1.1　计算机网络的基本概念

学习任务

（1）掌握计算机网络定义。

（2）理解计算机网络功能。

（3）了解计算机网络发展。

20世纪90年代，Internet的兴起和快速发展，使越来越多的人接触到了计算机网络这个概念，越来越多的人对计算机网络产生了兴趣。计算机网络是计算机技术和现代通信技术紧密结合的产物，实现了数据通信、远程信息处理和资源共享。计算机网络被广泛地应用于各个行业，特别是“互联网+”的快速发展，如网上银行、电子商务、在线教育、远程医疗等，网络在当今世界无处不在，时时刻刻影响着我们的工作和生活。

1.1.1　计算机网络定义

知识点

（1）计算机网络定义。

（2）资源共享。

计算机网络（Computer Network），顾名思义，是由计算机组成的网络系统。就是将分布在不同地理位置的具有自主功能的多台计算机及其外部设备，利用通信设备和线路连接起来，用网络软件（网络通信协议和网络操作系统等）实现网络资源共享和信息传递的系统。

从计算机网络的定义来看，现代计算机网络有以下几个特点。

（1）资源共享是计算机网络实现的主要目的。所谓资源共享，就是连接在网络上的用户可以共享网络上的各种资源。共享内容是多方面的，可以是信息数据共享、软件共享，也可以是硬件共享。例如，可以利用计算机网络浏览信息、在线学习、网上购物、网盘存储等。由于网络的存在，这些资源好像就在用户身边一样。

（2）计算机有完善的网络软件支持，被连接的计算机自成一个完整的系统，包括各种类型具有自主功能的计算机。所谓自主功能，是指这些计算机离开网络也能独立运行和工作。在一个计算机网络中，至少包含两台以上地理位置不同且都具有自主功能的计算机。通常将具有独立功能的计算机称为“主机”（Host），在计算机网络中也称为“节点”（Node）。网络中的“节点”不仅指计算机，还可以是其他通信设备，如集线器、交换机、路由器等。

（3）计算机之间的互联通过通信设备及通信线路来实现，其通信方式多样化，通信介质也多样化，可以是双绞线、同轴电缆、光纤等有线传输介质，也可以是红外线、微波等无线传输介质。

（4）计算机之间通信必须遵循统一的标准，即网络通信协议。网络通信协议是一系列规则和约定的集合，它定义了设备间通信的标准。

课堂同步

通过对计算机网络概念的学习，请谈谈你对计算机网络的理解。

1.1.2　计算机网络功能

知识点

计算机网络功能：资源共享、数据通信、分布式处理和负载均衡、提高计算机的可靠性和可用性。

计算机网络的主要功能有以下几点。

（1）资源共享

资源共享是计算机网络提供的最重要的功能，它包括硬件资源共享、软件资源共享和信息共享。软件资源通常是指系统软件或应用软件，如数据库管理系统等；硬件资源如打印机等；信息资源如网上新闻等。

（2）数据通信

数据通信是计算机网络基本功能，为网络用户提供了通信手段，它可实现不同地理位置的计算机与计算机之间、计算机与通信设备之间的数据传输。计算机网络的其他功能都是在数据通信功能的基础上实现的，如收发电子邮件、视频会议、远程登录等。

（3）分布式处理和负载均衡

对于大型的任务或当网络中某台计算机的任务负载太重时，可将任务分散到网络中的多台计算机上进行，或由网络中比较空闲的计算机分担负荷。负载均衡，包括分布式输入、分布式计算、分布式输出三个方面。

（4）提高计算机的可靠性和可用性

有了计算机网络，计算机系统软件和硬件的可靠性都得到了提高。在计算机网络中一台计算机都可以通过网络为另一台计算机备份，以提高计算机系统的可靠性。这样，一旦网络中的某台计算机发生了故障，另一台计算机可代替其完成所承担的任务。

课堂同步

（1）请举例说明，什么是资源共享？

（2）请谈谈什么是可靠性，什么是可用性？

1.1.3　计算机网络发展

知识点

（1）计算机网络发展的3个阶段：具有远程通信功能的单主机系统、具有远程通信功能的多机系统、以资源共享为目的的开放标准化计算机网络。

（2）ARPANET。

计算机网络从诞生到今天，可以说“历史不长，发展很快”。从1946年美国宾夕法尼亚大学科研人员研制出世界上第一台数字计算机ENIAC开始，人类开始走向信息时代。计算机网络是计算机技术和现代通信技术紧密结合的产物，二者相互渗透、相互结合、共同发展，实现信息传递和资源共享，铸就了今天计算机网络的快速发展。计算机网络的发展过程，可以概括为以下3个阶段。

（1）具有远程通信功能的单主机系统

具有远程通信功能的单主机系统是计算机网络发展的第一个阶段，但是这个阶段已具备了计算机网络的雏形。这一阶段的网络系统也称为面向终端的计算机网络，如图1-2所示，由一台中心计算机和多个远程或本地终端连接起来组成，除中心计算机外，所有终端都不具备数据处理功能。中心计算机完成计算和通信任务，多台终端完成用户交互（输入/输出），所有终端共享中心计算机提供的资源。

这一阶段的典型代表是在20世纪60年代初期，美国航空公司投入使用的由一台计算机和全美国范围内2000多个终端组成的飞机订票系统。还有美国半自动地面防空系统（SAGE），它将雷达信号和其他信息经远程通信线路送至中央计算机处理，第一次利用计算机网络实现远程集中控制和人机对话。

（2）具有远程通信功能的多机系统

这一阶段的网络是通过通信线路将多台计算机连接起来为用户服务，即“计算机—计算机”网络，与第一阶段网络的显著区别是，多台计算机都具有独立自主的处理功能，它们之间不存在主从关系，所有计算机都可使用或处理其他主机共享的资源，呈现出“多处理中心”的特点。

这一阶段的典型代表是美国国防部高级研究计划局建立的ARPANET，一个4个节点的实验性网络，它于1969年开始投入使用，到20世纪70年代发展到60多个节点，地理范围跨越了半个地球。所以，ARPANET的诞生标志着计算机网络的兴起，是公认的第一个真正意义上的计算机网络，是现代网络和Internet的雏形。

（3）以资源共享为目的的开放性标准化计算机网络

这一阶段的计算机网络才是今天意义上的计算机网络。20世纪70年代中期，世界上各个计算机生产商纷纷发展各自的计算机网络系统，随之而来的是网络体系结构与网络协议的标准化问题。由于没有统一的标准，不同厂商的产品之间互连非常困难，人们迫切需要一种开放性的标准化实用网络环境。这样，在20世纪70年代后期，人们认识到这个问题的严重性，开始提出发展计算机网络的国际标准化问题。许多国际组织，如国际标准化组织（ISO，International Organization for Standardization）、国际电报电话咨询委员会（CCITT，International Telegraph and Telephone Consultative Committee）、电气电子工程师协会（IEEE，Institute of Electrical and Electronics Engineers）等都成立了专门的研究机构，研究计算机系统的互联、计算机网络协议标准化等问题。1984年，ISO正式颁布了一个称为“开放系统互连参考模型”（OSI或OSI/RM，Open System Intercontinental Reference Model），即著名的国际标准ISO 7498，OSI参考模型。该模型被国际社会普遍接受，并认为是新一代计算机网络体系结构的基础。OSI标准确保了各厂商生产的计算机和计算机网络产品之间的互联，推动了计算机网络技术的应用和发展。

这一阶段的典型代表是互联网（Internet，也称因特网），它是自印刷术发明以来，人类在通信方面取得的最大的成就，它给人们的日常生活带来了很大的便利，缩短了人际交往的距离，改变了人们的生活、工作、学习和交往方式。互联网的出现让世界变成了一个“地球村”。

课堂同步

单选题：20世纪70年代，推动计算机网络技术快速发展的是（　）。

A.OSI参考模型　　B.Internet

C.ARPANET　　D.第一台数字计算机ENIAC

1.1.4　Internet的产生与发展

知识点

（1）Internet产生与发展。

（2）Internet在中国的发展。

（1）Internet的产生与发展

Internet起源于ARPANET。1974年，由ARPANET研究而产生的一项非常重要的成果就是TCP/IP协议，使得连接到网络上的所有计算机都能够相互交流信息。20世纪80年代，美国国防部高级研究计划局（ARPA）开始了一个称为Internet的研究计划，研究如何把各种局域网和广域网连接起来。1981年建立了以ARPANET为主干网的Internet，1983年Internet已经开始由实验型网络转变为一个实用型网络。1986年建立的美国国家科学基金会网络NFSnet是Internet的一个里程碑。它先把美国的5个超级计算机中心通过TCP/IP协议连接起来，随后又把连接大学和学术团体的地区网络与全美国学术网络连接起来，成为全国性的学术研究和教学网络。1988年NSFnet已接替原来的ARPANET成为Internet的主干网，1990年ARPANET正式宣布停止运行。

Internet的真正飞跃发展应该归功于20世纪90年代的Internet商业化应用。20世纪90年代初，NFSnet已经意识到单靠美国政府已经很难负担整个Internet的费用，于是出现了一些公司的投资，在1992年建立了一个传输速率为NFSnet 30倍的商业化的Internet骨干通道——ANSnet，从此Internet主干网络由NFSnet转为ANSnet。一些公司开始利用Internet提供服务，收集资料和信息，发布商业广告，探索新的经营之道，接着还出现许多为个人和公司接入Internet提供产品和服务的公司——互联网服务提供商（ISP，Internet Service Provider）。此后，世界各地的无数企业和个人纷纷加入，终于发展成今天成熟的Internet。

（2）Internet在中国的发展

中国是第71个国家网络加入Internet的。1987年9月14日，北京计算机应用技术研究所，通过Internet向全世界发出了第一封发自北京的电子邮件，也是中国第一封电子邮件：“Across the Great Wall，we can reach every corner in the world”（越过长城，走向世界），揭开了中国人使用互联网的序幕。但是，这封邮件竟然走了6天。

1994年4月20日，以“中科院、北大和清华”为核心的中国国家计算机网络设施（NCFC）正式接入Internet，当时的速率只有64Kbit/s。同年开始建立与运行自己的域名体系。

1997年6月3日，中国互联网信息中心（CNNIC，China Internet Network Information Center）在北京成立，并开始管理我国的Internet主干网。CNNIC的主要职责是，为我国的互联网用户提供域名注册、IP地址分配等注册服务；提供网络技术资料、政策与法规、入网方法、用户培训资料等信息服务；提供网络通信目录、主页目录及各种信息库等目录服务。

Internet在我国发展迅速，全国已经建起了具有相当规模与技术水平的Internet主干网。主要有中国公用计算机互联网（CHINANET）、中国教育与科研计算机网（CERNET）、中国科技网（CSTNET）、中国金桥信息网（CHINAGBN）、中国联通网（UNINET）、中国网通网（CNCNET）、中国国际经济贸易互联网（CIETNET）、中国移动互联网（CMNET）等。

今天，开放的Internet，使得用户可以通过ISP接入Internet，领略互联网的精彩，真正做到了“足不出户，便知天下事”。

课堂同步

请谈谈你对Internet的理解。