《计算机网络技术基础教程》课件-第1章

第1章计算机网络基本知识1.1计算机网络及发展1.2计算机网络的组成及分类1.3计算机网络的功能及应用1.4计算机网络的拓扑结构1.1.1计算机网络的概念

计算机网络是计算机技术与通信技术相结合的产物，它实现了远程通信、远程信息处理和资源共享。经过几十年的发展，计算机网络已由早期的“终端—计算机网”、“计算机—计算机网”发展成为现代具有统一网络体系结构的计算机网络。1.1计算机网络及发展计算机网络的定义随网络技术的更新可从不同的角度给以描述，目前人们已公认的有关计算机网络的定义是：计算机网络是将地理位置不同，且有独立功能的多个计算机系统利用通信设备和线路互相连接起来，且以功能完善的网络软件(包括网络通信协议、网络操作系统等)实现网络资源共享的系统。由上述定义可归纳出计算机网络具有以下特点：

(1)计算机的数量是“多个”，而不是单一的。

(2)计算机是能够独立工作的系统，任何一台计算机都不能干预其他计算机的工作，任意两台计算机之间没有主从关系。

(3)计算机可以处在异地，每台计算机所处的地理位置对所有的用户是完全透明的。

(4)处在异地的多台计算机由通信设备和线路进行连接，从而使各自具备独立功能的计算机系统成为一个整体。

(5)在连接起来的系统中必须有完善的通信协议、信息交换技术、网络操作系统等软件对这个连接在一起的硬件系统进行统一管理，从而使其具备数据通信、远程信息处理、资源共享的功能。定义中涉及的“资源”应该包括硬件资源(如CPU、大容量的磁盘、光盘以及打印机等)和软件资源(如语言编译器、文本编辑器、各种软件工具、应用程序等)。

计算机网络涉及到以下内容：

(1)连接介质。连接两台或两台以上的计算机需要传输介质。连接介质可以是双绞线、同轴电缆或光纤等“有线”介质，也可以是微波、红外线、激光等“无线”介质。

(2)通信协议。计算机之间要交换信息，实现通信，就需要彼此间有某些约定和规则——网络协议。目前有很多网络协议，其中有一些是各计算机网络产品厂商自己制定的，也有许多是由国际组织制定的，它们已构成了庞大的协议集。

(3)网络连接设备。异地的计算机系统要实现数据通信、资源共享，还必须通过各种网络连接设备(如中继器、网桥、路由器、交换机等)提供保障。

(4)网络管理软件。包括通信管理软件、网络操作系统、网络应用软件等。

(5)网络管理员。一个计算机网络需要有网络管理人员，对网络进行监视、维护和管理，保证网络能够正常有效地运行。1.1.2计算机网络的发展

纵观计算机网络的发展历程可以发现，它与其他事物的发展一样，也经历了从简单到复杂、从低级到高级的过程。在这一过程中，计算机技术与通信技术紧密结合、相互促进、共同发展。计算机网络的形成主要分为以下几个阶段。

1．面向终端的计算机网络

在1946年，世界上第一台数字计算机问世，但当时计算机的数量非常少且非常昂贵，很多人都很想去使用主机中的资源，于是共享主机资源和进行信息的采集及综合处理就显得特别重要了。1954年出现了面向终端的单主机互连系统，如图1-1所示。图1-1面向终端的单主机互连系统所谓终端，就是不具有处理和存储能力的计算机。在这里终端用户通过终端向主机发送一些数据运算处理请求，主机运算后又发给终端，而且终端用户可以向主机里存储数据，终端本身并不保存任何数据。主机负责终端用户的数据处理和存储，以及主机与终端之间的通信过程。这种面向终端的单主机互连系统并不是真正意义上的计算机网络，而是一个面向终端的互连通信系统。

随着终端用户对主机的资源需求量增加，系统的通信任务由通信控制处理机(CCP，CommunicationControlProcessor)完成，集线器主要负责从终端到主机的数据集中收集及主机到终端的数据分发，主机专门进行数据处理，提高了数据处理的效率，如图1-2所示。图1-2利用通信控制器实现通信面向终端的计算机通信网络的主要特点如下：

