2.2.1  局域网和广域网的定义

网络是电子商务系统最重要的基础设施。按计算机联网的区域大小，我们可以把网络分为局域网（LAN，Local Area Network）和广域网（WAN，Wide Area Network）。局域网是指在一个较小地理范围内的各种计算机网络设备互连在一起形成的通信网络，它可以包含一个或多个子网，通常局限在几千米的范围之内，如在一个房间、一座大楼，或是在一个校园内的网络就称为局域网。广域网连接的地理范围较大，常常是一个国家或是一个洲。其目的是让相距较远的各局域网实现互连。我们平常讲的Internet就是最大最典型的广域网。

2.2.2  局域网

1．网络的拓扑结构

计算机网络的拓扑结构指的是网络节点和节点之间通信链路所组成的几何形状，它是网络站点之间实现互连的一种方式。

（1）星状拓扑结构

在星状拓扑结构中，每一个节点都由一条点到点链路与公共中心节点相连，任意两个节点之间的通信都必须通过中心节点，而且也只能通过中心节点才能通信，公共中心节点通过存储转发技术实现两个节点之间数据的传输，如图2-2所示。

星状拓扑结构的特点主要是结构简单，容易扩展，但是中心节点负担太重，可靠性不强，效率不高。目前千兆以太网一般都是将计算机直接接到交换机上，即采用这种拓扑结构。

（2）总线状拓扑结构

总线拓扑结构采用一条单根的通信线路作为公共的数据传输通道，所有的节点都通过接口直接连接到总线上，并通过总线进行数据传输。这种拓扑结构的通信网络中只有传输媒体，没有交换机等网络设备，所有网络站点都通过总线实现互连，如图2-3所示。                   

  总线结构采用广播式传输技术，如CSMA/CD协议，一个节点发送数据到总线上，其他的节点不能再发送数据，只能监听总线，如果是自己的数据就接收，否则丢弃。总线拓扑结构的特点是结构简单、易于扩展、网络响应速度快、成本低等，但是网络效率和带宽利用率低。

（3）环状拓扑结构

环状拓扑结构指的是各个网络节点通过环节点连在一条首尾相连的闭合环状通信线路中，环节点通过点到点链路连接成一个封闭的环，每个环节点都有两条链路与其他环节点相连，如图2-4所示。

令牌环网和FDDI等都是这种环状拓扑结构，它的主要特点就是实时性好、结构简单、没有路径选择，但是可靠性差。

（4）树状拓扑结构

树状拓扑结构是由总线状和星状拓扑结构发展而来。由总线拓扑结构派生而来的拓扑中，每一个分支都是总线结构，各个总线分支连成星状。而由星状拓扑结构派生而来的拓扑中，每一个节点都同时可能是其他节点的中心节点，如图2-5所示。 

   这种结构易于扩展，可靠性高，但是对根节点依赖性大，电缆成本高。

（5）网状拓扑结构

网状拓扑结构就是网络节点与通信线路互连成不规则的形状，节点之间至少有两条链路连接到其他节点，如图2-6所示。 

网状拓扑结构一般适用于大型主干网，如教育网等，Internet也是这种结构，主要特点是可靠性高、容易进行流量控制管理，但是需要路径选择，实现比较复杂，成本高。

2．常用的局域网设备

（1）网络适配器

网络适配器又称网卡或网络接口卡（NIC），英文名Network Interface Card。它是使计算机联网的设备，如图2-7所示。网卡（NIC）一般插在计算机主板插槽中，负责将用户要传递的数据转换为网络上其他设备能够识别的格式，通过网络介质传输。它的主要技术参数为带宽、总线方式、电气接口方式等。它的基本功能为：实现从并行到串行的数据转换，进行包的装配和拆装，实现网络存取控制，控制数据缓存和网络信号。每块网卡都有一个唯一的网络节点地址，它由网卡生产厂家在生产时固化在ROM中。

