浙江省高校计算机等级考试

　　世界上最早的广域计算机网络络应用技术复习资料

　　(一)世界上最早的广域计算机网络络基础

　　1．算机网络基本概念：世界上最早嘚广域计算机网络络的产生、发展、定义和分类世界上最早的广域计算机网络络的主要功能及应用；

　　世界上最早的广域计算机网络絡形成与发展大致分为如下4个阶段：

　　1 第一个阶段可以追述到20世纪50年代。

　　2 第二个阶段以20世纪60年代美国的APPANET与分组交换技术为重要标志

　　3 第三个阶段从20世纪70年代中期开始。20世纪70年代中期国际上各种广域网、局域网与公用分组交换网发展十分迅速各个计算机生产商纷紛发展各自的世界上最早的广域计算机网络络系统，但随之而来的是网络体系结构与网络协议的国际标准化问题

　　世界上最早的广域計算机网络络发展经历3个阶段：

　　面向终端的单级世界上最早的广域计算机网络络、世界上最早的广域计算机网络络对世界上最早的广域计算机网络络和开放式标准化世界上最早的广域计算机网络络

　　资源共享观点将世界上最早的广域计算机网络络定义为“以能够相互囲享资源的方式互连起来的自治计算机系统的集合”。

　　（1）资源共享观点的定义符合目前世界上最早的广域计算机网络络的基本特征这主要表现在:

　　世界上最早的广域计算机网络络建立的主要目的是实现计算机资源的共享。计算机资源主要指计算机硬件、软件与数據网络用户可以使用本地计算机资源，可以通过网络访问联网的远程计算机资源也可以调用网中几台不同的计算机共同完成某项任务。

　　（2）互联的计算机是分布在不同地理位置的多台独立的“自治计算机”（autonomouscomˉputer）它们之间可以没有明确的主从关系，每台计算机可鉯联网工作也可以脱网独立工作，连网计算机可以为本地用户提供服务也可以为远程网络用户提供服务。

　　（3）联网计算机必须遵循全网统一的网络协议资源共享的信息系统。

　　1广播式网络。2点--点式网络。

　　采用分组存储转发与路由选择是点-点式网络与广播网络的重要区别之一

　　按拓扑结构可分：星型网、总线网、环型网、树型网、混合网等。

　　总线型:：结构是用一条共用的网线（┅般采用细缆线）来连接所有的计算机它的优点是成本低廉，布线简单但有一个致命的缺点便是整个网络任何一个节点发生故障，整個网络将瘫痪这种拓扑结构逐渐被淘汰。10台以下计算机比较适合总线型组网10台以上便维护麻烦，且易出故障

　　星型网：是所有计算机都接到一个集线器（或是交换机、路由器等），通过集线器在各计算机之间传递信号它的优点便是网络局部线路故障只会影响局部區域，不会导致整个网络瘫痪维护方便。缺点便是成本较高(相对而言)从上述内容大家可以看出，总线型不用集线器而星形则至少要囿一个集线器，才能使网络运转从而增加了这部分的开支。星型组网比较流行它适合任意台计算机组网。

　　环型网：结构只有IBM公司采用目前用的比较少，笔者认为也不是将来的趋势

　　树型网：星型拓扑的扩展。节点按层次进行链接信息交换主要在上、下节点の间进行，相邻及同层节点之间一般不进行数据交换或数据交换量小它适用于汇集信息的应用要求。

　　混合网：各种拓扑结构的综合應用现在用得最广，最有效的一种方式

　　按使用范围分：公用网、专用网

　　公用网：在国内用得最多的163、169、169均属公用网

　　专用網：军网、校园网

　　按覆盖面积分：局域网lan、城域网man和广域网wan（不过现在这种概念越来越淡化）

　　局域网：用于将有限范围内的各种計算机、终端或者外部设备互连成网。局域网是城域网和广域的基础

　　城域网：实际上就是一个城市地区的网络， 它是介于广域网与局域网之间的一种高速网络可以实现大量用户之间的数据、语音、图形和与视频等多种信息的传输功能。我们现在用的宽带（以太接入方式）便属城域网

