1.1 计算机网络基本概述

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前言

计算机网络是现代信息社会的基础，本章详细讲解了计算机网络的基本概念、类型、结构以及协议。

一、网络的基本概念

计算机网络，简称“网络”，是一个将众多分散的、自治的计算机系统通过通信设备与线路连接起来的系统。它通过功能完善的软件实现资源共享和信息传递。

计算机网络由若干结点（node）和连接这些结点的链路（link）组成。

• 结点：网络中的每一个设备，如计算机、打印机、集线器、交换机以及路由器等。
• 链路：连接节点的通信通道，可以是物理的（如电缆）或无线的（如Wi-Fi）。
• 协议：结点之间进行通信的规则和标准，确保数据能够正确传输和理解。

大众熟悉的三大类网络：

• 电信网络：提供电话、电报及传真等服务
• 有线电视网络：向用户传送各种电视节目。
• 计算机网络：使用户能在计算机之间传送数据文件。

其中发展最快的并起到核心作用的便是计算机网络。

二、集线器、交换机和路由器

①集成器

• 可以把多个结点连接起来，组成一个计算机网络
• 普通民用领域已很少使用集线器
• 会发生数据冲突
• 工作在物理层

②交换机

• 可以把多个结点连接起来，组成一个计算机网络
• 通常用于组建家庭、公司以及学校的内部网络
• 不会发送数据冲突
• 工作在数据链路层

③路由器

• 可以把两个或多个计算机网络连接起来，形成规模更大的计算机网络，也可称为“互联网”
• 工作在网络层

三、互连网与互联网

①互连网（internet）
多个计算机网络通过路由器互相连接，构成了一个覆盖范围更大的计算机网络。

②互联网（Internet）
由各ISP和国际机构组建，覆盖全球范围的互连网，也称因特网。

③万维网（WWW）
由欧洲原子核研究组织CERN开发，是互联网指数级增长的主要驱动力。

④ISP（Internet Service Provider）
互联网服务提供商，提供接入到互联网的服务并收取一定的费用，如中国移动、中国联通和中国电信。

四、网络的类型

计算机网络可以根据覆盖范围和结构分为以下几种类型：

①局域网（LAN）
局限在较小的范围（如 1 公里左右）。通常采用高速通信线路。

②广域网（WAN）
通常为几十到几千公里。有时也称为远程网(long haul network)。是互联网的核心部分。

③城域网（MAN）
介于局域网和广域网之间，作用范围一般是一个城市，作用距离约为 5~50 公里。

④个人区域网 PAN
范围很小，大约在 10 米左右。有时也称为无线个人区域网 WPAN (Wireless PAN)。

五、互连网的组成

从互联网的工作方式上看，可以划分为以下两大块：

1. 边缘部分

①定义
由所有连接在互联网上的主机组成，由用户直接使用，用来进行通信（传送数据、音频或视频）和资源共享。

②端系统
互联网的边缘部分是连接在互联网上的所有主机，这些主机被称为端系统（end system）。端系统的功能差异很大，包括普通个人电脑、智能手机、网络摄像头等。

③端系统之间的通信方式
a. 客户/服务器方式（C/S方式）
描述进程之间服务和被服务的关系。客户是服务的请求方，服务器是服务的提供方。客户程序需主动向服务器发起通信，而服务器程序则被动等待客户请求。

b. 对等方式（P2P方式）
两台主机在通信时不区分服务请求方和服务提供方。只要都运行了P2P软件，就可以进行平等的连接通信。

2. 核心部分

①定义
由大量网络和连接这些网络的路由器组成，为边缘部分提供服务（提供连通性和交换）。

②交换技术
互联网的核心部分采用分组交换技术，典型的交换技术包括：

• 电路交换
• 分组交换
• 报文交换

六、网络协议

网络协议是计算机网络中至关重要的组成部分。常见的网络协议包括：

• TCP/IP：传输控制协议/互联网协议，是互联网的基础协议，负责数据的分段、传输和重组。
• HTTP/HTTPS：超文本传输协议/安全超文本传输协议，用于网页数据的传输。
• FTP：文件传输协议，用于在网络上进行文件的上传和下载。