二、计算机网络
计算机网络是利用通信设备和网络软件，把在地理位置上分散而功能独立的多个计算机及其他智能设备以相互资源共享和进行信息传递为目的连接起来的一个系统。
（一）计算机网络的分类
计算机网络有多种不同的类型，分类的方法也有很多。按网络覆盖的地理范围进行分类是常见的分类方法，不同规模的网络将采用不同的技术。依照这种方法，可以把计算机网络分为三类：局域网、城域网和广域网。
1.局域网
局域网（local area network，LAN）是指地理范围在较小的区域（1～10 km）内，使用专用的高速通信线路把许多计算机相互连接而成的网络。局域网常见于一栋大楼、一家公司、一个医院、一所学校和政府机构，是计算机网络中最流行的一种形式。
局域网的主要特点是为一个单位所拥有，传输距离有限；使用专用的、多台计算机共享的传输介质，数据传输速率高（10Mb/s～10Gb/s），传输可靠性高；通信延迟时间较短；成本低、易组网、容易管理、使用灵活方便等。
常见的局域网主要有以太网（Ethernet）、异步传输模式网络（asynchronous transfer model，ATM）、光纤分布数据接口（fiber optic distributed data interface，FDDI）和无线局域网（WLAN）。
2.城域网
城域网（metropolitan area network，MAN）是一种介于局域网和广域网之间的高速网络，覆盖地理范围为几千米至几十千米，一般是在一个城市范围内建立的计算机通信网络。城域网的一个重要用途是用作骨干网，通过它将位于同一城市内不同地点的主机、数据库及局域网等互相连接起来。网中传输时延较小，传输媒介主要采用光缆，传输速率达到100Mb/s以上。
3.广域网
广域网（wide area network，WAN）也称远程网络，覆盖地理范围可以从几十千米到几千千米。它能连接多个城市或国家，或横跨几个洲，并能提供远距离通信，形成国际性的远程网络。
与局域网相比，广域网的主要特点是覆盖范围大、传输速度低、传输误码率高。常见的广域网主要有公用电话交换网（PSTN）、数字数据网（DDN）、中国共用分组交换数据网（China PAC）、帧中继网（FR）和综合业务数字网（ISDN）等。
（二）计算机网络的拓扑结构
计算机网络的拓扑结构是决定网络特性的关键技术之一。简单地说，网络拓扑结构就是网络中计算机的连接方式，主要有以下几种结构：
（1）总线型结构。总线型结构是将所有计算机都接入同一条通信线路。它的优点是节点连入或从网络中卸下都非常方便，成本较低，布线简单；缺点是计算机发送信息时要竞用总线，容易引起冲突，造成传输失败。
（2）星形结构。星形结构存在一个中心设备，各台计算机都有一根线直接连接到中心设备。它的优点是结构简单，组网容易，控制处理较为简便，计算机故障影响范围小且容易检测和排除；缺点是一旦主控机出现故障，会引起整个系统的瘫痪。
（3）环形结构。在环形结构中，计算机与两个相邻计算机相连，网络中的所有计算机构成一个闭合的环，环中的数据沿着一个方向绕环逐站传输。它的优点是结构简单，成本低；缺点是环中任意一点的故障都会引起网络瘫痪，可靠性较低。
（三）常见网络硬件设备
常见的网络硬件设备主要包括以下几类：
（1）传输介质。常见的网络传输介质可分为两类：一类是有线的；另一类是无线的。有线的传输介质主要有同轴电缆、双绞线、光导纤维（简称“光纤”）等；无线的传输介质有无线电波、微波、红外线、卫星和激光等。
（2）网络适配器。网络适配器（network interface card，NIC），俗称网卡，是插在计算机总线插槽内或某个外部接口上的电路卡，目前已大多集成在主板中。计算机通过网卡接入网络。网卡有很多种，不同类型和速度的网络需要使用不同种类的网卡。按所支持的带宽分类，有10 Mb/s网卡、10/100 Mb/s自适应网卡、1000 Mb/s网卡和10 Gb/s网卡等。
（3）集线器。集线器（hub）是一个将多台计算机连接起来组成一个局域网的设备，是局域网的星形连接点。局域网里的每个工作站是用双绞线连接到集线器上的，由集线器对工作站进行集中管理。
（4）交换机。交换机（switch），也称为交换式集线器，是为接入的任意两个网络节点提供独享带宽的高速通信的网络设备。作为高性能的集线设备，交换机已经逐步取代了集线器而成为计算机局域网的关键设备。
