计算机网络简述

前言

计算机网路是一个很庞大的话题。在此我仅对其基础概述以及简单应用进行陈述。后续或有补充以形成完善的计算机网络知识体系。

一.计算机网络的定义

根据百度词条的描述，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，通过通信线路和通信设备连接起来，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。

通俗来说，计算机网络是以实现远程通信和资源共享为目的，大量分散而又互联的计算机的集合。

二.计算机网络的功能

我们需要注意的是，计算机网络并非单个的计算机或者说个别计算机的组成，它实际上是由数台甚至很多台计算机构成的一个网路体系，那么它的功能与作用实际上既包括了计算机个体的作用又包括了其作为一个网络体系的集成化功能，以下介绍的是其作为网络的功能。

1.数据通信

作为计算机网络最基本的功能，数据通信指的就是计算机与计算机之间、计算机与终端、终端与终端之间的各种信息的传输能力，包括我们平常所说的文字信件、新闻信息等等，作为数据被从此端传输到彼端。

2.资源共享

资源指的是网络中的软件、硬件以及种种数据。共享指的是计算机网络中的用户可以共同享有这些资源，并且也可以自己进行上传或者提取来对资源进行操作。

3.分布式处理

当一台计算机的负担过重时，我们就可以调用网络中的其他计算机来分担它的工作，从而达到分布式处理的作用。该功能能够提高问题处理的实时性以及效率。同样的，鉴于分布式处理的好处，计算机的安全性以及可靠性也会得以提高，并且在此基础上还能提高性能，毕竟众人抬火火焰高。

三。计算机网络的组成

计算机网络由网络硬件、网络软件以及协议三部分组成。

1.硬件

网络硬件是计算机网络的物质基础，计算机网络通过硬件实现不同计算机之间的物理连接，同时计算机本身也属于硬件的一类。

硬件大致分为该三类：

(1)可独立工作的计算机

（计算机网络的核心）

A.服务器

服务器向网络用户提供服务，并负责对网络资源进行管理。

像腾讯云，百度云一系列的云服务器是目前主流使用的服务器。实际上，对服务器的理解，我们可以从一个游戏来了解。

MC，我的世界中，许多的玩家即使从未了解过计算机网络的相关知识，也会知道一个东西叫做服务器。在其中不同玩家可以聚集在同一个服务器中进行游玩，他们处于同线程，同时间但是不同地点。其实不同的玩家就对应着不同的计算机，服务器提供游玩的服务以及基本的运营，这就是一个计算机网络中服务器极好的示范。

B.网络工作站

它是一台供用户使用网络的本地计算机。

它与服务器最大的区别就是：服务器可以是集群，但工作站就是一台计算机。它作为独立的计算机为用户服务，同时也可以同其他的工作站进行通信与共享资源。

(2）网络设备

（构成计算机网络的部件）（计算机之间的访问通过网络设备实现）

A.网卡

计算机与传输介质的接口。它具有接受和输送数据包的作用。

B.调制解调器

利用调制解调技术实现数字信号与模拟信号在通信过程中相互转换的设备。

C.中继器

最简单的局域网延伸设备。其作用是放大传输介质上传输的信号。（建议游玩MC中的中继器以便于更好的理解doge）

D.网桥

用于连接使用相同通信协议、传输介质和寻址方式的网络。

E.交换机

F.路由器

G.网关

(3)传输介质

传输介质是网路通信使用的信号线路，实际上我们平常看到的网线就是一种传输介质。它分为无线和有线两种类型。

有线：一般包括双绞线、同轴电缆、光缆...

无线：一般包括无线电、微波、卫星通信...

