第四节 计算机网络
一、计算机网络概念及功能
随着计算机应用的深入，特别是家用计算机越来越普及，一方面希望众多用户能共享信息资源，另一方面也希望各计算机之间能互相传递信息进行通信。个人计算机的硬件和软件配置一般都比较低，其功能也有限，因此，要求大型与巨型计算机的硬件和软件资源，以及它们所管理的信息资源应该为众多的微型计算机所共享，以便充分利用这些资源。
基于这些原因，促使计算机向网络化发展，将分散的计算机连接成网，组成计算机网络。
计算机网络是现代通信技术与计算机技术相结合的产物。所谓计算机网络，就是把分布在不同地理区域的计算机与专门的外部设备用通信线路互连成一个规模大、功能强的网络系统，从而使众多的计算机可以方便地互相传递信息，共享硬件、软件、数据信息等资源。
计算机网络的发展过程大致可以分为具有通信功能的单机系统、具有通信功能的多机系统、计算机网络三个阶段。一个计算机系统连入网络以后，具有共享资源、提高可靠性、分担负荷和实现实时管理等优点。
从20世纪80年代末开始，计算机网络技术进入新的发展阶段，它以光纤通信应用于计算机网络、多媒体技术、综合业务数字网络（ISDN）、人工智能网络的出现和发展为主要标志。20世纪90年代至21世纪初是计算机网络高速发展的时期，计算机网络的应用向更高层次发展，尤其是随着Internet网（互联网）的建立，推动了计算机网络的飞速发展。
计算机网络具有以下几个特点：
开放式的网络体系结构，使不同软硬件环境、不同网络协议的网可以互连，真正达到资源共享、数据通信和分布处理的目标；
向高性能发展，追求高速、高可靠和高安全性；
采用多媒体技术，提供文本、声音、图像等综合性服务；
网络智能化，提高了网络的性能和综合的多功能服务，并更加合理地进行网络各种业务的管理，真正以分布和开放的形式向用户提供服务。
随着社会及科学技术的发展，对计算机网络的发展提出了更高的要求，同时也为其发展提供了更加有利的条件。计算机网络与通信网的结合，使众多的个人计算机不仅能够同时处理文字、数据、图像、声音等信息，而且还可以使这些信息四通八达，及时地与全国乃至全世界的信息进行交换。
一般来说，计算机网络可以提供以下一些主要功能：
资源共享；信息传输与集中处理；均衡负荷与分布处理；综合信息服务。
通过计算机网络可以向全社会提供各种经济信息、科研情报和咨询服务。其中国际互联Internet上的环球信息网（WWW——World Wide Web）服务就是一个最典型也是最成功的例子。再比如，综合业务数字网络（ISDN）就是将电话、传真机、电视机和复印机等办公设备纳入到计算机网络中，提供了数字、语音、图形、图像等多种信息的传输。
计算机网络目前正处于迅速发展的阶段，网络技术的不断更新，进一步扩大了计算机网络的应用范围。除了前面提到的资源共享和信息传输等基本功能外，计算机网络还具有以下几个主要方面的应用。
（1）远程登录：远程登录是指允许一个地点的用户与另一个地点的计算机上运行的应用程序进行交互对话。
（2）传送电子邮件：计算机网络可以作为通信媒介，用户可以在自己的计算机上把电子邮件（E-mail）发送到世界各地，这些邮件中可以包括文字、声音、图形图像等信息。
（3）电子数据交换：电子数据交换（EDI）是计算机网络在商业中的一种重要的应用形式。它以共同认可的数据格式，在贸易伙伴的计算机之间传输数据，代替了传统的贸易单据，从而节省了大量的人力和财力，提高了效率。
（4）联机会议：利用计算机网络，人们可以通过个人计算机参加会议讨论。联机会议除了可以使用文字外，还可以传送声音和图像。
总之，计算机网络的应用范围非常广泛，它已经渗透到国民经济以及人们日常生活的各个方面。
二、计算机网络的分类
计算机网络系统是非常复杂的系统，技术含量高，综合性强。但由于各种不同的计算机网络系统所采用的技术不同，因而反映出的特点也不同。从不同的角度划分、观察网络系统，有利于全面地了解网络系统的特性。
（一）按地理有效范围划分
1.广域网。广域网又称远程网，通常是指作用范围为几十到几千公里的网络，由相距较远的计算机系统或局域网互联而成。其覆盖面积非常辽阔，可以通过微波、卫星把跨省、跨国，甚至跨洲际的计算机联成网络。
2.局域网。通常是指作用范围为几米到几公里的网络。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。一般限于一个单位内部或一个建筑物内，由单位自行组建并专用。
