计算机网络是现代信息社会的核心基础设施，它将地理上分散的、具有独立功能的多台计算机及其外部设备，通过通信线路和设备连接起来，在网络操作系统、网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下，实现资源共享和信息传递，从宏观结构来看，计算机网络主要由资源子网和通信子网两大部分组成，二者相互依存、协同工作,共同构成完整的网络系统。
资源子网：网络的“应用层”核心
资源子网是计算机网络中面向用户的部分，主要负责数据处理、存储和资源共享，是网络的“服务提供者”，它由主机（Host）、终端设备（Terminal）、外部设备（如打印机、扫描仪等）以及相应的软件系统构成。
主机：网络的“计算主体”
主机是资源子网的核心设备，通常是具备独立处理能力的计算机系统，如服务器、个人计算机（PC）、工作站等，根据功能不同，主机可分为两类：
- 服务器：专门为网络用户提供各种服务的计算机，性能强大、可靠性高，常见类型包括文件服务器（存储和管理共享文件）、数据库服务器（提供数据查询和管理服务）、Web服务器（发布网页信息）、邮件服务器（处理邮件收发）等，服务器是网络资源的主要载体，其性能直接影响网络的整体服务能力。
- 客户机（终端）：用户直接使用的计算机，如个人电脑、智能手机、平板等，客户机通过应用程序向服务器请求服务，并接收和展示处理结果，是用户与网络交互的“入口”。
外部设备：网络的“功能扩展”
外部设备是连接到主机并为其提供辅助功能的硬件装置，包括打印机、扫描仪、存储设备（如NAS网络附加存储）、摄像头等，这些设备可通过网络共享，使多个用户能够高效利用有限的硬件资源，例如企业通过网络共享打印机，可减少设备购置成本，同时提高利用率。
软件系统：网络的“智能大脑”
资源子网的软件系统包括操作系统（如Windows、Linux、macOS）、应用软件（如办公套件、数据库管理系统、浏览器）以及网络协议栈中的应用层协议（如HTTP、FTP、SMTP等），操作系统负责管理本机的硬件和软件资源，应用软件则直接满足用户的具体需求（如文档编辑、数据通信），而应用层协议则规定了应用程序之间如何交换数据，确保不同设备间的协同工作。
通信子网：网络的“数据传输通道”
通信子网是计算机网络中负责数据传输和交换的部分，它将资源子网中的设备连接起来，实现信息的高效传递，相当于网络的“交通系统”，通信子网由通信线路、通信处理设备和网络协议三要素构成。
通信线路：网络的“传输介质”
通信线路是数据传输的物理通道，其性能（带宽、延迟、误码率等）直接影响通信子网的传输效率，根据传输介质不同，可分为以下几类：
- 有线介质：包括双绞线（如常用的网线，成本低、安装方便，但传输距离较短）、同轴电缆（抗干扰能力强，早期用于有线电视和局域网）、光纤（传输速率高、距离远、抗电磁干扰，是核心网和数据中心的主流介质）。
- 无线介质：包括无线电波（如Wi-Fi、蓝牙，适用于移动设备接入）、微波（远距离传输，需中继站支持）、红外线（短距离、点对点传输，现已较少使用）。
通信处理设备：网络的“数据中转站”
通信处理设备是通信子网的核心硬件，负责数据的转发、路由和交换，主要包括：
- 网卡（NIC）：安装在主机或终端设备中，是设备与网络连接的接口，负责将数据转换为适合传输的信号（如电信号、光信号），并实现介质访问控制（如以太网的CSMA/CD协议）。
- 交换机（Switch）：工作在数据链路层，根据MAC地址（物理地址）转发数据帧，实现局域网内设备的高效通信，交换机采用“独享带宽”机制，可同时多对设备通信，相比集线器（Hub）能有效减少冲突。
- 路由器（Router）：工作在网络层，根据IP地址（逻辑地址）进行路由选择，实现不同网络之间的数据转发，路由器是互联网的核心设备，它通过维护路由表，为数据包选择最佳传输路径，确保跨网络通信的可达性。
