计算机网络基础文档格式.docx
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3.网络硬件设备
不在同一个地理位置的计算机系统要实现数据通信、资源共享必须要有各种网络连接设备把各个计算机连接起来，如中继器、HUB、交换机、网卡、路由器等。
此外，还需要服务器、工作站、放火墙等硬件设备。
4.网络管理软件
目前网络管理软件相当多，包括各种网络应用软件、网络管理软件、网络操作系统等。
5.网络管理人员
这类人也可称作网络工程师，他们的主要任务是对网络进行设计、管理、监控、维护、查杀病毒等，保证网络系统能够正常有效地运行。
1.1.2计算机网络的产生
计算机网络的产生主要来源于计算机的发展，在20世纪50年代，计算机的生产数量很少，造价昂贵，而且没有操作系统及管理软件，根本形成不了规模性的计算机网络。
随着计算机应用的扩展，在20世纪60年代，面向终端的计算机通信网得到了很大的发展。
在专用的计算机通信网中，最著名的是美国的半自动地面防空系统SAGE，它被誉为计算机通信发展史上的里程碑。
该系统将远距离的雷达和其他设备的信息，通过通信线路汇集到一台旋风型计算机上，第一次实现了远距离的集中控制和人机对话。
从此，计算机网络开始逐步形成，并日益发展。
对计算机网络发展起巨大推动作用的另一个技术是报文分组交换（PacketSwitching）技术。
报文分组交换又被称为分组交换，研究分组交换技术的典型性代表是美国国防部高级研究计划局（ARPA，AdvancedResearchProjectAgency）的APRANET（有称ARPA网）。
1969年12月，美国第一个使用分组交换技术的ARPANET投入运行。
ARPANET的成功使计算机网络的概念发生了根本的变化，由面向终端的计算机网络转变为以通信子网为中心的网络。
1.1.3计算机网络的发展阶段
纵观计算机网络的发展，大致经历了4个阶段：
计算机终端网络、计算机通信网络、以共享资源为主的标准化网络、网络互联和高速计算机网络。
1.计算机终端网络
计算机终端网络产生在以主机为中心面向终端的20世纪50年代，其特征是计算机与远程终端的数据通信。
下面是它的详细介绍。
计算机终端网络又称分时多用户联机系统或具有通信功能的多机系统，是网络的雏形。
实际上它是以单个计算机为中心的远程联机系统，这样的系统中除了一台中心计算机，其余都是不具备自主处理功能的终端。
在系统中主要是终端和中心计算机的通信。
基本模式是：
终端——通信线路——计算机的系统（面向终端的计算机通信）。
美国于20世纪50年代建立的半自动地面防空系统SAGE就属于这一类网络。
它把远距离的雷达和其他测量控制设备的信息通过通信线路送到一台旋风型计算机上进行处理和控制，首次实现了计算机技术与通信技术的结合。
它与计算机网络的区别在于：
（1）联机系统上的终端无独立的数据处理能力。
操作系统把主存储器的部分空间分给各终端用户，用于临时存放程序和数据，把CPU的部分时间分给各用户来执行程序，逻辑上使各用户获得一个虚拟计算机。
每个联机用户都感到自己在独立占用这个计算机系统，而实际上是各联机用户轮流使用处理机和其他资源。
而现代计算机网络上的工作站本身是一个功能完善的计算机系统，有自己的CPU、内存、硬盘、终端、操作系统等，虽然也共享网上资源，但是用自己的物理CPU和存储器来运行程序和处理数据。
（2）主机系统分担较重。
由于主机系统通过串行接口RS-232C与多用户系统连接，它既要承担数据处理任务，又要承担通信任务，主机系统负担相对较重。
而网络工作站通过网络适配器和传输介质来实现网络互联和通信，其通信任务由网络适配器等通信设备分担。
（3）线路利用率低。
因为终端设备运行速度慢、操作时间长，每个用户独占一条长距离的通信线路，所以线路的利用率非常低。
2.计算机通信网络
计算机通信网络主要产生在以通信子网为中心的20世纪六、七十年代，其特征是计算机网络成为以公用通信子网为中心的计算机——计算机的通信。
随着计算机终端网络的发展，一些大公司、企业事业部门和军事部分之间，通过通信线路，将多个计算机终端网络系统连接起来，就形成了以传递信息为主要目的的计算机通信网络。
