
计算机网络的分类
按照网络覆盖范围,可以将计算机网络划分为广域网、城域网、局域网以及个人区域网。
按覆盖范围分类
按照网络覆盖范围,可以将计算机网络划分为广域网、城域网、局域网以及个人区域网。
广域网
广域网(Wide Area Network,WAN)的覆盖范围通常为几十到几千千米,可以覆盖一个地区、一个国家、一个洲,甚至更大的范围。广域网是互联网的核心部分,其任务是长距离运送主机发送的数据。
城域网
城域网(Metropolitan Area Network,MAN)的覆盖范围一般是一个城市,它可以为一个或几个单位所拥有,但也可以是一种公用设施。常见的MAN有一个城市的政府公务网、教育城域网等。
局域网
局域网(Local Area Network,LAN)的覆盖范围比较小,通常为十千米左右,是局部范围内的小规模的计算机网络,如一个实验室、一栋建筑、一个学校等。现在局域网使用非常广泛,学校和企业大都拥有自己的局域网,称为校园网或企业网。
个人区域网
个人区域网(Personal Area Network,PAN)指个人范围(随身携带或数米之内)的计算设备(如计算机、智能手机、PDA以及数码相机等)组成的通信网络。它是局域网的一种特例,是对局域网的再次细分。
按网络传输技术划分
按网络传输技术划分,计算机网络可以分为点到点式和广播式两种。
点到点式
点到点传播指网络中每两结点之间都存在一条物理信道,一个结点沿信道发送的数据确定无疑的只有信道另一端的结点能收到。若两台计算机之间没有直接连接的线路,那么它们之间的分组传输就要通过中间结点的接收、存储、转发直至目的结点。由于连接多台计算机之间的线路结构可能是复杂的,因此从源点到目的结点可能存在多条路由,需要通过路由选择算法决定分组从通信子网的源结点到达目的结点。点到点传播采用分组存储转发,它是点到点式网络与广播式网络的重要区别之一。在点到点的拓扑结构中没有信道竞争,几乎不存在介质访问控制问题,点到点信道必然浪费带宽资源。广域网都采用点到点信道,因为在长距离信道上一旦发生信道访问冲突,控制起来相当困难,因此通过带宽换取信道访问控制的简化。
广播式
广播式网络中的广播是指网络中所有联网的计算机都共享一个公共通信信道,当一台计算机利用共享通信信道发送报文分组时,所有其他计算机都将会接收并处理这个分组。由于发送的分组中带有目的地址与源地址,网络中所有接收到该分组的计算机将检查该分组的目的地址是否与本结点的地址相同。如果被接受报文分组的目的地址与本结点的地址相同,则接收该分组,否则将收到的分组丢弃。在广播式网络中,将分组发送给网络中的某些计算机,则被称为组播;若分组只发送给网络中的某一台计算机,则称为单播。在广播式网络中,由于信道共享可能引起信道访问错误,因此信道访问控制是要解决的根本问题。
按网络使用者划分
按网络使用者划分,计算机网络可分为公用网和专用网两类。
公用网
公用网(public network)一般指由网络服务提供商建设,供公共用户使用的通信网络。公用网络的通信线路是共享给用户使用的,如公共电话交换网(PSTN)、分组交换数据网(X.25)、数字数据网(DDN)、综合业务数字网(ISDN)、5G、帧中继网(Frame Relay)、异步传输模式(ATM)、有线电视网(CATV)以及互联网(Internet)等。
这种网络等优点是成本低,缺点是安全性不如专用网络。
专用网
专用网(private network)指的是网络基础设备和网络中的信息资源属于单个组织,并且由该组织对网络实施管理。专用网不和其他网络共享资源,有自己独立的IP地址空间。由于信息传输路径是专用的,可以保证信息传输的保密性和完整性,实现安全的信息传输。这种网络不向本单位以外的人提供服务,如军队、铁路、银行、电力等均有本系统的专用网。
这种网络的优点是运行稳定,系统安全性好,缺点是投资巨大。
按网络拓扑结构划分
计算机网络的拓扑结构是指网络上计算机或网络设备与传输媒体形成的结点与线的物理构成模式。网络的结点有两类:一类是传唤和交换信息的转换结点,包括路由器、交换机、集线器和终端控制器等;另一类是访问结点,包括计算机和终端等。线则代表各种传输媒体,包括有线传输媒体和无线传输媒体。
