3.1　网络系统简介

网络（Network）可视为硬件、软件与线路连接以及其他相关技术的结合，将两台以上的计算机连接起来，使相连接两端的用户能实时进行沟通、交换信息与共享资源。一个完整的通信网络系统不仅仅包括计算机与其外围设备，甚至还包括电话、手机、笔记本电脑和相关的接口设备等。最早期的网络就是生活中十分熟悉且常用的“公共交换电话网络”（Public Switched Telephone Network, PSTN）。网络按照规模、距离远近、架设范围可分为三种：局域网、城域网和广域网。

• 局域网

“局域网”（Local Area Network, LAN）是一种最小规模的网络连接方式，任何位于单个建筑物内，甚至一些邻接建筑物内的网络都被视为局域网。

• 城域网

“城域网”（Metropolitan Area Network, MAN）是一个较大型的网络，将一些小型的局域网络通过集线器、交换机、路由器等设备连接而成为较大型的区域网络。例如校园网络（Campus Area Network, CAN），在传统的大学设施中，总务处办公室被连接到注册办公室，一旦学生缴纳注册费后，这个信息也会被传送到注册系统，以便该学生可以完成入学登记的手续。这种网络就属于一种规模较小的“城域网”，如图3-2所示。

• 广域网

“广域网”（Wide Area Network, WAN）的范围则更广，连接无数个局域网与城域网，可能是城市与城市之间、国家与国家之间，甚至覆盖全球的网络连接，当然最典型的代表就是“无疆无界”的因特网（Internet）。

3.1.1　网络组成结构

如果是将网络按照资源共享结构来区分，可分为对等式网络（Peer-to-Peer Network）与主从式网络（Client/Server Network）两种。

• 对等式网络

在对等式网络中并没有专门的服务器，网络上每台计算机都具有同等的地位，并且可以同时共享网络上每台计算机的资源。优点是架设容易，不必另外设置一台专用的网络服务器，成本花费自然较低。缺点是资源分散在各台计算机上，管理与安全性都有一定的缺陷。

• 主从式网络

主从式网络中要选定一台计算机作为网络服务器，统一管理网络上所有客户端所需的资源（包含硬盘、打印机、文件等）。优点是网络的资源可以共同管理和共享，而且通过服务器获取资源，安全性也较高。缺点是必须有相当专业的网管人员来负责，而且软硬件的成本较高。

3.1.2　通信传输介质

在一个通信网络系统中，通信传输质量的好坏往往受到通信介质（Communication Media）种类的影响，而通信介质的选择可以从成本、速度、稳定性来考虑。目前通信介质可以分为以下两大类。

（1）引导式介质（guided media）：一种具有实体线材的介质，例如双绞线（twisted pair）、同轴电缆（coaxial cable）、光纤（optical fiber）等。分别说明如下。

• 双绞线：将两条导线相互缠绕在一起而形成的网络传输介质，这也是最常见的网络传输线材，例如家用电话线。优点是成本较低，缺点是比起其他传输介质（如同轴电缆、光纤），传输量小，也容易被其他电波所干扰。
• 同轴电缆也是相当常用的线材之一，一般有线电视用来传送信号的线材就是同轴电缆。同轴电缆是由内外两层导体构成的，所使用的材质通常是铜导体，在价格上比双绞线略高，普及率仅次于双绞线。图3-3所示为同轴电缆的结构示意图。

• 光纤所用的材质是玻璃纤维，利用光的反射来传递信号，主要由纤芯（core）、涂覆层（cladding）及外层（jacket）所组成。传输的原理是，当光线在介质密度比外界高的玻璃纤维中传输时，如果光线的入射角度大于某个角度（临界角），折射就会消失，而发生全反射的现象，也就是光线会完全在玻璃纤维线路中传送，而不会有光线折射到玻璃纤维外界。光纤传递的光信号速度快，而且不受电磁波干扰，数据的传输速率都是以Gbps为单位，主要应用于高速网络。

（2）非引导式介质（unguided media）：又称为无线通信介质，例如红外线（Infrared R，IR）、无线电波（radio wave）、微波（microwave）等。

• 红外线：红外线采取的是“点对点”（peer to peer）的传输方式，其传输速率在9.6kbps～4Mbps之间，传输距离在1.5米以内，而且两个设备或节点之间信号的接收角度必须控制在±15度以内。不过，在IrDA最新制订的规范中，已经将红外线的传输速率大幅提升到16Mbps，并且信号接收角度也增加到±60度之间。
• 无线电波：在无线网络中以无线电波为主要的传输媒体时，因为无线电波的发射方向是全向的，所以并不会受限于某个特定方向。另外，无线电波对障碍物的穿透能力也比一般光线强，因此非常适用于环境复杂的无线网络区域。
• 微波：就是一种波长较短的电磁波，频率范围在2GHz～40GHz，与无线电波相比，发射方向是单向的，传输速率较快，传送与接收端之间不能存有障碍物，并且其所携带的能量会随传播的距离逐渐衰减，必须设置微波基站来加强信号，经常被用来作为长距离大容量地面干线的主要无线传输手段。