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Unit 3 Introduction to Computer Networks 计算机网络介绍

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Unit3IntroductiontoComputerNetworks计算机网络介绍
拓扑学（topology）：研究几何图形在一对一的双方连续变换下不变的性质。如画在橡皮膜上的图形，当橡皮膜受到变形但不破裂或者折叠时，有些性质还是保持不变，如曲线的闭合性，两曲线的相交性等。TranslationofText（2041字）
在二十世纪五十年代,从某一个方面来说，大多数计算机都是相类似的。它们都包括主存储器、中心处理器（CPU）和外围设备。存储器和CPU是系统的核心。但是从那以后，出现了新一代的计算方式，人们不再需要集中进行计算和数据存储。计算机用户可以从某一台计算机上检索程序，在另外一台不同类型的处理器上运行，而将结果送到第三台计算机（或者其它外围设备）上。
连接各种不同设备如个人计算机、打印机和磁盘驱动器的系统就是网络。一般来说，网络中的每一种设备都会服务于某个人或者某些人的某一具体目的。例如，利用你桌子上的计算机可以访问你所需要的信息或者软件。个人计算机也会专注于管理包含有共享文件的磁盘驱动器，我们把这种计算机称为文件服务器。通常网络只覆盖一个小区域，连接一幢大楼或者几幢大楼的设备，这样的网络就是局域网（LAN）；而覆盖较大区域比如说一个市、州、国家或者全球的就是广域网（WAN）。
一般来说，许多网络都会有许多人使用相当多的计算机，他们当中的任何一个都可能会访问任何一台打印机或者服务器。随着这么多人访问信息，他们的要求必然会发生冲突。因此，各种设备必须按照某一种规则进行连接，允许所有的设备有序地传送信息，这就像大城市的街道规划。如果只有一个人在马路上开车，不管道路如何分布，哪些是单行道，交通信号如何布置，信号间如何同步协调，都没有什么大问题。但是如果有成千上万辆汽车在马路上行使，而且是在早高峰时段，规划搞得不好就会导致严重的阻塞并且因此而出现严重的时间延误。计算机网络的情况也是这样。计算机必须以某种规则连接，它允许数据在许多用户中旅行期间不出现或者很少出现延误。我们把这种连接策略称为网络拓扑。最好的网络拓扑取决于设备的形式和用户的需求。在某种环境中可以运行得很好的网络拓扑，但是在另外一种环境下则未必可行。
以下介绍几种常用的网络拓扑
常用总线拓扑（或者简称为总线拓扑）连接如工作站、主机和文件服务器等设备。它们通过一条总线（并连线集合）连接。通常的方式是给每个设备分配一个接口，通过该接口，设备可以侦听总线并且核查它的数据流量。如果接口判断出数据是送往它所服务的设备，它就从总线上读取数据并且传送给设备。同样，如果有设备想要传送数据，接口电路就要检验总线是否空闲，如果空闲就开始传送数据。这就像你开汽车在高峰期间等待在高速公路入口处的弯道上。只要看准一个空挡，你就可以飞快地挤进去，或者硬闯进去，这要看你开的是微型车还是大卡车了。
有时，两个设备几乎同时想传送数据，每个设备都检测到没有传送流量，并且在知道其它设备传送之前已经开始了传送。其结果是信号发生碰撞。由于设备在传送期间仍然继续侦听总线并且可以检测到发生碰撞的噪音，设备一旦检测到信号碰撞就会停止数据传送，等待随机时间再次传送。这一过程就称为带冲突检测的载波侦听多路访问（CSNA/CD），这将在以后讨论。
其中一种流行的常用总线网络是以太网。其常用总线一般是以太电缆，由铜、光纤或者是该两者组合而成；其设计允许终端、计算机、磁盘存储系统和办公设备进行通信。以太网的主要优点是能够方便地为网络增添新设备。
另外一种常用连接布置是星形拓扑。它使用一台中心计算机，可以在网络内与其它设备
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进行通信。星形拓扑实行中心控制；如果设备要求通信，它只能够通过中心计算机进行，计算机依次将数据发送到目的地。这种中心控制方式责任明确，这是星形拓扑的优点之一。然而，总线拓扑与星形拓扑相比较，总线拓扑具有某些优点，不实行中心控制就可以比较方便地增添新设备，因为设备之间不需要知道其它设备的情况。此外，在总线网络中某台设备出现问题或者取消这台设备不会造成网络失效。而在星形拓扑中，中心计算机出现故障就会造成整个网络的瘫痪。
在星形拓扑中，通常有一台大型计算机主机，为多台终端和二级设备服务，使用适当的终端模拟软件，个人计算机就可以与主机通信。在终端之间或者终端与存储设备之间进行数据传送只能够通过主机进行。
在环形拓扑中，设备是以圆形方式连接的。每个设备只能够直接与相邻的一个或者两个设备通信但是不能够与其它的设备通信。如果它需要与远处的设备通信，它就发送一条信息，通过相邻的设备传送。
环行网络可以是单相的也可以是双相的。所谓单向就是指以同一个方向传送所有的数据，这样每一个设备只能够通过其中一个相邻设备进行通信；所谓双向就是指以两个不同的方向，即一个设备可以通过与相邻的两个设备，同时传送数据。
环行拓扑，比如IBM的令牌环网络，常常与某个办公室或者某个部门的计算机相连接。使用计算机上的应用程序可以访问存储在其它计算机上的数据，而不需要主机对通信工作进行协调。相反，通信的协调是通过在环内所有站点中传输令牌的办法来解决的。只有得到令牌时，站点才能发送信息。
环行拓扑的缺点是当一个站点向另外一个站点传送数据时，所有的站点全部都会参与。这样与总线拓扑相比较，要花更多的时间为其它的站点转发数据。同时，一个站点出现故障就会造成网络瘫痪，影响到网络内所有站点的通信。
许多技术网络都是使用各种拓扑相互组合进行连接的。
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