2.2　計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的組成

跟計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相似，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的組成也包括網(wǎng)絡(luò)硬件部分和網(wǎng)絡(luò)軟件部分。硬件部分主要包括計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備；軟件部分主要包括網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、傳輸協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件。

2.2.1　計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)硬件系統(tǒng)

（1）網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)

網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)是指網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送方與接收方之間的物理通路，常用的傳輸介質(zhì)分為有線傳輸介質(zhì)和無線傳輸介質(zhì)兩大類。有線傳輸介質(zhì)主要有雙絞線、同軸電纜和光纖。雙絞線和同軸電纜傳輸電信號(hào)，光纖傳輸光信號(hào)。無線傳輸介質(zhì)主要有微波、紅外線、激光等。

① 雙絞線　為了降低信號(hào)的干擾程度，將兩根絕緣銅導(dǎo)線相互扭繞在一起形成雙絞線，再將一對(duì)以上的雙絞線封裝在一個(gè)絕緣外套。雙絞線分為非屏蔽雙絞線（UTP）和屏蔽雙絞線（STP），適合于短距離通信。非屏蔽雙絞線價(jià)格便宜，傳輸速度偏低，抗干擾能力較差。屏蔽雙絞線抗干擾能力較好，具有更高的傳輸速度，但價(jià)格相對(duì)較貴。圖2-6所示為雙絞線。

圖2-6　雙絞線

② 同軸電纜　同軸電纜由一根圓柱內(nèi)導(dǎo)體銅質(zhì)芯線外包裹外導(dǎo)體屏蔽層組成，內(nèi)導(dǎo)體芯線和外導(dǎo)體屏蔽層之間用絕緣層隔開，為了增強(qiáng)抗干擾能力，電纜外層加上保護(hù)塑料層。按直徑的不同，同軸電纜可分為粗纜和細(xì)纜兩種：粗纜傳輸距離長(zhǎng)，性能好但成本高，網(wǎng)絡(luò)安裝、維護(hù)困難，一般用于大型局域網(wǎng)的干線；細(xì)纜安裝較容易，造價(jià)較低，但日常維護(hù)不方便，一旦一個(gè)用戶出故障，便會(huì)影響其他用戶的正常工作。圖2-7所示為同軸電纜。

圖2-7　同軸電纜

③ 光纖　光導(dǎo)纖維簡(jiǎn)稱光纖又叫光纜，它是應(yīng)用光學(xué)原理由一組光導(dǎo)纖維來傳播光束的、細(xì)小而柔韌的傳輸介質(zhì)，也是目前應(yīng)用最為廣泛的一種傳輸介質(zhì)。與其他傳輸介質(zhì)比較，光纖主要應(yīng)用于要求傳輸距離較長(zhǎng)、布線條件特殊的主干網(wǎng)連接，具有電磁絕緣性能好、信號(hào)衰減小、頻帶寬、傳輸速度快、傳輸距離大等特點(diǎn)，但造價(jià)比較昂貴。圖2-8所示為光纖。

圖2-8　光纖

④ 微波　微波是指波長(zhǎng)在1m（不含1m）到1mm之間的電磁波，其頻率很高，一般為300MHz～300GHz。利用微波傳輸信號(hào)時(shí)若傳輸距離過長(zhǎng)信號(hào)會(huì)出現(xiàn)衰減，為了解決這一問題，一般在40～60km左右的距離需架設(shè)中繼站，對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大后再傳輸。微波具有頻帶寬、傳輸速度快、建設(shè)費(fèi)用低等特點(diǎn)，常被應(yīng)用于長(zhǎng)途通信服務(wù)如手機(jī)通信。

⑤ 紅外線　紅外線是太陽(yáng)光線中眾多不可見光線中的一種。利用紅外線傳輸信號(hào)具有很強(qiáng)的方向性，防竊取能力強(qiáng)，但由于紅外線波長(zhǎng)太短（0.75～1000μm），頻率太高，不能穿透固體物質(zhì)，因而對(duì)環(huán)境因素較為敏感，只能應(yīng)用于室內(nèi)或近距離傳輸。

（2）網(wǎng)絡(luò)設(shè)備

除了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)外，還需要各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備才能將不同位置上獨(dú)立工作的計(jì)算機(jī)連接起來，形成計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。常見的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備主要有網(wǎng)卡、集線器、交換機(jī)、路由器等。

① 網(wǎng)卡　網(wǎng)卡也叫網(wǎng)絡(luò)適配器或網(wǎng)絡(luò)接口卡，是計(jì)算機(jī)與外界局域網(wǎng)連接時(shí)主機(jī)箱內(nèi)插入的一塊接口板。如圖2-9所示。網(wǎng)卡是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中最重要的連接設(shè)備之一。網(wǎng)卡的主要功能一方面是將網(wǎng)絡(luò)上接收來的數(shù)據(jù)，通過總線傳送給計(jì)算機(jī)，另一方面是將計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行封裝轉(zhuǎn)換后傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)上。

