什么是计算机网络.docx

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什么是计算机网络

什么是计算机网络

凡是地理上分散的多台独立自主的计算机遵循约定的通信协议，通过软硬件设备互连，以实现交互通信、资源共享、信息交换、协同工作以及在线处理等功能的系统，称为计算机网络。

计算机网络是计算机技术和通信技术结合发展的产物。

计算机联网的根本意义在于摆脱计算机在地理位置上的束缚，实现全网范围的资源共享。

具体来说，计算机网络的作用有:

1、信息资源的共享

在现代信息社会，信息资源的获取是至关重要的。

人们希望了解今天的新闻，获知最新的股市行情，查找某方面的学术资料等等，都可以从网络中得到。

在一个单位内部，人们也可以通过网络共享各部门的数据和资料。

2、昂贵设备的共享

现在大多数用户使用的是个人计算机，如果需要运行一个大型软件，单位也没有昂贵的大型计算机，用户就可以申请使用网络中的大型计算机，即使它远在千里之外。

用户也可以调用网络中的几台计算机共同完成某项任务。

此外，还可以利用网络中的海量存储器，将自己的文件存到其中，就如同给自己增加了一个硬盘。

3、高可靠性的需要

网络系统对于现代军事、金融、民航以及核反应堆的安全等都是至关重要的。

网络可以使多个计算机设备同时为某项工作提供服务，提高了系统的容错能力，确保了工作的顺利进行。

4、提高工作效率

通过网络，我们可以把工作任务进行分摊，大家来协作完成。

此外，我们还可以与千里之外的朋友在网上交谈，或是认识更多的陌生朋友，增进人们的交流。

计算机网络的发展

计算机网络的发展可以分为四个阶段：

1、大型主机的时代（60-70年代）

2、多机互联的时代（70-80年代）

3、共享型局域网（80-90年代）

4、交换网络（90年代以来）

第一代计算机网络：

大型主机的时代（远程联机系统）

第一代计算机网络是以单个主机为中心的远程联机系统。

在这种网络中，最基本的联网设备是前端处理机（FEP）和终端控制器（TC）。

所有的终端设备连接到终端控制器，然后通过电话线等连接到前端处理机，由前端处理机负责处理通信工作；而作为网络中心的大型计算机专门进行数据处理。

60年代美国航空公司的飞机定票系统SABREI就是这种系统的典型代表，它是由一台中心计算机和全国2000多个终端共同组成的。

这种远程联机系统已经具备了网络的雏形，但还不是真正意义上的计算机网络。

下图：

大型计算机的网络

第二代计算机网络：

多机互联的时代（小型计算机的网络）

这一时期的网络由多个主计算机通过通信线路互联起来，为用户提供服务。

在这种系统中，终端和计算机间的通信已经发展为计算机和计算机间的通信，为用户需求的服务被分散到互联的各台计算机上共同完成。

典型代表是ARPA网（ARPANET）。

第三代计算机网络：

共享型局域网

局域网是指地理范围比较小的网络，通常是在一个房间、一幢楼房或一个校园内。

第四代计算机网络：

交换网络

交换机已经成为了网络主干的核心。

下图：

一款Cajun交换机

计算机网络的硬件设备

常见的网络硬件包括传输介质、连接器件、通信设备和信息设备。

一、传输介质

1.有线介质——线缆

o铜缆

▪双绞线

▪非屏蔽双绞线（缩写为UTP）

分为三类、四类、五类、六类，目前常用的是五类线和超五类线。

下图：

非屏蔽双绞线

▪屏蔽双绞线（缩写为STP）

▪同轴电缆

▪75欧姆（宽带）

通常用于有线电视网络。

▪50欧姆（基带）

o光纤

下图：

光纤

下图：

光纤的工作原理（光的全反射）

▪单模光纤

▪多模光纤

二、连接器件

常见的线缆连接器件有：

双绞线

下图：

RJ-45连接器（也称“水晶头”）及双绞线

下图：

RJ-45连接器

同轴电缆

下图：

BNC连接器

光纤

下图：

光纤尾线及接头

其它

下图：

多用面板

三、通信设备

常见的通信设备有：

调制解调器、线缆调制解调器、网卡、集线器、交换机、路由器。

调制解调器（MODEM）用于连接计算机和电话线。

有外置式

和内置式

两种。

按传输速率分有28.8K、33.6K、56K等（以bps为计算单位）多种类型。

线缆调制解调器（CableMODEM）用于连接计算机和有线电视电缆。

分为对称速率型和非对称速率型两种。

前者的DataUpload（数据上传）速率和DataDownload（数据下载）速率相同，都在500Kbps～2Mbps之间；后者的数据上传速率在500Kbps～10Mbps之间，数据下载速率为2Mbps～40Mbps。

以上无论哪一种的速度对于56KModem而言都是天壤之别了。

由于目前时髦的应用都是非对称模式，因而非对称型的CableMODEM今后将占主导地位。

网卡也叫网络适配器（NIC，NetworkInterfaceCard），用于连接计算机和网络线缆。

网卡的分类

1.按总线接口类型分

   按网卡的总线接口类型来分一般可分为ISA接口网卡、PCI接口网卡以及在服务器上使用的PCI-X总线接口类型的网卡，笔记本电脑所使用的网卡是PCMCIA接口类型的。

