計算機網絡基礎知識大全
什么是計算機網絡
計算機網絡，是指將地理位置不同的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。
簡單地說，計算機網絡就是通過電纜、電話線或無線通訊將兩臺以上的計算機互連起來的集合。
計算機網絡的發展經歷了面向終端的單級計算機網絡、計算機網絡對計算機網絡和開放式標準化計算機網絡三個階段。
計算機網絡通俗地講就是由多臺計算機（或其它計算機網絡設備）通過傳輸介質和軟件物理（或邏輯）連接在一起組成的。總的來說計算機網絡的組成基本上包括：計算機、網絡操作系統、傳輸介質（可以是有形的，也可以是無形的，如無線網絡的傳輸介質就是看不見的電磁波）以及相應的應用軟件四部分。
計算機網絡的主要功能
計算機網絡的功能要目的是實現計算機之間的資源共享、網絡通信和對計算機的集中管理。除此之外還有負荷均衡、分布處理和提高系統安全與可靠性等功能。
1、資源共享
（1）硬件資源:包括各種類型的計算機、大容量存儲設備、計算機外部設備，如彩色打印機、靜電繪圖儀等。
（2）軟件資源:包括各種應用軟件、工具軟件、系統開發所用的支撐軟件、語言處理程序、數據庫管理系統等。
（3）數據資源：包括數據庫文件、數據庫、辦公文檔資料、企業生產報表等。
（4）信道資源：通信信道可以理解為電信號的傳輸介質。通信信道的共享是計算機網絡中最重要的共享資源之一。
2、網絡通信
通信通道可以傳輸各種類型的信息,包括數據信息和圖形、圖像、聲音、視頻流等各種多媒體信息。
3、分布處理
把要處理的任務分散到各個計算機上運行，而不是集中在一臺大型計算機上。這樣，不僅可以降低軟件設計的復雜性，而且還可以大大提高工作效率和降低成本。
4、集中管理
計算機在沒有聯網的條件下，每臺計算機都是一個“信息孤島”。在管理這些計算機時，必須分別管理。而計算機聯網后，可以在某個中心位置實現對整個網絡的管理。如數據庫情報檢索系統、交通運輸部門的定票系統、軍事指揮系統等。
5、均衡負荷
當網絡中某臺計算機的任務負荷太重時，通過網絡和應用程序的控制和管理，將作業分散到網絡中的其它計算機中，由多臺計算機共同完成。
計算機網絡的特點
1、可靠性
在一個網絡系統中，當一臺計算機出現故障時，可立即由系統中的另一臺計算機來代替其完成所承擔的任務。同樣，當網絡的一條鏈路出了故障時可選擇其它的通信鏈路進行連接。
2、高效性
計算機網絡系統擺脫了中心計算機控制結構數據傳輸的局限性，并且信息傳遞迅速，系統實時性強。網絡系統中各相連的計算機能夠相互傳送數據信息，使相距很遠的用戶之間能夠即時、快速、高效、直接地交換數據。
3、獨立性
網絡系統中各相連的計算機是相對獨立的，它們之間的關系是既互相聯系，又相互獨立。
4、擴充性
在計算機網絡系統中,人們能夠很方便、靈活地接入新的計算機，從而達到擴充網絡系統功能的目的。
5、廉價性
計算機網絡使微機用戶也能夠分享到大型機的功能特性,充分體現了網絡系統的“群體”優勢，能節省投資和降低成本。
6、分布性
計算機網絡能將分布在不同地理位置的計算機進行互連，可將大型、復雜的綜合性問題實行分布式處理。
7、易操作性
對計算機網絡用戶而言,掌握網絡使用技術比掌握大型機使用技術簡單，實用性也很強。
計算機網絡的結構組成
一個完整的計算機網絡系統是由網絡硬件和網絡軟件所組成的。網絡硬件是計算機網絡系統的物理實現,網絡軟件是網絡系統中的技術支持。兩者相互作用,共同完成網絡功能。
