计算机网络的概述

计算机网络的概述

摘要：本文主要介绍了计算机网络的基本概念、组成、概况和计算机网络发展现状，并在此基础上，阐析了计算机网络的未来发展趋势和发展面对的困境。

关键词：计算机网络；现状；发展趋势；困境

前言：随着科技的发展，我们知道21世纪是一个以网络为核心的信息时代，网络已经成为信息社会的命脉和发展知识经济的重要基础。网络对社会生活的很多方面以及对社会经济的发展已经产生了不可估量的影响。现在人们的生活、工作、学习和交往都已离不开计算机网络，例如股票交易，存钱取钱，购买火车票等。当然，计算机网络也给人们带来了一些负面影响，例如有人利用网络传播病毒，青少年沉迷于网络游戏等。但是，计算机网络的负面影响还是次要的，计算机网络给社会带来的积极作用仍然是主要的。下面，我们就来了解一下计算机网络的基本概念。

一、计算机网络的概述

（一）、计算机网络的概念

计算机网络就是用通讯设备和线路，将处在不同地方和空间位置、操作相对独立的多个计算机连接起来，再配置一定的系统和应用软件，在原本独立的计算机之间实现软硬件资源共享和信息传递，那么这个系统就成为计算机网络了。

（二）、客户机和服务器

计算机网络的主要用途之一是允许共享资源。这种共享是通过相呼应的两个独立程序来完成的。每个程序在相应的计算机上运行。一个程序在服务器中，提供特定资源；另一个程序在客户机中，它使客户机能够使用服务器上的资源。

大部分计算机网络（包括所有的Internet服务）都使用这种客户机／服务器关系。在给定的一对进程之间的通信会话中，发起通信（即在该会话开始时与其它进程联系）的进程被标示为客户机，在会话开始时等待联系的进程是服务器。要懂得怎样使用计算机网络（尤其是Internet），事实上就意味着要懂得怎样使用每个客户机程序。你的任务是启动客户机，并叫它执行程序。客户机的任务是连接上相对应的服务器，并确保你的指令正确执行。（三）、计算机网络的发展史

计算机网络经历了：

1.诞生阶段（20世纪60年代中期）——以单个计算机为中心的远程联机系统

2.形成阶段（20世纪60年代中期至70年代）——以多个主机通过通信线路互联起来的具有独立功能的计算机集合体

3.互联互通阶段（20世纪70年代末至90年代）——具有统一的网络体系结构并遵循国际标准的开放式和标准化的网络

4.高速网络技术阶段（20世纪90年代末至今）——以Internet 为代表的互联网、多媒体网络和智能网络。

（四）、计算机网络的功能

计算机网络有很多用处，其中最重要的三个功能是：数据通信、资源共享、分布处理。

数据通信是计算机网络最基本的功能。它用来快速传送计算机与终端、计算机与计算机之间的各种信息，包括文字信件、新闻消息、咨询信息、图片资料、报纸版面等。利用这一特点，可实现将分散在各个地区的单位或部门用计算机网络联系起来，进行统一的调配、控制和管理。

“资源”指的是网络中所有的软件、硬件和数据资源。“共享”指的是网络中的用户都能够部分或全部地享受这些资源。例如，某些地区或单位的数据库（如飞机机票、饭店客房等）可供全网使用；某些单位设计的软件可供需要的地方有偿调用或办理一定手续后调用；一些外部设备如打印机，可面向用户，使不具有这些设备的地方也能使用这些硬件设备。如果不能实现资源共享，各地区都需要有完整的一套软、硬件及数据资源，则将大大地增加全系统的投资费用。

当某台计算机负担过重时，或该计算机正在处理某项工作时，网络可将新任务转交给空闲的计算机来完成，这样处理能均衡各计算机的负载，提高处理问题的实时性；对大型综合性问题，可将问题各部分交给不同的计算机分头处理，充分利用网络资源，扩大计算机的处理能力，即增强实用性。对解决复杂问题来讲，多台计算机联合使用并构成高性能的计算机体系，这种协同工作、并行处理要比单独购置高性能的大型计算机便宜得多。

（五）、计算机网络的分类

按从小到大分类：网络中计算机设备之间的距离可近可远，即网络覆盖地域面积可大可小。按照联网的计算机之间的距离和网络覆盖面的不同，一般分为局域网（LAN，即Local area network）、城域网（MAN，即Metropolitan area network）、广域网（WAN，即Wide area network）和因特网（Internet）。LAN相当于某厂、校的内部电话网，MAN犹如某地只能拔通市话的电话网，WAN好像国内直拔电话网，因特网则类似于国际长途电话网。

