信息系统第3章

2第3章通信与计算机网络【学习目标】通过本章学习，你将能够：理解计算机网络的组成和功能了解网络的拓扑结构理解网络协议理解Internet及其功能33.1引言信息技术在过去30年中取得了突飞猛进的发展。人们往往会把这些成就归功于计算机系统的出现和发展，这种看法是很正常的。然而，人们却忽视了推动信息系统发展的一项重要技术，即通信技术，发达的通信技术使得沟通变得畅通无阻，也使创新的空间更加开阔。通信技术是建立网络的前提，现今企业中所使用的信息系统往往都离不开通信技术和网络技术的支持，不论是大公司还是小企业都可以利用网络系统和Internet来寻找供应商、客户，与他们进行有效的信息交换，网络系统是企业开展电子商务的基础，企业中计算机的应用与网络技术密切相关。43.2计算机网络的概念计算机网络是以共享资源为主要目标，将两台以上独立的计算机系统通过某种通信介质并在通信协议的控制下实现互联的系统。下面介绍计算机网络相关的基本知识。1)资源共享2)数据通信3)分组交换网53.3网络的组成典型的网络系统可以由多种通信硬件设备、软件、通信信道组成。图3-3描述了某公司总部和两个分支机构网络的典型硬件配置。下面介绍一下主要的网络硬件组成。63.3网络的组成1)主机/服务器2)终端/工作站3)前端处理机4)协议转换器5)调制解调器6)终端连接设备7)网络连接设备73.4网络的拓扑结构3.4.1点对点/星型拓扑结构和分层拓扑结构网络的拓扑结构是指网络上各个节点的物理布局。最基本的拓扑结构是点对点网络。这种网络通常是将终端或终端簇与终端控制器连接，然后再与主机连接，如图3-6所示。点对点的拓扑结构也称为星型拓扑结构。83.4.2多点/总线型拓扑结构和环型拓扑结构多点网络类似于一簇聚集的线路。在多点网络中，多个设备连接到一个主通道上。多点网络可设计成总线型或环型。在总线型拓扑结构中，如图3-8所示，多个设备共享一个通道，通道终点不连接。93.4.3网状拓扑结构和无线拓扑结构网状结构是指网络中两个节点之间不只一条连接通路。这种结构的网络往往具有较高的可靠性，并且能够保证具有较快的响应速度，如图3-10所示。103.5网络的类型网络类型从地理覆盖范围来分包括局域网、广域网、企业网和国际互联网。113.5.1局域网局域网可由功能强大的个人计算机、小型计算机或大型计算机连接构成，如图3-12所示。123.5.2广域网广域网(WideAreaNetwork，WAN)是指覆盖范围广，传输速率相对较低，以数据通信为主要目的的数据通信网。广域网一般都是以传统的公共传输网络来实现的，如电话线、电报网。广域网的布局不规则，网络的通信控制比较复杂。整个网络可能由交换线路、专用线路、微波、卫星通信等组成。局域网和广域网之间既有区别又有联系。在技术上，局域网领先于广域网；在应用上，局域网着重的是资源的共享，广域网着重的是数据通信。133.5.3增值网增值网(ValueAddedNetwork，VAN)是由通信双方以外的第三方经营的网络，可以同时供许多组织使用，但可以保证它们各自的保密性。价值增加是指网络服务给客户所带来的价值增加。增值网给用户带来的好处是在自己不建立网络的情况下，可以方便地进行数据的通信，用户不必自己购置设备、软件、培养管理维护人员。143.5.4企业网企业网(EnterpriseNetwork)是指为整个企业服务的网络。对于小企业来说，由于网络及网络类型较少，企业网的建立比较简单，而对于一个大公司而言，由于存在多种不同类型、使用着不同协议的网络，建立企业网并不是一件容易的事情。企业网的构建包括确立不同网络系统交换数据的方法，还包括为整个组织设立通信标准，最主要的工作是构造整个组织的主干网以及制定一套通信协议。153.5.5国际互联网国际互联网是英文Internet的中文译名，有时也叫因特网、交互网、国际网、网际网、全球资讯网。国际互联网是由全世界计算机、计算机网络互相连接成的信息传送网络。国际互联网的连接遍及全球，并且以惊人的速度增长。由于国际互联网所具有的突出特点，它是继报纸、电话、广播和电视后，人类社会又一重要的信息传播媒体，并呈现出全面取代之势。国际互联网的出现是工业化社会向信息化社会转变的重要标志。163.6局域网络介质访问技术在局域网中，网络上的所有的设备共享通信介质，这就会产生一种情况，即可能有许多设备都希望在同一时间传输信息，存在设备与设备之间争夺局域网络提供的服务。从严格意义上来说，在共享介质局域网中，网络是不可能同时让两个设备享有网络服务的，因此就必须有解决这一冲突的网络技术。下面我们介绍两种常用的局域网介质访问技术。173.6.1带有冲突检测的载波侦听多路访问协议带有冲突检测的载波侦听多路访问(CSMA/CD)协议是一个网络协议，专门用于处理有两个或多个节点同时传输而导致冲突的问题，这种协议多用于总线型结构网络，或分层结构网络中。以太网(Ethernet)是一种常见的局域网标准，这种标准依赖的就是带有冲突检测的载波侦听多路访问技术，这种标准最早是由施乐公司(XeroxCorporation)开发出来的。以太网标准系统采用以同轴电缆相连接的分层结构网络。一个这样的标准局域网可以连接几百个不同设备。