按网络拓扑结构进行分类,计算机网络可分为总线型网络、环形网络、星型网络、树形网络以及网状网络等。
总线型网络
总线型网络结构是使用同一媒体连接所有端用户的一种方式,连接端用户的物理媒体由所有设备共享,各工作站地位平等,无中央结点控制。数据信息以广播的形式进行传播。各结点在接收信息时都进行地址检查,看是否与自己的工作站地址相符,若相符,则接收;若不符,则丢弃。
总线型必须解决的问题是:通过使用某种机制,确保端用户使用媒体发送数据时不会出现冲突。
在总线型网络中,总线的两端连接有终结器(电阻),作用是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而产生不必要的干扰。
总线型网络如图:
总线型网络的优点如下:
- 所需的电缆数量少,线缆长度短,易于布线和维护。
- 结构简单,无源工作,易于扩充,组网容易。
- 多个结点公用一条传输信道,信道利用率高。
总线型网络的缺点如下:
- 传输距离有限,通信范围受到限制
- 故障诊断和隔离较难
环形网络
环形结构网络在局域网中使用比较多。该结构中的传输媒体从一个端用户到另一个端用户,直到所有的端用户连成环形。数据在环路中沿着一个方向在各个结点间传输,从而使信息从一个结点传送到另一个结点。
环形网络如图:
令牌环传递是环形网络上传送数据的一种方法。令牌传递过程中,一个3B的称为令牌的数据包环绕从一个结点发送到另一个结点。如果环上的一台计算机需要发送信息,它将截取令牌数据包,加上控制和数据信息以及目标结点的地址,将令牌转变成一个数据帧,然后计算机将该令牌继续传递至下一个结点。只有获得令牌的结点才可以发送信息,确保同一个时间点只有一个结点发送数据,避免了冲突的发生。
环形网络的优点如下:
- 电缆长度相对短。
- 增加或减少工作站时,操作简单。
环形网络的缺点如下:
- 单个站的故障将影响整个网络,使整个网络发生瘫痪。
- 故障检测相对困难。
- 媒体访问控制协议采用令牌传递的方式,在负载很轻时,信道利用率相对比较低。
星型网络
星型网络是指各工作站以星型方式连接成网。网络有中央结点,便于集中控制,端用户之间的通信必须经过中央结点。
星型网络如图所示:
星型网络的优点表现在以下几个方面:
- 结构简单,连接方便,管理和维护相对容易,扩展性强。
- 网络延迟时间较小,传输误差低。
- 在同一网段内支持多种传输媒体,除非中央结点故障,否则网络不会轻易瘫痪。
- 每个结点直接连到中央结点,故障容易检测和隔离,可以很方便地排除有故障的结点。
其缺点主要表现在以下几个方面:
- 安装和维护的费用比较高。
- 一条通信线路只被该线路上的中央结点和边缘结点使用,通信线路利用率不高。
- 对中央结点要求相对较高,一旦中央结点出现故障,将导致整个网络瘫痪。
树形网络
- 树形网络可以认为由多级星型结构组成,这种多级星型结构自上而下呈三角分布,就向一棵树,最顶端的枝叶少,中间枝叶多,最下面枝叶最多。树的最下端相当于网络的接入层,树的中间部分相当于网络的汇聚层,树的最顶端相当于网络的核心层。
树形网络结构的优点如下:
- 易扩展——可以延伸出很多分支和子分支,并且很容易连入网络。
- 故障隔离较容易——若某一分枝的结点或线路发生故障,很容易将故障分枝与网络隔离开。
树形网络的缺点有:
- 各个结点对根的依赖性太大,如果根发生故障,则影响整个网络的正常工作。
网状网络
网状网络在广域网中得到广泛应用,结点之间有多条路径相连。数据流的传输有多条路径可供选择,在数据流传输过程中选择适当的路由,从而绕过失效的或繁忙的结点。这种结构比较复杂,成本较高,网络协议也较复杂,但可靠性高。
网状网络的优点如下:
- 结点间路径多,碰撞和阻塞发生概率小。
- 局部故障不影响整个网路,可靠性高。
网状网络的缺点如下:
- 网络关系复杂,建网较难。
- 网络控制机制复杂,需采用复杂的路由算法和流量控制机制。
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