浅谈信息化建设技术基础

  计算机网络概述
界上最早出现的计算机网络的雏形是美国1952年建立的一套半自动地面防空（SAGE）系统，
1984年国际标准化组织（ISO）颁布了“开放系统互连基本参考模型”（OSI）作为网络的体系结构标准。
1、计算机网络的分类
按网络的作用范围及计算机之间连接的距离可分为：局域网、广域网、城域网三种。
（1）局域网LAN（Local Area Network）。
局域网地理范围一般在10公里以内，通常局域网内的计算机分布于一幢大楼或距离很近的建筑群内。
（2）广域网WAN （Wide Area Network）。
广域网也叫远程网，它的地理范围可以是跨地区、跨国家、以至于全球。从几十公里到几万公里。如一个国家或洲际间建立的网络都是广域网。通常广域网是由许多小规模的网络系统互连而成的。随着互联网络技术的发展，广域网将得到更大的发展。广域网用于通信的传输装置和介质，一般都由电信部门提供，能实现广大范围内的资源共享。Internet网就是一个覆盖了180多个国家和地区、连接了上千万台主机的广域网。
（3）城域网MAN（Metropolitan Area Network）。
城域网介于广域网和局域网之间，作用距离从几十公里到上百公里，通常覆盖一个城市或地区。(按现在标准的网络规定，100公里以上为WAN，10公里以内为LAN，中间为MAN)
另外，网络还可按传输的信道分为：基带和宽带、模拟和数字网络等。按网络的拓扑结构可以分为总线形网络、星形网络、树形网络等。按交换技术可分为电路交换、报文交换、分组交换网络等。
 
2、计算机网络的特点
（1）资源共享
这是计算机网络的重要功能，也是组建计算机网络的重要目的之一。
（2）数据通信
（3）分布式处理。
（4）提高计算机系统的可靠性。
 
