计算机网络的分类

导读

大家好，很高兴又和大家见面啦！！！

在上一篇内容中我们介绍了计算机网络的组成与功能，我们先简单的复习一下相关的知识点： 计算机网络从不同的角度看有不同的组成方式：

• 从组成部分上看分为硬件、软件、协议三个部分。

• 硬件指的是计算机网络中看得见摸得着的实物，主要由三部分组成：主机、通信设备、通信链路。

• 接入到网络末端的主机，也称为端系统（end system），如手机、个人计算机等；
• 通信设备有用来组建网络的交换机、连接网络的路由器、负责通信的通信处理机如网络适配器等；
• 通信链路主要是负责连接主机、通信设备的链路，如双绞线、光纤等。

• 软件指的是各种实现资源共享的软件和方便用户使用的各种工具软件；
• 协议指的是在网络传输数据是需要遵守的规范。

• 从工作方式上看分为边缘部分与核心部分两部分。

• 边缘部分指的是端系统（end system）部分，主要负责数据传输、资源共享等功能；
• 核心部分指的是网络部分，由大量的网络以及连接网络的路由器组成，主要负责为边缘部分提供连通性和交换服务；

• 从功能组成上看分为资源子网和通信子网两部分。

• 资源子网指的是端系统中负责实现资源共享的设备以及软件；
• 通信子网指的是负责实现数据传输、交换、控制和存储功能的各种传输介质、通信设备以及网络协议等；主机中负责进行数据传输的网络适配器与底层协议同样属于通信子网。 计算机网络主要由5大功能：数据传输、资源共享、分布式处理、提高可靠性、负载均衡。除此之外，还具有可以实现电子化办公与服务、远程教育、娱乐等功能。

在今天的内容中我们将会从计算机网络的分类开始学习计算机网络，并且会重点介绍计算机网络的交换技术，接下来我们就开始今天的内容吧！！！

一、按分布范围分类

1.1 广域网（WAN）。

广域网的任务是提供长距离通信，运送主机所发送的数据，其覆盖范围通常是直径为几十千米到几千千米的区域，因而又是也称为远程网。 广域网是因特网的核心部分。连接广域网的各个结点的交换机的链路一般都是高速链路，具有较大的通信容量。

1.2 城域网（MAN）

城域网的覆盖范围可以跨越几个截取甚至是整个城市，覆盖区域的直径范围是5～50KM。 城域网大多采用以太网技术，因此有时也常并入局域网的范围讨论。

1.3 局域网（LAN）

局域网一般用微机或工作站通过高速线路相连，覆盖范围较小，通常是直径几十米到几千米的区域。 局域网在计算机配置的数量上没有太多的限制，少的可以只有两台，多的可达几百台。 传统上，局域网使用广播技术，而广域网使用交换技术。

1.4 个人区域网（PAN）

个人区域网是指在个人工作的地方将消费电子设备（如平板电脑、智能手机等）用无线技术连接起来的网络，也常称为无线个人区域网（WPAN），覆盖区域直径约为10m。

1.5 多处理器系统

多处理系统指的是中央处理器之间的距离非常近（如仅1m的数量级甚至更小）。一般不会将多处理系统称为计算机网络。

在这些类别中，我们需要重点关注的是广域网（WAN）和局域网（LAN）。在家用路由器中，我们可以看到以下接口：

蓝色的接口下标注的是WAN，黄色的接口下标注的是LAN，当我们通过网线将个人计算机通过路由器接入网络时，实际上是通过网线接入的一个局域网，在我们通过网线将路由器接入ISP提供的网络时，实际上是通过网线将家里的这个局域网接入了ISP提供的广域网。

在局域网中都采用的是以太网技术（Ethernet Technology），而城域网中大多数采用的同样也是以太网技术，因此，城域网有时也可以归为局域网。

以太网技术指的是由Xerox公司创建并由Xerox,Intel和DEC公司联合开发的基带局域网规范。以太网络使用CSMA/CD（载波监听多路访问及冲突检测技术）技术，并以10M/S的速率运行在多种类型的电缆上。以太网与IEEE802·3系列标准相类似。以太网不是一种具体的网络，是一种技术规范。

