1.2 計算機網絡的概念、功能和應用

計算機網絡是計算機技術與通信技術相結合的產物，它實現了遠程通信、遠程信息處理和資源共享。經過幾十年的發展，計算機網絡已由早期的“終端—計算機網”“計算機—計算機網”發展成為現代具有統一網絡體系結構的計算機網絡。

1.2.1 計算機網絡的概念

計算機網絡不僅僅只是進行科研和學術交流的工具，它已經深入到社會生活的每一個角落，改變著人們傳統的生活和工作方式。

1.計算機網絡的定義

隨著網絡技術的更新，計算機網絡的定義可從不同的角度加以描述，目前人們已公認的計算機網絡的定義是：計算機網絡是將地理位置不同，且有獨立功能的多個計算機系統利用通信設備和線路互相連接起來，且以功能完善的網絡軟件（包括網絡通信協議、網絡操作系統等）實現網絡資源共享的系統。

在上述定義中，我們可以看出計算機網絡有以下特點。

（1）計算機的數量是“多個”，而不是單一的。

（2）計算機是能夠獨立工作的系統。任何一臺計算機都不能干預其他計算機的工作，例如啟動、停止等。任意兩臺計算機之間沒有主從關系。

（3）計算機可以處在異地。每臺計算機所處的地理位置對所有的用戶都是完全透明的。

（4）處在異地的多臺計算機由通信設備和線路進行連接，從而使各自具備獨立功能的計算機系統成為一個整體。

（5）在連接起來的系統中，必須有完善的通信協議、信息交換技術、網絡操作系統等軟件，對這個連接在一起的硬件系統進行統一的管理，從而使其具備數據通信、遠程信息處理和資源共享功能。

2.計算機網絡的組成

一個基本的計算機網絡通常由以下幾個部分組成。

（1）連接介質

連接兩臺或兩臺以上的計算機所需的傳輸介質。連接介質可以是雙絞線、同軸電纜或光纖等“有線”介質，也可以是微波、紅外線、激光、通信衛星等“無線”介質。

（2）通信協議

計算機之間要交換信息、實現通信，彼此就需要有某些約定和規則——網絡協議。目前有很多網絡協議，有一些是各計算機網絡產品廠商自己制定的，也有許多是由國際組織制定的，它們已構成了龐大的協議集。

（3）網絡連接設備

異地的計算機系統要實現數據通信、資源共享還必須有各種網絡連接設備，如中繼器、網橋、路由器和交換機等。

（4）網絡管理軟件

包括通信管理軟件、網絡操作系統、網絡應用軟件等。

（5）網絡管理員

一個計算機網絡需要有網絡管理人員對網絡進行監視、維護和管理，保證網絡能夠正常有效地運行。

1.2.2 計算機網絡的功能

當今時代，計算機網絡為人們的生活注入了豐富的色彩。通過網絡，人們可以進行文字、語音或視頻聊天，可以查看新聞，在線看電影、玩游戲，也可以查詢資料、在線學習等；對于企業用戶，網絡可以幫助他們宣傳產品，直接進行網上交易等。總的來說，計算機網絡不但提供了新的生活方式，還提供了資源共享和數據傳輸的平臺。

圖1-4所示為通過網絡進行的遠程監控，圖1-5所示為通過Internet連接的網絡電話。

計算機網絡是將地理位置不同、具有獨立功能的多臺計算機及其外部設備，通過通信線路連接起來，在網絡操作系統、網絡管理軟件及網絡通信協議的管理和協調下，實現資源共享和信息傳遞的計算機系統。

計算機網絡的基本功能可以歸納為4個方面。

1.資源共享

所謂的資源是指構成系統的所有要素，包括軟、硬件資源，例如計算處理能力、大容量磁盤、高速打印機、繪圖儀、通信線路、數據庫、文件和其他計算機上的有關信息。

由于受經濟和其他因素的制約，這些資源并非（也不可能）所有用戶都能獨立擁有。而網絡上的計算機不僅可以使用自身的資源，也可以共享網絡上的資源，因而增強了網絡上計算機的處理能力，提高了計算機軟硬件的利用率。

