1.1 计算机网络基础

我们通过网络收发邮件，通过网络下载歌曲，通过网络进行聊天……在我们享受网络带来的这些便捷的时候，有没有思考过，究竟什么是网络？这一切是怎么实现的呢？

1.1.1 计算机网络的定义

随着Internet技术的飞速发展和信息基础设施的不断完善，计算机网络技术正在改变着人们的生活、学习和工作方式，推动着社会文明的进步。那么，究竟什么是计算机网络呢？

计算机网络是指利用通信线路和通信设备，把分布在不同地理位置、具有独立功能的多台计算机系统、终端及其附属设备互相连接，以功能完善的网络软件（网络操作系统和网络通信协议等）实现资源共享和网络通信的计算机系统的集合，它是计算机技术和通信技术相结合的产物。

“具有独立功能的计算机系统”是指入网的每一个计算机系统都有自己的软、硬件系统，都能完全独立工作，各个计算机系统之间没有控制与被控制的关系，网络中任意一个计算机系统只在需要使用网络服务时才自愿登录上网，真正进入网络工作环境。“通信线路和通信设备”是指通信媒介和相应的通信设备。通信媒介可以是光纤、双绞线、微波等多种形式，一个地域范围较大的网络中可能使用多种媒介。将计算机系统与通信媒介连接，需要使用一些与媒介类型有关的接口设备及信号转换设备。“网络操作系统和网络通信协议”是指在每个入网的计算机系统的系统软件之上增加的、专门用来实现网络通信、资源管理、网络服务的软件。“资源”是指网络中可共享的所有软、硬件，包括程序、数据库、存储设备、打印机等。

由上面的定义可知，带有多个终端的多用户系统、多机系统都不是计算机网络。邮电部门的电报、电话系统是通信系统，也不是计算机网络。

如今，我们可以随处接触到各种各样的计算机网络，例如企业网、校园网、图书馆的图书检索网、商贸大楼内的计算机收费网，还有提供多种多样接入方式的Internet等。

1.1.2 计算机网络的功能

计算机网络具有丰富的资源和多种功能，其主要功能是资源共享和数据通信。

1.资源共享

所谓资源共享，就是共享网络上的硬件资源、软件资源和信息资源。

（1）硬件资源。计算机网络的主要功能之一就是共享硬件资源，即连接在网络上的用户可以共享使用网络上各种不同类型的硬件设备。计算机的许多硬件设备是十分昂贵的，不可能为每个用户所独自拥有。例如，可以进行复杂运算的巨型计算机、海量存储器、高速激光打印机、大型绘图仪和一些特殊的外设等。

共享硬件资源的好处是显而易见的。网上一个低性能的计算机，可以通过网络使用不同类型的设备，既解决了部分资源贫乏的问题，同时也有效地利用了现有的资源，充分发挥了资源的潜能，提高了资源的利用率。

（2）软件资源。互联网上有极为丰富的软件资源，可以让大家共享，如网络操作系统、应用软件、工具软件、数据库管理软件等。共享软件允许多个用户同时调用服务器的各种软件资源，并且保持数据的完整性和统一性。用户可以通过使用各种类型的网络应用软件，共享远程服务器上的软件资源；也可以通过一些网络应用程序，将共享软件下载到本机使用，如匿名FTP就是一种专门提供共享软件的信息服务。

（3）信息资源。信息是一种非常重要和宝贵的资源。互联网就是一个巨大的信息资源宝库，其信息资源涉及各个领域，内容极为丰富。每个接入互联网的用户都可以共享这些信息资源，可以在任何时间以任何形式去搜索、访问、浏览和获取这些信息资源。

2.通信功能

组建计算机网络的主要目的就是使分布在不同地理位置的计算机用户能够相互通信、交流信息和共享资源。计算机网络中的计算机与计算机之间或计算机与终端之间，可以快速可靠地相互传递各种信息，如数据、程序、文件、图形、图像、声音、视频流等。利用网络的通信功能，人们可以进行各种远程通信，实现各种网络上的应用，如收发电子邮件、视频点播、视频会议、远程教学、远程医疗、在网上发布各种消息、进行各种讨论等。

3.其他功能

计算机网络除了上述功能之外，还有以下功能。

（1）提高系统的可用性。当网络中某台主机负担过重时，通过网络和一些应用程序的管理，可以将任务传送给网络中其他计算机进行处理，以平衡工作负荷，减少延迟，提高效率，充分发挥网络系统上各主机的作用。

