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計算機網絡的體系結構
計算機網絡體系結構關注三方面內容：網絡協議如何分層、各層協議、層間接口。下面是小編整理的關于計算機網絡的體系結構，希望大家認真閱讀!
計算機網絡的體系結構
一、計算機網絡體系結構分層思想
首先，你要對計算機網絡有一個模糊的認識---計算機網絡是一個十分復雜的系統�？纯茨汶娔X上有多少服務，那些服務有著各種協議，小白問度娘都不一定能弄懂�？上攵�，對于那些計算機科學家(我覺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《互聯網時代》)來說，設計一種網絡體系結構應該可能也是很難的，復雜度不是一般高啊。
可能你學沒學過匯編語言(Assembly Language)，那么請自行查資料。如果你學過匯編語言，不管學沒學好，從一開始接觸匯編語言你就會有感覺---這是什么鬼。然后隨著歷史的發展，在匯編語言的基礎上出現了結構化程序設計語言，比如Fortran、Basic、C。這些結構化編程語言有別于上一代的是書上說的出現了"函數"的概念，從此寫代碼有了質的改變。自上而下，分而治之便是結構化程序設計的核心思想。
同樣，對于計算機網絡來說也是這種思路。計算機網絡體系結構可以看成一個很大的面向過程程序。如果將所有的內容都寫在一個main函數中，那么這個程序就太尷尬了，到最后都不知道在寫些什么了，大大加劇了程序設計的復雜度，以及后來程序維護的復雜度...等等問題。也就是說不采用分治思想的計算機網絡協調性差，設計復雜度高，網絡通信出錯可能性也陡增。基于此原因，計算機網絡體系結構的"分層"思想誕生了。
"分層"思想，通俗將就是常說的"分而治之"。ARPANET設計時提出的"分層"方法可將龐大而復雜的計算機網絡問題，轉化為若干個局部的問題，而這些局部問題可以通過研究逐一攻破，那么計算機之間通信就成為了可能。
二、OSI/RM模型和TCP/IP協議族的較量
1. OSI/RM
OSI/RM是英文Open System Interconnection Reference Model的縮寫，中文翻譯為"開放系統互聯基本參考模型"。在1983年，ISO發布正式文件后，也就有了現在所謂的七層協議的體系。
2. TCP/IP
TCP/IP并不是單一的協議，而是協議族。分為四層：應用層、運輸層、網際層、網絡接口層。
OSI/RM和TCP/IP協議的PK中失敗了，究其原因，我認為主要有如下幾點：
1)OSI/RM 模型各層協議之間有重復功能。這就像寫代碼的時候有重復的代碼，上頭就想抽你倆嘴巴子，錢這么好賺么→_→。
2)OSI/RM 模型層數太多。也就是要說要實現網絡互聯，你需要的硬件以及軟件就相對會更多。而且數據傳來傳去多了，運行效率也會降低。
3)OSI/RM 那幫人可能是棒通信領域的專家，這玩意比TCP/IP在實現上得多花不少錢。
基于這些事實，TCP/IP成了非法律上國際標準的事實上國際標準。
三、采用分層體系網絡原因總結
1)并不是所有的設備都需要這么多層次。計算機網絡中不同設備完成的任務不同，需要的功能也不同。除了計算機網絡邊緣部分的端系統需要所有層次協議，其余計算機網絡核心部分部分則不需要這么多層次的協議。而且可以想象，多一層次就意味著多了部分硬件和軟件，成本就會增加。
2)每層設計實現相對獨立的功能，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，不需要具體軟件開發再編寫同樣高質量的代碼，從而服務了代碼搬運工。
3)模塊化協議層次大大的好啊。哪好了?雕版印刷術和活字印刷術的區別。如果某一層的技術發生變化后，只要層間接口不變，只要對某層提供的服務進行修改(添加和修改)即可。你想，這可以省多少錢啊。就像你電腦顯示屏壞了，你總不可能去新買個電腦吧，差不多就這意思。
4)降低實現和維護網絡難度。如果那種服務不能使用了，那就查提供此種服務對應的那層，而不需再從頭查起。
計算機網絡入門知識
一、計算機網絡基礎
對“計算機網絡”這個概念的理解和定義，隨著計算機網絡本身的發展，人們提出了各種不同的觀點。
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，后來出現了批處理和分時系統，分時系統所連接的多個終端必須緊接著主計算機。50年代中后期，許多系統都將地理上分散的多個終端通過通信線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絡。
第一代計算機網絡是以單個計算機為中心的遠程聯機系統。典型應用是由一臺計算機和全美范圍內2000多個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，無GPU內存。
