第三章电子商务网站的运行环境1Word文档下载推荐.docx
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（1）总线网络的工作原理
在一个典型的总线网络里，通常只有一根或几根电缆，没有安装动态电子设备对信号进行放大，或将信号从一台计算机转发至另一台。
也就是说，总线拓扑是一种无源拓扑。
总线型网络中所有的用户结点（计算机，终端，工作站，外围设备或电话机等）都同等的挂接在一条广播式公共传输总线上，它没有对网络进行集中控制的装置。
如图3-1所示。
图3-1总线型拓扑结构
计算机沿电缆向上或向下发出报文信息以后，网络里的所有计算机都能接受这个信息，但其中只有一台才能真正接受信息，通常，目标地址已编码于报文信息内，只有与地址相符的计算机才能接受信息，其他的计算机尽管收到，但也是简单忽略了事。
在一个特定的时刻，只能有一台计算机发出报文。
所以，如果连接到总线网络里的计算机数目较多，便会显著的影响网络的速度。
计算机发出信息之前，必须等待总线进入空闲状态。
当然在后面要讲到的星型和环型网络里，同样也存在这个问题。
在总线型网络中，有一个很重要的问题是“信号终止”。
由于总线是一种无源拓扑，从起源计算机发出的电子信号会在电缆长度范围内自由的传递。
如果不提供终止手段，信号传输到电缆末端的时候，会马上反射回来，再向另一端传输。
针对信号这样在电缆段里来回反射，我们将这种情况叫做“振铃”。
所以，为了阻止信号“振铃”这种情况的发生，必须在封闭的线缆两端分别安装上一个“终止端子”，叫终结器。
这个端子能够吸收电子信号，防止信号的反射，避免可能对网络通信带来的干扰。
在总线网络里，必须采取像这样的信号终止措施。
（2）总线拓扑的优点
①可构建简单的小型网络，易于使用和掌握。
②通信费用少。
因为在覆盖范围和工作站数目相同的情况下，总线拓扑所需的线缆数量很少，比其他的配线方式便宜得多。
③总线网络的扩展相当方便。
通过一个BNC同轴连接器，可将两条电缆连接成一根更长的电缆，利用这种方式，可将更多的计算机接入网络。
也可用一个转发器（中继器）扩展总线网络，转发器能放大信号，允许他在很长的距离内传输。
④总线的无源操作和系统的分布控制，保证了网络的高度可靠性。
由于公共总线仅仅用于收发信号的无源操作，本身具有高度的可靠性，同时分布控制方式可以保证当某一个工作站发生故障或者脱离网络的时候，不会影响其他的工作站之间的通信。
⑤采用了广播式通信方式没有转接站点，具有点对点传输网络和广播式传输网络。
⑥有利于组建高速的，宽带工作的综合业务局域网。
（3）总线拓扑的缺点
①过重的网络负载可能减小了网络的传输速度。
由于任何计算机都可以在任何时间传输数据，而它们之间又不能互相通知来预定传输时间。
因此，如果网络内连接的计算机数目较多，便会耗去大量的带宽（即传输信息的能力）。
进行通信的时候，有可能某台计算机往往会中断其他计算机的通信。
在重负荷下，报文时延特性和吞吐特性都会急剧恶化。
②每个同轴BNC连接器都会衰减电子信号，如果连接数过多，会妨碍信号正常传输到目的地。
③总线网络一旦出现故障，例如，匹配器损坏、线缆断裂等故障便很难维修，而导致整个网络的活动停止。
④网络覆盖范围受到限制，采用基带传输，一般限制在2km以下的电缆长度所能及的范围。
2．星型拓扑结构（StarTopology）
在星型拓扑网络里，所有的电缆都从计算机连到一个中心位置，在这个位置上，用一个名为Hub（集线器）的设备将所有的线缆连接起来。
如图3-2所示。
图3-2星型拓扑结构
星型拓扑用于集中式网络，在这种网络里可从一个中心位置直接访问末端计算机，如果希望以后容易对网络进行扩展或需要获得星型拓扑提供的更强的可靠性，便可以考虑安装这种类型的网络。
（1）星型网络的工作原理
