计算机网络的分类
1．基于服务器的网络和对等网络
按照网络计算模式分类。
● 基于服务器的网络
这类网络主要由服务器和客户工作站组成。前者提供网络资源与服务，后者共享服务器的资源与服务。
较好的安全性。
有利于管理和维护。
较好的性能价格比。
● 对等网络
各工作站都是平等的。它们相互之间既是服务器又是客户机，在各自管理自己的资源和用户的同时，又可以作为客户机访问其他工作站的资源。
网络结构简单，但只适于组成工作组网络，实现小型应用信息系统的组网。
● 混合型网络
混合型网络是基于服务器的网络和对等网络相结合的产物。在混合网络中，服务器负责管理网络用户及重要的网络资源，客户工作站一方面可以作为客户访问服务器的资源，另一方面相互之间又可以组成对等网络，实现相互的资源共享。
2．广播式网络和点到点网络
● 在通信技术中，通信信道的类型有两类：广播信道与点到点信道。
广播信道对应多点接入方式，一个节点发送的信息直接到达全部其它节点。
点到点信道对应点到点接入方式，如果两个节点之间没有直接的连接，那么它们只能通过其它节点转接。
由于网络必须通过信道进行数据传输，因此相应的计算机网络也可以分为两类：广播式网络（Broadcast Networks）与点到点式网络（Point—to—Point Networks）。
● 广播式网络
传统的局域网大都属于这类网络，如以太网、令牌总线网、令牌环等。在广播式网络中，所有连网的计算机都共享一条物理的或逻辑的公共信道。当一台计算机使用共享信道发送报文时，所有其他的计算机都会“收听”到这个报文。在任意时刻，信道上只允许有一个节点的信息在传输。
● 点到点网络
假如两台计算机之间没有直接连接的线路，那么它们之间的报文传输就要通过其它节点的接收、存储与转发，直至目的节点。
由于连接多台计算机的网络结构可能是复杂的，因此从源节点到目的节点可能存在多条路由，决定报文从通信子网的源节点到达目的节点的路由需要使用路由选择算法。采用存储转发与路由选择机制是点到点网络与广播式网络的重要区别之一。
3．广域网、城域网与局域网
● 计算机网络按其覆盖地理区域的远近可分为三类：广域网（WAN）、城域网（MAN）和局域网（LAN）。它们覆盖的地理区域不同，工作环境存在较大的区别，这就导致它们具有不同的本质特征，如拓扑结构、所有权、网络通信协议与实现技术等。
● 广域网
广域网WAN（Wide Area Networks）的覆盖距离从数十公里到数千公里，。
典型的低、中速广域网技术有X．25网络，综合业务数字网ISDN等。
高速广域网技术包括帧中继、宽带综合业务数字网B—ISDN、同步光纤网（SONET）、同步数字系列（SDH）、异步传输模式（ATM）、基于异步传输模式的网际协议（IPOA）、ATM局域网仿真（ATM LANE）、基于ATM的多协议访问（MPOA）、多协议标记交换（MPLS）及无线ATM等。其中，ATM LANE应属于高速局域网范畴，为使ATM的论述具有完整性和系统性而把它与ATM的其他内容放在一起论述。
● 城域网
城域网MAN（Metropolitan Area Networks）的覆盖距离从几公里到几十公里，可通过专门铺设的线路，或利用已有的电话线、有线电视电缆（CATV）、光纤、无线电、微波等来组建，是信息高速公路的重要支柱。为了适应城域网发展的需要，IEEE802制定了IEEEE 802.6标准。该标准以分布式排队双总线（DQDB）网络为基础。
● 局域网
局域网LAN（Local Area Networks）的覆盖距离为10km以内，可采用双绞线、同轴电缆、光纤、微波、红外线等来组建校园、公司、企事业单位的网络应用信息系统。
典型的低、中速局域网包括：基于载波监听多路访问/冲突检测（CSMA/CD）技术的总线网（IEEE 802.3），含10BASE 5（IEEE 802.3）、10BASE 2（IEEE 802.3a）、10BASE-T（IEEE 802.3i）、10BASE-F（IEEE 802.3j）、10BASE-FP、10BASE-FL、10BASE-FB；令牌总线网（IEEE 802.4），令牌环（IEEE 802.5），无线局域网（IEEE 802.11）等。
