# 第一章 計算機網絡基礎 ## 1.1 計算機網絡的基本概念 　　計算機網絡的發展與計算機技術和通信技術的發展緊密相關。計算機技術發展后，相互通信及資源共享的需求催生了計算機網絡。 ### 1.1.1什么是計算機網絡 　　計算機網絡的定義沒有一個標準答案。較通用的定義是：利用**通信線路**將地理位置不同、具有獨立功能的計算機系統和通信設備連接起來，以網絡軟件及協議實現**資源共享**和**信息傳遞**的系統。 　　可以看出，計算機網絡建立在通信網絡基礎之上，以資源共享和信息交換為目的。 　　利用計算機網絡，我們可以實現打印機等硬件的共享使用；可以瀏覽網絡中共享的文檔、視頻等資源；可以實現遠程實時通信，進行文字、音頻、視頻交流等。 　　 ## 1.1.2 計算機網絡的發展 　　計算機網絡的發展非常迅速，遍布各個領域，已 在人們的生活、工作中普及，成為與日常生活中的水、電一樣的必須品。特別是因特網（Internet）的發展極大的改變了人們的生活，推動了社會、經濟的發展。 　　1946年世界上第一臺電子計算ENIAC問世后的十多年時間內，由于價格很昂貴，電腦數量極少。為提高計算機利用率，將一臺計算機經過通信線路與若干臺終端直接連接，可以把這種方式看做為最簡單的局域網雛形。? 　　最早的Internet源于[ARPAnet](http://baike.haosou.com/doc/1583937-1674376.html)，它是由美國國防部高級研究計劃局（ARPA）于1968年建立項目。現代計算機網絡的許多概念和方法，如分組交換技術都來自ARPAnet。?ARPAnet不僅進行了租用線互聯的分組交換技術研究，而且做了無線、衛星網的分組交換技術研究，其結果導致了TCP/IP問世。 　　1977-1979年，ARPAnet推出了TCP/IP體系結構和協議。1980年前后，ARPAnet上的所有計算機開始使用TCP/IP協議工作，并以ARPAnet為主干網建立了初期的Internet。此后2個著名的科學教育網CSNET和BITNET先后建立。1984年，美國國家科學基金會NSF規劃建立了13個國家超級計算中心及國家教育科技網。隨后替代了ARPANET的骨干地位。?1988年Internet開始對外開放。1991年6月，在連通Internet的計算機中，商業用戶首次超過了學術界用戶，這是Internet發展史上的一個里程碑，從此Internet成長速度一發不可收拾。 　　計算機網絡的發展階段 　　第一代：遠程終端連接 　　20世紀60年代早期 　　面向終端的計算機網絡：主機是網絡的中心和控制者，終端（鍵盤和顯示器）分布在各處并與主機相連，用戶通過本地的終端使用遠程的主機。 　　只提供終端和主機之間的通信，子網之間無法通信。 　　第二代：計算機網絡階段（局域網） 　　20世紀60年代中期 　　多個主機互聯，實現計算機和計算機之間的通信。 　　包括：通信子網、用戶資源子網。 　　終端用戶可以訪問本地主機和通信子網上所有主機的軟硬件資源。 　　電路交換和分組交換。 　　第三代：計算機網絡互聯階段（廣域網、Internet） 　　1981年國際標準化組織(ISO)制訂：開放體系互聯基本參考模型（OSI/RM），實現不同廠家生產的計算機之間實現互連。 　　TCP/IP協議的誕生。 　　第四代：信息高速公路（高速，多業務，大數據量） 　　寬帶綜合業務數字網：信息高速公路 　　ATM技術、ISDN、千兆以太網 　　交互性：網上電視點播、電視會議、可視電話、網上購物、網上銀行、網絡圖書館等高速、可視化。 　　中國的網絡發展史 　　1、Internet的階段性發展 　　我國的INTERNET的發展以1987年通過中國學術網CANET向世界發出第一封E-mail為標志。經過幾十年的發展，形成了四大主流網絡體系，即：中科院的科學技術網CSTNET；國家教育部的教育和科研網CERNET；原郵電部的CHINANET和原電子部的金橋網CHINAGBN。 　　