网络开发概论（网络概述）

本文目录

• 网络概述
• 电脑网络概论是什么意思
• 计算机网络的概述
• 计算机网络概述
• 计算机网络技术（一）——概论
• 网络语言的概述
• 计算机网络——概论-网络边缘·接入网·网络核心

网络概述

什么是网络？

网络一般分为2种，局域网和广域网。

        局域网(local area network,LAN,私网,内网)：局域网是结构复杂程度最低，目前应用最广泛的计算机网络，它仅仅是在同一地点上经网络连在一起的一组计算机。

        城域网(MAN)介于LAN和WAN之间。

        广域网(wide area network,WAN,公网,外网)它是影响广泛的复杂网络。WAN由两个以上LAN构成，这些LAN间的连接可以穿越30mile以上的距离。大型的WAN可以由各大洲的许多LAN和MAN组成。最广为人知WAN就是Internet，它由全球成千上万的LAN和WAN组成。

网络协议？

        协议就是规则，在计算机网络中我们不同系统不同设备的数据传输也需要有一套系统的规则来约定。计算机之间的通讯协议叫TCP/IP协议(族)，族的意思是，这里面有许多的协议。

        在早期的计算机网络中，都是由各自的厂商自己规定一套协议，IBM,Apple和microsoft都有自己的网络协议互不兼容，为了把全世界所有的设备(计算机，手机，路由等等)都连接起来，就必须规定一套全球通用的协议，为了实现互联网这个目标，互联网协议簇(Internet Protocol Suite)就是通用协议标准。因为互联网协议中包含了非常多的协议标准，但是 最重要的就是2个协议一个是TCP一个是IP协议 ，所以大家把互联网的协议简称TCP/IP协议。

        TCP协议，根据功能不同分不同的层。理论上有7层，但我们实际应用时候一般按4层来开发。

全世界几十亿台电脑连接在一起进行通讯，上海某一块网卡发出的信号在洛杉矶另一块网卡居然能接收到信号，但两者实际上根本不知道对方的物理位置。这不是很神奇的事情吗？

互联网的核心是一系列协议，总称“互联网协议”。它们对电脑如何连接和组网，做出了详尽的规定。 理解了这些协议，就理解了互联网的原理 。

互联网的实现，分成好几层。每一层都有自己的功能，就像建筑物一样，每一层都靠下一层支持。用户接触到的，只是最上面的一层，根本没有感觉到下面的层。要理解互联网，必须从最下层开始，自下而上理解每一层的功能。如何分层有不同的模型，有的模型分七层，有的分四层。我觉得，把互联网分成五层，比较容易解释。 应用层——传输层——网络层——链接层——物理层

每一层都是为了完成一种功能。为了实现这些功能，就需要大家都遵守共同的规则。大家都遵守的规则，就叫做"协议"（protocol）。互联网的每一层，都定义了很多协议。这些协议的总称，就叫做"互联网协议"（Internet Protocol Suite）。 它们是互联网的核心，下面介绍每一层的功能，主要就是介绍每一层的主要协议。

实体层：

电脑要组网，第一件事要干什么？当然是先把电脑连起来，可以用光缆、电缆、双绞线、无线电波等方式。这就叫做"实体层"，它就是把电脑连接起来的物理手段。它主要规定了网络的一些电气特性， 作用是负责传送0和1的电信号。

链接层：

        单纯的0和1没有任何意义，必须规定解读方式：多少个电信号算一组？每个信号位有何意义？它在"实体层"的上方，确定了0和1的分组方式。

        以太网协议： 早期的时候，每家公司都有自己的电信号分组方式。逐渐地，一种叫做 "以太网" （Ethernet）的协议，占据了主导地位。以太网规定， 一组电信号构成一个数据包，叫做"帧"（Frame）。每一帧分成两个部分：标头（Head）和数据（Data） 。"标头"包含数据包的一些说明项，比如发送者、接受者、数据类型等等；"数据"则是数据包的具体内容。如果数据很长，就必须分割成多个帧进行发送。

        MAC地址： 上面提到，以太网数据包的"标头"，包含了发送者和接受者的信息。那么，发送者和接受者是如何标识呢？以太网规定，连入网络的所有设备，都必须具有"网卡"接口。数据包必须是从一块网卡，传送到另一块网卡。 网卡的地址，就是数据包的发送地址和接收地址，这叫做MAC地址 。每块网卡出厂的时候，都有一个全世界独一无二的MAC地址，长度是48个二进制位，通常用12个十六进制数表示。

        广播： 首先一块网卡怎么会知道另一块网卡的MAC地址把数据包准确传送到接收方？它不是把数据包准确送到接收方，而是 向本网络内所有计算机发送，让每台计算机自己判断，是否为接收方 。它们读取这个包的"标头"，找到接收方的MAC地址，然后与自身的MAC地址相比较，如果两者相同，就接受这个包，做进一步处理，否则就丢弃这个包。这种发送方式就叫做"广播"。

        链接层有了以 太网协议对数据包的定义 、 网卡的MAC地址 、 广播的发送方式 ，就可以在多台计算机之间传送数据了。

网络层：

        IP协议
        以太网协议依靠MAC地址和广播方式 若两台计算机在同一个子网内(合理,否则一台计算机发送数据,互联网上每一台计算机会收到一个包,但这样自网内计算机都会收到数据包,效率还是太低)，发送数据。

