第1章网络系统的构建与认知11通信技术发展概述12计算机网络

1.1通信技术发展概述1.2计算机网络概述1.3计算机网络的组成和分类1.4计算机网络的拓朴结构1.5标准化组织第1章网络系统的构建与认知蒂姆·伯纳斯·李【本章内容简介】计算机网络是计算机技术和通信技术密切结合而形成的新的技术领域。本章主要介绍了通信技术的发展，计算机网络的定义、产生和发展，计算机网络的组成和分类，计算机网络的功能以及拓扑结构等。

【本章重点难点】重点掌握计算机网络的概念、组成和分类，总线型、环型和星型网络拓扑结构的特点。1.1通信技术发展概述

一般来说，通信是指由一地向另一地进行消息的有效传递。在各种各样的通信方式中，利用“电”来传递消息的通信方法称之为电信，这种通信具有迅速、准确、可靠等特点，而且几乎不受时间、地点、空间、距离的限制，因而得到了飞速的发展和广泛应用。如今在自然科学中，“通信”和“电信”几乎是同义词了，通信从本质上讲就是实现信息传递功能的一门科学技术，它要将大量有用的信息无失真、高效率地进行传输，同时还要在传输过程中将无用信息和有害信息抑制掉。1.1.1通信的基本概念

第1次通信技术革命是电话的问世。第2次通信技术革命是电视和有线电视网的出现。第3次通信技术革命是因特网的迅速崛起所引发的IP通信技术。1.1.2通信技术发展

1960年第一台脉冲编码调制PCM数字电话在市话网中应用,标志着数字制进入应用领域，通信技术融入计算机技术和数字信号处理技术后发生了革命性的变化，它和计算机技术、数字信号处理技术相结合是现代通信技术的标志。1.1.3现代通信技术的标志1.1.4现代通信技术的特征数字通信技术具有以下特点：(1)抗干扰性强，抗噪声性能好(2)数字信号便于存储、处理、交换和传输(3)数字通信设备便于集成化和微型化(4)差错可控(5)便于组成数字网(6)占用信道频带宽1.2计算机网络概述

计算机网络是利用通信设备和线路把地理上分散的多台自主计算机系统连接起来，在相应软件(网络操作系统、网络协议、网络通信、管理和应用软件等)的支持下，以实现数据通信和资源共享为目标的系统。1.2.1计算机网络的定义1.2.2计算机网络的形成与发展1．联机系统的数据通信阶段图1-1面向终端的联机系统图1-2单计算机为中心的远程联机系统2．多主机互联的初期网络阶段1.2.2计算机网络的形成与发展图1-3多主机互联阶段3．开放式标准化计算机网络阶段

OSI/RM的提出，开创了一个具有统一的网络体系结构、遵循国际标准化协议的计算机网络新时代。1.2.2计算机网络的形成与发展图1-4开放系统互联参考模型1.2.2计算机网络的形成与发展4．网络互连与高速网络阶段进入20世纪90年代后，网络进一步向着开放、高速、高性能方向发展。自OSI参考模型推出，计算机网络一直沿着标准化的方向在发展，而网络标准化的最大体现是Internet的飞速发展。Internet是计算机网络最辉煌的成就，它已成为世界上最大的国际性计算机互联网，并已影响着人们生活的各个方面。由于Internet也使用分层次的体系结构，即TCP/IP网络体系结构，使得凡遵循TCP/IP的各种计算机网络都能相互通信。1.2.3计算机网络的功能1．数据通信2．资源共享3．负荷均衡4．分布处理5．数据信息的综合处理6．提高安全可靠性1.3计算机网络的组成和分类计算机网络从结构上可以分为两个部分：负责数据处理的计算机和终端，负责数据通信的通信控制处理机和通信线路。从计算机网络组成角度来分，典型的计算机网络在逻辑上可分为两个子网，如图1-5所示。图1-5计算机网络构成示意图1.3.1计算机网络系统的逻辑组成1.3.1计算机网络系统的逻辑组成1．资源子网资源子网由主机、用户终端、终端控制器、联网外部设备、各种软件资源与信息资源组成。资源子网负责全网的数据处理业务，向网络用户提供各种网络资源与网络服务。它们的任务是利用其自身的硬件资源和软件资源为用户进行数据处理和科学计算，并将结果以相应形式送给用户或存档。

2．通信子网通信子网由专用的通信控制处理机CCP、通信线路与其它通信设备组成，完成网络数据传输任务。1.3.2计算机网络的软件组成1．网络协议和协议软件2．网络通信软件3．网络操作系统4．网络管理及网络应用软件1.3.3计算机网络的硬件1．主体设备2．联接设备3．预处理设备4．信道1.3.4计算机网络的分类1．按网络的交换功能划分，主要的交换方法有电路交换、报文交换、分组交换和信元交换等。

2．按网络的覆盖范围划分，可分为局域网、城域网和广域网。

3．按物理信道媒体划分，可分为有线网、无线网等。

4．按网络的拓扑结构划分，可分为总线型网络、环形型网络、星型网络等。

5．按使用范围划分，可分为公用网和专用网两大类。1.4计算机网络的拓朴结构1．总线型拓朴结构采用一种传输媒体作为公用信道，所有结点都通过相应的硬件接口直接连接到这一公共传输媒体上，该公共传输媒体即称为总线。用一条称为总线的主电缆将工作站连接起来的布局方式称为总线型拓扑结构，如图1-6所示。图1-6总线型网络拓扑2．环形拓朴结构环型拓扑结构是由结点和连接结点的链路组成的一个闭合环，如图1-7所示。1.4计算机网络的拓朴结构图1-7环型网络拓扑3．星型拓朴结构星型拓扑是以中央结点为中心与其它各结点连接组成的，各结点与中央结点通过点到点的方式连接，如图1-8所示。1.4计算机网络的拓朴结构图1-8星型网络拓扑4．树型拓朴结构树型拓扑结构的形状像一棵倒置的树，顶端是树根，树根以下带分支，每个分支还可再带分支，如图1-9所示。1.4计算机网络的拓朴结构图1-9树型网络拓扑5．网状型拓朴结构网状型网络是容错能力最强的网络拓扑结构。在这种网络中，网络上的每个结点（或某些结点）至少与其他结点有2条以上的直接线路连接，网中无中心结点，网状型网络也称为分布式网络或格状网。

6．混合型结构将总线型、星型、环型、树型等拓扑结构混合起来，取其优点构成的拓扑称为混合型拓扑结构。如将星型拓扑和环型拓扑混合成的“星—环”拓扑，将星型拓扑和总线型拓扑混合成的“星—总”拓扑等。1.4计算机网络的拓朴结构1．国际标准化组织(InternationalStandardOrganization，ISO)2．国际电信联盟(InternationalTelecommunicationUnion，ITU)3．欧洲计算机制造商协会（EuropeanComputerManufacturersAssociation,ECMA）4．欧洲电信标准机构（EuropeanTelecommunicationStandardInstitute,ETSI）5．美国国家标准学会(AmericanNationalStandardInstitute，ANSI)6．电子工业协会(ElectronicIndustriesAssociation，EIA)7．电气与电子工程师学会(InstituteofElectricalandElectronicEngineering,IEEE)8．因特网体系结构委员会(Inter