（1）ISA总线网卡

（2）PCI总线网卡

   （3）PCI-X总线网卡　　

   （4）PCMCIA总线网卡

   （5）USB总线接口网卡

   2.按网络接口划分

   除了可以按网卡的总线接口类型划分外，我们还可以按网卡的网络接口类型来划分。

网卡最终是要与网络进行连接，所以也就必须有一个接口使网线通过它与其它计算机网络设备连接起来。

不同的网络接口适用于不同的网络类型，目前常见的接口主要有以太网的RJ-45接口、细同轴电缆的BNC接口和粗同轴电AUI接口、FDDI接口、ATM接口等。

而且有的网卡为了适用于更广泛的应用环境，提供了两种或多种类型的接口，如有的网卡会同时提供RJ-45、BNC接口或AUI接口。

（1）RJ-45接口网卡

（2）BNC接口网卡

   （3）AUI接口网卡

   （4）FDDI接口网卡

   （5）ATM接口网卡

   3.按带宽划分

   随着网络技术的发展，网络带宽也在不断提高，但是不同带宽的网卡所应用的环境也有所不同，目前主流的网卡主要有10Mbps网卡、100Mbps以太网卡、10Mbps/100Mbps自适应网卡、1000Mbps千兆以太网卡四种。

（1）10Mbps网卡

（2）100Mbps网卡

   （3）10Mbps/100Mbps网卡

   （4）1000Mbps以太网卡

   4.按网卡应用领域来分

   如果根据网卡所应用的计算机类型来分，我们可以将网卡分为应用于工作站的网卡和应用于服务器的网卡。

前面所介绍的基本上都是工作站网卡，其实通常也应用于普通的服务器上。

但是在大型网络中，服务器通常采用专门的网卡。

它相对于工作站所用的普通网卡来说在带宽（通常在100Mbps以上，主流的服务器网卡都为64位千兆网卡）、接口数量、稳定性、纠错等方面都有比较明显的提高。

还有的服务器网卡支持冗余备份、热拨插等服务器专用功能。

集线器（Hub）用于连接计算机，扩展网络规模。

交换机（Switch）用于计算机间的高速连接，并扩展网络规模。

路由器（Router）用于连接局域网和广域网或者连接不同类型的网络。

四、信息设备

常见的信息设备有：

计算机、掌上电脑、机顶盒、移动电话等。

计算机网络软件

下图：

计算机网络软件的层次结构

计算机网络软件包括网络操作系统、网络通信软件、网络协议、编程语言、数据库管理程序以及用户程序等。

其中，网络协议是计算机能够相互通信的重要保证；而网络操作系统提供了对网络上各种硬件和软件资源的管理支持。

一、网络协议

网络协议——计算机网络和分布系统中互相通信的对等实体间交换信息时所必须遵守的规则的集合。

简言之，即网络通信中通信双方共同遵守的约定或规则。

1.ISO/OSI

国际标准化组织（ISO）在1979年提出了开放系统互连参考模型（OSI/RM），用于连接不同类型的网络。

OSI协议采用了分层的构造技术，共有7层：

物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。

4

应用层

3

传输层（TCP）

2

网络层（IP）

1

网络接口层

硬件

二、网络操作系统

∙UNIX、Linux

∙MicrosoftWindowsNT/2000/XP

∙NovellNetware

计算机网络的分类

计算机网络的分类没有固定的标准。

通常我们可以按照网络规模、传输技术、传输介质或拓扑结构来划分：

1、按网络规模划分

可分为局域网LAN（LocalAreaNetwork）、城域网MAN（MetropolitanAreaNetwork）、广域网WAN（WideAreaNetwork）、互联网internet几类。

下表：

按网络规模划分

距离

应用场所

网络规模

10M

室内

局域网

100M

建筑物

1000M

校园

10KM

城市

城域网

100KM

国家

广域网

1000KM

陆地

10000KM

全球

互联网

下图：

局域网的结构

下图：

校园网（南京师范大学校园网络拓扑图）（单击图片查看大图）

下图：

城域网（南京高校高速城域网拓扑图1）（单击图片查看大图）

下图：

城域网（南京高校高速城域网拓扑图2）（单击图片查看大图）

下图：

广域网（CERNET华东<北>地区主干网拓扑图）（单击图片查看大图）

下图：

广域网（中国教育和科研计算机网主干网图）（单击图片查看大图）

下图：

广域网（中国教育和科研计算机网网络结构图）

2、按传输技术划分

a、广播网络

网络上的所有计算机都共享相同的传输通道，如总线形，总线环形等。

b、点对点网络

收信者和发信者之间有多条连接通道（由路由器连接），如星形，环形，树形，完全互连形（mesh）等。

3、按传输介质划分

a、有线网络

∙双绞线

∙同轴电缆

∙光纤

b、无线网络

∙微波

∙红外线

∙激光

4、按拓扑结构划分

a、星型结构

通常中心为集线器或交换机，通过网络线连接到各台计算机。

b、总线型结构

总线的两端安装有终结器。

c、环型结构

d、树型结构

e、网型结构

f、混合型结构

在这种结构中，有两个或两个以上的拓扑结构组合在一起，形成一个完整的网络设计。

星型－总线型结构

星型－环型结构