第1章 计算机网络概述

计算机网络在社会经济、文教、卫生、军事乃至政治领域的应用正在深刻地改变着人类的生存环境和生活方式。了解计算机网络知识，掌握计算机网络技术已经成为当代社会成员在网络化、数字化世界生存的基本条件。

1.1  计算机网络的定义和发展历史

1.1.1  计算机网络的定义

在信息化社会中，计算机已从单一使用发展到群集使用。越来越多的应用领域需要计算机在一定的地理范围内联合起来进行群集工作，从而促进了计算机和通信这两种技术的紧密结合，形成了计算机网络。

计算机网络就是将分布在不同地理位置、具有独立功能的多台计算机及其外部设备，用通信设备和通信线路连接起来，在网络操作系统和通信协议及网络管理软件的管理协调下，实现资源共享、信息传递的系统。

从物理结构上看，计算机网络可看作在各方都认可的通信协议控制下，由若干拥有独立操作系统的计算机、终端设备、数据传输和通信控制处理机等组成的集合。

从应用和资源共享上看，计算机网络就是把地理上分散的、具有独立功能的计算机系统的资源，以能够相互共享的方式连接起来，以便相互间共享资源、传输信息。

也就是说，计算机网络是将分布在不同地理位置上的计算机通过有线的或无线的通信链路连接起来，不仅能使网络中的各个计算机（或称为节点）之间相互通信，而且还能通过服务器节点为网络中其他节点提供共享资源服务。所谓的网络资源包括硬件资源（例如大容量磁盘、光盘阵列、打印机等），软件资源（例如工具软件、应用软件等）和数据资源（例如数据文件和数据库等）。

对于用户来说，在访问网络共享资源时，可不必考虑这些资源所在的物理位置。

1.1.2  计算机网络的发展历史

在计算机发展的早期阶段，计算机所采用的操作系统多为分时系统，分时系统将主机时间分成片，给用户分配一定的时间片。分时系统允许每一个操作者通过只含显示器和键盘的哑终端来使用主机。哑终端很像微机，但它没有自己的 CPU、内存和硬盘。靠哑终端，成百上千的用户可以同时访问主机。由于时间片很短，会使用户产生错觉，以为主机完全为他所用。后来，为了支持远程用户和提高主机的使用效率，哑终端逐渐发展成为具有基本处理能力的脱机终端，脱机终端本身具有一定的处理能力，在它本身完成对用户下达的任务之后，以批处理的方式与主机通信，这样，开始有了网络的初步概念。

远程终端计算机系统是在分时计算机系统基础上，通过Modem（调制解调器）和PSTN （公用电话网）向地理上分散的许多远程终端用户提供共享资源服务的系统。这虽然还不能算是真正的计算机网络系统，但它是计算机与通信系统结合的最初尝试。远程终端用户似乎已经感觉到使用"计算机网络"的味道了。

在远程终端计算机系统基础上，人们开始研究把计算机和计算机通过PSTN等已有的通信系统互联起来。为了使计算机之间的通信连接可靠，建立了分层通信体系和相应的网络通信协议，于是诞生了以资源共享为主要目的的计算机网络。由于网络中计算机之间具有数据交换的能力，提供了在更大范围内计算机之间协同工作、实现分布处理甚至并行处理的能力，联网用户之间直接通过计算机网络进行信息交换的通信能力也大大增强。

1969年12月，Internet的前身——美国的ARPA NET投入运行，它标志着我们常称的计算机网络的诞生。这个计算机互联的网络系统是一种分组交换网。分组交换技术使计算机网络在概念、结构和网络设计方面都发生了根本性的变化，为后来的计算机网络打下了基础。

