计算机网络基础知识

一、计算机网络概念

本世纪末，人类正进入信息化时代，社会的进步和生产力的发展，在很大程度上要依赖人类对信息的获得和处理能力，依赖信息技术的进步。

信息技术包含的内容很广，既有对信息的收集、处理、存储、传送和分配，又有表达信息的手段。计算机网络是计算机技术与通信技术结合的产物，是信息技术进步的象征。近年来，INTERNET这个全球化计算机网络的发展，已经证明了计算机网络对信息时代绝对重要性。

那么到底什么是计算机网络呢？它的结构如何呢？

不同的人群对计算机网络的含义和理解是不尽相同的。早期，人们将分散的计算机、终端及其附设，利用通信媒体连接起来，能够实现相互的通信称做网络系统。 1970年，在美国信息处理协会召开的春季计算机联合会议上，计算机网络定义为“以能够共享资源（硬件、软件和数据等）的方式连接起来，并且各自具备独立 功能的计算机系统之集合”。

上述两种描述的主要区别是：后者各结点的计算机必须具备独立的功能，而且资源（文件、数据和打印机等）必须实现共享。

随着分布处理技术的发展和从用户使用角度考虑，对计算机网络的概念也发生了变化，定义为“必须具有能为用户自动管理各类资源的操作系统，由它调度完成网络用户的请求，使整个网络资源对用户透明”。

综上所述，我们将计算机网络做如下描述：计算机网络是利用通信线路将地理位置分散的、具有独立功能的许多计算机系统连接起来，按照某种协议进行数据通信，以实现资源共享的信息系统。

最简单的网络就是两台计算机互连，而复杂的计算机网络则是将全世界的计算机连在一起，如图1.

二、计算机网络系统的组成

计算机网络系统是通信子网和资源子网组成的。而网络软件系统和网络硬件系统是网络系统赖以存在的基础。在网络系统中，硬件对网络的选择起着决定性作用，而网络软件则是挖掘网络潜力的工具。

1、网络软件

在网络系统中，网络上的每个用户，都可享有系统中的各种资源，系统必须对用户进行控制。否则，就会造成系统混乱、信息数据的破坏和丢失。为了协调系统资 源，系统需要通过软件工具对网络资源进行全面的管理、调度和分配，并采取一系列的安全保密措施，防止用户不合理的对数据和信息的访问，以防数据和信息的破 坏与丢失。网络软件是实现网络功能不可缺少的软件环境。

通常网络软件包括：

网络协议和协议软件：它是通过协议程序实现网络协议功能。

网络通信软件：通过网络通信软件实现网络工作站之间的通信。

网络操作系统：网络操作系统是用以实现系统资源共享、管理用户对不同资源访问的应用程序，它是最主要的网络软件。

网络管理及网络应用软件：网络管理软件是用来对网络资源进行管理和对网络进行维护的软件。网络应用软件是为网络用户提供服务并为网络用户解决实际问题的软件。

网络软件最重要的特征是：网络管理软件所研究的重点不是在网络中互连的各个独立的计算机本身的功能，而是在如何实现网络特有的功能。

2、网络硬件

网络硬件是计算机网络系统的物质基础。要构成一个计算机网络系统，首先要将计算机及其附属硬件设备与网络中的其它计算机系统连接起来。不同的计算机网络系统，在硬件方面是有差别的。随着计算机技术和网络技术的发展，网络硬件日趋多样化，功能更加强大，更加复杂。