按地位不同分类：在计算机网络中，倘若每台计算机的地位平等，都可以平等地使用其他计算机内部的资源，每台机器磁盘上的空间和文件都成为公共财产，这种网就称之为对等局域网（Peer to Peer LAN），简称对等网。在对等网计算机资源这种共享方式将会导致计算机的速度比平时慢，但对等网非常适合于小型的、任务轻的局域网，例如在普通办公室、家庭、游戏厅、学生宿舍内建个小LAN。如果网络所连接的计算机较多，在10台以上且共享资源较多时，就需要考虑专门设立一个计算机来存储和管理需要共享的资源，这台计算机被称为文件服务器，其他的计算机称为工作站，工作站里硬盘的资源就不必与他人共享。如果想与某人共享一份文件，就必须先把文件从工作站拷贝到文件服务器上，或者一开始就把文件安装在服务器上，这样其他工作站上的用户才能访问到这份文件。这种网络称为客户机/服务器（Client/Server）网络。

（六）、计算机网络的OSI模型

物理层：OSI模型的最底层。它提出了网络的物理特性，比如连接的电缆类型。这里是二进制值0和1的世界，也就是数据以信号的电特性（高低电平）来表示。

数据链路层：指明将要发送的每个数据包的大小、每个数据包的地址以使它们送到指定的接收者那里。也能提供基本的错误识别和校正机制，以确保发送的数据和接收的数据一样。网络层：就是告诉数据包从一个网络到另一个网络怎样走（术语叫“路由”）。

传输层：通过一个唯一的地址指明计算机网络上的每个节点（可能就是你的计算机），并

管理节点之间的连接。同时将大的信息分成小块信息，并在接收节点将信息重新组合起来。会话层：在网络节点之间建立“会话”（你理解为谈判前的准备工作也行）。

表示层：负责把网络上传输的数据从一种陈述类型转换到另一种类型，也能在数据传输前将其打乱，并在接收端将其恢复，这里使用了复杂的技术。

应用层：OSI的最高层，讨论应用程序用于同网络通信所需要的技术。在这里，我们可以看到很多协议，比如HTTP（超文本传输协议），FTP（文件传输协议），WAP（无线应用协议），SMTP（简单邮件协议）等等。

二、计算机网络的现状

计算机网络经过几十年的时间实现了从无到有、从简单到复杂的飞速发展，在政治、经济、科技和文化等诸方面均产生了巨大的影响。然而，在计算机网络高速发展的同时，也存在许多的问题。

首先，计算机网络可以实现信息的全方位共享，然而，却带来的严重的信息泄密问题及用户管理问题，网络安全问题令人担忧。目前，随处可见的网络病毒、垃圾信件、不良信息、网络犯罪、用户信息泄露等问题已严重影响了计算机网络的正常运行和人们的日常生活。尽管防火墙、IDS等网络安全检测技术及S-HTTP、SSL/TSL等网络安全协议技术日益成熟，然而，并不能完全解决网络安全问题。

第二，目前，互联网提供的各类服务已不能满足人们日益多样化的服务需求。传统的计算机网络需求比较有限，大部分均侧重于互联、互通和互操作以及网络系统的连接和传输等功能，然而，现在的网络需求量不断增多，人们的个性化需求也日益多样化，越来越快速、灵活、高效和动态。

第三，计算机网络的资源控制能力不足，许多复杂功能，如实时多媒体应用系统（在线点播、视频会议、远程教育等），难以完好的展现出来。尽管流量工程、IntServ模型、DiffServ 模型的研究已经开展，然而，拥塞控制、流量整形、资源预留、接纳控制等多种服务质量实现机制仍不能达到真正的效果。

三、计算机网络的未来发展趋势

（一）在线多媒体技术

多媒体是指多种信息类型的综合。在线多媒体技术绝不是信息媒体的简单叠加，它是把文本（Text）、图形（Graphics）、图像（Images）、动画（Animation）和声音（Sound）等形式的信息结合在一起，并通过计算机进行综合处理和控制，能在线支持完成一系列交互式操作的全新技术。在线多媒体技术的主要特点是：集成性、控制性、交互性、非线性、实时性、信息使用的方便性以及信息结构的动态性。在线多媒体技术的跨越式发展改变了计算机的使用领域，使其变成了信息社会的普通工具，从而能够应用于生产、教育、咨询、广告、军事等领域，甚至已进入家庭生活领域。

