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（一）计算机网络的定义
简单定义：“互联起来的独立自主的计算机集合”。
完整定义：“利用通信设备和线路，将分布在不同地理位置的、功能独立的多个计算机系统连接起来，以功能完善的网络软件（网络通信协议及网络操作系统等）实现网络中资源共享和信息传递的系统”。
计算机网络系统的三个主要部分：主计算机系统，通信设备和通信线路，网络软件。
（二）计算机网络的功能
1. 数据交换和通信
计算机网络中的计算机之间或计算机与终端之间，可以快速可靠地相互传递数据、程序或文件。
2. 资源共享
充分利用计算机网络中提供的资源（包括硬件、软件和数据）是计算机网络组网的主要目标之一。
3. 提高系统的可靠性
在一些用于计算机实时控制和要求高可靠性的场合，通过计算机网络实现备份技术可以提高计算机系统的可靠性。
4. 分布式网络处理和负载均衡
对于大型的任务或当网络中某台计算机的任务负荷太重时，可将任务分散到网络中的各台计算机上进行，或由网络中比较空闲的计算机分担负荷。
（三）计算机网络体系结构的形成
经过20世纪60年代和70年代前期的发展，人们对网络技术、方法和理论的研究日趋成熟。为了促进网络产品的开发，各大计算机公司纷纷制定自己的网络技术标准，最终促成国际标准的制定，遵循网络体系结构标准建成的网络称为第三代网络。
标准化建设经历了两个阶段：各计算机制造厂商网络结构标准化，国际网络体系结构标准化。
（四）计算机网络的组成
1. 计算机网络的系统组成
计算机网络完成数据处理与数据通信两大基本功能。
（1）资源子网
负责数据处理的计算机与终端。
资源子网由主机、终端、终端控制器、连网外设、各种软件资源与信息资源组成。资源子网负责全网的数据处理业务，向网络用户提供各种网络资源与网络服务。
资源子网的组成：
主机：大型机、中型机、小型机、工作站或微机。主机是资源子网的主要组成单元，它通过高速通信线路与通信子网的通信控制处理机相连接。普通用户终端通过主机连入网内。主机要为本地用户访问网络其他主机设备与资源提供服务，同时要为网上远程用户共享本地资源提供服务。
终端/终端控制器：终端控制器连接一组终端，负责这些终端和主计算机的信息通信，或直接作为网络节点。终端是直接面向用户的交互设备，可以是由键盘和显示器组成的简单的终端，也可以是微型计算机系统。
连网外设：网络中的一些共享设备，如大型的硬盘机、高速打印机、大型绘图仪等。
1）服务器（Server）
网络使用一个专门的结点共享外围设备，该结点为网上所有的用户所共知，具有固定的地址，并为网上用户提供服务。这种提供服务的结点称为服务器（Server）。
常见的服务器类型有以下几种：
文件服务器给用户提供了操作系统中文件系统的各种功能；打印服务器接有打印机，提供网络打印；终端服务器又称为终端集中器，终端到其他结点之间的通信都通过终端集中器。
2）工作站
工作站又称为客户机。工作站是指当一台计算机连接到局域网上时，这台计算机就成为局域网的一个工作站。工作站与服务器不同，服务器是为网络上许多网络用户提供服务以共享它的资源，而工作站仅对操作该工作站的用户提供服务。工作站是用户和网络的接口设备，用户通过它可以与网络交换信息，共享网络资源。工作站通过网卡、通信介质以及通信设备连接到网络服务器。现在的工作站都用具有一定处理能力的PC（个人计算机）机来承担。
3）网络适配器NIC
网络适配器NIC（Network Interface Card）也就是俗称的网卡。网卡是构成计算机局域网络系统中最基本的、最重要的和必不可少的连接设备，计算机主要通过网卡接入局域网络。网卡一方面负责接收网络上传过来的数据包，解包后将数据通过主板上的总线传输给本地计算机；另一方面它将本地计算机上的数据打包后送入网络。网卡和计算机的连接是通过总线扩展槽，根据连接的扩展槽不同，可将网卡进行分类。一般分为ISA总线网卡和PCI总线网卡。
