什么是计算机网络？
计算机网络是指在信息系统中通过共享介质在节点之间传输和交换数据的实践。网络不仅包括网络的设计、构建和使用，还包括网络基础设施、软件和策略的管理、维护与操作。
计算机网络使设备和终端能够连接到局域网（LAN），或连接到更大的网络（如互联网或私有广域网）。这是全球服务提供商、企业和消费者共享资源、使用或提供服务以及通信的基本功能。
网络使用者
操作网络所需的技能水平与给定网络的复杂性直接相关。例如，大型企业可能拥有数千个网络节点和严格的安全要求（如端到端加密），需要专业的网络管理员进行监督。相反，外行人可以通过简短说明书设置家庭Wi-Fi网络并进行基本故障排除。这两个例子都构成了计算机网络。
有线与无线网络
在物理层面，计算机网络主要有两种类型：
- 有线网络：需要使用物理介质在节点之间传输。铜基以太网电缆因其低成本和耐用性而流行，常用于企业和家庭的数字通信。光纤则用于更长距离、更快速的数据传输，但存在成本较高和组件更脆弱等权衡。
- 无线网络：使用无线电波通过空中传输数据，使设备无需任何电缆即可连接到网络。无线局域网（WLAN）是最著名和广泛部署的无线网络形式。其他选择包括微波、卫星、蜂窝和蓝牙。
通常，有线网络比无线网络提供更高的速度、可靠性和安全性；无线网络则提供更多的灵活性、移动性和可扩展性。
计算机网络类型
网络还可以根据设计和构建方式进行分类，包括软件定义网络（SDN）和覆盖网络等方法。按环境和规模分类包括LAN、园区网、WAN、数据中心网络和存储区域网络（SAN）：
- 局域网（LAN）：用于商业、政府和家庭环境，在特定域（如办公楼）内互连设备。
- 广域网（WAN）：连接多个LAN并链接大型地理区域，如总部和跨多个城市、州或国家的分支机构。
- 城域网（MAN）：类似于WAN，关键区别在于覆盖一个都市区域。可用于连接大城市内大公司的多个建筑物。
- 园区网（CAN）：规模小于MAN，连接定义地理区域内多个建筑物及其包含的网络基础设施。
- 存储区域网络（SAN）：支持从多个服务器到多个存储设备的连接，通常安全且支持灾难恢复。
- 无线局域网（WLAN）：最常见的是Wi-Fi，使用无线电技术形成LAN。
- 虚拟局域网（VLAN）：用于在同一物理网络内创建逻辑分段网络（覆盖网络概念）。
- 云网络：可指连接到公有、私有或混合云服务的网络基础设施和软件，也可指托管在云中的网络资源。
- 运营商网络：大型电信公司运营的这些网络是全球最大的网络之一，极其复杂、高度冗余且带宽极高。
网络拓扑
网络物理和逻辑的配置方式称为其拓扑。物理部署可能看起来相同，但网络的内部工作（其逻辑结构）区分了不同的网络架构：
- 星型网络：每个节点连接到中央枢纽，不直接连接到其他节点。
- 环型网络：每个节点有两个连接点链接到其他设备。
- 网状网络：每个节点连接到其他每个节点，通常成本高昂。
- 点对点网络：描述两个节点之间的专用连接。
- 总线网络：每个设备连接到称为总线的单根电缆。
- 树型网络：将多个星型网络连接到共享总线创建树型拓扑。
网络组件
从高层次看，计算机网络需要包括交换机、路由器和无线接入点等组件的物理网络基础设施。此外，网络有操作此类设备的基础固件。其他组件包括用于监控、管理和保护网络的软件：
网络设备 各种组件将有线或无线网络介质连接到计算设备。一侧是数据终端设备（DTE），如计算机和电话。这些设备连接到数据通信设备（DCE），如调制解调器、路由器、交换机和网关。网络协议和标准管理DTE连接到DCE以及不同类型DCE之间通信的机制。
链路 连接网络中设备的有线或无线网络介质称为链路。当今有线网络可使用铜双绞线、光纤或同轴电缆。无线链路使用不同协议通过Wi-Fi、蜂窝、卫星和微波技术发送数据和语音。
通信协议 定义网络设备如何相互连接的规范称为协议。TCP/IP模型根据促进网络通信的方面分为四个协议类别（层）：
- 物理层：指定设备如何连接到网络以及如何在使用的物理介质上传输位。
- 网络层：管理数据传输，数据放入包含寻址和路由指令的数据包中。
- 传输层：将数据流分解为包含通过IP地址的路由指令的离散数据包，确保无错误传递。
- 应用层：指定应用程序如何连接到网络并可以传输和接收数据包，包括安全协议。
计算机网络优势
计算机网络如今无处不在，带来各种好处：
- 便利性和灵活性：更快更容易访问各种信息和资源。
- 资源共享：高效且经济地访问服务器、打印机等资源。
- 创新：为新的业务方式、社区运营等创造机会，是物联网的基本要求。
- 数据存储：在数据存储中发挥关键作用，将数据从创建点传输到存储位置。
- 娱乐：访问庞大的娱乐选择，如游戏、音乐和视频。
网络风险
数据网络伴随自身一系列风险：
- 安全威胁：网络对黑客和其他恶意行为者是有吸引力的目标。
- 中断：网络服务提供商可能经历计划外中断。
- 配置错误：网络设备配置过程容易受到人为错误影响。
- 设备故障：网络设备可能经历硬件或软件相关故障。
- 电力损失：通信系统需要电力操作。
- 基础设施损坏：网络完整性取决于支持基础设施的持续可用性。
网络未来
有线和无线网络在未来几年将继续共存。随着对更高速度和带宽的需求持续，速度可能会增加。网络技术的进步提高了性能标准并减少了延迟。
SDN、软件定义WAN和网络虚拟化重塑了网络。它们可能会继续引入更多灵活性并减少对专有硬件的依赖。
人工智能、机器学习和自动化有可能显著影响网络性能和管理。鉴于网络攻击的威胁日益增长，AI可能在网络安全中扮演越来越重要的角色。