虽然在线多媒体技术的普及还需要一段相当长的时间，但这的确是未来计算机网络技术的一个发展趋势。

（二）网络应用更趋多样化

在“应用为主”的计算机网络时代，网络应用更趋多样化，网站的服务将更加过细化。在WEB2.0 时代，用户既是计算机网络信息的享用者也是计算机网络信息的提供者，这将是未来计算机网络技术发展的总趋势。

伴随着络应用的多样化，网络服务将会规范化，这是一个长期的过程，不可能一蹴而就。网络信息真正实现以人为本，是构建诚信、繁荣、多样化计算机网络应用的要件。

（三）电子商务迅猛发展

电子商务作为新型的商业运营模式，主要包括信息服务、交易和支付这三个方面的内容。电子商务的主要交易类型包括企业与个人的交易（B to C方式）和企业之间的交易（B to B 方式）这两种。当前，电子商务国际市场已成为发展最快的市场之一，从事电子商务营销的企业已取得斐然业绩。就我国而言，已陆续开通银行安全支付系统，并结合 Internet 完成ISP 与客户之间的交易结算。随着全球结算体系的逐渐完善，电子商务营销将在全世界范围迅速兴起。

电子商务营销基于的基础技术，都已走完了“技术实现”阶段，现在正进入“技术开放和普及”阶段。技术人员现在面临的工作是通过技术手段来降低成本，提高普及率及安全性，从而拓展营销的市场范围。现阶段，我们必须结合国情，做好跟踪前沿、搞好试点、推广发展工作，保护好我国的市场资源和民族文化，坚定走可持续发展道路。

（四）全景图像技术应用

全景图像技术能够以360度的旋转方式来查看一个场景的图像，它是运用一种特殊的数码摄影机将场景拍摄并存入电脑，再配以相应开发的浏览程序在计算机网络上实现的。三维全景图像技术可应用于网站建设、多媒体光盘制作、电子商务、房地产展示、虚拟旅游、地理信息系统、宾馆酒店、虚拟展览等领域。虽然我国在这一研究领域已处于领先的地位，但是在普及应用方面还是欠缺有力的措施和途径。

（五）信息网格（Information Grid）广泛应用

信息网格技术将分布在全国甚至全世界的计算机、数据、信息、知识（软件）等组织成一个逻辑整体，各行业可以在此基础上运行各自的应用网格。网格的根本特征是实现资源共享，它的规模可大可小。信息网格技术与目前的 Web 服务的最主要差别是一体化，随着计算机网络技术的不断发展，信息网格技术必将取得广泛的应用。

（六）业务综合化

所谓业务综合化，是指计算机网络不仅可以提供数据通信和数据处理业务，而且还可提供声音、图形、图像等通信和处理业务。业务综合化要求网络支持所有的不同类型和不同速率的业务，如话音、传真等窄带业务；广播电视，高清晰度电视等分配型宽带业务；可视电话、交互式电视、视频会议等交互型宽带业务；高速数据传输等突发型宽带业务等等。为了满足这些要求，计算机网络需要有很高的速度和很宽的频带。例如，一幅640×480中分辨度的彩色图像的数据量为7.37Mb／帧。即便每秒传输一帧这样的图像，则网络传输率要大于

7.37Mbps方可，假如要求实现图像的动态实时传输，网络传输速率还应增加十倍。

业务综合化带来多媒体网络。一般认为凡能实现多媒体通信和多媒体资源共享的计算机网络，都可称为多媒体计算机网。它可以是局域网、城域网或广域网。多媒体通信是指在一次通信过程中所交换的信息媒体不只一种，而是多种信息媒体的综合体。所以，多媒体通信技术是指对多媒体信息进行表示、存贮、检索和传输的技术。它可以使计算机的交互性、通信的分布性、电视的真实性融为一体。