20世纪80年代初，随着微机应用的推广，微机联网的需求也随之增大，各种基于微机互联的局域网纷纷出台。这个时期局域网系统的典型结构是在共享通信平台上的共享文件服务器结构，即为所有联网微机设置一台专用的可共享的网络文件服务器。每个微机用户的主要任务仍在自己的微机上运行，仅在需要访问共享磁盘文件时才通过网络访问文件服务器，体现了计算机网络中各计算机之间的协同工作。由于使用了比PSTN速率高得多的同轴电缆、光纤等高速传输介质，因此微机网上访问共享资源的速率和效率得到了大大提高。这种基于文件服务器的网络对网内计算机进行了分工：微机面向用户，服务器专用于提供共享文件资源。所以它实际上就是一种客户机/服务器结构。

计算机之间相互通信涉及许多复杂的技术问题。为实现计算机通信，计算机网络采用的是分层解决网络技术问题的方法。但是，由于存在不同的分层网络系统体系结构，它们的产品之间很难实现互联。为此，国际标准化组织（ISO）在1984年正式颁布了开放系统互连参考模型（OSI/RM），使计算机网络体系结构实现了标准化。

20世纪90年代，计算机技术、通信技术以及建立在计算机和网络技术基础上的计算机网络技术得到了迅猛的发展。特别是1993年美国宣布建立国家信息基础设施（NII）后，全世界许多国家纷纷制定和建立本国的NII，从而极大地推动了计算机网络技术的发展，使计算机网络进入了一个崭新的阶段。

进入21世纪以来，计算机网络不断向着综合化、宽带化、智能化和个性化等方向发展。高速的网络不但可以向用户提供视频、声音、图像、图形、数据和文本等综合服务，还能实现多媒体通信，极大地方便了人们的生活。随着网络技术的不断发展和各类申信牌照的发放，固定电话、移动电话、有线电视以及计算机和通信卫星等领域正在迅速融合，信息的获取、存储、处理和传输之间的“孤岛现象”随着计算机网络和多媒体技术的发展而逐渐消失。计算机网络已经由高新的信息技术转变为居民、企业、政府不可缺少的信息化基础设施，为人们的生产、生活、科研、教育提供了新的方式和模式。

1.2  计算机网络的功能和应用

1.2.1  计算机网络的功能

计算机网络的功能主要体现在以下几方面。

1.实现计算机系统的资源共享

资源共享是计算机网络最基本的功能之一。用户所在的单机系统，无论硬件还是软件资源总是有限的。单机用户一旦连人网络，在操作系统的控制下，该用户就可以使用网络中其他计算机资源来处理自己提交的大型复杂问题；可以使用网上的高速打印机打印报表、文档，可以使用网络中的大容量存储器存放自己的数据信息。对于软件资源，用户可以使用各种程序、各种数据库系统等。

当今社会的发展，信息产业已成为国民经济中的重要产业，现代社会离不开科技信息、文化信息、经济信息，而计算机网络是加工处理信息的最有力的工具。随着计算机网络覆盖地域的扩大和网络的发展，信息交流与访问愈来愈不受地理位置和时间的限制。例如，连人Internet的用户可以随时访问网上的各种信息、获取各种知识。

计算机网络使人们能对计算机软硬件和信息互通有无，大大提高资源的利用率，提高信息的处理能力，节省数据信息处理的平均费用。

2.实现数据信息的快速传递

计算机网络是现代通信技术与计算机技术相结合的产物，分布在不同地域的计算机系统可以及时、快速地传递各种信息，极大地缩短不同地点计算机之间数据传输的时间。这对于股票和期货交易、电子邮件、网上购物、电子贸易是必不可少的传输平台。

3.提高可靠性

在一个系统内，单个部件或计算机的暂时失效是可能发生的，因此只能通过改换资源的办法来维持系统的继续运行。建立计算机网络后，重要资源可通过网络在多个地点互做备份，并使用户可通过几条路由来访问网内某种资源，从而有效避免单个部件、计算机或通信链路的故障对用户访问的影响。

4.提供负载均衡与分布式处理能力

负载均衡是计算机网络的一大特长。举个典型的例子：一个大型ICP（Internet 内容提供商）为了支持更多的用户访问他的网站，在全世界多个地方放置了相同内容的WWW 服务器；通过一定技术使不同地域的用户看到放置在离他最近的服务器上的相同页面，这样来实现各服务器的负载均衡，同时用户也获得了最快捷的访问路由。

