第6章 计算机网络基础

社会的信息化、数据的分布处理以及各种计算机资源共享等应用需求推动了计算机朝着网络化方向发展； 计算机网络是计算机技术和通信技术相结合的产物； 计算机网络是计算机技术的一个重要发展方向。 本章主要内容 计算机网络概述 数据通信基础 局域网技术基础 网络操作系统和网络计算模式

6.1计算机网络概述 本节主要内容 计算机网络的概念与功能 计算机网络的产生与发展 计算机网络的组成与分类 计算机网络的体系结构等

6.1.1计算机网络概念与功能 ⒈计算机网络 ⒉计算机网络的组成 计算机网络是利用通信线路和通信设备，把分布在不同地理位置的具有独立功能的多台计算机、终端及其附属设备互相连接，按照网络协议进行数据通信，由功能完善的网络软件实现资源共享的计算机系统的集合。 ⒉计算机网络的组成 计算机网络主要包括连接对象、连接介质、连接控制机制和连接方式与结构四部分组成。

计算机网络连接对象 计算机网络连接介质 计算机网络控制机制 计算机网络的目的 计算机网络连接的对象包括各种类型的计算机或其它数据终端设备； 计算机网络的连接介质包括通信线路和通信设备； 计算机网络控制机制 计算机网络的控制机制包括各层的网络协议和各类网络软件。 计算机网络的目的 计算机网络是以实现远程通信和资源共享为目的，是大量分散但又互联的计算机的集合。

计算机网络的功能 ⑴资源共享 计算机资源主要指计算机硬件资源、软件资源和数据资源。可以在计算机网络范围内提供对处理设备、存储设备、输入输出设备等资源的共享，也可以在计算机网络上访问各种数据库，可以得到网络文件传送服务、远程进程管理服务和远程文件访问服务，从而避免软件重复开发以及数据资源的重复存储。 ⑵信息交换 计算机网络为分布在不同地理位置的计算机用户提供了强有力的通信手段。通过计算机网络可以传送电子邮件、发布新闻消息、电子商务、远程教育和远程医疗等活动。 ⑶分布式处理 利用网络技术可以将许多小型机或微机连成高性能的计算机系统，使其具有解决复杂问题的能力。这种协同工作、并行处理要比单独购置高性能的大型计算机便宜得多。

6.1.2计算机网络产生与发展 ⑴面向终端的计算机网络 ⑵计算机通信网络 ⑶计算机互联网络 ⑷第四代计算机网络 随着互联网的迅猛发展和需求大幅度增加，促使网络由低速向高速、由共享到交换、由窄带向宽带方向迅速发展，即由传统的计算机互联网络向高速互联网络发展。 如今，以IP技术为核心的计算机网络将成为网络的主体。 网格技术将整个Internet整合成一个巨大的超级计算机，实现计算资源、存储资源、数据资源、信息资源、通信资源、软件资源和知识资源的全面共享。

6.1.3计算机网络组成与分类 ⒈计算机网络的组成 处于不同位置的、具有独立功能和不同资源的计算机系统，通过通信设备和线路连接起来，形成计算机网络，在网络协议软件的支配下实现不同用户对网络资源的共享。从网络逻辑功能角度，可以将计算机网络分为资源子网和通信子网，如下图所示。

计算机网络的基本组成部分 ⑴计算机系统 ⑵通信设备及线路 ⑶网络协议 ⑷网络软件 运行用户程序担负数据处理的计算机系统、终端、集中器等。 包括通信处理机、网络节点机、调制解调器、通信线路等。 ⑶网络协议 如TCP/IP协议、NetBEUI协议、IPX/SPX协议。它是通信双方关于通信如何进行所达成的协议。 ⑷网络软件 在网络环境下使用和运行或者控制和管理网络工作的计算机软件。根据软件的功能，计算机网络软件可分为网络系统软件和网络应用软件两大类型。

⒉计算机网络的分类 ⑴按照地理范围分类 ⑵按照交换方式分类 ⑶按拓扑结构分类 ⑷还可以按照传输媒体、信道带宽和用户种类进行分类。 按照地理范围，计算机网络可以分为广域网、局域网和城域网三种。 ⑵按照交换方式分类 按照网络的交换方式，计算机网络可以分为电路交换网、报文交换网和分组交换网三种。 ⑶按拓扑结构分类 从拓扑结构的观点看，计算机网络由一组结点和连接这些结点的链路所组成。计算机网络可分为星形网、环形网、总线网、树型网和网形网。 ⑷还可以按照传输媒体、信道带宽和用户种类进行分类。