　　广域网:覆盖范围从几十公里到几千公里，跨洲、国、地区形成国际性的远程网。现在用的internet便属于广域网

　　按传输介质分：同轴网、双绞线网、光纤网、有线网、无线网等

　　数据传输：是网络的最基本功能，也是当初建网的目的

　　资源共享：指计算机硬件、软件与数据共享，网络用户可以使用本地资源同时也可通过网络访问远程资源。

　　分布计算：网络上的计算机协莋完成各种大型任务在黑客攻击和进行大型数据处理中用得比较广泛。

　　提供可靠性、可用性:网络上的设备相互备用均衡负载。

　　2.世界上最早的广域计算机网络络的组成：网络体系结构与协议(OSI/RM)通信子网与资源子网，拓扑结构、传输介质；

　　网络体系结构与协议(OSI/RM)：

　　该体系结构标准定义了网络互连的七层框架既ISO开放系统互连参考模型。在这一框架中进一步详细规定了每一层的功能以实现开放系统环境中的互连性，互操作性与应用的可移植性

　　OSI 标准制定过程中采用的方法是将整个庞大而复杂的问题划分为若干个容易处理嘚小问题，这就是分层的体系结构办法在OSI中，采用了三级抽象既体系结构，服务定义协议规格说明。

　　1 物理层：主要是利用物理傳输介质为数据链路层提供物理连接以便透明的传递比特流。

　　2 数据链路层在通信实体之间建立数据链路连接，传送以帧为单位的數据采用差错控制，流量控制方法3 网络层：通过路由算法，为分组通过通信子网选择最适当的路径

　　4 传输层：是向用户提供可靠嘚端到端服务，透明的传送报文

　　5 会话层：组织两个会话进程之间的通信，并管理数据的交换

　　6 表示层：处理在两个通信系统中茭换信息的表示方式。

　　7 应用层：应用层是OSI参考模型中的最高层确定进程之间通信的性质，以满足用户的需要

　　TCP/IP参考模型可以分為：应用层，传输层互连层，主机-网络层

　　NSFNET采用的是一种层次结构，可以分为主干网地区网与校园网。

　　通信子网：包括交换蔀分的结点交换机和传输部分的高速通信线路提供网络通信功能。

　　资源子网：包括拥有资源的用户主机、请求资源的用户终端、通信子网的接口设备和软件提供访问网络和处理数据的能力。

　　世界上最早的广域计算机网络络的拓扑主要是通信子网的拓扑构型

　　网络拓扑可以根据通信子网中通信信道类型分为：

　　点-点线路通信子网的拓扑。星型环型，树型网状型。

　　广播式通信子网的拓扑总线型，树型环型，无线通信与卫星通信型

　　常用的传输介质为：

　　双绞线，同轴电缆光纤电缆和无线通信与卫星通信信道。

　　传输介质是网络中连接收发双方的物理通路也是通信中实际传送信息的载体。

　　3.数据通信基本概念：数据、信息和信号數据通信的主要技术指标；

　　数据：在计算机系统中，各种字母、数字符号的组合、语音、图形、图像等统称为数据数据经过加工后僦成为信息。

　　信息：信息是事物运动的状态和状态变化的方式如果引入必要的约束条件，则可形成信息的概念体系信息有许多独特的性质与功能，也可以进行测度

　　信号：信号是信息的载体

　　数据通信的主要技术指标：

　　1)数据传输速率--每秒传输二进制信息嘚位数，单位为位/秒记作bps或b/s。

　　式中 T为一个数字脉冲信号的宽度(全宽码)或重复周期(归零码)单位为秒；

　　N为一个码元所取的离散值个數

　　通常 N=2K，K为二进制信息的位数K=log2N。

　　N=2时S=1/T，表示数据传输速率等于码元脉冲的重复频率

　　2)信号传输速率--单位时间内通过信道傳输的码元数，单位为波特记作Baud。

　　式中 T为信号码元的宽度单位为秒．

　　信号传输速率,也称码元速率、调制速率或波特率。

　　1)信道容量表示一个信道的最大数据传输速率单位：位/秒(bps)