在星型网络里，每台计算机都需要和一个中央集线器（Hub）相连，这个集线器能将所有的计算机的报文转发给其他所有的计算机或者只发给目标计算机。
集线器可以分为有源Hub和无源Hub。
有源Hub能重新生成电子信号，然后把它发给与自己相连的计算机，这种类型的Hub也叫“多端口转发器”。
有源Hub需要电源才能够运行。
而对于无源Hub来讲，它只是一个连接点，不能放大或重新生成信号。
无源Hub不需要电源。
现在市场上见到的基本上都是有源Hub。
在同一个星型网络里，混合的Hub可适应不用类型的电缆。
为了扩展星型网络的规模，可以在适当的地方再设置一个星型Hub，让更多的计算机或者Hub与这块Hub连接起来。
这样一来便形成了一种“混合星型”网络，如图3-3所示。
图3-3混合星型网络
（2）星型网络的优点
①容易在星型网络里修改和添加新计算机，同时不会对网络的剩余部分带来任何干扰。
只需简单的从计算机向中心位置拉一条新线，然后把它插入Hub即可。
如果超出了中心Hub的容量，可以用带有更多端口的Hub来替换，以便连接更多的计算机。
②星型网络中心很容易诊断网络故障。
利用智能Hub可以实现网络的集中监视与管理。
③如果单台计算机出现故障，整个星型网络不会受到影响。
Hub可以监测到网络故障，并隔离有问题的计算机和电缆，网络的剩余部分可以照常运行。
④在同—个网络里可以使用多种电缆类型，只要Hub能使用多种电缆类型。
⑤由于星型LAN结构与传统的本地电话网相类似，因此只要有了电话交换机的单位，就可以利用现有的专用自动交换机系统的线路组成LAN，如果交换机本身具有综合交换功能，更容易组建一个具有综合业务能力的LAN。
⑥集中控制有利于将各个工作站送来的数据进行汇集，然后与别的网络互连，连接方便和经济，结构简单。
⑦中心交换采用了线路交换并具有透明性，这样任一对工作站之间的报文传输没有转接延时，各通信对之间可以采用不同的通信协议和接口标准，有利于异种机联网，同时，网络的延时时间是确定的。
（3）星型网络的缺点
①如果中央集线器出现故障，整个网络会瘫痪。
②许多星型网络要求在中心点使用一个设备，以便传播或转换网络通信。
③架设星型网络的电缆费用相比之下高很多。
④各结点之间的相互通信量不能过大，否则很容易产生信息阻塞现象。
⑤由于线路交换方式存在接续占线的问题，这种星型网络不利于接入共享资源设备。
3．环型拓扑（RingTopology）
在环型拓扑里，每台计算机都连到下一台计算机，而最后一台计算机则连至第一台计算机。
其拓扑结构如图3-4所示。
图3-4环型拓扑结构
典型情况下，环型拓扑的应用场合包括高性能网络（如FDDI光纤网）：
要求预约带宽，以便提供对同步性要求很高的信息，比如影像和声音等。
（1）环型网络的工作原理
在一个环型网络里，每台计算机都和其他的计算机首尾相连，而且每台计算机都会重新传输从上一台计算机收到的信息。
信息在环中朝固定的方向流动，由于每台计算机都能重传自己收到的信息，所以，环型网络是一种有源的网络，不会出现象总线网络那样的信号减弱和丢失问题。
所以，在这种网络里用不着采取“终止”措施，因为环是没有终点的。
（2）环型网络的优点
①由于网络的操作是分布式和非竞争的，对于资源的分配比较公平，不管工作站处于环路的什么位置，每台计算机都有相同的访问权限，所以没有一台计算机可以垄断网络。
②网络的性能比较稳定，能承受较重的负担。
也就是说，由于公平的共享网络资源，所以随着用户的逐渐增加，网络的性能的下降是匀速进行的。
尽管速度很慢，但还是可以保证正常运行，而不是一旦超出网络容量，马上中断服务。
③网络的接人控制和接口部件比较简单。
（3）环型网络的缺点
①环上的任一台计算机出现故障，会影响到总体的网络。
②很难对一个环型网络进行故障诊断。
③网络的扩充不方便，添加或删除联网的计算机都会干扰整个网络的正常运行，它的扩充没有总线型容易。
