《计算机网络基础》概念、功能、分类、组成及拓扑（举一反三考点练）-讲义（广西）

《计算机网络基础》 概念、功能、分类、组成及拓扑-讲义 （3）掌握计算机网络的概念、功能、分类、组成及拓扑结构类型； 知识点一 计算机网络的概念、功能、分类、组成 一、概念 计算机网络就是将分布在不同地点、具有独立功能的计算机及系统,用通信线路（如双绞线、同轴电缆、光缆、微波等)和通信设备(如路由器、交换机、网桥、集线器、中继器等)连接起来,再配以相应的网络软件(如操作系统、应用软件等),实现资源共享和数据传输的计算机集合。 计算机网络是计算机技术与通信技术相结合的产物。 二、功能 1．数据通信 数据通信是指实现计算机与终端、计算机与计算机间的数据传输，是计算机网络最基本的功能，也是实现其他功能的基础。 2．资源共享 资源共享是指通过计算机网络实现数据资源、软件资源和硬件资源的共享，是建立计算机网络的主要目的所在。 （1）数据共享：在计算机网络中可共享各种数据文档。 （2）软件共享：在计算机网络中可共享各种语言处理程序和各类应用程序。 （3）硬件共享：在计算机网络中可共享使用服务器、计算机或打印机等设备。 3．提高系统可靠性 提高计算机系统可靠性主要表现在计算机网络中每台计算机可互为后备结点，故障时其他计算机能接替故障机任务，避免系统瘫痪，提高计算机系统可靠性。 4．分布式处理 分布式处理是指在计算机网络中，用户可合理选择计算机网络中的资源进行相应的数据处理，对于较复杂的问题，还可通过算法将任务分配给不同计算机进行处理，从而共同完成一项大型任务。 5．负载平衡 负载平衡是指在具有分布处理能力的计算机网络中，运行任务被相对均匀地分配给网络上的各台计算机，系统能根据计算机运行负载的大小来转移任务，从而实现计算机网络的负载平衡。 三、组成 1．逻辑构成 计算机网络从逻辑功能上可以分为通信子网和资源子网两部分。 （1）通信子网 通信子网包括通信线路（如光纤、双绞线等传输介质）和转接设备（通信控制处理机，如集线器、交换机、路由器等），负责提供网络通信功能,提供入网接口、数据传输及转发功能。 (2）资源子网 资源子网包括接入网络的所有计算机及其外部设备、软件、数据等,负责全网数据管理和处理,并向网络用户提供资源和网络服务，以尽可能实现资源共享功能。 2.物理构成 计算机网络在物理上由网络硬件和网络软件两部分组成。 （1）网络硬件 网络硬件包括网络服务器、网络工作站、传输介质(如电话线、双绞线、光纤、无线电波等)和网络设备(如集线器、交换机、路由器等)。 (2）网络软件 网络软件包括系统软件和应用软件两类。 系统软件包括网络操作系统、网络协议、通信控制软件和管理软件等； 应用软件是指为扩展网络应用而专门编制的软件,如浏览器、即时通信软件、邮件收发软件等。 四、网络分类 1.按网络覆盖范围分类 (1）局域网LAN) 局域网通常指覆盖半径在10km 以内的计算机网络。 一般建设在一栋办公楼或楼群、校园、企事业单位内，一般情况下由某个单位单独拥有、使用和维护。 (2）城域网(MAN) 城域网是介于广域网与局域网之间的一种大范围的高速网络,覆盖半径通常为几千米至几十千米。 主要指大型企业集团、ISP电信部门、有线电视台和相关政府部门构建的专用网络和公用网络。 (3）广域网(WAN) 广域网是连接不同地区局域网或城域网的远程网络,覆盖半径从几十千米到几千千米,能连接多个地区、城市和国家,或横跨几个洲。 广域网的典型代表网络是Internet。 2.按网络拓扑结构分类 拓扑是研究与大小、形状无关的点、线关系的方法,计算机网络的拓扑结构指网络中各个站点相互连接的形式。 (1）总线型网络 (2）星状网络 (3）环状网络 (4）树状网络 (5）网状网络 3．按通信传输技术分类 (1）广播式网络 广播式网络中,多个站点共享一条信道通信,任何一个结点发送报文,其他所有结点都能收到。在广播信道中,由于信道共享会引起争用信道而产生的介质访问冲突，需要采用信道访问控制技术。 (2）点对点式网络 点对点式网络中每条物理线路只连接一对设备,采用分组存储转发和路由选择技术,没有信道竞争,但会浪费带宽。星状、树状、网状网络均为点到点式网络。 4.按信息交换方式分类 (1）电路交换网络 电路交换又称为线路交换,指在一对用户终端之间建立暂时连接电路的交换方式,该暂时连接独占一条通信路径直到用户主动释放为止。 典型的电路交换网络是电话通信网。 (2）报文交换网络 报文交换又称存储转发交换，指先将报文整体进行存储,然后再转发到目标结点的交换方式。每个报文中含有目的地址。典型的报文交换网络是电子邮件传输网。 (3）分组交换网络 分组交换又称包（Packet)交换，是指将用户传送的数据划分成一个个等长的单位（即分组）,并将分组逐个由中间结点先进行存储，再选择路径转发出去。分组长度有限，每个分组都含有目的地址。这种网络兼有电路交换和报文交换的优点。 目前的计算机网络就采用这种交换方式。 5．按工作模式分类 （1）对等网络 在对等网络（Peer to Peer）中各台计算机具有相同的功能和地位,无主从之分。 不需要专门的服务器，任何一台计算机既可以作为服务器，又可以作为客户机。 对等网络是小型局域网常用的组网方式之一。这种网络组建灵活方便,但不利于集中管理,且安全性较弱。 (2）客户机/服务器网络 客户机／服务器（Client/Server）网络指所有数据的存储和处理都在服务器上,输入和输出都在客户机上，客户机向服务器发出请求并以此获得服务的一种网络形式。这种工作模式便于数据集中管理，计算机的权限、优先级易于控制，比较安全。 该类网络可以用于大型网络，网络管理规范,但网络性能受服务器性能及客户机数量的影响。 6．其他分类方式 除了前面的5种分类方式外,还可以按传输带宽分为基带网和宽带网；按传输介质分为有线网和无线网；按使用性质分为公用网和专用网。 计算机网络最基本的功能是（ ），它也是实现其他功能的基础。 A. 资源共享 B. 数据通信 C. 分布式处理 D. 负载平衡 【答案】B 【解析】数据通信是指实现计算机与终端、计算机与计算机间的数据传输，是计算机网络最基本的功能，也是实现其他功能的基础。资源共享是建立计算机网络的主要目的；分布式处理、负载平衡属于计算机网络的高级功能，均建立在数据通信基础之上。 1.（判断题）在计算机网络中，资源共享仅指数据资源的共享，不包括软件资源和硬件资源的共享。（ ） 【答案】× 【解析】资源共享包括三个层面：数据共享（共享各种数据文档）、软件共享（共享各种语言处理程序和各类应用程序）、硬件共享（共享使用服务器、计算机或打印机等设备）。题干将资源共享狭隘地限定为数据共享，与教材内容不符。 2.（单项选择题）以下关于局域网、城域网和广域网的说法，正确的是（ ） A. 局域网覆盖半径通常在100km以内 B. 城域网覆盖半径通常为几千米至几十千米 C. 广域网仅能连接同一地区的网络 D. Internet是城域网的典型代表 【答案】B 【解析】局域网覆盖半径在10km以内，A错误；城域网覆盖半径通常为几千米至几十千米，B正确；广域网能连接多个地区、城市和国家，或横跨几个洲，C错误；Internet是广域网的典型代表，D错误。考生需准确记忆三种网络的覆盖范围和代表。 3.（填空题）计算机网络从逻辑功能上可以分为________和________两部分。其中，负责提供网络通信功能、提供入网接口及数据传输转发功能的是________；负责全网数据管理和处理、向网络用户提供资源和网络服务的是________。在物理上，计算机网络由________和________两部分组成，网络软件又包括________和________两类。 【答案】通信子网；资源子网；通信子网；资源子网；网络硬件；网络软件；系统软件；应用软件 【解析】逻辑构成：通信子网（通信线路+转接设备，负责通信功能）和资源子网（计算机+外部设备+软件+数据，负责数据处理和资源共享）。