Internet在中國的發展歷程可以大略地劃分為三個階段： 　　第一階段為1987—1993年，也是研究試驗階段。在此期間中國一些科研部門和高等院校開始研究InternetInternet技術，并開展了科研課題和科技合作工作，但這個階段的網絡應用僅限于小范圍內的電子郵件服務。 　　第二階段為1994年至1996年，同樣是起步階段。1994年4月，中關村地區教育與科研示范網絡工程進入Internet，從此中國被國際上正式承認為有Internet的國家。之后，Chinanet、CERnet、CSTnet、Chinagbnet等多個Internet絡項目在全國范圍相繼啟動，Internet開始進入公眾生活，并在中國得到了迅速的發展。至1996年底，中國Internet用戶數已達20萬，利用Internet開展的業務與應用逐步增多。 　　第三階段從1997年至今，是Internet在我國快速最為快速的階段。國內Internet用戶數97年以后基本保持每半年翻一番的增長速度。增長到今天，上網用戶已超過1000萬。據中國Internet絡信息中心（CNNIC）公布的統計報告顯示，截至2003年6月30日，我國上網用戶總人數為 6800萬人。這一數字比年初增長了890萬人，與2002年同期相比則增加了2220萬人。 　　中國目前有五家具有獨立國際出入口線路的商用性Internet骨干單位，還有面向教育、科技、經貿等領域的非營利性Internet骨干單位。現在有600多家網絡接入服務提供商（ISP），其中跨省經營的有140家。 　　隨著網絡基礎的改善、用戶接入方面新技術的采用、接入方式的多樣化和運營商服務能力的提高，接入網速率慢形成的瓶頸問題將會得到進一步改善，上網速度將會更快，從而促進更多的應用在網上實現。 ## 1.1.3 計算機網絡的應用 商業應用 家庭應用 移動應用 ## 1.1.4 計算機網絡的構成 　　總的來說計算機網絡的組成基本上包括：計算機、網絡操作系統、傳輸介質（可以是有形的，也可以是無形的，如無線網絡的傳輸介質就是空間）以及相應的應用軟件四部分。 ## 1.1.4 計算機網絡的分類 　　按覆蓋范圍分： 　　局域網（Local Area Network；LAN） 　　通常我們常見的“LAN”就是指局域網，這是我們最常見、應用最廣的一種網絡。局域網隨著整個計算機網絡技術的發展和提高得到充分的應用和普及，幾乎每個單位都有自己的局域網，有的甚至家庭中都有自己的小型局域網。很明顯，所謂局域網，那就是在局部地區范圍內的網絡，它所覆蓋的地區范圍較小。局域網在計算機數量配置上沒有太多的限制，少的可以只有兩臺，多的可達幾百臺。一般來說在企業局域網中，工作站的數量在幾十到兩百臺次左右。在網絡所涉及的地理距離上一般來說可以是幾米至10公里以內。局域網一般位于一個建筑物或一個單位內，不存在尋徑問題，不包括網絡層的應用。 這種網絡的特點就是：連接范圍窄、用戶數少、配置容易、連接速率高。目前局域網最快的速率要算現今的10G以太網了。IEEE的802標準委員會定義了多種主要的LAN網：以太網（Ethernet）、令牌環網（Token Ring）、光纖分布式接口網絡（FDDI）、異步傳輸模式網（ATM）以及最新的無線局域網（WLAN）。這些都將在后面詳細介紹。 　　城域網（Metropolitan Area Network；MAN） 　　這種網絡一般來說是在一個城市，但不在同一地理小區范圍內的計算機互聯。這種網絡的連接距離可以在10￣100公里，它采用的是IEEE802.6標準。MAN與LAN相比擴展的距離更長，連接的計算機數量更多，在地理范圍上可以說是LAN網絡的延伸。在一個大型城市或都市地區，一個MAN網絡通常連接著多個LAN網。如連接政府機構的LAN、醫院的LAN、電信的LAN、公司企業的LAN等等。由于光纖連接的引入，使MAN中高速的LAN互連成為可能。 城域網多采用ATM技術做骨干網。