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第17章 网络基本知识(1)

1.连通世界的网络

电脑网络(Network)是通过互联通道进行相互通信,从而实现数据和服务共享的一些分布的、智能的电脑所组成的集合。这里的关键词是“共享”,是指对数据和服务进行的共享,既涉及相互进行通信的数据和信息,也涉及使用这些数据和信息的用户。共享的思想是网络的精髓,没有共享,就不成为网络。

是什么推动用户要把单台的电脑连接成网络呢?正像我们刚才看到的,对数据和服务实现共享的要求,是组建网络的原始动力。单台的电脑已能存储和处理大量的信息,但无论怎样,单机的能力总是有限的。而建立起网络,大家互相传递所需的信息,则相当于把本机处理能力和存储能力大大提高了(我收藏了许多书,但我也喜欢和朋友互相借阅,这可省了不少钱)。如果在网络上不进行共享的话,那么它就失去了存在的意义。正是从这个意义上讲,没有共享就不称其为网络。

建立网络的第二个目的是提高资源的可靠性。在某些场合,比如银行系统、空中交通控制、军事领域等应用之中,系统的可靠性是非常重要的。不允许因某部分的故障导致全系统崩溃,这时可以把所有文件都同时存于几台机器中,如果其中之一不能使用了,还可以用其余的拷贝。美国航天飞机的控制系统中就采用了由四台电脑组成的表决系统,若某一台电脑出现故障,则另外三台通过“表决”将其剔除。这是用网络提高可靠性的一个例子。

另一个目的是节约经费。个人机比大型电脑有更高的性能价格比。用多台个人电脑连接成网络后,整个网络可以提供比单台个人机强得多的功能。如果工作负荷增大,只要向网络中加入更多的个人机就可以增强网络处理能力。与之相对应,在采用中心主机的方式中,只能用更新主机的办法获得性能提高,这将需要大笔的开支。

此外,建立网络还有一个与技术无关的目的是通过电脑网络为分布很广的用户提供一种强有力的通信手段。比如目前广泛使用的电子邮件(E-mail)系统,就是利用网络进行通信的一个典型实例。它提供了一种比邮政更快,比电话更便宜的通信服务。而利用网络进行交易大大缩短了公函来往时间,加快贸易速度,从长远观点看,网络通信所带来的益处将比单纯技术目的产生的益处更大。

2.网络的三要素

每种网络中都有大量的软件、硬件,名称也各不相同,但是任何一个网络都必须有以下三个组成部分:

(1)至少有两台分离的电脑,在它们之间有一些需要共享的东西。

(2)一种能保持电脑之间进行接触的通道。

(3)一些保证电脑之间相互通信的规则。

也许举个例子更能说明这三部分的作用。有两个哲学家,一个住在希腊,另一个住在德国,他们都只会说本地语言。有一天他们想互相讨论一下兔子世界的道德问题,那么怎么办?首先,两位哲学家会各找一位电气工程师兼翻译和一架电报机。然后希腊哲学家把自己的看法讲述给他的工程师,工程师把它转换成英语用摩尔斯电报码拍发出去。德国的工程师接收到电报码后,解读出它的含义,然后又用德语向德国哲学家转述。这样德国哲学家就明白了希腊哲学家的想法。

在这个例子中,两位哲学家相当于两台电脑,他们之间有需要共享的东西(对兔子世界道德问题的:看法)。电报机是保证两位哲学家进行接触的通道,两位兼作翻译的工程师保证哲学家之间通信的可读性,他们都遵守相同规则(用摩尔斯电报码拍发英语)。

上面讲的三个组成部分总结成术语就是:

(1)可以共享的某些资源——网络服务(Network Services)。

(2)保证相互接触的通道——传输介质(Transmission Media)。

(3)保证通信的规则——协议(Protocols)。

这三部分通常又称为网络三要素,由此编织的硕大的网络将全球联成了一体。

3.网络的基本功能

网络不仅仅为我们提供了一个相互通信的途径,而且还是一个有史以来人类最丰富的信息资源库,还是一庞大的,可供人们相互交流思想的自由论坛,还是一场当代高技术与商贸相结合的电子商务革命。