（2）通信子网
负责数据通信的通信控制处理机CCP与通信线路。
通信子网由通信控制处理机、通信线路与其他通信设备组成，完成网络数据传输、转发等通信处理任务。
通信子网的组成
通信控制处理机：又被称为网络节点。一方面作为与资源子网的主机、终端连接的接口，将主机和终端连入网内；另一方面它又作为通信子网中的分组存储转发节点，完成分组的接收、校验、存储、转发等功能，实现将源主机报文准确发送到目的主机的作用。
通信线路：计算机网络采用了多种通信线路，如电话线、双绞线、同轴电缆、光纤、无线通信信道、微波与卫星通信信道等。一般在大型网络中和相距较远的两点之间的通信链路，都利用现有的公共数据通信线路。
信号变换设备：对信号进行变换以适应不同传输媒体的要求。比如，将计算机输出的数字信号变换为电话线上传送的模拟信号的调制解调器、无线通信接收和发送器、用于光纤通信的编码解码器等。
2. 计算机网络的软件
在网络系统中，除了包括各种网络硬件设备外，还应该具备网络的软件。网络上的每一个用户都可以共享系统中的各种资源，系统该如何控制和分配资源；网络中各种设备以何种规则实现彼此间的通信；网络中的各种设备该如何被管理等等，所有这些问题，都离不开网络的软件系统。因此，网络软件是实现网络功能所不可缺少的软环境。通常，网络软件包括以下几种：
（1）网络协议软件
实现网络协议功能，比如TCP/IP、IPX/SPX等。
（2）网络通信软件
用于实现网络中各种设备之间进行通信的软件。
（3）网络操作系统
实现系统资源共享，管理用户的应用程序对不同资源的访问。典型的操作系统有NT、Netware、UNIX等。
（4）网络管理软件和网络应用软件
网管软件是用来对网络资源进行管理，对网络进行维护的软件。网络应用软件是为网络用户提供服务的，是网络用户在网络上解决实际问题的软件。
（五）计算机网络的分类
根据网络的覆盖范围：局域网，城域网，广域网。
根据采用的交换技术：广播式网络，点到点网络。
按网络的使用范围：公用网，专用网。
按通信介质形态：有线网，无线网。
1. 局域网（Local Area Network）
LAN通常安装在一个建筑物或校园（园区）中，覆盖的地理范围从几十米至数千米。
例如，一个实验室、一栋大楼、一个校园或一个单位。
LAN是计算机通过高速线路相连组成的网络，网上传输速率较高，从10Mbps～100Mbps～1000Mbps。
通过LAN，各种计算机可以共享资源。
例如，共享打印机和数据库。
2. 城域网（Metropolitan Area Network）
MAN规模局限在一座城市的范围内，覆盖的地理范围从几十千米至数百千米。
MAN是对局域网的延伸，用来连接局域网，在传输介质和布线结构方面牵涉范围较广。
例如，在城市范围内，政府部门、大型企业、机关、公司以及社会服务部门的计算机连网，实现大量用户的多媒体信息传输，包括语音、动画和视频图像，以及电子邮件及超文本网页等。
3. 广域网（Wide Area Network）
WAN覆盖的地理范围从数百千米至数千千米，甚至上万千米。可以是一个地区或一个国家，甚至世界几大洲，故称远程网。
WAN在采用的技术、应用范围和协议标准方面有所不同。在WAN中，通常是利用邮电部门提供的各种公用交换网，将分布在不同地区的计算机系统互连起来，达到资源共享的目的。
广域网使用的主要技术为存储转发技术。
4. 广播式网络（Broadcast Network）
广播式网络仅有一条通信信道，网络上的所有计算机都共享这个通信信道。当一台计算机在信道上发送分组或数据包时，网络中的每台计算机都会接收到这个分组，并且将自己的地址与分组中的目的地址进行比较，如果相同，则处理该分组，否则将它丢弃。
