计算机网络基础：概念、功能、分类和特点

任务内容

·计算机网络的基本概念。

·计算机网络的功能和分类。

·计算机网络的特点。

任务要求

·了解计算机网络的基本概念。

·熟悉计算机网络的主要功能。

·掌握计算机网络从不同角度的分类情况。

1.计算机网络的基本概念

计算机网络（Computer Network）是近代计算机技术和通信技术密切结合的产物，是随着社会对信息共享和信息传递的要求而发展起来的。所谓计算机网络，就是利用通信设备和通信线路将地理位置分散、功能独立的多个计算机系统相互连接起来，以功能完善的网络软件来实现网络中信息传输和资源共享的系统。

计算机之间可以用双绞线、电话线、同轴电缆和光纤等有线通信，也可以使用微波、卫星等无线媒体将它们连接起来。

2.计算机网络的功能

计算机网络的出现，不仅使计算机的作用范围超越了地理位置的限制，方便了用户，而且也增强了计算机本身的功能，更充分地发挥计算机软硬件资源的能力。计算机网络的主要功能如下：

（1）系统资源共享

充分利用计算机系统软硬件资源是组建计算机网络的主要目的之一。网络中的用户可以共享网络中分散在不同地点的各种软硬件资源，网络资源共享的功能不仅方便了用户，而且也节约了投资。

（2）集中管理和分布处理

由于计算机网络提供的资源共享能力，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，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来实现集中管理。事实上，银行系统之所以能够实现“通存通兑”，就是由于广泛采用了网络技术。

在计算机网络中，还可以将一个比较大的问题或任务分解为若干个子问题或子任务，分散到网络的各个计算机中进行处理。这种分布处理能力对于一些重大课题的研究开发是卓有成效的。

（3）远程通信

计算机与计算机之间能快速地相互传送信息，这是计算机网络的最基本功能。在一个覆盖范围较大的网络（如后面要讲到的广域网）中，即使是相隔很远的计算机用户也可以通过计算机网络互相交换信息。这种通信手段是电话、信件和传真等现有通信方式的补充，而且具有很高的实用价值。一个典型的例子是通过Internet可以将信息发送到世界范围内的任何一个用户，而所需的费用相比电话和信件低得多。

3.计算机网络的分类

计算机网络的分类有多种方法。

（1）按所覆盖的地域范围划分

可以分为局域网LAN（Local Area Network）、城域网MAN（Metropolitan Area Network）和广域网WAN（Wide Area Network）。与日常工作和生活最密切的是局域网，如企业网和校园网；有线电视网属于城域网；广域网多为电信部门组建，向社会开放，如电话网、公用数据网。

（2）按采用的交换技术划分(www.xing528.com)

可以分为电路交换网、分组交换网和信元交换网（ATM网）。

（3）按用途划分

可以分为：专用网（如金融网、教育网、税务网）和公用网（如帧中继网、DDN网、X.25网）。

（4）按描述网络的连接形状和组成形式的网络拓扑结构划分

提示　计算机网络的拓扑结构是引用拓扑学中研究与大小、形状无关的点、线关系的方法。把网络中的计算机和通信设备抽象为一个点，把传输介质抽象为一条线，由点和线组成的几何图形就是计算机网络的拓扑结构。通俗点说，计算机连接的方式就叫作“网络拓扑结构”（Topology）。网络拓扑是指用传输媒体互联各种设备的物理布局，特别是计算机分布的位置以及电缆如何通过它们。

①星型结构。星型结构是以一个节点为中心的处理系统，各种类型的入网机器均与该中心处理机有物理链路直接相连，与其他节点间不能直接通信，与其他节点通信时需要通过该中心处理机转发，因此中心节点必须有较强的功能和较高的可靠性。

星型结构的优点是结构简单、建网容易、控制相对简单，缺点是属于集中控制、主机负载过重、可靠性低、通信线路利用率低，如图6-1所示。

图6-1　星型结构

图6-2　总线结构

②总线结构。将所有的入网计算机均接入到一条通信传输线上，为防止信号反射，一般在总线两端连有终结器匹配线路阻抗。总线结构的优点是信道利用率较高，结构简单，价格相对便宜；缺点是同一时刻只能有两个网络节点相互通信，网络延伸距离有限，网络容纳节点数有限，且在总线上只要有一个节点连接出现问题，会影响整个网络的正常运行，如图6-2所示。

③环型结构。环型结构将各个联网的计算机由通信线路连接成一个闭合的环。在环型结构的网络中，信息按固定方向流动，或顺时针方向，或逆时针方向。其传输控制机制较简单，实时性强，但可靠性较差，网络扩充复杂，如图6-3所示。

图6-3　环型结构

图6-4　树型结构

④树型结构。树型结构实际上星型结构的一种变形，它将原来用单独链路直接连接的节点通过多级处理主机进行分级连接。这种结构与星型结构相比降低了通信线路的成本，但增加了网络复杂性。网络中除最底层节点及其连线外，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，如图6-4所示。

⑤网状结构。网状结构的优点是节点间路径多，碰撞和阻塞可大大减少；局部的故障不会影响整个网络的正常工作，可靠性高；网络扩充和主机入网比较灵活、简单。但这种网络关系复杂，建网不易，网络控制机制复杂。广域网中一般采用网状结构，如图6-5所示。

图6-5　网状结构

（5）按传输介质分

可以分为有线网和无线网两大类。有线传输介质有双绞线、同轴电缆、光纤，最常用的为双绞线和光纤；无线传输介质有微波、红外线和激光。目前卫星通信、移动通信、无线通信发展迅速，对于计算机网络来说，无线通信是有线通信的补充。