这是互联网的开始。
其基本模型是：
计算机——计算机的系统。
该网络有两种结构形式：
一种是主计算机通过通信线路直接互联，其中主计算机同时承担数据处理和通信工作；
另一种形式是通过通信线路控制处理机间接地把各主计算机连接的结构，其中通信处理机和主计算机分工，前者负责网络上各主计算机间的通信处理和控制。
这一阶段的典型代表是ARPA网（ARPANET）。
20实际60年代后期，美国国防部高级研究计划局ARPA提供经费给美国许多大学和公司，以促进多个主计算机互联网络的研究，并最终导致一个试验型的四结点网络开始运行并投入使用。
3.以共享资源为主的标准化网络
计算机标准化网络主要产生在标准化20世纪80年代，其特征是网络体系结构和网络协议的国际标准化。
随着网络的发展，人们开始认识到第二代计算机网络的不足，经过若干年卓有成效的研究工作，人们开始采用分层方法解决网络中的各种问题。
这期间，一些公司开发出自己的网络产品，如IBM的SNA（系统网络体系），DEC的DNA等。
国际标准化组织（ISO）提出了开放系统互联参考模型OSI/RM（OpenSystemInterconnectionModel）。
该模型定义了异种机联网应遵循的框架结构。
“7层模型”很快得到了国际上的认可，并为许多厂商所接受。
由此使计算机网络的发展进入了一个全新的阶段。
概括地讲，第三代计算机网络是开放式和标准化的网络，它具有统一的网络体系结构并遵循国际标准协议。
标准化使第三代计算机网络对不同的计算机都是开放的，因而使得网络中的各种资源共享的范围得到进一步扩大。
4.网络互联和高速计算机网络
20世纪90年代，是高速化、综合化、全球化、智能化、个人化的时代。
高速化是指网络具有宽频带和低时延；
综合化是指将语音、数据、图像和视频等多种业务综合到网络中来；
全球化是Intemet已成为国际性计算机互联网；
智能化是指智能网具有动态分配网络资源与通信业务的自应变能力；
个人化是指住宅宽带网网络服务到家。
目前，计算机网络的发展正处在第四阶段。
Internet是覆盖世界范围的信息基础设施，对广大用户来说，它好像是一个庞大的广域计算机网络。
用户可以利用它的电子邮件、信息查询与浏览、视频点播、远程教育、电子商务、网络游戏、文件传输、网上聊天、语音和图像通信等服务。
Internet是一个用路由器实现的多个广域网和局域网互联的大型国际网，它对推动世界科学、文化、经济和社会的发展起着不可估量的作用。
在Internet飞速发展与广泛应用的同时，高速网络的发展也引起了人们越来越多的注意，并得到了长足的发展。
高速网络技术发展主要表现在宽带综合业务数据网B-ISDN、异步传输模式ATM、高速局域网与虚拟网络上。
1.2计算机网络的功能与服务
1.2.1网络的主要功能
计算机网络的发展，带领世界进入了网络化的时代。
计算机网络的主要功能包括以下几个方面：
1.资源共享
资源共享是计算机网络最有吸引力的功能。
在计算机网络中，有许多昂贵的资源，如大型数据库、高性能计算机等，并非为每一个用户所拥有，所以必须实行资源共享。
资源共享包括：
（1）软件资源共享，如应用程序、数据等。
数据文件和应用程序也可以由多名用户来使用。
这种共享可以高效地利用硬盘空间，能够使多用户项目的协作更加轻松。
（2）硬件资源共享。
在网络中，我们经常会共享一些连接到计算机上的硬件设备，以此来增加硬件的使用效率和减少硬件的投资，如网络打印机、大型磁盘阵列等。
总之，资源共享避免了重复投资和劳动，提高了资源的利用率，优化了系统的整体性价比。
2.数据通信
通信和数据传输是计算机网络主要功能之一，用来在计算机系统之间传送各种信息。
利用该功能，地理位置分散的生产单位和业务部门可通过计算机网络连接在一起进行集中控制和管理。
也可以通过计算机网络传送电子邮件，发布新闻消息和进行电子数据交换，极大地方便了用户，提高了工作效率。
3.提高可靠性
安全可靠性是计算机网络得以正常运转的保障。
在一个系统内，单个部件和计算机的暂时失效必须通过替换的办法来维持系统的继续运行，如单机硬盘崩溃，就要更换新的硬盘，如未备份，该硬盘上的数据就会全部丢失。