網絡硬件：一般指網絡的計算機、傳輸介質和網絡連接設備等。
網絡軟件：一般指網絡操作系統、網絡通信協議等
網絡硬件的組成
1、主計算機
在一般的局域網中，主機通常被稱為服務器，是為客戶提供各種服務的計算機，因此對其有一定的技術指標要求，特別是主、輔存儲容量及其處理速度要求較高。根據服務器在網絡中所提供的服務不同,可將其劃分為文件服務器、打印服務器、通信服務器、域名服務器、數據庫服務器等。
2、網絡工作站
除服務器外，網絡上的其余計算機主要是通過執行應用程序來完成工作任務的，我們把這種計算機稱為網絡工作站或網絡客戶機，它是網絡數據主要的發生場所和使用場所，用戶主要是通過使用工作站來利用網絡資源并完成自己作業的。
3、網絡終端
是用戶訪問網絡的界面，它可以通過主機聯入網內，也可以通過通信控制處理機聯入網內。
4、通信處理機
一方面作為資源子網的主機、終端連接的接口，將主機和終端連入網內；另一方面它又作為通信子網中分組存儲轉發結點，完成分組的接收、校驗、存儲和轉發等功能。
5、通信線路
通信線路（鏈路）是為通信處理機與通信處理機、通信處理機與主機之間提供通信信道。
6、信息變換設備
對信號進行變換，包括：調制解調器、無線通信接收和發送器、用于光纖通信的編碼解碼器等。
網絡軟件的組成
在計算機網絡系統中，除了各種網絡硬件設備外，還必須具有網絡軟件
1、網絡操作系統
網絡操作系統是網絡軟件中最主要的軟件,用于實現不同主機之間的用戶通信，以及全網硬件和軟件資源的共享，并向用戶提供統一的、方便的網絡接口,便于用戶使用網絡。目前網絡操作系統有三大陣營：UNIX、NetWare和Windows。目前， 我國最廣泛使用的是Windows網絡操作系統。
2、網絡協議軟件
網絡協議是網絡通信的數據傳輸規范，網絡協議軟件是用于實現網絡協議功能的軟件。
目前, 典型的網絡協議軟件有TCP/IP協議、IPX/SPX協議、IEEE802標準協議系列等。其中, TCP/IP是當前異種網絡互連應用最為廣泛的網絡協議軟件。
3、網絡管理軟件
網絡管理軟件是用來對網絡資源進行管理以及對網絡進行維護的軟件，如性能管理、配置管理、故障管理、記費管理、安全管理、網絡運行狀態監視與統計等。
4、網絡通信軟件
是用于實現網絡中各種設備之間進行通信的軟件，使用戶能夠在不必詳細了解通信控制規程的情況下，控制應用程序與多個站進行通信,并對大量的.通信數據進行加工和管理。
5、網絡應用軟件
網絡應用軟件是為網絡用戶提供服務，最重要的特征是它研究的重點不是網絡中各個獨立的計算機本身的功能，而是如何實現網絡特有的功能。
計算機網絡的拓撲結構
當我們組建計算機我網絡時，要考慮網絡的布線方式，這也就涉及到了網絡拓撲結構的內容。網絡拓撲結構指網路中計算機線纜，以及其他組件的物理布局。
局域網常用的拓樸結構有：總線型結構、環型結構、星型結構、樹型結構。拓撲結構影響著整個網絡的設計、功能、可靠性和通信費用等許多方面，是決定局域網性能優劣的重要因素之一。
1、總線型拓撲結構
總線型拓撲結構是指：網絡上的所有計算機都通過一條電纜相互連接起來
總線上的通信：在總線上，任何一臺計算機在發送信息時，其他計算機必須等待。而且計算機發送的信息會沿著總線向兩端擴散，從而使網絡中所有計算機都會收到這個信息，但是否接收，還取決于信息的目標地址是否與網絡主機地址相一致，若一致，則接受；若不一致，則不接收。