典型的高速局域网包括：快速以太网或100BASE—T（IEEE802.3u），又分成100BASE-TX、100BASE-FX、100BASE-T4、100BASE-T2等；100VG-AnyLAN（IEEE 802.12），光纤分布式数据接口FDDI（Fiber Distributed Data Interface），高性能并行接口（HIPPI），千兆位以太网（IEEE 802.3z），ATM局域网等。高速局域网的数据传输速率至少为100Mb/s。
4．其它分类
● 有线（固定）网与无线（移动）网
有线网一般指其通信介质采用的是有线介质，如双绞线、同轴电缆、光纤等。在这类网络中，工作站的位置一般是固定的。为了满足人们移动上网的需求，产生了无线局域网、移动Internet、移动IP网等移动网络技术，并已显示出广泛的应用前景。
● 公用网和专用网
公用网一般由政府部门、大型企事业单位或公司组建，并由它们运营和管理。公用网内的传输和交换装置，提供给其他单位和部门租用。专用网是由某个单位组建的网络，所有权为该单位，由该单位独立进行运营、管理和维护。专用网往往通过租用公用网的传输线路来实现远程组网。
● 计算机网络除可分为上述类型外，还可按照其他方式分类，如按拓扑结构分成星、树、环、网格等；按所使用的交换技术分成电路交换网、报文交换网、分组交换网，快速分组交换网；虚拟网有虚拟局域网（VLAN）、虚拟专用网（VPN）等。此外，还有多媒体通信网、智能网、企业内部网（Intranet）、企业外部网（Extranet）等。
四、计算机网络的体系结构
（一） 计算机网络体系结构的概念
1、原理体系结构
其中，实线所指示的是从主机A到主机B的实际通信路线，虚线所指示的则是从A的N层到B的N层（对等层）之间的虚拟通信。物理介质不属于协议体系结构，也可称为第0层。
2、基本术语
系统：网络节点中所有软、硬设备的集合，其中必须包括有一到多个实体。如计算 机、终端等。
实体：网络中能收发信息的客观存在。如终端、应用程序、数据库管理系统等。
对等实体：在网络体系结构中位于不同系统的同一层上的实体。
网络通信协议：网络对等实体间为进行信息交换而必须遵循的规则与约定的集合。
协议三要素：①语法。数据与控制信息的结构或格式；②语义。对有关协议元素的解释；③同步。对事件实现顺序的规定。
网络体系结构：计算机网络各层及其协议的集合，是对计算机网络及其部件所应完成功能的精确定义。
接口：同一系统中相邻层（N层与N+1层）间进行信息交换时必须遵守的规则。它定义了N层向N+1层提供的原语操作和服务，并向N+1层屏蔽了N层及其下各层所提供服务的细节，以实现透明服务。
服务：N+1层能够直接看见和调用的N层功能的集合。
服务访问点（SAP）：N层SAP即N+1层可以访问N层服务的逻辑端口。每个SAP有一个唯一的地址，每一层可以有多个SAP。
虚拟通信：对等层之间在水平方向上的通信。
服务质量Qos：评价网络服务特性的一组参数。
3、基本概念
（1）服务类型：
● 面向连接的服务：服务的实现需三个阶段—建立连接、维持连接、拆除连接。提供可靠的传输服务，如保证按序到达，提供流量控制、差错控制等功能。适于传输长报文或服务质量要求高的报文。
● 无连接的服务：不需要事先建立连接，使用方便，易于实现广播式传输，但不保证可靠服务（如失序、丢失、重复等）。适于传输短的且服务质量要求不高的报文。
（2）服务原语：
● 定义：对N层服务提供者向N+1层服务用户所提供服务及所需参数的形式描述。
● 服务原语三要素：原语名字、原语类型、参数。
● 服务原语类型：请求原语、指示原语、响应原语、确认原语。
（3）N层与N+1层的服务模型（《现代计算机网络教程》P64）
N+1层的服务提供者为N层实体，N层的服务用户为N+1层实体。
N+1层的协议数据单元（PDU）称为N层的服务数据单元（SDU）。
N-SDU在N+1层封装N+1/N层接口控制信息ICI后组成接口数据单元（IDU）经SAP提交给N层。
N层实体从IDU中分离出N-SDU，封装上本层报头后组成N-PDU（即N-1层SDU）。
（4）实际通信过程（谢希仁P13）
发送方从高层到低层通过接口逐层向下传递PDU，每层封装各自的报头（协议控制信息），其中链路层还要封装报尾，物理层则不封装。
接收方从物理层向上逐层提交和解封。
