计算机网络技术优化方案

计算机网络就是将独立自主的、地理上分散的计算机系统，通过通信设备和传输介质连接起来，在完善的网络软件控制下实现信息传输和资源共享的系统。

组成计算机网络的计算机系统应该是独立自主的，在功能上各计算机系统地位相等，都能独立进行数据处理，在地理位置上是相互分散的，其耦合程度较弱，构成网络的计算机系统还必须配备完善的网络软件。网络软件主要包括网络协议和网络操作系统，其作用是为用户提供网络服务。

计算机网络的资源可以分成3类，即硬件资源、软件资源和数据资源。其中，硬件资源主要包括网络中的服务器和工作站中的处理器、存储器、打印机等外设资源以及相关网络设备；软件资源主要包括网络中各计算机中的软件、应用程序等共同享用的软件；数据资源则是指以数据形式存储于各计算机中供用户使用的各类数据。

除了提供资源共享外，计算机网络还提供数据传输的能力。许多公用的通信网络本身不实现资源共享，而是为组建各用户的网络提供传输数据的功能。

1.计算机网络的组成

一般的计算机网络系统由3部分组成，即硬件系统、软件系统和网络信息。

硬件系统是计算机网络的物质基础，由计算机、通信设备、连接设备及辅助设备组成。常用的硬件设备有服务器、客户机、网络适配器、调制解调器、集线器、网桥、路由器和中继器。

2.计算机网络的功能

计算机网络的功能主要是资源共享、数据通信、负载均衡与分布处理、提高网络系统可靠性和处理能力等。

（1）资源共享：在计算机网络中，网络信息并非为每一个用户所拥有，因此必须实行资源共享。资源共享包括硬件资源的共享（如打印机、大容量磁盘等）和软件资源的共享（如程序、数据等）。

（2）数据通信：数据通信主要实现网络中各计算机系统之间的数据传递，网络数据从各终端传递到服务器中，由服务器集中处理后再回送到终端。这是计算机网络的最基本功能，也是实现其他功能的基础。

（3）负载均衡与分布处理：负荷均衡是指工作被均匀地分配给网络中的各台计算机系统。计算机网络中不同地域的每个用户通过相应方法使用到离他最近的服务器上的资源，以此来实现各服务器的负荷均衡，同时减少网络的通信处理。此外，计算机网络可以通过一定的算法将负载性比较大的作业分解并交给多台计算机进行分布式处理，起到负载均衡的作用，这样就能提高处理速度，充分发挥设备的利用率，提高设备的效率。

（4）提高网络系统可靠性和处理能力：在计算机网络中，多台计算机可以通过网络彼此间相互备用，一旦某台计算机出现故障，其任务可由其他计算机处理，避免了单机损坏无后备机的情况，从而提高了整个网络系统的可靠性。在同一网络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，并使网络内各计算机负载均衡。

3.计算机网络的分类

计算机网络可以按照多种方式进行分类，下面简单介绍常用的网络分类方法。

（1）按照网络覆盖的地理范围进行分类，一般可将计算机网络分成局域网、广域网和城域网三类。

（2）按照数据交换方式可以划分为电路交换网、报文交换网和分组交换网。早期的计算机网络采用电路交换方式传输数据，数字信号需要经过变换成为模拟信号后才能传输。报文交换网是发送站以报文为单位传输数据的网络，被发送的报文存储在交换器里，交换器根据报文的目的地址选择合适的路径发送报文。分组交换网也采用报文传输，但需要将一个长的报文划分为许多定长的报文分组，以分组作为传输的基本单位。(www.xing528.com)

（3）按照拓扑结构划分，计算机网络可分为总线型网络、星型网络、树型网络、环型网络、混合型网络等。网络拓扑结构是指网络中各节点相互连接的方式。

（4）按网络使用者划分，计算机网络可以分为公用网和专用网。公用网是指由大型网络公司建造的大型网络，用户按规定缴纳费用就可以使用；专用网是指为了某一个单位的特殊业务而建造的网络，这种网络只供本单位使用，不向外单位提供。

（5）常用的传输介质包括无线与有线两类，因此按照传输介质划分，计算机网络可以分为有线网与无线网。传输介质是指网络之间进行数据传输的物理媒体。

此外，计算机网络还可以按照网络传输速率、网络功能、网络的通信协议等方式进行划分。

4.计算机网络的结构

由于计算机网络是一个复杂的系统，所以可以从多个方面对网络进行结构和特性的分析，其中主要集中在拓扑结构、功能结构以及体系结构三个方面。

（1）计算机网络的拓扑结构。拓扑学是几何学的一个分支，它研究的是与大小、形状无关的点、线、面的特性，对应于计算机网络则是将网络中的计算机映射成点，通信介质映射成线，将网络映射成这些点与线构成的几何图形。

（2）计算机网络的功能结构。计算机网络有两个最主要的功能，即共享资源和数据通信的功能。按照网络的功能来划分，计算机网络结构可分为实现通信功能的通信子网以及实现资源共享的资源子网，如图3-1所示。

通信子网由通信处理节点（CCP）和连接它们的物理线路及设备组成，它是计算机网络的内核，承担着数据的传输、转接和通信处理功能，包括传输介质、数据转接设备和通信处理机以及相应的软件。资源子网的主体是主机，还包括其他的终端设备，如外设等，以及各种软件资源和数据库，它负责全网的信息处理，为网络用户提供网络服务和资源共享功能。

图3-1 通信子网和资源子网

（3）计算机网络体系结构。计算机网络的体系结构是计算机网络中协议和层次的集合。1984年，国际标准化组织（ISO）经过多年努力提出了“开放系统互联参考模型”（ISO/OSI-RM），从此开始了有组织有计划地制定一系列网络国际标准。ISO 7498（信息处理系统—开放系统互联—基本参考模型）是OSI标准中最基本的一个，它从OSI体系结构方面规定了开放系统在分层、相应层对等实体的通信、标识符、服务访问点、数据单元、层操作、OSI管理等方面的基本元素、组成和功能等，并从逻辑上把每个开放系统划分为功能上相对独立的七个层次，每个层次完成一个特定的明确定义的功能集合，并按照协议相互进行通信。

国际标准化组织把OSI参考模型分为七个层次，包括物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层（如图3-2所示），较低层通过层间接口向较高层提供服务。

图3-2 OSI七层模型