计算机网络概述(知识点汇总)

1946年第一台计算机ENIAC问世，

1952年网络萌芽SAGE系统，

1954年终端器诞生，

1969年第一个计算机网络ARPAnet诞生。

计算机网络发展经历的五个阶段：

（1）面向终端的第一代计算机网络

（2）多计算机互联的第二代计算机网络

（3）以OSI为核心的国际标准化第三代网络；

（4）以高速、多媒体应用为核心的第四代计算机网络

（5）以移动互联和物联应用为特征的第五代计算机网络。

二、计算机网络的概念

定义一（系统角度）

  “将不同地理位置的多台具有独立功能的计算机，通过通信线路和通信设备连接起来，并在功能完善的网络软件(网络协议、网络操作系统等）支持下，实现资源共享和在线通信（数据传输）的系统叫计算机网络。”

要点解析：

计算机网络的构成主体是【计算机】

计算机网络的主要目的是【资源共享】

计算机网络的基本功能是【在线通信(数据传输）】

计算机网络技术是【计算机技术】和【通信技术】相结合的新技术

计算机网络从功能上由内层的【通信子网】和外层的【资源子网】构成

计算机网络系统由【硬件系统】和【软件系统】两部分组成，

定义二（公认定义）：

 “以能够相互共享资源的方式互联起来的自治计算机系统的集合。”

计算机网络的主要特征：

①建立计算机网络的主要目的是实现计算机各种软件、硬件资源的共享。

②参与网络互联的计算机是分布在不同地理位置的、多台独立的“自治计算机”。

③为了保证网络内计算机之间进行数据收发，联网的计算机必须遵循统一的网络协议。

（1）高度的可靠性。【可靠性】

（2）相对独立的功能。【独立性】

（3）具有可扩充性。【可扩充性】

（4）提高工作效率。【高效性】

（5）低成本，省投资。【低成本】

（6）对用户的透明性。【透明性】

（7）操作简便。

四、网络技术的新发展：

目前网络技术正向着【移动互联、无线连接、万物互联】方向发展，基于网络的【云服务和大数据技术】代表着主要的应用方向。

1.移动互联网

（1）概念：移动互联网是移动通信和互联网相融合的产物，继承了移动的随时、随地、随身和互联网分享、开放、互动的优势，通信运营商提供无线接入，互联网企业提供各种成熟的应用。

（2）发展特征：超过pc互联网引领新潮流；与传统行业融合催生新应用模式；移动终端用户体验更受重视；商业模式多样化；跨平台互通互联为技术突破重点。

2、无线网络

（1）概念：无线网络就是利用无线设备发射的无线电波在无线客户端和网络之间进行的数据传输的数据传输系统。它能够实现用户随时随地的上网需求。

（2）无线网络技术的优势：部署方便、成本低廉、使用灵活、扩展性强；

无线网络相对有线网络在数据的传输速率和网络的安全性上面具有一定的劣势，这也是导致它无法彻底代替有线网络的原因之一

3、物联网技术

（1）概念：物联网是通过各种信息传感的设备，实时采集任何需 要监控、连接、互动的物体或过程，采集其物理、化学、生物等各种需要的信息，与互联网结合形成的一个巨大网络。

（2）知识点1：物联网中，物体能够彼此进行“交流”，而无需人的干预。

（3）知识点2：其实质是利用射频自动识别技术，通过计算机互联网实现物体的自动识别和信息的互联共享。其目的是实现物与物、物与人，所有 物体与网络的连接，方便识别、管理和控制。