(1)它是终端到计算机的连接，而不是计算机到计算机的连接。终端是一个可以连接到一台单独的计算机主机的装置，用户在终端上的操作可以与主机上的进程通信。终端的重要用途就是在分时系统中使用，使多个用户同时使用一台主机。

(2)在面向终端的计算机通信网络中，由于多个终端共同使用一台主机，主机既要担负通信功能又要处理作业，使得主机的负担过重。

连机终端网络典型的应用范例是美国航空公司与IBM公司在20世纪60年代投入使用的飞机订票系统，由一台主机连接美国各地区2000多台终端。

2．以共享资源为目的的计算机网络

在网络发展的第一阶段中，主机价格昂贵且功能有限，网络不可能有很大发展。到了20世纪60年代，随着计算机性能的提高和价格的下降，许多单位和机构已有能力购买计算机，他们在不同的地方分别配置了许多台具有独立功能的计算机系统，信息的处理不再采用集中的模式，而是由分散在不同地理位置的计算机互连起来共同完成，共同提供服务，以实现资源共享和信息交换，从而满足人们既能有效地使用本地机资源，也能共享远程系统的软、硬件和信息资源，以及共同完成某项工程的要求。

这种以共享资源为目的，将多台独立的计算机系统通过某种通信手段互连而组成的计算机网络中，计算机之间既彼此独立，又相互连接，各计算机之间没有主从关系，共同为终端用户提供服务，如图1-3所示。图1-3多个单主机互连系统随着计算机技术、通信技术和计算机网络技术的发展和网络结构的不断完善，为了更好地利用主机资源，提高主机的处理速度，计算机网络呈现出资源共享与数据通信分开的趋势，计算机网络从逻辑上被划分为通信子网和资源子网。通信子网专门负责计算机间通信的控制与处理，资源子网为用户提供访问网络的操作平台和共享资源。这种以通信子网为中心的二级结构的网络被称为第二代计算机网络，其典型应用范例是美国国防部高级研究计划局的ARPANet(AdvancedResearchProjectsAgencyNetwork)，又称阿帕网。阿帕网为网络技术的发展做出了突出的贡献。

ARPANet采用分组交换技术，把运行应用程序的主计算机称为主机，把负责通信处理的通信处理机称为接口报文处理机(IMP，InterfaceMessageProcessor)。在20世纪80年代，美国国家科学基金会(NSF，NationalScienceFoundation)利用ARPANet发展起来的TCP/IP通信协议，建立了NSFNet广域网，很多大学、研究机构纷纷把自己的局域网并入NSFNet中，ARPANet逐步被NSFNet所替代。

3．开放式标准化网络

在计算机网络发展的早期，计算机网络大多是由研究部门、大学或计算机公司自行开发研制的，没有统一的体系结构和标准，各个厂家生产的计算机产品和网络产品无论从技术还是从结构上看都有很大的差异，从而造成不同厂家生产的计算机及网络产品很难实现互连，这给用户的使用带来极大的不便，同时也限制了计算机网络的发展。这个时期各个计算机网络公司都纷纷研究开发自己的计算机网络体系结构和协议，如IBM公司发布的系统网络体系结构(SNA)和DEC公司发布的数字网络体系结构(DNA)等。这种发展形势对网络的继续发展极为不利，于是统一网络的标准提到了议事日程上来。

1977年国际标准化组织(ISO，InternationalOrganizationforStandardization)为适应网络标准化的发展趋势，专门在计算机与信息处理标准化技术委员会(TC97)下成立了一个新的分委员会(SC16)，在已有的网络结构经验的基础上，开始研究“开放系统互连”问题。1984年公布了开放系统互连参考模型(OSI/RM，OpenSystemInterconnection/ReferenceModel)。