（二） ISO-OSI参考模型
ISO/OSI参考模型共七层：物理层，链路层，网络层，运输层，会话层，表示层和应用层。各层主要功能如下：
（1）物理层
提供为建立和拆除物理链路所需的机械的、电气的、功能的和规程的特性，实现在物理链路上透明地传输比特流。
（2）数据链路层
在相邻节点之间提供透明传送数据帧的功能和过程；提供数据链路的流控；检测和校正物理链路产生的差错。
（3）网络层
控制主机之间分组的透明传送，包括路由选择、拥塞控制、网络互连等功能；根据运输层的要求来选择服务质量；向运输层报告未恢复的差错；
（4）运输层
建立、维护和拆除传送连接；选择网络层提供的最合适的服务；在系统之间提供端到端的可靠的透明的数据传送，提供端到端的错误恢复和流量控制功能。
（5）会话层
建立、维护和结束两个进程之间的会话连接；交互会话的管理，对应有三种数据流方向的控制模式，即一路交互、两路分时交互和两路同时会话模式。
（6）表示层
代表应用进程协商数据表示；完成语法转换、 语法选择、数据加密和文本压缩等。
（7）应用层
提供OSI用户服务，例如事务处理程序、文件传输协议和网络管理等。
（三） TCP/IP体系结构
1、系统模型
在TCP/IP协议参考模型中，不再有表示层和会话层；其互联网层对应ISO/OSI的网络层，主机至网络层对应ISO/OSI的链路层和物理层。协议簇的情况如下图。
2、各层功能
● 互联网层：主协议为IP，其它有IGMP、ARP、RARP等。其主要功能是使主机可以将分组发往任何网络并使分组独立地传向目标，与OSI的网络层功能非常相似。
● 运输层：含TCP和UDP两个协议。前者实现可靠的面向连接的服务，提供连接管理、差错控制、流量控制、分段/重组等功能。后者提供无连接的不可靠的服务。
● 应用层：包含所有的高层应用协议。
● 主机至网络层：又称网络接口层。TCP/IP对该层没有作真正的描述，仅指出主机必须使用某种协议与网络连接，以便能在其上传送IP分组，即TCP/IP可以基于任何可连接的通信子网。
3、与ISO-OSI的主要异同点（谢希仁P15）
1．基于服务器的网络和对等网络
按照网络计算模式分类。
● 基于服务器的网络
这类网络主要由服务器和客户工作站组成。前者提供网络资源与服务，后者共享服务器的资源与服务。
较好的安全性。
有利于管理和维护。
较好的性能价格比。
● 对等网络
各工作站都是平等的。它们相互之间既是服务器又是客户机，在各自管理自己的资源和用户的同时，又可以作为客户机访问其他工作站的资源。
网络结构简单，但只适于组成工作组网络，实现小型应用信息系统的组网。
● 混合型网络
混合型网络是基于服务器的网络和对等网络相结合的产物。在混合网络中，服务器负责管理网络用户及重要的网络资源，客户工作站一方面可以作为客户访问服务器的资源，另一方面相互之间又可以组成对等网络，实现相互的资源共享。
2．广播式网络和点到点网络
● 在通信技术中，通信信道的类型有两类：广播信道与点到点信道。
广播信道对应多点接入方式，一个节点发送的信息直接到达全部其它节点。
点到点信道对应点到点接入方式，如果两个节点之间没有直接的连接，那么它们只能通过其它节点转接。
由于网络必须通过信道进行数据传输，因此相应的计算机网络也可以分为两类：广播式网络（Broadcast Networks）与点到点式网络（Point—to—Point Networks）。
● 广播式网络
传统的局域网大都属于这类网络，如以太网、令牌总线网、令牌环等。在广播式网络中，所有连网的计算机都共享一条物理的或逻辑的公共信道。当一台计算机使用共享信道发送报文时，所有其他的计算机都会“收听”到这个报文。在任意时刻，信道上只允许有一个节点的信息在传输。
● 点到点网络
假如两台计算机之间没有直接连接的线路，那么它们之间的报文传输就要通过其它节点的接收、存储与转发，直至目的节点。
由于连接多台计算机的网络结构可能是复杂的，因此从源节点到目的节点可能存在多条路由，决定报文从通信子网的源节点到达目的节点的路由需要使用路由选择算法。采用存储转发与路由选择机制是点到点网络与广播式网络的重要区别之一。
3．广域网、城域网与局域网