分布式处理是将任务分散到网络中不同的计算机上并行处理，而不是集中在一台大型计算机上，使其具有解决复杂问题的能力。这样可以大大提高效率和降低成本。

5.集中管理

对于那些地理位置上分散而事务需要集中管理的组织、部门，可通过计算机网络来实现集中管理。例如飞机、火车订票系统，银行通存通兑业务系统，证券交易系统，数据库远程检索系统，军事指挥决策系统等。由于业务或数据分散于不同的地区，而又需要对数据信息进行集中处理，单个计算机系统是无法完成任务的，此时就必须借助网络完成集中管理和信息处理。

6.综合信息服务

网络的一大发展趋势是多维化，即在一套系统上提供集成的信息服务，包括来自政治、经济、生活等各方面的资源，同时还提供多媒体信息，例如图像、语音、动画等。

1.2.2  计算机网络的应用

计算机网络由于其强大的功能，已成为现代信息产业的重要支柱，被广泛地应用于现代生活的各个领域，下面从几个领域了解计算机网络的应用。

1.办公自动化

随着时代的发展，人们已经不满足于用微机进行文字处理及文档管理，也不满足传真机、复印机等第一代办公自动化设备的使用，现在人们要求把同一个单位的微机、数字复印机、数字打印机等连成网络，可靠、高效地完成公文处理、会议管理、信息发布、车辆调度等各项业务。

2.管理信息系统

对于现代化的企业，计算机网络的应用给现代管理信息系统提供了网络平台，企业内的各个子系统，例如计划统计、劳动人事、仓库设备、生产管理、财务管理及厂长经理查询子系统，可以在计算机网络上运行，网络可以实现各个子系统数据信息的共享和数据信息的传输，提高了企业的管理水平，企业信息化水平的不断提高都是以网络应用为基础的。

3.过程控制

在现代化的工厂里，各生产车间的生产过程和自动化控制可以用网络来相互通信、交换数据，控制各种设备协调工作。这样，可以大大提高生产效率，提高产品质量，从而有效地增加效益。

4. Internet 应用

（1）电子邮件（E-mail）：电子邮件是Internet最早的应用之一，出现于20世纪70年代，20世纪90年代中期以后，Internet快速发展，使得电子邮件成为广大网络用户得心应手的网络交流方式之一。电子邮件具有方便、快速、费用低廉等优点，能够实现更为复杂、多样的服务，包括：一对多的发邮件，邮件的转发和回复，在邮件中包含声音、图像等多媒体信息等；人们还可以像订购报纸杂志一样在网上订购所需的信息，通过电子邮件定期送到自己的电子邮箱中。

（2）信息发布：随着WWW的飞速发展，越来越多的企业、政府、学校甚至个人都建立起了自己的网站（Web site），上网查询信息已经不仅仅是一种时尚，更是快速获得所需信息的重要手段。网上的信息越丰富，人们对上网获取信息的依赖就越强，网上信息发布的效果也就越明显。Internet已经成为继报纸、广播、电视之后的"第四媒体"。

（3）电子商务（E-Commerce）：电子商务是因特网应用的第三阶段，是网络技术直接促进商品经济发展的最尖端应用。它包括B-B（商业机构对商业机构）、B-C（商业机构对个人）、B-G（商业机构对政府）、C-C（个人对个人）等各种模式，电子商务为人们展示了一个全新、璀璨的世界。尽管电子商务的应用在安全、法律、技术等方面还存在很多问题，但它的全面应用是知识经济时代发展的必然趋势。

（4）远程音频、视频应用：计算机技术的发展及网络通信技术的长足进步使得跨地区甚至跨国界的声音、图像传递成为现实。例如，通过视频点播（VOD）服务，点播用户只要操作遥控器，主动点播，就能收看和欣赏节目库中自己喜爱的任何节目。远程音频、视频主要应用于IP电话、网上可视电话、远程多媒体教学、网上医院、影像传输等领域。