6.1.4计算机网络体系结构 现代计算机网络是按照网络层次结构的基本概念来进行设计的。 将计算机网络的层次、网络拓扑结构、各层的功能划分以及每层协议与接口总称为计算机网络体系结构。

⒈网络体系结构的基本概念 ⑴协议分层 ⑵协议与接口 ⑶协议与服务 分层模型(layering model)就是研究如何把计算机网络的通信问题分为几个小问题，每个小问题对应到一个层次，定义每一层的功能。每一层都建立在它的下层之上，每一层的目的都是向它的上一层提供一定的服务，而这种服务实现的细节对上层屏蔽。 ⑵协议与接口 要想让两台计算机进行通信，必须让它们采用相同的信息交换规则。通常把在计算机网络中用于规定信息的格式以及如何发送和接收信息的一套规则称为网络协议(network protocol)或通信协议(communication protocol)。 计算机网络中不同功能层之间的通信规约称为接口。它是两个实体之间的交接部分，是数据流穿越界面的约定。这类约定有物理的、逻辑的、或过程的等多个方面的约定。在第N层和第N+1层之间的接口称为N/(N+1)层接口。 ⑶协议与服务 在协议的控制下，下层能够向上层提供服务。所谓下层提供的服务就是上层能够看得见的功能。实体利用协议来实现它们的服务的定义。协议定义的是同层对等实体间交换的帧、分组和报文的格式和意义的一组规则。协议是水平的(即同层)，而服务是垂直的(即相邻但不同层)。协议的基本功能包括连接控制、数据传输规则或线路控制、报文的分组和组装、排序功能、路由选择功能、差错控制、流量控制及信道复用。

⒉开放系统互连参考模型 各计算机厂家都在研究和发展计算机网络体系，相继发表了本厂家的网络体系结构。 为了把这些计算机网络互连起来，达到相互交换信息、资源共享、分布应用，国际标准化组织ISO(International Standards Organization)提出了开放系统互连参考模型RM/OSI (Reference Model/Open System Interconnection)。 该参考模型将计算机网络体系结构划分为七个层次，1982年4月形成国际标准草案，作为发展计算机网络的指导标准。

ISO/OSI参考模型定义的网络通信七个功能层分别为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层，并规定了每层功能以及不同层如何协调。

⑴物理层 ⑵数据链路层 ⑶网络层 ⑷传输层 ⑸会话层 ⑹表示层 ⑺应用层 物理层是OSI的最低层，其任务是为数据链路层提供物理连接。 数据链路层简称链路层，鉴于物理层仅提供原始的比特传输，所以数据链路层的主要功能是对高层屏蔽传输介质的物理特性，保证两个相邻节点(共享一条物理信道)间的数据以帧(frame)为单位的无差错传输。 ⑶网络层 网络层的主要功能是以数据链路层的无差错传输为基础，为网络内任意两个设备间数据的交换提供服务，并进行路径选择和拥挤控制。 ⑷传输层 传输层也被称为运输层或传送层。该层的目的是对高层隐蔽下面各层的结构，提供一种独立于下层的传输服务，使源主机与目标主机之间好像是点—点连接起来的一样。 ⑸会话层 该层又称为对话层，它是用户到网络的接口。该层的任务是为不同系统中两个用户进程建立会话连接，并管理它们在该连接上的对话，使它们之间按顺序正确地完成数据交换。 ⑹表示层 表示层主要处理用户信息的表示问题。表示层提供应用实体间数据的表示服务，主要是所交换的数据的语法，目的是解决应用系统间格式和数据表示的差别。 ⑺应用层 应用层是OSI参考模型的最高层。该层的任务是负责两个应用进程之间的通信，即为网络用户之间的通信提供专用的应用程序包，如电子邮件、文件传输、数据库存取等。

⒊TCP/IP网络协议 TCP/IP(传输控制协议/网际协议)是一个卓越的、历史悠久的协议族，是1969年随ARPANET网的出现而产生的标准。TCP/IP是由两个协议组成，即传输控制协议(TCP)和网际协议(IP)，现在TCP/IP成了一组协议的代名词。