隨著遠程終端的增多，在主機前增加了前端機FEP當時，人們把計算機網絡定義為“以傳輸信息為目的而連接起來，實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。
第二代計算機網絡是以多個主機通過通信線路互聯起來，為用戶提供服務，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助開發的ARPAnet。
主機之間不是直接用線路相連，而是接口報文處理機IMP轉接后互聯的。IMP和它們之間互聯的通信線路一起負責主機間的通信任務，構成了通信子網。通信子網互聯的主機負責運行程序，提供資源共享，組成了資源子網。
兩個主機間通信時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共同的約定，稱為協議。
在ARPA網中，將協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議的總和，稱為網絡體系結構，體系結構是個抽象的概念，其具體實現是通過特定的硬件和軟件來完成的。
70年代至80年代中第二代網絡得到迅猛的發展。
第二代網絡以通信子網為中心。這個時期，網絡概念為“以能夠相互共享資源為目的互聯起來的具有獨立功能的計算機之集合體”，形成了計算機網絡的基本概念。
第三代計算機網絡是具有統一的網絡體系結構并遵循國際標準的開放式和標準化的網絡。
IS0在1984年頒布了0SI/RM，該模型分為七個層次，也稱為0SI七層模型，公認為新一代計算機網絡體系結構的基礎。為普及局域網奠定了基礎。
70年代后，由于大規模集成電路出現，局域網由于投資少，方便靈活而得到了廣泛的應用和迅猛的發展，與廣域網相比有共性，如分層的體系結構，又有不同的特性，如局域網為節省費用而不采用存儲轉發的方式，而是由單個的廣播信道來連結網上計算機。
第四代計算機網絡從80年代末開始，局域網技術發展成熟，出現光纖及高速網絡技術，多媒體，智能網絡，整個網絡就像一個對用戶透明的大的計算機系統，發展為以Internet為代表的互聯網。
計算機網絡：將多個具有獨立工作能力的計算機系統通過通信設備和線路由功能完善的網絡軟件實現資源共享和數據通信的系統。
從定義中看出涉及到三個方面的問題：
(1)至少兩臺計算機互聯。
(2)通信設備與線路介質。
(3)網絡軟件，通信協議和NOS
二、計算機網絡的分類
用于計算機網絡分類的標準很多，如拓撲結構，應用協議等。但是這些標準只能反映網絡某方面的特征，最能反映網絡技術本質特征的分類標準是分布距離，按分布距離分為LAN，MAN，WAN，Internet。
1.局域網
幾米——10公里。小型機，微機大量推廣后發展起來的，配置容易，速率高，4Mbps～2GbpS。 位于一個建筑物或一個單位內，不存在尋徑問題，不包括網絡層。
2.都市網
10公里——100公里。對一個城市的LAN互聯，采用IEEE802.6標準，50Kbps～l00Kbps，位于一座城市中。
3.廣域網
也稱為遠程網，幾百公里——幾千公里。發展較早，租用專線，通過IMP和線路連接起來，構成網狀結構，解決循徑問題，速率為9.6Kbps～45Mbps 如：郵電部的CHINANET，CHINAPAC，和CHINADDN網。
4.互聯網
并不是一種具體的網絡技術，它是將不同的物理網絡技術按某種協議統一起來的一種高層技術。
三、局域網的特征
局域網分布范圍小，投資少，配置簡單等，具有如下特征：
(1)傳輸速率高：一般為1Mbps--20Mbps，光纖高速網可達100Mbps，1000MbpS
(2)支持傳輸介質種類多。
(3)通信處理一般由網卡完成。
(4)傳輸質量好，誤碼率低。
(5)有規則的拓撲結構。
四、局域網的組成
局域網一般由服務器、工作站、網卡和傳輸介質四部分組成。
1.服務器
運行網絡0S，提供硬盤、文件數據及打印機共享等服務功能，是網絡控制的核心。
從應用來說較高配置的普通486以上的兼容機都可以用于文件服務器，但從提高網絡的整體性能，尤其是從網絡的系統穩定性來說，還是選用專用服務器為宜。
目前常見的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，應用環境與DOS相似，技術完善，可靠，支持多種工作站和協議，適于局域網操作系統，作為文件服務器，打印服務器性能好。
(2)Unix：
一種典型的32位多用戶的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。支持網絡文件系統服務，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網絡管理工具，前景廣闊。
