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【名稱】：網路 Networks

【解釋】：　　Networks  網路  計算機網路是一個連接兩個或多個計算機和外設的數據通信系統，如圖N-12所示。網路包含一條和每個設備的網路接口卡(NIC)相連的電纜。圖N-13示意了一個網路通信系統的邏輯配置結構。在這個配置中，應用使用下面的網路通信軟件以和其他應用或服務器交換信息。

　　　　　　　在圖N-14左邊示意了基本的部門級局域網(LAN)。在右邊，一些部門級LAN被連接在一起以形成一個互聯網路，它允許多個用戶進行通信並與其他用戶共享資源。圖中的互聯網路還是一個LAN，因為它只佔據了局部區域。事實上，術語“互聯網路”的定義是很松的。它可以用於描述兩個使用不同網路操作系統和通信協議的LAN的互聯，也可以描述被建築物或地理區域分離的LAN的互聯。其中，後一種情況構成了一個廣域網(WAN)，如圖N-15所示。一個WAN是一個互聯網路，它可以通過使用公共交換電話網路(PSTN)或一些公共服務來在城市、州、或國界內連接成網路。

　　　　　　　下面介紹網路的範圍。一個網路可以開始很小，然後擴展到一個機構。

　　　　　　　 網段或子網路  網路段通常由硬件或一個特定網路地址定義。例如，在NetWare環境，一個網段包括所有連接到一個服務器的一個網路接口卡上的工作站，每個段都有它自己的網路地址。所有連接到一個以太網段的計算機接收相同的信號廣播。

　　　　　　　 局域網(LAN)一個有連接工作站和服務器的網路段，或一個互聯網路段的集合，它們總是在相同的區域，例如一個建築物內。

　　　　　　　 校園網  一個擴展到一個校園或工業園區內其他建築物的網路。在每個建築物內的不同段或LAN通常使用主幹電纜(backbone cable)進行連接。機構通常擁有自己的場地，可以自由地根據需要來布纜。

　　　　　　　 城域網(MAN) 一個覆蓋一個城市或區縣的網路，並且它的互連使用本地交換電信公司提供的MAN設施。

　　　　　　　 廣域網(WAN)和全局網路  跨越國家間、州間或國際範圍的網路。它們的連接使用公共或專用遠程通信設施，以及微波和衛星鏈路。

　　　　　　　 企業級網路  企業級網路互聯一個機構內的所有計算機系統，而無論使用什麼樣的操作系統、通信協議以及應用的差異，或地理位置的差異。因而，它可能是一個LAN、MAN或WAN。這個網路本身被視為一個平臺，在它之上，可以連接許多不同類型的設備。使用了不同的技術來隱藏系統之間的不同，因而用戶可以以透明的方式訪問任何資源。例如，中間件產品隱藏通信協議和應用的差異。

　　　　　　　企業級網路通常是一個分佈式計算系統，它們的資源和數據的放置可以遍佈整個機構。在這種環境，需目錄服務，以使用戶得到關於其他用戶、資源和數據的位置信息。安全性也是很重要的。一旦網路將整個公司都連接起來，部門和工作小組的經理們必須非常注意對訪問數據的限制。數據庫可能是被分區的和分佈到遠方地區的，以使數據對在這些地方的用戶是非常容易和快速訪問的，並可以減少在昂貴的WAN鏈路上訪問數據的開銷。這種方式需要重複(replication)或同步技術，以保證數據庫具有相同的信息。

　　　　　　　如果需要相關信息，可以參見“主幹網路”、“分佈式計算”、“城域網”、“安全性”，和“廣域網”

　　　　　　　Why Establish a Computer Network？  為什麼要建立計算機網路？

　　　　　　　為什麼要建立計算機網路？這也許看起來是很顯然的，但是這樣做的原因，正如下面將講述的，闡明什麼是網路，和它能夠為機構做些什麼。

　　　　　　　程式和檔案共享  許多可得的流行軟件包的網路化版本，和購買獨立的許可拷貝相比，可以節省相當的資金。程式和它的數據檔案可以存儲在檔案服務器上，並可被多個網路用戶訪問。

