2.1　计算机网络概述

计算机网络技术是当今计算机学科中发展最为迅速的技术之一。它的应用非常广泛，几乎涵盖了社会的各个领域，如政务、军事、科研、文化、教育、经济、商业、娱乐等，它正改变着人们的工作方式、生活方式和思维方式。

2.1.1　计算机网络的基本概念

（1）计算机网络的定义

计算机网络是指利用通信线路和通信设备将地理上分散的、具有独立功能的计算机按不同的结构连接起来，以功能完善的网络软件及协议实现资源共享和数据通信的系统。

从整体上来说计算机网络就是把分布在不同地理区域的计算机与专门的外部设备用通信线路互联成一个规模大、功能强的系统，从而使众多的计算机可以方便地互相传递信息，共享硬件、软件、数据信息等资源。

（2）计算机网络的功能

计算机网络的主要功能是实现计算机之间的资源共享和数据通信。

① 资源共享　资源包括硬件资源、软件资源和各种数据信息。硬件资源各种类型的计算机、大容量存储设备、计算机外部设备，如打印机等。软件资源包括操作系统及各种应用软件。共享的目的是让网络上的每一个人都可以访问所有的程序、设备和数据，让资源摆脱地理位置的束缚。

② 数据通信　数据通信是指在两个计算机或终端之间进行信息交换和数据传输。可以传输各种类型的信息包括数据信息和图形、图像、声音、视频流等各种多媒体信息。

2.1.2　计算机网络的发展过程

计算机网络的演变过程大致可以划分为四个阶段。

（1）远程终端联机阶段

20世纪50年代，以单个计算机为中心的远程联机系统将彼此独立发展的计算机技术与通信技术结合起来，完成了数据通信技术与计算机通信网络的研究，为计算机网络的产生做好了技术准备，奠定了理论基础。

（2）计算机网络阶段

20世纪60年代，由若干个计算机互连的系统，呈现出多处理中心的特点，以美国的ARPANET与分组交换技术为重要标志。 ARPANET是计算机网络技术发展中的一个里程碑，它的研究成果对促进网络技术的发展起到了重要的作用，为Internet的形成奠定了基础。

（3）计算机网络互联阶段

由于单一的计算机局域网络无法满足网络的多样性要求，20世纪70年代中后期，出现了统一的网络体系结构、统一的国际标准化协议将分布在不同地理位置上的单个计算机网络相互连接起来。

（4）因特网阶段

20世纪80～90年代是网络互联发展时期，ARPANET网络的规模不断扩大，将全球无数的公司、校园、和个人用户联系起来，最终演变成今天几乎覆盖全球每一个角落的Internet。

2.1.3　计算机网络的分类

计算机网络的分类标准有很多种，按照不同的标准可划分为不同的类别。根据网络覆盖的地理范围和规模分类是最普遍采用的分类方法，它能较好地反映计算机网络的本质特征。

① 按照网络覆盖的地理位置可分为局域网（LAN）、广域网（WAN）和城域网（MAN）。

局域网是连接近距离计算机的网络，覆盖范围从几米到数公里。例如办公室或实验室的网、校园网等。局域网数据传输速率较高、误码率较低，易于建立、维护和扩展。

广域网其覆盖的地理范围从几十公里到几千公里，覆盖一个国家、地区或横跨几个洲。例如我国的公用数字数据网、电话交换网属于广域网。

城域网它是介于广域网和局域网之间的一种高速网络，覆盖范围为几十公里，大约是一个城市的规模。

② 按交换方式可分为线路交换网络、报文交换网络和分组交换网络。

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。

2.1.4　网络拓扑结构

计算机网络拓扑结构是将构成网络的结点和连接结点的线路抽象成点和线，用几何关系表示网络结构，从而反映出网络中各实体的结构关系。常见的网络拓扑结构主要有总线型、星型、环型、树型、网状型。

（1）总线型

总线型拓扑结构是将网络中的所有设备通过相应的硬件接口直接连接到公共总线上，一个结点发出的信息，总线上的其它结点均可接收到。优点：结构简单、布线容易、可靠性较高，是局域网常采用的拓扑结构。缺点：所有的数据都需经过总线传送，总线成为整个网络的瓶颈；出现故障诊断较为困难。总线型网络拓扑结构如图2-1所示。

图2-1　总线型网络拓扑结构

（2）星型

每个结点都由一条单独的通信线路与中心结点连结。优点：结构简单、容易实现、便于管理，连接点的故障容易监测和排除。缺点：中心结点是全网络的关键，中心结点出现故障会导致网络的瘫痪。星型网络拓扑结构如图2-2所示。

图2-2　星型网络拓扑结构

（3）环型

各结点通过通信线路组成闭合回路，环中数据只能单向传输。优点：结构简单、容易实现，适合使用光纤，传输距离远。缺点：环网中任意结点出现故障都会造成网络瘫痪，另外故障诊断也较困难。环型网络拓扑结构如图2-3所示。

图2-3　环型网络拓扑结构

（4）树型

是一种层次结构，结点按层次连结，信息交换主要在上下结点之间进行，相邻结点或同层结点之间一般不进行数据交换。优点：连结简单，维护方便，适用于汇集信息的应用要求。缺点：资源共享能力较低，可靠性不高，任何一个工作站或链路的故障都会影响整个网络的运行。树型网络拓扑结构如图2-4所示。

图2-4　树型网络拓扑结构

（5）网状型

又称作无规则结构，结点之间的联结是任意的，没有规律。优点：系统可靠性高，比较容易扩展，但是结构复杂，每一结点都与多点进行连结，必须采用流量控制。目前广域网基本上采用网状拓扑结构。网状型网络拓扑结构如图2-5所示。

图2-5　网状型网络拓扑结构