要给计算机网络下一个严格的定义是非常困难的，因为它的发展相当迅速，很难限定它的范围。计算机网络的发展基本上可以说是自由的，国外有关人士称它是一个没有国家、没有法律、没有警察、没有领袖的空间，有人称之为“赛柏空间（cyberspace）”，即受计算机控制的空间。
在本节中，我们将通过计算机网络的演变与发展来了解什么是计算机网络。
一、计算机网络的起源
计算机网络出现的历史虽然不长，但发展很快，它随着计算机技术、通信技术和计算机网络应用的发展，经历了一个从简单到复杂、从小到大的演变过程。计算机网络的演变与发展可以归纳为四个阶段：第一个阶段是面向终端的计算机网络；第二个阶段是计算机—计算机的简单网络；第三个阶段是开放式标准化的、易于普及和应用的网络；第四个阶段是计算机网络的高速化发展阶段。
1946年，世界上第一台电子数字计算机ENIAC在美国诞生时，计算机和通信之间并没有什么关系，更谈不上计算机网络。早期的计算机系统是庞大而高度集中的，且价格极其昂贵，所有的设备安装在单独的大房间中。开始时，一台计算机只能供一个用户使用。后来，为了使计算机这个昂贵的资源得到更多的有效使用，产生了批处理和分时技术。一台计算机虽然可同时为多个用户服务，但若不和数据通信相结合，分时系统所连接的多个终端都必须紧挨着中心计算机室，所有用户必须到集中在一起的终端室去上机。20世纪50年代中期，美国半自动地面环境（Semi-Automatic Ground Environment，SAGE），防空系统开始进行计算机技术和通信技术相结合的尝试，将远距离的雷达和其他测量控制设备的信息通过通信线路汇集到一台IBM计算机里进行集中的处理和控制。接着，许多系统都将地理上分散的多个终端通过通信线路连接到一台中心计算机上，这些地理上分散的多个终端，称之为远程终端。这样一来，用户可以在自己办公室内的远程终端上键入程序，通过通信线路送入中心计算机，分时访问和使用其资源来进行处理和运算，处理和运算的结果再通过通令线路送回到用户的终端上显示或打印出来。由此就出现了第一代计算机网络，即面向终端的计算机网络。
第一代计算机网络实际上是以单个计算机为中心的远程联机系统。这样的系统中除了一台中心计算机外，其余的终端都不具备自主处理的功能。在面向终端的计算机网络系统中，主要存在的是终端和中心计算机间的通信，不存在各计算机间的资源共享或信息交流。虽然历史上也曾称它为计算机网络，但实际上，它只不过是一个多用户计算机系统。20世纪60年代初期，美国航空公司投入使用的飞机票预订系统SABRE，是由一台中心计算机和全美范围内2000多个终端组成的远程联机飞机票预订系统，就是这种远程联机系统及其应用的一个代表。
在远程联机系统中，随着所连远程终端个数的增多，中心计算机要承担的与各远程终端间通信的任务也必然加重，这使得以处理数据为主要任务的中心计算机增加了许多额外的费用来支持远程通信，使得中心计算机实际工作效率下降。由此出现了数据处理和通信的分工，即在中心计算机前面增设一个前端处理机（Front End Processor）来完成通信的工作，而让中心计算机专门进行数据计算和数据处理，这样可显著地提高整个计算机的工作效率。但若每台远程终端都用了一条专用通信线路与中心计算机连接，则线路的利用率将很低，且随着终端个数的不断增多，线路费用将达到难以负担的程度。因而，后来通常在终端比较集中的地点设置终端控制器（Terminal Controller，TC）。它首先通过低速线路将附近各终端连接起来，再通过高速通信线路与远程中心计算机的前端机相连。这样可以利用一些终端的空闲时间来传送其他处于工作状态的终端的数据，从而提高了远程线路的利用率，降低了通信费用。前端机和终端控制器也可以采用比较便宜的小型计算机或微型计算机。这样的远程联机系统已经具备了计算机和计算机间通信的雏形。
给出了典型的远程联机系统的结构。M代表调制解调器（Modem），是利用模拟通信线路远程传输数字信号所必须附加的设备；T代表终端（Terminal）；TC代表终端控制器；FEP代表前端处理机。
二、计算机—计算机网络
第二代计算机网络是多台主计算机通过通信线路互联起来并为用户提供服务的，即计算机—计算机网络，它是20世纪60年代后期开始兴起的，它和以单台计算机为中心的远程联机系统的显著区别在于：这里的多台主计算机都具有自主处理能力，它们之间不存在主从关系。这样的多台主计算机互联的网络才真正具备我们目前常称的计算机网络的特点和特征。
