1.4 計算機網絡的分類和應用

1.4.1 計算機網絡的分類

計算機網絡這一術語是指由通信線路互相連接的許多自主工作的計算機構成的集合體。這里強調構成網絡的計算機是自主工作的，這是為了和多終端分時系統相區別。在多終端分時系統中，終端無論是本地的還是遠程的，只是主機和用戶之間的接口，本身并不擁有計算資源，全部資源都集中在主機中。主機以自己擁有的資源分時地為各終端用戶服務。在計算機網絡中的各個計算機（工作站）本身擁有計算資源，能獨立工作，能完成一定的計算任務。同時用戶還可以使用網絡中其他計算機的資源（CPU、大容量外存或信息等）。

比計算機網絡更高級的系統是分布式系統。分布式系統在計算機網絡基礎上為用戶提供了透明的集成應用環境。用戶可以用名字或命令調用網絡中的任何資源，或進行遠程的數據處理，不必考慮這些資源或數據的地理位置。

與計算機網絡類似的另一種系統是多機系統。多機系統專指同一機房中的許多大型主機互聯組成的功能強大、能高速并行處理的計算機系統。對這種系統互聯的要求是高帶寬以及連通的多樣性。計算機網絡中的信息傳輸往往開銷很大，實際的有效數據速率比通信線路能夠提供的帶寬要小得多。同時由于距離的原因，在計算機網絡終端系統是通過交換設備互聯的，這種有限互聯的方式不能適應高速并行計算的要求。

計算機網絡的組成元素可以分為兩大類，即網絡節點和通信鏈路。網絡節點又分為端節點和轉接節點。端節點指信源和信宿節點，例如用戶主機和用戶終端；轉接節點指網絡通信過程中起控制和轉發信息作用的節點，例如交換機、集線器、接口信息處理機等。通信鏈路是指傳輸信息的信道，可以是電話線、同軸電纜、無線電線路、衛星線路、微波中繼線路、光纖等。網絡節點通過通信鏈路連接成的計算機網絡如圖1-13所示。

在圖1-13中，我們按照ARPA網絡的術語把轉接節點通稱為接口信息處理機（Interface Message Processor，IMP）。IMP是一種專用于通信的計算機。有些IMP之間直接相連，有些IMP之間必須經過其他IMP才能相連。當IMP收到一個報文后，要根據報文的目的地址，決定把該報文提交給與它相連的主機，還是轉發到下一個IMP。這種通信方式叫做存儲轉發通信。在廣域網中的通信一般都采用這種方式。另外一種通信方式是廣播通信方式，主要用于局域網中。在廣播通信系統中，唯一的信道為所有主機共享，任何主機發出的信息所有主機都能收到。信息包中的目的地址必須指明特定的接收站。在需要時可以用一個特殊的目的地址（例如全1地址）表示該信息包是發給所有站的，這叫做多目標發送。通信子網中轉發節點的互聯模式叫做子網的拓撲結構。

可以按照不同的方法對計算機網絡進行分類。按照互聯規模和通信方式，可以把網絡分為局域網、城域網和廣域網。這3種網絡的比較見表1-1。

局域網（Local Area Network，LAN）是將較小地理區域內的計算機或數據終端設備連接在一起的通信網絡。局域網覆蓋的地理范圍比較小，一般在幾十米到幾千米之間。它常用于組建一個辦公室、一棟樓、一個校園或一個企業的計算機網絡。局域網可以由一個建筑物內或相鄰建筑物的幾百臺至上千臺計算機組成，也可以小到連接一個房間內的幾臺計算機、打印機和其他設備。局域網主要用于實現短距離的資源共享。圖1-14所示的是一個由幾臺計算機和打印機組成的典型局域網示例。

城域網（Metropolitan Area Network，MAN）是一種大型的計算機通信網絡，它的覆蓋范圍介于局域網和廣域網之間，一般為幾千米至幾萬米。城域網的覆蓋范圍在一個城市內。它將位于一個城市之內不同地點的多個計算機局域網連接起來實現資源共享。城域網所使用的通信設備和網絡設備的功能要求比局域網高，以便有效地覆蓋整個城市的地理范圍。一般在一個大型城市中，城域網可以將多個學校、企事業單位、公司和醫院的局域網連接起來共享資源。圖1-15所示的是由不同建筑物內的局域網組成的城域網。

廣域網（Wide Area Network，WAN）是在一個廣闊的地理區域內進行數據、語音、圖像信息傳輸的計算機網絡。由于遠距離數據傳輸的帶寬有限，因此廣域網的數據傳輸速率比局域網要慢得多。廣域網可以覆蓋一個城市、一個國家甚至于全球。因特網（Internet）是廣域網的一種，但它不是一種具有獨立性的網絡，它將同類或不同類的物理網絡（局域網、廣域網與城域網）互聯，并通過高層協議實現不同類型網絡之間的通信。圖1-16所示的是一個簡單的廣域網。

按照使用方式可以把計算機網絡分為校園網（campus network）和企業網（enterprise network），前者用于學校內部的教學科研信息的交換和共享，后者用于企業管理和辦公自動化。

按照連接范圍可以把計算機網絡分為內聯網（intranet）和外聯網（extranet）。內聯網是采用Internet技術建立的企業網，用防火墻限制與外部的信息交換，以確保內部的信息安全；外聯網則指校園網或企業網與Internet連接的通道，內部網絡正是通過外聯網與外界通信的。

