計算機網路(連線分散計算機設備以實現信息傳遞的系統):定義分類,按廣義,按連線,按

計算機網路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，通過通信線路連線起來，在網路作業系統，網路管理軟體及網路通信協定的管理和協調下，實現資源共享和信息傳遞的計算機系統。

基本介紹

中文名：計算機網路
使用領域：網際網路
功能：信息的傳輸與共享
類別：網路作業系統

定義分類,按廣義,按連線,按需求,發展歷程,誕生階段,形成階段,互聯互通階段,高速網路技術階段,組成,功能,數據通信,資源共享,集中管理,實現分散式處理,負荷均衡,分類,區域網路,城域網,廣域網,無線網,性能,相關套用,

定義分類

按廣義

計算機網路也稱計算機通信網。關於計算機網路的最簡單定義是：一些相互連線的、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路都不能算是計算機網路，而只能稱為在線上系統（因為那時的許多終端不能算是自治的計算機）。但隨著硬體價格的下降，許多終端都具有一定的智慧型，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路也可稱為計算機網路。

另外，從邏輯功能上看，計算機網路是以傳輸信息為基礎目的，用通信線路將多個計算機連線起來的計算機系統的集合，一個計算機網路組成包括傳輸介質和通信設備。

從用戶角度看，計算機網路是這樣定義的：存在著一個能為用戶自動管理的網路作業系統。由它調用完成用戶所調用的資源，而整個網路像一個大的計算機系統一樣，對用戶是透明的。

一個比較通用的定義是：利用通信線路將地理上分散的、具有獨立功能的計算機系統和通信設備按不同的形式連線起來，以功能完善的網路軟體及協定實現資源共享和信息傳遞的系統。

從整體上來說計算機網路就是把分布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，共享硬體、軟體、數據信息等資源。簡單來說，計算機網路就是由通信線路互相連線的許多自主工作的計算機構成的集合體。

最簡單的計算機網路就只有兩台計算機和連線它們的一條鏈路，即兩個節點和一條鏈路。

按連線

計算機網路就是通過線路互連起來的、自治的計算機集合，確切的說就是將分布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線起來，並配置網路軟體，以實現計算機資源共享的系統。

按需求

計算機網路就是由大量獨立的、但相互連線起來的計算機來共同完成計算機任務。這些系統稱為計算機網路（computer networks）。

發展歷程

自從計算機網路出現以後，它的發展速度與套用的廣泛程度十分驚人。縱觀計算機網路的發展，其大致經歷了以下四個階段：

誕生階段

20世紀60年代中期之前的第一代計算機網路是以單個計算機為中心的遠程在線上系統，典型套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和記憶體。隨著遠程終端的增多，在主機前增加了前端機(FEP)。當時，人們把計算機網路定義為“以傳輸信息為目的而連線起來，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路的雛形。

形成階段

20世紀60年代中期至70年代的第二代計算機網路是以多個主機通過通信線路互聯起來，為用戶提供服務，興起於60年代後期，典型代表是美國國防部高級研究計畫局協助開發的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式，提供資源共享，組成資源子網。這個時期，網路概念為“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”，形成了計算機網路的基本概念。

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路是具有統一的網路體系結構並遵守國際標準的開放式和標準化的網路。ARPANET興起後，計算機網路發展迅猛，各大計算機公司相繼推出自己的網路體系結構及實現這些結構的軟硬體產品。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路環境，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。

高速網路技術階段

20世紀90年代至今的第四代計算機網路，由於區域網路技術發展成熟，出現光纖及高速網路技術，整個網路就像一個對用戶透明的大的計算機系統，發展為以網際網路( Internet)為代表的網際網路。

組成

計算機網路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。計算機網路通俗地講就是由多台計算機（或其它計算機網路設備）通過傳輸介質和軟體物理（或邏輯）連線在一起組成的。總的來說計算機網路的組成基本上包括：計算機、網路作業系統、傳輸介質（可以是有形的，也可以是無形的，如無線網路的傳輸介質就是空間）以及相應的套用軟體四部分。

功能

數據通信

數據通信是計算機網路的最主要的功能之一。數據通信是依照一定的通信協定，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。

資源共享

資源共享是人們建立計算機網路的主要目的之一。計算機資源包括硬體資源、軟體資源和數據資源。硬體資源的共享可以提高設備的利用率，避免設備的重複投資，如利用計算機網路建立網路印表機；軟體資源和數據資源的共享可以充分利用已有的信息資源，減少軟體開發過程中的勞動，避免大型資料庫的重複建設。

集中管理

計算機網路技術的發展和套用，已使得現代的辦公手段、經營管理等發生了變化。目前，已經有了許多管理信息系統、辦公自動化系統等，通過這些系統可以實現日常工作的集中管理，提高工作效率，增加經濟效益。

