計算機網絡是計算機技術和通信技術日益發展和密切結合的產物。隨著信息時代的到來，計算機和通信在信息的收集、存儲、處理、傳輸和分發中扮演了極其重要的角色。計算機網絡綜合了計算機軟、硬件及通信等多方麵的技術，涉及麵寬，應用範圍廣，對信息技術的發展有著深刻的影響。隨著全球範圍“信息高速公路”越來越引起人們的極大興趣和高度重視，相信在不久的將來，所有計算機，包括家用電腦在內，都會以某種形式連接到計算機網絡上，在更大的範圍內，以更快的速度相互交換信息、共享資源和協同工作。
9.1計算機網絡概論
人類社會正進入信息社會，可以說信息是二十一世紀的石油，處理信息的計算機和傳輸信息的計算機網絡成了信息社會的基礎，計算機網絡是信息高速公路的重要組成部分。目前被認為是信息高速公路雛形的因特網全球計算機網絡，在大學、工業部門和政府機關中得到普遍應用，計算機網絡在信息社會中有著極其重要地位。
9.1.1計算機網絡的概念和發展
計算機網絡就是利用通信設備和線路將地理位置不同的、功能獨立的多個計算機係統互連起來，以功能完善的網絡軟件實現網絡中資源共享和信息傳遞的係統。
一個計算機網絡是由資源子網和通信子網二部分組成的。通信子網包括如分組交換設備、網關、集線器等設備，負責全網中的信息傳遞；資源子網負責信息處理，向網絡提供可用的資源，一般即網中的主機和終端。
計算機網絡的發展，大致可分成三個階段：
1.單機為中心的遠程聯機係統，構成麵向終端的計算機網絡。
2.多個計算機通過通信線路互連的網絡。
3.開放式、標準化網絡，具有統一的網絡體係結構並遵循國際標準協議。
第一階段的遠程聯機係統，實際上就是一台中央主機連接大量地理上分散的終端。早期的主機係統均屬於這一類，實際上和真正的計算機互聯網還是有區別的。
第二階段是多個主計算機通過通信線路互連起來為用戶提供服務。這裏的多個主計算機都是有自主處理能力，它們之間不存在主從關係，這才是目前我們所稱的計算機網絡。在這種係統中，為用戶提供服務的是大量分散而又互連在一起的多台獨立自主的計算機。這種係統的典型代表是美國的ARPANET，現在流行的因特網就是以其為骨幹發展起來的。
這種網絡中信息傳遞的方式類似於郵局信件的傳遞方式，IMP相當於郵局，這種方式稱為存儲轉發。
這個階段的網絡大都由研究單位、大學或大計算機公司各自研製的，沒有統一的網絡體係結構，這種網絡之間想實現互連是十分困難的。為了實現更大範圍內的信息交換與共享，必須開發新一代的計算機網絡。這就是開放式、標準化計算機網絡。國際標準化組織經過幾年的工作，於l984年正式頒布了一個稱為“開放係統互連基本參考模型”的國際標準，模型分成七個層次，所以也稱為開放係統互連七層模型。OSl模型目前已被普遍接受，成為新一代計算機網絡體係結構的基礎。
9.1.2局域網和廣域網
計算機網絡根據其作用的地理範圍可分成局域網和廣域網。廣域網通常通過公用電話網或公用事業部門提供的線路將跨越城市、地區甚至國家的多個計算機連接起來，其作用的地理範圍可達數千公裏甚至更多。
隨著計算機的發展，硬件成本不斷下降，計算機已不再是稀有而昂貴的資源，計算機的應用也越來越普及。在一個局部範圍內，如一幢辦公樓、一個單位或一個學校內，就可能有許多計算機，為了充分利用這些計算機，用專用線路將它們連接起來就構成了局域網。
9.1.3局域網的拓撲結構
網絡的拓撲結構是指網絡形狀或網絡連接方式，構成局域網的拓撲結構主要的有以下幾種：星型、環型、總線型和樹型。
1.星型拓撲
星型拓撲是由中央節點和通過點到點通信鏈路接到中央節點的各個站點組成的。星型網絡中任何一站點隻和中央節點相連，因此控製簡單，故障的診斷和隔離也容易做到，單個連接點的故障不會影響全網。但是這種結構的網絡其電纜長度和安裝工作量極大，而且中央節點的負擔加重，易於形成瓶頸，一旦故障，影響全網，所以要求極高。
2.總線拓撲
