1.网络的发展
1.1计算机网络定义
计算机网络是以共享资源(硬件、软件和数据等)为目的而连接起来的、在协议控制下,由一台或多台计算机、若干台终端设备、数据传输设备等组成的系统之集合。
这些计算机系统应当具有独立自治的能力,是可以独立运行的系统。
1.2发展过程
1946年,第1台计算机:ENICA诞生
**硬件发展:**电子管--->晶体管--->中小规模集成电路--->大规模/超大规模集成电路--->...
**软件发展:**单用户OS---> 分时多用户OS--->网络OS--->分布式OS--->...
**单机:**单个用户独占系统资源(主机)(1946年)
分时系统: 分时多用户系统(大型机)(50年代末期) 多个用户利用多台终端共享单台计算机的资源
**远程访问系统:**利用通信线路将远程终端连至主机,不受地域限制地使用计算机的资源 (60年代中后期)
网络: 将多台计算机连在一起,相互共享资源 1968年, 第一个计算机网络 ARPANET 诞生
**覆盖网:**面向应用的网络(在支撑网络的基础上增添组件,使其满足各类应用需求)--- 21世纪初期
典型系统:
以信息资源共享为目的的网格;
以闲散资源共享为目标的对等网(P2P网)
2.网络的功能
计算机联网的主要目的---跨越时空:
1.资源共享
**硬件共享:**大型计算机的处理能力,昂贵的外设;
**软件共享:**应用软件,系统软件等;
**数据共享:**用户数据(市场信息)等。
2.数据传输
支持用户之间的数据传输(如电子邮件、文件传输、IP电话等),计算机网络可以使得分布于全球的计算机协作起来。形成一个巨大的、虚拟的计算机。
3.网络的分类
1. 根据网络覆盖范围分类
广域网 (Wide Area Network--WAN)
局域网 (Local Area Network--LAN)
城域网 (Metropolitan Area Network--MAN)
**园区网 (Campus Network/Enterprise Network):**覆盖整个企业,淡化覆盖范围的概念。 不同覆盖范围的网络采用了不同的技术,应用的普及导致范围的淡化,目前习惯用技术来分析网络类型。
2.按网络拓扑结构分类
(1)星形网络: 以一台中心处理机为主而构成的网络,其它入网机器仅与该中心处理机之间有直接的物理链路,所有网上传输的信息均需通过该处理机转发。
(2)总线网络: 所有入网机器共用一条物理传输信道。
**(3)环形网络:**入网设备通过转发器接入网络,每个转发器仅与两个相邻转发器有直接的物理线路,所有转发器构成了环形网络。
(4)网状网络 : 利用专门负责数据通信和传输的结点机构成 入网设备直接接入结点机进行通信。 两个结点之间的连接不唯一,完整性、可靠性高。
主要用于地理范围大、 入网主机多(机型多)的环境, 常用于构造广域网络
(5)树状拓扑结构 : 星型网络的扩展。
3.根据管理性质分类
**公用网 :**资源可供任何人使用 电话网、公共数据网、DDN等
**专用网 :**资源仅供有限对象使用 国家安全网、军事网、气象网、电力网等
利用公用网组建专用网---虚拟专用网(VPN) 金融网,教育网,政府网等
互联网 (Internet---因特网)
内联网 (Intranet,如企业网)
外联网 (Extranet,如企业之间网络)
4.根据交换方式分类 (信息在网络设备(交换机)中的转移方式)
**(1)电路交换网:**交换机采用程控跳线接续工作方式(类似电话),无存储能力。
具有建立链路 、数据传输 和释放链路三个阶段;通信过程中,自始自终占用该条线路,且不允许其它用户共享其信道容量。
**(2)报文交换网:**交换机采用具有"存储-转发"能力的计算机,用户数据可以暂时保存于交换机内,等待线路空闲时,再进行用户数据的一次性传输,多个用户的数据可以经过一条链路传输。
(3)分组交换网
类同报文交换技术,规定了交换机处理和传输的数据长度(称之为分组)不同用户的数据分组可以交织地在网络中的物理链路上传输。
目前,大多数计算机网络(包括广域网和局域网)都采用了分组交换技术,只是分组的大小有所不同。
5.按功能分类
**(1)通信子网:**网络中面向数据传输或者数据通信的部分资源集合,主要支持用户数据的传输;该子网包括传输线路、交换机和网络控制中心等硬软件设施。
**(2)资源子网:**网络中面向数据处理的资源集合、主要支持用户的应用;该子网由用户的主机资源组成,包括接入网络的用户主机,以及面向应用的外设(例如:终端)、软件和可共享的数据(例如:公共数据库)等。
4.通信协议的基本概念
1.进程间通信
各进程间相互制约的等待或互通消息。
同一系统中: 共享内存、共享缓冲区、共享文件 等待方式、 并行方式
不同系统之间: 两台计算机之间的进程通信 通过网络,越过通信链路
2.网络通信的基本结构
**(1)通信接口程序:**负责将计算机信息传输到线路上;从线路上接收信息并传送给计算机。
**(2)网络控制程序(NCP):**负责控制和监视进程使用网络资源的情况;具有建立通信链路、分配存储器、控制计算机与网络之间信息流的功能。
**(3)通信接口:**为两个系统的设备和部件之间连接服务的,包括四个方面:
物理方面(接口有多少个插脚)
电气方面(电路信号的电压大小、以及与时间的关系)
**逻辑方面(语法上):**说明数据流如何通过、接口"流"到线路上,如何控制等。
过程方面: 说明数据流穿入接口时的命令、顺序、控制信息的内容等。
**(4)网络通信协议:**一组约定和规则的集合。通信的两个实体在通信内容、通信方式、以及通信时序等方面,要遵从相互可以接收的协议(相同或兼容的协议)。
协议的三要素 :
①语法 确定通信双方通信时数据报文的格式
②语义 确定通信双方通信的内容
③时序规则 指出通信双方信息交互的顺序(建链、数据传输、拆链、数据重传等)
网络通信协议举例: 两台计算机之间进行文件传输, 主机A(发送方)发文件给主机B(接收方)。 定义简单的协议文件传输协议:
5.未来规划
计划近期内专门做一期计算机网络的专栏,感兴趣的小伙伴可以关注点亮小爱心哟!