2第3章通信與計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)【學(xué)習(xí)目標(biāo)】通過本章學(xué)習(xí)，你將能夠：理解計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成和功能了解網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)理解網(wǎng)絡(luò)協(xié)議理解Internet及其功能33.1引言信息技術(shù)在過去30年中取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。人們往往會把這些成就歸功于計算機(jī)系統(tǒng)的出現(xiàn)和發(fā)展，這種看法是很正常的。然而，人們卻忽視了推動信息系統(tǒng)發(fā)展的一項重要技術(shù)，即通信技術(shù)，發(fā)達(dá)的通信技術(shù)使得溝通變得暢通無阻，也使創(chuàng)新的空間更加開闊。通信技術(shù)是建立網(wǎng)絡(luò)的前提，現(xiàn)今企業(yè)中所使用的信息系統(tǒng)往往都離不開通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的支持，不論是大公司還是小企業(yè)都可以利用網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和Internet來尋找供應(yīng)商、客戶，與他們進(jìn)行有效的信息交換，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是企業(yè)開展電子商務(wù)的基礎(chǔ)，企業(yè)中計算機(jī)的應(yīng)用與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)密切相關(guān)。43.2計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的概念計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是以共享資源為主要目標(biāo)，將兩臺以上獨(dú)立的計算機(jī)系統(tǒng)通過某種通信介質(zhì)并在通信協(xié)議的控制下實(shí)現(xiàn)互聯(lián)的系統(tǒng)。下面介紹計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的基本知識。1)資源共享2)數(shù)據(jù)通信3)分組交換網(wǎng)53.3網(wǎng)絡(luò)的組成典型的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可以由多種通信硬件設(shè)備、軟件、通信信道組成。圖3-3描述了某公司總部和兩個分支機(jī)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的典型硬件配置。下面介紹一下主要的網(wǎng)絡(luò)硬件組成。63.3網(wǎng)絡(luò)的組成1)主機(jī)/服務(wù)器2)終端/工作站3)前端處理機(jī)4)協(xié)議轉(zhuǎn)換器5)調(diào)制解調(diào)器6)終端連接設(shè)備7)網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備73.4網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)3.4.1點(diǎn)對點(diǎn)/星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和分層拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是指網(wǎng)絡(luò)上各個節(jié)點(diǎn)的物理布局。最基本的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是點(diǎn)對點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)。這種網(wǎng)絡(luò)通常是將終端或終端簇與終端控制器連接，然后再與主機(jī)連接，如圖3-6所示。點(diǎn)對點(diǎn)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)也稱為星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。83.4.2多點(diǎn)/總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)類似于一簇聚集的線路。在多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)中，多個設(shè)備連接到一個主通道上。多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)可設(shè)計成總線型或環(huán)型。在總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，如圖3-8所示，多個設(shè)備共享一個通道，通道終點(diǎn)不連接。93.4.3網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和無線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)是指網(wǎng)絡(luò)中兩個節(jié)點(diǎn)之間不只一條連接通路。這種結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)往往具有較高的可靠性，并且能夠保證具有較快的響應(yīng)速度，如圖3-10所示。103.5網(wǎng)絡(luò)的類型網(wǎng)絡(luò)類型從地理覆蓋范圍來分包括局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)、企業(yè)網(wǎng)和國際互聯(lián)網(wǎng)。113.5.1局域網(wǎng)局域網(wǎng)可由功能強(qiáng)大的個人計算機(jī)、小型計算機(jī)或大型計算機(jī)連接構(gòu)成，如圖3-12所示。123.5.2廣域網(wǎng)廣域網(wǎng)(WideAreaNetwork，WAN)是指覆蓋范圍廣，傳輸速率相對較低，以數(shù)據(jù)通信為主要目的的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)。廣域網(wǎng)一般都是以傳統(tǒng)的公共傳輸網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)的，如電話線、電報網(wǎng)。