根据网络技术的不同，网卡的分类也有所不同，如ATM网卡、令牌环网卡和以太网网卡等。目前局域网主要采用以太网技术，因此常用的是以太网的网卡。按网卡所支持带宽的不同可分为10M网卡、100M网卡、10/100M自适应网卡、10/100/1000M自适应网卡等；根据网卡总线类型的不同，主要分为ISA网卡、EISA网卡和PCI网卡等类型，目前最常用的是PCI网卡。网卡的接口类型。根据传输介质的不同，网卡接口分为AUI接口（粗缆接口）、BNC接口（细缆接口）和RJ-45接口（双绞线接口）三种接口类型，目前最常见的是RJ-45接口。

（2）集线器

集线器（HUB）是对网络进行集中管理的最小单元，像树的主干一样，它是各分支的汇集点，如图2-8所示。HUB是一个共享设备，其实质是一个中继器，而中继器的主要功能是对接收到的信号进行再生放大，以扩大网络的传输距离。因为HUB只是一个信号放大和中转的设备，所以它不具备自动寻址能力，即不具备交换作用。所有传到HUB的数据均被广播到与之相连的各个端口，容易形成数据堵塞，因此有人称集线器为“傻HUB”。

（3）交换机

交换机（SWITCH）是一种基于MAC（网卡的硬件地址）识别，能完成封装转发数据包功能的网络设备，如图2-9所示。交换机可以“学习”MAC地址，并把其存放在内部地址表中，通过在数据帧的始发者和目标接收者之间建立临时的交换路径，使数据帧直接由源地址到达目的地址。，交换机可分为10M，100M和1000M等几种类型。

交换机速度比HUB快，这是由于HUB不知道目标地址在何处，发送数据到所有的端口。而交换机中有一张路由表，如果知道目标地址在何处，就把数据发送到指定地点，如果它不知道就发送到所有的端口。这样过滤可以帮助降低整个网络的数据传输量，提高效率。目前交换机基本代替了HUB。

（4）线缆

计算机和网络设备要通过线缆连接在一起，在局域网中常见的线缆主要有双绞线、同轴电缆和光缆三种。

① 双绞线。双绞线（Twisted Pairwire，TP）是布线工程中最常用的一种传输介质。双绞线是由按一定扭距相互绞合在一起的类似于电话线的传输媒介，每根线加绝缘层并有色标标记。成对线的扭绞旨在将电磁辐射和外部电磁干扰减到最小。目前，双绞线可分为非屏蔽双绞线（Unshielded Twisted Pair，UTP）和屏蔽双绞线（Shielded Twisted Pair，STP）。我们平时接触比较多的就是UTP线。EIA/TIA（电气工业协会／电信工业协会）为双绞线电缆定义了几种不同质量的型号，分别为第一类、第二类、第三类、第四类、第五类和超五类、六类和超六类以及七类双绞线，类型数字越大、版本越新，技术越先进、带宽也越宽，当然价格也越贵。第三类双绞线在以前的以太网中（10M）比较流行，目前常用的是第五类、超五类以及六类双绞线。第五类双绞线增加了绕线密度，外套一种高质量的绝缘材料，用于最高传输速率为100Mbps的数据传输。超五类线主要用于千兆位以太网，而六类线最适用于传输速率高于1Gbps的应用。使用双绞线组网，双绞线和其他网络设备（如网卡）的连接介质必须是RJ45接头（也叫水晶头）。

② 同轴电缆。同轴电缆可分为两类：粗缆和细缆，这种电缆在实际应用中很广，如有线电视网，就是使用同轴电缆。不论是粗缆还是细缆，其中央都是一根铜线，外面包有绝缘层。同轴电缆由内部导体环绕绝缘层、绝缘层外的金属屏蔽网和最外层的护套组成。这种结构的金属屏蔽网可防止中心导体向外辐射电磁场，也可用来防止外界电磁场干扰中心导体的信号。它的特点是抗干扰能力好，传输数据稳定，价格便宜。

③ 光缆。光缆不仅是目前可用的媒介，而且是今后若干年后将会继续使用的媒介，其主要原因是这种媒介具有很大的带宽。光缆是由许多细如发丝的塑胶或玻璃纤维外加绝缘护套组成，光束在玻璃纤维内传输，防磁防电，传输稳定，质量高，适于高速网络和骨干网。光缆与电导体构成的传输媒介最根本的差别是：它的传输信息是光束，而非电气信号。因此，光缆传输的信号不受电磁的干扰。