        必须找到一种方法，能够区分MAC地址是否属于同一个子网。如果是同一个子网络，就采用 广播方式发送 ，否则就采用" 路由 " 方式发送 。（"路由"的意思，就是指如何向不同的子网络分发数据包，这是一个很大的主题，本文不涉及。）遗憾的是， MAC地址本身无法做到这一点，它只与厂商有关，与所处网络无关。

        于是出现了网络层，他的作用是 引进一套新的地址，使得我们能够辨别计算机是否属于同一个子网络 ，这套地址就叫 网络地址 (简称网址)。   MAC地址是绑定在网卡上的，网络地址是管理员分配的，网络地址帮助我们确定计算机所在的子网络，MAC地址则将数据包传送到该子网络内的目标网卡，否则就用路由方式发送。

        IP协议，规定网络地址的协议就叫IP协议，它所定义的地址就叫IP地址。目前广泛应用的是IP协议第四版，简称IPv4，这个版本规定，网络地址由32个二进制位组成。互联网上的每台计算机会被分配一个IP地址， 通过IP和子网掩码可以计算出网络地址和主机号，若两个IP的网络地址相同，主机号不同则处于同一子网中。

        所以IP协议的作用主要是，1、 为每一台计算机分配一个IP地址 。2、 确定哪些地址在同一个网络 。        
        IP数据包

        根据IP协议发送的数据包，就叫IP数据包。IP数据包直接放进以太网数据包的"数据部分"，因此完全不用修改以太网的规格。这就是互联网分层的好处，上层的变动不涉及下层的结构。

        ARP协议

        因为IP数据包是放在 以太网数据包 里发送的，所以我们必须知道 同时知道对方的 MAC地址 和 IP地址 。 通常情况我们是知道它的IP地址，但不知道MAC地址 。所以我们需要一种机制，能够从IP地址得到MAC地址。

        第一种情况， 两台主机不在同一个子网络 ，那么事实上得不到对方MAC地址，只能把数据包传送到两个子网连接处的“网关”， 让网关去处理 。

        第二种情况， 如果两台主机在同一个子网络 ，那么我们可以用ARP协议，得到对方MAC地址。ARP协议也是发出一个数据包(包含在以太网数据包中),其中包含它所要查询的IP地址，在对方MAC数据栏填入"FF:FF:FF"，表示这是一个“广播地址”， 他所在子网络的每一台计算机会收到这个数据包，从中取出IP地址，与自身的IP地址比较。如果两者相同，就作出回复，向对方报告自己的MAC地址，否则就丢弃这个包 。

        ARP协议， 帮助我们得到同一个子网中的主机的MAC地址，可以把数据包发送到任意一台主机之上了。

传输层

        有了MAC地址和IP地址，我们已经可以让网络上任意两台主机建立通信。接下来的问题是，同一台主机上有许多程序都需要用到网络，比如一边浏览网络一边qq聊天，当一个数据包从互联网发来时候，我们 需要一个参数确定这个数据包到底供哪个程序(进程)使用 ，这个参数就叫 “端口”， 它其实是 每一个使用网卡的程序的编号， 每个数据包发送到主机特定的端口，所以不同的程序就能取到自己所需的数据。

        “端口”是0～65535之间的一个整数，正好16个二进制位。0～1023的端口被系统占用，用户只能选用大于1023的端口。不管聊天还是浏览网页，应用程序会随机选用一个端口，然后与服务器的响应端口联系。

         "传输层"的功能，就是建立"端口到端口"的通信。相比之下，"网络层"的功能是建立"主机到主机"的通信。只要确定主机和端口，我们就能实现程序之间的交流。 因此，Unix系统就把主机+端口，叫做"套接字"（socket）。有了它，就可以进行网络应用程序开发了。

        UDP协议

        现在我们必须在数据包中加入端口信息，这就需要新的协议 。最简单的实现叫UDP协议，它的格式几乎就是在数据前面加上端口号，也是由"标头"和"数据"两部分组成。"标头"部分主要定义了发出端口和接收端口，"数据"部分就是具体的内容。然后，把整个UDP数据包放入IP数据包的"数据"部分，而前面说过，IP数据包又是放在以太网数据包之中的，所以整个以太网数据包现在变成了下面这样：

        TCP协议

        UDP协议的优点是比较简单，容易实现，但是缺点是可靠性较差，一旦数据包发出，无法知道对方是否收到。

        为了解决这个问题，提高网络可靠性，TCP协议就诞生了。这个协议非常复杂，但可以近似认为， 它就是有确认机制的UDP协议，每发出一个数据包都要求确认。如果有一个数据包遗失，就收不到确认，发出方就知道有必要重发这个数据包了 。

         因此，TCP协议能够确保数据不会遗失。它的缺点是过程复杂、实现困难、消耗较多的资源。

        TCP数据包和UDP数据包一样，都是内嵌在IP数据包的"数据"部分。TCP数据包没有长度限制，理论上可以无限长，但是为了保证网络的效率，通常TCP数据包的长度不会超过IP数据包的长度，以确保单个TCP数据包不必再分割。

