之父，并将分组交换网的出现作为计算机网络新时代的开始。

网络的覆盖范围
按地理分布范围来分类，计算机网络可以分为广域网，局域网和城域网三种

网络传输技术
网络所采用的传输技术有两类：广播方式和点对点方式。因此，相应的计算机网络也可以分为两类：广播式网络和点对点式网络.
在广播式网络中，发送的报文分组的目的地址可以有三类：单播地址，多播地址和广播地址。
在点对点式网络中，采用分组存储转发和路由选择机制是点对点式网络与广播式网络的重要区别之一。

国际标准化组织(ISO)
ISO是一个自发的不缔约组织，由各技术委员会(TC)组成，其中的TC97技术委员会专门制定有关信息处理的标准。
TC97下成立一个新的分技术委员会SC16，以“开放系统互连”为目标，进行有关标准的研究的制定。现在SC16改为SC21，负责七层模型中高四层及整个参考模型的研究。
另一个与计算机网络有关的分技术委员会为SC6，它负责低三层的标准及与数据通信有关的标准制定。中国从1980年开始也参加了OSI的标准工作。

美国国家标准学会(ANSI),ANSI是由制造商，用户通信公司组成的非政府组织，是美国的自发标准情报交换机构，也是美国指定的ISO投票成员
它的研究范围与ISO相对应，例如电子工业协会(EIA)是电子工业的商界协会，也是ANSI成员，主要涉及OSI的物理层标准的制定；又如电气和电子工程师学会(IEEE)也是ANSI成员，主要研究最低两层和局域网的有关标准。

Internet的组织机构
因特网体系结构局IAB(Internet Architecture Board)负责Internet策略和标准的最后仲裁。IAB下设特别任务组(Task Force),其中最著名的是因特网工程特别任务组(Internet Engineering Task Force,IETF)。它为Internet工程和发展提供技术及其它支持。它的任务之一是简化现存的标准并开发一些新的标准。并向Internet工程指导小组(Internet Engineering Steering Grop,IESG)推荐标准。
IETF主要的工作领域：应用程序，Internet服务管理，运行要求，路由，安全性，传输，用户服务与服务应用程序。