计算机网络概述

Posted 2023-03-04 戴佳伟是大帅逼

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了计算机网络概述相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

前言

计算机网络是计算机与通信技术密切结合的产物。本章对计算机网络的形成，定义与分类，组成，体系结构以及性能指标等方面进行了分析，能够帮助读者对计算机网络有一个对全面的认识。
也希望通过这个文件，我能更好的学习计算机网络，这也是我第一次接触网络。

计算机网络的形成

计算机网络是计算机技术与通信技术相结合的产物。起初，计算机以单机模式被广泛使用，然而随着计算机的不断发展，人们已不再局限于单机模式，而是将一个个计算机连接在一起，形成一个计算机网络。这样多台计算机连接后就可以实现信息共享，同时物理位置较远的计算机之间也可以即时传递信息。本文介绍一下计算机网络的形成与发展过程。

计算机网络的发展大致经历了四个阶段：

第一阶段：面向终端的计算机网络

20世纪50年代初，美国麻省理工学院林肯实验室为美国空军设计称为SAGE的半自动化地面防空系统，它用通信线路将远程雷达与测量控制设备连接到同一台IBM中央计算机上，实现分布的防空信息能够集中处理与控制，这就是当今世界首次尝试将计算机技术与通信技术结合到一起。后来，60年代初，美国航空公司的飞机订票系统叫做SABRE又一次尝试通过一台中央计算机连接了遍布美国全境的两千多台终端设备，从而实现了分时多用户和集中控制处理，以计算机为中心的联机系统也就这样产生了。

第一代计算机网络特点：第一代计算机

第一代计算机基于真空管技术，典型产品有1951生产的UNIVAC，由Mauchly and Eckert设计

第一代机的特点：无操作系统，采用机器指令或汇编语言

特点

第一代计算机的主要特点是：

1、采用电子管作基础元件；

2、使用汞延迟线作存储设备，后来逐渐过渡到用磁芯存储器；

3、输入、输出设备主要是用穿孔卡片，用户使用起来很不方便；

4、系统软件还非常原始，用户必须掌握用类似于二进制机器语言进行编程的方法.

第二阶段：计算机通信网络

20世纪60年代中期，在美苏冷战期间的背景下，美国国防高级研究计划局（Defense Advanced Research Projects Agency，简称DARP）提出要研制一种崭新的网络来对付来自前苏联的核攻击威胁。于是，在1969年，美国国防高级研究计划局资助建立了一个名为ARPANET(即"阿帕网")的网络，该网络当时只有4个节点，以电话线路作为主干通信网络，把位于洛杉矾的加利福尼亚大学、位于圣芭芭拉的加利福尼亚大学、斯坦福大学，以及位于盐湖城的犹他州州立大学的计算机主机联接起来，这个阿帕网就是Internet最早的雏形。

此后，ARPANET的规模不断扩大，到了20世纪70年代后期，网络节点超过60个，主机100多台，连通了美国东部和西部的许多大学和研究机构，而且通过通信卫星与夏威夷和欧洲地区的计算机网络相互连通。由此，ARPANET成为现代计算机网络诞生的标志，第一个真正意义上的计算机网络诞生。

第二代计算机网络特点：

采用分组交换技术的计算机网络，网络中的通信双方都是具有自主处理能力的计算机，功能以资源共享为主。存在问题：网络对用户不是透明的。

第三阶段：开放式标准化网络

为了促进网络产品的开发，各大计算机公司纷纷制定自己的网络技术标准。比如IBM公司首先于1974年推出该公司的系统网络体系结构（Sysytem Network Architecture，SNA），1975年，DEC公司提出了自己的数字网络体系结构（Digital Network Architecture，DNA），1976年，UNIVAC也宣布了该公司的分布式通信体系结构（Distributed Communication Architecture，DNA）。有了网络体系结构，使得一个公司所生产的各种机器和网络设备可以非常容易地被连接起来。但是由于各个公司的网络体系结构是各不相同的，所以不同公司之间的网络不能互联互通。

针对上述情况，国际标准化组织（International Standard Organization，ISO）于1977年设立专门的机构研究解决上述问题，并不久后提出了一个使各种计算机设备能够互连的标准框架——开放式系统互联参考模型（Open System Interconnection/Reference Model，OSI/RM），简称OSI。OSI共七层，1984年正式发布了OSI，使各厂家设备、协议达到全网互联。

第三代计算机网络特点：

网络体系结构的形成和网络协议的标准化，建立全网统一的通信规则，使计算机网络对用户提供透明服务。

第四阶段：面向全球互联的高速计算机网络

20世纪90年代初至今都属于第四代计算机网络，自OSI参考模型推出后，计算机网络一直沿着标准化的方向在发展，而网络标准化的最大体现就是Internet的飞速发展，它已成为世界上最大的国际性计算机互联网，计算机的发展已经完全与网络融为一体，计算机网络已经真正进入到社会各行各业，为社会各行各业所采用，影响着人们工作生活的各个方面。