廣域網(wǎng)的布局不規(guī)則，網(wǎng)絡(luò)的通信控制比較復(fù)雜。整個網(wǎng)絡(luò)可能由交換線路、專用線路、微波、衛(wèi)星通信等組成。局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)之間既有區(qū)別又有聯(lián)系。在技術(shù)上，局域網(wǎng)領(lǐng)先于廣域網(wǎng)；在應(yīng)用上，局域網(wǎng)著重的是資源的共享，廣域網(wǎng)著重的是數(shù)據(jù)通信。133.5.3增值網(wǎng)增值網(wǎng)(ValueAddedNetwork，VAN)是由通信雙方以外的第三方經(jīng)營的網(wǎng)絡(luò)，可以同時供許多組織使用，但可以保證它們各自的保密性。價值增加是指網(wǎng)絡(luò)服務(wù)給客戶所帶來的價值增加。增值網(wǎng)給用戶帶來的好處是在自己不建立網(wǎng)絡(luò)的情況下，可以方便地進(jìn)行數(shù)據(jù)的通信，用戶不必自己購置設(shè)備、軟件、培養(yǎng)管理維護(hù)人員。143.5.4企業(yè)網(wǎng)企業(yè)網(wǎng)(EnterpriseNetwork)是指為整個企業(yè)服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)。對于小企業(yè)來說，由于網(wǎng)絡(luò)及網(wǎng)絡(luò)類型較少，企業(yè)網(wǎng)的建立比較簡單，而對于一個大公司而言，由于存在多種不同類型、使用著不同協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)，建立企業(yè)網(wǎng)并不是一件容易的事情。企業(yè)網(wǎng)的構(gòu)建包括確立不同網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)交換數(shù)據(jù)的方法，還包括為整個組織設(shè)立通信標(biāo)準(zhǔn)，最主要的工作是構(gòu)造整個組織的主干網(wǎng)以及制定一套通信協(xié)議。153.5.5國際互聯(lián)網(wǎng)國際互聯(lián)網(wǎng)是英文Internet的中文譯名，有時也叫因特網(wǎng)、交互網(wǎng)、國際網(wǎng)、網(wǎng)際網(wǎng)、全球資訊網(wǎng)。國際互聯(lián)網(wǎng)是由全世界計算機(jī)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)互相連接成的信息傳送網(wǎng)絡(luò)。國際互聯(lián)網(wǎng)的連接遍及全球，并且以驚人的速度增長。由于國際互聯(lián)網(wǎng)所具有的突出特點(diǎn)，它是繼報紙、電話、廣播和電視后，人類社會又一重要的信息傳播媒體，并呈現(xiàn)出全面取代之勢。國際互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)是工業(yè)化社會向信息化社會轉(zhuǎn)變的重要標(biāo)志。163.6局域網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)訪問技術(shù)在局域網(wǎng)中，網(wǎng)絡(luò)上的所有的設(shè)備共享通信介質(zhì)，這就會產(chǎn)生一種情況，即可能有許多設(shè)備都希望在同一時間傳輸信息，存在設(shè)備與設(shè)備之間爭奪局域網(wǎng)絡(luò)提供的服務(wù)。從嚴(yán)格意義上來說，在共享介質(zhì)局域網(wǎng)中，網(wǎng)絡(luò)是不可能同時讓兩個設(shè)備享有網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的，因此就必須有解決這一沖突的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。下面我們介紹兩種常用的局域網(wǎng)介質(zhì)訪問技術(shù)。173.6.1帶有沖突檢測的載波偵聽多路訪問協(xié)議帶有沖突檢測的載波偵聽多路訪問(CSMA/CD)協(xié)議是一個網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，專門用于處理有兩個或多個節(jié)點(diǎn)同時傳輸而導(dǎo)致沖突的問題，這種協(xié)議多用于總線型結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，或分層結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中。以太網(wǎng)(Ethernet)是一種常見的局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，這種標(biāo)準(zhǔn)依賴的就是帶有沖突檢測的載波偵聽多路訪問技術(shù)，這種標(biāo)準(zhǔn)最早是由施樂公司(XeroxCorporation)開發(fā)出來的。以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)采用以同軸電纜相連接的分層結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。一個這樣的標(biāo)準(zhǔn)局域網(wǎng)可以連接幾百個不同設(shè)備。183.6.2令牌傳遞法令牌傳遞法可以被用于環(huán)型或者總線型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，它是局域網(wǎng)中控制訪問的一種方法。令牌實(shí)際上是一種特殊的信號，控制著網(wǎng)絡(luò)信息的傳輸活動。在使用令牌傳遞法的網(wǎng)絡(luò)中，如果一個設(shè)備希望通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)信息傳輸活動的話，它在發(fā)送信息之前必須首先獲得并持有一個控制發(fā)送權(quán)的傳輸令牌，在傳輸活動結(jié)束后，設(shè)備再將令牌傳回網(wǎng)絡(luò)。劍橋環(huán)(CambridgeRing)型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)就是使用令牌傳遞法的一種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。