计算机网络基础：概念、组成、功能与分类详解
计算机网络基础：概念、组成、功能与分类详解
计算机网络是现代信息技术的重要组成部分，它将地理位置不同的具有独立功能的计算机系统通过通信设备和线路连接起来，实现资源共享和信息传递。本文将从概念、组成、功能和分类等多个维度，全面介绍计算机网络的基础知识。
1. 知识脑图
（此处应有知识脑图，但原文中未提供具体图片内容）
2. 计算机网络的概念
一般认为，计算机网络是一个将地理位置不同的、具有独立功能的计算机系统，通过通信设备（如路由器）与线路（如光纤）连接起来，由功能完善的软件实现资源共享和信息传递的系统。计算机网络是一些互联的、自治的计算机系统的集合。
3. 计算机网络的组成
（1）从组成部分来看
一个完整的计算机网络主要由硬件、软件和协议三大部分组成，缺一不可。硬件主要由主机（也称端系统）、通信链路（如双绞线、光纤）、交换设备（如路由器、交换机等）和通信处理机（如网卡）等组成。软件主要包括各种实现资源共享的软件和方便用户使用的各种工具软件（如网络操作系统、邮件收发程序、FTP程序、聊天程序等）。协议是计算机网络的核心，协议规定了网络传输数据时所遵循的规范。
（2）从工作方式来看
计算机网络（主要指Internet）可分为边缘部分和核心部分。边缘部分由所有连接到因特网上、供用户直接使用的主机组成，用来进行通信（如传输数据、音频或视频）和资源共享。核心部分由大量的网络和连接这些网络的路由器组成，它为边缘部分提供连通性和交换服务。
（3）从功能组成来看
计算机网络由通信子网和资源子网组成。通信子网由各种传输介质、通信设备和相应的网络协议组成，它使网络具有数据传输、交换、控制和存储的能力，实现计算机之间的数据通信。资源子网是实现资源共享功能的设备及其软件的集合，向网络用户提供共享其他计算机上的硬件资源、软件资源和数据资源的服务。
4. 计算机网络的功能
（1）数据通信
数据通信是计算机网络最基本和最重要的功能，实现联网计算机之间的各种信息传输，并将分散在不同地理位置的计算机联系起来，进行统一的调配、控制和管理。
（2）资源共享
资源共享可以是软件共享、数据共享和硬件共享。计算机网络中的资源互通有无，分工协作，从而极大地提高硬件资源、软件资源和数据资源的利用率。
（3）分布式处理
当计算机网络中的某个计算机系统负荷过重时，可以将其处理的某个复杂任务分配给网络中的其它计算机系统，让它帮你处理，从而利用空闲计算机资源以提高整个系统的利用率。
（4）提高可靠性
计算机网络中的各台计算机可以通过网络互为替代机，当一台计算机崩了，可以让另一台计算机来完成它的工作。
（5）负载均衡
将工作任务均衡的分配给计算机网络中的各台计算机。
（6）其它
计算机网络还可以实现电子化办公与服务、远程教育、娱乐等功能。
5. 计算机网络的分类
（1）按分布范围分类
- 广域网（WAN）：也称远程网。关于网提供长距离通信，通常是几十千米到几千千米的区域，比如跨国通信。连接关于网的各结点交换机的链路一般都是高速链路，具有较大的通信容量。
- 城域网（MAN）：覆盖范围跨越几个街区甚至整个城市，覆盖范围约5~50km，城域网大多采用以太网技术，因此有时也常并入局域网的范围进行讨论。
- 局域网（LAN）：范围几十米到几千米的区域。一般用微机或工作站通过高速线路相连。传统上，局域网使用广播技术，而广域网使用交换技术。
- 个人区域网（PAN）：覆盖范围大约十米左右。指在个人工作的地方将消费电子设备（如平板电脑、智能手机等）用无线技术连接起来的网络，也常称为无线个人区域网（WPAN）。
（2）按传输技术分类
- 广播式网络：所有联网计算机都共享一个公共通信信道。当一台计算机利用共享通信信道发送报文分组时，所有其他计算机都会收听到这个分组。接受到该分组的计算机将通过检查目的地之来决定是否接受该分组。
- 点对点网络：每条物理线路连接一对计算机。
（3）按拓扑结构分类
网络拓扑结构是指网络总的结点（路由器、主机等）于通信线路（网线）之间的几何关系（如总线形、环形）表示的网路结构，主要指通信子网的拓扑结构。分为四类：总线形、星形、环形、网状形。
- 总线形：用单根传输线把计算机连接起来
- 星形：每个终端或计算机都以单独的线路和中央设备相连
- 环形：所有计算机接口设备连接成一个环
- 网状形：一般情况下，每个结点至少有两条路径与其他结点相连，多用于广域网
（4）按使用者分类
- 公用网（Public Network）：也称公众网。指电信公司出资建造的大型网络。
- 专用网（Private Network）：指某个部门为满足本单位特殊业务需要而建造的网络。这种网络不向本单位以外人提供服务。如铁路、典礼、军队等部门专用网络。
（5）按交换技术分类
- 电路交换网络：在源结点和目的结点之间建立起一条专用的通路用于传输数据，包括建立连接（占用通信资源）、传输数据（一直占用通信资源）和断开连接（释放通信资源）三个阶段。最典型的电路交换网是传统电话网络。该类网络的特点是整个报文的比特流连续的从源点直达终点，好像在一条管道中传送。
- 报文交换网络：也称存储-转发网络。用户数据加上源地址、目的地址、校验码等辅助信息，然后封装成报文、这个报文传送到相邻结点，全部存储后，再转发给下一个结点，重复这一过程直到到达目的结点，每个报文可以单独选择到达目的结点的路径。
- 分组交换网络：也称包交换网络。其原理是将数据分成较短的固定长度的数据块，在每个数据块中加上目的地址、源地址等辅助信息组成分组（包），以储存-转发方式传输。
（6）按传输介质分类
传输介质可分为有线和无线两大类。有线网络可分为双绞线网络、同轴电缆网络等。无线网络可分为蓝牙、微波、无线电等类型。