④为保证环内信号的单向传输，每个节点的环接器必须是有源部件，而有源部件存在供电问题，可靠性不如无源部件。
⑤环内需要设置对信道资源进行管理的控制装置。
目前，在实际架设的网络里，经常能够看到总线型、星型、环型拓扑混合使用的情况，下面我们也来简单介绍一下。
4．星型总线
星型总线拓扑将总线和星型拓扑联合起来使用，也就是说，用总线电缆作干线，将几个星型Hub连接起来。
其拓扑结构如图3-5所示。
图3-5星型总线拓扑结构
如果一台计算机出现故障，Hub能检测到这个故障，并将有问题的计算机隔离开，如果Hub出现故障，与之相连的计算机便无法通信，总线网络会断为两段，相互之间也不能通信。
5．星环
星环型网络中，网络的电缆布局与星型网络很相似，但是中央的Hub采取了环型的方式，外层Hub可以连到内部的Hub，从而有效的扩展了内部环的循环范围。
其拓扑结构如图3-6所示。
图3-6星环型拓扑结构
由于多种因素，环型LAN的实际规模局限于环接器的数目，同时，环型结构也受益于连接环接器的物理线路与实际路由选择无关。
为了克服环型网的这些问题，并允许构成大型的LAN，就出现了星环结构。
6．物理网状拓扑
物理网状拓扑的显著特点是：
设备之间的冗余链路。
在一个真正的网状拓扑环境中，每个网络设备之间都有一条链路。
可以设想一下，如果设备的数量较多，对整个网络的管理是难以维持的。
因此，大多数的网络拓扑网络都不是真正的网状网。
相反，他们是一些混合型的网状网。
其中某些地方包含了一些冗余链路，但并非全部。
其拓扑结构如图3-7所示。
图2-7纯粹的网状拓扑结构
（1）网状网的安装
在带有n台设备的一个纯粹的网状网里，需要使用1+2+．．．+n-1=n（n—1）/2条电缆。
（2）网状网的故障诊断及重配置
网状网具有很高的容错性能和其他的任何一种拓扑网络结构比较起来，传输媒体的故障对网状网的影响是最小的，由于使用了冗余链路，数据可以通过几条不同的路径传递。
重配置与安装一个新网络没有区别，因为设备越多，麻烦越大。
（3）网状网的优缺点
优点是出色的容错性能，通信信道的容量得以有效的保证，易于对网状网进行故障的诊断。
缺点是安装和配置相当的麻烦，以及维护链路的费用高。
7．拓扑结构的选择
在实际应用过程中，到底在什么情况下选择哪种拓扑结构呢？
下面将介绍的是一些网络拓扑结构方案的选型思路。
（1）采用总线型拓扑
①网络规模小；
②网络不需频繁的重配置；
③要求费用最低的方案；
④网络的规模增长不快。
（2）采用星型拓扑
①必须易于添加和删除客户机计算机；
②必须易于故障诊断；
③网络的规模较大；
④预计网络在未来有大幅度的增加。
（3）采用环型拓扑
①网络必须在重负载下可靠地运行；
②要求架设一个高速的网络；
③经常都要对网络进行重配置。
（4）采用星型总线拓扑
①网络要求廉价方案；
②能在将来方便时重配置；
③有较大规模的增长。
（5）采用星环拓扑
①网络的规模较大；
②必须在高速下运行；
③在重负荷下可靠地运行。
以上的这些标准可以在实际组网的过程中作为参考。
三、网络基础协议
1．网络协议概述
（1）协议
计算机网络是由多个互连的节点组成的，节点与节点之间的距离视网络类型而定，局域网中的节点可能是在一间房屋与另一间房屋之间，也可能是在一幢大楼与另一幢大楼之间，而广域网中的节点可能是在一个城市与另一个城市之间，也可能是在一个国家与另一个国家之间。
因此，节点之间交换数据和控制信息时，每个节点都必须遵守一些事先约定好的规则，这些规则明确地规定了所交换数据的格式和时序，这些为网络数据交换而制定的规则、时序称为网络协议。
例如，OSI网络协议、IEEE802网络协议、TCP/IP网络协议等等。
一个网络协议主要是由语法、语义、时序这三要素组成。
①语法指的是用户数据与控制信息的结构与格式。
②语义指的是需要发出何种控制信息，以及完成的动作与做出的响应。
③时序指的是对事件顺序的详细说明。