在这种计算机—计算机网络的系统中，终端和中心计算机间的通信已发展到计算机和计算机间的通信，单台中心计算机为所有用户需求服务的模式被大量分散而又互联在一起的多台主计算机共同完成的模式所替代。第二代计算机网络的典型代表是ARPA网（ARPANet）。
ARPA网是20世纪60年代后期美国国防部高级研究计划局（Defense Advanced Research Projects Agency，目前称为DARPA，以前称为ARPA）提供经费给美国许多大学和公司，以促进多台主计算机互联网络的研究，并最终导致一个实验性的四节点网络。当初，ARPA网只连接4台主机，从军事要求上它是置于美国国防部高级机密保护之下，从技术上它还不具备向外推广的条件。ARPA网后来扩展到连接数百万台计算机，从欧洲到夏威夷，地理范围跨越了半个地球。目前我们有关计算机网络的许多知识都与ARPA网的研究结果有关。ARPA网中提出的一些概念和术语至今仍被引用。
与ARPA网互联的运行用户应用程序的主计算机称为主机（Host）。但主机之间并不是通过直接的通信线路，而是通过称为接口报文处理机（Inter-face Message Processor，IMP）的装置转接后互联的。
当某台主机上的用户要访问网络上异地另一台主机时，主机首先将信息送至本地直接与其相联的IMP，通过通信线路沿着适当路径的IMP，并送入与其直接相连的目标主机。例如，主机H2上的某个用户要将信息送往主机H1，则首先将该信息送至IMP2，然后沿图中粗黑线指出的路径，中间经IMP5和IMP4转接，最终传送到目标IMP1，再送入主机H1.转接是这样进行的，IMP2将主机H2送来的信息接收并存储起来，在IMP2和IMP5之间的通信线路空闲时，将其传送至IMP5，IMP5也是将该信息接收并存储起来，直至IMP4和IMP5之间的通信线路空闲时，再将它转发到IMP4，……这种方式类似于邮政信件的传送方式，称为存储转发（store and forward）。就远程通信而言，目前通信线路仍然是个较昂贵的资源。采用存储转发方式的优点在于通信线路不为某对通信节点所独占，因而大大提高了通信线路的有效利用率。比如在上述例子中，当主机H2送往H1的信息仍在IMP2和IMP4间的通信线路上传输时，IMP3和IMP4间的通信线路就可被由H3经IMP3、IMP5和IMP4送往H5的另外的信息传输所使用。而一旦从主机H2送往H1的信息已为IMP5接收并存储后，IMP2和IMP5之间的通信线路又可为其他的，比如说H4和H2之间的信息传输服务。
IMP和它们之间互连的通信线路一起负责完成主机之间的数据通信任务，构成了通信子网（communication subnet）。与通信子网互联的主机负责运行用户应用程序，向网络用户提供可供共享的软硬件资源，它们组成了资源子网。这是一种两级子网的结构。ARPA网中存储转发的信息基本单位叫做分组（packet）。以存储转发方式传输分组的通信子网则又被称为分组交换网（packet switching network）。IMP是ARPA网中使用的术语，在其他网络或文献中称为分组交换节点（packet switch node）。IMP或分组交换节点通常是由小型计算机或微型计算机组成的，为了和资源子网中的主机相区别，被称为节点机，或简称节点。
两台计算机通信时对传送信息内容的理解、信息表示形式以及各种情况下的应答信号都必须遵循一个共同的约定，此约定称为协议（protocol）。在ARPA网中将协议按功能分成了若干层次。如何分层以及各层中具体采用的协议的总和，称为网络的体系结构（architecture）。体系结构是个抽象的概念，其具体实现是通过特定的硬件和软件来完成的。
比较可见，作为第一代计算机网络的远程联机系统和第二代计算机网络的区别之一是：前者以被各终端共享的单台计算机为中心；而后者以通信子网为中心，用户共享的资源子网则在通信子网的外围。
