在上一篇文章中，我们学习了网络与因特网的基本概念、发展历程以及三种核心交换技术。本文将继续带你深入计算机网络的入门知识，系统讲解计算机网络的精确定义、多维度分类方法，以及衡量网络好坏的八大核心性能指标。所有知识点均整理为清晰的汇总表格，重点内容已加粗标注，方便大家快速掌握考点。
一、计算机网络的精确定义
计算机网络的精确定义并未全球统一，不同发展阶段有不同的表述，我们需要掌握两个最常用的定义。
1.1 两个核心定义对比
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定义类型 |
具体内容 |
核心关键词 |
重点说明 |
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最简单定义 |
计算机网络是一些互相连接的、自治的计算机的集合 |
互联、自治、集合 |
1. 自治是关键：指计算机有自己的硬件和软件，能独立运行 2. 集合：至少需要两台计算机 3. 仅由终端组成的分时系统不是计算机网络 |
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现阶段较好定义 |
计算机网络主要是由一些通用的、可编程的硬件互联而成的，能够传送多种不同类型的数据，并支持广泛的和日益增长的应用 |
通用硬件、多数据类型、多应用支持 |
1. 连接的硬件不限于普通计算机，还包括智能手机、智能设备等 2. 网络并非专门用于传送数据，可支持各种现有及未来的应用 |
重要提示：区分 "计算机网络" 和 "多处理机系统" 的关键是距离 —— 若中央处理机之间距离仅 1 米左右甚至更小，一般称为多处理机系统，而非计算机网络。
二、计算机网络的多维度分类
我们可以从不同角度对计算机网络进行分类，以下是最常用的五种分类方式。
2.1 按交换技术分类（已在上篇详细讲解）
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分类 |
核心技术 |
典型应用 |
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电路交换网络 |
建立专用物理通路，通信全程占用 |
传统电话网 |
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报文交换网络 |
整个报文作为整体存储转发 |
早期电报通信网（现已很少使用） |
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分组交换网络 |
将报文划分为小分组独立存储转发 |
现代计算机网络（因特网） |
2.2 按网络使用者分类
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分类 |
定义 |
特点 |
典型例子 |
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公用网 |
电信公司出资建造的大型网络，所有缴纳费用的人都可使用 |
面向公众，收费使用 |
中国电信、中国联通、中国移动的网络 |
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专用网 |
某个部门为本单位特殊业务需要建立的网络，不向外部提供服务 |
内部使用，安全性高 |
军队、铁路、电力等系统的内部网络 |
2.3 按传输介质分类
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分类 |
包含类型 |
特点 |
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有线网络 |
双绞线网络、光纤网络 |
传输速率高，稳定性好，受干扰小 |
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无线网络 |
WiFi 网络、蓝牙网络、移动通信网络 |
部署灵活，移动性好，受环境影响较大 |
2.4 按网络覆盖范围分类（重点掌握）
这是最常用的分类方式，必须记住对应的英文缩写和覆盖范围。
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分类 |
英文缩写 |
覆盖范围 |
作用 |
特点 |
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广域网 |
WAN |
几十公里到几千公里，可覆盖国家、地区甚至跨洲 |
因特网的核心部分，提供远距离高速连接，互联城域网和局域网 |
也称为远程网，使用高速链路 |
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城域网 |
MAN |
5~50 公里，一般覆盖一个城市 |
作为城市骨干网，互联大量企业、机构和校园局域网 |
逐渐成为现代城市信息服务基础设施 |
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局域网 |
LAN |
1 公里左右，如一个实验室、一幢楼或一个校园 |
单位内部高速通信 |
通常由某个单位单独拥有、使用和维护，速率通常在 10Mbps 以上 |
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个人区域网 |
PAN |
约 10 米 |
连接个人使用的电子设备 |
也称为无线个人区域网 (WPAN)，如蓝牙连接 |
实用提示：家里路由器背面的接口通常标记为 "WAN"（广域网接口，接光猫）和多个 "LAN"（局域网接口，接电脑、电视等设备）。
2.5 按拓扑结构分类
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拓扑结构 |
原理 |
优点 |
缺点 |
典型应用 |
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总线型 |
使用单根传输线连接所有计算机 |
建网容易，增减节点方便，节省线路 |
重负载时通信效率低，总线任意一处故障则全网瘫痪 |
早期以太网 |
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星型 |
每个计算机以单独线路与中央设备相连 |
便于集中控制和管理，单个节点故障不影响全网 |
成本高，中央设备对故障敏感 |
现代局域网（中央设备为交换机或路由器） |
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环形 |
将所有计算机的网络接口连接成一个环 |
结构简单，传输时延固定 |