（2）层次
层次是人们对复杂问题处理的基本方法。
一般人们对于一些难以处理的复杂问题，通常采用分级处理，即将它分解为若干个较容易处理的小一些的问题。
层次结构体现出对复杂问题采用“分而治之”的模块化方法，它可以大大降低复杂问题处理的难度。
（3）接口
接口是同一节点内相邻层之间交换信息的连接点。
同一个节点的相邻层之间存在着明确规定的接口，低层向高层通过接口提供服务。
只要接口条件不变，低层功能不变，低层功能的具体实现方法与技术的变化不会影响到整个系统的工作。
因此，接口同样也是计算机网络实现技术中一个重要与基本的概念。
（4）网络体系结构
网络体系结构指的是网络层次结构模型与各层次协议的集合。
网络体系结构对计算机网络应该实现的功能进行了精确地定义，而这些功能是用什么样的硬件与软件去完成的，则是具体的实现问题，它是指能够运行的一些硬件和软件。
目前国内流行四种类型的局域网络体系结构，即：
以太网（Ethernet）结构、令牌环网（TokenRing）结构、星形网（ARCent）结构以及光纤分布式数据网（FDDI）结构。
计算机网络中实现通信必须有一些约定，即通信协议。
通信协议对速率、传输代码、代码结构、传输控制步骤、出错控制等制定标准。
为了使两个结点之间能进行对话，必须在它们之间建立通信工具，即接口，接口使结点彼此之间能进行信息交换。
接口包括两部分：
一是硬件装置，实现结点之间的信息传送；
二是软件装置，规定双方进行通信的约定协议。
软件装置也被称为网络协议（NetworkProtoco1）。
2．TCP/IP协议
（1）TCP/IP的历史
TCP/IP协议（TransmissionControlProtocol/InternetProtoco1）是为美国ARPA网设计的，目的是使不同厂家生产的计算机能在共同网络环境下运行。
它涉及异构网通信问题，后来发展成为DARPA网际（Internet）标准，要求Internet上的计算机均采用TCP/IP协议，UNIX操作系统已把TCP/IP作为它的核心组成部分。
TCP是传输控制协议，规定一种可靠的数据信息传递服务。
IP协议又称互联网协议，是支持网间互联的数据报协议。
它提供网间连接的完善功能，包括IP数据报规定互连网络范围内的地址格式。
TCP/IP协议与低层的数据链路层和物理层无关，这也是TCP/IP的重要特点。
正因为如此，它能广泛地支持由低两层协议构成的物理网络结构。
目前已使用TCP/IP连接成洲际网、全国网与跨地区网。
（2）IP地址及分类
IP地址标识着网络中一个系统的位置。
每个IP地址都是由两部分组成的：
网络号和主机号。
其中网络号标识一个物理的网络，同一个网络上所有主机需要同一个网络号，该号在互联网中是唯一的；
而主机号确定网络中的一个工作端、服务器、路由器其他TCP/IP主机。
对于同一个网络号来说，主机号是唯一的。
每个TCP/IP主机由一个逻辑IP地址确定。
每个局域网络以及广域连接，必须有唯一的网络号，主机号用于区分同一物理网络中的不同主机。
如果网络由路由器连接，则每个广域连接都需要唯一的网络号。
所有的主机包括路由器间的接口，都应该有唯一的网络号。
路由器的主机号，要配置成工作站的缺省网关地址。
有效的主机号是A类：
w.0.0.1～w.255.255.254；
B类：
w.x.0.1～w.x.255.254；
C类：
w.x.y.1～w.x.y.254。
IP地址有两种表示形式：
二进制表示和点分十进制表示。
每个IP地址的长度为4字节，由四个8位域组成，通常称之为八位体。
八位体由句点“．”分开，表示为一个0～255之间的十进制数。
一个IP地址的4个域分别标明了网络号和主机号。
为适应不同大小的网络，Internet定义了5种IP地址类型，可以通过IP地址的前八位来确定地址的类型，如表3-1所示。
表3-1常用地址类型
类型
IP形式
