1.3 计算机网络的分类

计算机网络从发展到现在应用得非常广泛，计算机网络分类方法有很多种，根据网络的分类不同，在同一种网络中可能会有很多种不同的名词说法，如局域网、总线网、以太网或Windows NT/2000网络等。因此，对计算机网络分类的研究有助于我们更好地理解和学习计算机网络。以下是计算机网络的主要方法分类。

1.3.1 计算机网络按覆盖范围分类

计算机网络所覆盖的地理范围不同，所采用的传输技术也有所不同，因此形成了不同的网络技术特点和网络服务功能。按覆盖地理范围的大小，可以把计算机网络分为局域网、城域网和广域网。

1.局域网

局域网（Local Area Network，LAN）是将小区域内的各种通信设备互连在一起所形成的网络，覆盖范围一般局限在房间、大楼或园区内。局域网一般指分布于几千米范围内的网络。局域网的特点是：距离短、延迟小、数据速率高、传输可靠。

局域网可分布于一个间房、每个楼层、整栋楼及楼群之间等，范围一般在2km以内，最大距离不超过10km，如图1.7所示。它是在小型计算机和微型计算机大量推广使用之后逐渐发展起来的。一方面，它容易管理与配置；另一方面，容易构成简洁整齐的拓扑结构。局域网速率高，延迟小，传输速率通常为10Mb/s～2Gb/s。因此，网络节点往往能对等地参与对整个网络的使用与监控。再加上成本低、应用广、组网方便及使用灵活等特点，深受用户欢迎，是目前计算机网络技术发展中最活跃的一个分支。局域网的物理网络通常只包含物理层和数据链路层。

局域网主要用来构建单位的内部网络，如办公室网络、办公大楼内的局域网、学校的校园网、工厂的企业网、大公司及科研机构的园区网等。局域网通常属于单位所有，单位拥有自主管理权，以共享网络资源和协同式网络应用为主要目的。

局域网主要特点：

（1）适应网络范围小；

（2）传输速率高；

（3）组建方便、使用灵活；

（4）网络组建成本低；

（5）数据传输错误率低。

局域网按照采用的技术、应用范围和协议标准的不同，可以分为共享局域网和交换局域网。局域网发展迅速，应用日益广泛，是目前计算机网络中最活跃的分支。

2.城域网

城域网（Metropolitan Area Network，MAN）是介于广域网与局域网之间的一种大范围的高速网络，它的覆盖范围通常为几千米至几十千米，传输速率为2Mb/s～数Gb/s，如图1.8所示。随着使用局域网带来的好处，人们逐渐要求扩大局域网的范围，或者要求将已经使用的局域网互相连接起来，使其成为规模较大的城市范围内的网络。因此，城域网设计的目标是要满足几十千米范围内的大量企业、机关、公司与社会服务部门的计算机连网需求，实现大量用户、多种信息传输的综合信息网络。城域网主要指大型企业集团、ISP、电信部门、有线电视台和政府构建的专用网络和公用网络。

城域网主要特点：

（1）适合比LAN大的区域（通常用于分布在一个城市的大校园或企业之间）；

（2）比LAN速度慢，但比WAN速度快；

（3）昂贵的设备；

（4）中等错误率。

3.广域网

广域网（Wide Area Network，WAN）的覆盖范围很大，几个城市、一个国家、几个国家甚至全球都属于广域网的范畴，从几十千米到几千或几万千米，如图1.9所示。此类网络起初是出于军事、国防和科学研究的需要。如美国国防部的ARPANET网络，1971年在全美推广使用并已延伸到世界各地。由于广域网覆盖距离遥远，其速率比局域网低得多。另外在广域网中，网络之间连接用的通信线路大多租用专线，当然也有专门铺设的线路。物理网络本身往往包含了一组复杂的分组交换设备，通过通信线路连接起来，构成网状结构。由于广域网一般采用点对点的通信技术，所以必须解决寻址问题，这也是广域网的物理网络中包含网络层的原因。

互联网在范畴上属于广域网。但它并不是一种具体的物理网络技术，它是将不同的物理网络技术按某种协议统一起来的一种高层技术，是广域网与广域网、广域网与局域网、局域网与局域网之间的互连，形成了局部处理与远程处理、有限地域范围资源共享与广大地域范围资源共享相结合的网络。目前，世界上发展最快、最热门的互联网就是Internet，它是世界上最大的互联网。国内这方面的代表主要有：中国电信的CHINANET网、中国教育科研网（CERNET）、中国科学院系统的CSTNET和金桥网（GBNET）等。