　　　　　　　網路資源共享  網路資源包括打印機、繪圖儀、存儲設備。網路提供了一個通信鏈路，它允許用戶共享這些設備。

　　　　　　　數據庫共享  數據庫管理系統是網路上的理想應用。一種稱為“記錄-鎖定”(record-locking)的網路特徵使得多個用戶可以同時訪問一個檔案，而不會破壞數據。記錄-鎖定保證沒有兩個用戶會同時對一個相同的記錄進行編輯。

　　　　　　　PC的經濟擴展  網路提供了一條經濟地擴展一個機構的計算機數目的途徑。你可以將一些便宜的無盤工作站連接到網路中，這些無盤工作站使用服務器的硬盤驅動程式來進行自舉和存儲。

　　　　　　　工作組  網路提供了一條創建用戶工作小組(而不強求他們必須在同一部門之內)的途徑。工作組使這種新的“平坦式(flat)”合作結構工作起來很便利，使用它，來自不同和遠方部門的人們可以為一個特殊計劃，很方便地組成一個小組。

　　　　　　　電子函件  電子函件(E-mail)使得用戶可以很容易地與其他用戶進行通信。消息被放在“信箱”中，以供收信方在方便的時候閱讀。

　　　　　　　群件和工作流軟件  群件和工作流軟件是為網路而專門設計的，它們可以利用電子函件系統的優點來幫助用戶在一些規劃、調度和檔案處理中進行相互協作。

　　　　　　　集中管理  網路提供了一條集中服務器和它們的數據，以及其他資源的途徑。當設備放置在一個地方時，就可以很容易地處理硬件升級、軟件備份、系統維護、系統保護。

　　　　　　　增強企業結構  網路可以改變一個機構的結構和它的管理方式。在一個特定部門工作的用戶和為一個特定經理工作的用戶不再需要在同一物理區域。他們的辦公可以在他們的專家們最需要的地點進行。網路將他們和他們的部門經理和同事連接在一起。這種組織對一些特殊計劃是很有益的，例如，不同部門(如研究、生產、市場)的人們需要相互之間緊密合作。

　　　　　　　Network Environments  網路環境

　　　　　　　網路環境是由網路操作系統和提供通信和網路服務的協議來定義的。存在兩種基本類型的網路操作系統：

　　　　　　　 對等層  這是一種允許用戶共享他們計算機的資源和訪問其他計算機上的共享資源的操作系統。對等層，意味著所有的系統在網路上具有相同的地位。沒有一個系統是另一個系統的“奴隸”。

　　　　　　　 專用服務器  在一個專用服務器操作系統中，例如Novell NetWare，一個或多個計算機扮演著專用服務器的角色，它們不執行其它任務。

　　　　　　　下面列出了一些通用網路操作系統環境，但是必須牢記，現在許多廠商提供不同的操作系統和通信協議選擇，它們允許機構建造異構網路。

　　　　　　　 IBM運行APPC/APPN協議的對等層SNA網路。

　　　　　　　 UNIX運行TCP/IP的對等層操作系統。

　　　　　　　 Novell NetWare運行SPX/IPX通信協議的專用服務器操作系統。

　　　　　　　 運行NetBIOS/NetBEUI或TCP/IP通信協議的Windows NT和Windows for Workgroups的對等層環境。

　　　　　　　為理解網路操作系統，將它們和集中式的小型計算機和大型計算機處理環境進行比較是有益的。在一個網路中，客戶機訪問在中央服務器或對等服務器上的程式和檔案，但卻在他們自己的內存運行這些程式。一個小型計算機或大型計算機系統，處理和它相連的終端的處理任務，這些終端通常被稱為啞終端(dumb terminals)，這是因為它們自己並沒有處理器或存儲器，每個新的登錄到集中系統的用戶可以共享集中系統的處理，於是它的性能就下降了。