⑴TCP/IP的网络体系结构 TCP/IP网络协议包括4个层次： 第一层为网络接口层 第二层为网际层 第三层为传输层 第四层为应用层 表示TCP/IP的实现基础，Others包括如下协议：MILNET，IEEE802.3 CSMA/CD，IEEE802.4 TOKEN BUS及IEEE802.5 TOKEN RING。 第二层为网际层 IP为网际协议、ICMP为网际报文控制协议、ARP为地址分析协议、RARP为反向地址分析协议。 第三层为传输层 TCP为传输控制协议、UDP)为用户数据报协议、NVP为网络语音协议。 第四层为应用层 SMTP为简单邮件传送协议、DNS为域名服务、NSP为名字服务协议、FTP为文件传输协议、TELNET为通讯网络。

⑵TCP/IP的功能 ①物理层 ②链路层 ③网络层 ④传输层 ⑤应用层 物理层不是TCP/IP协议的一部分，而是TCP/IP组成应用网络时的硬件设备。 ②链路层 链路层和物理层一样也不是TCP/IP协议的一部分，而是TCP/IP存在的各种通信网络和TCP/IP之间的接口。 ③网络层 网络层由四部分组成，即IP协议、ICMP协议、ARP协议和RARP协议。 ④传输层 传输层由三个协议组成，即TCP协议、UDP协议和NVP协议。 ⑤应用层 TCP/IP在这组中的服务主要有简单邮件传输服务SMTP、域名服务DNS、远程终端访问TELNET、文件传输协议FTP及名字服务协议NSP。

6.2数据通信基础 数据通信是计算机网络系统的重要组成部分； 计算机与计算机之间的信息交换、信息共享等，都必须要依靠完善的通信技术来实现； 数据通信系统一般由数据传输设备、传输控制设备和传输控制规程及通信软件组成。

6.2.1数据通信系统组成 信源就是信息源，是通信系统中要传送的对象； 变换器则把信息变换成适合于信道传输的电信号； 反变换器的功能与变换器相对，把由信道传输过来的电信号反变换成接收端所需的信息； 信宿就是信息的接收者。 在实际通信中，不可避免地会有干扰，我们把所有各种干扰等效成为一个总的噪声源，作用于信道上。

6.2.2数据传输信道 从广义上讲，可以将信道理解为电信号的传输介质和有关中间通信设备，它是传输信号的路径。在通信系统中，各种信号都要通过信道才能从一端点传至另一端点，信道中的设备包括传输媒体及相关设备，它是实现数据通信的基础。

⒈信道的分类 ⑴以信道的传输媒体来分，有有线信道和无线信道。对称电缆、同轴电缆、光纤电缆等为有线信道。短波、微波、卫星等为无线信道。 ⑵以信道多路复用的形式分为频率分割复用信道和时间分割复用信道等。 ⑶以信道中传输的信息分为模拟信道、数字信道及模拟一数字混合信道。模拟信道传输连续的模拟信号，例如电话信号等。数字信道传输离散的数字信号，即以“1”和“0”二进制码所构成的数字序列。

⒉信道通信方式 ⑴单工通信 ⑵半双工通信 ⑶全双工通信 这种方式通信线上的数据始终按一个方向传送。为了保证数据传送的正确，接收端要对接收的数据进行校验，若校验出错，接收端请求重发原信息。请求重发的信号是监测信号，其方向与数据信息方向相反，为此，单工通信的线路一般采用两个信道，一个传送数据，一个传送控制信号，简称二线制。 ⑵半双工通信 数据信息可以双向传送，但同一时刻一个信道只允许单方向传送，这种方式要求通信双方都有发送装置。由于这种通信方式需要频繁地调换信道的方向，故效率较低。 ⑶全双工通信 全双工通信是指在同一时刻，能同时进行双向通信。全双工通信系统的线路结构通常采用四线制，有两个信道进行信息传输，有两个信道用于监测信息。这样通信线路两端的发送/接收装置就能够同时发送/接收信息。全双工通信效率高，控制简单，但组成系统造价高，适用于计算机之间的通信。