（4）物联网主要特征：它是各种感知技术的广泛应用；它是一种建立在互联网上的泛在网络；物联网本身也具有智能处理能力，能够对物体实施智能控制。

4.云服务技术

云服务主要包括云存储与云计算两个部分。

云存储就是将储存资源放到云上供人存取的一种新兴方案。其主要优势为保证数据的安全性，并节约存储空间。

云计算是一种基于互联网的计算新方式。

云计算的基础架构主要由计算（服务器）、网络、存储三部分构成

5.大数据技术

大数据技术是指在巨量的数据资源中提取到有价值的数据，并加以分析和处理的技术。

主要特征如下：（1）数据量大（2）类型繁多（3）价值密度低（4）速度快、时效高

五、网络的分类

1、按网络覆盖的地理范围分类

（1）个人域网PAN：短距无线，“个人小范围”，覆盖范围一般在10米半径以内。其实现技术：蓝牙、红外等。

（2）局域网LAN：称本地网，最常见、应用最广；范围小（小于10KM），用户少、配置容易、速度快；产权明确。例如：802.3以太网、802.5令牌环网、802.11无线局域网、光纤分布式接口网络FDDI、ATM网等。

（3）城域网MAN：一般是在一个城市（范围10~100km），一个MAN网络通常连接着多个LAN网，运行方式与LAN相似，多采用ATM技术做骨干网。一般主干网络为城市的基础设施由政府出资建立。

（4）广域网WAN：远程网，范围比MAN更广从几十千米到几千千米，一般都要租用专线。多采用层次（树形）或网状（分布式）拓扑结构，需要解决寻径问题。用户多，终端连接速率一般较低。

（5）国际互联网Internet：“因特网”，是全球最大的网络。Internet一定是广域网，但广域网不只包含Internet。互联网具有不确定性，优点是信息量大，传播广。

目前应用最多的一是局域网，二是互联网。

2、按网络的用途与性质分类

（1）公用网（通用网），为全社会所有的人提供服务，如ChinaNet、校园网、广电网等；（2）专用网（行业网），只为拥有者提供服务，如银行网、铁路网、电力网、证券网和军用 网等。

3、按传输介质分类

（1）有线网，采用同轴电缆、双绞线、光纤等有线介质；（2）无线网，采用微波、激光、红外等无线介质。

4、按带宽速率分类

（1）按网络带宽：分为基带网 （窄带网）和宽带网。（2）按传输速率：分为高速网和低速网

传输速率是指每秒传送的二进制位数，单位为b/s、kb/s、Mb/s（也可写作：bps、kbps、Mbps）

低速网是指速率低于100Mb/s的网络

5、按通信协议分类

通信协议是指网络中的计算机进行通信时所共同遵守的规则或约定。

采用不同协议的网络可以称为“××协议网”

6、按通信方式分类

（1）点到点式网络 （2）广播式网络

7、按组织管理方式分类

（1）对等网

（2）客户机/服务器网络（C/S网络，基于服务器的网络）

六、计算机网络的拓扑结构

（一）、计算机网络拓扑结构的概念：

1、概念：将网络中的计算机和通信设备抽象为与大小和形状无关的节点，并将连接节点的通信线路抽象为线，而将这种点、线连接而成的几何图形称为网络拓扑结构。网络拓扑结构通常可以反映出网络中各实体之间的结构关系。

2.网络拓扑结构的作用：

（1）确定各计算机和其他网络设备在网络中的位置；

（2）网络的拓扑结构将直接关系到网络的性能、系统可靠性、通信及投资费用等因素；

（3）拓扑结构还是实现各种协议的基础。

（二）、局域网拓扑结构

局域网的拓扑结构主要有星型、总线型和环型三种。另外，在实际的网络建设中，也存在混合结构和蜂窝拓扑结构。

1.星型拓扑

特点:①控制简单②故障诊断和隔离容易③方便服务④所需线缆多成本高，安装、维护的工作量较大⑤中心节点负担重，容易形成瓶颈，一旦发生故障则全网受影响可靠性低。

2.总线型拓扑

特点:①组网费用低②各节点共用总线带宽，传输速度随用户的增多而下降③网络用户扩展较灵活，但连接的用户数量有限制④维护较容易⑤一次仅能一个端用户发送数据，其他端用户必须等待到获得发送权