第四代计算机网络特点：

综合化、高速化、智能化和全球化。

计算机定义与分类

1、定义计算机网络，是指将地理位置不同的具有独立功能的多台计算机及其外部设备，通过通信线路连接起来，在网络操作系统，网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下，实现资源共享和信息传递的计算机系统。

2、功能主要表现在硬件资源共享、软件资源共享和用户间信息交换三个方面。

3、分类网络类型的划分标准各种各样，但是从地理范围划分是一种大家都认可的通用网络划分标准。

(注意：计算机网络的相关知识过于枯燥，其实我有很多都没懂)

计算机网络的定义

1、计算机定义？计算机的定义：计算机是一种信息处理机。

2、数字电子计算机：接受和处理的信息是数字化信息（即把信息转换成0、1组成的代码串） 2、计算机工作原理：存储程序，逐条执行冯.诺依曼原理(程序控制工作原理)：为解决某一个问题，需事先编制好程序存储起来，使用时按程序编排顺序取出指令，自动地完成指令规定的操作。

计算机网络的分类

计算机的分类分为
1.按网络的覆盖范围分类
2.按网络采用的传输技术分类
3.按网络的拓扑结构分类
4.按网络的管理方式分类
5.按网络使用者分类

1.按网络的覆盖范围分类

1局域网(LAN)。
局域网是一种在小区域内使用的，由多台计算机组成的网络，覆盖范围通常局限在10 千米范围之内，属于一个单位或部门组建的小范围网。
2.城域网(MAN)
城域网是作用范围在广域网与局域网之间的网络，其网络覆盖范围通常可以延伸到整个城市，借助通信光纤将多个局域网联通公用城市网络形成大型网络，使得不仅局域网内的资源可以共享，局域网之间的资源也可以共享。

3 广域网(WAN)
广域网是一种远程网，涉及长距离的通信，覆盖范围可以是个国家或多个国家，甚至整个世界。由于广域网地理上的距离可以超过几千千米，所以信息衰减非常严重，这种网络一般要租用专线，通过接口信息处理协议和线路连接起来，构成网状结构，解决寻径问题。

2.按网络采用的传输技术分类

广播式的网络：在网络中只有一个单一的通信信道，由这个网络中所有的主机所共享。即多个计算机连接到一条通信线路上的不同分支点上，任意一个节点所发出的报文分组被其他所有节点接受。发送的分组中有一个地址域，指明了该分组的目标接受者和源地址。
点对点式网络又称对等式网络，是无中心服务器、依靠用户群（peers）交换信息的互联网体系，它的作用在于，减低以往网路传输中的节点，以降低资料遗失的风险。与有中心服务器的中央网络系统不同，对等网络的每个用户端既是一个节点，也有服务器的功能，任何一个节点无法直接找到其他节点，必须依靠其户群进行信息交流。

按网络的拓扑分类

星型拓扑结构

“在星型拓扑结构中，网络中的各节点通过点到点的方式连接到一个中央节点（又称中央转接站，一般是集线器或交换机）上，由该中央节点向目的节点传送信息。
2. 环形拓扑

环形拓扑结构是一个像环一样的闭合链路，它是由许多中继器和通过中继器连接到链路上的节点连接而成。在环形网中，所有的通信共享一条物理通道，即连接了网中所有节点的点到点链路。概述图所示为环形拓扑结构。
3. 总线型拓扑结构

总线型拓扑是采用单根传输作为共用的传输介质,将网络中所有的计算机通过相应的硬件接口和电缆直接连接到这根共享的总线上。使用总线型拓扑结构需解决的是确保端用户使用媒体发送数据时不能出现冲突。
4.树形拓扑结构

树状拓扑结构是一种分级结构。在树状结构的网络中，任意两个节点之间不产生回路，每条通路都支持双向传输、这种结构的特点是扩充方便、灵活，成本低，易推广，适合于分主次或分等级的层次型网络系统。树状结构是总线型结构的扩展，它是在总线型网上加上分支形成的，其传输介质可有多条分支，但不形成闭合回路，树状网是一种分层网，其结构可以对称，联系固定，具有一定容错能力，一般一个分支和节点的故障不影响另一分支节点的工作，任何一个节点送出的信息都可以传遍整个传输介质，是广播式网络。
5.网状拓扑结构

网状拓扑结构，这种拓扑结构主要指各节点通过传输线互联连接起来，并且每一个节点至少与其他两个节点相连·网状拓扑结构具有较高的可靠性，但其结构复杂，实现起来费用较高，不易管理和维护，不常用于局域网。

