计算机网络的概念

导读

大家好，很高兴又和大家见面啦！！！

从今天开始，我将正式进入【计算机网络】的内容的学习。同时我也会开设【计算机网络】专栏作为我自己学习【计算机网络】这门课程的学习笔记专栏。该专栏内会发布我自己在学习的过程中对每个知识点的记录和自己的理解，如果这份学习笔记也能够帮助到正在阅读的你，那将会让我感到欣喜。

在开始今天的内容之前，我们先简单的了解一下这门课程。

【计算机网络】也就是Computer Networking，简称CN，是与【数据结构】（Data Structure,DS）、【计算机组成原理】（Compurter Organization,CO）、【操作系统】（Operating System,OS）这三门课程并称为408的一门课程。相信每一个计算机专业的学生在专业课学习阶段都会接触者四门课程。

CO/OS/DS这三门课程介绍了一台个人计算机从硬件、到系统软件再到应用软件各个层次的底层工作原理，而CN这门课程主要介绍了计算机与计算机之间的通信交流原理：

在现在的信息化时代，几乎是人人都离不开手机、计算机甚至是网络。相比于以前，现在人们通过网络在家就能实现购物、与好友交流、看看大千世界、了解各地的奇闻趣事、甚至是赚钱。

我记得我第一次上网是在三四年级的时候，那会儿我每天在家的娱乐消遣就是看电视，当时还是使用的机顶盒来着。一次周末，我在楼下和附近的几个玩伴一起压马路时，他突然来了一句，你们上过网吗？我当时都只是听别人说过上网，但并不清楚上网是什么意思，那天他便带着我和另一个小伙伴一同走进了网吧花了1块钱在网吧看他玩《问道》这款游戏玩了半个小时。当时就觉得很神奇，他居然能够控制屏幕上的小人移动，还能释放技能，很酷炫的感觉，这就是我对上网的第一印象。

我真正自己接触电脑的时候就是跟着我表姐一起在附近的网吧上网，当时表姐教我了哪里是开机键，怎么上网，当时我比较沉迷于《星际宝贝》这部动漫，然后我上网做的第一件事就是让我表姐帮我打开了这部动漫，但是觉得好开心，上网还能够找到我平时喜欢的动漫。

后面随着年龄的增大，我也有了自己的QQ号，然后就开始接触了网络游戏，当时玩的游戏是CF、DNF之后为了更加熟悉电脑，我便开始通过金山打字通练习打字。哈哈哈哈，满满的回忆……

不过话说回来，大家第一次上网时会和我一样觉得很神奇吗？

我一直不明白网络是一个什么意思？后来经常听人们说的互连网是什么？因特网又是什么？为什么有了网络，我们能够跟同学、朋友、亲人相互联系，能够在网络游戏上享受打怪升级带来的多巴胺，能够在网页中搜索到我想要的内容？

为了解答这些疑问，从今天的内容开始，我们将会开始真正意义上的认识网络。

一、计算机网络的概念

一般认为，计算机网络是一个将分散的、具有独立功能的计算机系统，通过通信设备与线路连接起来，由功能完善的软件实现资源共享和信息传递的系统。简而言之，计算机网络是一些互连的自治的计算机系统的集合。

1.1 个人理解

这个概念可能有点不太好理解，我们可以将计算机网络拆分成3个部分：

• 分散的、独立的计算机系统
• 通信设备与线路
• 软件

第一个部分指的就是我们的个人计算机，通信设备与线路指的是网线这种有线线路与WiFi这种无线线路，软件指的就是我们正常使用的应用软件，如下所示：

通过这个图我们再来理解一下计算机网络，从图中可以看到，只要是通过线路将两台个人计算机连接起来就组成了一个计算机网络，而APP的作用是来在这个网络中进行资源共享和信息传递的。

理解了这一点之后，我们再来拓展一下。

在计算机网络中，个人计算机也可以是一台智能手机、还可以是能够进行网络连接的电视机，或者说这里的个人计算机代指的是一切能够进行网络连接的电子产品，这里我们把这些电子产品统称为结点；图中的网线与WiFi指的是不同的结点之间进行连接的方式，这里我们将其统称为链路。

