计算机网络技术基础教程-第一章
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5. 分布式处理
在计算机网络中， 在计算机网络中，可以将某些大型处理任务 分解为多个小型任务， 分解为多个小型任务，从而分配给网络中的 多台计算机分别处理， 分布式数据库系统。 多台计算机分别处理，如分布式数据库系统。 此外， 此外，利用计算机网络技术还可以把许多小 型机或微机连接成具有大型机处理能力的高 性能计算机系统， 性能计算机系统，使其具有解决复杂问题的 能力， 网格计算（ Computing）技术、 能力，如网格计算（Grid Computing）技术、 云计算等。 云计算等。
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主机
主机
局域网 路由器
局域网
路由器 通信子网 服务器
服务器
路由器
路由器
路由器 主机 路由器 局域网 路由器 路由器
路由器 主机 路由器 局域网
服务器
服务器
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Internet 和 Internet 的区别
以小写字母 i 开始的 internet（互联 internet（ 网或互连网）是一个通用名词， 网或互连网）是一个通用名词，它泛指 由多个计算机网络互连而成的网络。 由多个计算机网络互连而成的网络。 大写字母I Internet（ 以大写字母I开始的的 Internet（因特 则是一个专用名词， 网）则是一个专用名词，它指当前全球 最大的、开放的、 最大的、开放的、由众多网络相互连接 而成的特定计算机网络， 而成的特定计算机网络，它采用 TCP/IP 协议族作为通信的规则， 协议族作为通信的规则，且其前身是美 ARPANET。 国的 ARPANET。
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万维网 WWW 的问世
因特网已经成为世界上规模最大和增长 速率最快的计算机网络， 速率最快的计算机网络，没有人能够准 确说出因特网究竟有多大。 确说出因特网究竟有多大。 因特网的迅猛发展始于 20 世纪 90 年 代。由欧洲原子核研究组织 CERN 开发 Web)被广泛 的万维网 WWW (World Wide Web)被广泛 使用在因特网上， 使用在因特网上，大大方便了广大非网 络专业人员对网络的使用， 络专业人员对网络的使用，成为因特网 的这种指数级增长的主要驱动力。 的这种指数级增长的主要驱动力
Leabharlann Baidu
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得到普遍认可的定义：计算机网络是把一定地 得到普遍认可的定义： 理范围内的计算机通过通信线路互相连接起来， 理范围内的计算机通过通信线路互相连接起来， 在特定的通信协议和网络系统软件的支持下， 在特定的通信协议和网络系统软件的支持下， 彼此互相通信并共享资源的系统。 彼此互相通信并共享资源的系统。 从以下几个方面来理解: 从以下几个方面来理解: –计算机网络中至少拥有两台以上的计算机。 计算机网络中至少拥有两台以上的计算机。 计算机网络中至少拥有两台以上的计算机 –传输媒体和通信设备把若干台计算机连结 传输媒体和 传输媒体 通信设备把若干台计算机连结 到了一起。 到了一起。 –把多台计算机连接在一起，形成一个网络， 把多台计算机连接在一起， 把多台计算机连接在一起 形成一个网络， 是为了资源共享 资源共享。 是为了资源共享。 –为了正确地通信，需要有一个共同遵守的 为了正确地通信， 为了正确地通信 约定——通信协议。 通信协议。 约定 通信协议
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互联网——多网络系统 互联网——多网络系统
互联网是全球范围的计算机网络，它属于 互联网是全球范围的计算机网络， 网络——网络”的系统，在全球已有几万 网络” “网络 网络 的系统， 个网络进行了互连。 个网络进行了互连。 互联网的发展历史可以追溯到70年代末， 70年代末 互联网的发展历史可以追溯到70年代末，由 APRANET的发展 并成功地采用了TCP/IP 的发展， TCP/IP协 于APRANET的发展，并成功地采用了TCP/IP协 使网络可以在TCP/IP TCP/IP体系结构和协议规 议，使网络可以在TCP/IP体系结构和协议规 范的基础上进行互连。 范的基础上进行互连。 进人90年代以来， 90年代以来 进人90年代以来，互联网进入了快速发展时 到了20世纪末， 20世纪末 期，到了20世纪末，互联网的应用越来越普 及，随着全世界基础设施的建设，互联网的 随着全世界基础设施的建设， 发展将会更加如火如荼。 发展将会更加如火如荼。
7
资源子网
通信子网
主机 CCP CCP 终端 CCP CCP CCP CCP
主机
终端
主机
终端
8
计算机通信网络计算机通信网络-多机系统在逻辑上可分为几大 部分： 部分： 通信子网（ Subnet） 通信子网（Communication Subnet） 通信子网由通信控制处理机（ 通信子网由通信控制处理机（Communication CCP）、 Control Processor, CCP）、 通信线路 和其他通信设备组成，完成网络数据传输、 和其他通信设备组成，完成网络数据传输、转 发等通信处理任务。 发等通信处理任务。 资源子网 资源子网由主计算机系统、终端、终端控制器、 资源子网由主计算机系统、终端、终端控制器、 连网外设、各种软件资源与信息资源组成。 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 源子网负责全网的数据处理业务， 提供各种网络资源与网络服务。 提供各种网络资源与网络服务。
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1.2.2 计算机网络的功能
1. 2. 3. 4. 5.