计算机网络的组成

计算机网络通常由三个部分组成,它们是资源子网、通信子网和通信协议。

所谓通信子网就是计算机网络中负责数据通信的部分;资源子网是计算机网络中面向用户的部分,负责全网络面向应用的数据处理工作;而通信双方必须共同遵守的规则和约定就称为通信协议,它的存在与否是计算机网络与一般计算机互连系统的根本区别。

一般地说，将分散的多台计算机、终端和外部设备用通信线路互联起来，彼此间实现互相通信，并且计算机的硬件、软件和数据资源大家都可以共同使用，实现资源共享的整个系统就叫做计算机网络。连入网上的每台计算机本身都是一台完整独立的设备。它自己可以独立工作。例如们可以对它进行启动、运行和停机等操作。们还可以通过网络去使用网络上的另外一台计算机。

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、卫星等无线媒体把它们连接起来。

计算机网络的组成基本上包括：

1、计算机

进行数值计算，又可以进行逻辑计算，还具有存储记忆功能。是能够按照程序运行，自动、高速处理海量数据的现代化智能电子设备。

2、网络操作系统：

网络操作系统，是一种能代替操作系统的软件程序，是网络的心脏和灵魂，是向网络计算机提供服务的特殊的操作系统。借由网络达到互相传递数据与各种消息，分为服务器（Server）及客户端（Client）。

而服务器的主要功能是管理服务器和网络上的各种资源和网络设备的共用，加以统合并控管流量，避免有瘫痪的可能性，而客户端就是有着能接收服务器所传递的数据来运用的功能，好让客户端可以清楚的搜索所需的资源。

3、传输介质（可以是有形的，也可以是无形的，如无线网络的传输介质就是空间）：

网络中传输信息的载体，将信号从一方传输到另一方。

4、相应的应用软件：

用户可以使用的各种程序设计语言，以及用各种程序设计语言编制的应用程序的集合，分为应用软件包和用户程序。

计算机网络体系结构

计算机网络结构可以从网络体系（Network Architecture）结构，网络组织和网络配置三个方面来描述。网络体系结构是从功能上来描述，指计算机网络层次结构模型和各层协议的集合；网络组织是从网络的物理结构和网络的实现两方面来描述；网络配置是从网络应用方面来描述计算机网络的布局、硬件、软件和通信线路。
计算机网络体系结构是计算机网络及其部件所应该完成功能的精确定义。这些功能究竟由何种硬件或软件完成，是遵循这种体系结构的。体系结构是抽象的，实现是具体的，是运行在计算机软件和硬件之上的。
世界上第一个网络体系结构是美国IBM公司于1974年提出的，它取名为系统网络体系结构SNA（System Network Architecture）。凡是遵循SNA的设备就称为SNA设备。这些SNA设备可以很方便地进行互连。此后，很多公司也纷纷建立自己的网络体系结构，这些体系结构大同小异，都采用了层次技术。

层次结构体系

层次结构（hierarchy）是一种操作系统的组织结构，其提供了一种隔离操作系统各层功能的模型。其包括归属层次结构 dissonance-attribution hierarchy维度层次结构 dimension hierarchy层次结构数据e等。

ISO/OSI 参考模型

一般都叫OSI参考模型，是 ISO 组织在1985年研究的网络互连模型。. 该体系结构标准定义了网络互连的七层框架（物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层），即OSI 开放系统互连参考模型。. [1] 中文名. OSI参考模型. 外文名. Open System Internetwork Reference Model. 简称. OSI/RM.

Tcp/ip体系结构

TCP/IP传输协议，即传输控制/网络协议，也叫作网络通讯协议。它是在网络的使用中的最基本的通信协议。TCP/IP传输协议对互联网中各部分进行通信的标准和方法进行了规定。并且，TCP/IP传输协议是保证网络数据信息及时、完整传输的两个重要的协议。TCP/IP传输协议是严格来说是一个四层的体系结构，应用层、传输层、网络层和数据链路层都包含其中。
TCP/IP协议是Internet最基本的协议,其中应用层的主要协议有Telnet、FTP、SMTP等，是用来接收来自传输层的数据或者按不同应用要求与方式将数据传输至传输层；传输层的主要协议有UDP、TCP，是使用者使用平台和计算机信息网内部数据结合的通道，可以实现数据传输与数据共享；网络层的主要协议有ICMP、IP、IGMP，主要负责网络中数据包的传送等；而网络访问层，也叫网络接口层或数据链路层，主要协议有ARP、RARP，主要功能是提供链路管理错误检测、对不同通信媒介有关信息细节问题进行有效处理等。