1.4 计算机网络的分类和应用

1.4.1 计算机网络的分类

计算机网络这一术语是指由通信线路互相连接的许多自主工作的计算机构成的集合体。这里强调构成网络的计算机是自主工作的，这是为了和多终端分时系统相区别。在多终端分时系统中，终端无论是本地的还是远程的，只是主机和用户之间的接口，本身并不拥有计算资源，全部资源都集中在主机中。主机以自己拥有的资源分时地为各终端用户服务。在计算机网络中的各个计算机（工作站）本身拥有计算资源，能独立工作，能完成一定的计算任务。同时用户还可以使用网络中其他计算机的资源（CPU、大容量外存或信息等）。

比计算机网络更高级的系统是分布式系统。分布式系统在计算机网络基础上为用户提供了透明的集成应用环境。用户可以用名字或命令调用网络中的任何资源，或进行远程的数据处理，不必考虑这些资源或数据的地理位置。

与计算机网络类似的另一种系统是多机系统。多机系统专指同一机房中的许多大型主机互联组成的功能强大、能高速并行处理的计算机系统。对这种系统互联的要求是高带宽以及连通的多样性。计算机网络中的信息传输往往开销很大，实际的有效数据速率比通信线路能够提供的带宽要小得多。同时由于距离的原因，在计算机网络终端系统是通过交换设备互联的，这种有限互联的方式不能适应高速并行计算的要求。

计算机网络的组成元素可以分为两大类，即网络节点和通信链路。网络节点又分为端节点和转接节点。端节点指信源和信宿节点，例如用户主机和用户终端；转接节点指网络通信过程中起控制和转发信息作用的节点，例如交换机、集线器、接口信息处理机等。通信链路是指传输信息的信道，可以是电话线、同轴电缆、无线电线路、卫星线路、微波中继线路、光纤等。网络节点通过通信链路连接成的计算机网络如图1-13所示。

在图1-13中，我们按照ARPA网络的术语把转接节点通称为接口信息处理机（Interface Message Processor，IMP）。IMP是一种专用于通信的计算机。有些IMP之间直接相连，有些IMP之间必须经过其他IMP才能相连。当IMP收到一个报文后，要根据报文的目的地址，决定把该报文提交给与它相连的主机，还是转发到下一个IMP。这种通信方式叫做存储转发通信。在广域网中的通信一般都采用这种方式。另外一种通信方式是广播通信方式，主要用于局域网中。在广播通信系统中，唯一的信道为所有主机共享，任何主机发出的信息所有主机都能收到。信息包中的目的地址必须指明特定的接收站。在需要时可以用一个特殊的目的地址（例如全1地址）表示该信息包是发给所有站的，这叫做多目标发送。通信子网中转发节点的互联模式叫做子网的拓扑结构。

可以按照不同的方法对计算机网络进行分类。按照互联规模和通信方式，可以把网络分为局域网、城域网和广域网。这3种网络的比较见表1-1。

局域网（Local Area Network，LAN）是将较小地理区域内的计算机或数据终端设备连接在一起的通信网络。局域网覆盖的地理范围比较小，一般在几十米到几千米之间。它常用于组建一个办公室、一栋楼、一个校园或一个企业的计算机网络。局域网可以由一个建筑物内或相邻建筑物的几百台至上千台计算机组成，也可以小到连接一个房间内的几台计算机、打印机和其他设备。局域网主要用于实现短距离的资源共享。图1-14所示的是一个由几台计算机和打印机组成的典型局域网示例。

城域网（Metropolitan Area Network，MAN）是一种大型的计算机通信网络，它的覆盖范围介于局域网和广域网之间，一般为几千米至几万米。城域网的覆盖范围在一个城市内。它将位于一个城市之内不同地点的多个计算机局域网连接起来实现资源共享。城域网所使用的通信设备和网络设备的功能要求比局域网高，以便有效地覆盖整个城市的地理范围。一般在一个大型城市中，城域网可以将多个学校、企事业单位、公司和医院的局域网连接起来共享资源。图1-15所示的是由不同建筑物内的局域网组成的城域网。

广域网（Wide Area Network，WAN）是在一个广阔的地理区域内进行数据、语音、图像信息传输的计算机网络。由于远距离数据传输的带宽有限，因此广域网的数据传输速率比局域网要慢得多。广域网可以覆盖一个城市、一个国家甚至于全球。因特网（Internet）是广域网的一种，但它不是一种具有独立性的网络，它将同类或不同类的物理网络（局域网、广域网与城域网）互联，并通过高层协议实现不同类型网络之间的通信。图1-16所示的是一个简单的广域网。

按照使用方式可以把计算机网络分为校园网（campus network）和企业网（enterprise network），前者用于学校内部的教学科研信息的交换和共享，后者用于企业管理和办公自动化。

按照连接范围可以把计算机网络分为内联网（intranet）和外联网（extranet）。内联网是采用Internet技术建立的企业网，用防火墙限制与外部的信息交换，以确保内部的信息安全；外联网则指校园网或企业网与Internet连接的通道，内部网络正是通过外联网与外界通信的。