實現分散式處理

網路技術的發展，使得分散式計算成為可能。對於大型的課題，可以分為許許多多小題目，由不同的計算機分別完成，然後再集中起來，解決問題。

負荷均衡

負荷均衡是指工作被均勻的分配給網路上的各台計算機系統。網路控制中心負責分配和檢測，當某台計算機負荷過重時，系統會自動轉移負荷到較輕的計算機系統去處理。

由此可見，計算機網路可以大大擴展計算機系統的功能，擴大其套用範圍，提高可靠性，為用戶提供方便，同時也減少了費用，提高了性能價格比。

分類

雖然網路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路劃分標準。按這種標準可以把各種網路類型劃分為區域網路、城域網、廣域網和網際網路四種。區域網路一般來說只能是一個較小區域內，城域網是不同地區的網路互聯，不過在此要說明的一點就是這裡的網路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路。

區域網路

（Local Area Network；LAN）通常我們常見的“LAN”就是指區域網路，這是我們最常見、套用最廣的一種網路。區域網路隨著整個計算機網路技術的發展和提高得到充分的套用和普及，幾乎每個單位都有自己的區域網路，有的甚至家庭中都有自己的小型區域網路。很明顯，所謂區域網路，那就是在局部地區範圍內的網路，它所覆蓋的地區範圍較小。區域網路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。一般來說在企業區域網路中，工作站的數量在幾十到兩百台次左右。在網路所涉及的地理距離上一般來說可以是幾米至10公里以內。區域網路一般位於一個建築物或一個單位內，不存在尋徑問題，不包括網路層的套用。

這種網路的特點就是：連線範圍窄、用戶數少、配置容易、連線速率高。目前區域網路最快的速率要算現今的10G乙太網了。IEEE的802標準委員會定義了多種主要的LAN網：乙太網（Ethernet）、令牌環網（Token Ring）、光纖分散式接口網路（FDDI）、異步傳輸模式網（ATM）以及最新的無線區域網路（WLAN）。這些都將在後面詳細介紹。

城域網

（Metropolitan Area Network；MAN）這種網路一般來說是在一個城市，但不在同一地理小區範圍內的計算機互聯。這種網路的連線距離可以在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，連線的計算機數量更多，在地理範圍上可以說是LAN網路的延伸。在一個大型城市或都市地區，一個MAN網路通常連線著多個LAN網。如連線政府機構的LAN、醫院的LAN、電信的LAN、公司企業的LAN等等。由於光纖連線的引入，使MAN中高速的LAN互連成為可能。

城域網多採用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式的高速網路傳輸方法。ATM包括一個接口和一個協定，該協定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也包括硬體、軟體以及與ATM協定標準一致的介質。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、速度以及定址技術的網路。ATM的最大缺點就是成本太高，所以一般在政府城域網中套用，如郵政、銀行、醫院等。

廣域網

（Wide Area Network，WAN）這種網路也稱為遠程網，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網路互聯，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，所以這種網路一般是要租用專線，通過IMP（接口信息處理）協定和線路連線起來，構成網狀結構，解決循徑問題。這種城域網因為所連線的用戶多，總出口頻寬有限，所以用戶的終端連線速率一般較低，通常為9.6Kbps-45Mbps 如：郵電部的CHINANET，CHINAPAC，和CHINADDN網。

上面講了網路的幾種分類，其實在現實生活中我們真正遇得最多的還要算是區域網路，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，套用也是最廣泛的一種網路，所以在下面我們有必要對區域網路及區域網路中的接入設備作一個進一步的認識。

無線網

隨著筆記本電腦（notebook computer）和個人數字助理（ Personal Digital Assistant，PDA）等攜帶型計算機的日益普及和發展，人們經常要在路途中接聽電話、傳送傳真和電子郵件閱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路相連線的，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。例如當攜帶型計算機通過PCMCIA卡接入電話插口，它就變成有線網的一部分。另一方面，有些通過無線網連線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線的大樓之間就可以通過無線網將兩棟大樓內的計算機連線在一起。

無線網特別是無線區域網路有很多優點，如易於安裝和使用。但無線區域網路也有許多不足之處：如它的數據傳輸率一般比較低，遠低於有線區域網路；另外無線區域網路的誤碼率也比較高，而且站點之間相互干擾比較厲害。用戶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區域網路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數據機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系統直接建立無線區域網路。無線網路是當前國內外的研究熱點，無線網路的研究是由巨大的市場需求驅動的。無線網的特點是使用戶可以在任何時間、任何地點接入計算機網路，而這一特性使其具有強大的套用前景。當前已經出現了許多基於無線網路的產品，如個人通信系統（ Personal CommunicationSystem，PCS）電話、無線數據終端、攜帶型可視電話、個人數字助理（ PDA）等。無線網路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、移動衛星系統、無線LAN和無線WAN等。

性能

計算機網路的性能一般是指它的幾個重要的性能指標。但除了這些重要的性能指標外，還有一些非性能特徵，它們對計算機網路的性能也有很大的影響。

1．計算機網路的性能指標

性能指標從不同的方面來度量計算機網路的性能。

（1）速率

計算機傳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，也是資訊理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。網路技術中的速率指的是連線在計算機網路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）。速率是計算機網路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）。