现在，OSI/RM已被国际社会广泛认可，它对推动计算机网络理论与技术的发展、对统一网络体系结构和协议起到了积极的作用。从此，计算机网络进入了标准化网络阶段。

4．广域网的发展

ARPANet是第一个分组交换网，它的出现标志着以资源共享为目的的计算机网络的诞生，广域网的发展也是从ARPANet的诞生开始的。

随着网络应用向各行各业甚至于个人普及和深入，发展网络的需求十分迫切。许多国家开始建设公用数据网，为广域网的发展打下了基础。典型的公用数据网有美国的Telenet和日本的DDX等。我国于20世纪90年代开始了公用数据网ChinaPAC和提供数字专线服务的ChinaDDN的建设。随着计算机网络技术的发展和网络应用需求的加大，公用数据网技术不断发展，出现了诸如帧中继(FrameRelay)、综合业务数据网(ISDN)、交换多兆位数据服务(SMDS)等公用数据网。当前，由于光纤介质和波分多路复用技术(WDM)的使用，大大提高了广域网的数据传输速率。

5．Internet的发展

Internet解决了网络互连问题。Internet称为网际网、国际互联网或因特网，是全球规模最大、覆盖面积最广的互连网络。Internet自产生以来就呈爆炸式发展，其应用渗透到了各个领域，如电子购物、电子出版、网上教学和数字图书馆等。现在是计算机网络无所不在、无行不有、无时不用的时代，因此有人称21世纪是“网络计算机时代”。下面我们列举Internet的发展过程中所发生的重大事件，以了解计算机网络的发展过程。

(1) 1986年ARPANet正式分成由美国国家基金会(NSF)资助的NSFNet和军方支持的MILNet军事网两部分。在美国国家基金会的支持下，许多地区和院校的网络开始使用TCP/IP协议和NSFNet连接，Internet作为使用TCP/IP协议连接的各个网络的总称被正式采用。

(2) 1986年，Cisco公司的多协议路由器为Internet上异构网的互连提供了条件，为网络产品的开发与发展提供了基础。

(3) 1989年，日内瓦欧洲粒子物理实验室开发成功的万维网(WWW，WorldWideWeb)，为在Internet上交换超文本的多媒体信息奠定了基础。

(4) 1990年开始，电子邮件(E-mail)、FTP、新闻组(News)等Internet信息服务受到人们的欢迎和普遍应用。TCP/IP协议在UNIX系统中的实现进一步推动了这一发展。

(5) 1993年，美国伊利诺依大学国家超级计算中心成功地开发了Netscape浏览器，后来又出现了微软公司的InternetExplorer。这些浏览器与Web服务器相结合，推动了Internet的发展。

(6) 20世纪90年代交换式网络技术、ATM和千兆以太网技术相继问世与应用。

(7)近年来，Java技术、掌上电脑，以及Internet2、NGI(NextGenerationInternet)和Internet3等的研究与开发更加快了Internet的发展进程。

(8)目前Internet已进入商业化运作。 1.2计算机网络的组成及分类

1.2.1计算机网络系统的组成

1．硬件系统

硬件系统是计算机网络的基础。硬件系统由计算机、通信设备、连接设备及辅助设备组成。硬件系统中设备的组合形式决定了计算机网络的类型。下面介绍几种网络中常用的硬件设备。

1)服务器

服务器是一台速度快、存储量大的专用或多用途的计算机，是网络系统的核心设备，负责网络资源管理和用户服务。服务器可分为文件服务器、远程访问服务器、数据库服务器、打印服务器等。在互连网中，服务器之间互通信息，相互提供服务，每台服务器的地位是同等的。服务器需要专门的技术人员对其进行管理和维护，以保证整个网络的正常运行。

2)工作站

工作站是具有独立处理能力的计算机，它是用户向服务器申请服务的终端设备。用户可以在工作站上处理日常工作，并随时向服务器索取各种信息及数据，请求服务器提供各种服务，如传输文件、打印文件等。

3)网卡

网卡又称为网络适配器，通常插在计算机的扩展槽中。网卡是计算机之间通过直接或间接传输介质互相通信的接口。

网卡是物理通信的瓶颈，其好坏直接影响用户将来的软件使用效果和物理功能的发挥。常用的网卡有10Mb/s、100Mb/s和10/100Mb/s自适应网卡，大多集成在主板上。目前无线网卡已进入市场并得到广泛应用。