服務器分為文件服務器，打印服務器，數據庫服務器，在Internet網上，還有Web，FTP，E-mail等服務器。
網絡0S朝著能支持多種通信協議，多種網卡和工作站的方向發展。
2.工作站
可以有自己的0S，獨立工作;通過運行工作站網絡軟件，訪問Server共享資源，常見有DOS工作站，Windows 95工作站。
3.網卡
將工作站式服務器連到網絡上，實現資源共享和相互通信，數據轉換和電信號匹配。
網卡(NTC)的分類：
(1)速率：10Mbps，100Mbps
(2)總線類型：ISA/PCI
(3)傳輸介質接口：
單口：BNC(細纜)或RJ-45(雙絞線)。(^60090922b^2)
4.傳輸介質
目前常用的傳輸介質有雙絞線，同軸電纜，光纖等。
(1)雙絞線(TP)：
將一對以上的雙絞線封裝在一個絕緣外套中，為了降低干擾，每對相互扭繞而成。分為非屏蔽雙絞線(UTP)和屏蔽雙絞線(STP)。局域網中UTP分為3類，4類，5類和超5類四種。
以AMP公司為例：
3類：10Mbps，皮薄，皮上注“cat3”，箱上注“3類”，305米/箱，400元/箱。
4類：網絡中用的不多。
5類：(超5類)100Mbps，10Mbps，皮厚，匝密，皮上注“cat5”，箱上注5類，305米/箱，600—700元/箱(每段100米，接4個中繼器，最大500米)。
接線順序：
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： 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公司網絡產品要求使用STP雙絞線，速率高，價格貴。
(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的內導線組成，兩導體間用絕緣材料隔開。
按直徑分為粗纜和細纜。
粗纜：傳輸距離長，性能高但成本高，使用于大型局域網干線，連接時兩端需終接器。
A.粗纜與外部收發器相連。
B.收發器與網卡之間用AUI電纜相連。
C.網卡必須有AUI接口：每段500米，100個用戶，4個中繼器可達2500米，收發器之間最小2.5米，收發器電纜最大50米。
細纜：傳輸距離短，相對便宜，用T型頭，與BNC網卡相連，兩端安50歐終端電阻。
每段185米，4個中繼器，最大925米，每段30個用戶，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，信號占整個信道，同一時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：
應用光學原理，由光發送機產生光束，將電信號變為光信號，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的光信號，并把它變為電信號，經解碼后再處理。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，2公里以上。
多模光纖：由二極管發光，低速短距離，2公里以內。
五、局域網的幾種工作模式
1.專用服務器結構(Server-Baseb)
又稱為“工作站/文件服務器”結構，由若干臺微機工作站與一臺或多臺文件服務器通過通信線路連接起來組成工作站存取服務器文件，共享存儲設備。
文件服務器自然以共享磁盤文件為主要目的。 對于一般的數據傳遞來說已經夠用了，但是當數據庫系統和其他復雜而被不斷增加的用戶使用的應用系統到來的時候，服務器已經不能承擔這樣的任務了，因為隨著用戶的增多，為每個用戶服務的程序也增多，每個程序都是獨立運行的大文件，給用戶感覺極慢，因此產生了客戶機/服務器模式。
2.客戶機/服務器模式(client/server)
其中一臺或幾臺較大的計算機集中進行共享數據庫的管理和存取，稱為服務器，而將其他的應用處理工作分散到網絡中其他微機上去做，構成分布式的處理系統，服務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由的服務器也稱為數據庫服務器，注重于數據定義及存取安全后備及還原，并發控制及事務管理，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其處理后用戶所需的那一部分數據而不是整個文件通過網絡傳送到客戶機去，減輕了網絡的傳輸負荷。C/S結構是數據庫技術的發展和普遍應用與局域網技術發展相結合的結果。
3.對等式網絡(Peer-to-Peer)
在拓撲結構上與專用Server與C/S相同。在對等式網絡結構中，沒有專用服務器 每一個工作站既可以起客戶機作用也可以起服務器作用。
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