　　　　　　　網路是分佈式處理系統，其中多個服務器和工作站執行操作。這也就是說，這個網路可以被看為一個處理設備的集合。服務器通常是網路的最強大的處理設備。網路在“前端”工作站和“後端”服務器間分解處理的應用，建立客戶機/服務器式的關係。服務器提供如檔案存儲和提取、管理、打印機共享、安全性這樣的任務。

　　　　　　　Components of a Network  網路部件

　　　　　　　計算機網路既包括硬件又包括軟件。硬件包括網路接口卡和將它們連接在一起的電纜。軟件包括服務器操作系統、通信協議和網路接口卡驅動程式。

　　　　　　　網路操作系統  在對等層網路中，網路上的每個結點運行一個具有允許用戶共享他們的檔案和外設的內置聯網支持的操作系統，通常還包括安全性和管理特徵。而專用網路的網路操作系統，在獨立的服務器和工作站上運行，工作站運行和服務器通信的客戶機軟件。

　　　　　　　服務器  服務器向網路的用戶提供如下服務。模塊化網路操作系統，例如Novell NetWare，可以在一個或多個服務器上提供一些或所有這些服務，這要取決於管理員選擇安裝的模塊化部件。

　　　　　　　 檔案服務器  提供檔案存儲和提取服務，包括控制檔案訪問權力的安全性特徵。

　　　　　　　 電子函件服務或信關途徑  提供局部或企業範圍的電子函件服務和不同郵件系統間的轉換。

　　　　　　　 通信服務器  向大型計算機或小型計算機系統提供連接服務；或通過廣域鏈路，向遠程計算機系統和網路提供連接服務。

　　　　　　　 數據庫服務器  處理用戶數據庫請求和響應的一種專用系統。

　　　　　　　 檔案服務器  一種專用于對網路文檔進行備份或歸檔的系統。

　　　　　　　客戶機系統(結點或工作站)客戶機系統通過網路接口卡和網路相連。在工作站上運行的操作系統可能包括支持網卡的內置軟件，或它也可能必須安裝客戶機軟件。客戶機軟件將來自用戶或應用的請求重定向到服務器。參見“客戶機軟件”、“NetWare DOS請求解釋器”和“網路驅動程式標準”。

　　　　　　　網路接口卡(NIC) 連接到以太網、令牌網、ARCNET或其他網路的計算機工作站，通常需要安裝一個網路接口卡。只有少數計算機具有這些內置接口。網路電纜連接到NIC的後面。參見“網路接口卡”。

　　　　　　　布纜系統  網路布纜系統是一種將服務器和工作站連接在一起的介質。在無線網路的情況，使用無線電或紅外線，就不需要電纜了。參見“布纜”，“無線LAN通信”，和“無線移動通信”。

　　　　　　　共享資源和外設  共享資源和外設包括連接到服務器的存儲設備、光盤驅動程式、打印機、繪圖儀和其他可以被網路上的授權用戶使用的設備。

　　　　　　　Network Connection Methods  網路連接方式

　　　　　　　為連接一個網路，需要有網路接口卡和電纜(除非使用無線方式)。存在多種不同類型的接口卡和布纜策略。

　　　　　　　網路的類型  網路可以用電纜的類型、電纜的佈局或拓撲、數據傳輸率、通信協議、結點訪問和使用網路的方式(訪問方式)等來定義。可以使用網橋、路由器和網關來將不同的網路連接在一起，從而建立一個互聯網路。

　　　　　　　最流行的網路類型是以太網(同軸電纜或雙絞線電纜)、令牌網、ARCNET網和光纖分佈式數據接口(FDDI)網。網路的數據傳輸率通常是一個決定性因素。ARCNET網以2Mbps的傳輸率進行操作，令牌網在4到16Mbps進行操作，以太網在10到100Mbps操作，FDDI網在100Mbps進行操作。在過去，網路使用的電纜類型通常是一個因素，但是在今天，大多數系統都在廉價、並且適應性強的雙絞線電纜上進行操作。FDDI使用光纖纜，提供了一條到高速網路吞吐率的途徑。