4)调制解调器

调制解调器(MODEM)是一种信号转换装置，它可以把计算机的数字信号“调制”成通信线路的模拟信号，将通信线路的模拟信号“解调”回计算机的数字信号。通过调制解调器将计算机与公用电话线相连接，使得现有网络系统以外的计算机用户，能够通过拨号的方式利用公用电话网访问计算机网络系统。

5)集线器

集线器(Hub)是网络连接设备，它具有多个端口，可连接多台计算机。在局域网中常以集线器为中心，用双绞线将所有分散的工作站与服务器连接在一起，形成星型拓扑结构的局域网系统。对于这样的网络连接，当网络中的某个结点发生故障时，不会影响其他结点的正常工作。

集线器分为普通型集线器和交换型集线器。交换型集线器的传输速率比较高，应用广泛，其传输速率以10Mb/s和100Mb/s为主。

6)网桥

网桥(Bridge)也是局域网连接设备。网桥的作用是扩展网络的距离，减轻网络的负载。

在局域网中每条通信线路的长度和连接的设备数都是有最大限度的，如果超载，就会降低网络的工作性能。对于较大的局域网，可以采用网桥将负担过重的网络分成多个网络段，当信号通过网桥时，网桥会将非本网段的信号排除掉(即过滤)，使网络信号能够更有效地使用信道，从而达到减轻网络负担的目的。由网桥隔开的网络段仍属于同一局域网，网络地址相同，但分段地址不同。

7)路由器

路由器(Router)是网络互连设备，它可以将两个网络连接在一起，组成更大的网络。被连接的网络可以是局域网，也可以是互联网。路由器不仅具有网桥的全部功能，还可根据网络上信息拥挤的程度自动地选择适当的线路传递信息。

在互联网中，两台计算机之间传送数据的通路会有很多条，数据包(或分组)从一台计算机出发，中途要经过多个站点才能到达另一台计算机。这些中间站点通常是由路由器组成的，路由器的作用就是为数据包选择一条合适的传送路径。用路由器隔开的网络具有不同的局域网地址。

2．软件系统

计算机网络中的软件按其功能可以划分为数据通信软件、网络操作系统和网络应用软件。

1)数据通信软件

数据通信软件是指按照网络协议的要求完成通信功能的软件。

2)网络操作系统

网络操作系统是指能够控制和管理网络资源的软件。网络操作系统作用在两个级别上：在服务器机器上，为在服务器上的任务提供资源管理；在每个工作站机器上，向用户和应用软件提供一个网络环境的“窗口”。网络操作系统可以为用户和管理人员提供一个整体的系统控制能力。

服务器的网络操作系统要完成目录管理、文件管理、安全性、网络打印、存储管理、通信管理等主要服务。工作站的网络操作系统主要完成工作站任务的识别和与网络的连接，即首先判断应用程序提出的服务请求是使用本地资源还是使用网络资源，若使用网络资源，则需完成与网络的连接。常用的网络操作系统有WindowsServer2003、Linux、UNIX等。

3)网络应用软件

网络应用软件是指网络能够为用户提供各种服务的软件，如浏览查询、数据传输、远程登录、电子邮件收发等软件。

3．网络信息系统

网络信息系统是指以计算机网络为基础开发的信息系统，如基于网络环境的各类网站管理信息系统等。1.2.2计算机网络的逻辑结构

计算机网络的主要目的是实现资源共享，因此计算机网络具有数据处理和数据通信的基本功能，从系统结构上可分为负责数据处理的主计算机(Host)以及负责数据通信的通信处理机(CCP)两大部分，从逻辑上可分为通信子网和资源子网。典型的计算机网络组成如图1-4所示。图1-4通信子网和资源子网

1．资源子网

资源子网又称用户子网，是整个网络的外层，直接面向广大的上网用户。资源子网具有访问网络、数据处理以及管理和分配共享资源的能力，为用户提供访问网络的操作平台、共享资源、信息与网络服务。资源子网主要包括网络中所有的主计算机(Host)、I/O设备和终端，以及各种网络协议、网络软件和数据库等。