5.互联网新技术及应用

（1）物联网：物联网（Internet of Things，IOT）即“万物相连的互联网”，是将各种信息传感设备与网络结合起来形成的网络，通过信息传感器、射频识别技术、全球定位系统、红外感应器、激光扫描器等各种装置与技术，实现物与物、物与人的泛在连接，实现对物品和过程的智能化感知、识别和管理。物联网通过智能感知、识别技术与普适计算等通信感知技术、广泛应用于网络的融合中，也因此被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。

（2）云计算：云计算（Cloud Computing）是分布式计算的一种，指的是通过网络“云”将巨大的数据计算处理程序分解成无数个小程序，通过多部服务器组成的系统进行处理和分析这些小程序得到结果并返回给用户。在云计算环境下，用户观念从传统的“购买产品”转变为“购买服务”，用户直接面对不再是复杂的硬件和软件，而是最终的服务。云计算是通过网络按需提供可动态伸缩的廉价计算服务。云计算具有超大规模、虚拟化、高可靠性、通用性、高可扩展性、按需服务、成本低廉等特点，但其在安全性方面也存在潜在的危险。

（3）云存储：云存储也是属于云计算的范畴，也就是将用户的数据资源存放在网上。它是指通过集群应用、网格技术或分布式文件系统等功能，将网络中多种类型的存储设备通过应用软件集合起来协同工作，共同对外提供数据存储和业务访问功能的一个系统。用户可以不受时间和地域的影响，通过网络访问到自己所存储的数据。

（4）区块链：从科技层面来看，区块链涉及数学、密码学、互联网和计算机编程等很多科学技术问题。从应用视角来看，简单来说，区块链是一个分布式的共享账本和数据库，具有去中心化、不可算改、全程留痕、可以追溯、集体维护、公开透明等特点。这些特点保证了区块链的"诚实"与"透明"，为区块链创造信任奠定基础。基于这些特征，区块链技术奠定了坚实的“信任”基础，创造了可靠的“合作”机制，具有广阔的运用前景。

（5）SDN： 软件定义网络（Software Defined Network），是由美国斯坦福大学 clean-slate 课题研究组提出的一种新型网络创新架构，是网络虚拟化的一种实现方式。其核心技术OpenFlow通过将网络设备的控制面与数据面分离开来，从而实现了网络流量的灵活控制，使网络作为管道变得更加智能，为核心网络及应用的创新提供了良好的平台。

1.3  计算机网络的系统组成

计算机网络系统是指位于不同地点、具有独立功能的多个计算机系统，通过通信设备和线路互相连接起来，使用功能完整的网络软件来实现网络资源共享的系统。

计算机网络是由网络硬件系统和网络软件系统构成的。从拓扑结构看计算机网络是由一些网络节点和连接这些网络节点的通信链路构成的；从逻辑功能上看，计算机网络则是由资源子网和通信子网组成的。图1-1所示为计算机网络系统组成示意图。

1.3.1  网络节点和通信链路

1.网络节点

计算机网络中的节点又称网络单元，一般可分为三类：访问节点、转接节点和混合节点。

访问节点又称端节点，是指拥有计算机资源的用户设备，主要起信源和信宿的作用，常见的访问节点有用户主机和终端等。

转接节点又称中间节点，是指那些在网络通信中起数据交换和转接作用的网络节点，这些节点拥有通信资源，具有通信功能。常见的转接节点有：集线器、交换机、路由器等。

混合节点也称为全功能节点，是指那些既可以作为访问节点又可以作为转接节点的网络节点。

一般情况下，网络节点具有双重性，既可以作为访问节点又可以作为转接节点。但有时为了使设备简化，从网络系统的整体出发，把网络中有些节点专门设成不具备转换功能的端节点，而有的节点则专门设计为只具有转换功能的中间节点。