在广播式网络中，若某个分组发出以后，网络上的每一台机器都接收并处理它，则称这种方式广播（Broadcasting），若分组是发送给网络中的某些计算机，则被称为多点播送或组播（Multicasting），若分组只发送给网络中的某一台计算机，则称为单播（Unicasting）。
5. 点到点网络（Point-to-Point Network）
在点到点网络中，两台计算机之间通过一条物理线路连接。若两台计算机之间没有直接连接的线路，分组可能要通过一个或多个中间节点的接收、存储、转发，才能将分组能从信源发送到目的地。由于连接多台计算机之间的线路结构可能非常复杂，存在着多条路由，因此在点到点的网络中如何选择最佳路径显得特别重要。
6. 公用网和专用网
公用网
由电信部门组建，一般由政府电信部门管理和控制，网络内的传输和交换装置可提供（如租用）给任何部门和单位使用，例如公共电话交换网PSTN、数字数据网DDN、综合业务数字网ISDN等。
专用网
由某个单位或部门组建，不允许其他部门或单位使用，例如金融、石油、铁路等行业都有自己的专网。专用网可以租用电信部门的传输线路，也可以自己铺设线路，但后者的成本非常高。
7. 有线网
有线网是指采用双绞线、同轴电缆、光纤连接的计算机网络。有线网的传输介质包括：
双绞线：双绞线网是目前最常见的连网方式，它比较经济，安装方便，传输率和抗干扰能力一般，广泛应用于局域网中。还可以通过电话线上网，通过现有电力网导线建网。
同轴电缆：可以通过专用的粗电缆或细电缆组网。此外，还可通过有线电视电缆，使用电缆调制解调器（Cable Modem）上网。
光纤：光纤网采用光导纤维作传输介质。光纤传输距离长，传输率高，可达每秒数千兆比特，抗干扰性强，不会受到电子监听设备的监听，是高安全性网络的理想选择。
8. 无线网
无线网使用电磁波传播数据，它可以传送无线电波和卫星信号。无线网包括：
无线电话：通过手机上网已成为新的热点。目前连网费用较高，速率不高。但由于连网方式灵活方便，是一种很有发展前途的连网方式；
无线电视网：普及率高，但无法在一个频道上和用户进行实时交互；
微波通信网：通信保密性和安全性较好；
卫星通信网：能进行远距离通信，但价格昂贵。
9. 因特网（Internet）
Internet是目前最流行的一种国际互联网。Internet起源于美国，自1995年开始启用，发展非常迅速，特别是随着Web浏览器的普遍应用，Internet已在全世界范围得到应用。利用在全球性的各种通信系统基础上，像一个无法比拟的巨大数据库，并结合多媒体的“声、图、文”表现能力，不仅能处理一般数据和文本，而且也能处理语音、静止图像、电视图像、动画和三维图形等等。
10. 内连网（Intranet）
Intranet是指企业的内部网，是由企业内部原有的各种网络环境和软件平台组成的，例如，传统的客户机/服务器模式，逐步改造、过渡、统一到像Internet那样使用方便，即使用Internet上的浏览器/服务器模式。在内部网络上采用通用的TCP/IP作为通信协议，利用Internet的WWW技术，以Web模型作为标准平台。一般具备自己的Intranet Web服务器和安全防护系统，为企业内部服务。
11. 外连网（Extranet）
相对企业内部网，Extranet是泛指企业之外，需要扩展连接到与自己相关的其他企业网。采用Internet技术，又有自己的WWW服务器，但不一定与Internet直接进行连接的网络。同时必须建立防火墙把内连网与Internet隔离开，以确保企业内部信息的安全。
12. 节点概念
节点：（在网络中才有效）各计算机、终端、通信设备（交换机、路由器、网关等）。
分为：交换节点（网络中的通信设备）、访问节点（网络中计算机及终端，一般在网络边缘）。
（六）拓扑结构（Topology）