2．通信子网

通信子网构成了整个网络的内层，它提供网络的通信功能，专门负责计算机间通信的控制与处理，完成全网数据的存储、转发等通信处理工作，为资源子网提供信息传输服务。通信子网主要由通信处理机、通信线路及其他通信设备组成。

通信处理机是计算机网络中完成通信控制功能的专用计算机，一般由小型机或微型机配置通信控制硬件和软件构成。在不同的应用场合，通信处理机有不同的名字，存储转发处理机、集线器、网络协议转换器等均属于通信处理机。通信处理机一方面作为资源子网与通信子网的接口结点，将资源子网的主机、终端等连入网内；另一方面作为通信子网中的报文分组存储转发结点，完成分组的转发、存储、校验等功能，使没有直接相连的结点之间的信息交换成为可能。通信线路为各个部件之间提供通信信道。用于计算机网络的通信线路种类很多，常见的有双绞线、同轴电缆、光导纤维和微波等。

在计算机网络中，资源子网和通信子网是必不可少的部分。通信子网为资源子网提供信息传输服务，没有通信子网，网络就不能工作，而没有资源子网，通信子网也就失去了意义，两者结合起来共同组成了资源共享网络。1.2.3计算机网络的分类

计算机网络常用的分类方法如下。

1．从网络的作用范围进行分类

按照网络覆盖的地理范围的大小，可以把计算机网络分为局域网、城域网和广域网三种类型。

1)局域网(LAN，LocalAreaNetwork)

局域网是将较小地理区域内的计算机或数据终端设备连接在一起的通信网络。局域网覆盖的地理范围比较小，一般在几十米到几十千米之间。局域网常用于组建一个办公室、一栋楼、一个楼群、一个校园或一个企业的计算机网络，是目前计算机网络技术发展中最为活跃的一个分支。局域网的主要特点如下：

(1)覆盖的地理区域比较小，仅工作在有限的地理区域内(0.1～20km)。

(2)传输速率高，为1Mb/s～10Gb/s。

(3)误码率低，一般为10－7～10－12。

(4)拓扑结构简单，常用的拓扑结构有总线型、星型、环型等。

(5)局域网通常由一个单一的组织进行管理。

2)城域网(MAN，MetropolitanAreaNetwork)

城域网的规模介于广域网和局域网之间，在地域上覆盖一个城市及其郊区范围，是为城域多业务提供综合传送平台的网络，主要应用于大中型城市地区。城域网以多业务光传送网络为基础，实现话音、数据、图像、多媒体、IP等接入，在功能上主要完成接入网中的企业和个人用户与在骨干网络上的运营商之间全方位的协议互通。

城域网适用于一个城市的信息通信基础设施，是国家信息高速公路与城市广大用户之间的中间环节。建造城域网的目的是提供通用和公共的网络构架，藉以高速有效地传输数据、声音、图像和视频等信息，满足用户日新月异的网络网应用需求。城域网一般分为骨干层、汇聚层和接入层。骨干层的主要功能是给业务汇接点提供高容量的业务承载与交换通道，实现各叠加网的互连互通；汇聚层主要是给业务接入点提供业务的汇聚、管理和分发处理；接入层则是利用光纤、双绞线、同轴电缆、无线接入技术等传输介质，实现与用户连接，并进行业务和带宽的分配。城域网的主要特点如下：

(1)地理覆盖范围为5～150km。

(2)提供10Mb/s、100Mb/s、1Gb/s的速率，实现全网的千兆比特传输，出口带宽可达3.5Gb/s。

(3)误码率低，小于10－9。

(4)采用光纤直连方式。

(5)既可用于专用网，又可用于公用网。

3)广域网(WAN，WideAreaNetwork)

广域网是在一个广阔的地理区域内进行数据、语音、图像信息传输的通信网。广域网覆盖广阔的地理区域，通信线路大多借用公用通信网络(如PSTN、DDN、ISDN等)，传输速率比较低，这类网络的作用是实现远距离计算机之间的数据传输和信息共享。广域网可以覆盖一个城市、一个国家甚至全球，如Internet。广域网的主要特点如下：

