1.2 计算机网络的类型
1.2 计算机网络的类型
计算机网络根据不同的分类标准有不同的分类，如图1-5所示为不同的分类列表，便于读者一目了然。
图1-5 计算机网络分类
1.2.1 按地理分布范围划分
1．局域网
局域网（Local Area Network，LAN）是一种在小范围内实现的计算机网络，一般在一个建筑物内，或一个工厂、一个单位内部。局域网覆盖范围可在十几千米以内，结构简单，布线容易。其网上数据传输速率较高，从10Mbps～100Mbps，甚至可达10Gbps，如图1-6所示。
2．城域网
城域网（Metropolitan Area Network，MAN）是在一个城市内部组建的计算机信息网络，覆盖范围从几十千米到数百千米，是对局域网的延伸，用于局域网之间的连接。它提供全市的信息服务，可实现大量用户的多媒体信息传输。目前，我国许多城市正在建设城域网。如图1-7所示为某市教育系统城域网。
图1-6 局域网
图1-7 某市教育系统城域网
3．广域网
广域网（Wide Area Network，WAN）是影响广泛的复杂网络系统。它由两个以上的局域网构成，这些局域网间的连接可以穿越30 km以上的距离。大型的WAN可以由各大洲的许多局域网和广域网组成，故又称远程网。最广为人知的广域网就是Internet，它由全球成千上万的局域网和广域网组成。广域网在采用的技术、应用范围和协议标准方面与局域网有所不同。在广域网中常常是使用电信部门提供的各种公用交换网，将分布在不同地区的计算机系统联系起来。
有时LAN、MAN和WAN间的边界非常不明显，很难确定LAN在何处终止、MAN或WAN在何处开始。但是可以通过4种网络特性——通信介质、协议、拓扑及私有网和公共网间的边界点来确定网络的类型。通信介质是指用来连接计算机和网络的电缆、光纤电缆、无线电波或微波。通常LAN结束在通信介质改变的地方，如从基于电线的电缆转变为光纤。电线电缆的LAN通常通过光纤电缆与其他的LAN连接。
1.2.2 按拓扑结构划分
“拓扑”这个名词是从几何学中借用来的。网络拓扑结构是指连接网络设备的物理线缆的铺设形式，常见的有星型、总线型、环型和网状型等。下面介绍几种最为主要的网络拓扑结构。
1．星型拓扑结构
星型拓扑结构是最古老的一种连接方式，是由通过点到点链路接入中央节点的各站点组成的，如图1-8所示。
图1-8 星型拓扑结构
网络中只有唯一的转发节点，即中央节点，每一台计算机都通过单独的通信线路连接到中央节点。
星型拓扑结构的优点是：利用中央节点可方便地提供服务和重新配置网络；便于集中控制，易于维护和安全管理；用户端设备停机不会影响其他用户端间的通信。
星型拓扑结构的缺点是：中心系统必须具有极高的可靠性；每个站点直接与中央节点相连，需要大量电缆、电缆沟、中央集线部件，费用较高。
2．环型拓扑结构
现在，环型拓扑结构在网络中的使用已经不多了。环型拓扑结构是由连接成封闭回路的网络节点组成的，每一节点与它左右相邻的节点连接，如图1-9所示。
图1-9 环型与双环型拓扑结构
环型拓扑结构的优点是：结构非常简单，便于避免冲突；消除了用户端通信时对中心系统的依赖性，能高速运行；由于系统中各工作站地位相等，因此通信设备和线路成本不是很大。
环型拓扑结构的缺点是：网络中任何一个节点发生故障都会导致全网瘫痪；随着用户量的增多，网络速度会急剧下降；重新配置网络困难；安全性能差。
3．总线型拓扑结构
总线型拓扑结构是网络中最简单、最主要的拓扑结构，广泛应用于随时都有扩充工作站要求的网络系统。总线型拓扑结构采用单根传输线作为传输介质，所有的站点都通过相应的硬件接口直接连接到传输介质（或称总线）上，如图1-10所示。
图1-10 总线型拓扑结构
总线型拓扑结构中任何一个站点发送的信号都可以沿着介质传播，而且能被其他所有站点接收。由于信号的传递方向总是从发送信息的节点开始向两端扩散，就像广播电台发送信号一样，因此总线型网络又被称为广播式计算机网络。
总线型拓扑结构的优点是：结构简单，易于布线和维护；由于总线的长度可以使用中继器延长，因此易于扩充；传输介质是无源元件，十分可靠；通信电缆投资少。
总线型拓扑结构的缺点是：由于总线上任何一点出了问题，都会导致整个网络瘫痪，因此故障率较高；由于所有的站点都直接连接到总线上，因此出现故障时，需要对全网的每个站点进行检测。