网络号
主机号
A类
0（1bit）
网络地址7bits
主机地址24bits
B类
10（2bit）
网络地址14bits
C类
110（3bit）
网络地址21bits
主机地址8bits
D类
1110（4bit）
多目广播地址28bits
E类
11110（5bit）
保留用于实验和将来使用27bits
这5类地址的特点是：
①A类地址可以拥有很大数量的主机，最高位为0，紧跟的7位表示网络号，其余24位表示主机号，总共允许有126个网络。
②B类地址被分配到中等规模和大规模的网络中，最高两位总被置于二进制的10，允许有16384个网络。
③C类地址被用于局域网，高三位被置为二进制的110，允许大约200万个网络。
④D类地址被用于多目广播组用户，高四位总被置为1110，余下的位用于标明客户机所属的组。
⑤E类地址是一种仅供试验的地址。
在分配网络号和主机号时应遵守以下几条准则：
①网络号不能为127，该标识号被保留作回路及诊断功能，常用ping127.0.0.1来检查网络适配器是否工作正常。
相当于访问自己的机子。
②不能将网络号和主机号的各位均置1。
如果每一位都是1的话，该地址会被解释为网内广播而不是一个主机号。
③相应于上面第②条，各位均不能置0，否则该地址被解释为“就是本网络”。
④对于同一局域网络来说，主机号应该是唯一。
否则会出现IP地址已分配或IP地址有冲突之类的错误。
3．动态主机配置协议（DHCP）
DHCP（DynamicHostConfigurationProtocol，动态主机配置协议）是BOOTP（BOOTProtocol，自引导协议）的扩展，是基于客户/服务模式的，它提供了一种动态指定IP地址和配置参数的机制。
这主要用于大型网络环境和配置比较困难的地方。
DHCP服务器自动为客户机指定IP地址，指定的配置参数有些和IP协议并不相关，它的配置参数使得网络上的计算机通信变得方便而且容易实现。
DHCP使IP地址可以被租用因为对于许多拥有许多台计算机的大型网络来说，每台计算机拥有一个IP地址可能是不必要的。
IP地址的租期从1分钟到100年不定，当租期到了的时候，服务器可以把这个IP地址分配给别的机器使用。
用户也可以请求使用自己喜欢的网络地址及相应的配置参数。
因为DHCP是对BOOTP的扩展，所以它的包格式和BOOTP一样，这样它就可以使用BOOTP的中转发代理来发送DHCP包，这使得BOOTP和DHCP之间可以实现互操作。
对于BOOTP转发代理来说，发的是DHCP包还是BOOTP包，它并不清楚。
它们使用的服务器端口号是67和68，其他有些地方还有些不同。
首先，DHCP定义了一种可以使IP地址使用一段有限时间的机制，在客户期限到了的时候可以重新分配这个IP地址；
其次，DHCP为用户提供所有IP配置参数；
第三，DHCP包长度比BOOTP包长度稍长，这多出的长度里包括了网络配置参数；
最后，DHCP有七种消息类型，而BOOTP只有两种。
从图3-8和图3-9中可以清楚地看到客户机请求获得网络地址和配置参数的最初几个步骤：
图3-8DHCP工作流程一
第一步的时候客户发出包的名称叫DHCPDISCOVER，而服务器返回包的名称叫DHCPOFFER。
BOOTP转发接收到请求包，并负责向DHCP其他网络内的DHCP服务器转发。
DHCP服务器以DHCPOFFER响应客户的要求，这个包内包括可用的IP地址和参数。
BOOTP转发代理接收包，并对它进行检查。
如果它觉得没有问题，就向客户转发。
如果客户在发出DHCPOFFER包后一段时间内没有接收到回应，它有机会重新发送请求10次，否则就通知用户。
客户机可以同时接收到许多个服务器的应答，它可以自己决定用哪一个。
图3-9所示是客户决定了以后，向服务器发送应答时的情况。
图3-9DHCP工作流程二
当客户选定了某个目标服务器后，它会广
升级会员 