3.环型拓扑

特点:①适用于802.5令牌环网②组网简单省投资③维护困难④扩展性差⑤传输方向固定，控制简单⑥任何两节点通信，传输延时相等

4.混合型，是以上任意两种或多种拓扑的结合，兼并了他们的优点。

5.蜂窝状拓扑，主要应用于无线网络。处于每个蜂窝中心位置的为无线收发设备。

（三）、广域网的拓扑结构

1、层次（树形）结构

由星型拓扑发展而来，存在多个不同层次的控制节点。

优点：与星型结构相比，节省了通信线路，降低了建网成本，提高了可扩展性。

缺点：网络较为复杂。对高层节点和链路的可靠性要求较高，一旦出现故障将影响到其所在支路网络的正常工作。

2、网状（分布式）结构

优点：节点之间存在多条路径，碰撞或阻塞的可能性大大减少，局部的故障不会影响整个网络的正常工作，可靠性高，网络扩充比较方便，主机入网比较灵活。

缺点：网络控制机制比较复杂，线路增多使建网成本增加。

七、计算机网络有线传输介质

     传输介质有两个主要特性。一是物理特性（物理结构、形态尺寸、覆盖范围、 价格以及连通性与使用的方便性等）；二是传输特性（即传输信号的带宽、传输损耗以 及抗干扰能力等）。

1、双绞线（双扭线）

把多个线对扭在一起主要是为了消除各线对之间的电磁干扰。

双绞线可分为屏蔽双绞线（STP）和非屏蔽双绞 线（UTP）两种，UTP应用更普遍。

美国电子/通信工业协会（EIA/TIA）按绞距大小（即铜线缠绕的紧密程度）等参数的差异把非屏蔽双绞线UTP分为5类。3类线用于10M以太网，5类用于100M以太网，超5类开始支持千兆传输速率。7类为屏蔽双绞线，可达万兆传输速率（10Gbps）。

双绞线两端的接头，俗称“水晶头”，其标准为RJ45。线序应遵守EIA/TIA制定的568标准。

交叉网线（反绞线或反接线）：双绞线一端的水晶头线序应按568A排列，另一端按568B排列。用于连接相同种类的设备（如两台计算机的直接连接）

普通网线（直通线或正接线）：双绞线两端的水晶头线序均按568B标准排列。用于连接不同种类的网络 设备（如计算机连接交换机）

2、同轴电缆

同轴电缆组网，其网络拓扑多为总线型。分为粗缆和细缆两种，基带传输阻抗为50Ω，粗缆在不加中继的情况下，有效传输距离为500m；细缆有效传输距离则为185m，加中继可以成倍延长传输距离但最多只允许加四个中继器。

3、光纤

光导纤维的简称，利用光的“全反射”特性，在介质中传输载有数据的光信号。

“全反射”是指光从光密介质射入光疏介质，当入射角增大到某一角度，使折射角达到90°时，折射光完全消失，只剩下反射光。

光纤按传输模式可分为单模光纤（Single-mode fiber）和多模光纤（Multimode Fiber）两种。单模光纤传输性能优于多模光纤，但成本更高。

光缆包含一条或一条以上（可达数百条）的光纤，其结构大致可分为缆芯和保护层两大部分。

光纤的优点：①传输频带宽，通信容量大 ②误码率极低，衰减小，无需中继，传输距离长特别经济 ③传输速率高，能超千兆 ④不受外界电磁波的干扰 ⑤无串音干扰和辐射，不易被窃听或被截获数据，安全保密性好 ⑥体积小，重量轻；缺点：①连接需要专用设备，安装要求精确度高，技术难度大，需要专业技术人员操作 ②由于光的传输是单向的，双向传输需要两根光纤或一根光纤上的两个频段。③分接困难且需要有光电转换设备