3、计算机网络的构成
  计算机网络的性能，取决于它的构成。计算机网络的构成一般分为网络硬件、网络拓朴结构、传输控制协议以及网络软件等。
1）、计算机网络硬件
计算机网络硬件的构成主要由网络服务器、网络工作站、网络适配器、通信介质及连接设备等。
（1）网络服务器
在基于个人计算机的局域网中，网络的核心是服务器。通常的网络中都有一台以上服务器。根据服务器在网络中的作用，又可将它分为文件服务器、打印服务器、通信服务器（如路由器）、数据库服务器（后两者属于应用服务器）等。
数据库服务器：不仅提供文件打印的服务功能，而且能处理用户从站点上提交的数据操作请求。
通信服务器：由于日常工作的需要常常将几个规模比较小的局域网互联组成一个较大的计算机网络系统，而这样的互联就需要有一个通信服务器把多个“小网”连在一起，这样才能使网络上的全体用户如同连在一个网上。而路由器就是一种专用网络通信服务器。
（2）网络工作站
网络工作站是用户入网操作的站点。工作站可以是普通的计算机，计算机用户通过工作站向服务器请求服务和访问共享资源，它通过网络从服务器中取出程序和数据用自己的CPU和内存进行处理。一般多用户系统使用的终端，不具备处理能力而不能称为工作站。
网络工作站：有带盘工作站和无盘工作站。带盘工作站由盘上的引导程序引导，与网络服务器连接。无盘工作站将引导程序放在网络适配器上的EPROM中，加电之后自动执行再与网中服务器连接。无盘工作站有两个优点：一是可以防止网络中的数据被任意拷贝，二是可以防止病毒通过工作站进入服务器。
因为工作站硬盘中的文件和数据并不能被子网上其它工作站用户共享，因此可以预先把不需要共享的数据放在工作站的硬盘上，而把可以进行共享的文件和数据放在服务器上，这样就可以提高效率且又能保障数据的安全。
工作站可以有自己的独立工作的操作系统，称为桌面操作系统，但与网络相连时需要将网络操作系统的有关部分如工作站连接软件放入工作站上。
（3）网络传输介质
⑴双绞线  双绞线由两根绝缘导线以螺旋绞合在一起，线芯是铜线。通常把若干对双绞线作为一根通信线使用。数据在双绞线里的传输速率是较高的，双绞线又分为屏蔽和非屏蔽两种。网络中一根双绞线最长不能超过100米。
⑵同轴电缆  同轴电缆分为基带和宽带两种。有线电视采用的就是宽带同轴电缆，而基带同轴电缆广泛用于计算机局域网中。基带同轴电缆又分为粗缆和细缆，前者，传输距离较长，网段最大长度在10Mbps 时可达500米左右，但价格贵。后者传输距离较短，网段最大长度可达200米左右，价格便宜。
⑶光缆  光缆由纤芯、包层和护套三部份组成。内层的纤芯是一根或多根非常细的玻璃或塑料制成的绞合线或纤维。每根纤维都由包层包着，最外层是护套。优点：光纤不受电磁干扰和噪声的影响，具有传输信息量大、损耗低、抗干扰能力强、传输率高，通信距离远、保密性强的特点。传输速率可达100Mbps，而且在6—8千米的连接中不用中继器，广泛应用于网络主干网的建设。
⑷微波  微波是指频率为1GHZ到10GHZ的电波，微波通信是一种无线电通信，不需架设明线或电缆。微波通信距离在50公里左右。它的优点是：容量大、受外界干扰少，传输质量高，适合在网络互联布线困难时使用。但也有缺点：保密性差、通信双方之间不能有建筑物体阻挡。
⑸卫星通信  卫星通信是利用人造卫星作为中继站转发微波信号。一颗同步卫星可以覆盖地球三分之一以上的表面，三颗卫星就可以把整个地球全部覆盖。卫星通信的优点是容量大、距离远，可靠性高；缺点是通信延迟时间长、易受气候影响。目前Internet和通信一般都采用卫星通信。
⑹电话线  美国，加拿大等一些国家的电话线是采用双绞线，可直接连接局域网，而我国通信线是平行线，不能直接联入网，要通过调制解调器方可连入局域网或Internet。
（4）网络连接设备
网络的连接还需要有网络连接设备才可以把网络相互联接在一起。连接设备常见的有网络适配器（网卡）、中继器和集线器（HUB）等。
⑴网络适配器(网卡)   它是网络通信的基本硬件，每一台工作站和服务器都必须配备一块网卡，计算机通过它与网络通信线路连接。它是将服务器和工作站连接到通信介质上,以实现数据传输。网卡还有如下功能：
l         由于计算机内部的低功率信号不能进行长距离传输，网卡可将其1。转换为大功率信号在网络电缆中进行传输。
l         计算机通过网卡接收网络上传来的串行数据流，并将其转换为并行数据流送往计算机存储器；发送时网卡又将存储器送来的并行数据流转换为并行数据流送往网络电缆。也就是说网卡2。负责数据帧的收发。
l         因为计算机的运行速度比网络传输速度快，因此网卡还3。起着数据缓冲的作用。
当前使用较为广泛的网卡有10Mbps以太网卡和100Mbps快速以太网卡多用于网络服务器和高档PC服务器、其介质支持双绞线或光纤。
一般网卡有三种接口：AUI（粗缆）、BNC（细缆）和RJ-45（双绞线）。现在的网卡一般都有RJ-4和BNC（细缆接口）接口中的一个，
⑵集线器(HUB)  HUB 又称为有源的多口转发器(Multi port Repeater)。集线器可使多个工作站连接到它上面，一般有N个口（常见的有8口、16口、32口等）双绞线接口RJ45,M个（常见的有1、2、3、4）BNC口，它一是1。便于布线，另外2。具有再生、放大和管理多路通信的能力。一个典型的12口HUB，可以通过RJ45接口连接12个工作站或其它HUB，通过BNC接口可以与细缆相连。
HUB的主要功能是：
l         当某个端口接收到信息时，HUB将其进行1。整形再生之后广播发往其它所有端口；
l         HUB本身可以2。自动检测信号碰撞，每当碰撞发生时，立即发出阻塞信号，以便通知其它接口（工作站）；
l         当某端口或工作站发生故障时，3。自动隔离发生故障的端口或工作站，不会影响其它端口的正常工作。
按传输速率，集线器可分为10Mbps和100Mbps两种。按工作方式可分为四种：
l         共享型集线器  是第一代产品，它简单地将一个端口送来的数据传递给其它端口，此外还具有一定的信号放大功能。它将总线连接变为星型连接。
l         智能集线器   除具有普通集线器的功能外，还具有路由选择功能和信号再生能力，使数据传输的可靠性得以加强。
l         带网管功能的智能集线器   这类集线器除具有路由选择、信号再生的能力外，还支持网络管理协议SNMP，能够被一些网络管理软件所识别，监测和管理。
l         交换式集线器  可以在端口之间进行数据帧交换，提高网络带宽的利用，适于连接多个服务器。
⑶中继器(Repeater)  中继器是用来对信号进行放大以使传输距离提高的一种设备。当网络的传输线路过长时,就会导致网络传输的信号幅度减弱而降低信噪比，为了保证传输信号有一定质量，把局域网分为若干网络段，相互之间用中继器加以连接，中继器放大从一个网络段接收的信号，然后把放大的信号重新发到下一个网段。随着网络技术与产品的发展，由于现在应用很普遍的集线器（Hub）自身就具备信号放大转发的功能，因此市场上已找不到单一功能的中继器。中继器的连接见图2-1：
 
