基础篇——计算机网络概述
项目1 计算机网络的基础知识
任务1 掌握计算机网络的概念和功能
一、什么是计算机网络？
计算机网络是现代通信技术与计算机技术相结合的产物。所谓计算机网络，就是把分布在不同地理区域的计算机与专门的外部设备用通信线路互联成一个规模大、功能强的网络系统，从而使众多的计算机可以方便地互相传递信息，共享硬件、软件、数据信息等资源。通俗来说，计算机网络就是通过电缆、电话线、或无线介质等互联的计算机的集合。
二、计算机网络的功能
1.数据通信。利用计算机网络可实现各计算机之间快速可靠地互相传送数据，进行信息处理，如传真、电子邮件（E-mail）、电子数据交换（EDI）、电子公告牌（BBS）、远程登录（Telnet）与信息浏览等通信服务。数据通信能力是计算机网络最基本的功能。
2.资源共享。资源共享包括网络中软件、硬件和数据资源的共享，这是计算机网络最主要和最有吸引力的功能。
任务2 掌握计算机网络的分类
计算机网络的分类方式有很多，可按距离范围、网络性质、拓扑结构、传输介质4种方式将网络分成不同的种类，分述如下：
一、按距离范围
1.广域网（WAN）。范围可达几千千米乃至上万千米，横跨洲际。Internet就是典型的广域网，也是世界上最大的广域网。
2.城域网（MAN）。在一个地区、一个城市或一个行业系统使用，分布范围一般在十几千米到上百千米。
3.局域网（LAN）。分布范围一般在几米到几千米之间，最大不超过十千米，如宿舍网、办公室网、校园网等。
二、按拓扑结构
网络的拓扑结构，是计算机网络连接使用传输介质所构成的几何形状，它表示网络服务器、工作站的网络配置和相互之间的连接关系。常见的网络拓扑结构如下：
1.星形拓扑，如图1-1所示。这种结构以中央节点为中心，执行集中式控制。这种网络又称为集中式网络，它很容易在网络中增加新节点，容易实现网络监控，容易控制数据的安全性和优先级。但是，一旦中心节点出现故障，则全网瘫痪。这种结构适用于局域网。
图1-1 星形拓扑
2.环形拓扑，如图1-2所示。它是将网络节点连接成闭合的、环形的结构。信号顺着闭合环的一个方向从一台设备传到另一台设备，每一台设备都配有一个收发器，信息在每台设备上的延时时间是固定的，网络中的计算机将属于自己的信息收下。这种结构特别适用于实时控制的局域网系统，容易安装和监控。但是容量有限，增加新站点困难，一个工作站发生故障，整个网络都将瘫痪，且故障诊断困难。
图1-2 环形拓扑
3.总线形拓扑，如图1-3所示。所有站点共享一条数据通道，这种结构中总线具有信息的双向传输功能。安装简单方便，需要铺设的电缆短，成本低廉，某站点出故障不会影响到整个网络。
图1-3 总线形拓扑
4.树形拓扑，如图1-4所示。它是从总线形拓扑演变而来的，形状像一棵倒置的树，顶端是树根，树根以下带分支，每个分支还可再带子分支。这种结构扩展容易，故障隔离也较容易，但是各个节点对根的依赖性太大。
图1-4 树形拓扑
三、按传输介质
1.同轴电缆网。计算机网络上使用的同轴电缆又分成粗缆和细缆。粗缆传输距离长，性能高。同轴电缆网需要T形头和BNC接口网卡，常用于总线形拓扑结构局域网中。目前已经不多见。
2.双绞线网。计算机网络上使用的双绞线按其传输速率分为三类线、五类线、六类线、七类线，传输速率在10～600Mbps之间，双绞线电缆的连接器一般为RJ-45。双绞线网的不足之处集中体现在传输距离有限，一般不超过100m。所以常在局域网中使用。
3.光纤网。光缆由两层折射率不同的材料组成。光缆的传输速率可达到每秒几百兆位。光缆的优点是不会受到电磁的干扰，传输的距离也比电缆远，传输速率高。光缆的安装和维护比较困难，需要专用的设备，这也限制了它的使用。
4.无线网。采用无线介质连接的网络称为无线网。目前无线网主要采用三种技术：微波通信、红外线通信和激光通信。这三种技术都是以大气为介质的。
四、按网络性质
1.专用网：如用于军事的军用网络，用于教育领域的教育网，用于银行的金融网等。
2.公共网：如基于电信系统的公用网络。
任务3 掌握计算机网络的软硬件构成
计算机网络系统由网络硬件和网络软件两部分组成。
一、网络硬件构成
网络硬件是网络系统的物质基础，是网络运行的载体。它由下列几大部分组成：
1.服务器。它负责运行网络管理系统，提供各种服务，如域名服务、数据库服务、动态IP地址分配（DHCP）服务、网站服务等。
2.工作站。一般由微型机担任，它连接到网络上，使用网络服务器提供的资源。
3.网卡（学名“网络适配器”）。它负责计算机主机与网络介质之间的连接、数据的发送与接收，介质访问控制。