2.通信链路

通信链路是指两个网络节点之间传输信息和数据的线路。链路可用各种传输介质实现，例如双绞线、同轴电缆、光缆、卫星及微波等无线信道。

通信链路又分为物理链路和逻辑链路两类。物理链路是一条点到点的物理线路，中间没有任何交换节点。在计算机刚络中，两台计算机之间的通路往往是由许多物理链路串结而成。逻辑链路是具备数据传输控制能力，在逻辑上起作用的物理链路。在物理链路上加上用于数据传输控制的硬件和软件，就构成了逻辑链路。只有在逻辑链路上才可以真正传输数据，而物理链路是逻辑链路形成的基础。

1.3.2 资源子网和通信子网

从逻辑功能上可以把计算机网络分为两个子网：资源子网和通信子网。

1.资源子网

资源子网提供访问网络和处理数据的能力，由主机系统、终端控制器和终端组成。主机系统负责本地或全网的数据处理，运行各种应用程序或大型数据库，向网络用户提供各种软硬件资源和网络服务。终端控制器把一组终端连入通信子网，并负责对终端的控制及终端信息的接收和发送。终端控制器可以不经主机直接和网络节点相连。还有一些设备也可以不经主机直接和节点相连，例如有些打印机和大型存储设备等。图1-1中虚线以外为资源子网。

通过资源子网，用户可方便地使用本地计算机或远程计算机的资源。由于它将通信子网的工作对用户屏蔽起来，使得用户使用远程计算机资源就如同使用本地资源一样方便。

2.通信子网

通信子网是计算机网络中负责数据通信的部分，主要完成数据的传输、交换以及通信控制。它由网络节点、通信链路组成。图1-1中虚线以内为通信子网。

采用通信子网后，可使每台人网主机不用去处理数据通信，也不用具有许多远程数据通信功能，而只需负责信息的发送和接收，这样就减少了主机的通信开销。另外，由于通信子网是按统一软硬件标准组建，可以面向各种类型的主机，方便了不同机型互联，减少了组建网络的工作量。

通信子网有两种类型。

（1）公用型：为公共用户提供服务并共享其通信资源的通信子网。基于同一个通信子网可组建多个计算机网络，例如公用计算机互联网（CHINANET）就属于公用型通信子网。

（2）专用型：专门为特定的一组用户构建的通信子网，例如各类金融银行网、证券网。

对于大多数小型网络，由于其传输距离有限，互联主机不多，所以并未采用通信子网和用户资源子网分工组网方式，而是使用一个统一的全网服务工作站，所有通信服务均由工作站处理，各主机通过网络适配器直接互联成网。

1.3.3  网络硬件系统和网络软件系统

计算机网络系统是由计算机网络硬件系统和网络软件系统组成的。

1.网络硬件系统

网络硬件系统是指构成计算机网络的硬件设备，包括各种计算机系统、终端及通信设备。常见的网络硬件有以下几种。

（1）主机系统：主机系统是计算机网络的主体。按其在网络中的用途和功能的不同，可分为工作站和服务器两大类。

服务器是通过网络操作系统为网上工作站提供服务及共享资源的计算机设备。大多数服务器都是专用的，根据服务器在网络中用途的不同可分为文件服务器、数据库服务器、邮件服务器、打印服务器等。服务器是网络中最重要的资源，配置要求较高。

工作站是网络中用户使用的计算机设备，又称客户机。工作站是网络数据主要的发生场所和使用场所。用户主要是通过工作站来利用网络资源并完成自己的工作。工作站本身具有独立的功能，具有本地处理能力。工作站的配置要求较低，一般由普通微机担任。

（2）终端：终端不具备本地处理能力，不能直接连接到网络上，只能通过网络上的主机与网络相连发挥作用。常见的终端有显示终端、打印终端、图形终端等。

（3）传输介质：传输介质的作用是在网络设备之间构成物理通路，以便实现信息的交换。最常见的传输介质类型是同轴电缆、双绞线和光纤。

（4）网卡：网卡是提供传输介质与网络主机的接口电路，实现数据缓冲器的管理、数据链路的管理、编码和译码。

（5）集线器：集线器是计算机网络中连接多个计算机或其他设备的连接设备，是对网络进行集中管理的最小单元。集线器的主要功能是放大和中转信号，它把一个端口接收的全部信号向所有端口分发出去。

