第一章（4）计算机网络体系结构之计算机网络的分类
目录
一、按分布范围分
广域网（WAN）
城域网（MAN）
局域网（LAN）
个人区域网（PAN）
盲点补充
二、按拓扑结构分
星形网络
总线形网络
环形网络
网状形网络
盲点补充
三、按传输技术分
广播式网络
点对点网络
四、按使用者分
公用网
专用网
五、按交换技术分
电路交换网络
报文交换网络
分组交换网络
交换技术的选择
盲点补充
六、按传输介质分
七、计算机网络的基本分类方法
我们从多个维度对计算机网络进行分类，其中包括分布范围、拓扑结构、传输技术、使用者、交换技术以及传输介质这几个分类方法，以加深我们对计算机网络的认识。
一、按分布范围分
在这里，我们将计算机网络分为广域网(WAN)，城域网(MAN)，局域网(LAN)，个人区域网(PAN)。
广域网（WAN）
范围：广域网的作用范围通常为几十到几千公里，因此有时也称为远程网(long haul network)。
地位：广域网是互联网的核心部分
任务：其任务是通过长距离（例如：跨越不同国家）运送主机所发送的数据
特点：连接广域网各结点交换机的链路一般是高速链路，具有较大的通信容量
城域网（MAN）
范围：城域网的作用范围一般是一个城市，可跨越几个街区甚至整个城市，其作用距离约为5~50km。城域网可以为一个或几个单位所拥有，但也可以是一种公用设施，用来将多个局域网进行互连。
实际技术：目前很多城域网采用的是以太网技术，因此有时也常并入局域网的范围进行讨论
注：局域网的实际技术——以太网技术
局域网（LAN）
范围：局域网一般用微型计算机或工作站通过高速通信线路相连（速率通常在10 Mbit/s 以上）。但地理上则局限在较小的范围（如1 km左右）。
现状：局域网已非常广泛地使用，学校或企业大都拥有许多个互连的局域网（这样的网络常称为校园网或企业网）
注：局域网工作在数据链路层，不需要网络层，也就不存在路由选择的问题
个人区域网（PAN）
范围：在个人工作的地方把属于个人使用的电子设备（如便捷式电脑等）用无线技术连接起来的网络。也常称为无线个人区域网WPAN（Wireless PAN），其范围很小，大约在10m左右。
盲点补充
①若中央处理机之间的距离非常近（如仅1米的数量级或甚至更小些），则一般称之为多处理机系统而不称它为计算机网络
②区分局域网与广域网不仅是范围，还有所采取的协议、技术（广域网采用点对点等技术，局域网采用广播技术），并不是关键在于覆盖范围
③局域网接入广域网主要通过路由器实现
二、按拓扑结构分
网络拓扑结构：网络拓扑结构是指由网中结点（路由器、主机等）与通信线路（网线）之间的几何关系（如总线形、环形）表示的网络结构，主要指通信子网的拓扑结构
在这里，我们将计算机网络分为总线形网络，星形网络，环形网络，网状形网络。
星形网络
形状特点：发射状
定义：每个终端或计算机都以单独的线路与中央设备相连
特点：①便于集中控制和管理，因为端用户之间的通信必须经过中央设备②成本高（中央设备性能必须特别好）、中心结点对故障敏感（一旦中央设备故障，整个网络瘫痪）
例子：以我为核心的研发团队，那么我就是核心，我很容易去进行一个集中管理，但是我一旦生病，没人发号施令，整个团队就乱了
注：中央设备早期是计算机，现在一般是交换机或路由器，中央设备包含文件服务器、连接设备 等其他重要设备，常见的中央设备是集线器
总线形网络
形状特点：一个主导是一条线，大家围着它
定义：用单根数据线把计算机连接起来
优点：建网容易、增删结点方便、节省线路
缺点：重负载时通信效率不高、总线任意一处对故障敏感
例子：富士康流水线，比如说张硕士来上班，做最后一道工序，直接把他安排在最后就可以，方便增减；生产手机屏幕的环节出问题了，那么后续组装等业务职能停止，对任意一处故障敏感
环形网络
形状特点：一个主导是一个圈，大家围着它
定义：所有计算机接口设备连接成一个环
例子：令牌环局域网（得到令牌的有权发送信息，其他的等待，类似于击鼓传花，花在谁手中，谁是老大）
注：环可以是单环，也可以是双环，环中信号是单向传输的
网状形网络
形状特点：多对多
定义：一般情况下，每个结点至少有两条路径与其他结点相连
分类：有规则型和非规则型两种
优点：可靠性高（一个结点崩溃，不影响整个网络）
缺点：控制复杂、线路成本高
注：多用在广域网中
盲点补充
①星形、总线形、环形：多用于局域网，参与者少的（不拥堵），用中心化型，好管理
②网状形：多用于广域网，参与者多，用中心化型代价太大，拥堵严重；且广域网对容错性要求更高，网状形容错性更高
③以上4种基本的网络拓扑结构可以互连为更复杂的网络
三、按传输技术分
在这里，我们将计算机网络分为广播式网络与点对点网络。
广播式网络
定义：所有联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，所有其他的计算机都会“收听”到这个分组；接收到该分组的计算机将通过检查目的地址来决定是否受接收该分组
例子：我和你很暧昧，我在群里艾特你说了一句“我爱你”，大家都能看到，只有你选择了回应“我们不可能”