(1)网络覆盖的地理区域大，可跨越市、地区、省、国家甚至覆盖全球。

(2)广域网连接常借用公用网络。

(3)传输速率比较低，一般为64kb/s～2Mb/s，最高可达到45Mb/s，但随着广域网技术的发展，广域网的传输速率正在不断地提高。目前通过光纤介质，采用同步数字体系(SDH，SynchronousDigitalHierarchy)技术，可使传输速率达到155Mb/s，甚至2.5Gb/s。

(4)网络拓扑结构复杂。

2．从网络的使用者进行分类

根据对网络组建和管理的部门和单位不同，常将计算机网络分为公用网和专用网。

1)公用网

公用网由电信部门或其他提供通信服务的经营部门组建、管理和控制，网络内的传输和转接设备可供任何部门和个人使用。公用网常用于广域网络的构造，支持用户的远程通信，如我国的电信网、广电网、联通网等。

2)专用网

专用网是由专门的用户部门组建经营的网络，不容许其他用户部门使用。由于投资的因素，专用网常为局域网或通过租借电信部门的线路而组建的广域网络，如由学校组建的校园网、由企业组建的企业网等。

3．按交换方式分类

按交换方式可分为线路交换(CircuitSwitching)网络、报文交换(MessageSwitching)网络和分组交换(PacketSwitching)网络。

(1)线路交换最早出现在电话系统中，早期的计算机网络就是采用此方式来传输数据的，数字信号变换为模拟信号后才能在线路上传输。

(2)报文交换应用于数字化网络。当通信开始时，源机发出的一个报文被存储在交换器里，交换器根据报文的目的地址选择合适的路径发送报文，这种方式称为存储转发方式。

(3)分组交换也采用报文传输，但它不是以不定长的报文作为传输的基本单位，而是将一个长的报文划分为许多定长的报文分组，以分组作为传输的基本单位。这不仅大大简化了对计算机存储器的管理，而且也加速了信息在网络中的传播速度。由于分组交换比线路交换和报文交换具有更多的优点，因此它已成为计算机网络中交换方式的主流。

此外，按计算机网络的拓扑结构还可分为总线型、星型、树型、环型、网状型等，这部分内容将在后面介绍。1.3计算机网络的功能及应用

计算机网络的诞生，不仅使计算机的作用范围超越了地理位置的限制，方便了用户，而且也增强了计算机本身的功能，拓宽了服务，使得它在经济、军事、生产管理及教育、科学等部门发挥了重大作用，日益成为计算机应用的主要形式。1.3.1计算机网络的功能

以资源共享为目标的计算机网络，一般具有以下几个方面的功能。

1．数据交换和通信

数据通信是计算机网络的基本功能之一，用以实现计算机与终端或计算机与计算机之间传送各种信息。例如，收发电子邮件，实时传送文件，以及地理位置分散的生产单位或业务部门之间的数据传送等。

2．资源共享

充分利用计算机系统软、硬件资源是组建计算机网络的主要目的之一。计算机的许多资源是十分昂贵的，如大的计算中心、大容量硬盘、数据库、应用软件及某些特殊外设等。组建计算机网络后，网络中的用户就可以共享分散在不同地点的各种软、硬件资源及数据库，为用户提供极大的方便。例如在局域网中，服务器通常提供了大容量的硬盘，每个用户工作站不仅可以共享服务器硬盘中的文件，而且可以独占部分硬盘空间，从而降低了工作站对硬盘容量配置的要求，甚至只用无盘工作站就可以完成用户作业。另外，共享数据库扩大信息使用的范围，对信息社会的发展更具有重大意义。

3．实现分布式的信息处理

在计算机网络中可在获得数据和需进行数据处理的地方分别设置计算机，对于较大型的综合性问题通过一定的算法，把数据处理的功能交给不同的计算机，达到均衡使用网络资源，实现分布处理的目的。