应用层

        应用程序收到"传输层"的数据，接下来就要进行解读。由于互联网是开放架构，数据来源五花八门，必须事先规定好格式，否则根本无法解读。

         "应用层"的作用，就是规定应用程序的数据格式。
        举例来说，TCP协议可以为各种各样的程序传递数据，比如Email、WWW、FTP等等。那么，必须有不同协议规定电子邮件、网页、FTP数据的格式，这些应用程序协议就构成了"应用层"。

        这是最高的一层，直接面对用户。它的数据就放在TCP数据包的"数据"部分。因此，现在的以太网的数据包就变成下面这样。

        网络通讯就是交换数据包，发送数据包需要知道两个地址 1、对方MAC地址。2、对方IP地址。 但若两台电脑不在同一个子网中，就无法知道对方MAC地址(在同一个子网中，若接收方确定IP符合会向对方报告自己的MAC地址)，必须把数据包通过网关A(需要知道网关A的MAC地址)转发。网关通过路由协议，发现目标IP位于子网络B中，又把数据包发给网关B，网关B再把数据包转发给相应主机。

        我们上网需要我们填写4个参数(太专业对用户不友好、如果IP不变其它电脑不能使用这个IP，不够灵活)，本机IP地址、子网掩码、网关IP、DNS的IP。大多数用户使用“ 动态IP地址上网 ”，计算机开机后自动分配一个IP地址，它使用的协议是 DHCP协议。 它规定，每一个子网络中，有一台计算机负责管理本网络的所有IP地址，它叫做"DHCP服务器"。新的计算机加入网络，必须向"DHCP服务器"发送一个"DHCP请求"数据包，申请IP地址和相关的网络参数。

        我们输入了www.google.com，首先通过DNS协议我们得到域名对应的IP地址，通过子网掩码(计算出该IP的网络地址)判断我们是否在同一子网，如果不在同一子网，我们通过我们子网的网关(得知道网关IP，然后由请求网关IP得到网关MAC，再通过网关转发)。浏览网页用的是HTTP协议。TCP数据包需要设置端口(根据TCP协议)，然后TCP数据包嵌入IP数据包(根据IP协议)，最后嵌入以太网数据包(根据以太网协议)。经过多个网关转发，谷歌服务器收到以太网数据包。

        

电脑网络概论是什么意思

电脑网络概论是介绍计算机网络基础知识的一门学科，这门学科关注如何建立和运行现代计算机网络。计算机网络使得不同的计算机和设备能够进行相互通信和数据交换，因此它在现代社会中扮演着重要角色。通过学习电脑网络概论，我们可以了解计算机网络的体系结构、协议、标准和技术等方面的内容。

计算机网络的体系结构是指计算机网络中各个层次之间的关系和交互方式。具体包括物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层等七个层次。每个层次都有自己的协议、标准和技术，这些组成了网络的基础设施，为网络的安全和高效运作提供了保障。

由于计算机网络的多样性和复杂性，不同的计算机和设备需要使用不同的协议和标准来进行通信和数据交换。这些协议和标准是为了保证通信的可靠性、安全性和高效性而制定的。在电脑网络概论中，学生们可以学习到常见的协议和标准，如TCP/IP协议、HTTP协议、SMTP协议、ASN.1标准、XML标准等，并了解它们的应用场景和原理。

在计算机网络中，还有许多涉及各种技术的领域，如无线通信、移动计算、云计算、大数据等。这些新兴技术不断涌现，推动着计算机网络的发展和进步。在电脑网络概论中，学生们可以接触到许多相关的技术，并了解它们的原理和应用。通过对计算机网络的技术的学习，学生们可以为其未来的职业道路做好准备。