⒊信道的带宽 带宽是指信道能传送信号的频率宽度，即可传送的信号的最高频率与最低频率之差。例如，一个标准电话电路的频带为300Hz-3400Hz，则带宽为3100Hz。通常用带宽来描述传输介质的传输容量，介质的容量越大，带宽就越宽，通信能力就越强，传输率也越高。 衡量传输能力的指标可以使用比特率或波特率。 比特率描述数字信号的传输速率，即单位时间内传输二进制代码有效位数，单位为bps(bit per second)或b/s。 波特率描述调制速率，即线路中每秒传送的波形的个数，其单位为波特(baud)。 两者的换算关系为： 比特率＝波特率×log2N 其中，N为一个脉冲信号表示的有效状态数。例如，当脉冲信号仅表示为0，1两种状态时，N＝2。此时，比特率等于波特率。

6.2.3数据传输方式 ⒈基带传输 计算机及其外部设备之间产生和交换的数字信息是由二进制代码“1”和“O”组成。在通信系统中，数字信息必须转换为电信号传送，表示一串二进制代码“1”和“O”的最方便的波形就是方波，方波信号固有的频带称为基带。在信道上直接传送数据的基带信号称为基带传输。显然，基带传输要求信道的频带很宽，传输速率愈高，频带就要愈宽。 ⒉频带传输 采用基带进行信息传输，传输速度和距离受到限制，会引起信号衰减。在数据远程通信系统中，主要是利用原有电报和电话通信系统的传输线路进行数据传输，由于这些线路距离较长，不能直接传送基带信号。因此，必须把要传送的方波信号变换成被调制的信号，然后再送到传输线路上，这种变换称为调制。通常是用基带信号对一个模拟的载波的某些参量进行控制，使这些参量随方波信号变化，经过调制的信号亦被称为已调制信号。它通过信道传送到接收端，在接收端必须将已调制信号还原成原来的直流信号，这种逆变换称为解调。 载波通常是正弦波，可用Acos(ωt+φ)表示，其幅度(A)、角频率(ω)、相位(φ)三个参量是可以控制的。因此，数据传输可以采用幅度调制、频率调制、相位调制三种基本调制方式。 调制和解调由调制解调器(MODEM)来实现。

6.2.4数据交换技术与差错控制 ⒈数据交换技术 ⑴线路交换 ⑵报文交换 ⑶分组交换 数据通过网络从信源传输到信宿采用的交换技术可分为线路交换和存储转发交换两大类。具体方法线路交换、报文交换和分组交换。 ⑴线路交换 线路交换的通信过程分为线路建立、数据传输和线路拆除三种状态。在数据传输的全部时间内通信双方完全占有线路，数据传输速度快，但线路利用率较低。 ⑵报文交换 报文从信源传送到信宿采用存储转发的方式，利用系统中数据传输的路径算法，确定报文的下一个结点并将数据发送到确定的结点并存在交换机内存中，这样就将报文一站一站地从发送点传送到接收点。将需要传输的整块数据加上控制信息后称为报文。 ⑶分组交换 分组交换(Packet Switching)也称为包交换，结合了线路交换和报文交换的优点，是现代计算机网络的技术基础。数据在传送时先划分成一个个数据段，在每一个数据段前加上收发控制信息，就构成了一个分组。每个分组规定了最大长度、都携带一些相关的目的地址信息和分组序列，系统根据分组中的目的地址信息，利用网络中数据传输的路径选择算法选择路由，分组数据被一步步传下去，直至目的计算机。

6.2.5数据传输介质 ⒈有线介质 ⑴双绞线 ⑵同轴电缆 ⑶光缆 ⒉无线介质 ⑴微波 ⑵红外线 ⑶激光

6.3局域网技术基础 局域网是计算机网络的一种，在一个较小的范围(一个企业、机关、学校等单位)内，利用通信线路将众多计算机及外设连接起来，达到数据通信和资源共享的目的。 局域网技术是当前计算机网络研究和应用的一个热点，也是目前技术发展最快的领域之一。 局域网作为一种重要的基础网络得到广泛的应用。

6.3.1局域网概述 从功能讲，局域网是由一组计算机和其他设备在物理地址上彼此相隔不远，允许用户相互通信和共享资源的互联系统。 从技术讲，局域网是由特定类型的传输介质和网络适配器互联的计算机，并受网络操作系统监控的网络系统。