圖2-9　網(wǎng)卡

② 集線器　集線器（Hub）屬于數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中的基礎(chǔ)設(shè)備，如圖2-10所示。它工作在局域網(wǎng)環(huán)境，是計(jì)算機(jī)和服務(wù)器之間的連接設(shè)備。集線器的主要功能是對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行再生、整形、放大，以擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)的傳輸距離。Hub在功能上跟中繼器一樣，所以又被看作是一種多端口的中繼器或轉(zhuǎn)發(fā)器，當(dāng)以Hub為中心設(shè)備時(shí)，網(wǎng)絡(luò)中某條線路產(chǎn)生了故障，并不影響其他線路的工作。

圖2-10　集線器

常見的集線器接口數(shù)量有8口、16口、24口等。

③ 交換機(jī)　交換機(jī)（Switch）是集線器的升級(jí)換代產(chǎn)品，所以交換機(jī)也是一種網(wǎng)絡(luò)集中設(shè)備。如圖2-11所示。集線器在某一時(shí)刻只能進(jìn)行數(shù)據(jù)接收或數(shù)據(jù)發(fā)送，而交換機(jī)同時(shí)允許接收和發(fā)送數(shù)據(jù)。從理論上講交換機(jī)傳輸速度比集線器增加一倍，交換機(jī)的出現(xiàn)大大地改善了網(wǎng)絡(luò)性能，顯著地提高了網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行速度。

圖2-11　交換機(jī)　

④ 路由器　路由器（Router）是將局域網(wǎng)接入廣域網(wǎng)或?qū)⑻幱诓煌恢玫木钟蚓W(wǎng)通過廣域網(wǎng)互聯(lián)起來的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。如圖2-12所示。路由器是互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的樞紐，也是互聯(lián)網(wǎng)的主要結(jié)點(diǎn)設(shè)備。它不僅能實(shí)現(xiàn)連接功能，還能對(duì)不同網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)段之間的數(shù)據(jù)進(jìn)行“翻譯”，以便互聯(lián)起來的各個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間能互相“理解”對(duì)方。

圖2-12　路由器

2.2.2　計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)軟件系統(tǒng)

（1）網(wǎng)絡(luò)協(xié)議

不同的計(jì)算機(jī)有不同的“語言”，接入到網(wǎng)絡(luò)中的計(jì)算機(jī)要能實(shí)現(xiàn)相互通信和數(shù)據(jù)交換，就得有一套統(tǒng)一的彼此都能識(shí)別的“語言”，這就是網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是指為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)則、標(biāo)準(zhǔn)或約定的集合。

網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是由三個(gè)要素組成。

① 語義部分　規(guī)定了需要發(fā)出什么樣的控制信息，以及完成哪些動(dòng)作、做出什么響應(yīng)。

② 語法部分　規(guī)定了用戶數(shù)據(jù)與控制信息的寫法和格式。

③ 變換規(guī)則　規(guī)定數(shù)據(jù)交換的要求、標(biāo)準(zhǔn)、法則。

人們形象地把這三個(gè)要素描述為：語義表示要做什么操作，語法表示操作的對(duì)象，變換法則表示怎么做。

（2）網(wǎng)絡(luò)參考模型

為了使不同計(jì)算機(jī)廠家生產(chǎn)的計(jì)算機(jī)能夠相互通信，以便在更大的范圍內(nèi)建立計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）在1978年提出了“開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型”，即著名的ISO/OSI模型，簡(jiǎn)稱OSI模型。它將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的通信協(xié)議劃分為七層，自下而上依次為：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會(huì)話層、表示層、應(yīng)用層。分層的好處是利用層次結(jié)構(gòu)可以把開放系統(tǒng)的信息交換問題分解到一系列容易控制的軟硬件模塊中，而各層可以根據(jù)需要獨(dú)立進(jìn)行修改或擴(kuò)充功能。上三層總稱應(yīng)用層，用來控制軟件方面。下四層總稱數(shù)據(jù)流層，用來管理硬件。除了物理層之外其它層都是用軟件實(shí)現(xiàn)的。如圖2-13所示。

圖2-13　OSI網(wǎng)絡(luò)參考模型分層結(jié)構(gòu)

（3）TCP/IP協(xié)議

TCP/IP協(xié)議即傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議，是Internet最基本的協(xié)議，其主要作用是實(shí)現(xiàn)各種網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)的互聯(lián)通信。它由網(wǎng)絡(luò)層的IP協(xié)議和傳輸層的TCP協(xié)議組成。TCP/IP 定義了計(jì)算機(jī)如何連入因特網(wǎng)，以及數(shù)據(jù)如何在它們之間傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)。TCP負(fù)責(zé)發(fā)現(xiàn)傳輸?shù)膯栴}，

一有問題就發(fā)出信號(hào)，要求重新傳輸，直到所有數(shù)據(jù)安全正確地傳輸?shù)侥康牡亍６鳬P是給因特網(wǎng)的每一臺(tái)聯(lián)網(wǎng)設(shè)備規(guī)定一個(gè)地址。

TCP/IP實(shí)際上是一組協(xié)議，它包括了上百個(gè)各種功能的協(xié)議，采用了四層的層級(jí)結(jié)構(gòu)即應(yīng)用層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層、網(wǎng)絡(luò)訪問層。應(yīng)用層是TCP/IP協(xié)議的最高層，其功能跟OSI模型的最高三層相似。