4.传输介质。它负责将各独立的计算机系统连接在一起，并为它们提供数据通道。从类型上分成有线传输介质（如双绞线、光纤、同轴电缆等）、无线传输介质（红外线、微波等）。
5.网络中转设备。它负责实现在两台计算机之间进行数据转发、类型转换、寻找传送路由等，如集线器、交换机、路由器、调制解调器等。
二、网络软件构成
网络软件全面管理、调度和分配网络资源，并根据一定的安全策略，分配用户访问相应的信息。它由以下几大部分组成：
1.网络操作系统。负责管理和调度网络上的硬件和软件资源，使各个部分能够协调一致的工作。常见的网络操作系统有Windows NT、Windows2003Server、UNIX、Linux等。
2.网络通信协议。通信协议实质上是一组规则，它定义了通信双方的电气信号特点。常见的网络通信协议有TCP/IP、SPX/IPX、NetBEUI等。
3.网络工具。它是用来扩充操作系统功能的软件，如浏览器、断点下载工具、即时信息工具等。
任务4 掌握局域网概念和功能特点
一、什么是局域网
局域网（Local Area Network，LAN）是在小型计算机与微型机上大量推广使用之后逐步发展起来的一种使用范围最广泛的网络。指在某一区域内由多台计算机互联成的计算机组。它一般用于短距离的计算机之间数据、信息的传递，属于一个部门或一个单位组建的小范围网络，其成本低、应用广、组网方便、使用灵活，深受用户欢迎，是目前计算机网络发展中最活跃的分支。
二、局域网的功能
1.资源共享。包括硬件资源共享、软件资源共享及数据资源共享。在局域网上各用户可以共享昂贵的打印机、绘图仪、扫描仪、海量存储器等硬件资源，用户也可共享局域网上系统软件和应用软件，避免重复投资及重复劳动。在这个信息爆炸的时代，数据信息往往保存在大型甚至超大型数据库里面，局域网用户无需单独投资来创建和收集，可以在授权的情况下连接并使用数据库信息。
2.数据和文件传送。数据和文件的传输是网络的重要功能，现代局域网不仅能传送文件、数据信息，还可以传送声音、图像。
3.提高计算机系统的可靠性。在工业过程控制、实时数据处理等场合中，计算机系统的可靠性显得非常重要，需要进行灾难备份。当局域网中的计算机出现故障导致系统瘫痪时，可以迅速打开网络中的后备计算机继续工作，大大提高了系统的可靠性。
4.分布处理。在气象预报、卫星遥感、环境监测等需要大量复杂计算的场合中，利用网络技术能将多台计算机连成具有高性能的计算机系统，结合分布式数据库系统，通过一定算法，将较大型的综合性问题分给不同的计算机去完成，使整个计算机系统的性能大大提高。
三、局域网的特点
局域网与广域网（WAN）不同，它一般限制在一定距离区域内。一般所说的局域网是指以微机为主组成的局域网，具有以下主要特点：
1.通信速率较高。局域网络通信传输率为百万比特每秒（Mbps）。从早期的5Mbps、10Mbps到目前广泛使用的100Mbps，双绞线传输技术的进步，可将通信速率进一步提高到155Mbps、250Mbps。将来随着光纤技术广泛应用到局域网，桌面上出现1000Mbps的通信速率也不足为奇。
2.通信质量较好。体现在延迟低、传输误码率低。
3.支持多种通信传输介质。根据网络本身的性能要求，局域网中可使用多种通信介质，例如电缆（细缆、粗缆、双绞线）、光纤及无线传输等。
4.局域网络成本低，安装、扩充及维护方便。局域网一般使用价格低而功能强的微机作为工作站。而网络拓扑结构普遍采用以交换机、集线器为中心的星形结构，使得局域网的安装较简单，可扩充性好。
5.局域网可实现数据、语音、视频、图像等多种媒体的快速传输，这正是办公自动化所需求的。
6.局域网的地理范围有限，网内计算机台数有限，一般为某一单位或部门所有，不受公众互联网影响和控制。
7.可通过专用通信链路，将局域网扩充成更大范围的城域网乃至广域网。
项目学习评价
学习评价
到此为止，本项目已经学习完毕。表1-1列出了项目学习中重要知识和技能点，试试评价一下，看学习效果如何。
表1-1 重要知识和技能点自评
思考与练习
一、名词解释
1.计算机网络
2.局域网
二、填空题
1.计算机网络是___技术与___技术相结合的产物。
2.计算机网络最主要的功能有___和___。
3.局域网可使用的传输介质有___、___、___等。
4.局域网的拓扑结构有___、___、___、___。
三、简答题
1.计算机网络的主要功能有哪些，举例说明。
2.计算机网络按地理范围来分，有几种类型？各有何特点？
3.局域网有哪些特点？
4.简述网络拓扑结构及其特点。