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1、计算机网络的定义计算机网络是将分散在不同地点且具有独立功能的多个计算机系统，利用通信设备和线路相互连接起来，在网络协议和软件的支持下进行数据通信，实现资源共享的计算机系统的集合。这个定义涉及到以下几个方面的问题：1两台或两台以上的计算机相互连接起来才能构成网络。网络中的各计算机具有独立功能。2计算机之间要通信，要交换信息，彼此就需要有某些约定和规则，这些约定和规则就是网络协议。网络协议是计算机网络工作的基础。3网络中的各计算机间进行相互通信，需要有一条通道以及必要的通信设备。通道指网络传输介质，它可以是有线的（如双绞线，同轴电缆线等），也可以是无线的（如激光、微波等）。通信设备是在计算机与通信
2、线路之间按照一定通信协议传输数据的设备。4计算机网络的主要目的是实现计算机资源共享，使用户能够共享网络中的所有硬件、软件和数据资源。网络的功能（1）数据通信 数据通信是计算机网络的最基本功能。（2）资源共享 计算机网络的主要目的是资源共享。计算机网络中的资源有数据资源、软件资源、硬件资源三类，网络中的用户可以使用其中的所有资源。 （3）分布与协同处理（4）提高系统的可靠性和可用性 网络的组成一个典型的计算机网络主要是由计算机系统、数据通信系统、网络软件及协议三大部分组成。计算机系统是网络的基本模块，为网络内的其他计算机提供共享资源；数据通信系统是连接网络基本模块的桥梁，它提供各种连接技术和信息
3、交换技术；网络软件是网络的组织者和管理者，在网络协议的支持下，为网络用户提供各种服务。1计算机系统 计算机系统主要完成数据信息的收集、存储、处理和输出任务，并提供各种网络资源。计算机系统根据在网络中的用途可分为服务器（Server）和工作站（Workstation）。（1）服务器 服务器负责数据处理和网络控制，并构成网络的主要资源。（2）工作站 工作站又称“客户机”，是连接到服务器的计算机，相当于网络上的一个普通用户，它可以使用网络上的共享资源。2数据通信系统 数据通信系统主要由网络适配器、传输介质和网络互联设备等组成。 （1）网络适配器（又称网卡）主要负责主机与网络的信息传输控制，是一个可插
4、入微机扩展槽中的网络接口板。 （2）传输介质 （3）网络互联设备 网络互联设备用来实现网络中各计算机之间的连接、网与网之间的互联及路径选择。常用的网络互联设备有：中继器（Repeater）、集线器（HUB）、网桥（Bridge）、路由器（Router）和交换机（Switch）等。3网络软件 网络软件是实现网络功能所不可缺少的软环境。 网络协议和协议软件 网络通信软件 网络操作系统 网络管理及网络应用软件计算机网络的组成与结构资源子网主要负责全网的信息处理，为网络用户提供网络服务和资源共享功能。 通信子网主要负责全网的数据通信。为网络用户提供数据传输、转接、加工和变换等通信处理工作。资源子网主要
5、是由网络的服务器和工作站组成，通信子网主要是由传输介质、集线器、网卡等组成。 计算机网络的拓扑结构总线型结构 由一条总线连接若干个结点所形成的网络称总线型网络。总线型网络采用广播通信方式，即由一个结点发出的信息可被网络上的多个结点所接收。作为总线的通信线路可以是同轴电缆，也可以是光缆等。 总线型结构应用广泛，其突出的特点为：（1）结构简单，可扩充，性能好；（2）网络的可靠性高，结点间响应速度快，共享资源能力强；（3）网络的成本低，设备投入量少，安装使用方便；（4）总线的性能和可靠性对网络有很大影响。星型结构 以中央结点为中心，把若干外围结点连接起来的网络称星型结构，如图1-3（b）所示。星型结
6、构中，中央结点对各外围结点间的通信和信息交换进行集中控制和管理。 星型结构的特点是：（1）建网容易，扩充性好，控制简单；（2）只要中央结点不出现故障，系统的可靠性较高；如果中央结点出现故障，则导致整个网络瘫痪；树型结构 树型结构是指联网的各计算机按树形结构组成，树的每个结点都是计算机，如图1-3（c）所示。在树型结构的网络中有多个中心结点，形成一种分级管理的集中式网络，适用于各种管理部门需要进行分级数据传送的场合。其优点是连接容易，管理简单，维护方便。缺点是共享能力差，可靠性低。环型结构它由通信线路将各结点连接成一个闭合的环。环型结构网络结构简单，环中各结点地位相等，建网容易，能实现数据传送的
7、实时控制，但网络的可靠性较差。网状型结构 这种结构的各结点通过传输线相互连接起来，并且任何一个结点都至少与其他两个结点相连。所以网状结构的网络具有较高的可靠性，但其实现起来费用高、结构复杂、不易管理和维护。混合型拓扑结构 从上面的介绍可知，每一种拓扑结构都有自己的优缺点。一般来说，一个较大的网络都不是单一的网络拓扑结构，而是由多种拓扑结构混合而成，充分发挥各种拓扑结构的特长，这就是所谓的混合型拓扑结构。 有线传输介质（1）双绞线 双绞线（Twisted Pair ）是一种最常使用的有线物理传输介质。它由两根绝缘的铜线互绞在一起而得名。将两根导线绞在一起的目的是减少来自其他导线中的信号干扰。相对