在不考虑进行资源共享和信息传递的情况下，那我们就可以将计算机网络理解为：

• 计算机网络（简称网络）是由若干个结点（node）与连接这些结点的链路（link）组成。

用数据结构的观点来理解的话就是计算机网络可以视作一个图，图的顶点是由计算机、手机等这些结点组成，图的边则是连接这些结点的链路。

1.2 通信设备与线路

有了前面对计算机网络的第一层理解，下面我们继续来看一下什么是通信设备。

我对通信设备的理解是对于一个能够将手机、计算机等这些结点连入计算机网络的设备，如能够给我们家里提供WiFi的家用路由器，当我们在使用手机数据流量时连接的各大通信厂商设置的通信基站等都是通信设备。

线路指的就是结点与通讯设备之间的连接方式，如我们可以通过网线这种有线的方式将自己的个人电脑与家用路由器相连，也可以通过WiFi这种无线连接的方式来将个人电脑与家用路由器相连。

1.2.1 集线器

集线器（Hub）可以把多个结点连接起来组成一个计算机网络。

上图所示的就是一个集线器，可以看到集线器上有很多插孔，我们可以通过网线将个人电脑与集线器相连，当有多台个人电脑通过网线与集线器相连时，这些电脑就通过集线器组成了一个计算机网络。

1.2.2 交换机

交换机（Switch）可以把多个结点连接起来组成一个计算机网络。

上图所示的就是一台交换机，可以看到交换机上同样也有很多的插孔，和集线器的作用一样，交换机同样可以通过网线将个结点连接起来组成一个计算机网络。

但是，交换机与集线器是有区别的，通过集线器组成的计算机网络可能会发生数据冲突的问题，而通过交换机组成的计算机网络则不会出现数据冲突的问题。关于集线器与交换机的内容，在后面的学习中会进一步介绍，这里就不再展开。

1.2.3 路由器

路由器（router）可以把两个或多个计算机网络互相连接，形成规模更大的计算机网络，也可称为互连网。

上图就是一台路由器，路由器的作用就是可以将不同的计算机网络相互连接形成一个更大的计算机网络，如下所示：

从图中可以看到，通过交换机（Swith）组成了一个计算机网络（Computer Networking），由四个交换机（Switch）组成的四个计算机网络（Computer Networking）通过一个路由器（Router）组成了一个更大的计算机网络（Computer Networking），这个更大的计算机网络（Computer Networking）也可以称为互连网（internet），注意这里的连是连接的连，由多个计算机网络通过路由器连接形成的计算机网络。

路由器这个词我们比较熟悉了，现在大部分的家庭都会安装一个家用路由器。但是这里提到的路由器与家用路由器是有区别的。家用路由器可以看做是路由器+交换机+其他功能的一个集合体，而这里提到的路由器只是一个路由器。路由器相关的知识点在后面的学习中也会进一步介绍，这里就不再展开。

1.3 计算机网络的进一步理解

在了解了通信设备与线路后，我们又介绍了3中通信设备——集线器、交换机、路由器。如果以图的观点来理解计算机网络的话，那么一个计算机网络图中的顶点集则是由个人计算机、手机等能够进行联网的电子产品与集线器、交换机、路由器等通信设备组成，图中的边集则是由连接电子产品与通信设备的链路组成，如下所示：

因此，我们可以将计算机网络总结为：

• 计算机网络（简称网络）是由若干个结点（包括个人计算机、手机等电子产品与集线器、交换机、路由器等通信设备）与连接各个顶点的链路（包括有线链路与无线链路）组成。

理解了计算机网络后，下面我们再来看一下什么是因特网。

1.4 互联网

互联网与互连网是不相同的。

• 互连网（internet）指的是通过路由器将多个计算机网络连接起来的大规模的计算机网络，互连网的英文开头是小写的i，互连网的连是连接的连。
• 互联网（或因特网，Internet）是指由各大ISP和国际机构组建的覆盖全球范围的互连网（internet）。互联网的英文开头是大写的I，互联网的联是联系的联。

• ISP(Internet Service Provider)：互联网服务提供商，如中国电信/联通/移动三巨头。

因此我们可以认为互联网是更大的互连网，这里的大指的是覆盖范围：

• 互连网的覆盖范围只是一小块区域。比如小红家通过交换机组成的一个计算机网络与小明家通过交换机组成的计算机网络再通过一个路由器组成的互连网，它的覆盖范围只有小红家和小明家；
• 互联网的覆盖范围是全球。