1.2.3 按传输介质划分
传输介质是指用来连接计算机和网络的电缆、光纤、无线电波或微波。
1．有线网
有线网是采用同轴电缆或双绞线连接的计算机网络。同轴电缆网是常见的一种联网方式，它比较经济，安装较为便利，传输率和抗干扰能力一般，传输距离较短。双绞线网是目前最常见的联网方式。它价格便宜，安装方便，但易受干扰，数据传输速率较低，传输距离比同轴电缆短。
2．光纤网
光纤网也是有线网的一种，但由于其特殊性而单独列出。光纤网采用光导纤维作为传输介质。光纤传输距离长，数据传输速率高，可达每秒数千兆比特，抗干扰性强，不会受到电子监听设备的监听，是高安全性网络的理想选择。但其成本较高，且需要高水平的安装技术。
3．无线网
无线网用电磁波作为载体来传输数据。目前无线网联网费用较高，还不太普及。但由于其联网方式灵活方便，因此是一种很有前途的联网方式。
局域网通常采用单一的传输介质，而城域网和广域网通常采用多种传输介质。
1.2.4 按传输方式划分
按照网络传输和管制方式的不同，局域网可以分为以太网、ATM和FDDI等几种类型。其中，以太网作为一种廉价且高速的网络技术，是搭建中小型网络的首选。
1．以太网
以太网（Ethernet）网络标准是Xerox、Digital和Intel三家公司于1970年初开发的，是目前应用最为广泛、技术最为成熟的网络类型。以太网按照执行标准和数据传输速率的不同，分为以太网（Ethernet）、快速以太网（Fast Ethernet）和千兆以太网（Gigabit Ethernet）。
2．ATM
ATM的中文名称为异步传输模式（Asynchronous Transfer Mode）。ATM网络的传输原理可简单地概括为将传输数据切割为固定长度（53 Byte）的“信元”（Cell），在高频通道中建立虚拟通道（Virtual Channel）与虚拟路径（Virtual Path），并利用高速交换机执行非同步的信元交换，其数据传输速率可达155Mbps～622Mbps。
ATM适用于广域网和局域网。由于ATM具有特殊的“信元”结构，因此，可同时应用于广域网和局域网，并且无需进行路由，从而大大提高了广域网的数据传输速率。而传统的广域网，由于在不同网络之间进行转发时需要一次次地进行计算和过滤，因此成为网络传输的瓶颈，限制了数据传输速率的提高。然而，由于ATM通常需使用光纤作为传输介质，并且ATM交换机的价格也较为昂贵，因此，目前主要用于网络主干，而并非用于实现到桌面的连接。
3．FDDI
FDDI的中文名称为光纤分布式数据界面（Fiber Distributed Data Interface），执行美国国家标准局ANSI X3T9.5的网络标准，以光纤为传输媒介，数据传输速率可达100Mbps，适用于高速网络主干。它能满足高频宽信息（如语音、影像等多媒体信号）的传输需求。
FDDI频宽高、传输量大、损耗低，适合长距离传输。FDDI采用双环的网络结构，一个通道用于传输，另一个通道用于备份，当一条链路失效或光缆被切断后，还可以自己重新配置，具有极佳的容错能力与稳定性。此外，FDDI通常都采用光纤作为传输介质，光缆的保密性、防潮性、抗电磁干扰性是其他媒介无法比拟的。每一个FDDI环可连接500台工作站，工作站间的距离可达2km，整个网络的范围可达100km。
FDDI的缺点是造价太高，除光缆与网络设备的价格较为昂贵外，布线施工费用也相当可观。除了用于大型网络的主干外，FDDI现阶段在日常生活中使用得很少。
1.2.5 按服务方式划分
1．客户机/服务器网络
客户机是指用户计算机，服务器是指专门提供服务的高性能计算机或专用设备。这是由客户机向服务器发出请求并获得服务的一种网络形式，多台客户机可以共享服务器提供的各种资源。这是最常用、最重要的一种网络类型，不仅适合于同类计算机联网，也适合于不同类型的计算机联网，如PC和Mac的混合联网。这种网络安全性容易得到保证，计算机的权限、优先级易于控制，监控容易实现，网络管理能够规范化。网络性能在很大程度上取决于服务器的性能和客户机的数量。目前，针对这类网络有很多优化性能的服务器（称为专用服务器），银行、证券公司都采用这种类型的网络。