广域网的主要特点：

（1）规模可以与世界一样大小；

（2）一般比LAN和MAN慢很多；

（3）网络传输错误率最高；

（4）昂贵的网络设备。

1.3.2 计算机网络按通信传输技术分类

网络所采用的传输技术决定了网络的主要技术特点，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方法。在通信技术中，通信信道有两类：广播通信信道与点到点通信信道。因此网络所采用的传输技术也有两类，即广播（Broadcast）方式和点到点（Point-to-Point）方式。这样，相应的计算机网络也可以分为两类：

1.广播式网络

广播式网络中的广播是指网络中所有连网计算机都共享一个公共通信信道，当一台计算机利用共享通信信道发送报文分组时，所有其他计算机都会接收并处理这个分组。由于发送的分组中带有目的地址与源地址，网络中所有接收到该分组的计算机将检查目的地址是否与本节点的地址相同。如果被接收报文分组的目的地址与本节点地址相同，则接收该分组，否则将收到的分组丢弃。广播网络中的计算机或设备使用一个共享的通信介质进行数据传播，网络中的所有节点都能收到任何节点发出的数据信息。广播网络中的传输方式目前有以下3种方式：

单播（Unicast）：发送的信息中包含明确的目的地址，所有节点都检查该地址。如果与自己的地址相同，则处理该信息，如果不同则忽略。

组播（Multicast）：将信息传送给网络中部分节点。

广播（Broadcast）：在发送的信息中使用一个指定的代码标识目的地址，将信息发送给所有的目的节点。当使用这个指定代码传输信息时，所有节点都接收并处理该信息。

2.点到点式网络

网络中的每两台主机、两台节点交换机之间或主机与节点交换机之间都存在一条物理信道，机器（包括主机和节点交换机）沿某信道发送的数据确定无疑只有信道另一端的唯一一台机器收到。在这种点到点的拓扑结构中，没有信道竞争，几乎不存在访问控制问题。绝大多数广域网都采用点到点的拓扑结构，网状网是典型的点到点拓扑。此外，星型结构、树型结构，某些环网，尤其是广域环网，也是点到点的。

1.3.3 计算机网络按拓扑结构分类

拓扑结构：网络中通信线路和节点之间的几何排列形式；或者，网线与节点之间排列所构成的图形。网络拓扑结构是抛开网络电缆的物理连接来讨论网络系统连接形式，是指网络电缆构成的几何形状，它能表示出网络服务器、工作站、网络设备的网络配置和互相之间的连接。在网络方案设计过程中，网络拓扑结构是关键问题之一，了解网络拓扑结构的有关知识对网络系统集成具有指导意义。

计算机网络拓扑结构如图1.10所示，一般可以分为总线型、星型、环型、树型、网状型等。

总线型在一条单线上连接着所有工作站和其他共享设备（文件服务器、打印机等）。总线型网络的特点是：结构简单、非常便于扩充、价格相对较低、安装使用方便。一旦总线的某一点出现接触不良或断开，整个网络将陷于瘫痪。实际安装时要特别处理好总线的各个接头。

星型是以中心节点为中心与各节点连接。星型网络的特点：系统稳定性好，故障率低。由于任何两个节点间通信都要经过中心节点，故中心节点出故障时，整个网络会瘫痪。在文件服务器/工作站的局域网模式中，中心节点是文件服务器，存放共享资源。在文件服务器与工作站之间接有集线器（HUB），集线器的作用为多路复用。目前大多数局域网均采用星型结构。

环型网络是由节点和连接节点的点-点链路组成的一个闭合环，每个节点从一条链路上接收数据，然后以同样的速率串行在另一条链路上发送出去。链路大多数是单方向的，即数据在环上只沿一个方向传输。局域网技术中的令牌环网是环型网的一个实例。工作站、共享设备（服务器、打印机等）通过通信线路将设备构成一个闭合的环。环型网络的特点是：信息在网络中沿固定方向流动，两个节点间有唯一的通路，可靠性高。由于整个网络构成闭合环，故网络扩充起来不太方便。环型网是局域网常采用的拓扑结构之一。