用中继器连接各网段后，整个系统仍属于一个整体，各网段上的工作站可共享某一个网段上的一个服务器，很明显，只有同种类型（使用相同协议）的局域网使用中继器才有效，一般最多可用四个中继器将粗缆局域网扩展到2.5公里，或将细缆局域网延伸到1公里。
（5）网络互连设备
网络互连是指局域网与局域网、主机系统与局域网、局域网与广域网的连接。网络的互连设备有网桥、路由器和网关。此外计算机若要用电话线连网，还得配置调制解调器（Modem）。
网桥（bridge）一般用于同类型局域网之间的互连，且各局域网采用同样的网络操作系统。它最常用于连接两个Ethernet（以太网）局域网。网桥监视在每个网络上飞快传递的所有包，当它发现一个网络上的数据包要想到另一个网上的主机时就将其传送出去。网桥的优点是它工作透明，被传送的包的主机不会觉察到网桥的介入，而一个网桥却能同时处理大量的网络通讯。但它的缺点是它只连接两个同类型网络，连接速度快且物理上不相邻的网络十分困难。
路由器(Router)  是网络互连中使用较多的设备，它用于连接多个逻辑上分开的子网，每个子网代表一个单独的网络。当从一个子网传输数据到另一个子网时，就由路由器来完成这项工作。路由器具有判断网址和选择路径的功能，它在复杂的网络环境中可建立起较灵活的连接。它可以将同一种类的网络联为一体，也可将不同类型的网络联在一起，路由器知道任意两站之间的所有路径，也了解哪条路径最短，从而决定选择最短路径传送信息。但也有不足：移动包的速度不及网桥，因为它需更多计算来推断如何传送包，尤其是当网络速度不同时。
网关(Gateway)又称协议转换器。将两个使用不同协议的网络段连接在一起的设备。主要用于不同体系结构的网络或局域网与主机的连接。它的作用就是对两个网络段中的使用不同传输协议的数据进行互相的翻译转换。网关不仅有特殊的协议，还有特定的应用程序，因为将电子邮件从一个网络转至另一个网络的方式不同于转化远程终端会话方式。一个商业内部局域网就常常需要通过网关发送电子邮件到Internet的相关地址。
调制解调器（Modem）  是目前单机通过电话线连网所必需的一种转换设备。它的功能是将计算机输出的数字信号转换成可以在电话上传送的模拟信号(音频)，并通过电话线传出，同时也通过电话线将模拟信号转换为数字信号进行接收。（接收的是数字信号，传送的是模拟信号）
（6）网络软件
网络软件主要是指网络操作系统。在当今流行的“客户机／服务器”（C/S）体系结构中，是把网络操作系统的主要部分放在服务器上，行使对网络资源的管理，为客户机提供各种网络服务。
2、计算机网络的拓扑结构加像
网络的拓朴类型主要可分为以下五种：总线形、星形、环形、树形、全互联形。
（1）总线形拓朴结构
总线形网络的优点是：结构简单、灵活，对结点设备的增加和拆除非常方便；可靠性高，网络响应速度快；设备投入量少，成本低；共享资源能力强。是目前广泛使用的一种结构。
总线形网络的缺点是：故障诊断和隔离比较困难，任何通信线路的故障都会导致整个网络不能正常运行；站点增加，信息量大时，总线负担沉重，就会发生延迟发送的问题。
（2）星形拓朴结构
星形结构的优点：结构简单，建网容易，易于维护管理，故障隔离及检测容易，网络延迟时间较短。
星形网络的主要缺点是：主结点负担过重，容易形成系统的“瓶颈”。线路的利用率较低，网络共享能力较差；网络可靠性差，一旦中央结点出现故障，整个网络瘫痪。
（3）环形拓朴结构
环形网络的优点是：网络中的数据是单向流动，任意两个站点之间只有一条通路，结构简单，由此使得通信连接、软件管理都较简单并容易实现；另外由于站点之间是点到点结构无碰撞，所以传输数据速度快、距离远，适合数据量大的情况；当网络中某个站点出现故障时，不会影响网络中其它站点，因而整个网络的可靠性高。
主要缺点是当结点较多时，由于信息串行穿过多个结点环路接口，影响传输效率，使网络响应时间变长，由于环路封闭，因此一旦要增加新的结点，原来的环路要进行修改，使得扩充不方便。
                   
（4）树形拓朴结构
树形网络的优点是扩充方便、灵活、成本低。缺点是除了叶结点外，任一结点或连线的故障会影响其所在支路网络的正常工作。
（5）网状拓朴结构
如果连接的设备有n个，所需线路将达到n(n-1)/2条。显而易见，
①全互联型网络。优点：它的速度较快，可靠性高，缺点：但投资规模大。
　　②不规则型网络。网络中的结点连接无一定规则，这种网络一般是结点较分散的广域网。
另外，由卫星和微波通信构成的无线网可看作是任意、无约束的网状结构。
2.1.2  Internet网基础与应用
1、Internet网的起源及发展
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