3.城域网。通常是指作用范围在广域网与局域网之间的网络，其运行方式与局域网相似，但距离可达5～50公里。
（二）按通信媒体划分
1.有线网。有线网是采用同轴电缆、双绞线、光纤等物理媒体来传输数据的网络。
2.无线网。无线网是采用微波等形式来传输数据的网络。
（三）按使用范围划分
1.公用网。公用网指为公众提供各种信息服务的网络系统，如因特网。
2.专用网。专用网指只为特定对象提供服务，而不向他人提供服务的网络。
（四）按配置划分
1.同类网。同类网又称对等网，如果在网络系统中，每台计算机既是服务器（提供服务），又是工作站（接受服务），那这个网络系统就是同类网。在同类网中，每台计算机都可以共享其他计算机的资源。
2.单服务器网。在单服务器网络系统中，只有一台计算机作为整个网络的服务器，其他计算机全部是工作站.单服务器网是一种最简单、最常用的网。
3.混合网。在混合网络系统中的服务器不止一个，同时并非每个工作站都可以当作服务器来使用。混合网与单服务器网的差别在于网中有不止一个服务器；混合网与同类网的差别在于每个工作站不能既是服务器又是工作站。
（五）按对数据的组织方式划分
1.分布式数据组织网络系统。在分布式数据组织网络系统中，系统中的资源既是互连的，又是独立的。虽然系统要求对资源进行统一的管理，但分布在各工作站中的资源，由各工作站独立支配。该系统的特点是：系统独立性强，用户使用方便、灵活。但对整个网络系
统来说，管理复杂，保密性、安全性差。
2.集中式数据组织网络系统。集中式数据组织网络系统是将网络系统中的资源进行统一管理，系统中各独立的计算机工作站独立性差，它们必须在主服务器或起决定作用的主计算机支配下进行工作。其特点是：对信息处理集中，系统响应时间短，可靠性高，便于管理，但整个系统适应性差。
三、因特网
因特网也称Internet，是当今世界上最大的计算机互联网络，是广域网的一种。它集现代通信技术、计算机技术和网络技术于一体，是进行信息交流和实现计算机资源共享的最佳手段。
从网络通信技术的观点来看，Internet是一个以TCP/IP（传输控制协议/互联协议，协议就是通信双方在通信时共同遵守的约定）通信协议连接各个国家、各个部门、各个机构计算机网络的数据通讯网。
从信息资源的观点来看，Internet网是一个集各领域、各学科的各种信息资源为一体的供网上用户共享的数据资源网。这个规模宏大的网络，将分布在世界各地的成千上万的网络和计算机连接在一起。
Internet的实用性主要在于它的信息资源，Internet在全球范围内提供极为丰富的信息资源。Internet刚开始时，应用范围仅仅局限在教育和科研部门，但现在Internet的应用范围早已不仅仅局限在教育和科研部门，而已被政府、医疗保健、团体、公司、军事、出版等各个领域采用，并已进入千家万户，它对社会生活的影响越来越大。在我国已有中国科技网（CSTNET）、中国公用计算机互联网（China Net）、中国教育和科研计算机互联网（CERNET）和中国金桥网（China GBN）等与Internet相连。
（一）因特网协议——TCP/IP协议
互联协议是用于实现各种同构计算机、网络之间，或异构计算机、网络之间通信的协议。各种计算机或网络通常都有各自环境下的网络协议。各专用网络协议互不相同，这使得不同计算机与计算机、不同的网络之间难以互联通信。从用户角度看，最好是在其计算机联网后就能透明地访问所有与该网相连的资源，包括异构的网络和主机上的资源。这就需要有一种公共的网际协议，把各个异构网络或主机连接成可以相互通信和资源共享的同构网。
TCP/IP协议成功地解决了不同网络之间难以互联的问题，实现了异构网互联通信。TCP/IP是当今网络互联的核心协议，可以说没有TCP/IP协议就没有今天的网络互联技术，就没有今天的以互联技术为核心建立起来的Internet。
（二）因特网的应用
因特网的主要应用领域包括电子邮件、远程登录、文件传输、新闻组、万维网、电子公告板等。从使用者的角度，因特网的主要应用领域有浏览网络信息、运行网络应用软件、收发电子邮件等。
1.电子邮件。电子邮件简称E-mail，是网上用户利用计算机相互通信和联络的一种方式。凡是具有电子邮件地址的Internet用户可以利用Internet发送或接收邮件。