● 计算机网络按其覆盖地理区域的远近可分为三类：广域网（WAN）、城域网（MAN）和局域网（LAN）。它们覆盖的地理区域不同，工作环境存在较大的区别，这就导致它们具有不同的本质特征，如拓扑结构、所有权、网络通信协议与实现技术等。
● 广域网
广域网WAN（Wide Area Networks）的覆盖距离从数十公里到数千公里，。
典型的低、中速广域网技术有X．25网络，综合业务数字网ISDN等。
高速广域网技术包括帧中继、宽带综合业务数字网B—ISDN、同步光纤网（SONET）、同步数字系列（SDH）、异步传输模式（ATM）、基于异步传输模式的网际协议（IPOA）、ATM局域网仿真（ATM LANE）、基于ATM的多协议访问（MPOA）、多协议标记交换（MPLS）及无线ATM等。其中，ATM LANE应属于高速局域网范畴，为使ATM的论述具有完整性和系统性而把它与ATM的其他内容放在一起论述。
● 城域网
城域网MAN（Metropolitan Area Networks）的覆盖距离从几公里到几十公里，可通过专门铺设的线路，或利用已有的电话线、有线电视电缆（CATV）、光纤、无线电、微波等来组建，是信息高速公路的重要支柱。为了适应城域网发展的需要，IEEE802制定了IEEEE 802.6标准。该标准以分布式排队双总线（DQDB）网络为基础。
● 局域网
局域网LAN（Local Area Networks）的覆盖距离为10km以内，可采用双绞线、同轴电缆、光纤、微波、红外线等来组建校园、公司、企事业单位的网络应用信息系统。
典型的低、中速局域网包括：基于载波监听多路访问/冲突检测（CSMA/CD）技术的总线网（IEEE 802.3），含10BASE 5（IEEE 802.3）、10BASE 2（IEEE 802.3a）、10BASE-T（IEEE 802.3i）、10BASE-F（IEEE 802.3j）、10BASE-FP、10BASE-FL、10BASE-FB；令牌总线网（IEEE 802.4），令牌环（IEEE 802.5），无线局域网（IEEE 802.11）等。
典型的高速局域网包括：快速以太网或100BASE—T（IEEE802.3u），又分成100BASE-TX、100BASE-FX、100BASE-T4、100BASE-T2等；100VG-AnyLAN（IEEE 802.12），光纤分布式数据接口FDDI（Fiber Distributed Data Interface），高性能并行接口（HIPPI），千兆位以太网（IEEE 802.3z），ATM局域网等。高速局域网的数据传输速率至少为100Mb/s。
4．其它分类
● 有线（固定）网与无线（移动）网
有线网一般指其通信介质采用的是有线介质，如双绞线、同轴电缆、光纤等。在这类网络中，工作站的位置一般是固定的。为了满足人们移动上网的需求，产生了无线局域网、移动Internet、移动IP网等移动网络技术，并已显示出广泛的应用前景。
● 公用网和专用网
公用网一般由政府部门、大型企事业单位或公司组建，并由它们运营和管理。公用网内的传输和交换装置，提供给其他单位和部门租用。专用网是由某个单位组建的网络，所有权为该单位，由该单位独立进行运营、管理和维护。专用网往往通过租用公用网的传输线路来实现远程组网。
● 计算机网络除可分为上述类型外，还可按照其他方式分类，如按拓扑结构分成星、树、环、网格等；按所使用的交换技术分成电路交换网、报文交换网、分组交换网，快速分组交换网；虚拟网有虚拟局域网（VLAN）、虚拟专用网（VPN）等。此外，还有多媒体通信网、智能网、企业内部网（Intranet）、企业外部网（Extranet）等。
四、计算机网络的体系结构
（一） 计算机网络体系结构的概念
1、原理体系结构
其中，实线所指示的是从主机A到主机B的实际通信路线，虚线所指示的则是从A的N层到B的N层（对等层）之间的虚拟通信。物理介质不属于协议体系结构，也可称为第0层。
2、基本术语
系统：网络节点中所有软、硬设备的集合，其中必须包括有一到多个实体。如计算 机、终端等。
实体：网络中能收发信息的客观存在。如终端、应用程序、数据库管理系统等。
对等实体：在网络体系结构中位于不同系统的同一层上的实体。
网络通信协议：网络对等实体间为进行信息交换而必须遵循的规则与约定的集合。
协议三要素：①语法。数据与控制信息的结构或格式；②语义。对有关协议元素的解释；③同步。对事件实现顺序的规定。