计算机网络的概述

第1章 概述
在过去的三个世纪中，每一个世纪都有一种占主导地位的技术。18世纪伴随着工业革命到来的是大型机械系统的时代；19世纪是蒸汽机的时代；而在20世纪的发展历程中，关键的技术是信息收集、处理和分发。在其他的发展方面，我们还可以看到：遍布全球的电话网络建立起来了；无线电广播和电视出现了；计算机工业诞生了，并且以超乎想象的速度在增长；另外，通信卫星也发射上天了。
技术快速发展的一个直接结果是，这些领域正在快速地融合，信息收集、传输、存储和处理之间的差别正在迅速地消失。对于具有数百个办公室的大型组织来说，尽管这些办公室分布在广阔的地理区域中，但未来期望的情景是，工作人员只要单击一下按钮，就可以查看到最远处分部的状态。随着信息收集、处理和分发能力的不断提高，我们对于更加复杂的信息处理技术的需求也增长得更快。
与其他的工业（比如汽车和航空运输业）相比，计算机工业还非常年轻，尽管如此，计算机技术却在很短的时间内有了惊人的进展。在计算机诞生之初的20年间，计算机系统是高度集中化的，通常位于一个很大的房间中。该房间通常配有玻璃墙，参观的人透过玻璃墙可以欣赏到里边伟大的电子奇迹。中等规模的公司或者大学可能会有一台或者两台计算机，而大型的研究机构最多也就几十台计算机。要在20年内生产出大量同样功能但是体积比邮票还小的计算机，在当时的人们看来纯属科学幻想。
计算机和通信的结合对于计算机系统的组织方式产生了深远的影响。把一台大型的计算机放在一个单独的房间中，然后用户带着他们的处理任务去房间里上机，这种“计算机中心”的概念现在已经完全过时了。由一台计算机来处理整个组织中所有的计算需求，这种老式的模型已经被新的模型所取代，在新的模型下，由大量独立的、但相互连接起来的计算机来共同完成计算任务。这些系统称为计算机网络（computer networks）。如何设计这些网络，并且将这些网络组织起来，这是本书的主题。
在本书中，我们将使用术语“计算机网络”来表示通过同一种技术相互连接起来的一组自主计算机的集合。如果两台计算机能够交换信息，则称这两台计算机是相互连接的（interconnected）。两台机器之间的连接不一定要通过铜线，光纤、微波、红外线和通信卫星也可以用来建立连接。以后我们将会看到，网络可以有不同的大小、形状和形式。Internet或者万维网（Wor1d Wide Web）都不是计算机网络，可能很多人对此会觉得很奇怪。到本书末尾的时候，你就会明白其中的原因。现在给出一个简单的答案：Internet并不是一个单一的网络，而是一个由许多个网络构成的网络；Web是一个分布式系统，它运行在Internet之上。显示全部信息第1章 概述
在过去的三个世纪中，每一个世纪都有一种占主导地位的技术。18世纪伴随着工业革命到来的是大型机械系统的时代；19世纪是蒸汽机的时代；而在20世纪的发展历程中，关键的技术是信息收集、处理和分发。在其他的发展方面，我们还可以看到：遍布全球的电话网络建立起来了；无线电广播和电视出现了；计算机工业诞生了，并且以超乎想象的速度在增长；另外，通信卫星也发射上天了。
技术快速发展的一个直接结果是，这些领域正在快速地融合，信息收集、传输、存储和处理之间的差别正在迅速地消失。对于具有数百个办公室的大型组织来说，尽管这些办公室分布在广阔的地理区域中，但未来期望的情景是，工作人员只要单击一下按钮，就可以查看到最远处分部的状态。随着信息收集、处理和分发能力的不断提高，我们对于更加复杂的信息处理技术的需求也增长得更快。
与其他的工业（比如汽车和航空运输业）相比，计算机工业还非常年轻，尽管如此，计算机技术却在很短的时间内有了惊人的进展。在计算机诞生之初的20年间，计算机系统是高度集中化的，通常位于一个很大的房间中。该房间通常配有玻璃墙，参观的人透过玻璃墙可以欣赏到里边伟大的电子奇迹。中等规模的公司或者大学可能会有一台或者两台计算机，而大型的研究机构最多也就几十台计算机。要在20年内生产出大量同样功能但是体积比邮票还小的计算机，在当时的人们看来纯属科学幻想。
计算机和通信的结合对于计算机系统的组织方式产生了深远的影响。把一台大型的计算机放在一个单独的房间中，然后用户带着他们的处理任务去房间里上机，这种“计算机中心”的概念现在已经完全过时了。由一台计算机来处理整个组织中所有的计算需求，这种老式的模型已经被新的模型所取代，在新的模型下，由大量独立的、但相互连接起来的计算机来共同完成计算任务。这些系统称为计算机网络（computer networks）。如何设计这些网络，并且将这些网络组织起来，这是本书的主题。
在本书中，我们将使用术语“计算机网络”来表示通过同一种技术相互连接起来的一组自主计算机的集合。如果两台计算机能够交换信息，则称这两台计算机是相互连接的（interconnected）。两台机器之间的连接不一定要通过铜线，光纤、微波、红外线和通信卫星也可以用来建立连接。以后我们将会看到，网络可以有不同的大小、形状和形式。Internet或者万维网（Wor1d Wide Web）都不是计算机网络，可能很多人对此会觉得很奇怪。到本书末尾的时候，你就会明白其中的原因。现在给出一个简单的答案：Internet并不是一个单一的网络，而是一个由许多个网络构成的网络；Web是一个分布式系统，它运行在Internet之上。