（1）线路控制器LC（Line Controller）：LC是主计算机或终端设备与线路上调制解调器的接口设备。

（2）通信控制器CC（Communication Controller）：CC是用以对数据信息各个阶段进行控制的设备。

（3）通信处理机CP（Communication Processor）：CP是作为数据交换的开关，负责通信处理工作。

（4）前端处理机FEP（Front End Processor）：FEP也是负责通信处理工作的设备。

（5）集中器C（Concentrator）、多路选择器MUX（Multiplexor）：是通过通信线路分别和多个远程终端相连接的设备。

（6）主机HOST（Host Computer）。

（7）终端T（Terminal）。

随着计算机网络技术的发展和网络应用的普及，网络结点设备会越来越多，功能也更加强大，设计也更加复杂。

三、计算机网络的分类

计算机网络可按不同的标准进行分类。

（1）从网络结点分布来看，可分为局域网（Local Area Network，LAN）、广域网（Wide Area Network，WAN）和城域网（Metropolitan Area Network，MAN）。

局域网是一种在小范围内实现的计算机网络，一般在一个建筑物内，或一个工厂、一个事业单位内部，为单位独有。局域网距离可在十几公里以内，信道传输速率 可达1~20Mbps，结构简单，布线容易。广域网范围很广，可以分布在一个省内、一个国家或几个国家。广域网信道传输速率较低，一般小于 0.1Mbps，结构比较复杂。城域网是在一个城市内部组建的计算机信息网络，提供全市的信息服务。目前，我国许多城市正在建设城域网。

（2）按交换方式可分为线路交换网络（Circurt Switching）、报文交换网络（Message Switching）和分组交换网络（Packet Switching）。

线路交换最早出现在电话系统中，早期的计算机网络就是采用此方式来传输数据的，数字信号经过变换成为模拟信号后才能在线路上传输。报文交换是一种数字化 网络。当通信开始时，源机发出的一个报文被存储在交换器里，交换器根据报文的目的地址选择合适的路径发送报文，这种方式称做存储-转发方式。分组交换也采 用报文传输，但它不是以不定长的报文做传输的基本单位，而是将一个长的报文划分为许多定长的报文分组，以分组作为传输的基本单位。这不仅大大简化了对计算 机存储器的管理，而且也加速了信息在网络中的传播速度。由于分组交换优于线路交换和报文交换，具有许多优点，因此它已成为计算机网络的主流。

（3）按网络拓扑结构可分为星型网络、树型网络、总线型网络、环型网络和网状网络。

四、计算机网络的功能计算机网络既然是以共享为主要目标，那么它应具备下述几个方面的功能：

1、数据通信

该功能实现计算机与终端、计算机与计算机间的数据传输，这是计算机网络的基本功能。

2、资源共享

网络上的计算机彼此之间可以实现资源共享，包括硬件、软件和数据。信息时代的到来，资源的共享具有重大的意义。首先，从投资考虑，网络上的用 户可以共享使用网上的打印机、扫描仪等，这样就节省了资金。其次，现代的信息量越来越大，单一的计算机已经不能将其储存，只有分布在不同的计算机上，网络 用户可以共享这些信息资源。再次，现在计算机软件层出不穷，在这些浩如烟海的软件中，不少是免费共享的，这是网络上的宝贵财富。任何连入网络的人，都有权 利使用它们。资源共享为用户使用网络提供了方便。

3、远程传输

计算机应用的发展，已经从科学计算到数据处理，从单机到网络。分布在很远位置的用户可以互相传输数据信息，互相交流，协同工作。

4、集中管理

计算机网络技术的发展和应用，已使得现代的办公手段、经营管理等发生了变化。目前，已经有了许多MIS系统、OA系统等，通过这些系统可以实现日常工作的集中管理，提高工作效率，增加经济效益。

5、实现分布式处理

网络技术的发展，使得分布式计算成为可能。对于大型的课题，可以分为许许多多的小题目，由不同的计算机分别完成，然后再集中起来，解决问题。

6、负荷均衡

负荷均衡是指工作被均匀的分配给网络上的各台计算机系统。网络控制中心负责分配和检测，当某台计算机负荷过重时，系统会自动转移负荷到较轻的计算机系统去处理。

由此可见，计算机网络可以大大扩展计算机系统的功能，扩大其应用范围，提高可靠性，为用户提供方便，同时也减少了费用，提高了性能价格比。