- 调制解调器（Modem）：用于数字信号与模拟信号的转换，例如通过电话线接入互联网时，调制解调器将数字信号调制成模拟信号在电话线传输，接收端再解调为数字信号。
- 中继器（Repeater）和网桥（Bridge）：中继器工作在物理层，放大并再生信号，扩展传输距离；网桥工作在数据链路层，连接不同网段并过滤数据帧，减少网络冲突（现已逐渐被交换机取代）。
网络协议：网络的“通信规则”
网络协议是通信子网中设备间通信必须遵守的规则和约定，它规定了数据格式、传输顺序、错误处理等机制，TCP/IP协议簇是互联网中最核心的协议体系，其分层结构如下表所示：
| 层次名称 | 主要功能 | 常用协议示例 |
|---|---|---|
| 应用层 | 为应用程序提供网络服务，定义数据格式和交互方式 | HTTP、FTP、SMTP、DNS |
| 传输层 | 提供端到端的可靠或不可靠数据传输，负责错误恢复和流量控制 | TCP（可靠传输）、UDP（快速传输） |
| 网络层 | 实现逻辑寻址（IP地址）和路由选择，确保数据包跨网络传输 | IP、ICMP、RIP、OSPF |
| 数据链路层 | 实现物理寻址（MAC地址），进行帧封装、差错检测和介质访问控制 | Ethernet（以太网）、PPP、HDLC |
| 物理层 | 传输原始比特流，定义物理接口标准（如电压、接口类型） | RS-232、V.35、光纤接口标准 |
协议的分层结构简化了网络设计，每一层只关心下一层提供的服务，而不需了解底层实现细节，这种“模块化”思想使网络系统具有良好的灵活性和可扩展性。
资源子网与通信子网的协同工作
资源子网和通信子网并非孤立存在，而是通过紧密协作实现网络功能，当用户通过客户机访问服务器上的文件时，流程如下：
- 资源请求：客户机上的应用程序（如文件管理器）生成文件请求，通过应用层协议（如FTP）封装数据；
- 数据传输：传输层（TCP）将数据分段并添加端口号，网络层（IP）添加源和目标IP地址进行路由选择，数据链路层（Ethernet）添加MAC地址并封装成帧，物理层通过通信线路（如光纤）传输；
- 数据接收：经过交换机、路由器的转发，数据帧到达服务器所在网络，服务器逐层解包并提取请求；
- 资源响应：服务器读取文件后，按相反流程将数据返回给客户机，最终用户在本地查看文件。
在这个过程中，资源子网提供“数据内容”（文件）和“用户交互界面”，而通信子网负责“数据传递”和“路径选择”，二者缺一不可。
相关问答FAQs
Q1：为什么说通信子网是资源子网的基础？
A1：通信子网是资源子网实现互联互通的“桥梁”，资源子网中的主机和外部设备需要通过通信子网的线路、交换机、路由器等设备连接，才能实现数据交换和资源共享，没有通信子网，资源子网中的设备将彼此孤立，无法形成网络，也就无法发挥“资源共享”和“信息传递”的核心价值，企业内部的多台计算机若没有交换机等通信设备连接，就无法共享打印机或访问服务器上的文件，通信子网是资源子网功能实现的前提和基础。
Q2：在局域网和广域网中，资源子网和通信子网的组成有何不同？
A2：在局域网（LAN）中，资源子网通常局限于有限区域（如一个办公室或一栋楼），包括多台客户机、服务器和共享打印机等；通信子网则以交换机为核心，通过双绞线或光纤连接本地设备，覆盖范围较小（通常小于10公里），而在广域网（WAN）中，资源子网可能分布在不同城市或国家，包括大型数据中心、远程终端等；通信子网则由路由器、专线（如光纤、卫星链路）、公共网络（如互联网）构成，覆盖范围广，需借助运营商的通信设施实现远距离数据传输，局域网的通信子网“轻量级”（以交换机为主），而广域网的通信子网“复杂化”（以路由器和长距离传输介质为主）。