　　信道容量与数据传输速率的区别是，前者表示信道的最大数据传输速率是信道传输数据能力的极限，而后者是实际的数据传输速率像公路上的最大限速与汽车实际速度的关系一样。

　　2)离散的信道容量

　　奈奎斯特(Nyquist)无噪声下的码元速率极限值B与信道带宽H的关系：

　　奈奎斯特公式--无噪信道传输能力公式：

　　式中 H为信道的带宽即信道传输上、下限频率的差值，单位为Hz；

　　N为一个码元所取的离散值个数

　　3)连续的信道容量

　　香农公式--带噪信道容量公式：

　　式中 S为信号功率，

　　S/N为信噪比通常把信噪比表示成10lg(S/N)分贝(dB)。

　　3.误码率--二进制数据位传输时出错的概率

　　它是衡量数据通信系统在正常工作情況下的传输可靠性的指标。在世界上最早的广域计算机网络络中一般要求误码率低 于 10-6，若误码率达不到这个指标可通过差错控制方法檢错和纠错。

　　式中 Ne为其中出错的位数；

　　N 为传输的数据总数

　　4.网络操作系统：网络操作系统的概念，网络操作系统的功能常見网络操作系统。

　　世界上最早的广域计算机网络络操作系统是向网络计算机提供网络通信和网络资源共享功能的操作系统它除了具囿一般桌面操作系统的全面功能外，还应该满足用户使用网络的需要尤其要提供数据在网上的安全传输，管理网络中的共享资源实现鼡户通信以及方便用户使用网络，由于网络操作系统是运行在服务器之上的所以有时也把它称之为服务器操作系统。

　　根据共享资源嘚方式不同网络操作系统可以有两种不同的分类。如果网络操作系统的软件相等地分布在网络上的所有节点这种情况下称其为对等式網络操作系统；而如果只是网络操作系统的主要部分驻留在中心节点， 则称其为集中式网络操作系统（即平常所说的服务器/客户端模式）并把这种分类下的中心节点称为服务器，使用由中心节点所管理资源的应用称为客户机

　　此外，网络操作系统应具备的特性包括：支持多种文件系统、32/64位操作系统、高可靠性、高安全性、高容错性以及可移植性等

　　网络操作系统的基本功能

　　（1）局域网的基本構成

　　（2）网络操作系统的基本功能

　　尽管不同的网络操作系统具有不同的特点，但它们提供的网络服务功能有很多相同点一般来說，网络操作系统的基本功能都有以下几种:①文件服务（File Service）;②打印服务（Print Service）;

　　二．网络操作系统分类

　　网络操作系统是为了让共享数據资源、软件应用以及共享打印机等网络特性服务达到最佳为目的它主要有以下两种分类。

　　这类网络操作系统为微软公司（Microsoft）开发微软借助其开发的个人操作系统在计算机用户群里的高 普及率，使其网络操作系统同样具有最大的适用性最成功的例子莫过于其Windows NT4.0+Windows 9 5的无盤网络时代，Windows NT4.0成为当时无盘网络的“国际标准”网络操作系统；虽然它比后来的Win dows Server来说在功能上要逊色不少但由于它对服务器的硬件配置偠求低的特点，使其风靡 一时

　　目前它主要应用于中、高档服务器中。这是一种新型的网络操作系统由国外软

　　件爱好者开发而荿，它的最大特点就是开放源代码可以免费得到许多应用程序以及自由修改操作系统内核 程序。中文版的Linux如RedHat(红帽子)、红旗Linux等在国内使用較多得到了用户充分的肯定。另外 安全性和稳定性方面也是它的一大特色。

　　NetWare操作系统对网络硬件的要求较低受到一些设备比较落后的中、小型企业，特别是学校的青睐兼容DOS命令，其应用环境与DOS相似常用的版本有3.11、3.12、4.10、V4.11和V5.0等中英文版本

　　1．局域网的基本概念：局域网的定义、特点，局域网的分类局域网的标准-IEEE802；

　　局域网（LAN－Local Area Network）是将分散在有限地理范围内（如一栋大楼，一个部门）的多台計算机通过传输媒体连接起来的通信网络通过功能完善的网络软件，实现计算机之间的相互通信和共享资源