　　　　　　　網橋和路由器提供了一條聯合相同或不同網路類型網路段的途徑。Novell NetWare、Windows NT、Banyan VINES和其他的服務器操作系統具有內置橋接和路由選擇功能。每個安裝在服務器上的NIC創建一個分離的網段，並且由操作系統處理網路間的通信傳輸。

　　　　　　　Cable  電纜

　　　　　　　用於在網路結點間傳輸信號的介質通常是絕緣金屬電纜，但是光纖纜線和無線通信方式(如無線電和紅外線)也可供選擇。

　　　　　　　 同軸電纜，在構造上類似於TV電纜，是一種首先在網路上使用的電纜類型。它提供了相對的高數據傳輸率(10到20Mvbps)、低價格和對外部干擾的屏蔽。

　　　　　　　 雙絞線銅質電纜，由於它的低價格和易於安裝，而變得非常流行。新的數據一梯度(data-grade)標準將數據傳輸率提高到100Mbps。

　　　　　　　 光導纖維纜線也變得越來越流行，這是因為它的高傳輸率(100Mbps或更高)、對外部干擾的絕緣和安全性(它不外泄信號，線路竊聽可以被檢測出)。

　　　　　　　 無線方式，根據使用的方式，既允許戶內又允許戶外的移動運算。雖然傳輸率不高，地點間必須沒有障礙(紅外方式)，但是無線方式由於在一些情況下不需要鋪設電纜，所以它可能是既方便又省錢的。通過使用分組無線電和蜂窩技術，對遠程用戶的移動網路連接正變得越來越流行。

　　　　　　　如果需要相關信息，可以參閱“布纜”、“光纖纜線”、“傳輸介質、方式和設備”、“無線LAN通信”、“無線移動通信”。

　　　　　　　Network Architecture  網路體系結構

　　　　　　　網路的體系結構是由它的拓撲和電纜訪問方式，以及使用的通信協議來定義的。在任何工作站可以訪問電纜之前，它必須為網路的每個結點建立通信會話。一個網路的電纜訪問方法定義一個工作站如何獲得對共享的介質的訪問，以使它能傳輸信息。協議是系統用來在網路上和其他系統通信的規則和過程。

　　　　　　　Topology  拓撲

　　　　　　　你可以將一個網路的拓撲想像為它的電纜佈局的一張地圖。拓撲定義如何布纜到獨立的工作站，這在作電纜的決定時是非常重要。如圖N-16所示，一個網路可以具有線狀、環狀或星狀拓撲。當你在決定安裝什麼類型的網路時，你必須考慮網路的拓撲結構。如下所述，拓撲結構決定了你如何將電纜穿越牆壁、地板和建築物的天花板。

　　　　　　　 線狀拓撲  一個線狀拓撲包括一個以菊花鏈的形式，從一台計算機擴展出，並連到下一台計算機的單獨電纜。以太網同軸網路使用線狀拓撲結構。雖然這種方式易於安裝，但是電纜上任何一處的斷開都將導致整個系統的癱瘓。

　　　　　　　 星狀拓撲  在一個星狀拓撲結構中，所有的電線都從單一地點分支出來，例如一個檔案服務器，或一個中央電線櫃。星狀拓撲需要對每個工作站都有一根電纜，但是一根斷裂的電纜只會切斷連接到它的工作站。雖然，從本質上講，令牌網是一個環狀網路，但以太網10Base-T和令牌網路使用星狀拓撲。

　　　　　　　 環狀拓撲  在一個環狀拓撲結構中，網路電纜連接回它自己，信號在一個環上運行。物理的環狀拓撲是很少的。令牌環網路和ARCNET是邏輯環狀網路。

　　　　　　　Cable Access Method  電纜訪問方式

　　　　　　　電纜訪問方式描述一個工作站如何獲得對電纜系統的訪問。當一個網路接口卡獲得對電纜的訪問時，它就開始在網路上以一種幀格式(如位流)發送信息的分組。線狀電纜系統(例如以太網)使用載波監聽多址訪問無衝突網路(CSMA/CD)方式，在這種方式中，進行載波檢測，期望進行發送的數據站點首先發出一個阻塞信號，在等待足夠的時間使得網路中其他站點收到這個阻塞信號之後，它才開始發送一幀傳輸報文；如果在該發送過程中，它檢測到另外一個站點的阻塞信號，則停止發送，等待預定的一段時間後，再進行下一次發送嘗試。當網路傳輸擁擠時，由於它們的衝突並進行重發，性能將下降。

