# 1.1 计算机网络概述

## 一、计算机网络的概念

### 1.1 什么是计算机网络

**计算机网络**：将地理位置不同的、具有独立功能的多个计算机系统，通过通信设备和线路连接起来，在网络操作系统、网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下，实现资源共享和信息传递的计算机系统。

### 1.2 计算机网络的组成

**硬件组成**：
- **主机（端系统）**：计算机、服务器、终端设备
- **通信设备**：路由器、交换机、集线器、网桥
- **通信线路**：双绞线、同轴电缆、光纤、无线信道

**软件组成**：
- **网络操作系统**：Windows Server、Linux
- **网络协议**：TCP/IP、HTTP、FTP
- **网络应用软件**：浏览器、邮件客户端

### 1.3 计算机网络的功能

1. **数据通信**：实现计算机之间的数据传输
2. **资源共享**：硬件、软件、数据资源的共享
3. **分布式处理**：任务分配到多台计算机处理
4. **提高可靠性**：冗余备份，故障切换
5. **负载均衡**：平衡各计算机的负载

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## 二、计算机网络的分类

### 2.1 按覆盖范围分类

#### 个域网（PAN, Personal Area Network）

**范围**：个人周围（10米左右）

**特点**：
- 连接个人设备
- 如：蓝牙、ZigBee

**应用**：
- 手机与耳机连接
- 智能手表与手机连接

#### 局域网（LAN, Local Area Network）

**范围**：几百米到几千米（一栋楼或一个园区）

**特点**：
- 覆盖范围小
- 传输速率高
- 误码率低
- 私有网络

**技术**：
- 以太网（Ethernet）
- WiFi（IEEE 802.11）

**应用**：
- 办公室网络
- 校园网络
- 家庭网络

#### 城域网（MAN, Metropolitan Area Network）

**范围**：一个城市（几十千米）

**特点**：
- 覆盖一个城市
- 传输速率较高

**技术**：
- 光纤分布式数据接口（FDDI）
- 城域以太网

**应用**：
- 城市范围内的网络互联

#### 广域网（WAN, Wide Area Network）

**范围**：跨越国家或大洲（几百到几千千米）

**特点**：
- 覆盖范围广
- 传输速率相对较低
- 误码率较高
- 使用公共网络设施

**技术**：
- 公共电话网
- 综合业务数字网（ISDN）
- 异步传输模式（ATM）
- 帧中继
- 光纤通信

**应用**：
- Internet
- 跨国企业网络

### 2.2 按拓扑结构分类

#### 星形拓扑

**结构**：
- 中心节点连接所有其他节点
- 各节点之间不直接相连

**优点**：
- 易于管理和维护
- 故障隔离容易
- 扩展方便

**缺点**：
- 中心节点故障导致全网瘫痪
- 线路利用率低

**应用**：
- 局域网（以太网交换机）

#### 总线形拓扑

**结构**：
- 所有节点连接到一条公共总线

**优点**：
- 结构简单
- 线路成本低
- 易于扩展

**缺点**：
- 故障诊断困难
- 总线故障导致全网瘫痪
- 冲突问题

**应用**：
- 早期以太网（同轴电缆）

#### 环形拓扑

**结构**：
- 节点首尾相连形成闭合环
- 数据沿环单向或双向传输

**优点**：
- 传输延迟固定
- 适合实时应用

**缺点**：
- 一个节点故障影响全网
- 扩展困难

**应用**：
- 令牌环网（Token Ring）
- FDDI

#### 树形拓扑

**结构**：
- 层次结构，根节点连接子节点
- 子节点再连接下一层节点

**优点**：
- 易于扩展
- 故障隔离容易
- 适合大规模网络

**缺点**：
- 根节点故障影响大
- 对根节点要求高

**应用**：
- 大规模局域网
- 有线电视网络

#### 网状拓扑

**结构**：
- 每个节点与其他多个节点相连
- 形成网状结构

**优点**：
- 可靠性高
- 容错能力强
- 可以选择最佳路径

**缺点**：
- 结构复杂
- 成本高
- 管理困难

**应用**：
- 广域网
- Internet核心网

### 2.3 按传输技术分类

#### 广播式网络

**特点**：
- 所有节点共享通信信道
- 一个节点发送，所有节点接收
- 需要解决冲突问题

**技术**：
- 以太网
- 无线局域网

#### 点对点网络

**特点**：
- 每条物理线路连接一对节点
- 需要路由选择

**技术**：
- 广域网
- Internet

### 2.4 按使用者分类

#### 公用网

**特点**：
- 由电信公司建设
- 向公众提供服务
- 付费使用

**例子**：
- 中国电信
- 中国移动

#### 专用网

**特点**：
- 由某个部门或单位建设
- 仅供本单位使用
- 不向公众开放

**例子**：
- 军队专用网
- 铁路专用网
- 银行专用网

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## 三、计算机网络的发展

### 3.1 第一阶段：面向终端的计算机网络（20世纪50年代末-60年代）

**特点**：
- 一台中心计算机连接多个终端
- 终端没有处理能力
- 是计算机网络的雏形

**代表**：
- 美国SAGE系统

### 3.2 第二阶段：计算机-计算机网络（20世纪60年代末-70年代）

**特点**：
- 多台计算机互联
- 计算机之间可以通信
- 资源共享

**代表**：
- ARPANET（1969年）
- 分组交换技术的出现

### 3.3 第三阶段：开放式标准化网络（20世纪70年代末-90年代）

**特点**：
- 网络体系结构标准化
- OSI/RM模型
- TCP/IP协议

**代表**：
- Internet的发展
- 局域网技术的成熟

### 3.4 第四阶段：高速网络时代（20世纪90年代至今）

**特点**：
- 高速传输（千兆、万兆以太网）
- 多媒体应用
- 无线网络
- 物联网

**代表**：
- 宽带接入
- 4G/5G移动通信
- 云计算
- 物联网

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## 四、考研重点

1. **计算机网络的概念**：定义、组成、功能
2. **计算机网络的分类**：
   - 按覆盖范围：PAN、LAN、MAN、WAN
   - 按拓扑结构：星形、总线形、环形、树形、网状
   - 按传输技术：广播式、点对点
   - 按使用者：公用网、专用网
3. **计算机网络的发展**：四个阶段的特点和代表

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*下一节：1.2 计算机网络体系结构与参考模型*