计算机网络是现代信息技术的基石，它连接了世界各地的设备，实现了数据和资源的共享。本章将从计算机网络的起源、定义、功能以及发展历程等多个角度，全面介绍计算机网络的基础知识。
1. 计算机网络的起源
计算机网络的概念最早可追溯到20世纪60年代，当时美国国防部高级研究计划局（ARPA）发起了ARPANET项目，旨在实现不同计算机之间的连接。这标志着计算机网络的诞生，并为后续的互联网发展奠定了基础。
2. 计算机网络的定义
计算机网络是指通过通信设备和传输媒体，将分布在不同地理位置的多个独立计算机系统连接起来，实现资源共享和信息交换的系统。其核心目标包括数据通信、资源共享、分布式处理和可靠性提升。
3. 计算机网络的功能
- 资源共享：允许用户共享硬件（如打印机）、软件（如应用程序）和数据（如文件）。
- 数据通信：支持用户之间快速、可靠地传输信息，如电子邮件和即时消息。
- 分布式处理：将复杂任务分解到多台计算机上协同完成，提高效率和可靠性。
- 高可靠性：通过冗余设计和故障恢复机制，确保系统在部分组件失效时仍能正常运行。
4. 计算机网络的分类
计算机网络可根据覆盖范围分为：
- 局域网（LAN）：覆盖较小区域，如办公室或校园，通常使用以太网技术。
- 城域网（MAN）：覆盖城市范围，常用于连接多个局域网。
- 广域网（WAN）：覆盖国家或全球，如互联网，依赖路由器和专线连接。
还可按拓扑结构（如星型、总线型、环型）和传输介质（如有线、无线）进行分类。
5. 计算机网络的发展历程
计算机网络的发展经历了多个阶段：
- 第一阶段（1960s-1970s）：以ARPANET为代表，实现了分组交换技术。
- 第二阶段（1980s）：TCP/IP协议的普及，奠定了互联网的基础。
- 第三阶段（1990s至今）：万维网（WWW）的诞生和移动互联网的兴起，推动了全球信息化。
6. 计算机网络的体系结构
计算机网络的体系结构通常采用分层模型，如OSI参考模型和TCP/IP模型。OSI模型分为七层（物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层），而TCP/IP模型更简化，分为四层（网络接口层、网际层、传输层、应用层）。这些模型帮助标准化网络协议，确保不同设备之间的互操作性。
7. 计算机网络的应用
计算机网络已渗透到生活的方方面面，包括：
- 互联网服务：如网页浏览、电子邮件和社交媒体。
- 企业应用：如内部办公系统和云计算。
- 物联网（IoT）：连接智能设备，实现自动化控制。
8. 总结
本章概述了计算机网络的基本概念、功能、分类和发展，为后续章节的学习打下了基础。随着技术的进步，计算机网络将继续演化，推动全球数字化进程。通过学习，读者可以更好地理解网络的工作原理和应用场景，为深入探索网络协议、安全和管理等内容做好准备。