数据通信 资源共享 提高可靠性 提高系统处理能力 分布式处理
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1. 数据通信
电子邮件 远程文件传输、 远程文件传输、网上综合信息服务以及电子 商务 利用计算机网络的数据通信功能， 利用计算机网络的数据通信功能，还可以对 分散的对象进行实时的、集中的跟踪管理与 分散的对象进行实时的、 监控， 管理信息系统（MIS）、 ）、计算机集 监控，如:管理信息系统（MIS）、计算机集 成制造系统（CIMS） 成制造系统（CIMS）等。 此外， 此外，计算机网络还给科学家和工程师们提 供一个网络环境， 供一个网络环境，在此基础上可以建立一种 新型的合作方式—计算机支持协同工作 新型的合作方式 计算机支持协同工作 CSCW）。 （CSCW）。
4
面向终端的计算机网络系统
计算机网络的雏形。 计算机网络的雏形。 在该系统中，人们利用通信线路、 在该系统中，人们利用通信线路、集中器等 设备，将一台计算机与多台用户终端相连接， 计算机与多台用户终端相连接 设备，将一台计算机与多台用户终端相连接， 用户通过终端命令以交互的方式使用计算机 系统， 系统，从而将单一计算机系统的各种资源分 散到了每个用户手中。 散到了每个用户手中。 该系统的成功， 该系统的成功，极大地刺激了用户使用计算 机的热情，使计算机用户的数量迅速增加。 机的热情，使计算机用户的数量迅速增加。 缺点：如果计算机的负荷较重， 缺点：如果计算机的负荷较重，会导致系统 响应时间过长； 响应时间过长；而且单机系统的可靠性一般 较低，一旦计算机发生故障，将导致整个网 较低，一旦计算机发生故障， 络系统的瘫痪。 络系统的瘫痪。
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4. 提高系统处理能力
单机的处理能力是有限的，并且由于种种原 单机的处理能力是有限的， 例如时差）， ），计算机之间的忙闲程度是 因（例如时差），计算机之间的忙闲程度是 不均匀的。 不均匀的。 从理论上讲， 从理论上讲，在同一网内的多台计算机可通 过协同操作和并行处理来提高整个系统的处 理能力，并使网内各计算机负载均衡。 理能力，并使网内各计算机负载均衡。即当 网络中某一台机器的处理负担过重时， 网络中某一台机器的处理负担过重时，可以 将其作业转移到其他空闲的机器上去执行， 将其作业转移到其他空闲的机器上去执行， 从而提高系统的利用率， 从而提高系统的利用率，增加整个系统的可 用性。 用性。
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3. 提高可靠性
在一个单机系统中， 在一个单机系统中，某部件或计算机产生故 障时， 障时，必须通过替换资源的办法来维持系统 的继续运行， 的继续运行，否则系统便无法开展正常的工 作。 而在计算机网络中，由于设备彼此相连， 而在计算机网络中，由于设备彼此相连，当 一台机器出故障时， 一台机器出故障时，可以通过网络寻找其他 机器来代替本机工作； 机器来代替本机工作；而且每种资源可以存 放在多个地点，用户可以通过多种途径来访 放在多个地点， 问网内的某个资源， 问网内的某个资源，从而避免了单点失效对 用户产生的影响。 用户产生的影响。因此系统的可靠性可以得 到大大地提高。 到大大地提高。
5
6
计算机网络——多机系统 计算机网络——多机系统
多机系统是真正意义上的计算机网络。 多机系统是真正意义上的计算机网络。 该系统中，多台计算机通过通信子网构成一 该系统中，多台计算机通过通信子网构成一 个有机的整体，既分散又统一，从而使整个 个有机的整体，既分散又统一， 系统性能大大提高； 系统性能大大提高； 原来单一主机的负载可以分散到全网的各个 机器上，使得网络系统的响应速度加快； 机器上，使得网络系统的响应速度加快； 而且在这种系统中， 而且在这种系统中，单机故障也不会导致整 个网络系统的全面瘫痪。 个网络系统的全面瘫痪。
计算机网络概述
1
主要内容
计算机网络的产生和发展 计算机网络的定义和功能 计算机网络的组成 计算机网络的分类 计算机网络的拓扑结构 计算机网络技术的发展趋势
2
学习要求
了解计算机网络的发展历史 理解计算机网络的定义 掌握计算机网络的主要功能 掌握计算机网络的硬件和软件组成 熟悉计算机网络的分类 掌握局域网和广域网的概念 了解网络拓扑结构的概念 熟悉常见的网络拓扑结构 了解网络界一些重要的标准化组织 了解计算机网络技术的发展趋势