拓扑学把实体抽象成与其大小、形状无关的点，将连接实体的线路抽象成线，进而研究点、线、面之间关系。
在计算机网络中，将主机、终端、通信设备等节点抽象为点，将通信线路抽象为线，形成点和线组成的图形，使人们对网络整体有明确的全貌印象。
计算机网络的拓扑结构就是网络中通信线路和站点（计算机或设备）的几何排列形式。分为物理拓扑与逻辑拓扑。
物理拓扑：指布线结构。
逻辑拓扑：指工作方式。
按网络拓扑结构分：总线型网络，星型网络，环型网络，网型网络，树型网络。标准的拓扑结构（四种）
总线型Bus Topology，星型Star Topology，环型Ring Topology，网状Mesh Topology。
计算机网络的拓扑结构
1. 总线型拓扑Bus Topology
主干：
特点：简单，成本低，易扩充，可靠性差。
数据送到了所有的计算机（Data Sent to All Computers）
在总线型网络中传输的数据会被送到所有计算机的网卡中，再由网卡决定接不接收。
总线型的数据传输过程
正常
有计算机坏了
线缆断了
终结器吸收信号（Terminator Absorbs Signal）
没有终结器的总线型网络
总线型网络的两端各要一个终结器，若没有终结器吸收多余的信号，网络会瘫痪。
拨掉的电缆（Unplugged Cable）
电缆断了或拨掉之后，整个网络会瘫痪。
2. 星型拓扑
简单的星型网络（Simple Star Network）
星型网络的数据传输
星型网络结构简单，管理方便；比起总线型来说可靠性要高，也易扩充。
以集线器为中心的星型拓扑（Hub Central To Star Topology）
断裂只影响一台计算机（Reak Affects One Computer）
所以比起总线型来说，可靠性要高。但如果集线器坏了，整个网络会瘫痪。
3. 简单的环型网络（环型拓扑）（Simple Ring Network）
环型网络的物理拓扑是星型的，逻辑拓扑是环型的。令牌传递（Token Passes Around Ring）
路径选择简单，控制软件简单。响应时间长。
令牌环网络数据传输过程
4. 网状拓扑Mesh Topology
网状拓扑容错性最好，但成本也较高，管理复杂。
混合集线器Hybrid Hub
这种就是树型拓扑。
5. 混合型拓扑（拓扑的变种）
星型总线型网络Star-Bus Network
星型环型网络Star-Ring Network
6. 网络拓扑图实例
Chinanet拓扑图
拓扑结构设计：星形拓扑结构，树形拓扑结构，总线型拓扑结构，环型拓扑结构，网状形拓扑结构。
网络设计应具备的知识：熟练掌握服务器常用的架设与维护方法，熟练掌握工作站常用的架设与维护方法，掌握网络设备安装与配置，熟悉常用传输介质。
掌握集线器安装与配置；熟练掌握服务器常用的架设与维护方法；了解常用网线分类；掌握网卡安装与配置。
（一）集线器
集线器（HUB）是带有多个端口的中继器（转发器），也是一个工作在OSI模型中的物理层设备。
按集线器端口连接介质的不同，集线器可连接同轴电缆、双绞线和光纤。许多集线器上除了带有RJ-45接口外，还带有一个AUI粗缆接口和（或）一个BNC细缆接口，以实现不同介质网络的连接。
（二）集线器的分类与应用
1. 独立式集线器（Standalone HUB）
独立式集线器是最简单的一种集线器，带有多个（8个、12个、16个或24个）RJ-45端口。
2. 集线器的级联
使用双绞线通过集线器的RJ-45端口实现级联。
使用同轴电缆或光纤，通过集线器提供的向上连接端口实现级联。
3. 可堆叠式集线器（Stackable HUB）
堆叠式集线器带有一个堆叠端口，每台堆叠式集线器通过堆叠端口，使用一条高速链路实现集线器之间的高速数据传输。
这条高速链路是用一根特殊的电缆将两台集线器的内部总线相连接，因此，这种连接在速度上要远远超过集线器的级联连接。