二、按传输技术分类

2.1 广播式网络

广播式网络指的是所有联网计算机都共享一个公共通信信道。当一台计算机利用共享通信信道发送报文分组时，所有其他的计算机都会“收听”到这个分组。接收到该分组的计算机将通过检查目的地址来决定是否接收该分组。局域网基本上都采用广播式通信技术，广域网中的无线、无人航天器通信网络也采用广播式通信技术。

2.2 点对点网络

点对点网络指的是每条物理线路连接一对计算机。若通信的两台主机之间没有直接连接的线路，则它们之间的分组传输就要通故宫中间结点进行接收、存储和转发，直至目的结点。

是否采用分组存储转发与路由选择机制是点对点式网络与广播式网络的重要区别，广域网基本都属于点对点网络。

广播式网络就好比一个电台广播一样，当我们在学校的电台广播中传递某种信息时，只要是处于广播范围内的人都是能够接收到这些信息的，所以广播式的通信技术就像一个扩散式的传播方式，只不过在广播式网络中信息的发送方将需要传输的信息扩散式的发送出去之后，接收方则会根据信息的传送地址来选择是否接收，如下所示：

在局域网中通常采取这种方式。在前面介绍的集线器和交换机组成的计算机网络的传输方式就是这种广播式网络。

• 通过集线器组成的网络在传输信息时，其他的计算机并不会检测信息的目的地址，这样就会出现当其中两台计算机在相互传输数据时，其他计算机如果此时也想传输数据，则会发生数据冲突的现象；
• 通过交换机组成的网络在传输信息时，其他计算机会对信息的目的地址进行检测，来决定是否接收信息，在这种情况下，如果其中两台计算机在传递信息的同时，并不会影响其他计算机之间的信息传递。

点对点式网络就好比一个个中转站当两个中转站是直接连通时，信息可以直接进行传递，但是当两个中转站不联通时，则需要借助其它的中转站来帮助完成信息传递，如下所示：

上图中计算机1和计算机2 就是通过计算机1—>交换器1—>计算机2这条物理线路进行直接连通，因此这两台计算机在进行数据传输时，可以直接通过交换器1将计算机1需要传输的数据传输给计算机2；

但是计算机5和计算机7并没有通过交换机2或交换机4进行直接连通，但是他们可以借由路由器来实现连通，因此这两台计算机在进行数据传输时，需要通过交换机2将计算机5的数据传输给路由器，由路由器进行接收、存储并转发给交换机4，最后通过交换机4发送给计算机7。

在广域网中的数据传输就是通过点对点网络的方式实现的数据传输。

三、按拓扑结构分类

网络拓扑结构是指由网中结点（路由器、主机等）与通信线路（网线）之间的几何关系（如总线形、环形）表示网络结构，主要指通信子网的拓扑结构。按网络的拓扑结构，主要分为总线形、星形、环形和网状网络等，如下所示：

星形、总线形和环形网络多用于局域网，网状网络多用于广域网。

3.1 总线形网络

总线形网络是指用单根传输线把计算机连接起来。总线形网络的优点是建网容易、增/减结点方便、节省线路。缺点是重负载时通信效率不高、总线任意一处对故障敏感。

3.2 星形网络

星形网络指的是每个终端或计算机都以单独的线路与中央设备相连。中央设备早期是计算机，现在一般是交换机或路由器。星形网络便于集中控制和管理，因为端用户之间的通信必须经过中央设备。缺点是成本高、中央设备对故障敏感。