单个节点故障可能导致全网瘫痪 |
令牌环局域网 |
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网状型 |
每个节点至少有两条路径与其他节点相连 |
可靠性高，容错能力强 |
控制复杂，线路成本高 |
广域网核心部分 |
三、计算机网络的八大核心性能指标（重中之重）
性能指标是衡量计算机网络好坏的关键，也是考试和面试的高频考点，必须熟练掌握。
3.1 基础性能指标（一）：速率、带宽、吞吐量
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性能指标 |
定义 |
单位 |
重点说明 |
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速率 |
连接在网络上的主机在数字信道上传送比特的速率，也称为比特率或数据率 |
比特每秒 (b/s 或 bps) kb/s(10³b/s) Mb/s(10⁶b/s) Gb/s(10⁹b/s) Tb/s(10¹²b/s) |
重要区别： – 速率单位中的 k=10³，M=10⁶，G=10⁹ – 数据量单位中的 K=2¹⁰，M=2²⁰，G=2³⁰ 1 字节 (Byte)=8 比特 (bit) |
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带宽 |
网络通信线路所能传送数据的能力，表示单位时间内从网络中某一点到另一点所能通过的最高数据率 |
与速率单位相同 |
1. 模拟信号中带宽指信号的频率范围（单位：赫兹） 2. 我们常说的 "家里网速 200 兆" 指的是出口带宽 200Mb/s |
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吞吐量 |
单位时间内通过某个网络、信道或接口的数据量 |
与速率单位相同 |
1. 受网络带宽或额定速率的限制 2. 实际吞吐量通常低于理论带宽，例如 1Gb/s 以太网实际吞吐量通常只能达到 700Mb/s 左右 |
常见误区：硬盘厂家标称容量使用十进制（1GB=10⁹字节），而操作系统使用二进制（1GB=2³⁰字节），这就是为什么 250GB 的硬盘在系统中显示只有约 232GB。
3.2 基础性能指标（二）：时延
时延是指数据从网络的一端传送到另一端所需的时间，由三部分组成。
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时延组成 |
定义 |
计算公式 |
影响因素 |
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发送时延 |
主机或路由器发送数据帧所需要的时间 |
发送时延 = 分组长度 (bit) / 发送速率 (b/s) |
由分组长度和发送速率共同决定 发送速率由网卡速率、信道带宽、交换机接口速率三者中的最小值决定 |
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传播时延 |
电磁波在信道中传播一定距离所花费的时间 |
传播时延 = 信道长度 (m) / 电磁波传播速率 (m/s) |
由信道长度和传输介质决定 电磁波传播速率： – 自由空间：3×10⁸m/s – 铜线：约 2.3×10⁸m/s – 光纤：约 2×10⁸m/s |
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处理时延 |
路由器收到分组后进行存储转发处理所花费的时间 |
无简单计算公式 |
与路由器性能、网络拥塞程度有关 考试中通常会说明 "处理时延忽略不计" |
核心结论：不能想当然地认为发送时延或传播时延占主导，需要具体问题具体分析：
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当分组较大、发送速率较低时，发送时延占主导
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当分组很小、传输距离很远时，传播时延占主导（例如卫星通信）
3.3 高级性能指标：时延带宽积、往返时间、利用率、丢包率
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性能指标 |
定义 |
计算公式 / 说明 |
重点提示 |
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时延带宽积 |
传播时延与带宽的乘积，又称为 "以比特为单位的链路长度" |
时延带宽积 = 传播时延 × 带宽 |
可以想象成传输管道的体积，若发送端连续发送数据，当第一个比特到达终点时，发送端已经发送了时延带宽积的比特 |
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往返时间 (RTT) |
从源主机发送分组开始，直到源主机收到目的主机的确认分组为止所需要的时间 |
通常等于两倍的传播时延加上处理时延 |
卫星链路的 RTT 很大（约 240ms），是影响卫星通信体验的主要因素 |
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利用率 |
分为信道利用率和网络利用率 – 信道利用率：信道有数据通过的时间百分比 – 网络利用率：全网络信道利用率的加权平均 |
d = d₀ / (1 – u) 其中：d 为当前时延，d₀为网络空闲时的时延，u 为利用率 |
关键结论：信道利用率并非越高越好 – 当利用率超过 50% 时，时延加倍 – 当利用率接近 100% 时，时延趋于无穷大 大型 ISP 通常控制信道利用率不超过 50% |
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丢包率 |
一定时间范围内，传输过程中丢失的分组数量与总分组数量的比率 |
丢包率 = 丢失分组数 / 总分组数 |
分组丢失的两种主要原因： 1. 传输过程中出现误码被丢弃 2. 网络拥塞，路由器缓冲区满被丢弃 丢包率反映网络拥塞程度： – 无拥塞：0% – 轻度拥塞：5%~15% – 严重拥塞：>15% |
总结
本文我们学习了计算机网络的定义、分类和八大核心性能指标，重点回顾一下需要掌握的内容：
必须理解：计算机网络的两个核心定义，特别是 "自治" 的概念；按覆盖范围和拓扑结构的分类方法。
重点掌握：八大性能指标，尤其是速率与数据量单位的区别、时延的三个组成部分及计算、利用率与时延的关系、丢包率的原因。
了解即可：其他分类方式（按交换技术、使用者、传输介质）。
到这里，计算机网络第一章的入门基础知识就全部讲解完了。下一篇文章我们将开始学习计算机网络的核心 —— 分层体系结构。
