自20世纪60年代计算机网络问世以来，其已经渗入到人们工作、 学习和生活的各个方面。在家中，人们可以通过Modem、ISDN一线通、ADSL调制解调器以电话线方式或通过网卡以LAN方式连接到Internet中， 享受Internet所提供的便捷服务，如浏览网页、FTP文件下载或上传、浏览BBS公告板、网上聊天、发送或接收电子邮件、玩网络游戏等。现代社会，网络与网络应用无处不在， 人们必须了解和掌握计算机网络基础知识。
6.1.1 计算机网络的产生与发展
计算机网络的发展几乎与计算机的发展同时起步。 1946年诞生了世界上第一台电子计算机ENIAC， 开创了迈进信息社会的新纪元。 1952年， 美国利用计算机技术建立了半自动化的地面防空系统 (SAGE System)， 它将雷达信息和其他信号经远程通信线路送至计算机进行处理， 第一次利用计算机网络实现远程集中控制， 可以看作是计算机技术与通信技术的首次结合， 这便是计算机网络的雏形。 1969年， 美国国防部的高级研究计划局 (DARPA) 建立了世界上第一个分组交换网——ARPANET， ARPANET的诞生是计算机网络发展过程的一个里程碑。 1972年， 在首届国际计算机通信会议 (ICCC) 上首次公开展示了ARPANET的远程分组交换技术。 1976年， 美国Xerox公司开发了基于载波监听多路访问/冲突检测 (CSMA/CD) 原理， 用同轴电缆连接多台计算机的局域网， 取名以太网。
计算机网络出现的历史不长， 但发展的速度却很惊人。 计算机网络也经历了从简单到复杂、 从单机到多机的发展过程。
6.1.2 计算机网络的定义
对于计算机网络， 多年来一直没有一个严格的定义， 并且随着计算机技术和通信技术的发展而具有不同的内涵。 目前， 一些较为权威的人士认为: 将地理位置不同， 具有独立功能的多个计算机系统通过通信设备和线路连接起来， 以功能完善的网络软件 (即网络的通信协议、 信息交换方式及网络操作系统等) 实现网络中资源共享的系统， 称为计算机网络。
一个计算机网络必须具备以下3个基本要素。
(1) 至少有两个具有独立操作系统的计算机， 且它们之间有共享某种资源的需求。
(2) 两个独立的计算机之间必须通过某种通信手段连接。
(3) 网络中各个独立的计算机之间要能相互通信， 必须制定各方认可的规范标准或协议。
以上3条是组成一个网络的必要条件， 三者缺一不可。
总之， 计算机网络是由计算机系统、 数据通信系统和网络系统软件组成的一个有机整体。
6.1.3 计算机网络的分类
1. 按照计算机网络的规模大小和延伸距离远近分类
1) 局域网 (LAN)
局域网络是一种在小区域内使用的由多个计算机组成的网络。 主要特征有:
(1) 覆盖的地理范围较小， 通常为一个单位所拥有。
(2) 数据传送速率较高 (1～100Mb/s)。
(3) 传送误码率较低(一般为10-11～10-8)。
(4) 网络结构比较规范 (有星形、 总线形和环形等几种连接方法)。
(5) 具有较低的时延。
此类网络较多为单位所用，其结构示例如图6-1所示。
图6-1 企业局域网
2) 城域网 (MAN)
城域网基本上是一个大型的局域网， 通常采用的是与局域网相近的技术。 它可以覆盖一个临近的公司办公室和一个城市， 地理范围可以从几十千米到上百千米。其示例如图6-2所示。
图6-2 城域网
3) 广域网 (WAN)
广域网是一种跨越大的地理范围的网络， 又称远程网。 互联网可以视为世界上最大的广域网。其示例如图6-3所示。
图6-3 广域网
2. 按网络拓扑结构划分
计算机网络的物理连接方式叫作网络的拓扑结构。 按照网络的拓扑结构， 计算机网络可分为以下3类。
1) 星形拓扑结构
星形结构是以一个节点为中心的处理系统，各种类型的入网机器均与该中心节点以物理链路直接相连，如图6-4所示。
其优点为:
(1) 由于中央有一集中点， 因此容易排除故障。
(2) 由于每个节点都与中央节点直接相连， 故单个连接的故障只影响一个节点， 不会影响整个网络。
(3) 由于每个节点都直接连接到中央节点， 因此， 故障容易被检测出并被排除。
(4) 网络结构简单， 建网容易。
其缺点为:
(1) 整个网络过分依赖中央节点， 若中央节点发生故障， 则整个网络无法工作。
(2) 每个节点直接与中央节点相连， 需要大量的电缆， 费用太高。
(3) 扩充新节点困难。
2) 总线形拓扑结构
总线形结构是将所有的入网计算机通过相应的硬件接口直接接入到一条通信线路(即总线) 上，如图6-5所示。
图6-4 星形拓扑
图6-5 总线形拓扑
其优点为信道利用率较高， 结构简单， 价格相对便宜， 新节点增加简单， 易于扩充。
其缺点为同一时刻只能有两个网络节点相互通信， 网络延伸距离有限， 网络容纳节点数有限。
目前， 在局域网中多采用此结构。
3) 环形拓扑结构
环形结构是指将各台联网的计算机用通信线路连接成一个闭合的环， 如图6-6所示。
其优点为一次通信信息在网络中最大传输延迟是固定的， 每个网络节点只与其他两个节点以物理链路直接相连。 因此传输控制机制简单， 实时性强。
其缺点为一个节点出现故障可能会终止整个网络运行， 因此可靠性较差。
4) 树形拓扑结构
树形结构实际上是星形结构的变形， 它将原来用单独链路直接连接的节点通过多级处理主机进行分级连接， 网络中的各节点按层次进行连接， 如图6-7所示。
图6-6 环形拓扑
图6-7 树形拓扑
其优点为降低了通信线路成本。
其缺点为网络中除最低层节点及其连线外， 任一节点或连线的故障均影响其所在支路网络的正常工作。
各种网络拓扑结构各有优缺点， 在实际建网过程中， 到底应该选用哪一种网络拓扑结构要依据情况而定。
3. 按数据传输方式分类
根据数据传输方式的不同， 计算机网络又可以分为 “广播网络” 和 “点对点网络” 两大类。
(1) 广播网络。 广播网络中的计算机或设备使用一个共享的通信介质进行数据传播， 网络中的所有节点都能收到任何节点发出的数据信息。 发送的包带有接收计算机的地址 (通常称为目的地址)， 所有接收到该包的计算机将检查目的地址是否与本机地址相同， 如相同， 则接收该包， 否则丢弃。
(2) 点对点网络。 点对点网络中的计算机或设备以点对点的方式进行数据传输， 两个节点间可能有多条单独的链路。 这种传播方式主要应用于广域网中。
4. 按使用网络的对象分类
按使用网络的对象不同可分为专用网和公用网。 专用网一般由某个单位或部门组建， 使用权限为单位或部门内部所有， 不允许外单位或部门使用， 如银行系统的网络。 而公用网由电信部门组建， 网络内的传输和交换设备可提供给任何部门和单位使用， 如Internet。
另外， 还可按网络组件的关系及通信传输介质等来划分网络。
6.1.4 计算机网络的组成
从资源构成的角度讲， 计算机网络是由硬件和软件组成的。 常用的硬件有计算机、 网络接口卡、 通信介质及各种网络互联设备等。 网络软件包括网络操作系统、 网络协议软件、 网络管理软件、 网络通信软件和网络应用软件等。
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