实际上，在很多不方便布线的场合，我们还可以采用无线媒介来连接网络。无线媒介有三种主要类型：无线电、微波和红外线，这里不再赘述。

2.2.3  Internet

Internet是计算机交互网络的简称，又称网际网。它是利用通信设备和线路将全世界上不同地理位置的、功能相对独立的、数以千万计的计算机系统互连起来，以功能完善的网络软件（网络通信协议、网络操作系统等）实现网络资源共享和信息交换的数据通信网。

Internet最早起源于美国国防部高级研究计划署DARPA（Defence Advanced Research Projects Agency）的ARPAnet，该网于1969年投入使用。ARPAnet是现代计算机网络诞生的标志。

从20世纪60年代起，由ARPA提供经费，联合计算机公司和大学共同研制而发展起来ARPAnet网络。最初，ARPAnet主要用于军事研究目的，它主要是基于这样的指导思想：网络必须经受住故障的考验以维持正常的工作，一旦发生战争，当网络的某一部分因遭受攻击而失去工作能力时，网络的其他部分应能维持正常的通信工作。ARPAnet在技术上的另一个重大贡献是TCP/IP协议簇的开发和利用。作为Internet的早期骨干网，ARPAnet的试验奠定了Internet存在和发展的基础，较好地解决了异种机网络互连的一系列理论和技术问题。

1983年，ARPAnet分裂为两部分：ARPAnet和纯军事用的MILNET。同时，局域网和广域网的产生和蓬勃发展对Internet的进一步发展起了重要的作用。其中最引人注目的是美国国家科学基金会（National Science Foundation，NSF）建立的NSFnet。NSF在全美建立了按地区划分的计算机广域网，并将这些地区网络和超级计算机中心互连起来。NFSnet于1990年6月彻底取代了ARPAnet而成为Internet的主干网。

NSFnet对Internet的最大贡献是使Internet向全社会开放，而不像以前的那样仅供计算机研究人员和政府机构使用。1990年9月，由Merit，IBM和MCI公司联合建立了一个非营利的组织——先进网络科学公司（Advanced Network &Science Inc.，ANS）。ANS的目的是建立一个全美范围的T3级主干网，它能以45Mbps的速率传送数据。到1991年年底，NSFnet的全部主干网都与ANS提供的T3级主干网相连。

Internet的第二次飞跃归功于Internet的商业化，商业机构一踏入Internet这一陌生世界，很快发现了它在通信、资料检索、客户服务等方面的巨大潜力。于是世界各地的无数企业纷纷涌入Internet，带来了Internet发展史上的一个新的飞跃。

1．TCP/IP协议

支持互联网基本操作的两个协议是传输控制协议（TCP）和互联网协议（IP）。我们通常用TCP/IP来表示这两种协议。该协议可以保证数据安全可靠地到达指定的目的地。

TCP/IP协议所采用的通信方式是分组交换方式。分组交换就是数据在传输时被分解为若干段，成为“包”，这些包上标有源地址、次序和目的地址，它们在网络中从一台计算机传输到另一台计算机，直至达到目的地。每个包都可以选择网络中不同的线路，而且可能不按顺序到达目的地。到达目的地后，把这些包集中起来，并把所有的包按照原来的次序重新组合成原来的数据。

TCP协议控制信息在互联网传输前进行打包和到达目的地后进行重组，而且它还具有检查和处理错误的功能，如果发现数据在传输过程中出现丢失和失真等现象，还可以请求发送端重发，因此TCP协议为两台主机提供高可靠性的数据通信。而IP协议具有利用路由算法进行路由选择的功能，控制信息包从源到目的地的传输路径。

2．IP地址和域名

（1）IP地址

为了使连入Internet的众多计算机主机在通信时能够相互识别，Internet中的每一台主机都被分配一个由32位二进制数组成的唯一的标识符，该标识符被称为IP地址。由于二进制不容易记忆，我们通常用4个十进制数来表示IP地址。每个十进制数代表8位二进制数，取值范围为0～255，各数之间用一个点号“.”分开。例如，“202.103.229.38”。

实际上每个IP地址是由网络号（NetID）和主机号（HostID）两部分组成的。网络号标识主机所连接的网络，主机号则标识该网络上特定的那台主机。IP地址分为A、B、C、D、E等5类，常用的是B类和C类。