注：局域网基本上都采用广播式通信技术；但广域网中的无线、卫星通信网络也采用广播式通信技术。很明显，两个因素我会考虑这个技术：大多数人都需要接收我的信息 发送广播的信号的人不多时。
点对点网络
定义：每条物理线路连接一对计算机（广义上的计算机，包括路由器等）；如果通信的两台主机之间没有直接相连的线路，那么它们之间的分组传输就要通过中间结点的接收、存储和转发，直至目的结点。
例子：私聊
注：点对点式网络与广播式网络的重要区别为是否采用分组存储转发和路由选择机制
广域网基本都属于点对点网络，采用上述内容；而广播式网络通常是局域网的一种通信方式，局域网工作在数据链路层，不需要上述内容。
四、按使用者分
在这里，我们将计算机网络分为公用网和专用网。
公用网
定义：指电信公司出资建造的大型网络；“公用”的意思是指所有愿意按电信公司的规定缴纳费用的人都可以使用这种网络，因此也称为公众网。
例子：中国电信的付费网
专用网
定义：指某个部门为满足本单位特殊业务的需要而建造的网络；这种网络不向本单位以外的人提供服务
例子：铁路、电力、军队等部门的专用网；暗网的起源
五、按交换技术分
交换技术：指各台主机之间、各通信设备之间或主机与通信设备之间为交换信息所采用的数据格式和交换装置的方式
交换：按照某种方式动态地分配传输线路的资源
在这里，我们将计算机网络分为电路交换网络，报文交换网络，分组交换网络。
电路交换网络
定义：在源结点和目的结点之间建立一条专用的通路用于传输数据；包括建立连接、传输数据和断开连接三个阶段
例子：最典型的电路交换网是传统电话网络
特点：
①整个报文的比特流连续地从源点直达终点：好像是在一条管道中运输
②数据直接传送、时延小：我想开始就开始，我不会因为看谁的行为而决定我是否要开始
③线路利用率低、不能充分利用线路容量、不便于进行差错控制：本来这条路可以走十个人，但是被我一个人独占了；差错控制：监测数据是否有错误，并纠错。很明显，你这个一直不停，我都不知道在哪里进行检测
报文交换网络
定义：用户数据加上源地址、目的地址、校验码等辅助信息，然后封装成报文；整个报文传送到相邻结点，全部存储后，再转发给下一个结点；重复这一过程直到达到目的结点
例子：张硕士网购电脑，邮寄包裹上写着商家地址，张硕士的地址（源地址、目的地址），包裹送到北京后，由于包裹多货流量大，需先存储着等待处理（全部存储），检查完后，快递公司根据自己的网络，查询去张硕士家，下一步应该送去海淀区（转发给下一结点），重复上述存储-转发过程，直至送到张硕士家里
特点：
Ⅰ.整个报文先传送到相邻结点，全部存储后查找转发表，转发到下一个结点
Ⅱ.优点：可以较为充分的利用线路容量（北京到海淀的运输车上，可以运送很多货物，相比于电路交换网络不再是电脑独占了）；可以实现不同链路之间不同数据率的转换（分段自治，段与段之间的速率自己决定，广州到北京是飞机，北京到海淀是汽车）；可以实现格式转换（中间结点可以根据接收站点的要求进行数据格式转换，张硕士家只有邮政可达，那么在最后一站的时候，将顺丰改为邮政）；可以实现一对多、多对一的访问（多个店铺发货给张硕士，张硕士退货给多家商铺）；可以实现差错控制
Ⅲ.缺点：增大了资源开销（如辅助信息导致处理时间和存储资源的开销）；增加了缓冲时延（结点转存有相应的处理，缓冲时延加大）；需要额外的控制机制来保证多个报文的顺序不乱序；缓冲区难以管理（因为报文的大小不确定，接收方在接收到报文之前不能预知报文的大小）
注：①每个报文可以单独选择到达目的结点的路径②报文交换网络也称存储-转发网络
分组交换网络
定义：分组交换网络，也称包交换网络；其原理是将数据分成较短的固定长度的数据块，在每个数据块中加上目的地址、源地址等辅助信息组成分组（包）；以存储-转发方式传输
流程：
特点：
Ⅰ.单个分组（它只是整个报文的一部分）传送到相邻结点，存储后查找转发表，转发到下一个结点
Ⅱ.优点：报文交换网络的优点；缓冲易于管理；包的平均时延更小；网络占用的平均缓冲区更少；更易于标准化；更适合应用
Ⅲ.缺点：造成一定的时延：分组在各结点存储转发时需要排队；造成了一定的开销：分组必须携带的首部（里面有必不可少的控制信息）
Ⅳ.现在主流网络基本上都可视为分组交换网络
交换技术的选择
选择电路交换：若要连续传送大量的数据，且其传送时间远大于连接建立的时间，则电路交换的传输速率较快
报文交换和分组交换：不需要预先分配传输带宽，在传送突发数据（短时间内进行相对高带宽的数据传输）时可提高整个网络的信道利用率；由于一个分组的长度往往远小于整个报文的长度，因此分组交换比报文交换的时延小，同时也具有更好的灵活性
盲点补充
①单个分组只是报文的一部分
②主机与路由器
六、按传输介质分
在这里，我们将计算机网络分为有线网络，无线网络。
传输介质分类：有线、无线
网络分类：有线网络（双绞线网络，同轴电缆网络等）、无线网络（蓝牙，微波，无线电等类型）
七、计算机网络的基本分类方法
①网络所使用的传输技术
②覆盖范围与规模
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