（6）交换机：交换机是用来提高网络性能的数据链路层设备，是一个由许多高速端口组成的设备，连接局域网网段或连接基于端到端的独立设备。如果把集线器中的数据传输理解成数据包根据红绿灯的控制穿过路口，那么交换机就可以相应地理解成没有红绿灯的立交桥。

（7）路由器：路由器是网络层的互联设备，路由器可以实现不同子网之间的通信，是大型网络提高效率、增加灵活性的关键设备。

（8）网关：网关是一种充当转换重任的计算机系统或设备，实现网络层以上的网络互连，不仅具有路由功能，而且能实现不同网络协议之间的转换。

2.网络软件系统

网络软件主要包括网络操作系统、网络通信协议和各类网络应用系统。

（1）服务器操作系统：就是通常所说的网络操作系统（NOS），都是多任务、多用户的操作系统。它安装在网络服务器上，提供网络操作的基本环境。除具备常规操作系统的五大管理功能之外，网络操作系统还具有网络用户管理、网络资源管理、网络运行状况统计、网络安全性的建立、网络通信等其他网络服务管理功能。

常见的服务器操作系统有 Novell公司的 NetWare、微软公司的 Windows 系列、UNIX 系列以及Linux系列等。

（2）工作站操作系统：由于网络中的工作站多为微机，所以工作站操作系统就是一般的微机操作系统。但网络工作站的操作系统要比一般传统的微机操作系统具有更强的网络功能，例如支持网络协议、具有命令重定向功能等。

常见的工作站操作系统有 Windows系列及 UNIX 系列。

（3）网络通信协议：网络中计算机与计算机之间、网络设备与网络设备之间、计算机与网络设备之间进行通信时，双方只有遵循相同的通信协议才能实现连接，进行数据的传输，完成信息的交换。使用不同协议的计算机要进行通信，必须要经过中间协议转换设备的转换，才能实现通信。

网络通信协议就是实现网络协议规则和功能的软件，它运行在网络计算机和设备中，计算机通过使用通信协议访问网络。这些协议包括网间包交换协议（IPX）、传输控制协议/网际协议（TCP/IP）和以太网协议。

一般主流协议软件集成在操作系统中，用户安装操作系统的同时，就把协议软件安装在计算机中了，例如 Windows系统中的TCP/IP协议。

（4）设备驱动程序：设备驱动程序是计算机系统专门用于控制特定外部设备的软件，它是操作系统与外部设备之间的接口。

网卡的驱动程序控制网卡的运行，并且为操作系统提供接口。计算机的操作系统和相关的应用软件可以通过驱动程序与网卡通信，并且可以进一步在网络上发送和接收信息。

（5）网络管理系统软件：网络管理系统软件（Network Management System，NMS）简称网管软件。网管软件是对网络运行状况进行信息统计、报告、警告、监控的软件系统。管理人员通过软件提供的界面全面监控网络设备的运行，对网络中出现的异常情况，网管系统会发出警告和报警信息，提示管理员做好预防和修复。

简单网络管理协议（SNMP）是TCP/IP协议簇中提供管理功能的协议，SNMP通常作为一个组织网络管理的基础。

（6）网络安全软件：数据在网络上传输常常暴露在各种危险之中，例如黑客、病毒等，为抵御这些威胁，保证网络安全运行，系统管理员必须检验和评估各种可选择的网络安全措施，这些措施可以是基于硬件或软件的，也可以是政策法规。网络安全软件有多种形式，例如防火墙软件等，它们可以防止网络故障的发生，还能防止一个机构的私有信息被损坏。

