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第9章 新传媒技术要素(3)

(1)服务器:在网络中提供资源和特定服务的计算机,在其上运行网络操作系统,是网络控制的中心。

(2)客户机(工作站) :是网络用户入网操作的结点,一般有自己的操作系统。

(3)传输介质:网络传输介质是网络中传输数据、连接各网络站点的实体,一般分为两类,分别是有线介质和无线介质。有线介质常用的有双绞线、同轴电缆、光纤,无线介质常用的有无线电波、微波和红外光等。

(4)常用网络接入设备:网络接口、调制解调器、集线器。

(5)网络互联设备:中继器(repeater)、交换机(switch)、路由器(router)、网关(gateway)。

2.软件系统

组成计算机网络的软件系统一般包括网络操作系统、网络应用软件和网络协议等。

(1)网络操作系统的特点。网络操作系统(Network Operating System,NOS)是具有网络功能的操作系统。它除具有通用操作系统的功能外,还应具有网络的支持功能,能管理整个网络的资源。相对单机操作系统而言,网络操作系统具有复杂性、并行性、安全性以及提供多种网络服务功能的特点。

(2)常用网络操作系统。目前,网络操作系统主要有3个:NetWare、Windows和UNIX。

(3)应用软件。所谓应用软件是指针对某一应用目的而开发的应用程序,它提供用户所需要的应用功能。目前在因特网上的应用软件非常多,主要有:

Email,文件传输系统FTP,WWW 万维网系统,域名服务系统DNS 等。

2.2.3 计算机局域网

1.局域网的定义

局域网是限定区域的网络,线路是专用的,具有较高的数据通信速率和开放性。其实目前很难对局域网作出明确定义,这是因为局域网正处于飞速发展的过程中,在网络产品、技术等方面还存在着许多不确定因素。

2.局域网的通信协议

为了完成两个计算机系统之间的数据交换而必须遵守的一系列规则和约定称为通信协议。在局域网络中一般使用的通信协议有:NetBEUI(用户扩展接口)协议、IPX/SPX(网际交换/顺序包交换)协议和TCP/IP(传输控制协议/网际协议)。

(1)NetBEUI 协议

NetBEUI 协议是1985年由IBM 公司开发完成的,它是一个小巧而高效的协议。它由NetBIOS(网络基本输入输出系统)、SMB(服务器消息块)和NetBIOS 帧传输协议三部分组成。后来,微软公司在它各个档次的操作系统上都内置了这种NetBEUI协议。NetBEUI协议是专门为不超过100台PC机所组成的单网段部门级小型LAN而设计的。它不具有跨网段工作的能力,即NetBEUI协议不具备路由功能,也就是说,NetBEUI协议的协议数据单元不能通过路由器。如果你的计算机安装了多块网卡(每块网卡连接着不同的网段)或者想使你的局域网与通过路由器相连的另一个局域网通信时,就不能选用这种协议了。

(2)IPX/SPX 协议

IPX/SPX 协议是Novell 公司的通信协议集。IPX/SPX 协议在设计之初就考虑了多个网段问题,具有很强的路由功能,适合于大型网络的使用。如果你所用的计算机要想连入NetWare 服务器,建议最好使用IPX/SPX 协议。

Windows NT 为能与NetWare 服务器相连,提供了一个叫“NWLink IPX/SPX”兼容协议。NWLink协议是Novell公司IPX/SPX协议在微软网络产品中的实现,它除继承了IPX/SPX 协议的优点之外,更适应了微软的操作系统和网络环境。

(3)TCP/IP 协议

在当今Internet 网络,TCP/IP 已经得到了广泛的应用,如果计算机要上互联网,或局域网要使用Internet技术就必须安装TCP/IP协议。TCP/IP 协议已经成为目前网络的协议代名词。在局域网络操作系统中,最早使用TCP/IP协议的是Unix 操作系统,现在几乎所有的网络厂商和操作系统都支持它,否则该产品在市场上是没有生命力的。TCP/IP协议有很强的灵活性,可支持任意规模的网络。