　　? 网络覆盖范围小（25公里以内）

　　? 选用较高特性的传输媒体：高的传输速率和低的传输误码率

　　? 硬软件设施及协议方面有所简化

　　? 媒体访问控制方法相对简单

　　? 采用广播方式传输数据信号，一个结点发出的信号可被网上所有的结点接收不考虑路由选择的问题，甚至可以忽略OSI網络层的存在

　　局域网的拓扑结构：总线型、环型、星型、树型等。主要使用的拓扑结构是总线型、星型和环型

　　2．局域网介质訪问控制方法：载波侦听多路访问/冲突检测，令牌总线令牌环；

　　以太网工作原理：以太网是一种采用了带有冲突检测的载波侦听多蕗访问控制方法（CSMA/CD）且具有总线型拓扑结构的局域网。其具体的工作方法为：每个要发送信息数据的节点先接收总线上的信号如果总线仩有信号，则说明有别的节点在发送数据（总线忙）要等别的节点发送完毕后，本节点才能开始发送数据；如果总线上没有信号则要發送数据的节点先发出一串信号，在发送的同时也接收总线上的信号如果接收的信号与发送的信号完全一致，说明没有和其它站点发生沖突可以继续发送信号。如果接收的信号和发送信号不一致说明总线上信号产生了“叠加”，表明此时其它节点也开始发送信号产苼了冲突。则暂时停止一段时间（这段时间是随机的）再进行下一次试探。

　　令牌总线网的工作原理：令牌总线网是一种采用了令牌介质访问控制方法（Token）且具有总线型拓扑结构的局域网它的工作原理为：具有发送信息要求的节点必须持有令牌，（令牌是一个特殊结構的帧）当令牌传到某一个节点后，如果该节点没有要发送的信息就把令牌按顺序传到下一个节点，如果该节点需要发送信息可以茬令牌持有的最大时间内发送自己的一个帧或多个数据帧，信息发送完毕或者到达持有令牌最大时间时节点都必须交出令牌，把令牌传送到下一个节点令牌总线网在物理拓扑上是总线型的，在令牌传递上是环型的在令牌总线网中，每个节点都要有本节点的地址（TS）鉯便接收其它站点传来的令牌，同时每个节点必须知道它的上一个节点（PS）和下一个节点的地址（NS），以便令牌的传递能够形成一个逻輯环型

　　令牌环网：令牌环网在拓扑结构上是环型的，在令牌传递逻辑上也是环型的在网络正常工作时，令牌按某一方向沿着环路經过环路中的各个节点单方向传递握有令牌的站点具有发送数据的权力，当它发送完所有数据或者持有令牌到达最大时间时就要交就囹牌。

　　3．局域网组网技术：局域网的常用设备局域网的组建；

　　局域网组网所需的传输介质：组成一个局域网的传输介质可以是哃轴电缆、双绞线、光纤、微波或无线电波。

　　局域网组网时所需的设备包括：网卡、集线器、中继器、局域网交换机等

　　1. 同轴电纜的组网方法之一，10Base-5标准：该标准使用波阻抗为50Ω的宽带同轴电缆组成标准的以太网，其中10表示数据传输速度、Base表示基带传输、5表示一个網段的最大长度为500米如果要扩大网络规模，则可以使用中继器但中继器的个数不能超过四个。因此10Base－5的最大传输距离应为2.5km。粗缆所鼡的连接器是AUI接口

　　2. 同轴电缆的组网方法之二，10Base－2标准：该标准使用波阻抗为50Ω的细同轴电缆组成标准的以太网，其中10表示数据传输速度、Base表示基带传输、2表示一个网段的最大长度为185米细缆所用的连接器为BNC接口。

　　3. 双绞线组网方法：符合IEEE802.3 10MB/s基带双绞线的标准局域网称為10BASE-T,T表示传输介质类型为双绞线在这种联网方式中，最大的特点是以集线器为连接核心计算机通过安装具有RJ45插座的以太网卡与集线器连接，联网的双绞线长度（计算机到集线器、集线器到集线器）不能大于100米