2.软件

计算机网络中的软件不只是个体所包含的软件，同时包含通信协议等一系列处于网络之中的软件

A.网络操纵系统

用于管理网络软硬件资源，提供简单网络管理功能的系统软件。常见的有Windows、Linux等。

B.网络应用软件

注意这里的软件必须具备网络服务功能。例如浏览器软件，即时通信软件QQ、微信等。

3.网络通信协议

计算机交换信息时需要遵守的约定，规定了互通信息的规则。

四.计算机网络的分类

通常我们对计算机网路进行分类的时候，会从覆盖范围、拓扑结构以及体系结构来进行分类，因为这三者的分类方式是最清晰以及透彻的。

A.按照覆盖范围

按照地域范围分类，是最简单也是最直接的分类方式。

1. 局域网（LAN）：覆盖范围通常在家庭、办公室或学校等小范围内，用于连接个人电脑、打印机、路由器等设备。

2. 城域网（MAN）：覆盖范围通常在城市范围内，用于连接多个局域网，例如连接不同办公楼或校区内的网络。

3. 广域网（WAN）：覆盖范围可以是跨越城市、国家甚至全球范围，用于连接不同地理位置的网络，例如连接不同城市的分公司或连接不同国家的数据中心。Internet是世界上最大的广域网。

4. 互联网（internet）：覆盖范围是全球范围，连接了世界上几乎所有的计算机网络，是全球最大的计算机网络。

5. 无线局域网（WLAN）：基于无线技术，覆盖范围类似于个人局域网，但是不需要通过有线连接，常见于家庭、咖啡店、机场等地方。

6. 蜂窝网络（Cellular**）**：覆盖范围是移动通信网络，可以覆盖整个国家甚至全球范围，用于连接移动设备如手机、平板电脑等。

B.按照拓扑结构

拓扑结构的分类方式可以直观看出计算机网路各部分的组成以及它们连接的方式的优劣。

根据拓扑结构，计算机网络可以分为以下几类：

1. 总线型拓扑结构

所有设备都通过一条共享的传输媒介（通常是一根电缆）连接在一起，形成一个总线，支持双向传输。

优点：得益于其网络结构简单，布线容易，所有设备可以同时访问传输媒介。

缺点：但是如果传输媒介出现故障，所以节点不宜过多，否则整个网络可能会受到影响。

2. 星型拓扑结构

所有设备都连接到一个中心节点（通常是交换机或集线器），中心节点负责转发数据。

优点：如果某个设备出现故障，只会影响到该设备，不会影响整个网络。

缺点：但是如果是中心节点出现故障，整个网络就会瘫痪。

3. 环型拓扑结构

所有设备通过一条环形的传输媒介连接在一起，每个设备都与相邻的两个设备直接相连。环中只允许同一个方向传输数据。

优点：这种拓扑结构的网络中，数据沿着环形传输，结构对称性好，传输速率高。

缺点：但是如果传输媒介出现故障，整个网络可能会受到影响。

4.树型拓扑结构

它将星型和总线型网络结合起来，形状似树，整体呈现分支结构。

优点：分级结构易于扩展，当故障出现时易于隔离。

缺点：对根节点的依赖性较大，一旦根节点出现故障全网瘫痪。

5. 网状型拓扑结构

每个设备都与其他设备直接相连，形成一个网状的结构。大型网络一般使用这种结构。

优点：如果某个设备出现故障，数据可以通过其他路径绕过故障设备进行传输，因此具有很高的可靠性。

缺点：结构复杂，不易进行管理和维护，成本高。

6.混合型拓扑结构

多种拓扑结构进行混合使用。

C.按照体系结构

计算机网路体系结构是指为了实现计算机间的通信工作，把计算机互联的功能划分为有明确定义的层次来进行分类的方式。同时它也规定了同层次实体通信的协议以及相邻层次之间的接口服务。简单来说它就是网络各层及其协议的集合。

1.OSL/RM参考模型

2.TCP/IP参考模型

该模型是当今最为广泛使用的模型，Internet使用的就是该模型。

而实际上这种模型是把第一种模型的前三层划分为了一层，它们的任务是相同的。

其实还有一种五层体系结构，但是实际上该体系结构主要起的是指导以及理解作用，在实际中并不是被公认的结构，这里就不做过多介绍以免误解。