2.远程登录。在分布式计算机与分布式计算环境中，常常需要调用位于远地计算机上的计算资源，协助完成本地计算机上的作业或进程，使得多台计算机能共同地完成一个较大的任务。Telnet是人们为网络系统开发的一种能够使本地计算机暂时成为远程计算机终端的通信协议。它允许用户在本地计算机上与远地计算机上的服务器建立通信连接，然后将本地计算机上输入的字符串直接送到远地计算机上执行，用户可以实时使用远程计算机对外开放的相应资源。这样用户就可以通过自己的鼠标和键盘使用远端的计算机。
远程登录是网络环境下实现资源共享的有效手段。
3.文件传输。文件传输就是利用网络将一台计算机磁盘上的文件传输到另一台计算机的磁盘上。文件传输服务使用文件传输协议。
4.新闻组。新闻组的主要功能是为广大用户提供各个领域的信息，以及供大众交流思想、信息和看法的论坛。用户既可以通过电子邮件随时与新闻组通信，又可以转到其他新闻组去阅读别人谈论的话题，还可以提问、解答和发表看法等。
5.万维网。万维网简称为www，是World Wide Web的缩写，也可称为3W或Web。万维网是由无数网页组合在一起的网页世界，是Internet上全球范围的超文本信息查询工具，用户只要知道目标对象的网页地址，就可以利用WWW浏览它所提供的信息。
6.电子公告板。电子公告板简称为BBS，是Bulletin Board System的缩写。
BBS是一种电子信息服务系统。它向用户提供了一块公共电子白板，每个用户都可以在上面发布信息或提出看法。BBS可以根据不同的主题划分为多个讨论区，在每个讨论区中有一个较集中和固定的主题，用户可以关注某一主题或对某一主题发表看法，还可以利用它和未见面的朋友聊天、组织沙龙、讨论问题、获得帮助，也可以为别人提供信息。
（三）网址
Internet网址是因特网重要标识，浏览网络信息、运行网络应用软件都必须输入Internet网址。Internet网址主要有以下几种表示方法：
1.IP地址。Internet连接着无数台主机，为了明确区分Internet上的每一台主机，就要为每一台人网主机分配一个IP地址。IP地址是一个32位的二进制数，由于阅读二进制数很不方便，因此通常把32位IP地址分成4组十进制数表示，组与组之间用圆点进行分隔。
2.域名。由于数字形式的IP地址不便于用户记忆和使用，人们建立了一套与IP地址相对应的域名管理系统。域名一般用通俗易懂的缩写字母表示。其一般格式为：WWW.（用户名）.（二级域名）.（一级域名）。
一级域名也称顶级域名，除美国外，世界上每个国家或地区都具有唯一的一级域名，例如“cn”代表中国，“jp”代表日本，“uk”代表英国。
二级域名一般为该主机所隶属的行业。例如，“edu”为教育机构，“com”为商业机构，“net”为主要网络支持中心，“gov”为政府部门，“mil”为军事组织，“int”为国际组织，“ac”为科研机构，“org”为非营利组织等。
例如，中华人民共和国财政部网页的域名为www.mof.gov.cn，其中“cn"是一级域名，表示中国；“gov”是二级域名，表示是政府部门的网站或网页；“mof”是用户名，是中华人民共和国财政部的英文缩写；“WWW”是World Wide Web的缩写。
3.网络文件地址。网络上的所有数据信息，包括文字信息和应用软件，都视为网络文件。为了便于查找，每个网络文件都有唯一的地址。
网络文件地址表示格式：（协议）：//（服务器类型）.（域名）/（目录）/（文件名）例如，财政部网站上《中华人民共和国会计法》的地址是：
http://www.mof.gov.cn/kjs/zhengwuxinxi/kuaijifagui/200806/t20080618-46311.html
4.电子邮件地址。每个收发电子邮件的用户都必须有一个电子邮件地址。电子邮件主要用来标识电子邮件用户，以便处理用户的电子邮件业务。
电子邮件地址的一般格式如下：（用户名）@（电子邮件服务器域名）
这里的用户名是由用户在申请电子信箱时自己确定的，邮件服务器地址通常采用该主机的域名地址。例如，hztdun@126.com。其中@读作“at”，表示“在”的意思；hztdun代表名为“hztdun”的电子邮件用户名；126.com代表电子邮件服务器。
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