1.2 计算机网络的概念、功能和应用

计算机网络是计算机技术与通信技术相结合的产物，它实现了远程通信、远程信息处理和资源共享。经过几十年的发展，计算机网络已由早期的“终端—计算机网”“计算机—计算机网”发展成为现代具有统一网络体系结构的计算机网络。

1.2.1 计算机网络的概念

计算机网络不仅仅只是进行科研和学术交流的工具，它已经深入到社会生活的每一个角落，改变着人们传统的生活和工作方式。

1.计算机网络的定义

随着网络技术的更新，计算机网络的定义可从不同的角度加以描述，目前人们已公认的计算机网络的定义是：计算机网络是将地理位置不同，且有独立功能的多个计算机系统利用通信设备和线路互相连接起来，且以功能完善的网络软件（包括网络通信协议、网络操作系统等）实现网络资源共享的系统。

在上述定义中，我们可以看出计算机网络有以下特点。

（1）计算机的数量是“多个”，而不是单一的。

（2）计算机是能够独立工作的系统。任何一台计算机都不能干预其他计算机的工作，例如启动、停止等。任意两台计算机之间没有主从关系。

（3）计算机可以处在异地。每台计算机所处的地理位置对所有的用户都是完全透明的。

（4）处在异地的多台计算机由通信设备和线路进行连接，从而使各自具备独立功能的计算机系统成为一个整体。

（5）在连接起来的系统中，必须有完善的通信协议、信息交换技术、网络操作系统等软件，对这个连接在一起的硬件系统进行统一的管理，从而使其具备数据通信、远程信息处理和资源共享功能。

2.计算机网络的组成

一个基本的计算机网络通常由以下几个部分组成。

（1）连接介质

连接两台或两台以上的计算机所需的传输介质。连接介质可以是双绞线、同轴电缆或光纤等“有线”介质，也可以是微波、红外线、激光、通信卫星等“无线”介质。

（2）通信协议

计算机之间要交换信息、实现通信，彼此就需要有某些约定和规则——网络协议。目前有很多网络协议，有一些是各计算机网络产品厂商自己制定的，也有许多是由国际组织制定的，它们已构成了庞大的协议集。

（3）网络连接设备

异地的计算机系统要实现数据通信、资源共享还必须有各种网络连接设备，如中继器、网桥、路由器和交换机等。

（4）网络管理软件

包括通信管理软件、网络操作系统、网络应用软件等。

（5）网络管理员

一个计算机网络需要有网络管理人员对网络进行监视、维护和管理，保证网络能够正常有效地运行。

1.2.2 计算机网络的功能

当今时代，计算机网络为人们的生活注入了丰富的色彩。通过网络，人们可以进行文字、语音或视频聊天，可以查看新闻，在线看电影、玩游戏，也可以查询资料、在线学习等；对于企业用户，网络可以帮助他们宣传产品，直接进行网上交易等。总的来说，计算机网络不但提供了新的生活方式，还提供了资源共享和数据传输的平台。

图1-4所示为通过网络进行的远程监控，图1-5所示为通过Internet连接的网络电话。

计算机网络是将地理位置不同、具有独立功能的多台计算机及其外部设备，通过通信线路连接起来，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。

计算机网络的基本功能可以归纳为4个方面。

1.资源共享

所谓的资源是指构成系统的所有要素，包括软、硬件资源，例如计算处理能力、大容量磁盘、高速打印机、绘图仪、通信线路、数据库、文件和其他计算机上的有关信息。

由于受经济和其他因素的制约，这些资源并非（也不可能）所有用户都能独立拥有。而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，因而增强了网络上计算机的处理能力，提高了计算机软硬件的利用率。

计算机网络建立的最初目的就是实现对分散的计算机系统的资源共享，以此提高各种设备的利用率，减少重复劳动，进而实现分布式计算的目标。

2.数据通信

数据通信功能即数据传输功能，这是计算机网络最基本的功能，主要完成计算机网络中各个节点之间的系统通信。用户可以在网上传送电子邮件、发布新闻消息，进行电子购物、电子贸易、远程电子教育等。

计算机网络使用初期的主要用途之一就是在分散的计算机之间实现无差错的数据传输。同时，计算机网络能够实现资源共享的前提条件，就是在源计算机与目标计算机之间完成数据交换任务。

3.分布式处理

通过计算机网络，可以将一个任务分配到不同地理位置的多台计算机上协同完成，以此实现均衡负荷，提高系统的利用率。

对于许多综合性的重大科研项目的计算和信息处理，利用计算机网络的分布式处理功能，采用适当的算法，将任务分散到不同的计算机上共同完成。同时，连网之后的计算机可以互为备份系统，当一台计算机出现故障时，可以调用其他计算机实施替代任务，从而提高了系统的安全可靠性。

4.网络综合服务

利用计算机网络，可以在信息化社会实现对各种经济信息、科技情报和咨询服务的信息处理。计算机网络可以对文字、声音、图像、数字、视频等多种信息进行传输、收集和处理。综合信息服务和通信服务是计算机网络的基本服务功能，因为它们的存在，文件传输、电子邮件收寄、电子商务、远程访问等得以实现。

1.2.3 计算机网络的用途

计算机网络的主要应用场合可以分为面向企业的应用和面向公众的应用。

1.面向企业的应用

在面向企业的应用中，计算机网络主要有4个典型应用。

（1）解除“地理位置的束缚”。让网络上的用户，无论身处何方，也无论资源的物理位置在哪里，都能使用网络中的程序、设备和数据。

（2）依靠可替代的资源来提供高可靠性。例如，所有的文件可以在两台或3台计算机上留有副本，如果其中之一不能使用，还可以使用其他的副本。

（3）节约经费。系统设计者用多台功能强大的个人计算机来组建系统，每个用户使用一台个人计算机，数据则存放在一台或多台共享的文件服务器里，可以节省设备费用。在这一模式中，用户称作客户（Client），而整个结构称作“客户—服务器模型”。

（4）为分布在各地的人员提供强大的通信手段。通过网络，两个或多个生活在不同地方的人可以一起写报告。当某人修改了联机文档的某处时，其他人员可以立即看到这一变更，而不必花几天的时间等待信件。从长远的角度来看，利用网络来增强人际沟通可能比它的技术目的更重要。

2.面向公众的应用

在面向公众的应用中，计算机网络主要提供远程访问和通信娱乐等服务，下面介绍几个典型应用。

（1）信息浏览。WWW（World Wide Web，万维网）是Internet最基本的应用方式，用户只需要用鼠标进行简单的操作，就可以坐在家中浏览网上丰富多彩的多媒体信息，知晓天下大事。

（2）电子邮件。E-mail是计算机技术与通信技术相结合的产物，主要用于在计算机用户之间快速传递信息。国内免费的电子邮箱主要有网易的163邮箱、搜狐的Sohu邮箱以及腾讯的QQ邮箱等，各公司也可以设立自己的邮箱服务器，提供给会员使用。

（3）在线查询。利用丰富的网络资源，用户可以方便地查找到任何需要的信息，如利用百度地图搜索引擎，查找所在地到目的地的公交路线图。除了常规的应用之外，还可以利用计算机网络进行一些特定的查询，如利用搜索引擎查询某地的天气情况、查找IP地址、查询手机号码归属地、使用在线电子地图查看地形等。