《网络实用技术基础》第一章 1.4 计算机网络的类型

1.4 计算机网络的类型

一、按网络覆盖范围分类

计算机网络按网络覆盖范围分类分为：局域网、城域网、广域网、接入网。

1．局域网

局域网（LAN，Local Area Network）是指覆盖某单位或若干办公楼等局部区域内的多台计算机互联组成的计算机网络。局域网分布范围小，容易管理与配置，拓扑结构组成简洁，速度快，延迟小，故它是应用广泛的计算机网络类型。

以太网IEEE 802．3（IEEE，Institute of Electrical and Electronics Engineers）标准是最常用的局域网组网方式。

2．城域网

城域网（MAN，Metropolitan Area Network）指大型的计算机网络，是介于LAN和WAN之间能传输语音与数据的公用网络，这些网络通常涵盖一个大学校园或一座城市，覆盖的地理范围从几十千米至数百千米。城域网基本上是局域网的延伸，像是一个大型的局域网，通常使用与局域网相似的技术，传输距离较远，布线结构更为复杂。

3．广域网

广域网（WAN，Wide Area Network）是连接不同地区的局域网或城域网来进行计算机通信的远程网。广域网通常可以跨接很大的物理范围，所覆盖的范围从几十千米到几千千米，它能连接多个地区、城市和国家，或横跨几个洲，能够提供远距离通信，形成国际性的远程网络。由于其速度慢，延迟大，广域网中通常具有复杂的互联设备，如交换机、路由器等，由它们负责重要的数据交换业务，入网站点只负责收发数据。

4．接入网

接入网是指骨干网络到用户终端之间的所有设备。其长度一般为几百米到几千米，因而被形象地称为“最后一千米”。由于骨干网一般采用光纤结构，传输速度快，所以接入网作为骨干网与用户终端之间的接口便成为整个网络系统的瓶颈。接入网的接入方式包括铜线（普通电话线）接入、光纤接入、光纤同轴电缆（有线电视电缆）混合接入和无线接入等几种方式。

二、按网络拓扑结构分类

计算机网络的拓扑结构是指计算机网络的通信链路和节点的几何排列或物理布局图形。链路是网络中相邻两个节点之间的物理通路。节点指计算机和网络设备，也可指一个网络。

按网络拓扑结构分类分为：总线型网络、星型网络、树型网络、环型网络和网状拓扑。

1．总线型网络

总线型网络是由一条高速共享总线连接若干个节点所形成的网络。由于多个节点共用一条传输信道，故信道利用率高，但容易产生访问“冲突”。总线型网络的传输速率高，可达1～100Mbps，但可靠性相对较差，常因一个节点出现故障（如接头接触不良等）而导致整个网络瘫痪。

总线型网络的特点包括：结构简单灵活，便于扩充，容易部署。

2．星型网络

星型网络是以中央节点为中心与各节点连接组成的，多节点与中央节点通过点到点的方式连接。中央节点执行集中式控制策略，中央节点较为复杂，负载也比其他各节点大。

星型网络的特点包括：

1）网络结构简单，便于管理。

2）控制简单，组网容易。

3）网络延迟较小，误码率较低。

4）网络共享能力较差。

5）通信线路利用率不高。

6）中央节点负荷太重。

3．树型网络

树型网络是将多级星型网络按层次方式排列即形成树型网络，在实际组建一个大型网络时，往往是采用多级星型网络。我国电话网络即采用树型结构，其由五级星型网络构成。著名的因特网（Internet）从整体上看采用的也是树型结构。

树型网络的主要特点包括：

1）结构比较简单，成本低。在网络中，任意两个节点之间不产生回路，每个链路都支持双向传输。

2）网络中节点扩充方便灵活，寻找链路路径比较方便。但在这种网络系统中，除叶子节点及其相连的链路外，任何一个节点或链路产生的故障都会影响整个网络。

4．环型网络

环型网络中的各个节点均通过环路接口连在一条首尾相连的闭合环型通信线路中，环上的任何节点均可请求发送信息。环型网络也是局域网常用的拓扑结构之一，如某些校园网的主干网就是采用的环网拓扑结构。

环型网络的主要特点包括：

1）信息或数据在网络中沿固定方向流动，两个节点间仅有唯一的通路，大大简化了路径选择的控制。

2）当某个节点发生故障时，可以自动旁路，可靠性较高。

3）由于信息是串行穿过多个节点环路接口，故当节点过多时，网络的响应时间将变长。

4）当网络组成确定时，其延时固定，实时性强。

5．网状型网络

网状型网络中的各节点之间的连接呈网状交错，较为复杂，节点之间存在多条路径可达。它是广域网中最常用的一种组网拓扑形式，是典型的点到点结构。

网状型网络的主要特点包括：

1）具有较高的可靠性。一般通信子网在任意两个节点交换机之间，存在着两条或两条以上的通信路径。这样，当一条路径发生故障时，可以通过另一条路径把信息传送到目的节点交换机。

2）具有较好的可扩充性。该网络无论是在增加新功能，还是将另一台新的计算机接入网络，以形成更大规模的网络时，都比较方便。

3）网络可组建成各种形状，可采用多种通信信道、多种传输速率。

总之，通常选择网络的拓扑结构时，在保证一定的可靠性、时延和吞吐量的前提下，要求选择适合的通路、确定线路带宽和进行流量分配，以使得整个网络的成本最低。5种网络拓扑类型的性能对比如表1-1所示。

表1- 1 5种网络拓扑结构的优缺点及应用

三、按交换方式分类

按交换方式分类分为：电路交换、报文交换、分组交换。

网络中传输的数据从一个节点到下一个节点的过程称为交换。

1．电路交换

电路交换（Circuit Switching）是以电路连接为交换目的的通信方式，要求必须在通信双方之间建立连接通道，当连接建立成功之后，双方通信活动才能开始进行。通信双方需要传递的信息是通过已经建立好的连接进行传递，而且这个连接一直维持到通信结束。在这个通信过程中，这个连接始终占有通信资源（信道、带宽等），这也是电路交换的主要特征。

2．报文交换

报文交换（Message Switching）不需要在两个通信节点之间建立专用通道，通信节点把需要发送的信息组成数据报文，该报文中含有目的节点地址，完整的报文在网络中一站一站地向前传输，每一个节点均接收整个报文，检查目的节点地址，然后根据网络的路由规则转发到下一个节点。经过多次的存储/转发，最后到达目的节点。

3．分组交换

分组交换（Packet Switching）是在计算机网络中相对电路交换的一种交换方式，分组由用户数据块、目的地址和管理信息组成。通信节点首先将要发送的数据按照网络协议的要求转化成分组，然后通过最佳路径（路由算法）发送到目标节点，但并不是所有的分组都沿着同一路径传输。最后，由目标节点按照顺序把分组组合成原始数据。

在分组交换中，可以将数据分组分别发送到目标计算机。这里，不仅链路是共享的，而且每个分组都可以独立进行路径选择，这些优点使得分组交换的应用更加广泛。例如，互联网就是分组交换的一个典型应用。

上述三种交换之间的交换原理综合比较如图1-3所示。

图1-3三种数据交换原理方式比较

（a）线路交换；（b）报文交换；（c）分组交换

三种交换方式的特点如表1-2所示。

表1-2三种交换方式的特点