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1.2 计算机网络的定义和功能
1.2.1 计算机网络的定义
从不同的角度理解有不同的定义 –信息传输角度:以计算机之间传输信息为目 信息传输角度: 信息传输角度 的而连接起来、 的而连接起来、实现远程信息处理或进一步 达到资源共享的系统。 达到资源共享的系统。 –资源共享角度:以能够相互共享资源（硬件、 资源共享角度: 资源共享角度 以能够相互共享资源（硬件、 软件和数据）的方式连接起来， 软件和数据）的方式连接起来，并且各自具 备独立功能的计算机系统之集合体。 备独立功能的计算机系统之集合体。 用户透明性角度: –用户透明性角度:由一个网络操作系统自动 用户透明性角度 管理用户任务所需的资源， 管理用户任务所需的资源，从而使整个网络 就像一个对用户透明的计算机大系统。 就像一个对用户透明的计算机大系统。
3
1.1 计算机网络的产生和发展
作为一门相对独立的学科， 作为一门相对独立的学科，计算机网络也经 历了一个从简单 复杂， 低级到高级的发 简单到 历了一个从简单到复杂，从低级到高级的发 展过程。它萌芽于上世纪60年代， 70到 60年代 展过程。它萌芽于上世纪60年代，在70到80 年代得到发展与完善，并在90 90年代以后不断 年代得到发展与完善，并在90年代以后不断 壮大、如火如荼地发展起来。 壮大、如火如荼地发展起来。 计算机网络的发展和演变过程， 计算机网络的发展和演变过程，大致上可分 为如下三个阶段： 为如下三个阶段： – 面向终端的计算机网络系统 – 计算机网络 计算机网络——多机系统 多机系统 – 互联网 互联网——多网络系统 多网络系统
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2. 资源共享
硬件资源： 硬件资源：由于网络中某些计算机及其外围 设备价格昂贵，如巨型计算机、激光打印机、 设备价格昂贵，如巨型计算机、激光打印机、 大容量磁盘等， 大容量磁盘等，采用计算机网络进行资源共 享可以减少硬件设备的重复购置， 享可以减少硬件设备的重复购置，从而提高 设备的利用率； 设备的利用率； 软件资源： 软件资源：软件共享避免了软件的重复购置 或重复开发，从而达到降低成本， 或重复开发，从而达到降低成本，提高效率 的目的； 的目的； 信息资源： 信息资源：用户数据也是一种非常有价值的 资源，通过网络可以达到全网用户的共享， 资源，通过网络可以达到全网用户的共享， 以提高信息的利用率。（如数字图书馆） 。（如数字图书馆 以提高信息的利用率。（如数字图书馆）
5. 分布式处理
在计算机网络中， 在计算机网络中，可以将某些大型处理任务 分解为多个小型任务， 分解为多个小型任务，从而分配给网络中的 多台计算机分别处理， 分布式数据库系统。 多台计算机分别处理，如分布式数据库系统。 此外， 此外，利用计算机网络技术还可以把许多小 型机或微机连接成具有大型机处理能力的高 性能计算机系统， 性能计算机系统，使其具有解决复杂问题的 能力， 网格计算（ Computing）技术、 能力，如网格计算（Grid Computing）技术、 云计算等。 云计算等。
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主机
主机
局域网 路由器
局域网
路由器 通信子网 服务器
服务器
路由器
路由器
路由器 主机 路由器 局域网 路由器 路由器
路由器 主机 路由器 局域网
服务器
服务器
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Internet 和 Internet 的区别
以小写字母 i 开始的 internet（互联 internet（ 网或互连网）是一个通用名词， 网或互连网）是一个通用名词，它泛指 由多个计算机网络互连而成的网络。 由多个计算机网络互连而成的网络。 大写字母I Internet（ 以大写字母I开始的的 Internet（因特 则是一个专用名词， 网）则是一个专用名词，它指当前全球 最大的、开放的、 最大的、开放的、由众多网络相互连接 而成的特定计算机网络， 而成的特定计算机网络，它采用 TCP/IP 协议族作为通信的规则， 协议族作为通信的规则，且其前身是美 ARPANET。 国的 ARPANET。