計算機網絡建立的最初目的就是實現對分散的計算機系統的資源共享，以此提高各種設備的利用率，減少重復勞動，進而實現分布式計算的目標。

2.數據通信

數據通信功能即數據傳輸功能，這是計算機網絡最基本的功能，主要完成計算機網絡中各個節點之間的系統通信。用戶可以在網上傳送電子郵件、發布新聞消息，進行電子購物、電子貿易、遠程電子教育等。

計算機網絡使用初期的主要用途之一就是在分散的計算機之間實現無差錯的數據傳輸。同時，計算機網絡能夠實現資源共享的前提條件，就是在源計算機與目標計算機之間完成數據交換任務。

3.分布式處理

通過計算機網絡，可以將一個任務分配到不同地理位置的多臺計算機上協同完成，以此實現均衡負荷，提高系統的利用率。

對于許多綜合性的重大科研項目的計算和信息處理，利用計算機網絡的分布式處理功能，采用適當的算法，將任務分散到不同的計算機上共同完成。同時，連網之后的計算機可以互為備份系統，當一臺計算機出現故障時，可以調用其他計算機實施替代任務，從而提高了系統的安全可靠性。

4.網絡綜合服務

利用計算機網絡，可以在信息化社會實現對各種經濟信息、科技情報和咨詢服務的信息處理。計算機網絡可以對文字、聲音、圖像、數字、視頻等多種信息進行傳輸、收集和處理。綜合信息服務和通信服務是計算機網絡的基本服務功能，因為它們的存在，文件傳輸、電子郵件收寄、電子商務、遠程訪問等得以實現。

1.2.3 計算機網絡的用途

計算機網絡的主要應用場合可以分為面向企業的應用和面向公眾的應用。

1.面向企業的應用

在面向企業的應用中，計算機網絡主要有4個典型應用。

（1）解除“地理位置的束縛”。讓網絡上的用戶，無論身處何方，也無論資源的物理位置在哪里，都能使用網絡中的程序、設備和數據。

（2）依靠可替代的資源來提供高可靠性。例如，所有的文件可以在兩臺或3臺計算機上留有副本，如果其中之一不能使用，還可以使用其他的副本。

（3）節約經費。系統設計者用多臺功能強大的個人計算機來組建系統，每個用戶使用一臺個人計算機，數據則存放在一臺或多臺共享的文件服務器里，可以節省設備費用。在這一模式中，用戶稱作客戶（Client），而整個結構稱作“客戶—服務器模型”。

（4）為分布在各地的人員提供強大的通信手段。通過網絡，兩個或多個生活在不同地方的人可以一起寫報告。當某人修改了聯機文檔的某處時，其他人員可以立即看到這一變更，而不必花幾天的時間等待信件。從長遠的角度來看，利用網絡來增強人際溝通可能比它的技術目的更重要。

2.面向公眾的應用

在面向公眾的應用中，計算機網絡主要提供遠程訪問和通信娛樂等服務，下面介紹幾個典型應用。

（1）信息瀏覽。WWW（World Wide Web，萬維網）是Internet最基本的應用方式，用戶只需要用鼠標進行簡單的操作，就可以坐在家中瀏覽網上豐富多彩的多媒體信息，知曉天下大事。

（2）電子郵件。E-mail是計算機技術與通信技術相結合的產物，主要用于在計算機用戶之間快速傳遞信息。國內免費的電子郵箱主要有網易的163郵箱、搜狐的Sohu郵箱以及騰訊的QQ郵箱等，各公司也可以設立自己的郵箱服務器，提供給會員使用。

（3）在線查詢。利用豐富的網絡資源，用戶可以方便地查找到任何需要的信息，如利用百度地圖搜索引擎，查找所在地到目的地的公交路線圖。除了常規的應用之外，還可以利用計算機網絡進行一些特定的查詢，如利用搜索引擎查詢某地的天氣情況、查找IP地址、查詢手機號碼歸屬地、使用在線電子地圖查看地形等。