計算機網絡技術

(第二版）主編傅建民中國水利水電出版社第4章網絡拓撲結構與

網絡體系結構

本章任務網絡拓撲結構網絡體系結構4.1網絡拓撲結構4.1.1總線型網絡結構總線型拓撲結構采用單根數據傳輸線作為通信介質，所有的站點都通過相應的硬件接口直接連接到通信介質。主要優點有：●布線容易、電纜用量小。●可靠性高。●易于擴充。●易于安裝。總線型拓撲結構局限性：●故障診斷困難。●故障隔離困難。●中繼器配置。●通信介質或中間某一接口點出現故障，整個網絡隨即癱瘓。4.1.2星型網絡結構星型結構的網絡中，每一臺設備都通過傳輸介質與中心設備相連，而且每一臺設備只能與中心設備交換數據。星型拓撲結構的優點為：●可靠性高。●方便服務。●故障診斷容易。星型拓撲結構雖有許多優點，但也有缺點：●擴展困難、安裝費用高。●對中央節點的依賴性強。4.1.3環形網絡結構環型拓撲結構網絡是由一些中繼器和連接到中繼器的點到點鏈路組成的一個閉合環。在環型拓撲結構的網絡中，所有的通信共享一條物理通道。環型拓撲結構具有以下優點：●電纜長度短。●適用于光纖。●無差錯傳輸。環型拓撲結構的缺點為：●可靠性差。●故障診斷困難。●調整網絡比較困難。4.1.4網狀網絡結構網狀拓撲結構將網絡中站點實現點對點的連接。雖然一個簡單的局域網可以是一個網狀網絡，但這種拓撲結構更常用于企業級網絡和廣域網。因特網就是網狀廣域網的一個例子。網狀拓撲結構的優點：●所有設備間采用點到點通信，沒有爭用信道現象，帶寬充足。●每條電纜之間都相互獨立，當發生故障時，故障隔離定位很方便。●任何兩站點之間都有兩條或者更多線路可以互相連通，網絡拓撲的容錯性極好。網狀拓撲結構的缺點：●電纜數量多。●結構復雜、不易管理和維護。4.1.5混合型網絡結構1．星型總線該混合拓撲結構組合了星型和總線構造。2．菊花鏈型星型總線網絡拓撲還是過于簡單而不能代表一種典型的中等規模局域網。3．層次結構將設備按等級分層有許多原因。將拓撲結構層次化有以下幾種優點：對不同的組進行帶寬隔離，易于增加或隔絕不同的網絡組，易于與不同的網絡類型互連，因此，層次拓撲結構構成了高速局域網和廣域網設計的基礎。4.2網絡體系結構為了實現數據通信，相互通信的計算機必須遵守一定的協議。所謂協議是為了進行網絡中的數據交換而建立的規則、標準或約定。它由語法、語義和同步三個要素組成。為了減少協議設計的復雜性，大多數網絡都按層的方式來組織，每一層都建立在它的下層之上。在所有的網絡中，每一層的目的都是向它的上一層提供一定的服務，而把如何實現這一層的細節對上一層加以屏蔽。圖4-8說明了一個5層的協議:第5層協議第5層第4層第3層第2層第1層第5層第4層第3層第2層第1層4/5層接口3/4層接口2/3層接口1/2層接口主機1主機2第4層協議第3層協議第2層協議第1層協議物理介質圖4-8層、協議和接口4.2.2ISO/OSI開放系統互連參考模型過激標準化組織（ISO）成立于1947年,它專門就一些國際標準達成世界范圍的一致。為了建立一個國際范圍的網絡體系結構，國際標準化組織在1978年為開放系統互聯成立了一個專門分委員會，并于1980年12月發表了第一個草擬的開放系統互聯參考模型的協議書，在1983年把基本參考模型正式批準為國際標準，即“OSI／RM”。OSI開放系統模型包括七個層次：物理層、數據鏈路層、網絡層、傳輸層、會話層、表示層和應用層。圖4-9OSI參考模型分層結構圖物理層協議通信子網數據鏈路層協議應用層協議應用層表示層會話層傳輸層網絡層應用層表示層會話層傳輸層網絡層7654端系統A端系統B表示層協議會話層協議傳輸層協議網絡層協議鏈路層物理層鏈路層物理層層次321網絡層網絡層鏈路層鏈路層物理層物理層端節點端節點交換節點交換節點OSI參考模型各層的功能。1．物理層：主要功能是為數據鏈路層提供一個物理鏈接，以保證在通信信道上透明地傳輸比特流。2．數據鏈路層：主要功能是在兩個相鄰結點間的線路上，無差錯地傳輸數據幀。3．網絡層：主要功能是為數據分組進行路由選擇，并負責通信子網的流量控制、擁塞控制。4．運輸層：又稱為傳輸層或傳送層。主要功能是為會話層提供一個可靠的端到端連接以使兩個端系統之間透明地傳輸報文。運輸層的數據單元是報文。5．會話層：又稱為會晤層。主要功能是使用運輸層提供的可靠的端到端連接．在兩個應用進程之間建立會話連接，并對“會話”進行管理和控制，保征“會話”數據可靠傳送。在會話層以上各高層協議中，數據單元都稱為報文。6．表示層：主要功能是完成被傳輸數據的表示工作，包括數據格式、數據轉化、數據加密和數據壓縮等語法變換服務。7．應用層：是OSI參考模型中的最高層，其功能與計算機應用系統所要求的網絡服務目的有關。一般來講，應用層的主要功能是為應用系統提供訪問OSI環境的接口和服務。4.2.3TCP/IP模型體系結構TCP/IP模型分成了五個層次的結構，包括物理層、數據鏈路層、互聯層、傳輸層、應用層。圖4-11TCP/IP參考模型OSI參考模型應用層表示層會話層傳輸層網絡層數據鏈路層物理層TCP/IP參考模型應用層傳輸層互聯層數據鏈路層物理層物理層主要功能是為數據鏈路層提供一個物理鏈接，以保證在通信信道上透明地傳輸比特流。2.數據鏈路層主要功能是在兩個相鄰結點間的線路上，無差錯地傳輸數據幀。2．互聯層TCP/IP的互聯層又稱互聯網絡層，對應于OSI模型的網絡層，它是網絡互聯的基礎，提供無連接的分組交換服務。互聯網絡層的主要任務是將源主機的報文分組發送到網上，讓每個分組獨立地到達目的主機。互聯層的核心協議是互聯網協議IP。除IP協議之外，互聯層還包括地址解析協議（ARP）、反向地址解析協議（RARP）、Internet控制報文協議（ICMP）等。3．傳輸層TCP／IP參考模型的傳輸層與OSI參考模型的運輸層相對應。傳輸層的生要功能是提供兩臺機器之間端到端的數據傳送。該層定義了兩個協議：傳輸控制協議（TCP）和用戶數據報協議（UDP）。4．應用層應用層是參考模型中最高層，直接為用戶的應用進程提供服務。它包含了所有的高層協議，例如：超文本傳輸協議（HTTP）、文件傳輸協議（FTP）、簡單郵件傳送協議（SMTP）、實現域名解析的DNS協議、支持遠程登錄的TELNET及簡單文件傳送協議（TFTP）等。

TCP/IP是一系列協議組成的協議族，目前包含了100多個協議。TCP（TransmissionControlProtocol）被稱為傳輸控制協議，它一個端到端的協議，允許從一臺機器發出的字節流無差錯地發往互聯網上的其他機器。IP（InternetProtoco