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万维网 WWW 的问世
因特网已经成为世界上规模最大和增长 速率最快的计算机网络， 速率最快的计算机网络，没有人能够准 确说出因特网究竟有多大。 确说出因特网究竟有多大。 因特网的迅猛发展始于 20 世纪 90 年 代。由欧洲原子核研究组织 CERN 开发 Web)被广泛 的万维网 WWW (World Wide Web)被广泛 使用在因特网上， 使用在因特网上，大大方便了广大非网 络专业人员对网络的使用， 络专业人员对网络的使用，成为因特网 的这种指数级增长的主要驱动力。 的这种指数级增长的主要驱动力
Leabharlann Baidu
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得到普遍认可的定义：计算机网络是把一定地 得到普遍认可的定义： 理范围内的计算机通过通信线路互相连接起来， 理范围内的计算机通过通信线路互相连接起来， 在特定的通信协议和网络系统软件的支持下， 在特定的通信协议和网络系统软件的支持下， 彼此互相通信并共享资源的系统。 彼此互相通信并共享资源的系统。 从以下几个方面来理解: 从以下几个方面来理解: –计算机网络中至少拥有两台以上的计算机。 计算机网络中至少拥有两台以上的计算机。 计算机网络中至少拥有两台以上的计算机 –传输媒体和通信设备把若干台计算机连结 传输媒体和 传输媒体 通信设备把若干台计算机连结 到了一起。 到了一起。 –把多台计算机连接在一起，形成一个网络， 把多台计算机连接在一起， 把多台计算机连接在一起 形成一个网络， 是为了资源共享 资源共享。 是为了资源共享。 –为了正确地通信，需要有一个共同遵守的 为了正确地通信， 为了正确地通信 约定——通信协议。 通信协议。 约定 通信协议
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互联网——多网络系统 互联网——多网络系统
互联网是全球范围的计算机网络，它属于 互联网是全球范围的计算机网络， 网络——网络”的系统，在全球已有几万 网络” “网络 网络 的系统， 个网络进行了互连。 个网络进行了互连。 互联网的发展历史可以追溯到70年代末， 70年代末 互联网的发展历史可以追溯到70年代末，由 APRANET的发展 并成功地采用了TCP/IP 的发展， TCP/IP协 于APRANET的发展，并成功地采用了TCP/IP协 使网络可以在TCP/IP TCP/IP体系结构和协议规 议，使网络可以在TCP/IP体系结构和协议规 范的基础上进行互连。 范的基础上进行互连。 进人90年代以来， 90年代以来 进人90年代以来，互联网进入了快速发展时 到了20世纪末， 20世纪末 期，到了20世纪末，互联网的应用越来越普 及，随着全世界基础设施的建设，互联网的 随着全世界基础设施的建设， 发展将会更加如火如荼。 发展将会更加如火如荼。
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资源子网
通信子网
主机 CCP CCP 终端 CCP CCP CCP CCP
主机
终端
主机
终端
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计算机通信网络计算机通信网络-多机系统在逻辑上可分为几大 部分： 部分： 通信子网（ Subnet） 通信子网（Communication Subnet） 通信子网由通信控制处理机（ 通信子网由通信控制处理机（Communication CCP）、 Control Processor, CCP）、 通信线路 和其他通信设备组成，完成网络数据传输、 和其他通信设备组成，完成网络数据传输、转 发等通信处理任务。 发等通信处理任务。 资源子网 资源子网由主计算机系统、终端、终端控制器、 资源子网由主计算机系统、终端、终端控制器、 连网外设、各种软件资源与信息资源组成。 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 源子网负责全网的数据处理业务， 提供各种网络资源与网络服务。 提供各种网络资源与网络服务。
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1.2.2 计算机网络的功能
1. 2. 3. 4. 5.