在互联网中网络之间需要通过TCP/IP协议进行通信，而在互连网中网络之间可以使用任意协议进行通信。这里的TCP/IP协议我们可以理解为是网络与网络之间的通信规则，具体的内容在后面的学习中也会介绍到，这里就不再展开。

1.5 网的不同含义

在我们的日常生活中，我们会经常提到网这个字，比如上网、断网、联网、网络、内网等等。那这些网分别代表的是什么意思呢？

1. 好兄弟，我们今天晚上去网吧上网

这里的网不是一个人啊，别瞎想，它指的是互联网，也就是因特网，我们在网吧上网打游戏时，实际上是通过网吧的商业路由器与ISP组建的互连网进行连接，网吧的老板则需要给对应的ISP付费的。

2. 完蛋了，校园网又断网了

这里的断网指的是互连网，是由学校组建的局部互连网，我们平时用的校园网就是通过WiFi连接到学校的局部网中，因此，当我们回家后，正常情况下我们是无法使用校园网的。

3. 家里没网太不方便了，什么时候家里也能联网？明天就去营业厅办理宽带

这里的网指的是互联网，办理宽带实际上就是向ISP进行付费的一个过程，我们在给ISP付费后，就可以通过ISP提供的商业路由器将家里的网络与ISP组建的互连网进行连接。

4. 你家的WiFi密码是多少，我想连你家的网

这里的网指的是计算机网络。前面也说过家用路由器可以看作是有交换机和路由器以及其它功能组合起来的，我们可以通过WiFi密码连接到家用路由器的交换机上，此时就组成了一个计算机网络，这个网络再通过路由器连接到ISP提供的互连网上。如下所示：

5. 银行工作人员需要登录内网才能给用户办理业务

这里的网指的是银行内部组建的互连网，因此银行的工作人员下班回家后是无法连入这个互连网的，所以他们无法在家里给客户办理业务。

现在我们对计算机网络、互连网、互联网也有了一定的了解了，下面我们再来看一下计算机网络的不同定义。

二、计算机网络的不同定义

在计算机网络发展的不同阶段，人们对计算机网络给出了不同的定义，这些定义反映了当时网络技术发展的水平。将这些定义可分为以下三类。

2.1 广义观点

广义观点认为，只要是能实现远程信息处理的系统或能进一步达到资源共享的系统，都是计算机网络。广义的观点定义了一个计算机通信网络，它在物理结构上具有计算机网络的雏形，但资源共享能力弱，是计算机网络发展的低级阶段。

2.2 资源共享观点

资源共享观点认为，计算机网络是“以能够相互共享资源的方式互连起来的自治计算机系统的集合”。该定义包含三层含义：1.目的——资源共享；2.组成单元——分部在不同地理位置的多台独立的“自治计算机”；3.网络中的计算机必须遵循的同一规则——网络协议。该定义符合目前计算机网络的基本特征。

2.3 用户透明性观点

用户透明性观点认为，存在一个能为用户自动管理资源的网络操作系统，它能够调用用户所需要的资源，而整个网络就像一个大的计算机系统一样对用户是透明的。用户使用网络就像使用一台单一的超级计算机，无需了解网络的存在、资源的位置信息。用户透明性观点的定义描述了一个分布式系统，它是网络未来发展最求的目标。

这些不同的观点，现在我们简单的了解一下即可，随着后面学习的深入我们会对这些观点有更加深刻的理解。

结语

在今天的内容中，我们详细介绍了计算机网络的概念，并且对计算机网络、互连网和互联网进行了区分：

• 计算机网络（简称网络，Computer Networking）是由若干个结点（node）以及连接这些结点的链路（link）组成；
• 互连网（internet）是通过路由器将两个或多个网络连接起来的规模更大的计算机网络；
• 互联网（Internet）是指由各大ISP和国际机构组建的覆盖全球范围的互连网（internet）；

计算机网络这门课程我们已经迈出了第一步，在今天的学习中我个人是收获颇丰，不知道各位如何。我已经开始期待下一篇的内容了。