计算机网络技术课程是计算机应用专业特别是网络工程施工和管理方向、物联网技术应用技术专业的核心基础课程之一,是一门必修课。下面我们来介绍一下这个课程。
一、定义
计算机网络就是通过光缆、电缆、电话线或无线通讯将两台以上的计算机互连起来的集合。包括广域网、城域网和局域网。
局域网的类型很多,若按网络使用的传输介质分类,可分为有线网和无线网;若按网络拓扑结构分类,可分为总线型、星型、环型、树型、混合型等;若按传输介质所使用的访问控制方法分类,又可分为以太网、令牌环网、FDDI网和无线局域网等。其中,以太网是当前应用最普遍的局域网技术。
局域网由网络硬件(包括网络服务器、网络工作站、网络打印机、网卡、网络互联设备等)和网络传输介质,以及网络软件所组成。
局域网通常是分布在一个有限地理范围内的网络系统,一般所涉及的地理范围只有几公里。局域网专用性非常强,具有比较稳定和规范的拓扑结构。决定局域网特性的四个主要技术是:拓扑结构、传输介质、介质访问控制方法、链路距离。
二、常见的局域网拓朴结构
这种结构的网络是各工作站以星形方式连接起来的,网中的每一个节点设备都以中防节为中心,通过连接线与中心 节点相连,如果一个工作站需要传输数据,它首先必须通过中心节点。由于在这种结构的网络系统中,中心节点是控制中心,任意两个节点间的通信最多只需两步,所以,能够传输速度快,并且网络构形简单、建网容易、便于控制和管理。但这种网络系统,网络可靠性低,网络共享能力差,并且一旦中心节点出现故障则导致全网瘫痪。
树形结构网络是天然的分级结构,又被称为分级的集中式网络。其特点是网络成本低,结构比较简单。在网络中,任意两个节点之间不产生回路,每个链路都支持双向传输,并且,网络中节点扩充方便、灵活,寻查链路路径比较简单。但在这种结构网络系统中,除叶节点及其相连的链路外,任何一个工作站或链路产生故障会影响整个网络系统的正常运行。
3、总线形结构
总线形结构网络是将各个节点设备和一根总线相连。网络中所有的节点工作站都是通过总线进行信息传输的。作为总线的通信连线可以是同轴电缆、双绞线,也可以是扁平电线。在总线结构中,作为数据通信必经的总线的负载能量是有限度的,这是由通信媒体本身的物理性能决定的。所以,总线结构网络中工作站节点的个数是有限制的,如果工作站节点的个数超出总线负载能量,就需要延长总线的长度,并加入相当数量的附加转接部件,使总线负载达到容量要求。总线形结构网络简单、灵活,可扩充性能好。所以,进行节点设备的插入与拆卸非常方便。另外,总线结构网络可靠性高、网络节点间响应速度快、共享资源能力强、设备投入量少、成本低、安装使用方便,当某个工作站节点出现故障时,对整个网络系统影响小。因此,总线结构网络是最普遍使用的一种网络。但是由于所有的工作站通信均通过一条共用的总线,所以,实时性较差。
环形结构是网络中各节点通过一条首尾相连的通信链路连接起来的一个闭合环形结构网。环形结构网络的结构也比较简单,系统中各工作站地位相等。系统中通信设备和线路比较节省。在网中信息设有固定方向单向流动,两个工作站节点之间仅有一条通路,系统中无信道选择问题;某个结点的故障将导致物理瘫痪。环网中,由于环路是封闭的,所以不便于搁充,系统响应延时长,且信息传输效率相对较低。环形网络有单环和双环,双环稳定性较好,适合于搭建规模较大的跨区域的校园网、城域网。
三、与广域网的区别
广域网(WAN),就是我们通常所说的Internet,它是一个遍及全世界的网络。局域网(LAN),相对于广域网(WAN)而言,主要是指在小范围内的计算机互联网络。这个“小范围”可以是一个家庭,一所学校,一家公司,或者是一个政府部门。BT中常常提到的公网、外网,即广域网(WAN);BT中常常提到私网、内网,即局域网(LAN)。
广域网上的每一台电脑(或其他网络设备)都有一个或多个广域网IP地址(或者说公网、外网IP地址),广域网IP地址一般要到ISP处交费之后才能申请到,广域网IP地址不能重复;局域网(LAN)上的每一台电脑(或其他网络设备)都有一个或多个局域网IP地址(或者说私网、内网IP地址),局域网IP地址是局域网内部分配的,不同局域网的IP地址可以重复,不会相互影响。
广域网(WAN、公网、外网)与局域网(LAN、私网、内网)电脑交换数据要通过l路由器或网关的NAT(网络地址转换)进行。一般说来,局域网(LAN、私网、内网)内电脑发起的对外连接请求,路由器或网关都不会加以阻拦,但来自广域网对局域网内电脑连接的请求,路由器或网关在绝大多数情况下都会进行拦截。无线局域网WLAN(Wireless Local Area Network)计算机局域网是把分布在数公里范围内的不同物理位置的计算机设备连在一起,在网络软件的支持下可以相互通讯和资源共享的网络系统。通常计算机组网的传输媒介主要依赖铜缆或光缆,构成有线局域网。但有线网络在某些场合要受到布线的限制:布线、改线工程量大;线路容易损坏;网中的各节点不可移动。特别是当要把相离较远的节点联结起来时,敷设专用通讯线路布线施工难度之大,费用、耗时之多,实是令人生畏。这些问题都对正在迅速扩大的联网需求形成了严重的瓶颈阻塞,限制了用户联网。
四、wlan
WLAN就是解决有线网络以上问题而出现的。WLAN利用电磁波在空气中发送和接受数据,而无线缆介质。WLAN的数据传输速率已经能够达到最高1000Mbps,传输距离可远至20km以上。无线联网方式是对有线联网方式的一种补充和扩展,使网上的计算机具有可移动性,能快速、方便的解决以有线方式不易实现的网络联通问题。
一般在网络建设当中,施工周期最长、对周边环境影响最大的就是网络布线的施工了。在施工过程时,往往需要破墙掘地、穿线架管。而WLAN最大的优势就是免去或减少了这部分繁杂的网络布线的工作量,一般只要在安放一个或多个接入点(AccessPoint)设备就可建立覆盖整个建筑或地区的局域网络。
在有线网络中,网络设备的安放位置受网络信息点位置的限制。而一旦WLAN建成后,在无线网的信号覆盖区域内任何一个位置都可以接入网络,进行通讯。
由于有线网络中缺少灵活性,这就要求网络的规划者尽可能地考虑未来的发展的需要,这就往往导致需要预设大量利用率较低的信息点。而一旦网络的发展超出了设计规划时的预期,又要花费较多费用进行网络改造。而WLAN可以避免或减少以上情况的发生。
WLAN有多种配置方式,能够根据实际需要灵活选择。这样,WLAN能够胜任只有几个用户的小型局域网到上千用户的大型网络,并且能够提供像“漫游(Roaming)”等有线网络无法提供的特性。
由于WLAN具有多方面的优点,其发展十分迅速。在最近几年里,WLAN已经在医院、商店、工厂和学校等不适合网络布线的场合得到了广泛的应用。