数据通信 资源共享 提高可靠性 提高系统处理能力 分布式处理
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1. 数据通信
电子邮件 远程文件传输、 远程文件传输、网上综合信息服务以及电子 商务 利用计算机网络的数据通信功能， 利用计算机网络的数据通信功能，还可以对 分散的对象进行实时的、集中的跟踪管理与 分散的对象进行实时的、 监控， 管理信息系统（MIS）、 ）、计算机集 监控，如:管理信息系统（MIS）、计算机集 成制造系统（CIMS） 成制造系统（CIMS）等。 此外， 此外，计算机网络还给科学家和工程师们提 供一个网络环境， 供一个网络环境，在此基础上可以建立一种 新型的合作方式—计算机支持协同工作 新型的合作方式 计算机支持协同工作 CSCW）。 （CSCW）。
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面向终端的计算机网络系统
计算机网络的雏形。 计算机网络的雏形。 在该系统中，人们利用通信线路、 在该系统中，人们利用通信线路、集中器等 设备，将一台计算机与多台用户终端相连接， 计算机与多台用户终端相连接 设备，将一台计算机与多台用户终端相连接， 用户通过终端命令以交互的方式使用计算机 系统， 系统，从而将单一计算机系统的各种资源分 散到了每个用户手中。 散到了每个用户手中。 该系统的成功， 该系统的成功，极大地刺激了用户使用计算 机的热情，使计算机用户的数量迅速增加。 机的热情，使计算机用户的数量迅速增加。 缺点：如果计算机的负荷较重， 缺点：如果计算机的负荷较重，会导致系统 响应时间过长； 响应时间过长；而且单机系统的可靠性一般 较低，一旦计算机发生故障，将导致整个网 较低，一旦计算机发生故障， 络系统的瘫痪。 络系统的瘫痪。
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4. 提高系统处理能力
单机的处理能力是有限的，并且由于种种原 单机的处理能力是有限的， 例如时差）， ），计算机之间的忙闲程度是 因（例如时差），计算机之间的忙闲程度是 不均匀的。 不均匀的。 从理论上讲， 从理论上讲，在同一网内的多台计算机可通 过协同操作和并行处理来提高整个系统的处 理能力，并使网内各计算机负载均衡。 理能力，并使网内各计算机负载均衡。即当 网络中某一台机器的处理负担过重时， 网络中某一台机器的处理负担过重时，可以 将其作业转移到其他空闲的机器上去执行， 将其作业转移到其他空闲的机器上去执行， 从而提高系统的利用率， 从而提高系统的利用率，增加整个系统的可 用性。 用性。
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3. 提高可靠性
在一个单机系统中， 在一个单机系统中，某部件或计算机产生故 障时， 障时，必须通过替换资源的办法来维持系统 的继续运行， 的继续运行，否则系统便无法开展正常的工 作。 而在计算机网络中，由于设备彼此相连， 而在计算机网络中，由于设备彼此相连，当 一台机器出故障时， 一台机器出故障时，可以通过网络寻找其他 机器来代替本机工作； 机器来代替本机工作；而且每种资源可以存 放在多个地点，用户可以通过多种途径来访 放在多个地点， 问网内的某个资源， 问网内的某个资源，从而避免了单点失效对 用户产生的影响。 用户产生的影响。因此系统的可靠性可以得 到大大地提高。 到大大地提高。
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计算机网络——多机系统 计算机网络——多机系统
