计算机网络是利用通信线路将地理位置分散的、具有独立功能的计算机系统或设备连接起来，以便按某种协议进行数据通信，实现信息传递和资源共享。计算机网络可以从不同的角度进行分类，根据使用目的分为公用网、专用网以及运用公用网组建的专用网；按照互换方式可以分为电路互换网、报文互换网、分组互换网以及混合互换网；根据网络拓扑结构的不同，可分为总线型、星型、环形、树形以及混合型；根据网络的地理范畴，可以分为局域网（LAN）、城域网（MAN）、广域网（WAN）以及互联网（Internet）。计算机网络的主要功能包括数据通信、资源共享、提高可靠性和实用性、负载均衡与分布式处理、集中式管理和综合信息服务。
网络体系结构是指计算机网络的层次结构和各层功能的框架设计，分为七个层次，从低到高依次为：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。网络协议是指网络中各方在通信时必须遵守的、事先规定好的标准或规则，它包括三个基本要素：语法（数据和控制信息的结构与格式）、语义（需要发出何种控制信息、完成何种动作以及做出何种响应）和时序（事件实现顺序的详细说明）。常见的网络协议有TCP/IP协议、IPX/SPX协议、NetBEUI协议等。
计算机网络从逻辑功能上可以分为资源子网和通信子网两部分。资源子网负责资源共享，通信子网则负责数据传输。一个完整的计算机网络系统由网络通信系统、网络操作系统和网络应用系统三部分组成。
数据通信系统的基本通信模型包括信源（信息的发送方）、信宿（信息的接收方）以及连接它们的信道。信道可以是有线的也可以是无线的，可以是模拟的也可以是数字的，可以是专用的也可以是公用的。数据的传播方式主要有串行传播和并行传播两种。串行传播使用一条线路，成本较低，适合长距离连接；并行传播传输速度快，但成本较高，适合近距离连接。
信道的连接方式可以是点对点连接，适合地理上分散的站点之间的数据传输；也可以是多点线路连接，又分为共享空间的多点线路和共享时间的多点线路，分别使用频分复用技术或时分复用技术传输数据。信道的通信方式包括单工通信、全双工通信和半双工通信。
数据的传播方式主要有基带传播、频带传播和宽带传播。实现收发双方之间的同步是数据通信中的关键技术，常见的同步技术有同步方式和异步方式。数据交换技术主要有电路交换、报文交换和分组交换三种类型。
电路交换技术有传播延迟小、不会发生冲突等优点，但建立物理线路时间较长，可能导致带宽浪费。报文交换不需要事先建立物理电路，信道利用率高，节点间可以按电路状况选取不同速度传输，数据传播可靠性高，但节点存储转发时间较长，不适于交互式通信。分组交换结合了电路交换和报文交换的优点，其数据传播延迟小于报文交换，且对存储转发的要求低于电路交换。分组交换适用于数据量不大、实时性要求不高的通信场景，如电报业务和电子信箱业务。
每种数据交换技术都有其适用场景和优缺点。网络协议、网络层次结构、数据通信技术等方面的知识是计算机网络技术与应用的核心内容，对于理解和设计网络系统具有重要意义。