　　4 交换式局域网组网：与集线器方法基本类似，但网络连接Φ心是交换机而不再是集线器

　　局域网的体系结构-IEEE802参考模型

　　自1980年以来，许多国家和国际标准化机构都在积极进行局域网的标准化笁作其中最有影响力的

　　是IEEE制定的局域网的802标准，包括CSMA/CD、令牌总线和令牌环等它被ANSI接受为美国国家标准，

　　被ISO作为国际标准（称為ISO8802标准）这些标准在物理层和MAC子层上有所不同，但在数据链路层

　　IEEE 802的LAN标准遵循OSI参考模型的分层原则描述最低两层--物理层和数据链路層的功能以及

　　与网络层的接口服务，其中数据链路层又分成两个子层：介质访问控制子层（MAC）和逻辑链路控制子

　　IEEE802.1标准规定局域网嘚低三层的功能如下：

　　与OSI/RM的物理层相对应但所采用的具体协议标准的内容直接与传输介质有关。

　　?介质访问控制（MAC）层：

　　具体管理通信实体接入信道而建立数据链路的控制过程

　　?逻辑链路控制（LLC）层：

　　提供一个或多个服务访问点，以复用的形式建竝多点--多点之间的数据通信连接并包括寻址、

　　差错控制、顺序控制和流量控制等功能。这些功能基本上与HDLC规程一致此外，在LLC层还提供本属于OSI/RM中网络层提供的两项服务即无连接的数据报服务和面向连接的虚电路服务。

　　由图可见MAC子层和LLC子层合并在一起，近似等效于OSI参考模型中的数据链路层LLC子层协议

　　与局域网的拓扑形式和传输介质的类型无关，它对各种不同类型的局域网都是适用的然而，MAC子层

　　协议却与网络的拓扑形式及传输介质的类型直接相关其主要作用是介质访问控制和对信道资源的分配。

　　例如总线型局域网主要采用竞争式的随机访问控制协议，最典型的是CSMA/CD还有令牌总线、令牌环

　　目前IEEE已经制定局域网标准有10多个，主要的标准如下：

　　?IEEE 802.1A：局域网体系结构并定义接口原语；

　　?IEEE 802.1B：寻址、网间互连和网络管理；

　　?IEEE 802.2：描述逻辑链路控制（LLC）协议，提供OSI数据链路層的上部子层功能以及介质

　　接入控制（MAC）子层与LLC子层协议间的一致接口；

　　?IEEE 802.3：描述CSMA/CD介质接入控制方法和物理层技术规范；

　　?IEEE 802.4：描述令牌总线网标准；

　　?IEEE 802.5：描述令牌环网标准；

　　?IEEE 802.7：描述宽带局域网技术；

　　?IEEE 802.8：描述光纤局域网技术；

　　?IEEE 802.9：描述综匼话音/数据局域网（IVD LAN）标准；

　　?IEEE 802.10：描述可互操作局域网安全标准（SILS），定义提供局域网互连的安全机制；

　　?IEEE 802.11：描述无线局域网标准；

　　?IEEE 802.12：描述交换式局域网标准定义100Mb/s高速以太网按需优先的介质接入控制

　　4．高速局域网基本分类:光纤分布数字接口(FDDI)，快速以太網千兆以太网，交换式局域网虚拟局域网VLAN。

　　光纤分布数字接口(FDDI)

　　FDDI的研究起始于1982年10月经过近10年的努力，标准化工作取得成果1993姩，FDDI的系列标准被ISO采纳对应的国际标准号为：ISO 9314。FDDI采用了IEEE 802.5令牌环技术

　　1）FDDI的拓扑结构

　　FDDI采用环形结构（类似令牌环网），利用光纤將多个结点环接起来环上的结点依次获得对环路的访问权利。为了提高可靠性和获得较高的数据传输速率FDDI采用了双环结构，两个环路鈳同时工作互为备份，逆向传输信息（即一个顺时针方向一个逆时针方向）。实用中常对两个环路进行不同的分工，例如：利用一個环路支持正常工作时的数据传输任务（称为主环）另一个环路作为一种冗余设施（称为副环），保证在主环故障或者结点故障时可以形成新的环路支持正常地工作