（2）頻寬

“頻寬”有以下兩種不同的意義。

① 頻寬本來是指某個信號具有的頻頻寬度。信號的頻寬是指該信號所包含的各種不同頻率成分所占據的頻率範圍。例如，在傳統的通信線路上傳送的電話信號的標準頻寬是3.1kHz（從300Hz到3.4kHz，即話音的主要成分的頻率範圍）。這種意義的頻寬的單位是赫（或千赫，兆赫，吉赫等）。

② 在計算機網路中，頻寬用來表示網路的通信線路所能傳送數據的能力，因此網路頻寬表示在單位時間內從網路中的某一點到另一點所能通過的“最高數據率”。這裡一般說到的“頻寬”就是指這個意思。這種意義的頻寬的單位是“比特每秒”，記為bit/s。

（3）吞吐量

吞吐量表示在單位時間內通過某個網路（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路的一種測量，以便知道實際上到底有多少數據量能夠通過網路。顯然，吞吐量受網路的頻寬或網路的額定速率的限制。例如，對於一個100Mbit/s的乙太網，其額定速率是100Mbit/s，那么這個數值也是該乙太網的吞吐量的絕對上限值。因此，對100Mbit/s的乙太網，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位元組數或幀數來表示。

（4）時延

時延是指數據（一個報文或分組，甚至比特）從網路（或鏈路）的一端傳送到另一端所需的時間。時延是個很重要的性能指標，它有時也稱為延遲或遲延。網路中的時延是由以下幾個不同的部分組成的。

① 傳送時延。

傳送時延是主機或路由器傳送數據幀所需要的時間，也就是從傳送數據幀的第一個比特算起，到該幀的最後一個比特傳送完畢所需的時間。

因此傳送時延也叫做傳輸時延。傳送時延的計算公式是：

傳送時延=數據幀長度（bit/s）/信道頻寬（bit/s）

由此可見，對於一定的網路，傳送時延並非固定不變，而是與傳送的幀長（單位是比特）成正比，與信道頻寬成反比。

② 傳播時延。

傳播時延是電磁波在信道中傳播一定的距離需要花費的時間。傳播時延的計算公式是：

傳播時延=信道長度（m）/電磁波在信道上的傳播速率（m/s）

電磁波在自由空間的傳播速率是光速，即300000km/s。電磁波在網路傳輸媒體中的傳播速率比在自由空間要略低一些。

③ 處理時延。

主機或路由器在收到分組時要花費一定的時間進行處理，例如分析分組的首部，從分組中提取數據部分，進行差錯檢驗或查找適當的路由等，這就產生了處理時延。

④ 排隊時延。

分組在經過網路傳輸時，要經過許多的路由器。但分組在進入路由器後要先在輸入佇列中排隊等待處理。在路由器確定了轉發接口後，還要在輸出佇列中排隊等待轉發。這就產生了排隊時延。

這樣，數據在網路中經歷的總時延就是以上四種時延之和：

總時延=傳送時延+傳播時延+處理時延+排隊時延

（5）時延頻寬積

把以上討論的網路性能的兩個度量—傳播時延和頻寬相乘，就得到另一個很有用的度量：傳播時延頻寬積，即時延頻寬積=傳播時延×頻寬。

（6）往返時間（RTT）

在計算機網路中，往返時間也是一個重要的性能指標，它表示從傳送方傳送數據開始，到傳送方收到來自接收方的確認（接受方收到數據後便立即傳送確認）總共經歷的時間。

當使用衛星通信時，往返時間（RTT）相對較長。

（7）利用率

利用率有信道利用率和網路利用率兩種。信道利用率指某信道有百分之幾的時間是被利用的（有數據通過），完全空閒的信道的利用率是零。網路利用率是全網路的信道利用率的加權平均值。

2．計算機網路的非性能特徵

這些非性能特徵與前面介紹的性能指標有很大的關係。

（1）費用

即網路的價格（包括設計和實現的費用）。網路的性能與其價格密切相關。一般說來，網路的速率越高，其價格也越高。

（2）質量

網路的質量取決於網路中所有構件的質量，以及這些構件是怎樣組成網路的。網路的質量影響到很多方面，如網路的可靠性、網路管理的簡易性，以及網路的一些性能。但網路的性能與網路的質量並不是一回事，例如，有些性能也還可以的網路，運行一段時間後就出現了故障，變得無法再繼續工作，說明其質量不好。高質量的網路往往價格也較高。

（3）標準化

網路的硬體和軟體的設計既可以按照通用的國際標準，也可以遵循特定的專用網路標準。最好採用國際標準的設計，這樣可以得到更好的互操作性，更易於升級換代和維修，也更容易得到技術上的支持。

（4）可靠性

可靠性與網路的質量和性能都有密切關係。速率更高的網路，其可靠性不一定會更差。但速率更高的網路要可靠地運行，則往往更加困難，同時所需的費用也會較高。

（5）可擴展性和可升級性

網路在構造時就應當考慮到今後可能會需要擴展（即規模擴大）和升級（即性能和版本的提高）。網路的性能越高，其擴展費用往往也越高，難度也會相應增加。

（6）易於管理和維護

網路如果沒有良好的管理和維護，就很難達到和保持所設計的性能。

計算機網路(連線分散計算機設備以實現信息傳遞的系統)