E02　数据和网络通信/连接

2.1 信息网络的构成
现代信息网络是通信网、计算机网和资源网的综合。其中，通信网络利用各种基础通信介质和通信技术提供信号的传输通道；计算机网络通过各种计算机通信协议，实现计算机节点之间的互连互通；资源网络则通过各种计算机应用系统，实现信息和数据资源的共享。
2.2 通讯网
各种基础通信介质和通信技术
◆ 专用分组交换机（PBX：Private Branch exchange）:
是一种使用电话线在办公室间传输电话、传真和数据的技术。由于对公众开放且使用公用电话线传输数据，所以传输质量差，安全性低，且传输速度慢，不能处理大量数据。
◆ 同轴电缆（Coaxial cable）：由一根中轴铜缆及屏蔽层构成，速度较快（10M—100M）,传输距离通常不超过500米，通常用于共享总线型局域网。
◆ 双绞线电缆（Twisted pair line）：由多对互相绞合的细电缆构成，铺设方便，速度较快（10M-1000M），传输距离不超过100 米，通常用于星型局域网。
◆ 光导电缆（Fiber-optic cable）：是一种用玻璃纤维制作的高速传输介质。在各种传输介质，光导电缆由于没有电磁泄露所以最难搭线窃听。
◆ 无线信道（Wireless channel）：如微波；卫星转播等。由于无线网络容易被非法接收，所以增加了传送加密（transmission encryption）的要求。
各种基础通信网络
◆ 公用电话交换网络 （PSTN：Public Switched Telephone Network）：是一种模拟音频信道，采用电路交换技术，但在应用Modem（调制解调器）等模数转换设备后可传输数字信号。速度低（小于33.6K bps），可靠性差。
◆ 数字数据网络（DDN：Digital Data Network）：是一种点到点的数字传输网络，也采用电路交换技术，速度较快（2M），可靠性高，但租金也较高。
◆ 帧中继（FR：Frame relay）：在DDN网络上发展出来的一种新的、采用分组交换的网络共享传输技术。在网络空闲时，可以以较低的基本租用速率而享受较高的实际使用速率，具有租金低，速度较快的特点。但在网络传输高峰期间，则只能达到基本租用速率。因此适合传输数据文件，但不适合视频、语音等实时数字信号。
◆ 综合服务数字网（ISDN：Integrated Services Digital Networks）：是一种通过电话线传输声音、图像和其他数据的国际标准网络。
◆ 非对称用户数字环线（ADSL：Asymmetrical Digital Subscriber Line ）:一种新的传输技术，可以在普通电话线上实现高达2M的传输速率。
◆ 各类3G无线网络，如TD-SCDMA、CDMA和WCDMA。
2.3 计算机网
开放系统互联（OSI）参考模型
OSI模型是被ISO（国际标准化组织）采纳的国际标准，其目标是实现各类不同的通讯设备之间的互通互联。OSI模型将计算机网络分为七个层次，各层承担不同的功能，这七个层分别是物理层、数据链层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层，其中低三层对应于网络，高四层则对应于计算机及其应用。
计算机网络的分类
计算机网络按其覆盖地域可分为广域网（WAN：wide area networks）和局域网（LAN：local area networks）。简单地说，局域网覆盖面较小（如一栋大楼内部），速度快；广域网覆盖面广（如全国），速度较慢。有时，也将连接一个城市内部的高速网络称为城域网（MAN：metro area network）。
广域网络根据其使用的通信线路可分为专用网络（private networks）和公用交换网络（public switched network）。专用网络是指应用单位直接铺设或租用专用的通信线路而构建的网络，其特点是系统安全性好，运行稳定，但投资巨大，非一般企业所能承受；公共交换网络则是利用共享的公共通信信道而建立的网络，其特点是系统投资少，但安全性较差。
虚拟专用网（virtual private networks）则是利用数据包封装和加密等技术，使数据包在公网传输时不会被他人所截获或篡改，从而在公用交换网络上建立的一个“虚拟”的专用网络，既具备私有网络的安全性，又具有公用网络的经济性，是目前十分流行的一种网络技术。
通常所说的广域网络是一种基础通信网络，它不具备如公用协议接口、流量控制、日志审计、计费等高级服务功能，需要使用者自行解决。于是就有第三方组织通过租用基础通信网络，并在其上增加各种服务功能再转租给普通用户，这类网络统称为增值网（value—added networks）。增值网通常根据流量计费，它不需要公司建设并维护自己的专用网络，但其租金比公共交换网络高，在传输大量数据的情况下,甚至有可能比专用网成本还高。
局域网的拓扑结构
（1）总线网。所有计算机都连在一条公共的电缆上，并按一定规则竞争使用信道，所以又称为共享网。特点：使用电缆较少，且容易安装，但电缆故障可能导致整个网络的瘫痪，而且当网络流量接近带宽时，容易出现传输效率大幅下降。
（2）星型网。有一个中央节点，其他节点都与中央节点相连。特点：非中央节点的故障不会影响网络运行，也容易扩充，但中央节点停止工作，则整个网络将瘫痪。
（3）环型网。所有计算机相互串联成一个闭环，并通过一个循环令牌来分配信道，所以又称为令牌环网。特点：数据在通信线上的传输不会发生碰撞，性能平稳，但任一节点故障将会导致整个系统失效。
一个典型的计算机网络中通常包括服务器和客户机，所有客户机共享服务器提供的各项服务（如文件服务、打印服务、目录服务等）。如果一个网络中没有指定专用服务器，任何节点都可与其他节点共享资源，则称这样的网络为对等网络（peer-to-peer work）。

各种网络连接设备
网卡（NIC-network interface card）:使计算机和网络相连的接口设备。
调制解调器（modem）：能将数字信号和模拟信号相互转换，从而使数字信号能通过模拟的语音信道传输的设备。
中继器（repeater）：能放大物理信号强度，从而延长通信电缆的有效距离。
集线器（hub）：构成共享型星型网络的中心连接设备，其上的所有端口共享信道
交换机（switcher）：构成交换型星型网络的中心连接设备，其上的每个端口均独占各自的信道。
网桥（bridge）：一种网络连接设备，可以连接两个相同类型的网络，并通过设备的链路地址隔离网络。
路由器（router）：可以连接多个相同类型网络并根据网络地址实行路由选择：
网关（gateway）：一种网络连接设备，可以连接两个不同类型的网络并完成网络协议转换。
网络管理和控制
大型网络的构成十分复杂，必须对组成网络的各种硬软件设施进行综合管理，以达到充分利用这些资源，并保证网络向用户提供可靠的通信服务。网络管理和控制软件就是用于实现这一目标的。
网络管理的功能可分为：
故障管理：是网络管理最基本的功能，指系统出现异常情况下的管理操作。
计费管理：负责记录网络资源的使用情况和使用这些资源的代价。
配置管理：定义、收集、监测和管理系统的配置参数，使得网络性能达到最优。
性能管理：收集、分析和平衡网络资源的运行状况和通信效率等系统性能。
安全管理：控制对网络资源的访问，以保证网络不被侵害（有意识的或无意识的）