第1章计算机网络基本概念

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1、第1章计算机网络的基本概念1第1章计算机网络的基本概念基本要求：掌握计算机网络的定义和分类，掌握计算机网络的拓扑结构；理解计算机网络的组成；了解计算机网络的发展过程；了解计算机网络的功能与应用。本章难点：计算机网络的拓扑结构教学时数与实验：4-5学时，无实验。自上个世纪60年代计算机网络问世以来，计算机网络已经深入到我们人类工作、学习和生活的方方面面。相信绝大多数同学们在学习这门课程以前都有过上网的感受或体验。在家中，我们可以通过“猫”、ADSL调制解调器以电话线方式或通过网卡以LAN方式连接到因特网中，享受因特网所提供的多种多样的服

2、务，如WWW浏览、FTP文件下载或上传、BBS公告板、网上聊天、发送或接收电子邮件、网络游戏等等，这些服务不仅拓展了我们获取信息、与他人交流的渠道，也丰富了我们的生活、工作、学习和娱乐方式。事实上，我们不仅在家中，我们在学校、在单位、在企业或公司、甚至在一些公共场所也都可以实现对因特网的访问；同样，我们不仅在因特网上可以获得多种网络服务，在其他的许多地方也都可以感受到各种网络应用的存在，如超市、银行、医院、企业和政府部门等。总之，网络与网络应用无处不在，以至于我们已经将其视为我们社会生活的一个不可缺少的部分。那么到底什么是计算机网络呢

3、？网络通信以及网络上的应用是如何被实现的呢？这就是我们在该门课程中所要关注和研究的问题。而且这个问题是如此复杂和有意思，我们将要在多个章节中将其分成若干主题进行探讨。本章我们先来学习有关计算机网络的一些基本概念。1.1计算机网络的定义在给出计算机网络的定义之前，我们先来回顾一下大家早已非常熟悉的所谓“网络”的概念。“网络”通常是指为了达到某种目标而以某种方式联系或组合在一起的对象或物体的集合。如我们日常生活中四通八达的交通系统、供水或供电系统、邮政系统等都是某种形式的网络。那么什么是计算机网络呢？计算机网络是指将地理位置不同且功能相对

4、独立的多个计算机系统通过通信线路相互连在一起、由专门的网络操作系统进行管理，以实现资源共享的系统。“地理位置不同”是指计算机网络中的计算机通常都处于不同的地理位置。例如，当同学们通过因特网访问网络服务时，被访问的主机在地理上往往是不可见的，不仅如此，这个主机还可能与同学们位于不同的城市、省份乃至不同的国家。事实上，在绝大部分情1换页计算机网络技术2况下大家甚至不知道也不需要知道它所处的确切位置。正是地理位置分布性所形成的空间障碍，才成了我们以组建计算机网络的方式来实现资源共享的原始驱动因素。“功能相对独立”是指相互连接的计算机之间不存

5、在互为依赖的关系。作为各自独立的计算机系统，它们具有各自独立的软件和硬件，任何一台计算机都可以脱离网络和网络中的其他计算机独立工作。例如，同学们家里用于上网的计算机既可以连在网上使用，也可以脱离网络以单机方式运行。当这些地理位置不同计算机组成计算机网络时，必须通过通信线路将它们互连起来。通信线路由通信介质和通信控制设备组成。但是，单纯依靠计算机之间的物理连接是远远不够的，为了在这些功能相对独立的计算机之间实现有效的资源共享，还必须提供具备网络软、硬件资源管理功能的系统软件，这种系统软件就是网络操作系统。组建计算机网络的根本目的是为了实

6、现资源共享。这里的资源既包括计算机网络中的硬件资源，如磁盘空间、打印机，绘图仪等，也包括软件资源，如程序、数据等。1.2计算机网络的发展过程尽管我们在上面给计算机网络下了一个较严格的定义，但是处于发展初级阶段的计算机网络并不具备上述定义中所提到的各个限定条件。计算机网络从问世至今已经有半个世纪的时间，其间历经了四个发展阶段，即初级阶段、计算机-计算机网络阶段、标准或开放的计算机网络阶段和高速、智能化的计算机网络阶段。1.2.1计算机网络的初级阶段在上个世纪50年代，由于计算机的造价昂贵，所以计算机资源匮乏且放置集中。需要使用计算机的用

7、户必须亲自携带程序，到放置计算机的机房进行手工操作，这为用户使用计算机带来了极大的不便。而具有收发功能的终端机(terminal)的出现解决了这一问题，人们通过通信线路将计算机与终端相连，通过终端进行数据的发送和接收，这种“终端-通信线路-计算机”的模式被称为远程联机系统，由此开始了计算机和通信技术相结合的年代，远程联机系统就被称为第一代计算机网络。如图1.1所示，远程联机系统为了适应多台终端与一台计算机相连的情况，通常在计算机与终端间加入了多重线路控制器。但是当终端数增加时，该系统会产生明显的缺陷，一是数据处理性能下降。计算机不仅要

8、完成数据处理工作，还要承担终端和计算机之间的通信工作，随着接入计算机的终端的不断增加，大量的通信任务会大大降低计算机的数据处理效率；二是线路浪费大。由于该系统中每个终端都单独使用一条线路与计算机相连，导致线路利用率很低。