1.3 计算机网络分类
学习任务
（1）理解计算机网络的分类。
（2）理解局域网、城域网和广域网的特点。
（3）理解计算机网络拓扑结构及其特点。
1.3.1 根据网络覆盖范围分类
知识点
（1）LAN。
（2）MAN。
（3）WAN。
计算机网络按照其覆盖的地理范围可分为以下3类。
（1）局域网
局域网（LAN，Local Area Network）的覆盖范围一般在方圆几十米到几千米。局域网是指在某一区域内由多台计算机互联在一起，在网络软件的支持下可以相互通信和资源共享的网络系统。“某一区域”指的是同一办公室、同一建筑物、同一公司和同一学校等，一般是方圆几千米以内。局域网一般为一个部门或一个单位所有，建网、维护及扩展等较容易，数据传输速率高、误码率低、可靠性高。
局域网使用的技术有以太网、令牌总线、令牌环、FDDI（光纤分布式数据接口，Fiber Distributed Data Interface）、无线局域网等。
（2）城域网
城域网（MAN，Metropolitan Area Network）的覆盖地理范围为中等区域范围。其介于局域网和广域网之间，通常是在一个城市内的网络连接。MAN是对局域网的延伸，用来连接局域网，在传输介质和布线结构方面范围较广。城域网作为本地公共信息服务平台的组成部分，负责承载各种多媒体业务，为用户提供各种接入方式，满足政府部门、企事业单位、个人用户对基于IP的各种多媒体业务的需求。
（3）广域网
广域网（WAN，Wide Area Network）的覆盖地理范围为数百至数千千米，可以覆盖一个国家，甚至几个洲，形成国际性的远程网络。广域网分布距离远。著名的Internet就是一种广域网。
广域网使用的技术有X.25（分组交换网）、HDLC（高级数据链路控制，High-Level Data Link Control）、PPP（点对点协议，Point to Point Protocol）、ISDN（综合业务数字网，Integrated Services Digital Network）、FR（帧中继，frame relay）、ATM（异步传输模式，Asynchronous Transfer Mode）、SDH（同步数字体系，Synchronous Digital Hierarchy）等。
广域网、城域网和局域网的连接关系如图1-3所示。
图1-3 广域网、城域网和局域网的连接关系
提示
按照地理范围划分网络时，分布距离并不是绝对严格的。
课堂同步
单选题：校园网属于（ ）。
A.LAN B.WAN
C.MAN D.WLAN
1.3.2 根据拓扑结构分类
知识点
（1）总线型结构。
（2）星型结构。
（3）树型结构。
（4）环型结构。
（5）网状结构。
拓扑学是几何学的一个分支。拓扑学首先把实体抽象成与其大小、形状无关的点，将连接实体的线路抽象成线，进而研究点、线、面之间的关系，即拓扑结构（Topology Structure）。在计算机网络中，抛开网络中的具体设备，把服务器、工作站等网络单元抽象为“点”或形象图形符号，把网络中的传输介质抽象为“线”。
网络拓扑是指网络形状，网络在物理上的连通性。网络拓扑结构分为物理拓扑结构和逻辑拓扑结构两类。物理拓扑结构是指用计算机、传输介质、交换机、路由器，以及其他网络设备的形象图形符号描述的网络拓扑结构。逻辑拓扑结构是指用抽象的点和线描述的拓扑结构。一般情况下，网络拓扑结构指的是物理拓扑结构。
计算机网络按照拓扑结构划分有总线型拓扑结构、星型拓扑结构、树型拓扑结构、环型拓扑结构和网状拓扑结构。
（1）总线型拓扑结构
总线型拓扑结构是将各个节点的设备用一根总线连接起来，网络中的多个节点（包括服务器、工作站和打印机等）共用一条物理传输线路，即总线，通过这条总线进行信息传输，如图1-4所示。每一个节点都可以收到来自其他任何节点所发送的信息，简单、易于实现。
