3.2 计算机网络
📌 学习目标
- 理解计算机网络在信息系统中的三大作用
- 掌握数据传输的基本概念
- 了解资源共享和分布式处理的应用
一、计算机网络概述
计算机网络将不同地理位置的计算机与终端、计算机与计算机连接起来，实现信息传递和资源共享。
在当今信息社会，计算机网络逐渐成为人们生活、学习、工作中不可或缺的一部分，可谓无处不在。
二、计算机网络在信息系统中的三大作用
作用一：数据传输
定义：计算机网络最基本的功能，在不同设备之间快速传送各种类型的信息（文字、图形、图像、声音、视频等）。
特点：
- 跨越空间快速传输
- 提高办事效率
- 支持多种信息类型
数据传输介质
| 类型 | 介质 | 特点 |
|---|---|---|
| 有线传输介质 | 双绞线、同轴电缆、光纤 | 信号稳定，抗干扰强 |
| 无线传输介质 | 无线电波、微波、红外线、激光 | 移动性强，覆盖范围广 |
网络传输协议
常见协议：
- TCP/IP：互联网基础协议
- HTTP/HTTPS：网页传输协议
- FTP：文件传输协议
数据在网络中传输必须遵守一定的规则和约定，也就是网络传输协议。
带宽与速率
带宽：单位时间内能传输的数据量，单位是比特/秒（bit/s）
换算公式：
1 Byte = 8 bit
1 KB/s = 8 Kb/s
作用二：资源共享
定义：网络中的用户能够部分或全部地享受网络上的各种资源。
资源共享类型
| 资源类型 | 说明 | 示例 |
|---|---|---|
| 硬件资源 | 计算机、存储设备、外部设备 | 打印机、绘图仪、超级计算机 |
| 软件资源 | 应用软件、工具软件、支撑软件 | 办公软件、开发工具 |
| 数据资源 | 数据库、文档资料、数据报表 | 共享数据库、云盘 |
| 信道资源 | 电信号的传输介质 | 网络带宽 |
资源共享方便了数据、软件和硬件的统一管理，提高了管理效率，降低了运作成本。
作用三：分布式处理
定义：将不同地点的、具有不同功能的、拥有不同数据的多台计算机通过网络连接起来，在控制系统的统一管理下，协调完成大规模信息处理任务。
应用场景：
- 大型电商购物信息系统（负载均衡）
- 大型数据计算（科研课题）
- 重大工程模拟（核爆炸模拟、气候变化预测）
拓展：云计算
云计算是基于互联网的相关服务的增加、使用和交付模式。
特点：
- 超大规模（几十万甚至上百万台服务器）
- 高可靠性（数据多副本容错）
- 可扩展性（动态伸缩）
- 按需服务（任意位置、各种终端）
应用：云存储、云物联、云政务、云安全、云交通
📎 相关探究：分析_校园消费信息系统
三、案例分析：校园消费信息系统
系统结构图
收费机 ─┐
转存机 ─┼→ 校园网络 → 服务器
自助挂失机 ─┤
发卡器 ─┘
计算机网络的作用
| 作用 | 在校园消费系统中的体现 |
|---|---|
| 数据传输 | 消费数据通过网络保存到服务器 |
| 资源共享 | 共享消费数据、服务器资源 |
| 分布式处理 | 多台服务器分担处理任务 |
四、探究活动
任务一：调查网络传输介质
调查了解不同网络传输介质的区别，将调查所得数据填写在表3-2中。
表3-2 网络传输介质对比
| 传输介质 | 传输速率 | 传输距离 | 抗干扰性 |
|---|---|---|---|
| 双绞线 | |||
| 光纤 | |||
| 无线电波 | |||
| 微波 |
任务二：对比HTTP与HTTPS
| 协议 | 安全性 | 端口 | 应用场景 |
|---|---|---|---|
| HTTP | |||
| HTTPS |
任务三：计算网络带宽
换算公式：
1 Byte = 8 bit，即 1B = 8b 1 B/s = 8 b/s 1 KB = 1024 B，1 Kb = 1024 b 1 MB = 1024 KB，1 Mb = 1024 Kb
下载软件时显示下载速度为128 KB/s，实际带宽是多少？
计算过程：
128 KB/s = 128 × 8 Kb/s = 1024 Kb/s = 1 Mb/s
📎 相关探究：调查_网络数据传输
📎 知识延伸：IP | HTTP | HTTPS | FTP | ISP | s | s
任务四：分析校园消费信息系统的共享资源
讨论（p82-p83） 以小组为单位，讨论如图3-15所示的校园消费信息系统在使用过程中，除共享消费数据外，还共享了哪些硬件和软件资源？将讨论结果填写在表3-3中。
表3-3 校园消费信息系统共享资源分析
| 资源类型 | 共享内容 |
|---|---|
| 硬件资源 | |
| 软件资源 |
📎 相关探究：分析_校园消费信息系统
📍 拓展：云计算（p83）
云计算是基于互联网的相关服务的增加、使用和交付模式，通常涉及通过互联网来提供动态易扩展且经常是虚拟化的资源。
云计算有着超大的规模，一些著名的云计算服务商拥有几十万台、甚至上百万台服务器，让人们体验到每秒10万亿次的运算能力。这么强大的计算能力可以模拟核爆炸、预测气候变化和市场发展趋势等。云计算支持用户在任意位置、使用各种终端获取应用服务。“云”使用了数据多副本容错、计算节点同构可互换等措施来保障服务的高可靠性，使用云计算比使用本地计算机更可靠。云计算不针对特定的应用，在“云”的支撑下可以构造出千变万化的应用。“云”的规模可以动态伸缩，满足应用和用户规模增长的需要。
我国云计算的发展也非常迅猛，先后出现了多家云计算服务平台，有些城市还相继建立了城市云计算中心，打造智慧城市，将来我们除可以享受常用的云存储功能外，还可以享受云物联、云政务、云安全、云交通、云游戏等功能。云计算将彻底改变人们未来的生活。
📎 知识延伸：Cloud Computing
📍 探究活动：思考（p83）
在智能家居系统中，计算机网络发挥了哪些作用？分别体现在哪些方面？
📍 项目实施
各小组根据项目选题及拟订的项目方案，结合本节所学知识，参照图3-15中的案例，对所设计的智能系统进行分析。
- 该智能系统由哪些要素组成，它们如何协同工作，实现系统功能？
- 计算机网络在该智能系统中起到什么作用？利用拓扑图绘制软件为该智能系统绘制结构图，并在小组中对该结构图的合理性展开探讨。
🔗 本章其他小节
📝 本节小结
| 作用 | 核心内容 | 应用实例 |
|---|---|---|
| 数据传输 | 快速传送各类信息 | 文件下载、网页浏览 |
| 资源共享 | 共享硬件、软件、数据 | 网络打印、云盘 |
| 分布式处理 | 协同完成大规模任务 | 电商平台、科研计算 |