信號反射和終結器：在總線型網絡中，信號會沿著網線發送到整個網絡。當信號到達線纜的端點時，將產生反射信號，這種發射信號會與后續信號發送沖突，從而使通信中斷。為了防止通信中斷，必須在線纜的兩端安裝終結器，以吸收端點信號，防止信號反彈。
特點：其中不需要插入任何其他的連接設備。網絡中任何一臺計算機發送的信號都沿一條共同的總線傳播，而且能被其他所有計算機接收。有時又稱這種網絡結構為點對點拓樸結構。
優點：連接簡單、易于安裝、成本費用低
缺點：① 傳送數據的速度緩慢：共享一條電纜，只能有其中一臺計算機發送信息，其他接收。
②維護困難：因為網絡一旦出現斷點，整個網絡將癱瘓，而且故障點很難查找。
2、星型拓撲結構：
每個節點都由一個單獨的通信線路連接到中心節點上。中心節點控制全網的通信，任何兩臺計算機之間的通信都要通過中心節點來轉接。因些中心節點是網絡的瓶頸，這種拓樸結構又稱為集中控制式網絡結構，這種拓撲結構是目前使用最普遍的拓撲結構，處于中心的網絡設備跨越式集線器（Hub）也可以是交換機。 優點：結構簡單、便于維護和管理，因為當中某臺計算機或頭條線纜出現問題時，不會影響其他計算機的正常通信，維護比較容易。
缺點：通信線路專用，電纜成本高；中心結點是全網絡的可靠瓶頸，中心結點出現故障會導致網絡的癱瘓。
3、環型拓撲結構：
環型拓撲結構是以一個共享的環型信道連接所有設備，稱為令牌環。在環型拓撲中，信號會沿著環型信道按一個方向傳播，并通過每臺計算機。而且，每臺計算
機會對信號進行放大后，傳給下一臺計算機。同時，在網絡中有一種特殊的信號稱為令牌。令牌按順時針方向傳輸。當某臺計算機要發送信息時，必須先捕獲令牌，再發送信息。發送信息后在釋放令牌。
環型結構有兩種類型，即單環結構和雙環結構。令牌環（Token Ring）是單環結構的典型代表，光纖分布式數據接口（FDDI）是雙環結構的典型代表。 環型結構的顯著特點是每個節點用戶都與兩個相鄰節點用戶相連。
優點：電纜長度短：環型拓撲網絡所需的電纜長度和總線拓撲網絡相似，但比星型拓撲結構要短得多。
增加或減少工作站時，僅需簡單地連接。可使用光纖；它的傳輸速度很高，十分適用一環型拓撲的單向傳輸。傳輸信息的時間是固定的，從而便于實時控制。 缺點：節點過多時,影響傳輸效率。環某處斷開會導致整個系統的失效，節點的加入和撤出過程復雜。
檢測故障困難：因為不是集中控制，故障檢測需在網個各個節點進行，故障的檢測就不很容易。
4、樹型拓撲結構
樹型結構是星型結構的擴展，它由根結點和分支結點所構成，如圖所示。 優點：結構比較簡單，成本低。擴充節點方便靈活。
缺點：對根結點的依賴性大，一旦根結點出現故障，將導致全網不能工作；電纜成本高。
5、網狀結構與混合型結構
網狀結構是指將各網絡結點與通信線路連接成不規則的形狀，每個結點至少與其他兩個結點相連，或者說每個結點至少有兩條鏈路與其他結點相連，如圖（a）所示。大型互聯網一般都采用這種結構，如我國的教育科研網CERNET（b）、Internet的主干網都采用網狀結構
（a）網狀拓撲結構 （b） CERNET主干網拓撲結構
優點：可靠性高；因為有多條路徑，所以可以選擇最佳路徑，減少時延，改善流量分配，提高網絡性能，但路徑選擇比較復雜。
缺點：結構復雜，不易管理和維護；線路成本高；適用于大型廣域網。
混合型結構是由以上幾種拓撲結構混合而成的，如環星型結構，它是令牌環網和FDDI網常用的結構。再如總線型和星型的混合結構等。
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