6.4　计算机网络的构成

计算机网络系统是由通信子网和资源子网组成的。系统以通信子网为中心，通信子网处于网络的内层，是由网络中的各种通信设备及仅用于信息交换的计算机构成。通信子网的重要任务是负责全网的信息传递。主机和终端都处于网络的外围，它们构成了资源子网，资源子网的任务是负责信息处理，向网络提供可用的资源。用户通过资源子网不仅共享通信子网的资源，而且还可以共享用户资源子网的硬件和软件资源。从直观上看，网络的组成基本分成硬件和软件两部分。硬件部分包括传输介质、路由器、交换机、集线器、网卡、服务器、工作站等；软件部分包括各种通信协议、网络操作系统、各种应用软件等。

6.4.1　网络硬件

1.传输介质

网络传输介质是网络中传输数据、连接各网络结点的实体，在局域网中常见的网络传输介质有双绞线（见图6-7）、同轴电缆和光缆3种。其中，双绞线是最常用的传输介质，它一般用于星形网络中，同轴电缆一般用于总线型网络，光缆一般用于主干网的连接。

2.路由器

路由器（Router）是一种多端口的网络设备（见图6-8），它能够连接多个不同网络或网段，并能将不同网络或网段之间的数据信息进行传输，从而构成一个更大的网络。从计算机网络模型角度来看，路由器工作在OSI的第3层（网络层）。路由器主要用于异种网络互连或多个子网互连。

3.交换机

交换机（Switch）也称交换式集线器（见图6-9），是局域网中的一种重要设备。它可将用户收到的数据包根据目的地址转发到相应的端口。它与一般集线器的不同之处是：集线器将数据转发到所有的集线器端口，即同一网段的计算机共享固有的带宽，传输通过碰撞检测进行，同一网段计算机越多，传输碰撞也越多，传输速率会变慢；而交换机每个端口为固定带宽，有独特的传输方式，传输速率不受计算机数量的影响。

4.集线器

集线器又称Hub（见图6-10），在计算机网络出现的早期它的应用很广泛，现在已经为交换机所取代。集线器的功能就是分配带宽，将局域网内各自独立的计算机连接在一起并能互相通信。

5.网卡

网络接口卡（Network Interface Card，NIC），简称网卡，又称网络适配器，是连接计算机和网络硬件的设备，它一般插在计算机的主板扩展槽中。它的标准是由IEEE来定义的。网卡工作在OSI的底层，也就是物理层。网卡的类型不同，与之对应的网线或者其他网络设备也不同，不能盲目混合使用。

网卡的工作原理为：整理计算机中要发送网线上的数据，并将数据分解为适当大小的数据包之后向网络上发送。每块网卡都有一个唯一的网络结点地址，它是网卡生产厂家在生产时放入ROM中的，且保证唯一。

6.服务器

网络有共享外部设备的功能。这种共享主要是通过设计一个专门的结点，该结点为网上用户所共知，具有固定的地址，并为网上用户提供服务，这种提供服务的结点称为服务器（Server）。服务器运行网络操作系统，为网络提供通信控制、管理和共享资源。每个独立的计算机网络中至少应该有一台服务器。在低成本局域网中，也可以采用高性能的PC作为网络服务器。

服务器的基本任务是处理各个网络工作站提交的网络请求。用户请求可以是访问服务器硬盘上的文件系统、申请共享打印服务，也可以与其他设备进行通信。

网络中服务器接收、响应和处理工作站的请求，并提供相应的服务，所有这些请求都占用服务器的时间。在网络运行过程中，当有多个用户从工作站登录入网时，由于服务器要处理来自所有工作站的用户请求，服务时间将会增加。因此，网络服务器的负载在通常情况下是相当大的。随着用户数量的增加或用户请求的增加，网络上的信息流量随之增大，有时会导致网络服务器的拥挤现象——出现“瓶颈”，致使工作站的请求无法得到及时响应。

服务器的负载相当大，当网络增大时，负载的增加更加明显。因此，网络规模越大要求服务器的性能越高。

7.工作站

工作站（Workstation）是网络中具有独立运行功能并且能够接受网络服务器控制和管理，共享网络资源的计算机。工作站上运行的软件包括工作站启动程序和工作站实用程序。每个工作站上使用的启动程序都是由工作站使用的网卡决定的。

网络工作站是用户使用网络的接口，是用户工作的真正平台。用户从工作站登录入网后，通过工作站向服务器发出请求，得到服务器响应后，从服务器取出程序和数据，传送到工作站内存，并在工作站上执行应用程序，对数据进行加工处理，然后又将处理结果传回到服务器中保存。网络上的所有工作站都能共享服务器上的程序和数据信息。

工作站可分为有盘工作站和无盘工作站。所谓有盘工作站，是指工作站本身配置磁盘驱动器，工作时，既可以使用本地磁盘，也可以使用服务器的磁盘。无盘工作站是指工作站本身并不配置磁盘驱动器，只使用服务器上的磁盘。无盘工作站不仅降低了网络的成本，而且便于网络的安全管理，对于服务器中的共享文件和数据有极大的保护作用，但它应具有普通计算机的处理能力和足够的内存。

6.4.2　网络软件

1.操作系统

网络操作系统是完成网络通信、控制、管理和资源共享的系统软件的集合。UNIX/Linux Novell NetWare、Microsoft Windows 2000/XP/Server 2003等都是著名的网络操作系统。操作系统的版本不断更新，现在Windows最新的网络操作系统是Windows Service 2008，单机版操作系统的最新版本的Windows 8。

目前，并没有单一的网络操作系统一统天下，而是存在着多种网络操作系统并存的局面。其中，Unix因其推出时间早、系统安全稳定等优势，几乎独霸了具有连网需求的邮电、银行、铁路、军事等领域。

2.网络协议

无论在人与人之间的通信中，还是在有计算机参与的通信中，协议都必须存在，换句话说，“哪里有通信，哪里就有协议”。网络协议是计算机网络中通信各方事先约定的通信规则的集合。网络协议是分层次的，因此，在同一个网络中，可以有许多不同的协议同时运行。

计算机网络协议有很多种，不同的网络通常采用不同的协议。例如，TCP/IP协议、IPX/SPX协议、NetBEUI协议、DLC协议、X.25协议、ATM协议、帧中继协议等。