局域网的特点 ⑶局域网与广域网应用领域不同 ⑷局域网与广域网侧重点不同 ⑴较小的地域范围 ⑵高传输速率和低误码率 仅用于办公室、机关、工厂、学校等内部联网，其范围没有严格的定义，但一般认为距离为O.1-25km。而广域网的分布是一个地区，一个国家乃至全球范围。 ⑵高传输速率和低误码率 局域网传输速率一般为1-1000Mbps，千兆位局域网也已开始推出。 ⑶局域网与广域网应用领域不同 局域网一般在单位或部门内部控制、管理和使用，而广域网往往是面向一个行业或全社会服务。局域网一般是采用同轴电缆、双绞线等建立单位内部专用线，而广域网则较多租用公用线路或专用线路，如公用电话线、光纤和卫星等。 ⑷局域网与广域网侧重点不同 局域网侧重共享信息的处理，而广域网一般侧重共享信息准确无误及传输的安全性。

局域网的主要技术特征 ⑴拓扑结构 ⑵传输形式 ⑶介质访问控制方法 局域网具有星型、环型、总线形或树型等几种典型的拓扑结构。 局域网的传输形式有两种：基带传输与宽带传输。 ⑶介质访问控制方法 介质访问控制方法即信道访问控制方法(简称访问方法)主要包括固定分配、需要分配、适应分配、探询访问和随机访问等五类。 设计一个好的介质访问控制协议主要有协议要简单、获得有效的通道利用率、对网上各站点的用户公平合理等三个基本目标。

6.3.2局域网体系结构 和广域网相比，局域网的标准化研究工作开展得比较及时； 1984年3月IEEE802被ISO作为国际标准(相应称为ISO802)； 局域网中最有代表性的以太网(Ethernet)的规范与IEEE802.3很相近。 IEEE802.3局域网是一种基带总线局域网，采用IEEE802.3标准实现的产品都直接使用曼彻斯特编码。允许的最大电缆长度为500m，可使用中继器将电缆连接起来以使网络扩展到较大的范围，但限定中继器不能多于4个。 100Base-T的快速以太网技术已被广泛应用，使用光纤作为传输介质的千兆位以太网的传输速率达到了100Mb/s，结点之间的距离可以达到几十公里，成为当前局域网和城域网建设中的骨干网络的首选技术。 千兆位以太网最大的优点在于它对现有以太网的兼容，使广大的以太网用户能够在保留现有应用程序、操作系统、IP、IPX等协议及网络管理平台与工具的同时，可以对现有以太网进行平滑、无中断的升级。

6.3.3计算机网络设备 计算机与计算机或工作站与服务器进行连接时，除了传输介质以外，还需要在计算机内部安装网络接口板(即网卡)以及实现计算机之间通信的中介设备，包括各种网络传输介质连接器、中继器、集线器、交换机、路由器等设备。

⒈网卡 网卡(Network Interface Card，NIC)是插入到主板总线插槽上的一个硬件设备，它的功能是完成网络的物理层连接，属于数据链路层设备，如图所示。 网卡的种类很多，不同的网络布线方式需要具有不同接口的网卡。 网卡接口包括BNC、AUI和RJ-45。 随着总线技术的发展，网卡又有8位ISA网卡、16位ISA网卡、32位EISA网卡、32位VESA网卡、32位MCA网卡、32位PCI网卡、16/32位PCMCIA网卡等，其中16位ISA网卡和32位PCI网卡是使用最广泛的网卡。

网卡的主要参数 ⑴MAC地址 ⑵IRQ中断号 ⑶I/O端口 ⑷Base Memory 中断请求(Interrupt Request)是每一个计算机外设和CPU通信的基本参数，因此要保证网卡正常工作，必须要设定正确的IRQ号。 ⑶I/O端口 I/0端口是计算机外设和CPU通信的桥梁，不同的外部设备使用不同的I/O端口，以实现和不同外设之间的数据交换。 ⑷Base Memory 网卡上一般带有自己的内存，用作网卡和计算机CPU之间通信的缓冲。网卡上的内存可以互相映射，从而实现网卡和计算机之间快速的数据交换。

⒉中继器 中继器属于网络物理层互联设备，由于信号在网络传输介质中有衰减和噪音，使有用的数据信号变得越来越弱，因此为了保证有用数据的完整性，并在一定范围内传送，要用中继器把所接收到的弱信号分离，并再放大以保持与原数据相同。 中继器的连接方式如图所示。

⒊集线器 集线器(Hub)和中继器类似，也属于网络物理层互联设备，可以说是多端口的中继器。 集线器的连接方式如图所示。 作为网络传输介质间的中央节点，它克服了介质单一通道的缺陷。 如果以集线器为中心，当网络系统中某条线路或某节点出现故障时，不会影响网上其他节点的正常工作。