多机系统是真正意义上的计算机网络。 多机系统是真正意义上的计算机网络。 该系统中，多台计算机通过通信子网构成一 该系统中，多台计算机通过通信子网构成一 个有机的整体，既分散又统一，从而使整个 个有机的整体，既分散又统一， 系统性能大大提高； 系统性能大大提高； 原来单一主机的负载可以分散到全网的各个 机器上，使得网络系统的响应速度加快； 机器上，使得网络系统的响应速度加快； 而且在这种系统中， 而且在这种系统中，单机故障也不会导致整 个网络系统的全面瘫痪。 个网络系统的全面瘫痪。
计算机网络概述
1
主要内容
计算机网络的产生和发展 计算机网络的定义和功能 计算机网络的组成 计算机网络的分类 计算机网络的拓扑结构 计算机网络技术的发展趋势
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学习要求
了解计算机网络的发展历史 理解计算机网络的定义 掌握计算机网络的主要功能 掌握计算机网络的硬件和软件组成 熟悉计算机网络的分类 掌握局域网和广域网的概念 了解网络拓扑结构的概念 熟悉常见的网络拓扑结构 了解网络界一些重要的标准化组织 了解计算机网络技术的发展趋势
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1.2 计算机网络的定义和功能
1.2.1 计算机网络的定义
从不同的角度理解有不同的定义 –信息传输角度:以计算机之间传输信息为目 信息传输角度: 信息传输角度 的而连接起来、 的而连接起来、实现远程信息处理或进一步 达到资源共享的系统。 达到资源共享的系统。 –资源共享角度:以能够相互共享资源（硬件、 资源共享角度: 资源共享角度 以能够相互共享资源（硬件、 软件和数据）的方式连接起来， 软件和数据）的方式连接起来，并且各自具 备独立功能的计算机系统之集合体。 备独立功能的计算机系统之集合体。 用户透明性角度: –用户透明性角度:由一个网络操作系统自动 用户透明性角度 管理用户任务所需的资源， 管理用户任务所需的资源，从而使整个网络 就像一个对用户透明的计算机大系统。 就像一个对用户透明的计算机大系统。
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1.1 计算机网络的产生和发展
作为一门相对独立的学科， 作为一门相对独立的学科，计算机网络也经 历了一个从简单 复杂， 低级到高级的发 简单到 历了一个从简单到复杂，从低级到高级的发 展过程。它萌芽于上世纪60年代， 70到 60年代 展过程。它萌芽于上世纪60年代，在70到80 年代得到发展与完善，并在90 90年代以后不断 年代得到发展与完善，并在90年代以后不断 壮大、如火如荼地发展起来。 壮大、如火如荼地发展起来。 计算机网络的发展和演变过程， 计算机网络的发展和演变过程，大致上可分 为如下三个阶段： 为如下三个阶段： – 面向终端的计算机网络系统 – 计算机网络 计算机网络——多机系统 多机系统 – 互联网 互联网——多网络系统 多网络系统
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2. 资源共享
硬件资源： 硬件资源：由于网络中某些计算机及其外围 设备价格昂贵，如巨型计算机、激光打印机、 设备价格昂贵，如巨型计算机、激光打印机、 大容量磁盘等， 大容量磁盘等，采用计算机网络进行资源共 享可以减少硬件设备的重复购置， 享可以减少硬件设备的重复购置，从而提高 设备的利用率； 设备的利用率； 软件资源： 软件资源：软件共享避免了软件的重复购置 或重复开发，从而达到降低成本， 或重复开发，从而达到降低成本，提高效率 的目的； 的目的； 信息资源： 信息资源：用户数据也是一种非常有价值的 资源，通过网络可以达到全网用户的共享， 资源，通过网络可以达到全网用户的共享， 以提高信息的利用率。（如数字图书馆） 。（如数字图书馆 以提高信息的利用率。（如数字图书馆）