树型拓扑是一种分级结构。在树型结构的网络中，任意两个节点之间不产生回路，每条通路都支持双向传输。这种结构的特点是扩充方便、灵活，成本低，易推广，适合分主次或分等级的层次型管理系统。

网状型网络的每个节点都与其他节点有一条专业线路相连。网状型拓扑广泛用于广域网中。由于节点之间有多条线路相连，所以网络的可靠性较高。由于结构比较复杂，建设成本较高。

以上介绍了五种基本的网络拓扑结构，以此为基础，还可构造出一些复合型的网络拓扑结构。例如，中国教育科研计算机网络（CERNET）可认为是网状型网、树型网和环型网的复合，如图1.11所示。其主干网为网状型结构，连接的每一所大学大多是树型结构或环型结构。

1.3.4 计算机网络按组件分类

1.对等网

在对等（Peer to Peer）网络中，各个计算机的地位没有从属关系，也没有专用的服务器和客户机。网络中的资源分散在每台计算机上的，每台计算机都有可能成为服务器也有可能成为客户机。网络的安全验证在本地进行，一般对等网络中的用户小于或等于10台，如图1.12所示。

对等网能够提供灵活的共享模式，组网简单、方便，但难于管理，安全性能较差。它可满足一般数据传输的需要，所以一些小型单位在计算机数量较少时可选用“对等网”结构。

2.客户机/服务器模式（Client/Server）

为了使网络通信更方便、稳定、安全，我们引入基于服务器的网络（Client/Server，简称C/S），如图1.13所示。这种类型网络中有一台或几台较大计算机集中进行共享数据库的管理和存取，称为服务器，而将其他的应用处理工作分散到网络中其他计算机上去做，构成分布式的处理系统。服务器控制管理数据的能力已由文件管理方式上升为数据库管理方式，因此，C/S中的服务器也称为数据库服务器，注重于数据定义及存取、安全备份及还原、并发控制及事务管理，执行诸如选择检索和索引排序等数据库管理功能。它有足够的能力做到把通过其处理后用户所需的那部分数据而不是整个文件通过网络传送到客户机去，减轻了网络的传输负荷。C/S结构是数据库技术的发展和普遍应用与局域网技术发展相结合的结果。

3.专用服务器

在专用服务器网络中，其特点和基于服务器模式功能差不多，只不过服务器在分工上更加明确。例如，在大型网络中服务器可能要为用户提供不同的服务和功能，如文件打印服务、Web、邮件、DNS等。那么，使用一台服务器可能承受不了这么大压力，所以网络中就需要有多台服务器为用户提供服务，并且每台服务器提供专一的网络服务。

1.3.5 计算机网络按管理对象分类

根据网络组建和管理的部门和单位不同，常将计算机网络分为公用网和专用网。

1.公用网

由电信部门或其他提供通信服务的经营部门组建、管理和控制，网络内的传输和转接装置可供任何部门和个人使用。公用网常用于广域网络的构造，支持用户的远程通信。如我国的电信网、广电网、联通网等。

2.专用网

由用户部门组建经营的网络，不容许其他用户和部门使用；由于投资的因素，专用网常为局域网或者是通过租借电信部门的线路而组建的广域网络。如由学校组建的校园网、由企业组建的企业网等。

3.利用公用网组建专用网

许多部门直接租用电信部门的通信网络，并配置一台或多台主机，向社会各界提供网络服务，这些部门构成的应用网络称为增值网络（或增值网），即在通信网络的基础上提供了增值的服务，如中国教育科研网（CERNET）。

1.3.6 其他分类方式

除了上述分类方式外，对计算机网络还可以采用以下的分类方式：

（1）按网络传输信息采用的物理信道分类，可划分为有线网络和无线网络，而且两者还可细分。

（2）按通信速率的不同分类，可划分为低速网络（数据传输速率在1.5Mb/s以下的网络系统）、中速网络（数据传输速率在50Mb/s以下的网络系统）、高速网络（数据传输速率在50Mb/s以上的网络系统）。

（3）按数据交换方式分类，可分为线路交换网络、报文交换网络、分组交换网络、ATM网络等。

（4）按采用的网络操作系统分类，可分为Novell网、Windows NT网、Windows 2000 Server网、UNIX网、Linux网等。