ID：Computer-network

為了幫助初學者對計算機網(wǎng)絡有全面的、感性的認識，本文從介紹計算機網(wǎng)絡的發(fā)展歷程入手，對網(wǎng)絡的功能定義、分類、應用以及在我國的發(fā)展現(xiàn)狀等進行系統(tǒng)的介紹。

1、計算機網(wǎng)絡的產(chǎn)生與發(fā)展

計算機網(wǎng)絡是現(xiàn)代通信技術與計算機技術相結合的產(chǎn)物。網(wǎng)絡技術的進步正在對當前信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生著重要的影響?？v觀計算機網(wǎng)絡的發(fā)展歷史可以發(fā)現(xiàn)，計算機網(wǎng)絡與其他事物的發(fā)展一樣，也經(jīng)歷了從簡單到復雜、從低級到高級、從單機到多機的過程。在這一過程中，計算機技術和通信技術緊密結合，相互促進，共同發(fā)展，最終產(chǎn)生了計算機網(wǎng)絡。計算機網(wǎng)絡的發(fā)展大體上可以分為 4 個階段：面向終端的通信網(wǎng)絡階段、計算機互連階段、網(wǎng)絡互連階段、Internet與高速網(wǎng)絡階段。

（1）面向終端的通信網(wǎng)絡階段

1946年，世界上第一臺數(shù)字計算機ENIAC的問世是人類歷史上劃時代的里程碑，但最初的計算機數(shù)量稀少，并且非常昂貴。當時的計算機大都采用批處理方式，用戶使用計算機首先要將程序和數(shù)據(jù)制成紙帶或卡片，再送到中心計算機進行處理。1954年，出現(xiàn)了一種被稱為收發(fā)器（Transceiver）的設備，人們使用這種終端首次實現(xiàn)了將穿孔卡片上的數(shù)據(jù)通過電話線路發(fā)送到遠地的計算機。此后，電傳打字機也作為遠程終端和計算機相連，用戶可以利用計算機在遠地電傳打字機上輸入自己的程序，計算機計算出來的結果也可以傳送到遠地的電傳打字機上并打印出來，計算機網(wǎng)絡的基本原型就這樣誕生了。

由于當初的計算機是為批處理而設計的，因此當計算機和遠程終端相連時，必須在計算機上增加一個線路控制器（Line Controller）接口。隨著遠程終端數(shù)量的增加，為了避免一臺計算機使用多個線路控制器，20世紀60年代初期，出現(xiàn)了多重線路控制器（Multiple Line Controller），其可以和多個遠程終端相連接，這樣就構成了面向終端的第一代計算機網(wǎng)絡。

在第一代計算機網(wǎng)絡中，一臺計算機與多臺用戶終端相連接，用戶通過終端命令以交互的方式使用計算機系統(tǒng)，從而將單一計算機系統(tǒng)的各種資源分散到了多個用戶手中，極大地提高了資源的利用率，同時也極大地刺激了用戶使用計算機的熱情，在一段時間內，計算機用戶的數(shù)量迅速增加。但這種網(wǎng)絡系統(tǒng)也存在兩個缺點：一是其主機系統(tǒng)的負荷較重，既要承擔數(shù)據(jù)處理任務，又要承擔通信任務，導致系統(tǒng)響應時間過長；二是對遠程終端來講，一條通信線路只能與一個終端相連，通信線路的利用率較低。

后來又出現(xiàn)了多機連機系統(tǒng)。這種系統(tǒng)的主要特點是在主機和通信線路之間設置前端處理機（First End Processor，F(xiàn)EP），如圖1所示。前端處理機承擔所有的通信任務，減輕了主機的負荷，極大地提高了主機處理數(shù)據(jù)的效率。另外，在遠程終端較密集處增加了一個集中器（Concentrator）。集中器的一端用低速線路與多個終端相連，另一端則用一條較高速的線路與主機相連，如圖2所示，這樣就實現(xiàn)了多臺終端共享一條通信線路，提高了通信線路的利用率。

多機連機系統(tǒng)的典型代表為1963年在美國投入使用的航空訂票系統(tǒng)（SABRAI），其中心是設在紐約的一臺中央計算機，2000個售票終端遍布全國，使用通信線路與中央計算機相連。

（2）計算機互連階段

隨著計算機應用的發(fā)展以及計算機的普及和價格的降低，出現(xiàn)了多臺計算機互連的需求。這種需求主要來自軍事、科學研究、地區(qū)與國家經(jīng)濟信息分析決策、大型企業(yè)經(jīng)營管理，希望將分布在不同地點且具有獨立功能的計算機通過通信線路互連起來，彼此交換數(shù)據(jù)、傳遞信息，如圖3所示。網(wǎng)絡用戶可以通過計算機使用本地計算機的軟件、硬件與數(shù)據(jù)資源，也可以使用連網(wǎng)的其他地方的計算機軟件、硬件與數(shù)據(jù)資源，以達到計算機資源共享的目的。