但在计算机网络中，每种资源，特别是一些重要的数据和资料，可以存放在多个地点，而用户可以通过多种途径来访问网络内的某个资源。
建立网络之后，可以很方便地通过网络进行信息的转储和备份，从而避免了单点失效对用户产生的影响，大大提高了系统的可靠性。
4.增强系统处理功能
单机的处理能力是有限的，且由于种种原因，计算机之间的忙闲程度是不均匀的。
从理论上讲，在同一网内的多台计算机可以通过协同操作和并行处理来增强整个系统的处理能力，并使网内各计算机负载均衡。
这样一方面可以通过计算机网络将不同地点的主机或外设采集到的数据信息送往一台指定的计算机，在此计算机上对数据进行集中和综合处理，通过网络在各计算机之间传送原始数据和计算结果；
另一方面，当网络中某台计算机任务过重时，可将任务分派给其他空闲的多台计算机，使多台计算机相互协作、均衡负载、共同完成任务。
例如在军事指挥系统中，计算机网络可以使大范围内的多台计算机协同工作，对收集到的可疑信息进行处理，及时发出警报，从而使最高决策机构迅速采取有效措施。
1.2.2网络的主要服务
计算机网络提供了单机所不能提供的众多服务，具体如下：
1.网络文件服务
文件服务是计算机网络中的核心服务，它包括对数据文件的有效存储、提取、管理以及传输。
文件服务执行对网络客户读、写、访问控制及数据管理等操作；
有效地管理一个文件的多次复制；
对重要的文件、关键数据进行复制与备份。
网络文件服务提高了存储器的使用效率，增强了计算机数据的提取性能。
网络文件服务包括以下功能：
（1）文件传输。
利用网络文件服务可以根据需要迅速地将文件进行异地移动。
它可以替代可移动存储器来传输文件，快速地把文件传到网络的另一端，而不用考虑传输距离和两端的计算机硬件、操作系统的结构。
（2）文件存储。
能提供最佳、最经济的使用存储设备的方式。
计算机数据随着应用时间的增长与范围的扩大，不断地膨胀，使在网络中的联机和脱机存储设备越来越重要。
（3）数据迁移和备份。
数据迁移是将那些不重要、过时的数据，从昂贵的联机存储设备上转移到廉价、便于长久保存的脱机存储介质上。
网络文件服务可以按年份、用户和其他特征进行数据迁移。
网络文件备份可以将重要数据拷贝到脱机存储介质上，来作为备份文件，以防止数据的损坏。
它能够同时备份多个文件服务器的内容。
（4）文件同步更新。
文件同步更新可通过跟踪和比较文件保存的时间来判定最新的文件，可知道谁拥有这个文件以及文件是否发生了变化。
利用这个信息自动地用最新版本文件替换每一个相应的文件。
移动计算特别需要这种文件服务。
2.信息服务
1.4计算机网络的应用与发展
计算机网络的诞生，使计算机技术在经济、军事、生产管理及教育、科学研究等部门发挥了越来越重要的作用，给人们的日常工作、学习和生活带来的极大的便利。
计算机网络已经成为一个人们不可缺少的重要工具，它带领世界进入了网络化的时代。
目前计算机网络技术正处在发展的鼎盛时期。
计算机网络技术的进步，促进了网络应用的普及，而网络应用的新需求又推动了计算机网络的新发展。
从网络应用角度可以看到，21世纪计算机网络将在以下一些方面有更大的进步。
1.网络的高速化和宽带化
现有的局域网以共享媒体为主，网上工作站共享同一频宽。
虽然光纤环网（FDDI）相对于传统的局域网速率快了近10倍，但始终没有摆脱共享型局域网的束缚。
高速交换网络利用网络微化技术并通过在网间建立多个并行连接，可为每个单独网段提供专用带宽，增大了网络的吞吐量，提高了传输速率。
现在高速交换网络已经推向市场，它将是向ATM平滑过渡的极佳形式。
B-ISDN（窄带综合业务数字网）首先需实现信息传输的数字化，将现有的模拟传输逐步过渡到数字传输。
在通信网络上能够同时传输语音、数据和图形。
ATM是实现B-ISDN的有效交换与传输方式，它能够适应不同速率的各种业务，能够传输从音频到视频的宽带信号。
目前采用光纤作为传输介质的通信网很多，如能进一步实现光交换技术，把光交换与光传输结合为一体，将具有更宽的频带。
光交换技术仍处于研究阶段，预计在不久的将来会逐步进入实用阶段。
2.网络的智能化和无线化
网络智能化主要指网络管理方面的智能化。