按照網絡服務的范圍又可以分為公用網與專用網。公用網是通信公司建立和經營的網絡，向社會提供有償的通信和信息服務；專用網一般是建立在公用網上的虛擬網絡，僅限于一定范圍內的人群之間的通信，或者對一定范圍的通信設備實施特殊管理。

按照網絡提供的服務可以分為通信網和信息網。通信網提供遠程聯網服務。各種校園網和企業網通過遠程連接形成了互聯網（Internet）。提供互聯服務的供應商叫做ISP（Internet Service Provider）。信息網提供Web信息瀏覽、文件下載和電子郵件傳送等信息服務。提供網絡信息服務的供應商叫做ICP（Internet Content Provider）。

1.4.2 計算機網絡的應用

計算機網絡的應用涉及社會、生活的各個方面。當前，對人們的經濟和文化生活影響最大的網絡應用可以列舉如下：

1. 辦公自動化

網絡化辦公系統的主要功能是實現信息共享和公文流轉。其功能包括領導辦公、日程安排、會議管理、電子簽名、財務報銷、公文處理、信訪管理、檔案管理、信息發布、全文檢索等模塊，以解決各種類型的無紙化辦公問題。這種系統應該安全、簡單、易用、可靠、容易安裝和普遍適用。在目前大力推廣政府上網、企業上網的情況下，辦公軟件具有越來越廣闊的應用環境。但是現在的大多數辦公產品只能實現部分功能，集成性較差。形成這種狀況的主要原因是沒有統一的標準和規范，產品之間缺乏兼容性，難以形成整體產業優勢。業界已經意識到必須通過標準的制定使辦公自動化領域的眾多企業有章可循，從而結束混亂無序的競爭狀況，形成健康規范的產業市場，進而推動辦公自動化和電子政務的發展。

2. 電子數據交換

電子數據交換（Electronic Data Interchange，EDI）是一種新型的電子貿易工具，是計算機、通信和現代管理技術相結合的產物。它通過計算機通信網絡將保險、運輸、銀行、貿易和海關等行業信息表現為國際公信的標準格式，實現公司之間的數據交換和處理，并完成以貿易為中心的整個交易過程。由于使用EDI可以減少甚至消除貿易過程中的紙質文件，因此又被通俗地稱為“無紙貿易”。EDI傳輸的文件具有防篡改、防冒領、跟蹤、確認功能，以及一系列安全保密功能，并具有法律效力。中國公用電子數據交換業務網（CHINAEDI）是面向社會各行業開放的公用EDI網絡，可作為專用EDI網的公共轉接和交換中心。CHINAEDI應用范圍涉及銀行托收、電子報稅、電子報關、港口集裝箱運輸和鐵路貨運，以及制造業和商業訂單的處理等。用戶可以通過各種公用網絡接入CHINAEDI。

3. 遠程教育

遠程網絡教學是利用因特網技術，與教育資源相結合，在計算機網絡上進行的教學方式。通過網絡進行教育，最明顯的優勢是可以使有限的教育資源成為近乎無限的、不受時空和資金限制的、人人可以享受的全民教育資源。網絡教學利用現代通信技術實施遠程交互作用。學習者可以與遠地的教師通過E-mail、BBS等建立交互聯系，學員之間也可進行類似的交流和互助學習。網絡教學可采用多種多樣的教學形式，可以進行個別化教學，也可以進行小組協作學習，還可以接受遠程廣播教育。網絡教學中可以組織優秀的教師，采用最好的教材與教法，利用最好的資源，最大限度地實現資源共享，取得更好的教學效果。

4. 電子銀行

電子銀行是一種在線服務系統。它以因特網為媒介，為客戶提供銀行賬戶信息查詢、轉賬付款、在線支付、代理業務等自助金融服務。這種系統需要采用高強度加密算法，客戶的資料和信用卡信息才不會被外界獲取。電子銀行的出現標志著人類的交換方式已經從物物交換、貨幣交換發展到了信息交換的新階段。中國工商銀行開辦的ICBC個人網上銀行，為擁有工商銀行個人牡丹靈通卡、信用卡、貸記卡或綜合賬戶卡的客戶，提供代繳學費、賬務信息查詢、銀證轉賬、異地匯款、基金業務、外匯買賣\卡賬戶轉賬、B2C在線支付、個人抵押貸款、個人理財等金融服務。

5. 證券和期貨交易

證券和期貨交易是一種高利潤、高風險的投資方式。由于行情變化很快，所以投資者更加依賴及時準確的交易信息。證券和期貨市場通過計算機網絡提供行情分析和預測、資金管理和投資計劃等服務，還可以通過無線網絡將各機構相連，利用手持通信設備輸入交易信息，通過無線網絡迅速傳遞到計算機、報價服務系統和交易大廳的顯示板。管理員、經紀人和交易者也可以迅速利用手持通信設備直接進行交易，避免了由于采用送話器、手勢、人工錄入等方式而產生的不準確信息和時間延誤所造成的損失。

6. 娛樂和在線游戲

隨著寬帶通信與視頻演播的快速發展，網絡在線游戲正在逐步成為互聯網娛樂的重要組成部分，也是互聯網最富群眾性和最有潛力的贏利點。一般而言，電腦游戲可以分為4類：完全不具備聯網能力的單機游戲、具備局域網聯網功能的多人聯網游戲、基于因特網的小型多用戶游戲和基于因特網的大型多用戶游戲。最后這一種游戲有大型的客戶端軟件和復雜的后臺服務器系統。目前世界各地一大批網絡游戲猶如雨后春筍般涌現出來，已經在全球形成了一種極有廣闊前景的產業。