图1-4 总线型拓扑结构
总线型拓扑结构的特点如下：
1）网络结构简单、成本低，安装使用方便；
2）在同一时刻只能允许一个用户发送数据，否则会产生冲突，节点数量越多，冲突越严重，因此不适合节点较多的网络；
3）网络稳定性较差，任何一个节点故障都可能导致整个网络的瘫痪。
提示
总线型拓扑结构在早期建成的局域网中应用非常广泛，现在这种拓扑结构的网络已经基本淘汰了。
（2）星型拓扑结构
星型拓扑结构以一台中央节点为核心，其他节点与该中央节点之间直接连接，节点之间的数据通信必须通过中央节点，如图1-5所示。
图1-5 星型拓扑结构
星型拓扑结构的特点如下：
1）结构简单，管理方便，可扩充性强，组网容易；
2）当局部线路出现故障时，不会影响网络中的其他节点；
3）中央节点可以方便地控制和管理网络，但是中央节点出现故障时，整个网络瘫痪。
提示
星型拓扑结构是当前局域网中最常用的拓扑结构，已基本代替了早期的总线型拓扑结构。
（3）树型拓扑结构
树型拓扑是星型网络拓扑的扩展，中央星型拓扑上的节点可以看作是另一个星型拓扑的中央节点，数据流具有明显的层次性，如图1-6所示。任意两个节点之间都支持双向通信。
图1-6 树型拓扑结构
树型拓扑结构的特点如下：
1）除具备星型拓扑结构网络的优点之外，更富于层次性，从而可以有效地隔离某些网络流量；
2）减少了链路与设备投资，组网容易，扩展性强，维护简单。
提示
树型拓扑又称拓展星型拓扑，是从星型拓扑结构派生而来的，层次较为分明，是一种分级管理的集中式网络。
（4）环型拓扑结构
环型拓扑结构是所有节点通过链路连成一个闭合环，每个节点只与相邻的两个节点相连，如图1-7所示。环中的信息沿着一个方向按顺序传递，如果下一个节点是这个信息的接收者，则它就接收这个信息，否则就把这个信息转发出去。
图1-7 环型拓扑结构
环型拓扑结构的特点如下：
1）每个节点必须将信息转发给下一个相邻的节点；
2）环中通常会有令牌控制发送数据的节点顺序；
3）发送出去的数据在对方接收后，继续沿着环路一圈，由发送端将其回收；
4）传输延迟固定，实时性强，可靠性高，但维护与管理复杂，节点增删较为复杂。任何一个节点故障，可能导致整个网络瘫痪（因为环断开了）。
提示
环型网络主要应用于对传输延迟要求较高，实时性较强的场合。
（5）网状拓扑结构
网状拓扑结构可靠性最高。在这种结构下，每个节点都有多条链路与网络相连，高密度的冗余链路，即使一条，甚至几条链路出现故障，网络仍然能够正常工作。网状拓扑结构如图1-8所示。
图1-8 网状拓扑结构
网状拓扑结构的特点如下：
1）网络中的节点连接有链路冗余，可靠性高，局部故障不会影响整个网络的正常工作；
2）网络结构复杂，成本高，不易管理和维护，这种结构用于通信骨干网中。
课堂同步
通过对网络拓扑结构的学习，请观察你们学校网络实验室是什么网络拓扑结构，并画出其拓扑结构示意图。
1.3.3 根据网络组成部件的功能分类
知识点
（1）通信子网。
（2）资源子网。
从计算机网络各组成部件的功能来看，各部件主要完成两种功能，即网络通信和资源共享，如图1-9所示。把计算机网络中实现网络通信功能的设备，以及其软件的集合称为网络的通信子网；把网络中实现资源共享的设备和软件的集合称为资源子网。
通信子网由网络节点和通信链路组成。网络节点也称为转接节点或中间节点，它们的作用是控制信息的传输和在端节点之间转发信息。网络节点一般指网络设备，如交换机、路由器等。
资源子网由主机、用户终端、网络外部设备、各种软件资源与硬件资源构成。主要负责网络数据处理业务，为用户提供网络服务和资源共享。
图1-9 通信子网与资源子网