物理构成：网络硬件（服务器、工作站、传输介质、网络设备）和网络软件（系统软件和应用软件）。该题覆盖知识点一第三部分的两个维度。 1.（判断题）对等网络中各台计算机具有相同的功能和地位，无主从之分，任何一台计算机既可以作为服务器，又可以作为客户机。（ ）。 【答案】√ 【解析】对等网络的主要特点：各台计算机具有相同的功能和地位，无主从之分；不需要专门的服务器；任何一台计算机既可以作为服务器，又可以作为客户机。对等网络是小型局域网常用的组网方式之一，组建灵活方便但不利于集中管理且安全性较弱。 2.（填空题）按信息交换方式分类，计算机网络可分为________网络、________网络和________网络。其中，兼有电路交换和报文交换优点的是________网络，目前的计算机网络就采用这种交换方式。 【答案】电路交换；报文交换；分组交换；分组交换 【解析】三种交换方式：电路交换（独占通信路径，如电话通信网）、报文交换（存储转发，如电子邮件传输网）、分组交换（将数据划分为等长分组逐个存储转发，兼有前两者优点，是当前计算机网络采用的交换方式）。 3.（单项选择题）在客户机/服务器网络中，以下描述正确的是（ ） A. 各台计算机地位相同，无主从之分 B. 所有数据的存储和处理都在客户机上进行 C. 便于数据集中管理，安全性较强 D. 网络组建灵活但不利于集中管理 【答案】C 【解析】客户机/服务器网络的特点：所有数据的存储和处理都在服务器上，输入和输出在客户机上，客户机向服务器发出请求获取服务。该模式便于数据集中管理，计算机权限、优先级易于控制，比较安全。A是对等网络的特点；B错误（存储和处理在服务器上）；D是对等网络的特点。本题要求考生能区分两种工作模式的本质差异。 知识点二 计算机网络拓扑结构 拓扑是研究与大小、形状无关的点、线关系的方法。计算机网络的拓扑结构指网络中各个站点相互连接的形式。 一、总线型网络 总线型拓扑结构采用单根传输线(总线)作为所有工作站的共用信道,结点之间按广播方式通信,从一个结点发出的信息，总线上的其他结点均可收到。 早期的以太网(Ethernet)是典型的总线型局域网。 ·优点：结构简单,便于扩充，总线中任意结点发生故障不会造成整个网络的瘫痪,可靠性高。 ·缺点：所有的数据都要经过总线传送,总线成为整个网络的瓶颈；出现故障诊断较困难；由于信道共享，连接的结点不宜过多，总线自身的故障可能会导致整个系统的崩溃。 二、星状网络 星状拓扑结构采用集中式通信控制策略,所有的通信均由中央结点控制,以中央结点为中心,把若干外围结点连接起来,形成辐射式互联结构。 主要以集线器或交换机作为中央结点。 ·优点：网络结构简单、建网容易,便于控制、管理和维护。 ·缺点：网络可靠性低,中心结点是全网络的瓶颈，一旦中心结点出现故障则会导致全网 瘫痪。 三、环状网络 环状拓扑结构的各结点通过通信线路组成闭合回路,所有的通信共享一条物理通道,环中数据只能单向传输,交换方式采用分组交换,适用于实时工业控制系统。 最著名的环状拓扑结构网络是令牌环网。 ·优点：结构简单,适用于光纤高速传输，传输距离远，传输延迟确定，适合实时性网络。 ·缺点：故障检测困难,不便于扩充，系统响应延时长，任意结点的故障将导致整个网络物理瘫痪，结点过多时，影响传输效率。 四、树状网络 树状拓扑结构也称为多级星状网络，可以看作是星状拓扑结构的扩展,形似倒置的树，顶端为树根，向下有分支及子分支，靠近树根的结点设备性能要求高，且整个系统具备一定的分布控制和处理能力。 ·优点：连接简单,易于扩充,维护方便,适用于汇集信息的应用要求。 ·缺点：树状网络结构复杂，各结点对根依赖程度高，任一结点或链路故障会影响整个网络，且资源共享能力差，仅上下结点能进行信息交换，相邻或同层结点间一般不交换信息。 五、网状网络 网状拓扑结构中结点之间的连接是任意的,没有规律，每一个结点至少与其他两个结点相连。