193.7Internet基本知識Internet的前身是ARPANET(AdvanceResearchProjectsAgencyNet)，ARPANET是美國國防部在1969年用于建立一個可靠通信網(wǎng)絡(luò)的試驗(yàn)項目，項目的目的是保證整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中一部分發(fā)生故障時仍然可以進(jìn)行正常的通信，ARPANET也是連接美國國防部軍事項目的研究機(jī)構(gòu)與大專院校的工具，可以實(shí)現(xiàn)信息交換的目的。鑒于上述的要求，ARPANET最早采用了分組交換技術(shù)。1983年后，ARPANET分為軍用和民用兩個領(lǐng)域，再加上美國國家自然科學(xué)基金會建立的通信網(wǎng)絡(luò)，使得普通科技人員也能夠使用該網(wǎng)絡(luò)。Internet將數(shù)據(jù)從一臺計算機(jī)傳送到另一臺計算機(jī)，如果接收數(shù)據(jù)的計算機(jī)與第一臺計算機(jī)同處于一個網(wǎng)絡(luò)，后者就可以直接發(fā)送信息給接收計算機(jī)。Internet中每臺計算機(jī)都被分配一個地址，這個地址是電子形式的地址，Internet中的每一種資源都用唯一的地址來標(biāo)識。203.7.1IP地址和域名系統(tǒng)為了使接入Internet的眾多計算機(jī)主機(jī)在通信時能夠相互識別，Internet中的每一臺主機(jī)都分配有一個唯一的32位地址，該地址稱為IP地址，也稱作網(wǎng)際地址。IP地址由4個數(shù)組成，每個數(shù)可取值0～255，各數(shù)之間用一個點(diǎn)號(.)分開在Internet地址中，凡是能夠用域名地址的地方都可以使用IP地址，兩種地址之間的互換是由Internet中的域名系統(tǒng)(DomainNameSystem，DNS)來完成的，DNS能根據(jù)需要將域名轉(zhuǎn)換成IP地址，或者將IP地址轉(zhuǎn)換成域名。213.7.1IP地址和域名系統(tǒng)根服務(wù)器主要用來管理互聯(lián)網(wǎng)的主目錄，全世界只有13臺。這13臺根域名服務(wù)器中名字分別為“A”至“M”,1個為主根服務(wù)器，放置在美國。其余12個均為輔根服務(wù)器，其中9個放置在美國，歐洲2個，位于英國和瑞典，亞洲1個，位于日本。所有根服務(wù)器均由美國政府授權(quán)的互聯(lián)網(wǎng)域名與號碼分配機(jī)構(gòu)ICANN統(tǒng)一管理，負(fù)責(zé)全球互聯(lián)網(wǎng)域名根服務(wù)器、域名體系和IP地址等的管理。

這13臺根服務(wù)器可以指揮Firefox或互聯(lián)網(wǎng)Explorer這樣的Web瀏覽器和電子郵件程序控制互聯(lián)網(wǎng)通信。由于根服務(wù)器中有經(jīng)美國政府批準(zhǔn)的260個左右的互聯(lián)網(wǎng)后綴（如．com、．net等）和一些國家的指定符（如法國的．fr、挪威的．no等），美國政府對其管理擁有很大發(fā)言權(quán)。。223.7.2Internet的接入方式1)PSTN撥號2)ISDN撥號3)DDN專線4)ADSL5)VDSL6)Cable-Modem7)PON8)LMDS9)LAN233.7.3Internet提供的服務(wù)1)電子郵件服務(wù)2)遠(yuǎn)程登錄服務(wù)3)文件傳輸服務(wù)4)信息討論和發(fā)布服務(wù)5)WWW服務(wù)243.7.4網(wǎng)絡(luò)協(xié)議現(xiàn)在世界上有好幾個給新技術(shù)的開發(fā)過程施加影響的標(biāo)準(zhǔn)制定機(jī)構(gòu)，其中最著名的就是國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(InternationalStandardOrganization，ISO)。OSI模型共分七層，物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會話層、表示層和應(yīng)用層，如圖3-14所示。253.8組織間的電子數(shù)據(jù)交換在當(dāng)前的基于供應(yīng)鏈的組織運(yùn)作環(huán)境中，任何組織都是某個供應(yīng)鏈中的一環(huán)，這必然要求組織間進(jìn)行必要的數(shù)據(jù)和實(shí)物的交換。這方面最典型的例子就是供應(yīng)鏈中上下游企業(yè)間的購買和供應(yīng)活動的實(shí)現(xiàn)過程。下面是這方面活動的典型流程情形。263.8.1傳統(tǒng)的交易流程對于許多制造公司而言，確保倉庫中有足夠的原配件，滿足最后商品的裝配工作，是非常重要的。當(dāng)某個特殊元件的儲備數(shù)量過低時，生產(chǎn)商就會向供貨方提出補(bǔ)充貨源的要求，于是供貨方會向生產(chǎn)方發(fā)送所需要的元件，并隨后將發(fā)票傳給廠家。這一過程，如果用傳統(tǒng)的人工處理，可能會花費(fèi)很長時間。必須借用先進(jìn)的EDI(電子數(shù)據(jù)交換)信息技術(shù)來消除供應(yīng)鏈上下游企業(yè)間不必要的實(shí)物和數(shù)據(jù)冗余。273.8.2基于EDI技術(shù)的交易流程使用EDI標(biāo)準(zhǔn)的組織群體要求相匹配的EDI服務(wù)，以進(jìn)行有效的數(shù)據(jù)交換活動，這往往是由第三方機(jī)構(gòu)提供的。圖3-15展示了一個電子數(shù)據(jù)交換傳送模式的典型結(jié)構(gòu)示意圖。283.9小結(jié)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是以共享資源為主要目標(biāo)的通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。典型的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可以由多種通信硬件設(shè)備、軟件、通信信道組成。典型的硬件設(shè)備包括主機(jī)/服務(wù)器、終端/工作站、前端處理機(jī)、協(xié)議轉(zhuǎn)換器、調(diào)制解調(diào)器、終端連接設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備。典型的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和無線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。293.9小結(jié)從地理覆蓋范圍來分網(wǎng)絡(luò)類型包括局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)、企業(yè)網(wǎng)和國際互聯(lián)網(wǎng)。Internet是最大的廣域網(wǎng)。IP地址是用來唯一標(biāo)識Internet中的每一臺主機(jī)，而通常每個IP地址都對應(yīng)一個域名，兩種地址之間的互換是由Intern