此外，利用网络技术，可将多台微型计算机连成具有高性能的计算机网络系统，这样就能够处理和解决复杂的问题，而费用却比大、中型机降低了许多。

4．提高计算机系统的可靠性和可用性

网络中的计算机可以互为备份，一旦其中一台计算机出现故障，其任务则可以由网络中的其他计算机取代。当网络中某些计算机负荷过重时，网络可将新任务分配给负荷较轻的计算机完成，提高每一台计算机的利用率。1.3.2计算机网络的应用

1．办公自动化

从计算机系统结构来看，办公自动化(OA，OfficeAutomation)系统是一个计算机网络，每个办公室相当于一个工作站。办公自动化系统综合了计算机技术、数据库技术、局域网技术、远距离通信技术以及人工智能、声音、图像、文字处理等技术，是一种全新的信息处理方式。

办公自动化系统的核心是通信，其所提供的通信手段主要为数据/声音综合服务、可视会议服务和电子邮件服务。

2．电子数据交换

电子数据交换(EDI，ElectronicDataInterchange)是将贸易、运输、保险、银行、海关等行业信息用一种国际公认的标准格式，通过计算机网络通信，实现各企业之间的数据交换，并完成以贸易为中心的业务全过程。EDI在发达国家的应用已很广泛，我国的“金关”工程就是以EDI作为通信平台的。

3．远程交换

远程交换是一种在线服务(OnlineServing)系统，原指在工作人员与其办公室之间的计算机通信形式，通俗地讲就是家庭办公。远程交换的作用不仅仅是工作场地的转移，它大大加强了企业的活力与快速反应能力。近年来各大企业的本部，纷纷采用一种称之为“虚拟办公室”(VirtualOffice)的技术，创造出一种全新的商业环境与空间。

远程交换技术的发展对世界的整个经济运作规则产生了巨大的影响。

4．远程教育

远程教育是一种利用在线服务系统开展学历或非学历教育的全新的教学模式。

远程教育的基础设施是电子大学网络(EUN，ElectronicUniversityNetwork)。EUN的主要作用是向学员提供课程软件及主机系统的使用，支持学员完成在线课程，并负责行政管理、协作等。

5．电子银行

电子银行是一种由银行提供的基于计算机和计算机网络的新型金融服务系统。电子银行的功能包括金融交易卡服务、自动存取款作业、销售点自动转账服务、电子汇款与清算服务等，其核心为金融交易卡服务。金融交易卡的诞生标志着人类交换方式从物物交换、货币交换到信息交换的又一次飞跃。

围绕金融交易卡服务，产生了自动存取款服务，自动取款机(CD)及自动存取款机(ATM)也应运而生。自动取款机与自动存取款机大多采用连网方式工作，现已由原来的一行连网发展到多行连网，形成覆盖整个城市、地区，甚至全国的网络，全球性国际金融网络也正在建设之中。电子汇款与清算系统可以提供客户转账、外币兑换、行间证券交易及清算处理等各项金融通信服务，如大型零售商店等消费场所采用了终端收款机(POS)和智能卡电子银行服

务等。

6．电子公告板系统

电子公告板系统(BBS，BulletinBoardSystem)是一种发布并交换信息的在线服务系统，可以使更多的用户通过网络得到丰富的信息，并为会员提供网上交谈、发布消息、讨论问题、传送文件、学习交流和游戏等服务。

7．证券及期货交易

证券及期货交易由于其获利巨大、风险巨大，且行情变化迅速，投资者对信息的依赖显得格外重要。金融业通过计算机网络提供证券市场分析、预测、金融管理、投资计划等需要大量计算工作的服务，提供在线股票经纪人服务和在线数据库服务，包括最新股价数据库、历史股价数据库、股指数据库以及有关的新闻、文章、股评等。

8．校园网

校园网(CampusNetwork)是利用现代网络技术、多媒体技术及Internet技术等建立起来的计算机网络，一方面连接学校内部子网和分散于校园各处的计算机，另一方面作为沟通学校校园内部网络的桥梁，为学校的教学、管理、办公、消息交流和通信等服务。

共享资源是校园网最基本的应用，人们通过网络更有效地共享各种软、硬件及信息资源，为众多的科研人员提供一种崭新的合作环境。校园网可以提供海量的用户文件存储空间，昂贵的打印输出设备，方便获取的电子图书信息，以及为各级行政人员服务的行政信息管理系统和为一般用户服务的电子邮件系统。