凡是以二进制0开始的IP地址均属于A类地址，其网络号为7位二进制数，主机号为24位二进制数；凡是以二进制10开始的IP地址均属于B类地址，其网络号为14位二进制数，主机号为16位二进制数；凡是以二进制110开始的IP地址均属于C类地址，其网络号为21位二进制数，主机号为8位二进制数。

由此可以看出，A类地址可表达的网络数最少，但可表达每个网络中的主机数最多，适合分配给大型网络中的计算机；而B类地址适合分配给中等规模网络中的计算机，C类地址适合分配小型网络中的计算机。

需要说明的是，上面我们讲述的是IPv4中对IP地址的规定，随着Internet规模的迅速增大，IPv4的地址空间面临耗尽的危险。因此在下一代互联网协议IPv6中已经将IP地址的长度由32位扩展到128位。

（2）域名

IP地址是以数字来代表主机的地址，比较难记。为了记忆和使用的方便，也为了便于网络地址的分层管理和分配，Internet在1984年采用了域名管理系统（Domain Name System，DNS），域名是用来表示IP地址的单词组，域名包括以句点间隔的两个以上的单词。域名最右边是顶级域名，最左边是主机的名称，中间为各级子域名。例如，南京财经大学WWW服务器的IP地址是“210.28.80.4”，域名为www.nufe.edu.cn。

目前，互联网上的域名体系中共有三类顶级域名：类别顶级域名、地理顶级域名、新顶级域名。

① 类别顶级域名。该域名共有7个，也就是现在通常说的国际域名。由于Internet最初是在美国发源的，因此最早的域名并无国家标识，人们按用途把它们分为几个大类，它们分别以不同的后缀结尾：.com（用于商业公司）；.net（用于网络服务）；.org（用于组织协会等）；.gov（用于政府部门）；.edu（用于教育机构）；.mil（用于军事领域）；.int（用于国际组织）。最初的域名体系也主要供美国使用，因此美国的企业、机构、政府部门等所用的都是“国际域名”，随着Internet向全世界的发展，.edu、.gov、.mil一般只被美国专用外，另外三类常用的域名.com、.org、.net则成为全世界通用。

② 地理顶级域名。这类域名共有243个国家和地区的代码，例如.CN代表中国，.UK代表英国（详见全球国家/地区顶级地理域名后缀）。这样以.CN为后缀的域名就相应的叫做“国内域名”。

③ 顶级域名，也就是所谓的“新顶级域名”，是ICANN根据互联网发展需要，在2000年11月做出决议，从2001年开始使用的国际顶级域名，也包含7类：biz，info，name，pro，aero，coop，museum。其中前4个是非限制性域，后3个是限制性域，例如，aero需是航空业公司注册，museum需是博物馆，coop需是集体企业（非投资人控制，无须利润最大化）注册。

在Internet上，域名与IP地址之间是一一对应的，域名虽然便于记忆，但机器之间只能识别IP地址，因此在实际使用时，所有输入的域名必须先转换为IP地址，这种从域名到IP地址的转换便称为域名解析，域名解析需要由专门的域名解析服务器来完成，整个过程是自动进行的。

3．网络互联设备

网络互联通常是指将不同的网络或相同的网络用互联设备连接在一起而形成一个范围更大的网络，也可以是为增加网络性能和便于管理而将一个原来很大的网络划分为几个子网或网段。

网络互联中常用的设备有路由器（Router）和调制解调器（Modem）等，下面分别进行介绍。

（1）路由器

路由器是互联网的主要节点设备。路由器通过路由决定数据的转发。转发策略称为路由选择（Routing），这也是路由器名称的由来（Router，转发者）。作为不同网络之间互相连接的枢纽，路由器系统构成了基于TCP/IP的Internet的主体脉络，也可以说，路由器构成了Internet的骨架。它的处理速度是网络通信的主要瓶颈之一，它的可靠性则直接影响着网络互联的质量。

（2）调制解调器

调制解调器作为末端系统和通信系统之间信号转换的设备，是广域网中必不可少的设备之一。调制解调器分为同步和异步两种，分别用来与路由器的同步和异步串口相连接，同步可用于专线、帧中继、X.25等，异步用于PSTN的连接。