在一些文献中，计算机网络和分布式系统（distributed system）这两个概念容易使人混淆。两者的关键差别在于：在一个分布式系统中，一组独立的计算机展现给用户的是一个统一的整体，就好像是一个系统似的。通常，对用户来说，分布式系统只有一个模型或-范型。在操作系统之上有一层软件中间件（midd1eware）负责实现这个模型。一个著名的分布式系统的例子是万维网（Wor1d Wide Web），在万维网中，所有的一切看起来就好像是一个文档（Web页面）一样。
在计算机网络中，这种统一性、模型以及其中的软件都不存在。用户看到的是实际的的。如果一个用户希望在一台远程机器上运行一个程序，那么，他①必须登录到远程机器上，然后在那台机器上运行该程序。
实际上，分布式系统是建立在网络之上的软件系统。正是因为软件的特性，所以分布式系统具有高度的内聚性和透明性。因此，网络与分布式系统之间的区别更多地在于软件（特别是操作系统），而不是硬件。
然而，这两个主题之间也有许多重合的地方。例如，分布式系统和计算机网络都需要移动文件。不同之处在于是谁来发起移动操作，是系统还是用户?虽然本书的焦点主要在于网络，但是讨论到的许多话题在分布式系统中也是很重要的。有关于分布式系统的更多信息，请参考（Tanenbaum and Van Steen，2002）。
1.1 计算机网络的应用
在开始讨论技术细节之前，首先值得花一点时间来说明为什么人们对于计算机网络很感兴趣，以及计算机网络可用来做些什么事情。毕竟，如果没有人对计算机网络感兴趣的话，那就不会建立这么多计算机网络了。我们首先讨论针对公司和个人的传统用法，然后再转移到最新的一些发展动向，包括针对移动用户和家庭网络的应用上来。
1.1.1 商业应用
许多公司都具有相当数量的计算机。例如，一家公司可能用一些单独的计算机来监视生产过程、记录库存，以及管理工资的发放工作。最初的时候，这些计算机都是独立工作的，但是后来管理部门决定将这些计算机连接起来，以便将有关整个公司的信息关联起来，并且可以随时访问这些信息。
将这个公司的情形更加泛化一点，这里涉及到的问题是资源共享（resource sharing），其目标是，让每一个人都可以访问所有的程序、设备和特殊的数据，并且做到跟这些资源和用户的物理位置无关。一个既显然又非常普遍的例子是，让一个办公室里的所有工作人员共用同一台打印机。公司没有必要为每一个工作人员都配备一台个人打印机，而且，一台高性能的网络打印机通常比一大批独立的打印机更加便宜，打印速度更快，而且也更容易维护。
然而，比共享物理资源（比如打印机、扫描仪和CD刻录机）更重要的是共享信息。每一个大型的或中等规模的公司和许多小型的公司都越来越依赖于计算机化的信息。大多数公司都有顾客记录、库存信息、收到的账单记录、财务报告、缴税信息以及其他更多的在线信息。如果一家银行的所有计算机都不能工作了，那么这家银行可能坚持不了5分钟。如果一个现代化的生产车间使用了计算机控制的装配线，那么计算机崩溃后也不可能继续工作。现在，即使是很小规模的旅行社，甚至只有三个人规模的律师事务所也与计算机网络有着密切的联系，通过计算机网络，雇员们可以即时地访问有关的信息和文档。
对于小公司而言，可能所有的计算机都在一个办公室里，或者位于同一个建筑物内，但是对于大型的公司，计算机和雇员们可能分散在许多个办公室中，甚至分散在不同国家的多个分支机构中。然而，纽约的一个销售员有时候需要访问新加坡的产品库存数据库。换句话说，一个用户离他要访问的数据相隔15 000公里，但是他仍然要访问这些数据，就好像这些数据存放在本地一样。简而言之，计算机网络的这个目标可以定义为：企图打破“地理位置的束缚（tyranny of geography）”。
按照最简单的形式，你可以把一个公司的信息系统想象成：由一个或者多个数据库，以及许多需要远程访问这些数据库的雇员们组成的。在这个模型中，数据存储在性能较强大的计算机上，称为服务器（server）。通常这些服务器集中在同一个场所，并且由系统管理员对它们进行维护。相反，雇员们的桌子上有一些简单的机器，称为客户（c1ient），通过这些客户，雇员可以访问远程的数据，例如，他们可以访问远程的电子表格。（有时候，我们也把客户机器的使用者称作“客户”，但是根据上下文环境，你应该可以判断出到底是指机器，还是指机器的用户。）客户和服务器通过网络连接起来，如图1.1所示。请注意，这里我们只是用一个简单的椭圆形来表示一个网络，而没有表达其中的任何细节。当我们从抽象意义上来表达一个网络的时候，就使用这种形式。当有需要的时候，我们也会提供更多的细节。
这整个结构称为“客户-服务器模型（client—server model）”。这种模型有很广泛的应用，它也是许多网络应用的基础。当客户和服务器位于同一个建筑物内（比如，属于同一个公司）的时候，这种模型是适用的；当客户和服务器相隔很远的时候，这种模型也是适用的。例如，当一个人在家里访问一个Web页面的时候，就使用了这种模型；其中，远程的Web服务器就是模型中的服务器，用户的个人计算机是模型中的客户。在大多数情况下，一台服务器可以处理许多客户的请求。