8、于其他有线物理传输介质（同轴电缆和光纤）来说，双绞线价格便宜，也易于安装使用，但在传输距离、信道宽度和数据传输速度等方面均受到一定限制。 （2）同轴电缆 同轴电缆（Coaxial Cable ）也像双绞线那样由一对导体组成。它的内芯为铜导体，其外围是一层绝缘材料，再外层为金属屏蔽线组成的网状导体，最外层为塑料保护绝缘层。由于铜芯与网状外部导体同轴，故称同轴电缆。同轴电缆的这种结构使它具有高带宽和高抗干扰性，在数据传输速率和传输距离上都优于双绞线。同轴电缆是局域网中使用最普遍的物理传输介质，如以太网。但目前已逐步为高性能的双绞线所替代。 （3）光纤 光纤是一根很细的可传导光线的纤维媒体，其半径仅
9、几微米至一、二百微米。制造光纤的材料可以是超纯硅、合成玻璃或塑料。相对于双绞线和同轴电缆等金属传输介质，光纤有轻便、低衰减和大容量、电磁隔离等优点，是一种很有发展前途的物理传输介质。目前光纤主要在大型局域网中用作主干线路的传输介质。 网络通信协议的特点及组成要素 计算机网络是各类计算机通过通信线路连接起来的一个复杂的系统，在这个系统中，由于计算机型号不一、类型各异，并且连接方式、同步方式、通信方式、线路类型等都有可能不一样，这就给网络通信带来了一定的困难。要做到各设备之间有条不紊地交换数据，所有设备必须遵守共同的规则，这些规则明确地规定了数据交换时的格式和时序。这些为进行网络中数据交换而建立的
10、规则、标准或约定称为网络协议（Protocol）。 网络协议主要由三个要素组成：语法、语义和时序。1语法是指数据与控制信息的结构和格式；2语义表明需要发出何种控制信息，以及完成的动作和做出的响应；3时序是对事件实现顺序的详细说明。网络的应用文件和打印服务通信服务邮件服务Internet 服务管理服务计算机网络体系结构按照结构化设计方法，计算机网络将其功能划分为若干个层次，较高层次建立在较低层次的基础上，并为其更高层次提供必要的服务功能。网络中的每一层都起到隔离作用，使得低层功能具体实现方法的变更不会影响到高一层所执行的功能。网络体系结构完成计算机间的通信合作，把每个计算机互联的功能划分成有明确
11、定义的层次，并规定同层次进程通信的协议及相邻层之间的接口服务；OSI各层的功能 第1层：物理层(Physical Layer) 在物理信道上传输原始的数据比特（bit）流，提供为建立、维护和拆除物理链路连接所需的各种传输介质、通信接口特性等。 第2层：数据链路层(Data Link Layer) 在物理层提供比特流服务的基础上，建立相邻节点之间的数据链路，通过差错控制提供数据帧在信道上无差错地传输，并进行数据流量控制。 第3层：网络层(Network Layer) 为传输层的数据传输提供建立、维护和终止网络连接的手段，把上层来的数据组织成数据包(Packet)在节点之间进行交换传送，并且负责路
12、由控制和拥塞控制。 第4层：传输层(Transport Layer) 为上层提供端到端(最终用户到最终用户)的透明的、可靠的数据传输服务。所谓透明的传输是指在通信过程中传输层对上层屏蔽了通信传输系统的具体细节。 第5层：会话层(Session Layer) 为表示层提供建立、维护和结束会话连接的功能，并提供会话管理服务。 第6层：表示层(Presentation Layer) 为应用层提供信息表示方式的服务，如数据格式的变换、文本压缩、加密技术等。 第7层：应用层(Application Layer) 为网络用户或应用程序提供各种服务，如文件传输、电子邮件(E-mail)、分布式数据库、网络管
13、理等。 网络层就是通信子网的最高层，它在数据链路层提供服务的基础上，向资源子网提供服务。网络层的作用 实现位于不同网络的源节点与目的节点之间的数据包传输，它和数据链路层的作用不同，数据链路层只是负责同一个网络中的相邻两节点之间链路管理及帧的传输等问题。因此，当两个节点连接在同一个网络中时，可能并不需要网络层，只有当两个节点分布在不同的网络中时，通常才会涉及到网络层的功能，保证数据包从源节点到目的节点的正确传输。 网络层要负责确定在网络中采用何种技术，从源节点出发选择一条通路通过中间的节点，将数据包最终送达目的节点。 传输层 传输层是资源子网与通信子网的接口和桥梁，它完成资源子网中两节点间的直接
14、逻辑通信，实现通信子网端到端的可靠传输。传输层在七层网络模型的中间起到承上启下的作用，是整个网络体系结构中的关键部分。由于通信子网向传输层提供通信服务的可靠性有差异，所以无论通信子网提供的服务可靠性如何，经传输层处理后都应向上层提交可靠的、透明的数据传输。为此，传输层协议要复杂得多，以适应通信子网中存在的各种问题。也就是说，如果通信子网的功能完善、可靠性高，则传输层的任务就比较简单：若通信子网提供的质量很差，则传输层的任务就复杂，以填补会话层所要求的服务质量和网络层所能提供的服务质量之间的差别。 传输层为高层提供两种基本的服务： 面向连接的服务 面向连接提供的是可靠的服务。 和面向无连接的服务 面向无连接是一种不太可靠的服务。 TCP/IP协议的特点 开放的协议标准，可以免费使用，并且独立于特定的计算机硬件与操作系统； 独立于特定的网络硬件，可以运行在局域网、广域网，更适用于互连网中； 统一的网络地址分配方案，使得整个TCP/IP设备在网中都具有唯一的地址； 标准化的高层协议，可以提供多种可靠的用户服务。 TCP/IP分为四个层次，分别是网络接口层、网际层、传输层和应用层。 网络接口层，也被称为网络访问层，包括了能使用TCP/IP与物理网络进行通信的协议，它对应OSI的物理层和数据链路层。TCP/IP标准并没有定义具体的网络接口协议。 网际层是在TCP/IP标准中正式定