總線拓撲采用一個信道作為傳輸媒體，所有站點都通過相應硬件接口直接連到這一公共傳輸媒體上，或稱總線上。
總線拓撲所需的電纜數量少、結構簡單、可靠性好，而且易於擴充，增加或減少站點非常方便，但是，這種結構的故障診斷較為困難，而且對各站點的要求較高，站點必須是智能的，要有媒體訪問控製能力。
3.環型拓撲
環型拓撲的各個站點組成一個閉合環，如圖9.3所示。信息的傳遞類似於接力賽，一個站點接一個站點地傳送。這種結構的優點是所需電纜較少，增加或減少工作也很簡單。但是，這種結構某一節點的故障會影響全網，而且故障的檢測較為困難。
4.樹型拓撲
樹型拓撲的形狀象一棵倒置的樹，頂端是根，根以下帶分支。這種結構中，某一節點發送信息時，由根接收該信號，然後再重新廣播發送全網，對根的依賴性很大，如果根發生故障，則全網不能工作，這一點與星型很類似。
9.1.4網絡的功能
計算機網絡的功能主要表現在以一F三個方麵：
1.硬件資源共享
可以在全網範圍內提供處理資源、存儲資源、輸入／輸出資源等的共享，特別是對一些較高級和昂貴的設備的共享，如巨型計算機、大型繪圖儀、高精度激光打印機以及大容量外部存儲器等。從而節省用戶投資，也便於管理。
2.軟件資源共享
允許全網上的用戶訪問各種類型的數據庫，使用遠程的軟件資源，從而避免軟件資源和數據資源的重複存儲與浪費。
3.信息交換
計算機網絡為分布在各地的用戶提供了強有力的通信手段。可以通過計算機網絡傳送電子郵件、發布新聞消息和進行電子數據交換，極大地方便了用戶，提高了工作效率。
9.1.5網絡的應用
計算機網絡所具有的功能是其他係統所不可替代的，使得其在工業、農業、交通運輸、文化教育、商業及科學研究等各個領域的應用日益廣泛。我國製訂的“三金”工程就是計算機網絡的具體應用實例，下麵就計算機網絡的主要用途作一簡要介紹。
1.數據資源共享
各個行業、各個部門，生產活動要求它們在橫向有很多聯係，在縱向有著多層次的隸屬關係。為了通過收集和管理信息來協調彼此之間的工作，希望各個計算機係統能互連成網。在網絡範圍內，對所有的數據資源實現共享，而不用考慮資源和用戶的物理位置。實際上是存放於網絡服務器上的各種數據資源，而遠程用戶可以通過計算機網絡訪問這個數據庫。目前因特網上存在的無所不包的信息資源，就是全人類共同擁有的信息財富，為全人類所共享。
屬於這類應用的係統包括：各種航空、火車的訂票係統、報刊圖書係統、股票行情數據庫係統等。
2.電子郵件
對許多用戶來說，通過計算機網絡發送和接收信件是計算機網絡的重要應用之一。與傳統的通信方式相比，電子郵件有著巨大的優勢，首先是速度，電子郵件通常在瞬間便可送達收件人的信箱之中；其次是方便，與電話不同，發送電子郵件不會“占線”，收件人也無需守候在線路的另一端；第三，價格低廉，目前通過因特網發送、接收電子郵件的費用遠低於普通信件或長途電話費。
3.辦公自動化
辦公自動化係統實際上就是一個計算機網絡，每個辦公室相當於一個工作站。辦公自動化係統核心是通信，各種文件，如報表、報告、聲音、圖象等均可通過計算機網絡傳遞，並由計算機處理。
4.電子教育
電子教育是利用計算機網絡開展的一種新的教學模式。以其靈活方便的方式深受歡迎。過去傳統的教學方式，是定時、定點的麵授方式，對有些人來說，難以完成學業；而函授教學，其本質還是自學為主，因為教員與學員之間交流的實時性差，效果也就受到影響；電視教育，仍然是一種定時教育，而且是單向的，教員和學員之間沒有交流，很難保證教學質量。而電子教育則克服了以上不足，學員在計算機輔助教學軟件指導下完成學習，采用對話式、引導式的方式來指導學生，發現學生錯誤還有回溯功能，軟件的運行由學生自己掌握，不同人員可以根據自己的情況來掌握學習的進度和內容。這種新型的教學方式不但節省了大量的經費與人力，更重要的是學生可以通過網絡獲取最新的教學大綱、教學參考資料等，從而提高教學質量。