1.3 计算机网络的组成

1.3.1 计算机网络的系统组成

根据网络的定义，一个典型的计算机网络主要由计算机系统、数据通信系统、网络软件及协议三大部分组成。计算机系统是网络的基本模块，为网络内的其他计算机提供共享资源；数据通信系统是连接网络基本模块的桥梁，它提供各种连接技术和信息交换技术；网络软件是网络的组织者和管理者，在网络协议的支持下，为网络用户提供各种服务。

1.计算机系统

计算机系统主要完成数据信息的收集、存储、处理和输出，提供各种网络资源。计算机系统根据在网络中的用途可分为两类：主计算机和终端。

（1）主计算机。主计算机（Host）负责数据处理和网络控制，是构成网络的主要资源。主计算机又称主机，主要由大型机、中小型机和高档微机组成，网络软件和网络的应用服务程序主要安装在主机中。在局域网中，主机称为服务器（Server）。

（2）终端。终端（Terminal）是网络中数量大、分布广的设备，是用户进行网络操作、实现人—机对话的工具。一台典型的终端看起来很像一台PC，有显示器、键盘和一个串行接口。与PC不同的是终端没有CPU和主存储器。在局域网中，以PC代替了终端，既能作为终端使用又可作为独立的计算机使用，被称为工作站（Workstation）。

2.数据通信系统

数据通信系统主要由通信控制处理机、传输介质和网络连接设备组成。

（1）通信控制处理机。通信控制处理机（CCP）又称通信控制器或前端处理机，是计算机网络中完成通信控制的专用计算机，一般由小型机或微机充当，或者是带有CPU的专用设备。通信控制处理机主要负责主机与网络的信息传输控制，它的主要功能是：线路传输控制、差错检测与恢复、代码转换及数据帧的装配与拆装等。这些工作对网络用户是完全透明的。它使得计算机系统不再关心通信问题，而集中进行数据处理工作。

在广域网中，常采用专门的计算机充当通信处理机。在局域网中，由于通信控制功能比较简单，所以没有专门的通信处理机，而采用网络适配器也称网卡，插在计算机的扩展槽中，完成通信控制功能。在以交互式应用为主的微机局域网中，一般不需要配备通信控制处理机，但需要安装网络适配器，用来担任通信部分的功能。

（2）传输介质。传输介质是传输数据信号的物理通道，通过它将网络中各种设备连接起来。根据网络使用的传输介质，可以把计算机网络分为有线网络和无线网络。有线网络包括以双绞线为传输介质的双绞线网、以光缆为传输介质的光纤网、以同轴电缆为传输介质的同轴电缆等；无线网络包括以无线电波为传输介质的无线网，和通过卫星进行数据通信的卫星数据通信网等。

（3）网络连接设备。网络连接设备是用来实现网络中各计算机之间的连接、网与网之间的互联、数据信号的变换及路由选择等功能，主要包括中继器（Repeater）、集线器（Hub）、调制解调器（Modem）、网桥（Bridge）、路由器（Router）、网关（Gateway）和交换机（Switch）等。

3.网络软件及网络协议

软件一方面授权用户对网络资源的访问，帮助用户方便、安全的使用网络，另一方面管理和调度网络资源，提供网络通信和用户所需的各种网络服务。网络软件一般包括网络操作系统、网络协议、网络管理和网络应用软件等。

（1）网络操作系统。任何一个网络在完成了硬件连接之后，需要继续安装网络操作系统（NOS）软件，才能形成一个可以运行的网络系统。网络操作系统是网络系统管理和通信控制软件的集合，它负责整个网络的软、硬件资源的管理及网络通信和任务的调度，并提供用户与网络之间的接口。其主要功能是：

管理网络用户，控制用户对网络的访问；

提供多种网络服务，或对多种网络应用提供支持；

提供网络通信服务，支持网络协议；

进行系统管理，建立和控制网络服务进程，监控网络活动。

目前，计算机网络操作系统有UNIX、Windows NT、Windows 2000 Server、NetWare和Linux等。

（2）网络协议。网络协议是实现计算机之间、网络之间相互识别并正确进行通信的一组标准和规则，它是计算机网络工作的基础。

在Internet上传送的每个消息至少通过3层协议：网络协议（Network Protocol），它负责将消息从一个地方传送到另一个地方；传输协议（Transport Protocol），它管理被传送内容的完整性；应用程序协议（Application Protocol），作为对通过网络应用程序发出的一个请求的应答，将传输转换成人类能识别的东西。

网络协议主要由语法、语义、同步3部分组成：语法指数据与控制信息的结构或格式；语义指需要发出何种控制信息，完成何种动作及做出何种应答；同步指事件实现顺序的详细说明。

（3）网络管理和网络应用软件。任何一个网络中都需要多种网络管理和网络应用软件。网络管理软件是用来对网络资源进行管理及对网络进行维护的软件，而网络应用软件为用户提供丰富简便的应用服务，是网络用户在网络上解决实际问题的软件。

1.3.2 计算机网络的逻辑结构

计算机网络要完成数据处理和数据通信两大功能，因此它在结构上也必然分成两个组成部分：负责数据处理的计算机与终端，负责数据通信的通信控制处理机（CCP）与通信线路。从计算机网络系统组成的角度看，典型的计算机网络从逻辑功能上可以分为资源子网和通信子网两部分，如图1-6所示。在图1-6中，曲线内的部分是通信子网，其余部分是资源子网。

1.资源子网

资源子网提供访问网络、数据处理和分配共享资源的功能，为用户提供访问网络的操作平台和共享资源与信息。资源子网由计算机系统、存储系统、终端服务器、终端或其他数据终端设备组成，由此构成整个网络的外层。

2.通信子网

通信子网提供网络的通信功能，专门负责计算机之间的通信控制与处理，为资源子网提供信息传输服务。通信子网由通信控制处理机（CCP）或通信控制器、通信线路和通信设备等组成。