以ARPA网以及英国国家物理实验室NPL的分组交换网为先驱，在20世纪70年代第二代计算机网络得到了迅猛的发展。其中有些是试验性的网络，如IBM沃森研究中心、卡内基—梅隆大学和普林斯顿大学合作开发的TSS网以及加利福尼亚大学欧文分校研制的DCS网等；有些是个别用户为特定目的（如资源共享）而自行研制和使用的网络，如加利福尼亚大学劳伦斯原子能研究所建立的DCTOPUS网以及法国信息与自动化研究所负责发展的CYCLADES网等；有些是由用户联营为一定范围内应用而建立的网络，如国际气象监测网（World Weather Watch Network，WWWN）等；有些是公用分组交换数据网，如美国的TELNET、加拿大的DATAPAC和欧共体的EURONET等；有些是商用的提供增值通信服务的网络，如美国Tymshare公司的TYMNET和通用电气公司的GE信息服务网等。在这段时期内，各大计算机公司都陆续推出自己的网络体系结构，以及实现这些网络体系结构的软硬件产品，IBM公司的SNA（System Network Architecture）和原DEC公司的DNA（Digital Network Architecture）就是两个最著名的例子。凡是按SNA组建的网络都可称为SNA网，而凡是按DNA组建的网络可称为DNA网或DECNET。
但第二代计算机网络仍有不少弊病，适应不了信息社会日益发展的需要。其中最主要的缺点是，第二代计算机网络大都由研究单位、大学、应用部门或计算机公司各自研制，它们各自为政，因而没有统一的网络体系结构。若要实现更大范围内的信息交换与共享，把不同的第二代计算机网络互连起来是十分困难甚至是不可行的。比如说，只要增购一些网络产品把一台IBM公司的计算机接入一个SNA网是不困难的，但要把一台HP公司生产的计算机接入SNA网就不是一件容易的事情。同样，要把一台IBM公司生产的计算机接入DECNET也不容易，要把多种不同的计算机和网络互联在一起就更困难了。因而，计算机网络必然要向更新的一代发展。
三、开放式标准化的网络
第三代计算机网络是开放式标准化的网络，它具有统一的网络体系结构，遵循国际标准化的协议。标准化将使得不同的计算机能方便地互联在一起。标准化还将带来大规模生产、产品集成化和成本降低等一系列的好处。
20世纪70年代后期，人们开始认识到第二代计算机网络的问题。国际标准化组织（International Standards Organization，ISO）下属的计算机与信息处理标准化技术委员会（Technical Committee，TC）成立了一个专门研究此问题的分委员会（Sub-Committee）。经过若干年卓有成效的工作，ISO制定并在1984年正式颁布了一个称为开放系统互联基本参考模型（Open System Interconnection Basic Reference Model，简称OSIBRM）的国际标准ISO7498.这里“开放系统”是相对于第二代计算机网络中如SNA和DNA等只能和同种计算机互联的每个厂商各自封闭的系统而言的，它是可以和任何其他系统（当然要遵循同样的国际标准）相互通信和开放的系统。该模型分为七个层次，有时也被称为OSI七层模型。OSI模型目前已被国际社会所普遍接受，并被认为是计算机网络体系结构的基础。
20世纪80年代中期，以OSI模型为参照，ISO以及当时的国际电话电报咨询委员会CCITT等为各层次开发了一系列的协议标准，组成了一个庞大的OSI基本标准集。CCITT是联合国国际电信联盟（International Teleeommunication Union，ITU）下属的一个组织，目前已被撤销，改组更名为ITU-T。mh。CCITT制定的标准都称为建议（recommendation），虽然现在已没有CCITT了，但有些资料习惯上在许多时候仍将其称为CCITT建议。在本书后面，凡是原CCITT时期制定并发布的建议，我们称为原CCITT建议。最著名的原CCITT建议是在公用数据网中广泛采用的X。25、X。3、X。28、X。29和X。75等五个建议。
遵循公开标准组建的网络通常都是开放的。遵守上述原CCITTX系列建议组建的公用分组交换数据网是开放式标准化网络的一个典型例子。许多国家都有自己的公用分组交换数据网，如美国的TELENET、加拿大的DATAPAC、法国的TRANSPAC、德国的DATEX-P、日本的DDX-P以及我国已于1989年开通并正式对外提供服务的CHINAPAC等。虽然这些网络内部的结构、采用的信道及设备不尽相同，但它们向外部用户提供的界面是相同的，互联的界面也是相同的，因而也易于互联与互通，使更大范围、更大规模的数据交换和共享成为可能。
另一个开放式标准化网络的著名例子就是因特网（Internet，也称国际互联网），它是在原ARPANet基础上经过改造而逐步发展起来的，它是对任何计算机开放的，只要遵循TCP/IP协议的标准，并申请到IP地址就都可以通过信道接入Internet。这里TCP和IP是Internet所采用的一套协议中最核心的两个协议，分别称为传输控制协议（Transmission Control Protocol，TCP）和网际协议或互联网协议IP（Internet Protocol，IP）。它们虽然不是某个国际官方组织制定的标准，但由于被广泛采用，已成为事实上的国际标准。