（7）网络应用软件：是指在网络环境下开发出来的供用户在网络上使用的应用软件。例如网络浏览器Internet Explorer以及用户基于本地网络开发的应用软件。

1.4  计算机网络的分类

从不同角度，按照不同的属性，计算机网络可以有多种分类方式。下面介绍几种常见的分类。

1.4.1  按计算机网络覆盖范围分类

由于网络覆盖范围和计算机之间互联距离不同，所采用的网络结构和传输技术也不同，因而形成不同的计算机网络。一般可以分为三种类型。

1.局域网

局域网（Locate Area Network，LAN）是网络地理覆盖范围有限，大约在几百米至几千米，覆盖范围一般是一个部门、一栋建筑物、一个校园或一个公司。局域网组网方便、灵活，传输速率较高。

2.广域网

广域网（Wide Area Network，WAN）也称远程网，作用范围大约在几十千米至几千千米。它可以覆盖一个国家或地区，甚至可以横跨几个洲，形成国际性的远程网。广域网内用于通信的传输装置和介质，一般是由电信部门提供，网络由多个部门或多个国家联合组建而成，网络规模大，能实现较大范围的资源共享。因特网就是典型的广域网。

3.城域网

城域网（Metropolitan Area Network，MAN）是在一个城市范围内所建立的计算机通信网。城域网传输介质主要采用光纤，传输速率在100 Mbps以上。城域网的设计目标常常要满足一个城市范围内大量的企业、公司、机关、学校、住宅区等多个局域网互联的需求。

1.4.2  按计算机网络拓扑结构分类

把网络中的计算机及其他设备隐去其具体的物理特性，抽象成“点”，通信线路抽象为“线”，由这些点和线组成的几何图形称为网络的拓扑结构。也就是说拓扑结构就是网络节点在物理分布和互联关系上的几何构形。按计算机网络的拓扑结构可将网络分为：星状网、环状网、总线型网、树状网、网状网等，如图1-2所示。有关内容将在第3章详细描述。

1.4.3  按网络的所有权划分

1.公用网

由电信部门组建，由政府和电信部门管理和控制的网络，例如CHINANET。社会集团用户或公众可以租用，例如我国已建立了数字数据网（DDN）、公共电话网（PSTN）、X.25、帧中继（FR）等。

2.专用网

也称私用网，一般为某一组织组建，该网一般不允许系统外的用户使用。例如银行、公安、铁路等建立的网络是本系统专用的。

1.4.4  按照网络中计算机所处的地位划分

1.对等网络

在计算机网络中，倘若每台计算机的地位平等，都可以平等地使用其他计算机内部的资源，每台计算机磁盘上的空间和文件都成为公共资源，这种网络就称为对等局域网（Peer to PeerLAN），简称对等网。对等网计算机资源过种共享方式将会导致计算机的速度比平时慢

但对等网非常适合小型的、任务轻的局域网，例如在普通办公室、家庭、游戏厅、学生宿舍内建立的小型LAN。

2.客户机/服务器模式

如果网络所连接的计算机较多，例如10台以上，且共享资源较多时，就需要考虑专门设立一个计算机来存储和管理需要共享的资源。这台计算机称为文件服务器，其他的计算机称为客户机，客户机里硬盘的资源就不必与他人共享。如果想与某人共享一份文件，就必须先把文件从客户机复制到文件服务器上，或者一开始就把文件安装在服务器上，这样其他客户机上的用户才能访问到这份文件。这种网络称为客户机/服务器（Client/Server）网络。

小   结

本章首先学习了计算机网络的定义，无论从哪个角度表述网络的概念，实际都应涵盖这四个特征：计算机网络必须具有共享能力；互联的计算机应是有独立能力的计算机；必须具备用于网络管理和控制的一系列网络协议；通信网的功能、结构的变化将直接影响计算机网络的功能和结构。

计算机网络的发展从最开始的面向终端的网络，到分组网络的出现，到网络体系结构和协议的标准化，以及到以高速化、综合性为标准的网络，共经历了四代的不断发展与演化。

这一章中还介绍了计算机网络的功能和应用，并从不同的角度分析了计算机网络系统的组成。介绍了通信子网和用户资源子网两个重要概念，并列举了一系列构成计算机网络的硬件、软件系统，对它们的功能进行了简单扼要的介绍。