（5）路由器。路由器（router）犹如网络间的纽带，可以把多个不同类型、不同规模的网络彼此连接起来，组成一个更大范围的网络，是实现局域网与广域网互联的主要设备。例如，学校的校园网与路由器相连，再将路由器与互联网相连，即可将校园网内的计算机接入互联网。
（四）互联网技术
1.互联网发展概况
互联网（Internet），又称为国际计算机互联网，是目前世界上影响最大的计算机网络，它以TCP/IP网络协议为基础，将世界各地的不同类型、不同规模、处于不同地理位置的计算机网络互联成为一个超级计算机网络。
互联网源于1968年美国国防部高级研究计划局（DARPA）提出并赞助的ARPANET计划。我国于1994年正式接入互联网，通过中国科技网（CSTNET）、中国教育和科研计算机网（CBNET）、中国公用计算机互联网（CHINANET）和中国金桥网（CBNET）四大骨干网实现了和互联网的TCP/IP连接，从而开通了互联网的全功能服务。
2019年8月30日，中国互联网络信息中心（CNNIC）发布的第44次《中国互联网络发展状况统计报告》指出，截至2019年6月，我国网民规模达8.54亿，较2018年底增长2598万，互联网普及率达61.2%，较2018年底提升1.6个百分点。
2.互联网提供的主要服务
互联网由大量的计算机和信息资源组成，它为网络用户提供了非常丰富的功能，称为网络服务。常见的网络服务有以下几种：
（1）万维网信息浏览。World Wide Web简称WWW或Web，也称万维网，是互联网的多媒体信息浏览、查询工具，是互联网发展最快和使用最广的服务。在万维网上需要使用浏览器来浏览网页。使用浏览器浏览信息时，只需要在浏览器的地址栏中输入相应的URL即可。万维网提供丰富的文本、图形、音频、视频等多媒体信息，并将这些内容使用超文本的链接技术连接在一起，使得用户可以方便地在各个页面之间进行浏览。
（2）电子邮件（E-mail）。电子邮件是一种用电子手段提供信息交换的通信方式，是互联网应用最广的服务。通过E-mail系统，通信双方可以快速方便地收发电子邮件，而且不受用户所在的地理位置限制，可以与世界上任何一个角落的网络用户联系。电子邮件可以是文字、图像、声音等各种形式。
（3）文件传输。文件传输协议（file transfer protocol，FTP）使得不同的计算机系统之间可以共享文件，为互联网用户提供了在网上传输各种类型文件的功能，是互联网的基本服务之一。
3.TCP/IP协议
互联网通过路由器将不同类型的网络互联在一起，采用TCP/IP协议控制各网络之间的数据传输。TCP和IP是众多协议中非常重要的两个核心协议。
（1）IP地址。像每一部电话都具有一个唯一的电话号码一样，网络上的每台计算机（包括路由器）也需要一个唯一的可识别的地址，这个地址称为IP地址。IP地址是一个逻辑地址，其目的是屏蔽物理网络细节，使得互联网看起来是一个整体的网络。
IPv4是IP协议的第四版，是第一个被广泛使用的版本。从2011年开始，主要用在个人计算机和服务器系统上的操作系统基本上都支持高质量IPv6配置产品。2012年6月6日，国际互联网协会举行了世界IPv6启动纪念日，这一天，全球IPv6网络正式启动。多家知名网站于当天全球标准时间0点（北京时间8点整）开始永久性支持IPv6访问。2017年11月26日，中共中央办公厅、国务院办公厅印发《推进互联网协议第六版（IPv6）规模部署行动计划》。2019年4月16日，工业和信息化部发布《关于开展2019年IPv6网络就绪专项行动的通知》。
2020年3月23日，工业和信息化部发布《工业和信息化部关于开展2020年IPv6端到端贯通能力提升专项行动的通知》，要求到2020年末，IPv6活跃连接数达到11.5亿，较2019年8亿连接数的目标提高了43%。
（2）域名系统。由于数字形式的IP地址难以记忆和理解，因此互联网引入了一组具有助记功能的英文简写名来代替IP地址，称为域名（Domain Name）。为了避免重名，域名采用层次结构，用圆点将各级子域名之间分隔开来，从右至左分别为顶级域名、二级域名、三级域名等。例如，域名http：//www.pku.edu.cn/表示中国（cn，顶级域名）教育机构（edu，二级域名）北京大学（pku，三级域名）的网络地址。