四、计算机网络的发展困境

（一）语义网的突破和难以逾越的“意识”鸿沟

语义网（Semantic Web）是由蒂姆·伯纳斯-李（Tim Berners-Lee）在一九九八年提出，其核心是：通过给万维网上的文档（如：HTML）添加能够被计算机所理解的语义（Meta data），从而使整个互联网成为一个通用的信息交换媒介。语义万维网试图通过使用标准、置标语言和相关的处理工具来扩展万维网的能力。其最终目标是让用户变成全能的上帝，前提是将万维网中一个个现存的信息孤岛，发展成一个巨大的数据库。语义网如果实现，就可使每个人均有自己的网络身份证明，比如：个人信用、医疗、档案等等信息全在自己的网络身份里面；同时网络社区将更比现实社区更有活跃力，网络社会更有秩序、和谐。

虽然语义网概念是基于很多现有技术，但它依赖于认知科学和人工智能的发展程度和极限。在可预见的未来，当人类对自身的意识还不能完全弄明白之前；当人工智能还处在“人工”的局限时，要真正实现所谓“语义网”，还将面临很多难以突破的困境。也许，只有当基于生物神经网络原理的“人工模拟可操作系统”取代现有计算机系统时，真正的“语义网”才能实现。

（二）虚拟世界的所谓第二生命的出现和对其的夸大

过去几年里，全球越来越多人投入越来越多时间在网络游戏，沉溺于所谓虚拟世界，形成了规模日趋庞大的虚拟社会和虚拟经济。有人甚至预言：未来二十至四十年，这种“沉溺”所累积的效应将改变我们的社会气候和现实生活；西方也有人认为：正像“出埃及”救赎一样，现在人们正在第二次出走，从而进入所谓“第二生命”，但这次是从现实中出走，逃往虚拟世界。有人甚至预言：“人类从现实世界向虚拟世界‘移民’，是一个不可扭转的趋势。但我们仍要清醒的看到：在基于硅晶体技术的现有技术条件下，所谓虚拟世界的“第二生命”根本不能称其为“生命”，因为其不具备人类生命的本质要件——能独立制造工具和扩展性的语言意识系统。目前和可预见的未来，所谓“第二生命”只是“游戏”商的夸张宣传。（三）移动网络的普及和展望

移动网络是未来可以真正实现的网络应用。苹果iphone是移动网络实现的一个代表性实例，可以称其为“iphone模式”。在移动网络设备取得突破性发展并普及以前，iphone模式可以继续扩大其市场份额。如果硅晶体电子技术被取代，则iphone模式将立即被淘汰，这是因为它自身的局限和人们需要之间的矛盾所造成的顺理成章的变化。

五、结语

计算机网络是人类物质文明的革命性成就，但是，人类社会的进步应当是物质文明和精神文明的共同进步。计算机网络是作为人类物质文明的范畴，要取得人类真正意义上的进步，必须是整个人类精神层面上的进步。显而易见的是，如果共产主义在人类社会得以实现，科学技术将不受政治和垄断的制约，而由全人类共同利用，那么，人类社会的精神文明和物质文明的进步速度将达到人类力所能及的极速。我们处在计算机网络Web 2.0的纪元，计算机网络的特征正飞快转变。转变的关键推动力是强劲的社会需求。

计算机网络正面临着新一轮的理论研究和技术开发的热潮，计算机网络继续朝着开放、集成、高性能和智能化方向的发展将是不可逆转的大趋势。

参考文献：

[1]谢希仁编著.计算机网络（第5版）[M].电子工业出版社

[2]刘克成,郑珂主编.计算机网络[M].人民邮电出版社,2011,9,1

[3](英)牛顿著,王克迪译.自然哲学之数学原理[M].北京大学出版社,2006

[4]罗素,诺维格著.人工智能一种现代的方法[M].清华大学出版社,2006,05,01

[5]张帆,朱国仲著.计算机网络技术发展综述.华北水利水电学院,2007(4)

[6]陈升权著.计算机网络的发展趋势和困境.计算机光盘软件与应用,2012(14)

[7]谢先阅著.浅谈计算机网络的未来发展趋势.信息与电脑,2011(6)

[8]中国互联网整体网民发展状况——第31次中国互联网发展状况调查报告(上).互联网天地,2013,1

[9]https://www.360docs.net/doc/d719206662.html,puterNetworking,A Top-Down Approach Fourth Edition，2009.中译本：机械工业出版社，2011。

[10]Stallings,W.,Data and Computer Communications,7ed.,Prentice-hall,2004. 中译本：电子工业出版社，2004年。

[11]Huitema,C.,Routing in the Internet,Prentice Hall,1995.