课堂同步
单选题：在计算机网络中，负责完成数据传输和转发等任务的是（ ）。
A.通信子网 B.资源子网
C.局域网 D.广域网
1.3.4 按网络工作模式分类
知识点
（1）C/S网络。
（2）对等网络。
按网络工作模式分类分为基于服务器模式网络的对等网络。
（1）基于服务器网络
服务器（Server）是指专门提供服务的高性能计算机或专用设备，服务器专门为其他计算机提供服务，它所运行的软件可连接多个客户端。客户端（Client）是用户计算机通过向服务器发出请求获得相关服务。基于服务器网络也称为客户端/服务器网络，即C/S网络，是客户端向服务器发出请求并获得服务的一种网络形式，如图1-10所示。C/S结构的网络性能，很大程度上取决于服务器的性能和客户端的数量，针对这种网络有很多优化性能的服务器称为专用服务器。
基于服务器网络的优点是具有统一文件存储，方便数据备份与维护，保密性强，网络管理方便，容易实现；缺点是需要一台服务器，成本较高，服务器管理和维护需要专门的网络管理员。
（2）对等网
对等网络（Peer to Peer）也称为工作组网络，是早期的网络形式，是最简单的网络，也是局域网中最常用的一种网络，如图1-11所示。和C/S结构的网络不同，对等网结构中的节点功能相似，地位平等，没有客户端或服务器之分，既可以为其他节点提供服务，也可以访问其他节点，各节点间能进行简单的共享访问。
图1-10 C/S结构
图1-11 对等网结构
对等网的优点是，组网方式简单灵活，不需要专门的服务器，成本低，配置简单，便于维护，使用方便；缺点是网络性能较低，较难实现数据的集中管理与监控，数据保密性差，比较适合部门内部协同工作的小型网络。
知识点
C/S网络是常用且重要的一种网络类型，不仅适合同类型计算机联网，也适合不同类型的计算机联网，适合中大型企业组建网络，目前互联网中的大多数采用C/S网络；对等网注重的是网络共享功能，非常适合于家庭、小型企业选择使用。
课堂同步
请观察身边的网络，举例说明哪些是对等网络，哪些是C/S网络。
1.3.5 根据传输技术分类
知识点
（1）广播式网络。
（2）组播式网络。
（3）点到点网络。
网络所采用的传输技术决定了网络的主要技术特点。因此，根据网络所采用的传输技术对网络进行划分是一种很重要的分类方法。
（1）广播式网络
广播式网络（Broadcast Network）中的所有计算机都共享一个公共信道，当一台计算机利用信道发送数据时，其他所有的计算机都会收到这个数据，由于发送的数据有目的地址和源地址，如果接收到该数据的计算机的地址与目的地址相同，则接收；否则则丢弃该数据，准备接收下一个数据。广播式网络的优点是网络设备简单、维护容易、成本低；缺点是无法为每个客户的要求和时间及时提供个性化服务。
（2）组播式网络
组播式网络（Multicast Network）中的所有计算机被划分成不同的组，同一个组中的计算机发送数据，该组中的其他成员都能够接收到该数据，其他组的成员不能接收到该数据。
（3）点到点网络
点到点网络（Point-to-Point Network）中的每条物理线路或链路连接一对计算机。如果两个节点之间没有直接连接线路，那么它们只能通过中间节点接收、存储、转发，直到目标节点。
提示
一般来说，局域性网络使用广播式网络；广域性网络使用点到点网络。
课堂同步
请观察身边的网络，举例说明哪些是广播式网络，哪些是点到点网络。
计算机网络的分类还可以按照其他标准划分，如按照使用者所有权划分，分为公用网和专用网；按照通信介质分为有线网络和无线网络；按照控制方式可以分为集中式网络与分布式网络。总之，计算机网络的分类从不同的角度有着不同的分类，正如苏轼的诗句“横看成岭侧成峰，远近高低各不同”。