集线器的种类 ⑴无源集线器 ⑵有源集线器 ⑶智能集线器 只负责把多段介质连接在一起，不对信号做任何处理，每一种介质段只允许扩展到最大有效距离的一半。 ⑵有源集线器 它具有对传输信号进行再生和放大从而扩展介质长度的功能。 ⑶智能集线器 除具有有源集线器的功能外，还可将网络部分功能集成到集线器中，如网络管理、选择网络传输线路等。 集线器技术发展迅速，已出现交换技术(在集线器上增加了线路交换功能)和网络分段方式，提高了传输宽带。集线器又分为切换式、共享式和可堆叠共享式三种。

⒋网桥 网桥(Bridge)是一个局域网与另一个局域网之间建立连接的桥梁。 网桥属于数据链路设备，网桥根据数据帧源和目标的物理地址决定是否对数据帧进行转发，这在一定程度上提高了网络的有效带宽。 它的作用是扩展网络和通信手段，在各种传输介质中转发数据信号，扩展网络的距离，同时又有选择地将有地址的信号从一个传输介质发送到另一个传输介质，并能有效地限制两个介质系统中无关紧要的通信。 网桥可分为本地网桥和远程网桥。 在网络的本地连接中，网桥可以使用内桥和外桥。内桥是文件服务器的一部分，通过文件服务器中的不同网卡连接起来的局域网，由文件服务器上运行的网络操作系统来管理。外桥安装在工作站上，实现两个相似或不同的网络之间的连接。

⒌交换机 交换机(Switch)属于数据链路层互联设备，可看作是多端口的桥(Multi-Port Bridge)。 网络交换技术是近几年来发展起来的一种结构化的网络解决方案。它是计算机网络发展到高速传输阶段而出现的一种新的网络应用形式。 虽然以太网的集线器和交换机都起着局域网的数据传送“枢纽”的作用，但是两者有着根本的不同。 传统的集线器是将某个端口传送来的信号经过放大后传输给所有其他端口，而交换机能够通过检查数据包中的目标物理地址来选择目标端口。

⒍路由器 路由器(Router)属于网络层互联设备，用于连接多个逻辑上分开的网络。 路由器有自已的操作系统，运行各种网络层协议(如IP、IPX、AppleTalk等协议)，用于实现网络层的功能。 路由器有多个端口，端口分成LAN端口和串行端口(即广域网端口)，每个LAN端口连接一个局域网，串口连接其它路由器(如电信部门)，将局域网接入广域网。 路由器的主要功能是路由选择和数据交换，当一个数据包到达路由器时，路由器根据数据包的目标逻辑地址，查找路由表，如果存在一条到达目标网络的路径，路由器将数据包转发到相应的端口。如果目标网络不存在，数据包就被丢弃。

⒎网关 在一个计算机网络中，当连接不同类型而协议差别又较大的网络时，则要选用网关设备。 网关的功能体现在OSI模型的最高层，它对协议进行转换，对数据重新分组，以便在两个不同类型的网络系统之间进行通信。 由于协议转换很复杂，一般来说，网关只能进行一对一转换，或是少数几种特定应用协议的转换，网关很难实现通用的协议转换。 用于网关转换的应用协议有电子邮件、文件传输和远程工作站登录等。

⒏网络机柜 为了结构化布线的需要，在主配线间(Main Distributed Facility，MDF)或中间配线间内往往安装一组机柜。 各种各样的网络设备(如交换机、路由器、集线器等)通过配线架安装在机柜中，使得网络布局更加清晰、合理，便于维护和管理。

6.４网络操作系统和网络计算模式 计算机网络的基本功能是通信和资源共享。 要实现其功能，必须在计算机网络的各个节点(包计算机和网络设备)上安装相应的软件，这些软件一般被称为网络系统软件。 随着计算机技术的不断发展，计算机的各种部件、计算机的体系结构都在快速升级，计算机的各种资源利用率也应该相应地提高，这就推动了计算机操作系统的不断发展。 同时，随着计算机网络的发展，涌现出许多高性能的网络计算模式。