八、计算机网络无线传输介质

1、无线电波

无线电波是电磁波的一部分，它是频率在0~300MHz频段的电磁波。

实际上很少用0~300MHz的波段来进行数据传输，原因有两个：一个是它们的带宽有限，所传输的数据量有限；另一个是此频段开发较早，大部分频段已经被占用，可 利用频段较少。

2.地面微波

数字微波通信系统在长途大容量的数据通信中占有极其重要的地位，其频率范围为300MHz~3000GHz。其主要有两种应用方式：地面微波接力通信和卫星通信。

微波在空间主要是直线传播，并且能穿透电离层进入宇宙空间。

地球曲面传播距离受限且与天线的高度有关，一般只有50km左右，长途通信时必须建立多个中继站。

3、卫星通信

它是利用位于36000km高空的人造地球同步卫星作为太空无人值守的微波 中继站，是一种特殊形式的微波接力通信。

其特点是通信距离远，通信费用与通信距离无关，只与租用的卫星转发器个数及租用的时间长短有关。

卫星通信的优点是：卫星通信的频带比微波接力通信更宽，通信容量更大，信号 受到的干扰较小，误码率也较小，通信比较稳定可靠。其缺点是传播时延较长。

4、红外线和激光

红外信号和激光信号在自由空间通常是沿直线进行传播的，它比微波具有更强的方向性，难以窃听、插入数据和进行干扰。红外线和激光对雨雾等环境的干扰特别敏感，传输距离短。

5、蓝牙技术

蓝牙（Bluetooth）是一种新型的用于替换电缆的短程无线传输技术，提供一点到多点的无线声音及数据传输，支持723kb/s（不对称）和432kb/s（对称）的速度，可以传输数据和语音信号。

传输距离为10cm~10m，如果增加功率或是加上 某些外设其传播距离可达到100m。

九、计算机网络的组成

1、网络的硬件

网络服务器（主机Host）、客户端（终端Terminal）、通信处 理设备（包括网卡、交换机、路由器、防火墙等）、打印机和通信线路等几部分组成。

通信线路是传输信息的载体，也叫通信信道（Channel）、通信链路（Link）。计算机网络中的通信线路包括有线（如双绞线、同轴电缆、光纤等）和无线（如微波、 红外和卫星线路等）两类，

2、网络的软件

（1）网络操作系统。网络操作系统（Network Operating System，简称NOS）是网络环境下的操作系统，是各类网络软件的工作平台，与网络的硬件结构相联系。目前常用的网络操作系统有Windows、UNIX、Linux、鸿蒙等。

（2）网络协议软件。网络协议软件是计算机网络运行时必须遵守的通信规则，它 定义了通信各实体之间交换信息时的顺序、格式和词汇，是网络通信必不可少的基础 条件。

（3）网络管理软件。网络管理软件可提供“性能管理、配置管理、故障管理、计费管理和安全管理”五大管理功能。管理的对象除可以是计算机外，还可以是路由器、交换机等网络设备。

（4）网络通信软件。控制通信应用程序与多个站点进行通信，并对大量的通信数据进行加工和处理。

（5）网络应用软件。在网络环境下直接面向用户的软件，可分为 两类：一类是由网络软件厂商开发的通用应用工具软件；另一类是基于不同用户业务的软件。

十、计算机网络的功能和应用

1、计算机网络的功能

（1）数据通信

（2）资源共享（硬件资源，软件资源，数据资源）

（3）进行数据信息的集中与综合处理

（4）均衡负载，相互协作

（5）提高系统的可靠性和可用性

（6）分布式处理

2、计算机网络的应用

（1）信息检索

（2）现代化通信方式

（3）办公自动化

（4）电子商务与电子政务

（5）企业信息化：管理信息系统MIS；资源制造计划ERP（企业资源计划）

（6）远程教育E-learning：慕课（MOOC）

（7）丰富的娱乐和消遣

附录：名词缩写

2024.12.8