3.3 环形网络

环形网络指的是所有计算机接口设备连接成一个环。环形网络最典型的例子是令牌环局域网。环可以是单环，也可以是双环，环中信号时单向传输的。

3.4 网状网络

网状网络指的是一般情况下，每个结点至少有两条路径与其他结点相连，多用在广域网中。其有规则型和非规则型两种。其优点是可靠性高，缺点是控制复杂、线路成本高。

这4种基本的网络拓扑结构还可以互连为更复杂的网络。

四、按使用者分类

4.1 公用网（Public Network）

公用网指的是电信公司出资建造的大型网络。“公用”的意思是指所有愿意按电信公司的规定交纳费用的人都可以使用这种网络，因此也称为公众网。

4.2 专用网（Private Network）

专用网指的是某个部门为满足本单位特殊业务的需要而建造的网络。这种网络不向本单位以外的人提供服务。例如铁路、电力、军队等部门的专用网。

五、按交换技术分类

交换技术指的是各台主机之间、各通信设备之间或主机与通信设备之间为交换信息所采用的数据格式和交换装置的方式。按交换技术可将网络分为如下几种。

5.1 电路交换网络

电路交换网络是指在源结点与目的结点之间建立一条专用的通路用于传输数据，包括建立连接、传输数据和断开连接三个阶段。最典型的电路交换网是传统电话网络。该类网络的主要特点是整个报文的比特流连续地从源点直达终点，好像是在一条管道中传送。优点是数据直接传送、时延小。缺点是线路利用率低、不能充分利用线路容量、不便于进行差错控制。

5.2 报文交换网络

用户数据加上源地址、目的地址、校验码等辅助信息，然后封装成报文。整个报文传送到相邻结点，全部存储后，在转发给下一个结点，重复这一过程直到到达目的结点。每个报文可以单独选择到达目的结点的路径。报文交换网络也称存储-转发网络，主要特点是整个报文先传送到相邻结点，全部存储后查找转发表，转发到下一个结点。优点是可以较为充分地利用线路容量，可以实现不同链路之间不同数据传输速率的转换，可以实现格式转换，可以实现一对多、多对一 的访问，可以实现差错控制。缺点是增大了资源开销（如辅助信息导致处理时间和存储资源的开销），增加了缓冲时延，需要额外的控制机制来保证多个报文的顺序不乱序，缓冲区难以管理（因为报文的大小不确定，接收方在接收到报文之前不能预知报文的大小）。

5.3 分组交换网络

分组交换网络也称包交换网络。其原理时，将数据分成较短的固定长度数据块，在每个数据块中加上目的地址、源地址等辅助信息组成分组（包），以存储-转发方式传输。其主要特点是单个分组（它只是整个报文的一部分）传送到相邻结点，存储后查找转发表，转发到下一个结点。除具备报文交换网络的优点外，分组交换网络还具有自身的优点：缓冲易于管理；包的平均延时更小，网络占用的平均缓冲区更少；更易于标准化；更适合应用。现在的主流网络基本上都可视为分组交换网络。

六、按传输介质分类

传输介质可分为有线和无线两大类，因此网络可分为有线网络和无线网络。

• 有线网络可分为双绞线网络、同轴电缆网等；
• 无线网络又可分为蓝牙、微波、无线电等

结语

在今天的内容中我们介绍了计算机网络的分类相关知识点。计算机网络从不同的角度出发总共有6种分类方式：

1. 按分布范围分类，可分为5类：1.广域网、2.城域网、3.局域网、4.个人区域网、5.多处理器系统。其中大多数城域网和局域网使用的多事以太网技术，因此城域网又可以并入局域网中进行讨论。
2. 按传输技术分类：1. 广播式网络、2.点对点网络。其中局域网基本上采用的是广播式网络，广域网则采用的是点对点网络。
3. 按拓扑结构分类，可分为4类：1.总线形网络、2.星形网络、3.环形网络、4.网状网络。其中总线形网络、星形网络、环形网络多用于局域网中，而广域网中常用网状网络。
4. 按使用者分类，可分为2类：1.公用网、2.专用网。
5. 按交换技术分类，可分为3类：1.电路交换网络、2.报文交换网络、3.分组交换网络。
6. 按传输介质分类，可分为2类：1.有线网络、2.无线网络。