1.2 計算機網絡的組成與功能

1.2.1 計算機網絡的組成

計算機網絡是一個復雜的集成系統。計算機網絡的組成根據應用范圍、結構、目的、規模，以及所采用的技術不同而不盡相同。但計算機網絡都必須包括硬件和軟件兩大部分。網絡硬件提供的是數據處理、數據傳輸和建立通信通道的物質基礎，而網絡軟件是真正控制數據通信的。軟件的各種網絡功能需依賴于硬件去完成，二者缺一不可。計算機網絡的基本組成主要包括如下四部分，常稱為計算機網絡的四大要素。

1. 計算機系統

建立兩臺以上具有獨立功能的計算機系統是組成計算機網絡的第一個要素。計算機系統是計算機網絡的重要組成部分，是計算機網絡不可缺少的硬件元素。計算機網絡連接的計算機可以是巨型機、大型機、小型機、工作站或微機，以及筆記本電腦或其他數據終端設備（如終端服務器）等。

計算機系統是網絡的基本模塊，是被連接的對象。它的主要作用是負責數據信息的傳播、收集、處理、存儲和提供資源共享。在網絡上可共享的資源包括硬件資源（如高性能外圍設備、巨型計算機、大容量磁盤矩陣等）、軟件資源（如各種應用程序、軟件系統、數據庫系統等）和信息資源。

2. 通信線路和通信設備

計算機網絡的硬件部分除了計算機本身以外，還要有用于連接這些計算機的通信線路和通信設備，即數據通信系統。通信線路分有線通信線路和無線通信線路。有線通信線路指的是傳輸介質及其介質連接部件，包括光纖、同軸電纜、雙絞線等；無線通信線路是指以無線電波、微波、紅外線和激光等無線傳輸介質及其介質連接器件作為通信線路。通信設備是指網絡連接設備、網絡互聯設備，包括網卡、集線器（Hub）、中繼器（Repeater）、交換機（Switch）、網橋（Bridge）和路由器（Router）以及調制解調器（Modem）等通信設備。使用通信線路和通信設備將計算機互聯起來，在計算機之間建立一條物理信道，以傳輸數據。通信線路和通信設備負責控制數據的發出、傳送、接收或轉發，包括信號轉換、路由選擇、編碼與解碼、差錯校驗、通信控制管理等，以完成信息交換。通信線路和通信設備是連接計算機系統的橋梁，是數據傳輸的通道。

3. 網絡協議

協議是指通信雙方必須共同遵守的約定和通信規則，例如TCP/IP協議、NetBEUI協議、IPX/SPX協議。它是通信雙方關于通信如何進行所達成的協議。例如，用什么樣的格式表達數據、如何組織和傳輸數據、如何校驗和糾正信息傳輸中的錯誤，以及傳輸信息的時序組織與控制機制等。現代網絡都是層次結構，協議規定了層次間的關系、分層的原則、執行信息傳遞過程的方向、分解與重組等約定。在網絡上通信的雙方必須遵守相同的協議，才能正確地交流信息，就像人們談話要用同一種語言一樣，如果談話時使用不同的語言，就會造成相互間無法溝通的問題，那么將無法進行交流。因此，協議在計算機網絡中是至關重要的。

提示：協議的實現是由軟件和硬件分別或配合完成的，有的部分由聯網設備來承擔。

4. 網絡軟件

網絡軟件是一種在網絡環境下使用和運行或者控制和管理網絡工作的計算機軟件。根據軟件的功能，計算機網絡軟件可以分為網絡系統軟件和網絡應用軟件兩大類型。

（1）網絡系統軟件

網絡系統軟件是控制和管理網絡運行、分配和管理共享資源、提供網絡通信的網絡軟件。它包括網絡操作系統、網絡協議軟件、通信控制軟件和管理軟件等。

網絡操作系統（Network Operating System，NOS）是指能夠對局域網范圍內的資源進行統一調度和管理的系統程序。它是計算機網絡軟件的核心程序，是網絡軟件系統的基礎。

網絡協議軟件是實現各種網絡協議的軟件。它是網絡軟件中最重要的核心部分，任何網絡軟件都要通過協議軟件才能發生作用。

（2）網絡應用軟件

網絡應用軟件是指為某一個應用目的而開發的網絡軟件（如電子圖書館軟件、遠程教學軟件、Internet信息服務軟件等）。網絡應用軟件為用戶提供訪問網絡的手段、網絡服務、資源共享和信息傳輸等服務。

1.2.2 計算機網絡的功能

計算機網絡有很多用處，其主要功能有數據通信、資源共享、分布處理、提高兼容性和安全性。

1. 數據通信

數據通信是計算機網絡最基本的功能。它用來快速傳送計算機與終端、計算機與計算機之間的各種信息，包括文字信息、新聞消息、咨詢信息、圖片資料、報紙版面等。利用這一特點，可實現將分散在各個地區的單位或部門的終端或計算機用計算機網絡聯系起來，進行統一的調配、控制和管理，而且具有組網靈活、傳輸效率高、通信費用低、管理方便、應用系統開發難度低等諸多優點。

2. 資源共享

計算機網絡的資源共享主要表現在硬件資源共享、軟件資源共享和用戶間信息交換三個方面。

（1）硬件資源共享：可以在全網范圍內提供對存儲資源、輸入輸出資源、處理資源等昂貴設備的共享服務，例如大型繪圖儀、巨型計算機、具有特殊功能的處理部件、高分辨率的激光打印機，以及大容量的外部存儲器等。

（2）軟件資源共享：可以讓互聯網上的用戶遠程訪問各類大型數據庫；可以通過網絡下載某些軟件到本地計算機上使用；可以在網絡環境下訪問一些安裝在服務器上的公用網絡軟件；還可以通過網絡登錄到遠程計算機上，使用該計算機上的軟件。

（3）用戶間信息交換：可以讓計算機網絡為分布在各地的用戶提供強有力的通信手段。用戶可以通過計算機網絡發布新聞消息、發送電子郵件和進行電子商務活動等。

3. 分布處理

當某臺計算機負擔過重時，或該計算機正在處理某項工作時，網絡可將新任務轉交給相對空閑的計算機來完成。這樣處理能均衡網絡中各計算機的負載，提高處理問題的實時性。對大型的綜合性的問題，可將問題分割成若干部分，將各部分交給不同的計算機分頭處理，充分利用網絡資源，以擴大計算機的處理能力，即增強實用性。對解決復雜問題來講，可以將多臺計算機聯合使用并構成高性能的計算機網絡，這種協同工作、并行處理的計算機網絡要比單獨購置高性能的大型計算機便宜得多。

4. 提高兼容性和安全性

網絡在建設過程中一般都備有對各種類型計算機及不同廠家設備的網絡接口，從而使網絡可以適應將來新技術的發展，同時也可以兼容多種網絡設備和軟件，不斷地擴展系統性能和提高處理能力。同時利用軟件或物理手段進行權限限制的服務器，也可達到數據和程序的安全性目的。這在很大程度上保證了網絡的安全性。

可以預見，未來人們的通信活動、信息傳輸以及各種應用系統都將在計算機網絡中進行。