第1章 计算机网络概述

1.1 计算机网络的基本概念

计算机网络是将若干台独立的计算机通过传输介质相互物理地连接，并通过网络软件相互逻辑地联系到一起，从而实现信息交换、资源共享、协同工作和在线处理等功能的计算机系统。计算机网络给人们的生活带来了极大的方便，如办公自动化、网上银行、网上订票、网上查询、网上购物等。计算机网络不仅可以传输数据，更可以传输图像、声音、视频等多种媒体形式的信息，在人们的日常生活和各行各业中发挥着越来越重要的作用。目前，计算机网络已广泛应用于政治、经济、军事、科学以及社会生活的方方面面。

“网络”主要包含连接对象（即元件）、连接介质、连接控制机制（如约定、协议、软件）和连接方式与结构四个方面。

计算机网络连接的对象是各种类型的计算机（如大型计算机、工作站、微型计算机等）或其他数据终端设备（如各种计算机外部设备、终端服务器等）。计算机网络的连接介质是通信线路（如光纤、同轴电缆、双绞线、地面微波、卫星等）和通信设备（网关、网桥、路由器、Modem等），其控制机制是各层的网络协议和各类网络软件。所以计算机网络是利用通信线路和通信设备，把地理上分散的、具有独立功能的多个计算机系统互相连接起来，按照网络协议进行数据通信，用功能完善的网络软件实现资源共享的计算机系统的集合。它是指以实现远程通信和资源共享为目的，大量分散但又互连的计算机的集合。互连的含义是两台计算机能互相通信。

两台计算机通过通信线路（包括有线和无线通信线路）连接起来就组成了一个最简单的计算机网络。全世界成千上万台计算机通过双绞线、电缆、光纤和无线电等连接起来构成了世界上最大的Internet网络。网络中的计算机可以是在一间办公室内，也可以分布在地球的不同区域。这些计算机相互独立，即所谓自治的计算机系统，脱离了网络它们也能作为单机正常工作。在网络中，需要有相应的软件或网络协议对自治的计算机系统进行管理。组成计算机网络的目的是资源共享和互相通信。

计算机网络的主要功能有如下几个方面。

1.数据通信

现代社会信息量激增，信息交换也日益增多，因此计算机网络的一个最主要的功能就是数据传输。例如，人们经常使用文件传输协议（FTP）进行文件上传和下载，就是一种最典型的数据传输。另外，利用计算机网络传递信件是一种全新的通信方式。电子邮件比现有的通信工具有更多的优点，它不像电话需要通话双方同时在场，也不像广播系统只是单向传递信息，速度也比传统邮件快得多；另外电子邮件还可以携带声音、图像和视频，实现多媒体通信。如果计算机网络覆盖的地域足够大，则可使各种信息通过电子邮件在全国乃至全球范围内快速传递和处理。

在日常生活中，银行利用计算机网络数据传输功能可以进行业务处理，可使用户在异地实现通存通兑，还可以利用地理位置的差异加快资金的流通速度。例如，中国的银行晚上停止营业后将资金通过网络转借给美国的银行，而此刻美国正是白天，美国的银行就可以在白天利用这些资金，到晚上再归还给中国的银行，从而提高资金的利用率。

2.软、硬件共享

计算机网络允许用户共享网络上各种类型的硬件设备。可共享的硬件资源有高性能计算机、大容量存储器、打印机、图形设备、通信线路、通信设备等。共享硬件的好处是提高了硬件资源的使用效率，节约开支。

现在已经有许多专供网络使用的软件，如数据库管理系统、各种Internet信息服务软件等。共享软件允许多个用户同时使用，并能保持数据的完整性和一致性。特别是客户机/服务器（Client/Server，C/S）和浏览器/服务器（Browser/Server，B/S）模式的出现，人们可以使用客户机来访问服务器，而服务器软件是共享的。在B/S模式下，软件版本的升级修改，只要在服务器上进行，全网用户都可立即更新。可共享的软件种类有很多，包括大型专用软件、各种网络应用软件、各种信息服务软件等。

3.信息共享

信息也是一种资源，Internet就是一个巨大的信息资源宝库，其上有极为丰富的信息，它就像是一个信息的海洋，有取之不尽，用之不竭的信息与数据。每一个接入Internet的用户都可以共享这些信息资源。可共享的信息资源有搜索与查询的信息、Web服务器上的主页及各种链接、FTP服务器中的软件、各种各样的电子出版物、网上消息、报告和广告、网上大学、网上图书馆等。

4.负荷均衡与分布处理

负荷均衡是指将网络中的工作负荷均匀地分配给网络中的各计算机系统。当网络上某台主机的负载过重时，通过网络和一些应用程序的控制和管理，可以将任务交给网络上其他的计算机去处理，充分发挥网络系统上各主机的作用。分布处理将一个作业的处理分为三个阶段：提供作业文件；对作业进行加工处理；把处理结果输出。在单机环境下，上述三步都在本地计算机系统中进行。在网络环境下，根据分布处理的需求，可将作业分配给其他计算机系统进行处理，以提高系统的处理能力，高效地完成一些大型应用系统的程序计算以及大型数据库的访问等。

5.系统的安全与可靠性

系统的可靠性对于军事、金融和工业过程控制等部门特别重要。计算机通过网络中的冗余部件可大大提高可靠性。例如在工作过程中，一台设备出了故障，可以使用网络中的另一台设备；网络中一条通信线路出了故障，可以取道另一条线路。这样就提高了网络整体系统的可靠性。