计算机网络是现代信息技术的重要组成部分,它涵盖了数字化、网络化和信息化这三大特征。信息时代,电信网络、有线电视网络和计算机网络的融合,特别是因特网的发展,经历了从单一的ARPANET到互联网,再到多层次ISP结构的演变。计算机网络按照作用范围可以分为广域网(WAN)、城域网(MAN)、局域网(LAN)和个人区域网(PAN),而根据使用者又分为公用网和专用网。
网络的性能指标包括速率、带宽、吞吐量和时延,其中时延由发送、传播、处理和排队四个部分组成。网络协议是数据交换的规则,如OSI/RM和TCP/IP参考模型所示。OSI模型从上至下分为7层,分别是应用层、表示层、会话层、运输层、网络层、数据链路层和物理层;TCP/IP模型则简化为4层,包括应用层、传输层、网络层和网络接口层。协议包括语法、语义和同步三要素,服务则是协议控制下的实体间通信。
物理层作为最底层,主要关注如何在传输媒介上传输数据比特流,其接口特性包括机械、电气和功能三个方面。数据通信涉及消息、数据、信号、码元和信道的概念,以及调制解调器在模拟信号和数字比特流之间的转换。调制方式有基带调制和带通调制,如调幅(AM)、调频(FM)和调相(PM)。奈氏准则规定了码元传输速率的上限,防止码间串扰,而香农公式则揭示了信道带宽和信噪比对信息传输速率的影响。
传输媒介分为导向和非导向两类,如双绞线、同轴电缆、光纤属于导向媒介,无线电波传播则属于非导向媒介。信道复用技术如频分复用(FDM)、时分复用(TDM)和波分复用(WDM)提高了信道的利用率,尤其在光纤通信中发挥了重要作用。
总结来说,计算机网络涉及网络结构、性能、协议、物理层特性以及数据通信等多个方面,这些知识构成了网络技术的基础,并对现代信息技术的发展起着关键作用。