183.6.2令牌传递法令牌传递法可以被用于环型或者总线型网络拓扑结构，它是局域网中控制访问的一种方法。令牌实际上是一种特殊的信号，控制着网络信息的传输活动。在使用令牌传递法的网络中，如果一个设备希望通过网络进行数据信息传输活动的话，它在发送信息之前必须首先获得并持有一个控制发送权的传输令牌，在传输活动结束后，设备再将令牌传回网络。剑桥环(CambridgeRing)型网络拓扑结构就是使用令牌传递法的一种网络结构。193.7Internet基本知识Internet的前身是ARPANET(AdvanceResearchProjectsAgencyNet)，ARPANET是美国国防部在1969年用于建立一个可靠通信网络的试验项目，项目的目的是保证整个网络系统中一部分发生故障时仍然可以进行正常的通信，ARPANET也是连接美国国防部军事项目的研究机构与大专院校的工具，可以实现信息交换的目的。鉴于上述的要求，ARPANET最早采用了分组交换技术。1983年后，ARPANET分为军用和民用两个领域，再加上美国国家自然科学基金会建立的通信网络，使得普通科技人员也能够使用该网络。Internet将数据从一台计算机传送到另一台计算机，如果接收数据的计算机与第一台计算机同处于一个网络，后者就可以直接发送信息给接收计算机。Internet中每台计算机都被分配一个地址，这个地址是电子形式的地址，Internet中的每一种资源都用唯一的地址来标识。203.7.1IP地址和域名系统为了使接入Internet的众多计算机主机在通信时能够相互识别，Internet中的每一台主机都分配有一个唯一的32位地址，该地址称为IP地址，也称作网际地址。IP地址由4个数组成，每个数可取值0～255，各数之间用一个点号(.)分开在Internet地址中，凡是能够用域名地址的地方都可以使用IP地址，两种地址之间的互换是由Internet中的域名系统(DomainNameSystem，DNS)来完成的，DNS能根据需要将域名转换成IP地址，或者将IP地址转换成域名。213.7.1IP地址和域名系统根服务器主要用来管理互联网的主目录，全世界只有13台。这13台根域名服务器中名字分别为“A”至“M”,1个为主根服务器，放置在美国。其余12个均为辅根服务器，其中9个放置在美国，欧洲2个，位于英国和瑞典，亚洲1个，位于日本。所有根服务器均由美国政府授权的互联网域名与号码分配机构ICANN统一管理，负责全球互联网域名根服务器、域名体系和IP地址等的管理。

这13台根服务器可以指挥Firefox或互联网Explorer这样的Web浏览器和电子邮件程序控制互联网通信。由于根服务器中有经美国政府批准的260个左右的互联网后缀（如．com、．net等）和一些国家的指定符（如法国的．fr、挪威的．no等），美国政府对其管理拥有很大发言权。。223.7.2Internet的接入方式1)PSTN拨号2)ISDN拨号3)DDN专线4)ADSL5)VDSL6)Cable-Modem7)PON8)LMDS9)LAN233.7.3Internet提供的服务1)电子邮件服务2)远程登录服务3)文件传输服务4)信息讨论和发布服务5)WWW服务243.7.4网络协议现在世界上有好几个给新技术的开发过程施加影响的标准制定机构，其中最著名的就是国际标准化组织(InternationalStandardOrganization，ISO)。OSI模型共分七层，物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层，如图3-14所示。253.8组织间的电子数据交换在当前的基于供应链的组织运作环境中，任何组织都是某个供应链中的一环，这必然要求组织间进行必要的数据和实物的交换。这方面最典型的例子就是供应链中上下游企业间的购买和供应活动的实现过程。下面是这方面活动的典型流程情形。263.8.1传统的交易流程对于许多制造公司而言，确保仓库中有足够的原配件，满足最后商品的装配工作，是非常重要的。当某个特殊元件的储备数量过低时，生产商就会向供货方提出补充货源的要求，于是供货方会向生产方发送所需要的元件，并随后将发票传给厂家。这一过程，如果用传统的人工处理，可能会花费很长时间。必须借用先进的EDI(电子数据交换)信息技术来消除供应链上下游企业间不必要的实物和数据冗余。273.8.2基于EDI技术的交易流程使用EDI标准的组织群体要求相匹配的EDI服务，以进行有效的数据交换活动，这往往是由第三方机构提供的。图3-15展示了一个电子数据交换传送模式的典型结构示意图。283.9小结计算机网络是以共享资源为主要目标的通信网络系统。典型的网络系统可以由多种通信硬件设备、软件、通信信道组成。典型的硬件设备包括主机/服务器、终端/工作站、前端处理机、协议转换器、调制解调器、终端连接设备和网络连接设备。典型的网络拓扑结构包括星型拓扑结构、总线型拓扑结构、环型拓扑结构、网状拓扑结构和无线拓扑结构。293.9小结从地理覆盖范围来分网络类型包括局域网、广域网、企业网和国际互联网。Internet是最大的广域网。IP地址是用来唯一标识Internet中的每一台主机，而通常每个IP地址都对应一个域名，两种地址之间的互换是由Intern