1.1 网络概述
1.1.1 网络和互联网
如果想让两台计算机互连，可以通过网线直接连接；但是，如果想让3台、4台甚至更多的计算机互连，就需要用到网络设备了。如图1-1所示，将距离较近的计算机通过网线连接到交换机就可以形成一个网络。
图1-1 网络示意
位于异地的多个网络如果需要通信，就需要通过路由器进行连接。路由器有广域网接口，可用于长距离数据传输，在不同网络之间转发数据包。多个网络通过路由器互连即可形成互联网，如图1-2所示。
最初的因特网是由美国各大学和科研机构的网络进行互连所组成的，后来越来越多的公司、政府机构接入该网络。这个在美国产生的开放式的网络后来逐渐不再局限于美国，世界上越来越多的国家的网络通过海底光缆、卫星等接入了这个开放式的网络，进而使其成为现在全球最大的互联网（Internet），如图1-3所示。规划网络、配置网络设备、为数据包选择最佳路径是网络工程师主要且非常重要的工作。
图1-2 互联网示意
图1-3 Internet示意
1.1.2 网络拓扑
网络设备（如计算机、路由器、交换机等）通过传输介质（如双绞线、光纤）连接成不同的网络拓扑（Network Topology）。每种网络拓扑具有其自身的优点和缺点。按照拓扑形态来划分，网络可分为星形网络、总线型网络、环形网络、树形网络、全网状网络、部分网状网络和组合型网络，如图1-4所示。
■星形网络：所有节点通过一个中心节点连接在一起。
优点：容易在网络中增加新的节点。通信数据必须经过中心节点中转，易于实现网络监控。
缺点：中心节点出现故障会影响整个网络的通信。
■总线型网络：所有节点通过一条总线（如同轴电缆）连接在一起。
优点：安装简便，节省电缆；某一节点出现故障一般不会影响整个网络的通信。
图1-4 网络拓扑
缺点：总线出现故障会影响整个网络的通信；某一节点发出的信息可以被所有其他节点收到，安全性低。
■环形网络：所有节点连成一个封闭的环。
优点：节省线缆。
缺点：增加新的节点比较麻烦，必须先中断原来的“环”，才能插入新节点以形成“新环”。
■树形网络：树形结构实际是一种层次化的星形结构。
优点：能够快速将多个星形网络连接在一起，可以根据需要分层，易于扩充网络规模。
缺点：层级越高的节点所发生的故障导致的网络问题越严重。
■全网状网络：所有节点都通过线缆两两互连。
优点：具有高可靠性和高通信效率。
缺点：每个节点都需要大量的物理端口，同时还需要大量的互连线缆，成本高，不易扩展。
■部分网状网络：只有重点节点之间才两两互连。
优点：成本低于全网状网络。
缺点：可靠性比全网状网络低。
■组合型网络：这种网络拓扑结构是由前面所讲的星形、树形和部分网状网络结合在一起形成的网络结构。
优点：既具有星形网络易于增加节点、在中心监控流量的特点，又具备树形网络分层的特点，同时还具备部分网状网络的可靠性。
缺点：需要冗余设备和线缆，成本高。
1.1.3 网络类别
计算机网络可以按覆盖的地理范围或使用者分成不同的类别。
1.按网络覆盖的地理范围分类
计算机网络按网络覆盖的地理范围可分为局域网（Local Area Network，LAN）、广域网（Wide Area Network，WAN）和介于局域网与广域网之间的城域网（Metropolitan Area Network，MAN）。
局域网的覆盖范围一般在几千米之内，主要作用是把分布距离较近（如一个家庭内、一座或几座大楼内、一个校园内等）的若干终端计算机连接起来。通常是单位自己采购设备组建局域网。局域网使用的技术有以太网、Wi-Fi等。
广域网通常能够覆盖几十千米到几千千米的地理范围，能连接多个城市或国家，或横跨几个洲并提供远距离通信，进而形成国际性的远程网络。例如，某企业在北京和上海有两个局域网，把这两个局域网连接起来，就成了广域网。广域网通常情况下需要租用Internet服务提供商（Internet Service Provider，ISP）的线路，每年向ISP支付一定的费用购买带宽。带宽和支付的费用相关，早期家庭使用非对称数字用户线路（Asymmetric Digital Subscriber Line，ADSL）拨号访问Internet，就有2Mbit/s带宽、4Mbit/s带宽、8Mbit/s带宽等不同的带宽标准和对应的收费标准。广域网使用的技术有PPP、PPPoE、HDLC。我国较大的ISP有中国电信、中国移动、中国联通。
城域网是较大型的局域网，需要的成本较高，但可以提供更快的传输速率。它改进了局域网中的传输介质，扩大了局域网的覆盖范围，覆盖范围可以包含一个大学校园或城市，主要作用是将同一城市内不同地点的主机、数据库以及局域网等连接起来。城域网与广域网作用相似，但实现方式和性能不同。城域网是大型的局域网，使用的技术有以太网（10Gbit/s、100Gbit/s）、全球互通微波访问（World Interoperability for Microwave Access，WiMAX），这与局域网技术相似。
2.按网络的使用者分类
计算机网络按网络的使用者可分为公有网络和私有网络。
公有网络（Public Network）是指电信公司（国有或私有）出资建造的大型网络。“公有”的意思就是所有愿意按电信公司的规定支付费用的人都可以使用这种网络。Internet就是全球最大的公有网络。
私有网络（Private Network）是某个部门为本单位的特殊业务工作需要而建造的网络。这种网络不向本单位以外的人提供服务。例如，军队、铁路、电力等系统均有自己的私有网络。
公有网络和私有网络都可以处理多种业务。如果它们传送的是计算机数据，则分别称为公用计算机网络和专用计算机网络。