操作、管理和维护一个大型计算机网络是十分复杂的。
当网络中设备增加时，其网络管理的复杂程度将按指数上升，故障检测和恢复也会十分困难。
因此，将人工智能技术和专家系统引入网络管理十分必要。
网络智能管理主要是将专家的知识放入数据库，使系统能自动地进行故障检测、诊断和排除。
网络智能化还表现在网络进行高级通信/信息处理业务上，例如通信介质交换和自动翻译等。
下一代网络将从光–电–光交换向全光网交换发展。
智能光网具有更高的容量灵活性、成本有效性、网络可扩展性、业务提供灵活性、用户自助性、覆盖性和可靠性。
由于笔记本电脑的普及，可移动的无线网的需求将日益增加。
无线数字网类似于蜂窝电话网，人们随时随地可将计算机接入网内，发送和传输数据，查阅信息资料，不再受地理环境和位置的限制。
无线数字网的发展前景将十分可观。
3.网络的标准化
国际标准化组织ISO指定的开放系统互联参考模型（OSI/RM）是国际上公认的开放系统结构，是实现网络互联的基础。
OSI解决了分布计算环境的连接性和协议互操作性。
但是开放系统环境除了OSI的通信要求外，还包括标准数据交换格式、标准操作系统接口、公共用户接口、图形接口、标准应用程序接口、公共数据模型、存储、标准目录、管理和安全方法等。
未来将会有更多的厂家和公司的产品符合OSI标准。
总之，网络标准化是网络发展的必然趋势。
4.网络的安全技术
随着计算机的网络化和全球化，人们日常生活中的许多活动将逐步转移到网络上来，因此，网络安全已经关系国家安全和主权、社会的稳定、民族文化的继承和发扬等重要问题。
网络安全从其本质上来讲就是网络上的信息安全，是指网络系统的硬件、软件及其系统中的数据受到保护、不因为偶然的或者恶意的原因遭到破坏、更改、泄漏，系统连续可靠正常地运行，网络服务不中断。
目前，网络安全技术在网络硬件、网络操作系统、网络中的应用程序、数据安全和用户安全等方面开展研究。
5.网络的软交换技术
下一代网络将是集语音、数据、图像、视频业务于一体的全新网络，软交换就是把语音、数据、图像、视频等不同的通信业务转换到IP网上加以管理，在接入的信息上进行控制，实现传统电信能够实现和不能实现的业务。
软交换技术吸取了IP、ATM、IN和TDM等众家之长，形成分层的全开放的体系架构：
接入与传输层、媒体层、控制层与网络服务层。
软交换将业务层与接入的介质层完全分开，使得各个运营商可以根据自己的需要，全部或者部分利用软交换体系的产品，采用适合自己的网络解决方案，在充分利用现有资源的同时，寻找到自己的网络立足点。
软交换作为下一代网络的发展方向，不但实现了网络的融合，更重要的是实现了业务的融合，具有充分的优越性。
因此，软交换将是下一代网络的核心。
1.5本章小结
本章首先对计算机网络的定义、产生和发展进行了介绍，针对其中涉及的一些概念和定义作了相应的解释，并对计算机网络的产生和发展的4个阶段进行了概括。
接下来又介绍了计算机网络所具备的多项功能和主要服务，使您更详细地了解到计算机网络的作用。
然后介绍了计算机网络的分类，包括在地理上的分类等，以及相应的优缺点。
最后介绍了计算机网络的应用和发展趋势，主要从5个方面进行了说明，使您更清楚地了解到计算机网络的未来发展趋势，
1.6习题
1.6.1填空题
1.计算机网络的发展经历了、、和4个阶段。
2.计算机网络按地域来划分，可分为、和。
3.计算机网络所提供的主要服务有、、、和
5种。
4.计算机网络的功能主要体现在、、、4个方面。
5.局域网的区别与其他网络的特点有、和。
1.6.2选择题
1.Internet是在（）基础上发展起来的。
A.ARPANETB.DNA
C.DCA
2.广域网又称（）。
A.网间网B.WAN
C.LAND.远程网
3.目前计算机网络发展处在（）阶段。
A.第二阶段B.第四阶段
C.高速发展阶段D.第五阶段
1.6.3问答题
1.计算机网络发展经过了哪几个阶段？
每个阶段的特点是什么？
2.简述计算机网络的功能和服务。
3.简述21世纪计算机网络的发展方向和关键技术。
4.局域网和广域网的组成有哪些不同？
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