Intemet主要可以帮助网上用户实现以下基本功能:

(1)收发电子邮件

收发电子邮件是Internet最基本且使用很广泛的服务之一,人们使用Internet电子邮件系统可方便、快捷、经济地与世界各地联网的用户收发邮件。普通国际邮件一般要一周左右才能送达,而电子邮件则在转瞬间完成邮件发送,价格约为普通邮件的1/10~1/5,由于多用途的邮件协议(MIME),使用电子邮件系统可以发送多媒体信息(包括图像、文本文件、声音等)。电子邮件提高YAffJ对信息的利用速度和利用水平,从而使电子邮件成为最受人欢迎的通信方式,它正在逐渐取代传统的邮政系统,在Inte—net用户较多的国家,传统的邮政系统已经受到严重的冲击。

(2)网络文件传输服务

在Internet发展早期,网络中许多文件信息特别是电脑共享自由软件,是以匿名网络文件传输(Aobry mods,FTP),在网络中进行传递的,它对Intenet的发展起了很重要的作用,就是现在,网络文件传输服务在Internet信息传输中仍是不可缺少的。

人们使用网络文件传输服务可以下载各种实用软件、数据、文件等,对信息共享、传送、交流具有十分重要的意义。

(3)网络信息资源检索

Internet作为一个有史以来人类最大最丰富的信息知识空间,目前它的信息量近乎是无限的。它的信息资源主要存放在世界各地的网络服务器中,它的信息内容极其广泛,包括艺术、建筑、文学、商业投资、国际贸易、经济、教育、联机图书馆数据库、娱乐、电影、音乐、时实新闻、杂志、报纸、体育、游戏、政治、军事、法律、科学、技术、环境、宗教等,五花八门,应有尽有。

目前,Intemet的资源以WWW超文本信息内容最为丰富,WWW检索工具的访问使用率最高。主要的WWW检索引擎有:Yahoo、Aha vista、BigBook公司、Excife、Infoseek、Lycos公司、WebnCrawler,上述检索引擎一般向用户提供两种检索方式,即目录检索和关键词检索。

总之,只要你需要信息,就可以直接进行网络检索,获取信息,为我所用。

(4)Internet网络新闻

在Internet中,还有一个世界范围的自由论坛,即网络新闻。它利用Intemet网络通信系统进行网络新闻传输。网络新闻是免费的,它包括8000多个专题,涉及的内容极其丰富,任何一个人都可以从中找到自己感兴趣的题目,并与世界各地互不相识的人们进行问题讨论和思想交流。

通过网络新闻,你可以向世界各地素不相识的人们提问,并陈述自己的观点和意见。如果你经常阅读网络新闻,你将从中获取许多有益的帮助,它将成为你的良师益友。

除了网络新闻USENET外,读者还可以通过WWW网址:http://WWW.cnn.corn浏览Intemet多媒体新闻,它是由美国有线新闻网络CNN在Inte,net.建立的WWW新闻站点,CNN是世界上最大的从事电视新闻的公司。读者通过该站点不仅可以浏览CNN发布的世界各地新闻内容,还可以获取有关天气、运动、科技、保健、娱乐等信息内容,包括北京地区四天内的天气预报。

4.网络的分类

各种电脑网络,由于覆盖的地理范围不同,采用的技术与协议不同,其提供的服务也不尽相同,因而可以从不同的角度对其进行分类。

(1)按覆盖范围分类

按网络的覆盖范围进行分类,可将电脑网络分为局域网、城域网和广域网三大类。

①局域网LAN(Local Area Nework)

局域网是将有限范围内(一般不超过10公里)的多台电脑、终端与外部设备连接成的网络。例如企业网、校园网和社区网等。局域网是网络建设中最基本最活跃的领域。

②城域网MAN(Metropolitan Area Network)

城域网局限于一个城市范围之内,是介于局域网和广域网之间的一种高速电脑网络。

③广域网WAN(wide Atea Network)

