[工学]计算机网络基础书稿参考.doc

第1章 计算机网络基础 计算机网络给我们的工作、学习和生活带来了革命性的变化。随着各种网络应用的发展，人们的工作效率得以提高；随着远程教育的发展，学习变得更加方便，终生教育成为可能；随着网络游戏、虚拟社区等新兴应用的发展，人们的生活平添了许多乐趣。 计算机网络已经成为人们获取信息的一个重要渠道。2001年9月11日，美国遭到恐怖分子袭击，当电话、电报等传统通信系统几乎都被摧毁时，电子邮件使人们和远方的亲人仍可互通信息。可以说，在这次袭击中，当人类的许多现代文明都面临危险时，只有计算机网络以最顽强的生命力担负起为人类信息交流的使命。根据2006年7月中国互联网络信息中心发布的第18次中国互联网络发展状况统计报告，我国网民总人数大约为12300万人，上网计算机总数约为5450万台。 本章主要介绍计算机网络的基础知识，包括网络的基本概念、数据通信基础、计算机网络的分类和网络协议等。 1.1 计算机网络概述 1.1.1 计算机网络的概念 计算机网络就是为了实现信息共享而利用通信线路连接起来的两台或多台独立计算机的集合。随着网络技术的发展以及网络应用范围的扩展，计算机网络的概念也在发展。这并不是最权威的定义，只是计算机网络定义中的一种。不同的书上，计算机网络的定义也各不相同。关键不是记住计算机网络的定义，而是通过对概念的正确理解把握它的内涵。理解计算机网络需要把握以下两点： （1）组成网络的计算机要求是独立的。每台计算机核心的基本部件，如处理器、系统总线等要求存在并且是独立的。有的计算机系统不满足这一要求，在1980年前后，许多图书馆采用了图书查询系统，采用一台小型机带几十台查询终端的体系结构，如图1.1所示。这种系统不是计算机网络，因为整个系统中除了有一台主机具有处理器外，其他的终端都只有输入/输出设备，不是完整、独立的计算机，所以该系统属于具有一台主机的计算机系统，而不是计算机网络。 （2）计算机网络通信的目的是实现信息共享。有的计算机系统数据通信的目的不是为了实现信息共享，而是为了实现分布式处理等，这种计算机系统也不是计算机网络。如在多处理机系统中，在各个处理器之间虽然也存在数据通信，但数据通信的目的是为了实现多个处理器协同处理一个更大的任务，保证每个处理器都能完成自己的一部分任务而不致发生调度混乱。因此，一个多处理机系统，如双CPU的计算机系统不是计算机网络。在科学计算、天气预报等领域广泛应用的多处理机系统可以看作是处理能力很强的计算机，而不是计算机网络。判断计算机系统是不是计算机网络的一个必要标准，就是系统是否以实现信息共享作为数据通信的目的。当然，并不是说所有分布式处理的系统都不是计算机网络，一个计算机网络也可以实现分布式处理，如有的网络操作系统（Windows Server 2003、Linux等）支持集群的功能，可以实现在网络环境中的多台计算机之间的负载平衡，具有分布式处理的能力。 图1.1 图书查询系统 对于一个系统是否属于计算机网络，可从以上两个方面加以分析。至于计算机网络的实例，读者可以举出许多，在此就不赘述了。接下来介绍计算机网络是怎样产生的。 1.1.2 计算机网络的产生 早期的计算机系统都是相互独立的，要想实现软件或硬件的共享十分困难，需要在人力、物力和时间等方面有很多的投入。例如，用户甲要将自己计算机上的一个文档的打印稿交给乙，而甲的计算机没有连接打印机，乙的计算机连接了打印机，那么甲有以下3种方案可以解决该问题。 方案1：甲可以买一台打印机，连接到自己的计算机上，打印自己的文档并交给乙。这是最直接的方案。 方案2：甲可以把要打印的文档复制到U盘或光盘等存储介质上，把这个存储介质交给乙，乙再把甲的文档复制到自己的计算机上，打印甲的文档。这种方案适合于甲的文档比较少的情况。 方案3：甲可以把乙的打印机拿过来，连接到自己的计算机上，打印自己的文档，再把打印机和打印好的文档一起交给乙。这种方案适合于甲的文档比较多的情况。 如果甲和乙之间距离很远，以上解决办法都会有更多的困难。在没有计算机网络时，人们把一台计算机中存储的数据传送给另外一台计算机，一般要经过很繁琐的步骤和比较长的时间，并且需要人作为数据传输的“交通工具”。这种处理方式曾经被戏称为“运动鞋网络（Sneaknet）”，如图1.2所示。  图1.2 计算机网络产生前的方案 随着技术的发展，人们把独立的计算机通过通信线路连接成小范围的计算机网络，经济地实现了计算机之间的软、硬件共享。这时，对于前面的例子，甲就可以很容易地解决，如图1.3所示。 图1.3 计算机网络产生后的方案 方案1：甲可以把要打印的文档共享给乙，乙用自己的打印机直接打印甲的文档，乙得到了甲的文档。 方案2：乙可以把自己的打印机共享给甲，甲可以使用网络打印机打印自己的文档，乙