（2）提高系统的可靠性。在某些实时控制和要求高可靠性的场合，通过计算机网络实现的备份技术可以提高计算机系统的可靠性。当某一台计算机发生故障时，可以立即由网络中的另一台计算机代替其完成所承担的任务。这种技术在许多领域得到了广泛应用，如铁路、工业控制、空中交通、电力供应等。

（3）实现分布式处理。这是计算机网络追求的目标之一。对于大型任务或当某台计算机的任务负荷太重时，可采用合适的算法将任务分散到网络中的其他计算机上进行处理。

（4）提高性能价格比。提高系统的性能价格比是联网的出发点之一，也是资源共享的结果。

1.1.3 计算机网络的应用

计算机网络可以应用于任何行业和领域，包括政治、经济、军事、科学、文教及日常生活等诸多方面。它为人们的工作、学习和生活提供更大的空间。计算机网络的应用主要分为商业和家庭及个人应用两个方面。

1.商业应用

商业应用主要有以下几个方面。

（1）实现资源共享。现在的企业、机关或校园一般都有相当数量的计算机，它们通常分布在不同的办公大楼或校区，甚至是不同的城市或国家。通过计算机网络，可以将分布在不同地理区域的计算机连入公司的网络，方便地收集各种信息资源，实现各地计算机资源的共享，从而超越地理位置的限制。还可以将各种管理信息发布到各地的机构中，完成信息资源的收集、分析、使用与管理，完成从产品设计、生产、销售到财务的全面管理，从而实现公司的信息化管理。

（2）提高系统的可靠性。网络中的机器可以互相备份，如果有一台机器发生了故障，其他机器仍然能够正常使用，不至于造成系统工作中断，从而提高系统的可靠性。

（3）节约成本，易于维护。在网络中，通过对硬件设备的共享，既可以降低成本也便于设备的维护。比如，一个办公室有20个员工，他们经常需要使用打印机。是为这20个员工每人配备一台打印机呢，还是通过网络让大家共享一台高性能的打印机呢？答案当然是后者，通过共享，不仅可以节约成本，还可以减少维护设备的工作量。

（4）节约时间，提高效率。当今社会，企业间的竞争日益加剧，在众多影响企业竞争的因素中，工作效率是十分重要的。如果我们善于利用网络，将可以大大减少处理相同工作所花的时间，从而提高工作效率。比如，我们可以通过电子邮件在几秒钟之内将本月的工作计划与安排快速地发送到每个员工手中；我们可以通过视频会议，将相距甚远的雇员召集起来，一起讨论公司最新的销售方案，这时大家可以相互看得到、听得到，甚至可以在一个虚拟的黑板上一起写写画画，从而节约以前的差旅开销和路途上所花费的时间；我们还可以通过Internet进行各种交易，可以在线购买商品或者下订单，这就是电子商务。

2.家庭及个人应用

家庭与个人应用主要有以下几个方面。

（1）访问远程信息。我们可以通过浏览Web网页来获取许多的远程信息，例如政府、教育、艺术、保健、娱乐、科学、旅游等方面的信息。随着报刊的网络化，我们可以在线阅读报刊，甚至下载自己感兴趣的内容。

（2）通信。21世纪，个人之间通信将会更多地依靠计算机网络。目前，电子邮件已广泛应用，我们可以通过电子邮件传送文本、图片及语音信息。我们还可以参与互联网中的某个新闻组，阅读我们感兴趣的资料，参与我们感兴趣的问题的讨论。利用计算机网络，我们还可以进行即时的语音或视频聊天，可以拨打价格低廉的IP电话。

（3）家庭娱乐。家庭娱乐正在对信息服务业产生着巨大的影响，它可以让人们在家里点播电影和电视节目。新的电影可能成为交互式的，观众在看电影时还可以随时参与到电影情节中去。

游戏在家庭娱乐中的应用最为普遍。目前，已经有许多人喜欢上多人实时仿真游戏。借助虚拟的三维、实时、高清晰度图像，可以共享虚拟现实的很多游戏或进行多种训练。

总之，随着网络技术的发展和各种应用需求的增长，计算机网络的应用范围在不断扩大，许多新的计算机网络应用系统不断涌现出来。如工业自动化、辅助决策、虚拟大学、远程教育、远程医疗、数字图书馆、电子博物馆、情报检索、网上购物、电子商务、视频会议、视频广播与点播等。基于计算机网络的信息服务、通信与家庭网络应用正在促进网络、软件产业、信息产品制造业与信息服务业的高速发展，也正在引起产业结构和从业人员结构的变化，将来会有更多的人进入基于网络的信息服务业。