计算机网络是信息技术领域的重要组成部分,主要关注不同地理位置的计算机系统的互连,以实现资源共享和信息传递。本讲义主要涵盖了计算机网络的基本概念、分类、体系结构和历史发展。
计算机网络定义为通过通信设备和线路连接的多台独立计算机系统,它们通过网络软件实现资源子网(包括主机和终端)与通信子网(如分组交换设备、集中器等)的交互。协议是网络中数据交换的规则和标准,包括语义(控制信息的含义)、语法(数据格式和编码)和定时(速度匹配和排序)三个要素。
计算机网络按照分布范围可分为广域网(WAN)、局域网(LAN)和城域网(MAN),按交换方式分为电路交换、报文交换和分组交换,按拓扑结构分为星形、总线、环形、树形和网形,按传输媒体分为双绞线、同轴电缆、光纤和无线,按信道宽度分为窄带和宽带,按用途则分为教育、科研、商业和企业网络等。
计算机网络的发展经历了三个阶段:面向终端的网络,主要由中央主机连接分散的终端;计算机-计算机网络,实现了多台计算机的互连和资源共享,如ARPANET、SNA和DNA网络;开放式标准化网络,以OSI/RM(开放系统互连基本参考模型)为代表,该模型将网络通信划分为七层,包括物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层,确保了不同网络产品的互操作性。
OSI参考模型强调了网络的分层结构,每个层次都有其特定的功能,如物理层负责实际的数据传输,而高层则负责更复杂的任务,如错误检测、流量控制和应用交互。各层之间的通信遵循协议,并通过接口进行,确保了层次间的独立性和清晰的通信边界。
此外,标准化工作对于计算机网络的发展至关重要,如IETF(Internet Engineering Task Force)和RFC(Request for Comments)文档,它们推动了互联网技术的标准化和演进。
计算机网络是一个复杂而重要的领域,涉及到硬件、软件、通信协议和网络设计等多个方面。理解其基本概念、分类和历史发展,对于深入学习和掌握网络技术至关重要,特别是在考研计算机科学的准备过程中。