计算机网络概述

在前面我们已经学会了用Word文章，用Excel进行统计和计算，逐步感受到了用计算机处理信息的强大能力。现在假设你在家里的计算机上已编排好了你的漂亮而有个性的自荐书，怎样才能把这个文件复制到你的同事或同学的计算机中呢？传统的方法是将文件复制到磁盘（或U盘），再把磁盘（或U盘）带到你的同学那儿，把文件从磁盘（或U盘）再复制到另一台计算机上。但是，如果你的同学和你远隔千里，或者需要将你的文件复制给成百上千个同学，又该怎么办呢？通过邮寄！耗时、费力、花金钱。

计算机网络技术能够很好地解决计算机信息传输与共享。

那么，到底什么是计算机网络，它的发展过程怎样，怎样分类，计算机网络的功能有哪些？

一、什么是计算机网络

计算机网络是将计算机与通信这两大现代技术相结合的产物。所谓计算机网络，就是把分布在不同地点的具有独立功能的多台计算机系统，通过通信设备和线路连接起来，再配有相应的支撑软件，以实现计算机间的相互通信、资源共享的系统。

随着计算机网络的发展，对“计算机网络”这个概念的定义和理解，也是在不断变化和完善。

二、计算机网络的发展

计算机网络的发展过程大致分为以下四个阶段：

1.第一代计算机网络

第一代计算机网络是面向终端的计算机网络。20世纪50年代中后期，许多系统都将地理上分散的多个终端（一种只有键盘和显示器，没有存储和数据处理能力的设备）通过通信线路连接到一台中心计算机上，这就是计算机网络的雏形，早期的计算机——终端系统，也称联机系统，也就是第一代计算机网络。其典型应用是由一台计算机和全美2000多个终端组成的飞机订票系统、美国半自动地面防空系统（SAGE）。在这种方式中，主机是网络的中心和控制者，终端分布在各处并与主机相连，用于通过本地的终端使用远程的主机。

2.第二代计算机网络

第二代计算机网络是计算机通信网络。面向终端的计算机网络只能在终端和主机之间进行通信，子网之间无法通信。因此，20世纪60年代中期开始，出现了多个主机互联的系统，可实现计算机—计算机的通信，它由通信子网和用户资源子网（第一代网络）构成，用户通过终端不仅可以共享本机上的软硬件资源，还可共享通信子网中其他主机上的软硬件资源。但是，由于没有成熟的网络操作系统软件来管理网上的资源，它只能称为网络的初级阶段，因此，称其为计算机通信网。

第二代计算机网络以通信子网为中心。典型的代表是美国国防部高级研究计划局协助开发的ARPAnet。

3.第三代计算机网络

第三代计算机网络是Internet。这是网络互联阶段，具有统一的网络体系结构并遵循国际标准的开放化和标准化。

20世纪70年代后期，局域网诞生，由于投资少，方便灵活而得到广泛应用和迅速发展，例如，以太网。各大公司都开发有相应于自己的系统网络体系结构。为了使不同网络体系结构的网络能相互交换信息，国际标准化组织 ISO（International Standards Organization）于1977年成立专门机构，提出了开放系统互连参考模型 OSI/RM（Open system interconnection/reference model），简称OSI，标志着第三代计算机网络的诞生。

4.第四代计算机网络

第四代计算机网络是千兆位网络。千兆位网络也叫宽带综合业务数字网，也就是人们常说的“信息高速公路”。

计算机网络发展的基本方向：开放、集成、高性能（高速）、智能化。

开放是指开放的体系结构，开放的接口标准，使各种异构系统便于互联和具有高度的互操作性，归根结底是标准化问题。

集成表现在各种服务和多种媒体应用的高度集成。

高性能表现在网络应当提供高速的传输，高效的协议处理和高品质的网络服务。

智能化表现在网络的传输和处理上能向用户提供更为方便、友好的应用接口；在路由选择、拥塞控制和网络管理等方面显示出更强的主动性。

三、计算机网络的分类

对计算机网络进行分类的标准很多，按信息传输技术可分为广播式和点到点网络，按传输介质可分为有线网和无线网等，这些标准都只能给出网络某一方面的特征，我们采用一种能反映网络技术本质的分类标准，即按计算机网络的通信距离来分类。

按照通信距离，计算机网络通常分为：局域网（Local area network）、城域网（Metropolitan area network）、广域网（Wide area network）、互联网（Internetwork）。它们所具有的特征参数如表6-1。

表6-1 计算机网络特征参数表

1.局域网

局域网是指连接近距离的计算机组成的网络。规模相对较小，局域网的分布范围一般在几千米以内，最大距离不超过10千米。这种网络是小型机、微型机大量推广后发展起来的，具有组网成本低，配置容易，速率高，组网方便、灵活、应用广等特点。常见于一个房间、一幢大楼、一个学校、一个工厂或一个企业内。

目前，许多学校都建了局域网，如联网的微机教室等。

2.广域网

广域网也称远程网，是相对于局域网而言的，它涉及范围较大，通常可以达几十千米，甚至上百千米。它把分布在若干城市、地区甚至国家中的计算机连接在一起而组成网络。因为传输距离较远，所以传输速率低于局域网，误码率高于局域网。在广域网中为了保证网络的可靠性，采用比较复杂的控制机制。

许多全国性的计算机网络就属于这种网络，例如，中国的CHINANET网等。

3.城域网

城域网是介于局域网和广域网之间的一种较大范围内的高速网络。随着局域网功效的日益显现，人们逐渐要求扩大局域网的范围，或者将各个局域网连接起来，以便在更大范围内进行信息传输和共享。城域网正好能满足这种需求，其覆盖范围一般是在一个城市内。

