网络的组成与作用

3.1.1　网络的组成与作用

当今是一个网络的时代，在办公室中，不同员工的电脑可以通过计算机网络相连;在宿舍或家里，电脑通过电话线或其他方式接入互联网。那么网络到底是什么呢?计算机网络是把分布在不同地点的且具有独立功能的计算机，通过通信设备和线路连接起来，在功能完善的网络软件的支持下，遵照一定的协议实现网络中信息传递和资源共享的系统。图3-1描述了一个简单网络的组成部分，据此我们可以知道，无论网络有多么庞大和复杂，计算机网络都必须包含以下几个部分。

计算机。网络首先是一些计算机的集合，这些计算机包括了高性能的专用服务器，也可以是计算能力较弱的个人电脑、笔记本电脑，甚至是手机、PDA(个人数字助理)等移动计算设备。每台需要连入网络的电脑必须具有一个网络接口设备，称为网络适配器，简称网卡(network interface card，NIC)，用来负责计算机和网络之间的数据转换。目前大多数的电脑都已经将网卡集成在主板上。每一个网卡在出厂时被给定一个唯一的网络地址，称为MAC地址(Media Access Control，介质访问控制地址)，MAC地址被直接写入在网卡中，因此它是网卡的物理地址。MAC地址在网络中有着重要的作用，在“3.3节局域网”中会做进一步介绍。

通信介质。网络中有许多计算机，这些计算机并不是孤立的，而是通过通信介质(或者说传输媒介)连接起来的，它是计算机之间进行数据传输和接收的媒介。通信介质可以是有线的，如双绞线、同轴电缆或光纤，也可以是无线的如微波、通信卫星、无线电、蜂窝系统等。

通信控制设备。计算机之间仅仅靠通信介质连接起来还不够，为了实现数据的通信，还需要一些通信控制设备，以支持计算机之间的数据传输和接收。通信控制设备可以分为两大类，一类是接入设备，如调制解调器(Modem)，通过这些设备计算机可以接入互联网;另一类是连接设备，如集线器(hubs)、交换机(switch)、路由器(router)等，用来把若干小的网络连接成一个更大的网络。3.3、3.4、3.5节中我们将陆续介绍这些设备的原理和功能。

图3-1　典型网络的组成部分

网络软件。每台计算机上都有如网络操作系统之类的软件控制数据的传入和传出，进行网络通信的管理和网络资源的协调。

协议。在一个典型的通信网络中，传送信息需要各种软硬件的协同工作。通过遵守一些称为协议的共同规则，网络中不同的组件得以进行通信。协议(protocol)是用来管理网络节点之间的信息传输的一套规则和流程。常见的协议主要有电子电气工程师协会制定的IEEE 802系列协议、国际标准化组织(International Standards Organization，ISO)给出的开放系统互联的(OSI)7层参考模型以及美国国防部开发定义Internet如何工作的传输控制协议/互联网协议(Transmission Control Protocol/Internet Protocol，TCP/IP协议)。3.4节与3.6节将要介绍的以太网、互联网的关键工作原理就是这些协议。

为什么要网络

网络能向用户提供数据的传输和资源的共享，而用户本身无需考虑自己以及所用资源在网络中的位置。网络的这种功能极大地改变了人们的学习、工作和生活方式，也使得网络成为人类生活中必不可少的一部分。

数据通信是计算机网络的最基本的功能，也是实现其他功能的基础，它是指实现计算机与终端、计算机与计算机间的数据传输。传输的数据包括文字信件、图片资料、新闻消息、咨询信息、报纸版面等。利用这一特点，可将分散在各个地区的单位或部门用计算机网络联系起来，进行统一的调配、控制和管理。

这里的资源指的是网络中的硬件、软件和数据资源，网络允许其用户部分或全部地使用这些资源。例如，网络为用户提供了访问特殊装置的能力，包括高速打印机、绘图仪或彩色打印机;在光盘容量有限时，把软件的备份放到服务器上，然后下载到每一台需要安装的机器上实现软件的共享;一旦信息系统搜集到客户和市场的数据，通过网络，管理者就会马上看到它们，另外，一个部门的员工也可以很容易地拿到另一个部门的数据。从以上的例子可以看出，网络上的计算机不仅可以使用自身的资源，也可以共享网络上的资源，因而大大节省了全系统的投资费用，提高了计算机软硬件的利用率，增强了网络上计算机的处理能力。