7.2  计算机网络系统

7.2.1  网络硬件

1.网络的主体设备

计算机网络中的主体设备称为主机（Host），一般可分为中心站（又称为服务器）和工作站（客户机）两类。

服务器是为网络提供共享资源的基本设备，在其上运行网络操作系统，是网络控制的核心。其工作速度、磁盘及内存容量的指标要求都较高，携带的外部设备多且大都为高级设备。

工作站是网络用户入网操作的节点，有自己的操作系统。用户既可以通过运行工作站上的网络软件共享网络上的公共资源，也可以不进入网络，单独工作。用作工作站的客户机一般配置要求不是很高，大多采用个人微机并携带相应的外部设备，如打印机、扫描仪、鼠标等。 

2.网络的连接设备

网卡

网卡又叫网络适配器（NIC），是计算机网络中最重要的连接设备之一，如图所示，一般插在机器内部的总线槽上，网线则接在网卡上。

网卡的作用：

    ① 提供固定的网络地址。

    ② 接收网线上传来的数据，并把数据转换为本机可识别和处理的格式，通过计算机总线传输给本机。

    ③ 把本机要向网上传输的数据按照一定的格式转换为网络设备可处理的数据形式，通过网线传送到网上

集线器 

集线器是计算机网络中连接多台计算机或其他设备的连接设备，其外观如图所示。

集线器主要提供信号放大和中转的功能。一个Hub上往往有4个、8个或更多的端口，可使多个用户机通过双绞线电缆与网络设备相连，形成带集线器的总线结构（通过Hub再连接成总线拓扑或星形拓扑）。

Hub上的端口彼此相互独立，不会因某一端口的故障影响其他用户。

集线器只包含物理层协议。

中继器 

中继器的作用是为了放大电信号，提供电流以驱动长距离电缆，增加信号的有效传输距离。从本质上看可以认为是一个放大器，承担信号的放大和传送任务。

中继器属于物理层设备，用中继器可以连接两个局域网或延伸一个局域网，它连起来的仍是一个网络，与集线器处于同一协议层次。

网桥 

网桥是网络中的一种重要设备，它通过连接相互独立的网段从而扩大网络的最大传输距离。网桥是一种工作在数据链路层的存储-转发设备。

作为网段与网段之间的连接设备，它实现数据包从一个网段到另一个网段的选择性发送，即只让需要通过的数据包通过而将不必通过的数据包过滤掉，来平衡各网段之间的负载，从而实现网络间数据传输的稳定和高效。 

路由器

 

路由器属于网间连接设备，它能够在复杂的网络环境中完成数据包的传送工作。它能够把数据包按照一条最优的路径发送至目的网络。

路由器工作在网络层，并使用网络层地址（如IP地址等）。路由器可以通过调制解调器与模拟线路相连，也可以通过通道服务单元/数据服务单元（CSU/DSU）与数字线路相连。      

路由器比网桥功能更强，网桥仅考虑了在不同网段数据包的传输，而路由器则在路由选择、拥塞控制、容错性及网络管理方面做了更多的工作。

交换机 

交换机发展迅猛，基本取代了集线器和网桥，并增强了路由选择功能。

 交换和路由的主要区别在于交换发生在OSI参考模型的数据链路层，而路由发生在网络层。交换机的主要功能包括物理编址、错误校验、帧序列以及流控制等。目前有些交换机还具有对虚拟局域网（VLAN）的支持、对链路汇聚的支持，有的甚至具有防火墙功能。交换机的外观与Hub相似。

从应用领域来分，交换机可分为局域网交换机和广域网交换机；

从应用规模来分，交换机可分为企业级交换机、部门级交换机和工作组级交换机。

网关 

网关又称协议转换器，是软件和硬件的结合产品，主要用于连接不同结构体系的网络或用于局域网与主机之间的连接。网关工作在OSI模型的传输层或更高层，在所有网络互连设备中最为复杂，可用软件实现。网关没有通用产品，必须是具体的某两种网络互连的网关。

目前广域网大多数采用X.25公用数据网，为了能从局域网上访问X.25的资源，就需要有一种设备把X.25和局域网的差别隐藏起来。中继器、网桥或路由器都不足以弥补这两者间巨大的差异，于是引入了网关。

3.网络的传输介质

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。

通常，评价一种传输介质的性能指标主要包括以下内容：

传输距离：数据的最大传输距离。

抗干扰性：传输介质防止噪声干扰的能力。

 带宽：指信道所能传送的信号的频率宽度，也就是可传送信号的最高频率与最低频率之差。信道的带宽由传输介质、接口部件、传输协议以及传输信息的特性等因素所决定。它在一定程度上体现了信道的传输性能，是衡量传输系统的一个重要指标。通常，信道的带宽大，信道的容量也大，其传输速率相应也高。

衰减性：信号在传输过程中会逐渐减弱。衰减越小，不加放大的传输距离就越长。

性价比：性价比越高说明我们的投入越值，对于降低网络建设的整体成本很重要。

根据传输介质形态的不同，我们可以把传输介质分为有线传输介质和无线传输介质。 

1. 有线传输介质

    有线传输介质指用来传输电或光信号的导线或光纤。有线介质技术成熟，性能稳定，成本较低，是目前局域网中使用最多的介质。有线传输介质主要有双绞线、同轴电缆和光纤等。

2. 无线传输 

  无线传输的主要形式有无线电频率通信、红外通信、微波通信和卫星通信等。 

7.2.2  网络软件

计算机网络软件可分为网络系统软件和网络应用软件两大类

网络系统软件是控制和管理网络运行、提供网络通信、分配和管理共享资源的网络软件，它包括网络操作系统、网络协议软件、通信控制软件和管理软件等。

网络操作系统（NOS，Network Operating system）是指能够对局域网范围内的资源进行统一调度和管理的程序，它是计算机网络软件的核心程序，是网络软件系统的基础。

网络协议软件（如TCP/IP协议软件）是实现各种网络协议的软件，它是网络软件中最重要的核心部分，任何网络软件都要通过协议软件才能发生作用。

网络应用软件是指为某一个应用目的而开发的网络软件（如远程教学软件、电子图书馆软件、Internet信息服务软件等）。网络应用软件为用户提供访问网络的手段、网络服务、资源共享和信息的传输。