4．互联网接入方式

目前常见的上网方式通常有以下7种。

（1）ISDN

ISDN的英文全称是Integrated Services Digital Network，即综合业务数字网。它能提供端到端的数字连接，用来承载包括语音和非语音等多种电信业务。ISDN分为两种：N-ISDN（窄带综合业务数字网）和B-ISDN（宽带综合业务数字网）。目前我们国内使用的是N-ISDN。由于ISDN是数字信号，所以比普通模拟电话信号更加稳定，ISDN比模拟电路更不易阻塞，并且它可以按需拨号。

（2）DDN专线 

DDN是Digital Data Network的缩写，即数字数据网，即平时所说的专线上网方式。数字数据网是一种由光纤、数字微波或卫星等数字传输通道和数字交叉复用设备组成的数字数据传输网，它可以为用户提供各种速率的高质量数字专用电路和其他新业务，以满足用户多媒体通信和组建中高速计算机通信网的需要。它的速率在64Kbps～2Mbps范围内可选。

（3）ATM异步传输方式 

ATM是目前网络发展的最新技术，它采用基于信元的异步传输模式和虚电路结构，从根本上解决了多媒体的实时性及带宽问题。ATM实现了面向虚链路的点到点传输，它通常提供155Mbps的带宽。

（4）ADSL

ADSL是Asymmetric Digital Subscriber Loop的缩写，即非对称数字用户环路。它的特点是能在现有的铜双绞普通电话线上提供高达8Mbps的下载速率和1Mbps的上行速率，传输距离为3～5km。其优势在于不需要重新布线，它充分利用现有的电话线网络，只需在线路两端加装ADSL设备即可为用户提供高速高带宽的接入服务，它的速度是普通Modem拨号上网的速度所不能企及的，就连最新的ISDN（一线通）的传输率大约也只有它的百分之一。这种上网方式不但降低了技术成本，而且大大提高了网络速度，因而受到了许多用户的关注。

（5）有线电视网

利用有线电视网进行通信，可以使用Cable Modem，即电缆调制解调器，进行数据传输。Cable Modem主要面向计算机用户的终端。它是连接有线电视同轴电缆与用户计算机之间的中间设备。目前的有线电视节目传输所占用的频宽一般为50～550MHz，有很多的频带资源都没有得到有效利用。有线电视一般从42～750MHz之间的电视频道中分离出一条6MHz的信道，用于下行传送数据。它无须拨号上网，不占用电话线，可永久连接。服务商的设备同用户的Modem之间建立了一个VLAN（虚拟专网）连接，大多数的Modem提供一个标准的10BaseT以太网接口，同用户的PC设备或局域网集线器相连。

（6）PSTN拨号

PSTN是Published Switched Telephone Network的缩写，即公用电话交换网，该技术是利用PSTN通过调制解调器拨号实现用户接入的方式。这种接入方式是大家非常熟悉的一种接入方式，目前最高的速率为56Kbps，已经达到仙农定理确定的信道容量极限，这种速率远远不能够满足宽带多媒体信息的传输需求。但由于电话网非常普及，用户终端设备Modem很便宜，在100～500元之间，而且不用申请就可开户，只要家里有计算机，把电话线接入Modem就可以直接上网。因此，PSTN拨号接入方式比较经济。

（7）无线接入

无线接入是指从交换结点到用户终端部分或全部采用无线手段的接入技术。常用的无线接入技术包括GSM接入技术（蜂窝模拟移动技术9.6k）、CDMA接入技术（码分多址分组数据传输技术153.6k）、GPRS接入技术（电路数据交换技术115.2k）、CDPD接入技术（蜂窝式数字分组数据19.2k）、LMDS接入技术（固定无线宽带接入技术10M）、DBS（数字直播卫星接入技术12M）、Blue Tooth接入技术（蓝牙技术4M ）、Home RF接入技术（家庭网络无线接入技术11M）、WCDMA接入技术（宽带码分多址分组数据技术2M）、3G通信技术（理论2M）、4G通信技术（理论100M）、5G通信技术（理论10G）、无线局域网技术（70M～100M）、无线光技术（2M～622M）等。