　　　　　　　環狀網路通常使用令牌傳送方式，這時，一個站點只有當它擁有一個令牌時才能進行發送。可以將令牌想像成使用網路的一個臨時票據或通行證。當一個站點準備好要進行傳輸時，它必須等待一個可用的令牌，然後再擁有這個令牌。這防止了兩台機器同時使用電纜。

　　　　　　　如果需要相關信息，可以參閱“網路訪問方式”、“載波監聽多址訪問”、和“令牌和令牌傳遞訪問方式”。

　　　　　　　Communication Protocols  通信協議

　　　　　　　通信協議是網路上使用的，是電纜系統訪問結點間通信的規則和過程。協議控制兩個不同級別的通信：高級協議定義應用如何通信，低級協議定義信號如何在一條電纜上傳輸。在這些級別間還有一些協議，它們建立和維持計算機間的通信會話，監督通信傳輸是否出錯。通信協議可以比擬成外交協議，不同級別的外交人員和另一個使館的同等級別的外交人員進行會談。當定義好並公佈了網路協議後，廠商就可以輕易地設計和製造可以在多廠商系統上工作的網路產品了。

　　　　　　　如果需要相關信息，可以參閱“分層體系結構”、“開放式系統”、“開放式系統互聯模型“、“協議、通信”、和“協議棧”。

　　　　　　　Networking Devices  聯網設備

　　　　　　　由於信號丟失和其他電氣特性，網路布纜系統有距離上的限制。可以通過增加一個中繼器，來擴展網路段的距離。中繼器再生電氣信號，可加倍電纜許可的長度。一個中繼器可能不允許你增加超過網路描述中定義的更多的工作站到擴展的網路。通常用中繼器將在後端辦公室或倉庫的工作站連接到前端的辦公室。

　　　　　　　你可以通過一個網橋將分離的網路段連接在一起。網橋可以是一種單獨的設備，也可以在網路服務器上。例如，你可以通過安裝兩個網路卡，在一個NetWare服務器上創立一個網橋。網橋具有將本地傳輸量保持在本地，而僅將指定到其他段的分組通過鏈路進行傳輸的能力。這有助於減少額外的網路傳輸量。

　　　　　　　路由器提供了比網橋稍高一步的這一級別的互聯性。路由器可以讀取分組上的編址信息，當網路有許多不同的鏈路或網關時，這些信息可以幫助它決定到達目的地的最佳可能路徑。

　　　　　　　可以使用集線器(hubs)和佈線中心(wiring center)來建立結構化的佈線系統。集線器是一個可以構成星形配置線路鋪設策略的中心集中器。集線器有一條總線，通常它可以按受插入的以太網、令牌環網、FDDI或其他類型的模塊。這些模塊為網路工作站具有多個端口。集線器通常安裝在一個部門，並且將這個部門的所有計算機和另一個部門的計算機相連。然後，部門集線器再連到企業集線器，以形成一個層次式線路鋪設策略。

　　　　　　　如果需要相關信息，可以參閱“主幹網路”、“橋接”、“布纜”、“EIA/TIA568商用建築布纜標準”、“集線器”、“中繼器”，“路由器”。

　　　　　　　MAN and WAN Connection Methods  MAN和WAN連接方式

　　　　　　　城域網(MAN)和廣域網(WAN)在地理位置不同的地點之間提供了連接。MAN通常是高速、光纖網路，它在一個城市區域將LAN段連接在一起。另一種相應的方式是使用專用網連接策略，如微波系統。微波天線安裝在建築物的頂部，相互之間互相指向，以建立一個互聯鏈路。