3.千兆位以太网技术

(1)概述

千兆位以太网是一种新型高速局域网,它可以提供1Gb/s 的通信带宽,采用和传统10M,100M 以太网同样的CSMA/CD协议、帧格式和帧长,因此可以实现在原有低速以太网基础上平滑、连续性的网络升级,从而能最大限度地保护用户以前的投资。

以太网技术是当今应用最为广泛的网络技术,然而随着网络通信流量的不断增加,传统10兆以太网在客户/服务器计算环境中已很不适应。通信的拥塞推进了对高速网络的需求。在当今现有的高速局域网技术中,快速以太网或称100BASE‐T 已成为首选。快速以太网是建立在广泛接受的10BASE‐T以太网基础之上的,提供向100Mbps 的平滑、连续性的网络升级。然而为服务器和台式机提供100BASE‐T 速率的发展,又显然产生了对主干网和服务器更高网络速率的要求。这种更高速率的技术应能提供平滑的升级方式,具有较好的性能价格比,不需要重新培训。从目前的发展看,最合适的解决方案是千兆以太网。千兆以太网可以提供1Gbps的通信带宽,而且具有以太网的简易性,它和其他类似速率的通信技术比较还具有价格低廉的特点。千兆以太网可从当前以太网基础之上平滑过渡,综合平衡了现有的端点工作站、管理工具和培训基础等各种因素。

(2)千兆位以太网物理层

与以太网和快速以太网一样,千兆位以太网只定义了物理层和介质访问控制层。实现上,物理层是千兆位以太网的关键组成,在IEEE802.3z 中定义了三种传输介质:多模光纤、单模光纤、同轴电缆。IEEE802.3ab 则定义了非屏蔽双绞线。除了以上几种传输介质外,还有一种多厂商定义的标准1000Base‐LH,它也是一种光纤标准,传输距离最长可达到100千米。

千兆位以太网物理层的另外一个特点就是采用8B/10B 编码方式,这与光纤通道技术相同。由此带来的好处是,网络设备厂商可以采用已有的8B/10B 编码/解码芯片,这无疑会缩短产品的开发周期,并且降低成本。

(3)千兆位以太网的特性

由以太网所支持的简易网络升级,以及对新应用和数据类型处理的灵活性、网络的可伸缩性,使得千兆以太网成为高速、高带宽网络的战略性选择。

它主要具有以下特性:

简便,直接性的高性能升级,而且无网络崩溃危险。

总体性的低开销。总体开销不仅包括购买设备的开销,还应包括培训、维护和纠错的开销。

可支持新应用和新数据类型的能力。

网络设计的灵活性。

仍然不能保证服务质量。

4.无线局域网技术

(1)无线局域网的概念

无线局域网WLAN(Wireless Local Area Networks)是计算机网络与无线通信技术相结合的产物,是相当便利的数据传输系统。它利用射频(RF)技术,取代旧式的双绞铜线构成局域网络,提供传统有线局域网的所有功能,网络所需的基础设施不需再埋在地下或隐藏在墙里,也能够随需移动或变化。

这使得无线局域网络能利用简单的存取构架让用户通过它,达到随身、便利的应用需求。

(2)无线局域网采用的技术

无线局域网络是一种能支持较高数据传输速率(2~11Mbps)、采用微蜂窝、微微蜂结构的自主管理的计算机局域网络。无线局域网络技术大致可分为三类:窄频微波( Narrowband Microwave)技术、扩(展) 频(SpreadSpectrum)技术及红外线(Infrared)技术。每种技术皆有优缺点,目前扩频技术正成为主流。

扩频技术的无线局域网工作在美国联邦通信委员会FCC (FederalCommunications Committee)规定的ISM (Industrial Scientific and Medical)频段。由于频段是开放的,所以并没有所谓使用授权的限制。扩频技术就是采用某个规定的扩频编码函数将待传信息的频谱扩展,使之成为宽带信号后再送入信道中传输,利用相应的手段将其压缩,从而获得传输信息。其主要特点是,具有选择地址的能力;可用码分复用,实现多址通信;抗干扰能力强;安全保密性好;抗多径能力强;抗衰落能力强。扩频技术主要又分为“直接序列”