按照网络服务的范围又可以分为公用网与专用网。公用网是通信公司建立和经营的网络，向社会提供有偿的通信和信息服务；专用网一般是建立在公用网上的虚拟网络，仅限于一定范围内的人群之间的通信，或者对一定范围的通信设备实施特殊管理。

按照网络提供的服务可以分为通信网和信息网。通信网提供远程联网服务。各种校园网和企业网通过远程连接形成了互联网（Internet）。提供互联服务的供应商叫做ISP（Internet Service Provider）。信息网提供Web信息浏览、文件下载和电子邮件传送等信息服务。提供网络信息服务的供应商叫做ICP（Internet Content Provider）。

1.4.2 计算机网络的应用

计算机网络的应用涉及社会、生活的各个方面。当前，对人们的经济和文化生活影响最大的网络应用可以列举如下：

1. 办公自动化

网络化办公系统的主要功能是实现信息共享和公文流转。其功能包括领导办公、日程安排、会议管理、电子签名、财务报销、公文处理、信访管理、档案管理、信息发布、全文检索等模块，以解决各种类型的无纸化办公问题。这种系统应该安全、简单、易用、可靠、容易安装和普遍适用。在目前大力推广政府上网、企业上网的情况下，办公软件具有越来越广阔的应用环境。但是现在的大多数办公产品只能实现部分功能，集成性较差。形成这种状况的主要原因是没有统一的标准和规范，产品之间缺乏兼容性，难以形成整体产业优势。业界已经意识到必须通过标准的制定使办公自动化领域的众多企业有章可循，从而结束混乱无序的竞争状况，形成健康规范的产业市场，进而推动办公自动化和电子政务的发展。

2. 电子数据交换

电子数据交换（Electronic Data Interchange，EDI）是一种新型的电子贸易工具，是计算机、通信和现代管理技术相结合的产物。它通过计算机通信网络将保险、运输、银行、贸易和海关等行业信息表现为国际公信的标准格式，实现公司之间的数据交换和处理，并完成以贸易为中心的整个交易过程。由于使用EDI可以减少甚至消除贸易过程中的纸质文件，因此又被通俗地称为“无纸贸易”。EDI传输的文件具有防篡改、防冒领、跟踪、确认功能，以及一系列安全保密功能，并具有法律效力。中国公用电子数据交换业务网（CHINAEDI）是面向社会各行业开放的公用EDI网络，可作为专用EDI网的公共转接和交换中心。CHINAEDI应用范围涉及银行托收、电子报税、电子报关、港口集装箱运输和铁路货运，以及制造业和商业订单的处理等。用户可以通过各种公用网络接入CHINAEDI。

3. 远程教育

远程网络教学是利用因特网技术，与教育资源相结合，在计算机网络上进行的教学方式。通过网络进行教育，最明显的优势是可以使有限的教育资源成为近乎无限的、不受时空和资金限制的、人人可以享受的全民教育资源。网络教学利用现代通信技术实施远程交互作用。学习者可以与远地的教师通过E-mail、BBS等建立交互联系，学员之间也可进行类似的交流和互助学习。网络教学可采用多种多样的教学形式，可以进行个别化教学，也可以进行小组协作学习，还可以接受远程广播教育。网络教学中可以组织优秀的教师，采用最好的教材与教法，利用最好的资源，最大限度地实现资源共享，取得更好的教学效果。

4. 电子银行

电子银行是一种在线服务系统。它以因特网为媒介，为客户提供银行账户信息查询、转账付款、在线支付、代理业务等自助金融服务。这种系统需要采用高强度加密算法，客户的资料和信用卡信息才不会被外界获取。电子银行的出现标志着人类的交换方式已经从物物交换、货币交换发展到了信息交换的新阶段。中国工商银行开办的ICBC个人网上银行，为拥有工商银行个人牡丹灵通卡、信用卡、贷记卡或综合账户卡的客户，提供代缴学费、账务信息查询、银证转账、异地汇款、基金业务、外汇买卖\卡账户转账、B2C在线支付、个人抵押贷款、个人理财等金融服务。

5. 证券和期货交易

证券和期货交易是一种高利润、高风险的投资方式。由于行情变化很快，所以投资者更加依赖及时准确的交易信息。证券和期货市场通过计算机网络提供行情分析和预测、资金管理和投资计划等服务，还可以通过无线网络将各机构相连，利用手持通信设备输入交易信息，通过无线网络迅速传递到计算机、报价服务系统和交易大厅的显示板。管理员、经纪人和交易者也可以迅速利用手持通信设备直接进行交易，避免了由于采用送话器、手势、人工录入等方式而产生的不准确信息和时间延误所造成的损失。

6. 娱乐和在线游戏

随着宽带通信与视频演播的快速发展，网络在线游戏正在逐步成为互联网娱乐的重要组成部分，也是互联网最富群众性和最有潜力的赢利点。一般而言，电脑游戏可以分为4类：完全不具备联网能力的单机游戏、具备局域网联网功能的多人联网游戏、基于因特网的小型多用户游戏和基于因特网的大型多用户游戏。最后这一种游戏有大型的客户端软件和复杂的后台服务器系统。目前世界各地一大批网络游戏犹如雨后春笋般涌现出来，已经在全球形成了一种极有广阔前景的产业。