事物往往有多种属性，因此对某一事物的分类也就有多种方式。在这一章里，对计算机网络的分类也是如此，分别从网络覆盖范围、拓扑结构及网络模型三个角度对网络进行了分类介绍，这样就可以从不同的角度更好地理解计算机网络。

习    题

1.什么是计算机网络？它有哪些功能？

2.试举几个计算机网络应用的实例。

3.论述通信子网和用户资源子网的关系。

4.典型的计算机网络拓扑结构包括哪几种？各自的特点是什么？试画图说明。

5.计算机网络软件系统包括哪些常见软件？它们各有什么作用？

6.计算机网络硬件系统包括哪些主要硬件？它们的用途分别是什么？

第一章

1.计算机网络就是指，将分布在不同地理位置具有独立功能的多台计算机及其外部设备，用通信设备和通信线路连接起来，在网络操作系统和通信协议及网络管理软件的管理协调下，实现资源共享、信息传递的系统。

 计算机网络的功能主要体现在以下几方面:

①实现计算机系统的资源共享

② 实现数据信息的快速传递

③提高可靠性

④提供负载均衡与分布式处理能力

⑤集中管理

⑥综合信息服务

    2.略

3.用户资源子网提供访问网络和处理数据的能力，是由主机系统、终端控制器和终端组成；通信子网是计算机网络中负责数据通信的部分，主要完成数据的传输、交换以及通信控制。通信子网为用户资源子网提供信息传输服务；用户资源子网上用户间的通信是建立在通信子网的基础上的。网络书稿第二版-(附习题答案)

4.星型的中心节点是主节点，它接收各分散节点的信息再转发给相应节点，具有中继交换和数据处理功能。星型网的结构简单，建网容易，但可靠性差，中心节点是网络的瓶颈，一旦出现故障则全网瘫痪。

网络中节点计算机连成环型就成为环型网络。环路上，信息单向从一个节点传送到另一个节点，传送路径固定，没有路径选择问题。环型网络实现简单，适应传输信息量不大的场合。由于信息从源节点到目的节点都要经过环路中的每个节点，任何节点的故障均导致环路不能正常工作，可靠性较差。

总线结构中，各节点通过一个或多个通信线路与公共总线连接。总线型结构简单、扩展容易。网络中任何节点的故障都不会造成全网的故障，可靠性较高。

树型网络是分层结构，适用于分级管理和控制系统。与星型结构相比，由于通信线路长度较短，成本低、易推广，但结构较星型复杂。网络中，除叶节点极其连线外，任一节点或连线的故障均影响其所在支路网络的正常工作。

网状结构又称为不规则型，网络中各节点的连接没有一定的规则，一般当节点地理分散，而通信线路是设计中主要考虑因素时，采用不规则网络。目前，实际存在的广域网，大都采用这种结构。

5.服务器操作系统：它安装在网络服务器上，提供网络操作的基本环境。除具备常规操作系统的五大管理功能之外，网络操作系统还具有网络用户管理、网络资源管理、网络运行状况统计、网络安全性的建立、网络信息通信等其他网络服务管理功能。

工作站操作系统：工作站操作系统就是一般的微机操作系统。但作为网络工作站的操作系统要比一般传统的微机操作系统具有更强的网络功能，比如支持网络协议、具有命令重定向功能等。

设备驱动程序：设备驱动程序是计算机系统专门用于控制特定外部设备的软件，它是操作系统与外部设备之间的接口。

6．网络硬件系统包括的主要硬件有服务器、工作站、传输介质。网卡、集线器、交换机路由器等。

服务器：是通过网络操作系统为网上工作站提供服务及共享资源的计算机设备。

工作站：用来利用网络资源并完成自己的工作。

传输介质：在网络设备之间构成物理通路，以便实现信息的交换。

网卡：实现数据缓冲器的管理、数据链路管理、编码和译码。

集线器：提供信号放大和中转的功能。

交换机：用来提高网络性能的数据链路层设备，用于端到端连结或连接局域网网段。

路由器：实现不同子网之间的通讯，提高网络效率和灵活性。