目前，我国的各大城市都建有城域网。

4.互联网

互联网技术其实并不是一种具体的物理网络技术，而是将跨地区和国家的若干网络按照某种协议统一起来，实现WAN和WAN、WAN和LAN、LAN和LAN之间互联的技术。

目前，世界上发展最快、也是最热门的互联网就是Internet网，即因特网。关于因特网的具体内容将在本章第三节介绍。

四、计算机网络的功能

1.资源共享

充分利用计算机系统软硬件资源是计算机网络最主要的功能。网络的用户可以共享分布在任何地理位置的资源，包括软件、硬件（如硬盘、打印机等）、尤其是数据，这种资源共享功能方便了用户，节约了投资。

2.远程通信

计算机与计算机、计算机与终端之间快速可靠地相互传送信息，这是计算机网络最基本的功能。通过网络，两个或多个相隔千里之遥的人可以一起写报告、编教材，你可以直接和感兴趣的作者交换意见，或者商讨合作事宜，远隔千里，却“不再遥远”。当某人修改了联机文档的某处时，其他人员可以立即看到变更，而不必花几天的时间等待信件。利用这种方式大大提高了效率、节约了费用（这种通信手段比电话、信件便宜得多）。

有着“第四媒体”之称的Internet网络打破了时间和空间的限制，使信息传播速度很快，几乎达到顷刻就能传遍全球的地步。网络通信具有传播的实时性、交互性，内容丰富性，声音、图像、多媒体并举等优势。春节联欢晚会、奥运会等大型事件的现场直播都采用了互联网作为直接的传播渠道，充分展示了网络超强的通信能力。

3.集中管理和分布管理

由于计算机网络具有资源共享能力，使得在一台或多台服务器上管理其他计算机上的资源成为可能，这一功能在某些部门显得尤为重要，例如银行系统通过计算机网络，可以将分布于各地的计算机上的财务信息传到服务器上实现集中管理。

在计算机网络中，把一项复杂的任务（或一个比较大的问题）划分成若干个子任务（或子问题），由网络上各计算机分别承担一部分任务，同时运作，共同完成，从而使整个系统的效率和功能加强。

例如，从1988年开始实施的“人类基因组计划”是由美国倡导，在世界范围内进行的，整个研究过程依托了高性能超大容量的网络服务器和网络，对庞大的基因数据库进行分布式管理，利用称之为“网络计算”（网络把分布在各地的计算机连接起来，用户分享网上资源，感觉如同个人使用一台超级计算机一样）的方式来解决破解基因代码中数据量极大的科学工程计算。

计算机网络技术（一）——概论

摘要

计算机诞生后，作为信息处理的核心器件，被广泛用于科学计算、工业控制、人工智能等各个领域。随着计算机普及，人们越来越不满足孤立的计算机进行的信息处理，而是希望位于不同空间的计算机及其附属设备能够连通起来，从而实现。计算机网络便在这样的背景下出现了。

从资源共享的角度可以定义为：计算机网络是以能够相互共享资源的方式互联起来的自治计算机系统的集合。

美国国防部于20世纪60年代末开始建设ARPANET，用于研究和实验。ARPANET采用,可以连接到不同型号的计算机设备，实现数据信号的传输。最初的ARPANET包含4个节点，到了20世纪70年代，越来越多的大学和科研机构作为结点加入ARPANET。同时，出现了越来越多的基于ARPANET的网络应用，比如电子邮件、DNS、FTP和Telnet等。在ARPANET网络研究过程中，研究员为了将不同类型的网络互联起来，使得位于不同网络的计算机之间可以通信，TCP/IP模型由此而生。进入20世纪80年代，TCP/IP完全覆盖了ARPANET，成为网络互联的标准协议。

根据网络的覆盖范围可以分为：局域网、城域网、广域网和互联网。

计算机网络按照传输介质的类型可以分为：有线网络和无线网络。

有线网络的优点：

有线网络的缺点：

无线网络的优点：

无线网络的缺点：

计算机网络按照其所有权性质的不同，可以分为：公用网和专用网。
公用网是由电信部门建设的，能供任何个人和单位使用。专用网是由某个部门为本单位的特殊用途而建设的，通常不向外提供服务。

拓扑结构是网络中各个结点之间相互连接的几何形式，直接影响到网络中数据传输的特点和性能，主要有以下几种。

在逻辑功能上，计算机网络可以分为两部分：通信子网和资源子网。
通信子网负责完成网络数据的传输、转发、交换和路由等通信认为；资源子网负责网络的数据处理业务，向网络中的用户提供各种资源和服务。

计算机网络可以分为广播式网络和点对点式网络。传统的以太网就是广播式计算机网络，基于TCP/IP的Internet属于点对点式网络。

计算机网络要实现数据传输和资源共享，必须要有相应的设备来实现这些功能。计算机网络设备可以分为硬件设备和软件设备。硬件设备包括计算机、服务器、交换机、路由器和通信介质等，软件设备包含各种网络协议、网络操作系统和应用程序等。