6.4.1网络操作系统 网络系统软件用于控制和管理网络运行、提供网络通信和网络资源分配与共享功能，并为用户提供访问网络和操作网络的人机界面。 网络系统软件主要包括各种网络协议和网络通信软件、网络操作系统(Network Operating System，NOS)等。 广泛应用的TCP/IP协议以及各种类型的网卡驱动程序等都属于网络系统软件的范畴。 网络操作系统也是最重要的网络系统软件。 网络操作系统就是使得联网的计算机能够方便而有效地共享网络资源，为网络用户提供所需的各种网络服务的操作系统与协议的集合。 在计算机网络中，网络操作系统是为了管理网络中的共享资源，方便用户通信和方便用户使用网络，同时，网络操作系统也是网络用户和网络系统之间的接口。

⒈网络操作系统的功能 一般操作系统的功能； 网络通信功能； 网络服务功能； 网络管理功能； 网络性能监视。

⒉几种网络操作系统的比较 ⑴UNIX系统 ⑵Netware系统 ⑶Windows 2000/2003 Server ⑷Linux 在20世纪80年代，Novell几乎是网络的代名词，其产品Netware曾垄断网络操作系统市场长达四、五年之久，当时占全球80％以上的市场份额。 NetWare操作系统对网络硬件的要求很低、可以方便地组建无盘工作站网络、兼容DOS命令，其应用环境与DOS相似、具有相当丰富的应用软件支持、技术完善可靠。20世纪90年代中期，Microsoft公司的Windows NT系统后来居上，逐渐取代了Netware。 ⑶Windows 2000/2003 Server 作为全球最大的软件开发商，Microsoft公司的Windows系统不仅在个人操作系统中占有绝对优势，在网络操作系统领域，特别是在中低档服务器和一些规模中等的网络中，Windows 2000/2003 Server正在迅速发展。 ⑷Linux Linux最初是由芬兰赫尔辛基的Linux Torvalds开发，目前已经发展成为一个非常大的开发团体。可以说Linux是一个主要运行于PC机的UNIX克隆系统。它不仅具备全部的UNIX系统特征，而且保持了和POSIX标准的兼容，综合了主要UNIX派生系统(SysV，BSD以及OSF)的先进技术。由于其源代码的开放性，使得Linux的发展极其迅速，短短几年，就在操作系统领域奠定了坚实的基础。

6.4.2网络计算模式 ⒈集中式计算模式 ⒉C/S计算模式 ⒊对等计算 ⒋网格计算 集中式计算模式又称主机/终端模式。在20世纪60-70年代，运行在主机系统上的UNIX操作系统就是一个多用户、多任务和多进程的操作系统，用户终端仅仅是一个输入/输出设备。由于物理设备的限制，采用这种计算模式的所有计算数据和程序都只能位于主机系统上，终端没有独立的计算资源，从而形成典型的“集中存储、集中计算”模式，是一种胖主机/瘦客户机架构体系。这一阶段的网络应用主要是科学计算和数据处理。 ⒉C/S计算模式 20世纪80～90年代中期，微型计算机(PC)技术和局域网技术快速发展，C/S计算模式开始兴起。在C/S模式下服务器通常采用高性能的PC、工作站或小型机，并采用大型数据库系统，如Oracle，Sybase，Informix或SQL Server。客户端需要安装专用客户端软件。 C/S的优点是能充分发挥客户端PC的处理能力，很多工作可以在客户端处理后再提交给服务器，客户端响应速度快。缺点是C/S只适用于局域网。而随着互联网的飞速发展，移动办公和分布式办公越来越普及，这需要系统具有扩展性。另外，采用C/S模式，客户端需要安装专用的客户端软件，安装和维护工作量很大。还有，系统软件升级时，每一台客户机需要重新安装，其维护和升级成本非常高。 ⒊对等计算 对等计算(Peer-to-Peer，P2P)是在Internet上实施网络计算的新模式。在这种模式下，服务器与客户端的界限消失了，网络上的所有节点都可以“平等”共享其他节点的计算资源。 ⒋网格计算 网格计算(Grid computing)是网络计算的另一个具有重要创新思想和巨大发展潜力的分支。最初网格计算研究的目标是希望将超级计算机连接成为一个可远程控制的元计算机系统(Meta Computers)；现在，这一目标已经深化为建立大规模计算和数据处理的通用基础支撑结构，将网络上的各种高性能计算机、服务器、PC、信息系统、海量数据存储和处理系统、应用模拟系统、虚拟现实系统、仪器设备和信息获取设备(如传感器)集成在一起，为各种应用开发提供底层技术支撑，将Internet变为一个功能强大、无处不在的计算设施。