及“跳频技术”两种方式。

一般而言,直接序列扩频技术DSSS 由于采用全频带传送数据,速度较快,未来可开发出更高传输频率的潜力也较大。DSSS 技术适用于固定环境中或对传输品质要求较高的应用。跳频技术FHSS 则大都使用于需快速移动的端点,如移动电话在无线传输技术部分即是采用FHSS 技术。FHSS 传输范围较小,在相同的传输环境下,所需的设备要比DSSS 多,在整体价格上可能也会比较高。以目前企业需求来说,高速移动端点应用较少,而大多较注重传输速率及传输的稳定性,所以未来无线网络产品发展应会以DSSS 技术为主流。

(3)无线局域网的互联方式

根据不同局域网的应用环境与需求的不同,无线局域网可采取不同的方式来实现互联。常用的具体有如下几种:

网桥连接型:不同的局域网之间互联时,由于物理上的原因,若采取有线方式不方便,则可利用无线网桥的方式实现二者的点对点连接。无线网桥不仅提供二者之间的物理与数据链路层的连接,还为两个网的用户提供较高层的路由与协议转换。

基站接入型:当采用移动蜂窝通信网接入方式组建无线局域网时,各站点之间的通信是通过基站接入、数据交换方式来实现互联的。各移动站不仅可以通过交换中心自行组网,还可以通过广域网与远地站点组建自己的工作网络。

Hub接入型:利用无线Hub可以组建星型结构的无线局域网,具有与有线Hub组网方式相类似的优点。在该结构基础上的WAN,可采用类似于交换型以太网的工作方式,要求Hub 具有简单的网内交换功能。

无中心结构:要求网中任意两个站点均可直接通信。此结构的无线局域网一般使用公用广播信道,MAC层采用C5MA类型的多址接入协议。

2.2.4 广域网

1.广域网的基本概念

广域网是由一些结点交换机以及连接这些交换机的链路组成。这些链路一般采用光纤线路或点对点的卫星链路等高速链路,其距离没有限制。结点交换机的交换方式采用报文分组的存贮转发方式,而且为了提高网络的可靠性,结点交换机同时与多个结点交换机相连,目的是给某两个结点交换机之间提供多条冗余的链路,这样当某个结点交换机或线路出现问题时不至于影响整个网络运行。在广域网内,这些结点交换机和它们之间的链路一般由电信部门提供,网络由多个部门或多个国家联合组建而成,并且网络的规模很大,能实现整个网络范围内的资源共享。另外,从体系结构上看,局域网与广域网的差别也很大。局域网的体系结构其主要层次有物理层和数据链路层两层;而广域网目前主要采用是TCP/IP体系结构,所以它的主要层次是网络接口层、网络层、运输层和应用层,其中网络层的路由选择问题是广域网首先要解决的问题。在实际中,广域网往往由许多种不同类型的网络互连而成。

2.网络互连

网络互连需解决的主要问题有:

(1)在网络之间提供一条链路。

(2)在不同的网络进程间提供合适的路由选择以便交换数据。

(3)有一个记账服务,它始终记录着不同网络和不同网关的使用情况,同时维护状态信息。

在提供以上服务的同时,应尽量避免对互联网络的体系结构进行修改。

为此要求互联网络能在以下一些方面适应这些差别:

不同的寻址方案;

不同的最大分组长度;

不同的网络访问机制;

不同的超时控制;

不同的差错恢复方法;

不同的状态报告方法;

不同的路由选择技术;

不同的用户访问控制;

不同的服务——面向连接和无连接服务;

不同的管理与控制方式。

解决这些互连问题的具体方法很多,但最主要的是进行协议的转换:包括物理层协议转换、数据链路层协议转换、网络层协议转换及高层的协议转换。

3.广域网提供的网络服务

广域网向上提供的服务主要有面向连接的网络服务(虚电路)和无连接的网络服务(数据报)。

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