9．企业网络

集散控制系统和计算机集成制造系统是两种典型的企业网络系统。

集散控制系统实质上是一种分散型自动化系统，又称做以微处理机为基础的分散综合自动化系统。集散控制系统是将分散于现场的以微机为基础的过程监测单元、过程控制单元、图文操作站及主机(上位机)集成在一起的系统。它采用了局域网技术，将多个过程监控、操作站和上位机互连在一起，使通信功能增强，信息传输速度加快，吞吐量加大，为信息的综合管理提供了基础。计算机集成制造系统是现代信息条件下的新一代制造系统，它通过网络将企业的设计、工艺、生产车间以及供销和管理部门集成为一个有机的整体，使它们相互协调地运作，以确保企业的整体效益，提高企业的竞争能力和生存能力。

10．智能大厦和结构化综合布线系统

智能大厦(IntelligentBuilding)是集计算机技术、通信技术、人类工程学、楼宇控制、楼宇设施管理为一体，使大楼具有高度的适应性，以满足各种不同环境与不同客户的需要。

智能大厦是以信息技术为主要支撑的，具备高舒适的工作环境、高效率的管理信息系统和办公自动化系统、先进的计算机网络和远距离通信网络及楼宇自动化的基本要素。

结构化综合布线系统是智能大厦的信息基础设施，是整个计算机网络系统设计中不可分割的一部分，它关系到日后网络的性能、投资效益、实际使用效果以及日常维护工作。

结构化综合布线系统是指在一个楼宇或楼群中的通信传输网络能连接所有的话音、数字设备，并将它们与交换系统相连，构成一个统一、开放的系统。在综合布线系统中，设备的增减、工位的变动仅需通过跳线简单插拔即可，而不必变动布线本身，从而大大方便了管理、使用和维护。 1.4计算机网络的拓扑结构

1.4.1总线型拓扑结构

总线型拓扑结构采用一条单根线缆作为传输介质，所有的站点都通过相应的硬件接口直接连接到传输介质(即总线)上，如图1-5所示。图1-5总线型拓扑结构总线型拓扑结构中各结点共享一条数据通道，发出的信息可以沿着总线向两个方向传播扩散，一个结点发出的信息可以被网络上的多个结点接收。在总线两端连接有端结器(或终端匹配器)，主要与总线进行阻抗匹配，最大限度吸收传送到端部的能量，避免信号反射回总线产生不必要的干扰。

总线上的信息通常多以基带形式串行传输，每个结点上的网络接口硬件均具有收、发功能。接收器负责接收总线上的串行信息并转换成并行信息送到PC工作站；发送器是将并行信息转换成串行信息后广播发送到总线上。当总线上发送信息的目的地址与某结点的接口地址相符合时，该结点的接收器便接收信息。由于各个结点之间通过电缆直接连接，所以总线拓扑结构中所需要的电缆长度是最小的，一条总线只能连接一定数量的结点。因为所有的结点共享一条公用的数据传输通道，所以一次只能由一个设备传输。通常采取分布式控制策略来决定下一次哪一个站可以发送数据。

总线型拓扑结构的主要优点如下：

(1)结构简单灵活，非常便于扩充，网络响应速度快。

(2)设备量少、价格低廉、安装使用方便。

(3)某个站点失效不会影响到其他站点。

(4)共享资源能力强，极便于广播式工作，所有结点都可接收一个结点发送的数据帧。

(5)所需电缆长度很短，减少了安装费用，易于布线和维护。

(6)易于扩充，在任何点都可将欲增加的新站点接入，或者通过中继器加上一个附加段来增加长度。

(7)多个结点共用一条传输信道，信道利用率高。总线型拓扑结构的主要缺点如下：

(1)不是集中控制，故障检测需在网上各个站点进行，使故障诊断困难。

(2)如果传输介质损坏，那么整个网络将瘫痪。

(3)在总线的干线基础上扩充时可采用中继器，但此时需重新配置，包括电缆长度的剪裁、终端器的