是用户访问和使用计算机网络的界面，包含台式机、笔记本、服务器及智能手机、平板电脑等。

是某种交换式网络(如以太网)内部的一种核心装置，负责网络内部数据的调度和转发。

是连接IP网络中不同类型的网络，为不同格式的数据分组选择合适的通信路径并转发的网络中间设备。实现路由的方法称为路由算法(Routing Algorithm)。

规定网络中所传输的数据分组的格式、传输的策略、交换和路由方法。网络协议包含三个基本要素：

区别于单机操作系统，能够在网络环境下为用户和网络资源提供接口，实现对网络资源管理和控制的程序集合。

是计算机网络中连接各个网络结点的物理线路，是数据传输的通道。可以分为有线介质(或称引导型介质)和无线介质(或称非引导型介质)两大类。

要研究和使用计算机网络，首先要有一套评价网络运行好坏的性能指标体系，其中包括定量的性能指标，也包括非定量的性能指标。

根据制定和使用标准的组织性质不同，标准可以分为：企业标准、行业标准、国家标准和国际标准。

网络语言的概述

网络语言是伴随着网络的发展而新兴的一种有别于传统平面媒介的语言形式。它以简洁生动的形式，一诞生就得到了广大网友的偏爱，发展神速。目前正在广泛使用的网络语言版本是浮云水版。
网络语言包括拼音或者英文字母的缩写。含有某种特定意义的数字以及形象生动的网络动画和图片，起初主要是网虫们为了提高网上聊天的效率或某种特定的需要而采取的方式，久而久之就形成特定语言了。网络上冒出的新词汇主要取决于它自身的生命力，如果那些充满活力的网络语言能够经得起时间的考验，约定俗成后我们就可以接受。
这类语言的出现 网络语言与传播主要依存于网络人群，还有为数不少的手机用户。聊天室里经常能出现恐龙、美眉、霉女、青蛙、囧男、东东等网络语言。
BBS里也常从他们的帖子里冒出些隔壁、楼上、楼下、楼主、潜水、灌水等词汇。QQ聊天中有丰富生动的表情图表，如一个挥动的手代表“再见，冒气的杯子表示喝茶。手机短信中也越来越多的使用近方言词，如冷松（西北方言，音lěngsóng，意为竭尽），等等。

计算机网络——概论-网络边缘·接入网·网络核心

计算机网络系列博文——目录

  接入因特网的各种端系统

将端系统连接到其边缘路由器的物理链路。
边缘路由器 端系统到任何其他远程端系统的路径上的第一台路由器。

铺设新线路成本高昂（铺设成本高，线路本身的成本很低），故往往考虑复用已有线路网络，如电话网和有线电视网。

利用本地电话公司现有的本地电话基础设施。
住户通常从提供本地电话接入的本地电话公司处获得DSL接入。本地电话公司作为用户的ISP。
借助用户侧的DSL调制解调器，分频器，本地电话公司侧的数字用户线接入复用器，将家庭电话线分作三个频段：

利用有线电视公司现有的有线电视基础设施。
住户从有线电视公司获得电缆因特网接入。有线电视公司作为用户ISP。

用户侧的电缆调制解调器，电视公司侧的电缆调制解调端接系统将通信链路分为上行和下行两个信道。下行信道速率通常更高。

特征 共享广播媒体。

混合光纤同轴 光缆连接有线电视公司和地区枢纽，同轴电缆连接地区枢纽和住户。
光纤到户 提供从本地中心局直接到家庭的光纤路径。

使用传统电话线，类似DSL，但传输速率更慢。

局域网接入技术。
用户通过双绞铜线与以太网交换机相连，以太网交换机（网络）与因特网相连。

基于IEEE802.11技术的无线局域网接入。

3G,4G等无线技术，复用移动电话基础设施，通过蜂窝网提供商运营的基站转发分组。

网络核心是分组交换机（路由器）以及连接交换机的网络

端系统通过ISP接入因特网。
ISP为用户，内容提供者提供接入。

ISP大致是分层级的，但没有正式的，公认的标准。(在国内，行政命令规定了ISP的层级，如工信部规定，中国电信的ChinaNet骨干网、CN2骨干网与中国联通的骨干网，以及中国教育网在国内属于第一级网络，之间互联不收取费用。)
全球性的顶层ISP大致有 Level 3 通信，AT&T，Sprint,NTT等。

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端系统与接入ISP相连。接入ISP间必须互联。

以ISP为顶点，因特网结构可视为图。
图的主体大致是森林。即ISP大致上是分层的。
可不严格地分为顶层ISP，区域ISP，接入网ISP等。
高层ISP为低层ISP提供服务，并依据流量收取费用。
顶层ISP间必须互联以实现全球联网。
因特网不是严格的树结构，有时没有严格的层级，即存在横边。

存在点（Point of Presence,PoP） 供应商网络中数台路由器组成的群组，客户ISP可以连接到提供商ISP的存在点。即存在点是高层ISP对底层ISP的连入接口。
多宿 底层ISP可选择与多个高层ISP连接。
对等 大致同层次的ISP间可以对等，即将它们的网络直接连接，通常不结算流量费用，以减少经过高层ISP的流量。
因特网交换点(Internet Exchange Point,IXP) 因特网链路汇合点，多个ISP可在IXP处共同对等。

内容提供商网络 内容提供商在全球部署数据中心，通过专用线路连接，其主体独立于公共因特网，专用网络上仅承载内容提供商自身的流量。
内容提供商网络依据需要，与公共因特网中各层级的ISP互联。