所谓计算机网络,是指借助通信线路(网线、路由器等)将两台甚至更多台计算机和其它硬件设备(例如打印机、扫描仪)之间建立起连接,位于网络内部的计算机,可以实现相互通信,相互传递数据和指令,还可以共享系统内部的硬件和软件资源。
根据不同的划分标准,可以将不同的计算机网络进行分类。这里,我们以计算机网络分布范围的大小作为划分标准,将计算机网络细分为局域网、城域网以及广域网。
局域网(lan)
顾名思义,局域网就是分布在较小的地理范围内的计算机网络,例如办公室、公司、学校等。
局域网可以是有线网络或者无线网络,也可以由有线和无线搭配组建而成。局域网中各硬件设备之间通常使用网线进行连接,每根网线都提供有一个接口,可用来连接多种硬件设备,如路由器、交换机、计算机等。例如,我们只需要使用 1 个路由器、少量网线以及几台计算机(电脑、手机等),就可以在家里、办公室等地方组建一个局域网。
组建局域网时,常用的连接众多计算机的方式(称为拓扑结构)有 3 种,分别是:
1) 环状拓扑结构
顾名思义,局域网中的计算机以环状形式进行连接,如图 1 所示。
图 1 环状拓扑结构
此结构中,所有计算机都是平等的,不存在“客户端-服务器端”的关系。同时,数据的传输只能沿特定的方向从一台计算机传递到另一台计算机,整个传输过程中,沿途计算机都会对数据所到目的地的有效性进行检查,直到其到达目的地。
注意,一旦任意一台计算机无法传输数据,整个局域网中的通信都会被中断。
2) 星型拓扑结构
在这种结构中,所有计算机都会分别连接到同一个设备(可以是服务器、集线器、路由器、交换机等)上,如图 2 所示。
图 2 星型拓扑结构
这里,我们将位于中心点的设备称为中央连接点。
显然在此结构中,各计算机之间的通信数据都会经过中央连接点。
相比其它拓扑结构,星型拓扑结构的优势至少有以下 2 点:
如果某一条线路无法正常工作,则只有与其相连的计算机受到影响,其它计算机照样可以正常工作;
向该结构的局域网中新加入计算机,是一件非常容易的事情。
该拓扑结构的缺点也是明显,一旦中央连接点出现故障,整个局域网中的通信都会中断。
3) 总线拓扑结构
各个计算机借助接口连接器连接到同一条通信线路上,即所有计算机共用一条数据传输线路,如图 3 所示。
图 3 总线拓扑结构
相比其它拓扑结构,总线拓扑结构布局简单,因为该结构仅使用 1 条总线来建立通信网络。使用此拓扑结构的局域网中,数据会沿两个方向传输到所有计算机中,直到找到目标计算机。
总的来说,相比城域网和广域网,局域网有以下几大优势:
组装成本低、易于安装和维护;
相比城域网和广域网,局域网具有更高的传输速率;
局域网更安全,因为它的使用范围小,更容易维护;
完全能满足特定场景(如办公室、公司、学校)的需要。
城域网(man)
城域网通过高速载波或者某些传输介质(如铜线、光纤等)提供高速通信,其覆盖区域介于局域网和广域网之间,可达 5~50 公里。因此,城域网是一种可分布在更大的地理区域(如城镇,都市)中的高速网络。
仅从地理范围上看,城域网覆盖的区域更广,可连接的计算机数量更多,可以看做是局域网的升级版。更重要的是,一个城域网中可以连接该区域内不同位置的所有局域网(如图 4 所示),同时它还提供了将局域网连接到广域网和互联网的通道。
图 4 城域网示意图
对于想要共享数据、位于较大区域的人们来说,城域网往往是更理想的选择。城域网具备以下几大优势:
建立一个城域网,并将其和广域网进行连接的成本更低;
数据传输的速率比广域网更快;
城域网可以实现快速发送本地电子邮件,还允许多个用户访问高速互联网;
通过连接多个局域网,您可以轻松实现组建一个城域网;
城域网比广域网更安全。
基于以上特点,城域网广泛应用于组建有线电视网、提供高速 dsl 线路的电话服务网络等。
广域网(wan)
相比局域网和城域网,广域网主要由电话线、光纤或者卫星链路组建而成,因此它可以覆盖更大的地理区域,而不仅仅局限于办公室、学校、城镇或者都市。
图 5 广域网示意图
如图 5 所示,虽然广域网在组织结构上和城域网类似,但广域网所能覆盖的地理范围远大于 50 公里(1000 公里或者更大),诸如银行、跨国公司等这些大型组织通常会使用广域网与世界各地的分支机构或者客户进行通信。
广域网的工作原理是将一些网络设备(如交换机、路由器等)和 tcp/ip 协议结合起来使用。并且,广域网的连接目标往往不是单个计算机,而是直接和局域网或者城域网相连,从而组建更大的计算机网络。
互联网被公认为是目前最大的广域网,它可以通过互联网服务提供商(简称 isp)连接众多的局域网和城域网。
总的来说,相比局域网和城域网,广域网的优势在于:
可跨越更大的地理范围,比如从一个国家连接到另一个国家;
广域网可以实现让不同地域的分支机构共享位于总部的服务器,这意味着,您不再需要购买电子邮件服务器、文件服务器、备份服务器等等;
对于一些需要实时服务器的公司来说,广域网是不错的选择,因为它能在几秒钟内更新指定的文件;
相比一些普通的宽带连接,广域网可以提供更高的带宽。
基于广域网具有的多种特性,它广泛应用于构建互联网、证券交易网络、火车票预售系统等。