广域网覆盖的地理范围很广,它小则覆盖一个地区、一个国家或一个洲;大则横跨多个国家几个洲,形成国际性的远程网络。目前,广域网的组建主要是建设远程通信的主干网,大多采用分组交换技术将分布在不同地区的电脑网络连接起来,以实现更大范围内的信息传输和资源共享的目的。

(2)按传输技术分类

网络按传输技术分类可以将电脑网络分为广播式和点到点式两大类。

①广播式网络

在广播式网络中,所有联网的电脑都共享一条公共的通信信道。当一台电脑利用共享通信信道发送信息时,连在其上的其他所有计算机都会“收听”到这些信息。由于发送的信息中带有源地址和目的地址,接收到信息的电脑会检验所带的目的地址是否与本节点的地址相同。若相同就接收此信息,否则就将此信息丢弃。

②点到点式网络

与广播式网络相反,在点到点式网络中,一般说来每条通信信道只连接一对电脑,星型和树型网络就是简单的点到点式的网络。此外,在规模较大的网状型网络中,两台进行通信的电脑之间通常没有直接相连的线路,它们之间的信息传输需要通过中间节点的接收、存储与转发。并且由于此时从源节点到目的节点可能存在多条传输途径,因而在传输过程中还需要进行路由选择,这种网状型的网络一般也归属于点到点式的网络。目前迅速发展的Internet就是采用存储转发和路由选择技术的网状型网络。由此可见,此类点到点式网络与广播式网络在所采用的传输技术上是有明显区别的。

(3)其他分类方法

①按传输介质分类

传输介质是网络中连接通信双方的通信线路。按传输介质分类,可将电脑网络分为有线通信网络和无线通信网络两大类。常用的有线传输介质为双绞线、同轴电缆和光纤,因而有线网络又可分为双绞线网、同轴电缆网和光纤网;无线通信网络则可细分为微波通信网、卫星通信网和移动通信网等。

②按通信协议分类

如前所述,通信协议是通信双方必须共同遵守的规则和约定。不同的网络采用不同的通信协议。在局域网中,以太网采用CSMA/cD协议,令牌环网采用令牌环协议;在传统的广域网中,数字通信大多采用x.25协议;现代的Internet则采用著名的TCP/IP协议,许多时候人们把采用TCE/IP协议的网络简称为IP网。

③按拓扑结构分类

根据网络的拓扑结构,可以将电脑网络分为星型网络、总线型网络、环型网络,以及网型网络、网状型网络和混合型网络等。

另外,网络可按传输数率分为低速网、中速网和高速网,按交互方式分为电路交换网和分组交换网,按通信业务分为一般数字数据网,多媒体网络及综合业务数据网ISIN等。

5.网络发展的三个阶段

Internet的发展经历了以下3个阶段:

1.ARPA net

ARPAnet诞生于1969年,DARPA(美国国防部高级计划研究署)为实验各自独立的电脑间的数据传输和通信,建立了世界上最早的电脑网络之——ARPAnet。它的设计是用来支持军事研究的,虽然它是一种实验性的网络,但是已具有远程登录、文件传输以及电子邮件等基本功能。

ARPAnet在1973年首次跨出美国,走向世界,利用卫星通信与英国和挪威两国进行技术联网成功。从1986年到1990年ARPAnet与NSFnet并行交叉发展,使它从联网时的四个节点、数台主机,发展到停止运行前一年的800个网络、15万多台电脑入网。在技术上奠定了网络发展的基础。

2.NSFnet

1986年,美国国家科学基金会(NSF)建立起了NSFnet,当时只是把JVNc@PJneeton、PDs@Pittslclllrgh、sDsc@ucsD、NSA@uIUCT和’17heoIy Center@coraell等美国五大超级电脑中心连接起来。其规模远小于ARPAnet,传输速率也只有56KB/s,无法连接美国100所高等院校的计算机与网络。为此,从1987年起,NSF决定建立新的主干网,还采取了一系列的举措,于1988年9月NSFnet如期建成投入使用,速率升到了1.554MB/S,连接了其他13个国家的许多超级计算机中心,并逐步向社会开放。1990年,它全面取代了资金短缺、官僚主义严重的ARPAnet。

1992年,NSFnet由于不堪重负,让位于ANSnet了。

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