4. 模块化集线器（Module HUB）
模块化集线器，又称为机架式集线器，它配有一个机架或卡箱，带多个插槽，每个插槽可插入一块通信卡（模块），每个通信卡的作用就相当于一个独立型集线器。当通信卡插入机架内的卡槽中时，它们就被连接到机架的背板总线上，这样两个通信卡上的端口之间就可以通过背板的高速总线进行通信。
掌握客户机概念
熟练掌握服务器常用的架设与维护方法
了解TCL/IP协议
了解计算机工作组运行模式
（一）计算机网络的二种工作模式
根据信息共享的方式来划分：
对等网络Peer-to-Peer Network
基于服务器的网络Server-Based Network
1. 对等网Logical Peer-to-Peer Topology也叫工作组
在对等网中，各计算机既是客户机又是服务器。便宜（因不需要昂贵的服务器）
对等网的适用情况：
（1）少于10台计算机。
（2）用户需要共享资源，如：文件和打印机，但不存在特定的服务器。
（3）不存在安全性问题。
（4）在可预见的将来，机构和网络规模的增长十分有限。
（5）对每台机的使用者要培训。
2. 客户机-服务器模式的网络Server-Based Network
（1）复杂，贵（相对对等网来说）。
（2）安全性高。
（3）共享资源方便。
（4）适用于10台计算机以上。
（5）主要是基于安全性考虑。
专用服务器SpecialiZed Servers
文件和打印服务器；应用程序服务器；邮件服务器；传真服务器；通信服务器；目录服务服务器适用于大型网络。
中心网络管理员Central Administrator
为什么要专门用一台计算机让管理员使用来管理网络？
（二）TCP/IP的体系结构
OSI参考模型研究的初衷是希望为网络体系结构与协议的发展提供一种国际标准，但由于Internet在全世界的飞速发展，使得TCP/IP协议得到了广泛的应用，虽然TCP/IP不是ISO标准，但广泛的使用也使TCP/IP成为一种“实际上的标准”，并形成了TCP/IP参考模型。不过，ISO的OSI参考模型的制定，也参考了TCP/IP协议集及其分层体系结构的思想。而TCP/IP在不断发展的过程中也吸收了OSI标准中的概念及特征。
1. TCP/IP协议的特点
（1）开放的协议标准，可以免费使用，并且独立于特定的计算机硬件与操作系统；
（2）独立于特定的网络硬件，可以运行在局域网、广域网，更适用于互联网中；
（3）统一的网络地址分配方案，使得整个TCP/IP设备在网中都具有唯一的地址；
（4）标准化的高层协议，可以提供多种可靠的用户服务。
TCP/IP的层次结构
TCP/IP分为四个层次，分别是网络接口层、网际层、传输层和应用层。
TCP/IP的层次结构与OSI层次结构的对照关系如下图所示：
2. TCP/IP分层结构
（1）网络接口层
网络接口层，也被称为网络访问层，包括了能使用TCP/IP与物理网络进行通信的协议，它对应OSI的物理层和数据链路层。TCP/IP标准并没有定义具体的网络接口协议。
（2）网际层
网际层是在TCP/IP标准中正式定义的第一层。网际层所执行的主要功能是处理来自传输层的分组，将分组形成数据包（IP数据包），并为该数据包进行路径选择，最终将数据包从源主机发送到目的主机，在网际层中，最常用的协议是网际协议IP，其他一些协议用来协助IP的操作。
（3）传输层
TCP/IP的传输层也被称为主机至主机层，与OSI的传输层类似，主要负责主机到主机之间的端对端通信，该层使用了两种协议来支持两种数据的传送方法，即TCP协议和UDP协议。
（4）应用层
在TCP/IP模型中，应用程序接口是最高层，它与OSI模型中的高三层的任务相同，用于提供网络服务，比如文件传输、远程登录、域名服务和简单网络管理等。
3. TCP/IP协议集