使用网状拓扑结构的网络必须采用路由选择算法与流量控制方法。 主要在广域网中使用。 ·优点：系统可靠性高,容易扩展,网内结点共享资源容易,可选择最佳路径,传输延迟小。 ·缺点：结构复杂,控制复杂,软件复杂,系统维护困难,线路费用高。 1.以下选项中，不属于计算机网络拓扑结构的是（ ） A. 总线型 B. 星状 C. 环状 D. 流线型 【答案】D 【解析】计算机网络常见的拓扑结构有总线型、星状、环状、树状和网状五种。"流线型"是工业设计领域的术语，不属于计算机网络拓扑结构。广西对口考试真题中曾出现完全相同的考查方式。 1. （判断题） 计算机网络的拓扑结构是指网络中各个站点相互连接的形式，拓扑是研究与大小、形状无关的点、线关系的方法。（ ） 【答案】√ 【解析】拓扑是研究与大小、形状无关的点、线关系的方法，计算机网络的拓扑结构指网络中各个站点相互连接的形式。 2.（单项选择题） 以下关于网络拓扑结构特点的说法，正确的是（ ） A. 总线型网络中，故障诊断和隔离较为容易 B. 星状网络中，中央节点故障将导致全网瘫痪 C. 环状网络中，增加或减少工作站的操作十分复杂 D. 树状网络中，各分支节点的故障都会影响全网 【答案】B 【解析】A错误，总线型网络故障诊断和隔离较困难（所有站点共享一条信道）；B正确，星状网络对中央节点依赖极大，中央节点一旦故障全网瘫痪；C错误，环状网络增加或减少工作站仅需简单连接操作；D错误，树状网络故障隔离较容易，可将故障分支与整个系统隔离开来。 3.（填空题） 计算机网络常见的拓扑结构有________、________、________、________和________五种。其中，________结构是目前应用最广泛的一种网络拓扑，其优点是结构简单、管理和维护容易、故障容易________和________，但缺点是对________要求相当高，一旦其出现故障整个网络将瘫痪。 【答案】总线型；星状；环状；树状；网状；星状；检测；隔离；中央节点 【解析】五种基本拓扑为总线型、星状、环状、树状、网状。星状拓扑是当前应用最广泛的拓扑结构，它由中央节点和通过点到点链路连接的各站点组成。核心优点是单节点故障不影响全网、故障易检测隔离；核心弱点是中央节点负担重，一旦故障全网瘫痪。 （判断题） 总线型拓扑结构中，所有站点共享一条公共传输信道，任何一个站点发送的信号都能被其他所有站点接收。（ ） 【答案】√ 【解析】总线型拓扑结构采用一个信道作为传输媒体，所有站点通过相应的硬件接口直接连到该公共传输媒体上，任何一个站点发送的信号都沿着传输媒体传播，能被所有其他站点所接收。一次只能由一个设备传输信号。 （填空题） 在环状拓扑中，各节点通过环路接口连在一条首尾相连的________通信线路中，数据沿环路________（单向/双向）传输。该拓扑的优点是电缆长度________，可使用________作为传输介质；缺点是一个节点的故障会引起________故障。 【答案】闭合；单向或双向；短；光纤；全网 【解析】环状拓扑中各节点连成闭合环路，数据可单向或双向传输。电缆长度与总线型相似但比星状短得多，适合使用光纤（传输速率高）。由于数据需穿越每个节点，一旦环中某一节点发生故障，就会引起全网故障，故障检测也较困难。 （单项选择题） 某学校机房需要组建一个小型局域网，要求结构简单、便于扩充、单个计算机故障不影响其他计算机正常工作，且方便维护人员快速定位故障。应优先选择的拓扑结构是（ ） A. 总线型 B. 星状 C. 环状 D. 树状 【答案】B 【解析】星状拓扑结构简单、连接方便、扩展性强，单个节点故障不影响其他节点（直接连到中央节点的独立链路），且故障容易检测和隔离，正是目前局域网应用最广泛的拓扑结构。总线型故障诊断困难；环状单节点故障全网瘫痪；树状对根节点依赖过大。综合考量，星状最优。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $