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計算機網絡
(連接分散計算機設備及通信設備以實現信息傳遞的系統)
鎖定
計算機網絡是指將地理位置不同的具有獨立功能的多台計算機及其外部設備,通過通信線路和通信設備連接起來,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。
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計算機網絡主要是由一些通用的、可編程的硬件互連而成的。這些可編程的硬件能夠用來傳送多種不同類型的數據,並能支持廣泛的和日益增長的應用。
- 中文名
- 計算機網絡
- 外文名
- Computer network
- 別 名
- 計算機網絡系統
- 使用領域
- 互聯網
- 功 能
- 信息的傳輸與共享
- 類 別
- 網絡操作系統
計算機網絡定義分類
計算機網絡按廣義
計算機網絡也稱計算機通信網。關於計算機網絡的最簡單定義是:一些相互連接的、以共享資源為目的的、自治的計算機的集合。若按此定義,則早期的面向終端的網絡都不能算是計算機網絡,而只能稱為聯機系統(因為那時的許多終端不能算是自治的計算機)。但隨着硬件價格的下降,許多終端都具有一定的智能,因而“終端”和“自治的計算機”逐漸失去了嚴格的界限。若用微型計算機作為終端使用,按上述定義,則早期的那種面向終端的網絡也可稱為計算機網絡。
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從整體上來説計算機網絡就是把分佈在不同地理區域的計算機與專門的外部設備用通信線路互聯成一個規模大、功能強的系統,從而使眾多的計算機可以方便地互相傳遞信息,共享硬件、軟件、數據信息等資源。簡單來説,計算機網絡就是由通信線路互相連接的許多自主工作的計算機構成的集合體。
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計算機網絡按連接
計算機網絡就是通過線路互連起來的、自治的計算機集合,確切的説就是將分佈在不同地理位置上的具有獨立工作能力的計算機、終端及其附屬設備用通信設備和通信線路連接起來,並配置網絡軟件,以實現計算機資源共享的系統。
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計算機網絡按需求
計算機網絡發展歷程
計算機網絡誕生階段
20世紀60年代中期之前的第一代計算機網絡是以單個計算機為中心的遠程聯機系統,典型應用是由一台計算機和全美範圍內2000多個終端組成的飛機訂票系統,終端是一台計算機的外圍設備,包括顯示器和鍵盤,無CPU和內存。隨着遠程終端的增多,在主機前增加了前端機(FEP)。當時,人們把計算機網絡定義為“以傳輸信息為目的而連接起來,實現遠程信息處理或進一步達到資源共享的系統”,這樣的通信系統已具備網絡的雛形。
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計算機網絡形成階段
20世紀60年代中期至70年代的第二代計算機網絡是以多個主機通過通信線路互聯起來,為用户提供服務,興起於60年代後期,典型代表是美國國防部高級研究計劃局協助開發的ARPANET。主機之間不是直接用線路相連,而是由接口報文處理機(IMP)轉接後互聯的。IMP和它們之間互聯的通信線路一起負責主機間的通信任務,構成了通信子網。通信子網互聯的主機負責運行程序,提供資源共享,組成資源子網。這個時期,網絡概念為“以能夠相互共享資源為目的互聯起來的具有獨立功能的計算機之集合體”,形成了計算機網絡的基本概念。
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計算機網絡互聯互通階段
20世紀70年代末至90年代的第三代計算機網絡是具有統一的網絡體系結構並遵守國際標準的開放式和標準化的網絡。ARPANET興起後,計算機網絡發展迅猛,各大計算機公司相繼推出自己的網絡體系結構及實現這些結構的軟硬件產品。由於沒有統一的標準,不同廠商的產品之間互聯很困難,人們迫切需要一種開放性的標準化實用網絡環境,這樣應運而生了兩種國際通用的最重要的體系結構,即TCP/IP體系結構和國際標準化組織的OSI體系結構。
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計算機網絡高速網絡技術階段
計算機網絡組成
計算機網絡的分類與一般的事物分類方法一樣,可以按事物所具有的不同性質特點(即事物的屬性)分類。計算機網絡通俗地講就是由多台計算機(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。總的來説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空間)以及相應的應用軟件四部分。
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計算機網絡功能
計算機網絡數據通信
數據通信是計算機網絡的最主要的功能之一。數據通信是依照一定的通信協議,利用數據傳輸技術在兩個終端之間傳遞數據信息的一種通信方式和通信業務。它可實現計算機和計算機、計算機和終端以及終端與終端之間的數據信息傳遞,是繼電報、電話業務之後的第三種最大的通信業務。數據通信中傳遞的信息均以二進制數據形式來表現,數據通信的另一個特點是總是與遠程信息處理相聯繫,是包括科學計算、過程控制、信息檢索等內容的廣義的信息處理。
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計算機網絡資源共享
資源共享是人們建立計算機網絡的主要目的之一。計算機資源包括硬件資源、軟件資源和數據資源。硬件資源的共享可以提高設備的利用率,避免設備的重複投資,如利用計算機網絡建立網絡打印機;軟件資源和數據資源的共享可以充分利用已有的信息資源,減少軟件開發過程中的勞動,避免大型數據庫的重複建設。
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計算機網絡集中管理
計算機網絡實現分佈式處理
計算機網絡負荷均衡
計算機網絡分類
雖然網絡類型的劃分標準各種各樣,但是從地理範圍劃分是一種大家都認可的通用網絡劃分標準。按這種標準可以把各種網絡類型劃分為局域網、城域網、廣域網和互聯網四種。局域網一般來説只能是一個較小區域內,城域網是不同地區的網絡互聯,不過在此要説明的一點就是這裏的網絡劃分並沒有嚴格意義上地理範圍的區分,只能是一個定性的概念。下面簡要介紹這幾種計算機網絡。
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計算機網絡局域網
(Local Area Network;LAN) 通常我們常見的“LAN”就是指局域網,這是我們最常見、應用最廣的一種網絡。局域網隨着整個計算機網絡技術的發展和提高得到充分的應用和普及,幾乎每個單位都有自己的局域網,有的甚至家庭中都有自己的小型局域網。很明顯,所謂局域網,那就是在局部地區範圍內的網絡,它所覆蓋的地區範圍較小。局域網在計算機數量配置上沒有太多的限制,少的可以只有兩台,多的可達幾百台。一般來説在企業局域網中,工作站的數量在幾十到兩百台次左右。在網絡所涉及的地理距離上一般來説可以是幾米至10公里以內。局域網一般位於一個建築物或一個單位內,不存在尋徑問題,不包括網絡層的應用。
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這種網絡的特點就是:連接範圍窄、用户數少、配置容易、連接速率高。目前局域網最快的速率要算現今的10G以太網了。IEEE的802標準委員會定義了多種主要的LAN網:以太網(Ethernet)、令牌環網(Token Ring)、光纖分佈式接口網絡(FDDI)、異步傳輸模式網(ATM)以及最新的無線局域網(WLAN)。這些都將在後面詳細介紹。
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計算機網絡城域網
(Metropolitan Area Network;MAN) 這種網絡一般來説是在一個城市,但不在同一地理小區範圍內的計算機互聯。這種網絡的連接距離可以在10 ̄100公里,它採用的是IEEE802.6標準。MAN與LAN相比擴展的距離更長,連接的計算機數量更多,在地理範圍上可以説是LAN網絡的延伸。在一個大型城市或都市地區,一個MAN網絡通常連接着多個LAN網。如連接政府機構的LAN、醫院的LAN、電信的LAN、公司企業的LAN等等。由於光纖連接的引入,使MAN中高速的LAN互連成為可能。
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城域網多采用ATM技術做骨幹網。ATM是一個用於數據、語音、視頻以及多媒體應用程序的高速網絡傳輸方法。ATM包括一個接口和一個協議,該協議能夠在一個常規的傳輸信道上,在比特率不變及變化的通信量之間進行切換。ATM也包括硬件、軟件以及與ATM協議標準一致的介質。ATM提供一個可伸縮的主幹基礎設施,以便能夠適應不同規模、速度以及尋址技術的網絡。ATM的最大缺點就是成本太高,所以一般在政府城域網中應用,如郵政、銀行、醫院等。
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計算機網絡廣域網
(Wide Area Network,WAN) 這種網絡也稱為遠程網,所覆蓋的範圍比城域網(MAN)更廣,它一般是在不同城市之間的LAN或者MAN網絡互聯,地理範圍可從幾百公里到幾千公里。因為距離較遠,信息衰減比較嚴重,所以這種網絡一般是要租用專線,通過IMP(接口信息處理)協議和線路連接起來,構成網狀結構,解決循徑問題。這種城域網因為所連接的用户多,總出口帶寬有限,所以用户的終端連接速率一般較低,通常為9.6Kbps-45Mbps 如:郵電部的CHINANET,CHINAPAC,和CHINADDN網。
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上面講了網絡的幾種分類,其實在現實生活中我們真正遇得最多的還要算是局域網,因為它可大可小,無論在單位還是在家庭實現起來都比較容易,應用也是最廣泛的一種網絡,所以在下面我們有必要對局域網及局域網中的接入設備作一個進一步的認識。
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計算機網絡無線網
隨着筆記本電腦(notebook computer)和個人數字助理( Personal Digital Assistant,PDA)等便攜式計算機的日益普及和發展,人們經常要在路途中接聽電話、發送傳真和電子郵件閲讀網上信息以及登錄到遠程機器等。然而在汽車或飛機上是不可能通過有線介質與單位的網絡相連接的,這時候可能會對無線網感興趣了。雖然無線網與移動通信經常是聯繫在一起的,但這兩個概念並不完全相同。例如當便攜式計算機通過PCMCIA卡接入電話插口,它就變成有線網的一部分。另一方面,有些通過無線網連接起來的計算機的位置可能又是固定不變的,如在不便於通過有線電纜連接的大樓之間就可以通過無線網將兩棟大樓內的計算機連接在一起。
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無線網特別是無線局域網有很多優點,如易於安裝和使用。但無線局域網也有許多不足之處:如它的數據傳輸率一般比較低,遠低於有線局域網;另外無線局域網的誤碼率也比較高,而且站點之間相互干擾比較厲害。用户無線網的實現有不同的方法。國外的某些大學在它們的校園內安裝許多天線,允許學生們坐在樹底下查看圖書館的資料。這種情況是通過兩個計算機之間直接通過無線局域網以數字方式進行通信實現的。另一種可能的方式是利用傳統的模擬調制解調器通過蜂窩電話系統進行通信。在國外的許多城市已能提供蜂窩式數字信息分組數據( Cellular Digital Packet Data,CDPD)的業務,因而可以通過CDPD系統直接建立無線局域網。無線網絡是當前國內外的研究熱點,無線網絡的研究是由巨大的市場需求驅動的。無線網的特點是使用户可以在任何時間、任何地點接入計算機網絡,而這一特性使其具有強大的應用前景。當前已經出現了許多基於無線網絡的產品,如個人通信系統( Personal CommunicationSystem,PCS)電話、無線數據終端、便攜式可視電話、個人數字助理( PDA)等。無線網絡的發展依賴於無線通信技術的支持。無線通信系統主要有:低功率的無繩電話系統、模擬蜂窩系統、數字蜂窩系統、移動衞星系統、無線LAN和無線WAN等。
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計算機網絡性能
1.計算機網絡的性能指標
(1)速率
計算機發送出的信號都是數字形式的。比特是計算機中數據量的單位,也是信息論中使用的信息量的單位。英文字bit來源於binary digit,意思是一個“二進制數字”,因此一個比特就是二進制數字中的一個1或0。網絡技術中的速率指的是連接在計算機網絡上的主機在數字信道上傳送數據的速率,它也稱為數據率(data rate)或比特率(bit rate)。速率是計算機網絡中最重要的一個性能指標。速率的單位是bit/s(比特每秒)(即bit per second)。
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(2)帶寬
① 帶寬本來是指某個信號具有的頻帶寬度。信號的帶寬是指該信號所包含的各種不同頻率成分所佔據的頻率範圍。例如,在傳統的通信線路上傳送的電話信號的標準帶寬是3.1kHz(從300Hz到3.4kHz,即話音的主要成分的頻率範圍)。這種意義的帶寬的單位是赫(或千赫,兆赫,吉赫等)。
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② 在計算機網絡中,帶寬用來表示網絡的通信線路所能傳送數據的能力,因此網絡帶寬表示在單位時間內從網絡中的某一點到另一點所能通過的“最高數據率”。這裏一般説到的“帶寬”就是指這個意思。這種意義的帶寬的單位是“比特每秒”,記為bit/s。
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(3)吞吐量
吞吐量表示在單位時間內通過某個網絡(或信道、接口)的數據量。吞吐量更經常地用於對現實世界中的網絡的一種測量,以便知道實際上到底有多少數據量能夠通過網絡。顯然,吞吐量受網絡的帶寬或網絡的額定速率的限制。例如,對於一個100Mbit/s的以太網,其額定速率是100Mbit/s,那麼這個數值也是該以太網的吞吐量的絕對上限值。因此,對100Mbit/s的以太網,其典型的吞吐量可能也只有70Mbit/s。有時吞吐量還可用每秒傳送的字節數或幀數來表示。
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(4)時延
① 發送時延。
② 傳播時延。
③ 處理時延。
④ 排隊時延。
(5)時延帶寬積
(6)往返時間(RTT)
(7)利用率
2.計算機網絡的非性能特徵
(1)費用
(2)質量
網絡的質量取決於網絡中所有構件的質量,以及這些構件是怎樣組成網絡的。網絡的質量影響到很多方面,如網絡的可靠性、網絡管理的簡易性,以及網絡的一些性能。但網絡的性能與網絡的質量並不是一回事,例如,有些性能也還可以的網絡,運行一段時間後就出現了故障,變得無法再繼續工作,説明其質量不好。高質量的網絡往往價格也較高。
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(3)標準化
(4)可靠性
(6)易於管理和維護
計算機網絡相關應用
21世紀人類將全面進入信息時代。信息時代的重要特徵就是數字化、網絡化和信息化。要實現信息化就必須依靠完善的網絡,因為網絡可以非常迅速地傳遞信息。因此網絡現在已經成為信息社會的命脈和發展知識經濟的重要基礎。網絡對社會生活的很多方面以及對社會經濟的發展已經產生了不可估量的影響。
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這裏所説的網絡是指“三網”,即電信網絡、有線電視網絡和計算機網絡。這三種網絡向用户提供的服務不同。電信網絡的用户可得到電話、電報以及傳真等服務;有線電視網絡的用户能夠觀看各種電視節目;計算機網絡則可使用户能夠迅速傳送數據文件,以及從網絡上查找並獲取各種有用資料,包括圖像和視頻文件。這三種網絡在信息化過程中都起到十分重要的作用,但其中發展最快的並起到核心作用的是計算機網絡。隨着技術的發展,電信網絡和有線電視網絡都逐漸融入了現代計算機網絡(也稱計算機通信網)的技術,這就產生了“網絡融合”的概念。
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自從20世紀90年代以後,以因特網(Internet)為代表的計算機網絡得到了飛速的發展,已從最初的教育科研網絡逐步發展成為商業網絡,並已成為僅次於全球電話網的世界第二大網絡。因特網正在改變着我們工作和生活的各個方面,它已經給很多國家帶來了巨大的好處,並加速了全球信息革命的進程。因特網是人類自印刷術發明以來在通信方面最大的變革。現在,人們的生活、工作、學習和交往都已離不開因特網了。
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一、商業運用。
1、主要是實現資源共享(resource sharing)最終打破地理位置束縛(tyranny of geography),主要運用客户-服務器模型(client-server model)。
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二、家庭運用
2、個人之間的通信。如:即時消息(instant messaging)運用<QQ、MSN、YY>、聊天室、對等通信(peer-to-communication)<通過中心數據庫共享,各大網盤,但是容易造成侵犯版權>。
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三、移動用户
四、社會問題