　　　　　　　WAN通過使用電話線路和衛星提供國家區域或全球範圍的連接。具有區域性或世界範圍辦公事務的大型公司通過使用WAN來將許多網路互聯在一起。從長途電信局租用專用線路以提供系統間的全時間連接。相應，可以採用線路交換或分組交換連接，它們可以根據使用和連接點的具體情況，以較低的成本進行操作，並提供更好的靈活性。

　　　　　　　Networking in the 1990s  九十年代的聯網情況

　　　　　　　目前的網路變化趨勢是多廠商、多協議(異構)網路，而不是長期渴望的所有廠商生產兼容設備的開放式系統環境。異構網路已經在企業範圍的級別建立起來，它們連接不同區域的系統，包括部門和工作小組的LAN，以及公司的大型計算機和小型計算機系統。在這種環境中，網路管理人員面臨著使不同的系統相互協作的任務。通過支持許多通信協議，或使用將協議對用戶和應用隱藏起來的中間件，來達到這一目的。

　　　　　　　雖然網路的物理計算資源是分佈在部門和不同的公司的，但是通常卻由一個企業級網路管理員來負責和管理這些資源。這是因為企業級網路的設計是為了幫助整個機構達到它的目標，這包括對機構內的任何地方的用戶可共享數據和資源。部門的LAN還仍然保持自治，因而局部管理員可以定義安全權限和保護局部數據不被未授權用戶訪問。然而，企業管理員指導部門以達到公司的共同目標。

　　　　　　　新的網路通過集線器、結構化佈線系統、折疊(collapsed)的多協議主幹、允許用戶從遠方以短延遲訪問公司網路的高速廣域網連接來建立。可以獲得具有每秒一億次指令的操作性能，並具有上百兆內存和上千兆硬盤存儲容量的工作站。增加服務器的吞吐率以達到用戶的高要求。普遍使用多個處理器的超高速服務器可以在高達200Hz的主頻工作，並提供300MIPS或更高的性能。現在，大型計算機和小型計算機被看成可以直接連接入網的強大服務器。

　　　　　　　通過連接在網的計算機上支持多通信協議，可以解決許多低級通信的差異。現在，管理人員更關心相應於OSI協議模型的應用層，增加互操作性的級別。它的目標是在不同的平臺上運行不同的應用以通過企業級網路訪問數據，而無需關心結構、翻譯和變換。中間件使得應用開發人員易於為這些新的環境開發軟件。中間件提供了一種標準的編程層，它對程式員隱藏了網路的複雜性和多廠商協議。這些層提供了高級應用程式編程接口(API)。

　　　　　　　開放軟件基金會開發的分佈式計算環境(DCE)提供幫助管理人員進入異構環境的工具。Apple的開放協作環境和Microsoft Windows的開放式系統體系結構是建造企業級網路的策略。面向對象的環境，如Microsoft的Cairo正在通過對象技術為達到提供數據訪問的目標而工作。在一個面向對象環境，數據和對數據進行加工的方法被結合成一個單一的對象。由於可以使用跨越軟件和硬件平臺的對象，所以對象是重要的。通過使用不同的應用接口，用戶可以在其他地方訪問另一些地方的對象。這種總體趨勢使得開發人員可以很容易地為訪問分佈數據庫開發應用產品。

　　　　　　　在這些計算環境，集中式的管理平臺是必須的。它們可以減少必須重新學習的管理實用程式和軟件包的數量，並且集中管理有助於減少所需的管理人員的數量。

　　　　　　　相關條目：Apple Open Collaborative Environment Apple開放協作環境；Cairo；Distributed Computing Environment分佈式計算環境；Enterprise Networks  企業級網路；Middleware  中間件；Object-Oriented Environments  面向對象環境；Object-Oriented Interface and Operating Systems面向對象接口和操作系統；Windows Open System Architecture Windows開放式系統體系結構。

【序號】：545

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