ATM是一個用于數據、語音、視頻以及多媒體應用程序的高速網絡傳輸方法。ATM包括一個接口和一個協議，該協議能夠在一個常規的傳輸信道上，在比特率不變及變化的通信量之間進行切換。ATM也包括硬件、軟件以及與ATM協議標準一致的介質。ATM提供一個可伸縮的主干基礎設施，以便能夠適應不同規模、速度以及尋址技術的網絡。ATM的最大缺點就是成本太高，所以一般在政府城域網中應用，如郵政、銀行、醫院等。 　　廣域網（Wide Area Network；WAN） 　　這種網絡也稱為遠程網，所覆蓋的范圍比城域網（MAN）更廣，它一般是在不同城市之間的LAN或者MAN網絡互聯，地理范圍可從幾百公里到幾千公里。因為距離較遠，信息衰減比較嚴重，所以這種網絡一般是要租用專線，通過IMP（接口信息處理）協議和線路連接起來，構成網狀結構，解決循徑問題。這種城域網因為所連接的用戶多，總出口帶寬有限，所以用戶的終端連接速率一般較低，通常為9.6Kbps￣45Mbps 如：郵電部的CHINANET，CHINAPAC，和CHINADDN網。 上面講了網絡的幾種分類，其實在現實生活中我們真正遇得最多的還要算是局域網，因為它可大可小，無論在單位還是在家庭實現起來都比較容易，應用也是最廣泛的一種網絡，所以在下面我們有必要對局域網及局域網中的接入設備作一個進一步的認識。 　　無線網 　　隨著筆記本電腦（notebook computer）和個人數字助理 （ Personal Digital Assistant，PDA）等便攜式計算機的日益普及和發展，人們經常要在路途中接聽電話、發送傳真和電子郵件閱讀網上信息以及登錄到遠程機器等。然而在汽車或飛機上是不可能通過有線介質與單位的網絡相連接的，這時候可能會對無線網感興趣了。雖然無線網與移動通信經常是聯系在一起的，但這兩個概念并不完全相同。表1 - 2給出了它們之間的對比。例如當便攜式計算機通過P C M C I A卡接入電話插口，它就變成有線網的一部分。另一方面，有些通過無線網連接起來的計算機的位置可能又是固定不變的，如在不便于通過有線電纜連接的大樓之間就可以通過無線網將兩棟大樓內的計算機連接在一起。 無線網特別是無線局域網有很多優點，如易于安裝和使用。但無線局域網也有許多不足之處：如它的數據傳輸率一般比較低，遠低于有線局域網；另外無線局域網的誤碼率也比較高，而且站點之間相互干擾比較厲害。用戶無線網的實現有不同的方法。國外的某些大學在它們的校園內安裝許多天線，允許學生們坐在樹底下查看圖書館的資料。這種情況是通過兩個計算機之間直接通過無線局域網以數字方式進行通信實現的。另一種可能的方式是利用傳統的模擬調制解調器通過蜂窩電話系統進行通信。在國外的許多城市已能提供蜂窩式數字信息分組數據（ Cellular Digital Packet Data，C D P D）的業務，因而可以通過C D P D系統直接建立無線局域網。無線網絡是當前國內外的研究熱點，無線網絡的研究是由巨大的市場需求驅動的。無線網的特點是使用戶可以在任何時間、任何地點接入計算機網絡，而這一特性使其具有強大的應用前景。當前已經出現了許多基于無線網絡的產品，如個人通信系統（ Personal CommunicationS y s t e m，P C S）電話、無線數據終端、便攜式可視電話、個人數字助理（ P D A）等。無線網絡的發展依賴于無線通信技術的支持。無線通信系統主要有：低功率的無繩電話系統、模擬蜂窩系統、數字蜂窩系統、移動衛星系統、無線L A N和無線WA N等。 　　按拓撲結構分類 　　總線型 　　環型 　　星型 　　網狀 　　按信息的交換方式來分： 　　電路交換 　　報文交換 　　報文分組交換 　　 　　【計算機網絡的發展歷史】 ——出自《百度百科》 點評：一九九三年美國的克林頓政府提出了“信息高速公路”計劃，從而在這十多年間在全球范圍內引發了一場信息風暴，信息技術幾乎觸及了現代生活的方方面面，毫不夸張的說沒有了信息技術，現代文明的生活將無從談起