13 计算机网络的分类.DOCVIP

计算机网络概述 电子计算机是20世纪人类最伟大、最卓越的发明之一，由计算机技术和通信技术相结合而产生的计算机网络使计算机的应用功能得到了加强、范围得到了扩展。近年来，随着计算机应用的日渐普及，人们已不再仅仅依赖于单机的工作，而要求计算机之间能够快捷、便利、稳定和安全地进行信息交换。本章将介绍与计算机网络相关的一些基本概念，包括计算机网络的定义、分类、工作特点、拓扑结构、标准化组织、我国计算机网络的发展等。 1.1 计算机网络的产生和发展 随着人们在半导体技术[主要包括大规模集成电路（LSI）和超大规模集成电路（VLSI）技术]上取得的成就，使得计算机网络迅速地渗透计算机和通信两个领域。在这两个领域中，一方面通信网络为计算机之间数据的传输和交换提供了必要的手段；另一方面数字信号技术的发展已渗透到通信技术中，又推进了通信网络的各项性能。 1.1.1 面向终端的第一代计算机网络 1946年世界上第一台计算机（ENIAC）问世，此后的几年中，由于计算机的价格较高且数量有限，所以还没有人会想到将多台计算机连接起来并实现不同计算机之间的通信。到1954年，随着一种既能发送信息又能接收信息的终端设备收发器（Transceiver）的研制成功，人们实现了将穿孔卡片上的数据通过电话线路发送到远地的计算机上的梦想。此后，电传打字机也作为远程终端与计算机实现了相连，用户可以在远程的电传打字机上输入自己的程序，经计算机处理后，程序又指挥计算机将处理结果再传送给电传打字机并在电传打字机上打印输出。 1．使用线路控制器的计算机网络 因为早期的计算机是为成批处理信息而设计的，所以当计算机在和远程终端相连时，必须在计算机上安装一个叫做线路控制器（line controller）的设备，同时在线路的两端还必须各安装一台调制解调器（modem），如图1-1所示。因为电话线路本来是为传送模拟的语音信号而设计的，它不适合于传送计算机的数字信号，使用调制解调器的主要作用就是把计算机或终端的数字信号转换成可以在电话线路上传送的模拟信号，同时将从电话线路上接收到的模拟信号转换成计算机或终端可以处理的数字信号。 图1-1 使用线路控制器的计算机网络 早期的线路控制器只能通过一条通信线路和一个远程的终端互联，随着远程终端数量的增多，为了避免一台计算机使用多个线路控制器，在20世纪60年代初便出现了如图1-2所示的多重线路控制器（multiline controller）。通过多重线路控制器，一台计算机可以通过公用电话网与多个终端相连。 图1-2 使用多重线路控制器的计算机网络 2．使用前端处理机的计算机网络 众所周知，计算机最初主要用于科学计算。然而，随着网络的出现和应用，人们逐渐发现计算机在非数值处理方面的应用远比纯粹的科学计算广泛得多，也就是说人们已认识到了计算机在通信中的价值。然而，多重线路控制器严重限制了网络中用户数量的增加，每当增加一个新用户时，都需要对多重线路控制器进行软件和硬件的修改和重新配置，有些程序还需要重新编写。另外，多重线路控制器和线路控制器要占用大量的计算机资源，使计算机增加了相当大的额外开销。因此，在线路控制器和多重线路控制器投入使用之后，人们又研制出了前端处理机（Front End Processor，FED），简称为前端机。前端机可以完成全部的通信任务，而将计算机解放出来专门进行数据的处理，这样就大大减轻了计算机的额外开销，如图1-3所示的是通过一台前端机与多个远程终端相连的结构。 3．使用集中器的计算机网络 远程终端数量的不断增加，使通信费用也随之增加。为了节约通信费用，可在远程 图1-3 使用前端处理机的计算机网络 终端密集的地方安装一个集中器（concentrator）。集中器和前端机的功能有相似之处，也是一种通信处理机，它的一端用多条低速率线路与各终端相连，另一端则用一条高速率线路与计算机相连，如图1-4所示。如果一些终端处于闲置状态，集中器可以利用由此而产生的空闲时间来传送其他处于工作状态终端的数据，明显降低了通信线路的费用。另外，由于集中器距离终端较近，所以在集中器与终端之间可以省去调制解调器。 图1-4 使用集中器的计算机网络 线路控制器、前端机和集中器的使用，标志着第一代计算机网络的问世。很显然，第一代计算机网络的结构和工作方式都非常简单，但是其中的许多网络至今仍在使用着。 1.1.2 以分组交换为核心的第二代计算机网络 第二代计算机网络产生于1969年。第一代计算机网络是面向终端的，是一种以单个主机（计算机）为中心的星型网络，各终端通过通信线路共享主机的硬件和软件资源。而第二代计算机网络则强调了网络的整体性，用户不仅可以共享与之直接相连的主机的资源，而且还可以通过通信子网共享其他主机或用户的软、硬件资源，如图1-5