网络体系结构：计算机网络各层及其协议的集合，是对计算机网络及其部件所应完成功能的精确定义。
接口：同一系统中相邻层（N层与N+1层）间进行信息交换时必须遵守的规则。它定义了N层向N+1层提供的原语操作和服务，并向N+1层屏蔽了N层及其下各层所提供服务的细节，以实现透明服务。
服务：N+1层能够直接看见和调用的N层功能的集合。
服务访问点（SAP）：N层SAP即N+1层可以访问N层服务的逻辑端口。每个SAP有一个唯一的地址，每一层可以有多个SAP。
虚拟通信：对等层之间在水平方向上的通信。
服务质量Qos：评价网络服务特性的一组参数。
3、基本概念
（1）服务类型：
● 面向连接的服务：服务的实现需三个阶段—建立连接、维持连接、拆除连接。提供可靠的传输服务，如保证按序到达，提供流量控制、差错控制等功能。适于传输长报文或服务质量要求高的报文。
● 无连接的服务：不需要事先建立连接，使用方便，易于实现广播式传输，但不保证可靠服务（如失序、丢失、重复等）。适于传输短的且服务质量要求不高的报文。
（2）服务原语：
● 定义：对N层服务提供者向N+1层服务用户所提供服务及所需参数的形式描述。
● 服务原语三要素：原语名字、原语类型、参数。
● 服务原语类型：请求原语、指示原语、响应原语、确认原语。
（3）N层与N+1层的服务模型（《现代计算机网络教程》P64）
N+1层的服务提供者为N层实体，N层的服务用户为N+1层实体。
N+1层的协议数据单元（PDU）称为N层的服务数据单元（SDU）。
N-SDU在N+1层封装N+1/N层接口控制信息ICI后组成接口数据单元（IDU）经SAP提交给N层。
N层实体从IDU中分离出N-SDU，封装上本层报头后组成N-PDU（即N-1层SDU）。
（4）实际通信过程（谢希仁P13）
发送方从高层到低层通过接口逐层向下传递PDU，每层封装各自的报头（协议控制信息），其中链路层还要封装报尾，物理层则不封装。
接收方从物理层向上逐层提交和解封。
（二） ISO-OSI参考模型
ISO/OSI参考模型共七层：物理层，链路层，网络层，运输层，会话层，表示层和应用层。各层主要功能如下：
（1）物理层
提供为建立和拆除物理链路所需的机械的、电气的、功能的和规程的特性，实现在物理链路上透明地传输比特流。
（2）数据链路层
在相邻节点之间提供透明传送数据帧的功能和过程；提供数据链路的流控；检测和校正物理链路产生的差错。
（3）网络层
控制主机之间分组的透明传送，包括路由选择、拥塞控制、网络互连等功能；根据运输层的要求来选择服务质量；向运输层报告未恢复的差错；
（4）运输层
建立、维护和拆除传送连接；选择网络层提供的最合适的服务；在系统之间提供端到端的可靠的透明的数据传送，提供端到端的错误恢复和流量控制功能。
（5）会话层
建立、维护和结束两个进程之间的会话连接；交互会话的管理，对应有三种数据流方向的控制模式，即一路交互、两路分时交互和两路同时会话模式。
（6）表示层
代表应用进程协商数据表示；完成语法转换、 语法选择、数据加密和文本压缩等。
（7）应用层
提供OSI用户服务，例如事务处理程序、文件传输协议和网络管理等。
（三） TCP/IP体系结构
1、系统模型
在TCP/IP协议参考模型中，不再有表示层和会话层；其互联网层对应ISO/OSI的网络层，主机至网络层对应ISO/OSI的链路层和物理层。协议簇的情况如下图。
2、各层功能
● 互联网层：主协议为IP，其它有IGMP、ARP、RARP等。其主要功能是使主机可以将分组发往任何网络并使分组独立地传向目标，与OSI的网络层功能非常相似。
● 运输层：含TCP和UDP两个协议。前者实现可靠的面向连接的服务，提供连接管理、差错控制、流量控制、分段/重组等功能。后者提供无连接的不可靠的服务。
● 应用层：包含所有的高层应用协议。
● 主机至网络层：又称网络接口层。TCP/IP对该层没有作真正的描述，仅指出主机必须使用某种协议与网络连接，以便能在其上传送IP分组，即TCP/IP可以基于任何可连接的通信子网。
3、与ISO-OSI的主要异同点（谢希仁P15）
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