四、计算机网络的高速化发展
近年来，随着信息高速公路计划的提出与实施，Internet在地域、用户、功能和应用等多方面的不断拓展，以及Internet技术越来越广泛的应用，计算机的发展已进入了以网络为中心的新时代。现在，任何一台计算机都必须以某种形式联网，以共享信息或协同工作，否则就无法充分发挥其效能。
计算机网络本身的发展也进入了一个高速化发展的新阶段。当前计算机网络的发展在许多方面都是引人注目和令人惊叹的。
首先，是计算机网络向高速化、宽带化发展。早期以太网（Ethernet）的数据传输速率只有10Mbit/s，目前速率已达100Mbit/s的以太网已相当普及，而速率达Gbit/s（即1000Mbit/s）的产品亦已面世。从远距离的网络来看，早期如前所述按照原CCITTX建议组建的公用分组交换数据网的数据传输速率只有64kbit/s，后来采用了帧中继（Frame Relay）技术已可提高至2Mbit/s，近年来出现的异步传输模式（Asynchronous Transfer Mode，ATM）又可达到155Mbit/s、622Mbit/s甚至2.5Gbit/s的数据速率，更新的波分多路复用（Wave Division Multiplexing，WDM）技术已开始被应用，将可达到数十Gbit/s，甚至更高的数据传输速率。
其次，计算机网络向多媒体方向发展。早期计算机网络中传输的主要是数字、文字和程序等数据，但随着应用的发展，提出了越来越多的图形、图像、声音和影像等多媒体信息在网络中传输的需求，这不但要求网络有更高的数据传输速率，或者说带宽，而且对延迟时间（实时性）、时间抖动（等时性）和服务质量等方面都提出了更高的要求。目前，电话、有线电视和数据等都有各自不同的网络，随着多媒体网络的建立和日趋成熟，电视网、通信网和计算机网的三网融合甚至多网融合已成为一个重要的研究课题和发展方向。
在三网融合甚至多网融合的未来网络中，处于核心的是能传输各种多媒体信息的高速宽带主干网（Backbone），外连许多汇接点（Point Of Presence，POP）。端用户（User）可以通过电话线、电视电缆、无线信道等不同的传输媒体以及由各种形式技术组成的不同接入网（Access Network），由汇接点集中后连入主干网。由于因特网的巨大影响及成功运行，在整个网络中核心的协议将采用Internet的网际协议IP，通过它把下面各种各样的通信子网络互联在一起，并向上支持多种多媒体应用。目前网络覆盖的地理范围不断扩大，向全球延伸，并逐步深入到每个单位、每个办公室以至于每个家庭。有人描述的未来通信和网络的目标是实现5W的个人通信，即任何人（whoever）在任何时间（whenever）、任何地方（wherever）都可以和任何一个其他人（whomever）通过网络进行通信，以传送任何信息（whatever）。
五、计算机网络的定义
通过对计算机网络的产生和发展过程的回顾，我们对什么是计算机网络的框架已经有一个比较全面的认识。概括来说，计算机网络是计算机技术、通信技术和网络技术相互渗透、相互促进的产物。它是由通过通信手段将若干个各自具有自主功能的计算机相互连接在一起以进行信息交换、资源共享或协同工作的通信设施和计算机组成的复合系统。由此可见，计算机网络有三个要素：其一是若干个各自具有自主功能的计算机；其二是通过通信手段相互连接；其三，计算机相互连接在一起的目的是进行信息交换、资源共享或协同工作。
从概念上，可以将计算机网络分为通信子网和终端计算机/终端智能设备两部分，其中T表示计算机/终端智能设备，智能设备是指具有自主信息处理能力的设备。通信子网负责终端计算机/终端智能设备之间的数据通信，即信息的传输。通信子网覆盖的地理范围可能只是一栋楼、一个房间，也可能是远距离的———覆盖一个城市，甚至全球。通信子网中除了包括传输信息的物理介质外，还包括网络适配器、中继器、路由器、交换机、网桥与网关等各种通信设备。通过通信子网相互连接在一起的终端计算机/终端智能设备则运行各种应用程序，对信息进行处理。终端计算机/终端智能设备是计算机网络中信息流动的源与宿，向网络用户提供可共享的硬件、软件和信息资源。
将计算机网络划分为通信子网和终端计算机两部分，使得这两部分可以被单独规划和管理，从而简化计算机网络的设计与运行。