這一階段研究的典型代表是美國國防部高級研究計劃局（Advanced Research Projects Agency，ARPA）的ARPANET（通常稱為ARPA網(wǎng)）。因為ARPANET是世界上第一個實現(xiàn)了以資源共享為目的的計算機網(wǎng)絡，所以人們往往將ARPANET作為現(xiàn)代計算機網(wǎng)絡誕生的標志，現(xiàn)在計算機網(wǎng)絡的很多概念都來自于ARPANET。

ARPANET的研究成果對推動計算機網(wǎng)絡發(fā)展的意義是十分深遠的。在ARPANET的基礎上，20世紀70～80年代計算機網(wǎng)絡發(fā)展十分迅速，出現(xiàn)了大量的計算機網(wǎng)絡，僅美國國防部就資助建立了多個計算機網(wǎng)絡。同時還出現(xiàn)了一些研究試驗性網(wǎng)絡、公共服務網(wǎng)絡、校園網(wǎng)，如美國加利福尼亞大學勞倫斯原子能研究所的OCTOPUS網(wǎng)、法國信息與自動化研究所的CYCLADES網(wǎng)、國際氣象監(jiān)測網(wǎng)WWWN、歐洲情報網(wǎng)EIN等。

在這一階段中，公用數(shù)據(jù)網(wǎng)（Public Data Network，PDN）與局部網(wǎng)絡（Local Network，LN）技術也得到了迅速的發(fā)展。總而言之，計算機網(wǎng)絡發(fā)展的第二階段所取得的成果對推動網(wǎng)絡技術的成熟和應用極其重要，所研究的網(wǎng)絡體系結構與網(wǎng)絡協(xié)議的理論成果為以后網(wǎng)絡理論的發(fā)展奠定了堅實的基礎，很多網(wǎng)絡系統(tǒng)經(jīng)過適當修改與充實后至今仍在廣泛使用。目前國際上應用廣泛的Internet就是在ARPANET的基礎上發(fā)展起來的。但是，20世紀70年代后期，人們已經(jīng)看到了計算機網(wǎng)絡發(fā)展中出現(xiàn)的問題，即網(wǎng)絡體系結構與協(xié)議標準的不統(tǒng)一限制了計算機網(wǎng)絡自身的發(fā)展和應用。網(wǎng)絡體系結構與網(wǎng)絡協(xié)議標準必須走國際標準化的道路。

（3）網(wǎng)絡互連階段

計算機網(wǎng)絡發(fā)展的第3個階段——網(wǎng)絡互連階段是加速體系結構與協(xié)議國際標準化的研究與應用的時期。1984年，經(jīng)過多年卓有成效的工作，國際標準化組織（International Orgnization for Standardization，ISO）正式制定和頒布了“開放系統(tǒng)互連參考模型”（Open System Interconnection Reference Model，OSI RM）。ISO/OSI RM已被國際社會所公認，成為研究和制訂新一代計算機網(wǎng)絡標準的基礎。OSI標準使各種不同的網(wǎng)絡互連、互相通信變?yōu)楝F(xiàn)實，實現(xiàn)了更大范圍內的計算機資源共享。我國也于1989年在《國家經(jīng)濟系統(tǒng)設計與應用標準化規(guī)范》中明確規(guī)定選定OSI標準作為我國網(wǎng)絡建設的標準。1990年6月，ARPANET停止運行。隨之發(fā)展起來的國際Internet的覆蓋范圍已遍及全球，全球各種各樣的計算機和網(wǎng)絡都可以通過網(wǎng)絡互連設備連入Internet，實現(xiàn)全球范圍內的數(shù)據(jù)通信和資源共享。

ISO/OSI RM及標準協(xié)議的制定和完善正在推動計算機網(wǎng)絡朝著健康的方向發(fā)展。很多大的計算機廠商相繼宣布支持OSI標準，并積極研究和開發(fā)符合OSI標準的產(chǎn)品。各種符合OSI RM與協(xié)議標準的遠程計算機網(wǎng)絡、局部計算機網(wǎng)絡與城市地區(qū)計算機網(wǎng)絡已開始廣泛應用。隨著研究的深入，OSI標準將日趨完善。

（4）Internet與高速網(wǎng)絡階段

目前，計算機網(wǎng)絡的發(fā)展正處于第4個階段。這一階段計算機網(wǎng)絡發(fā)展的特點是互連、高速、智能與更為廣泛的應用。Internet是覆蓋全球的信息基礎設施之一。對于用戶來說，Internet是一個龐大的遠程計算機網(wǎng)絡，用戶可以利用Internet實現(xiàn)全球范圍的信息傳輸、信息查詢、電子郵件、語音與圖像通信服務等功能。實際上Internet是一個用網(wǎng)絡互連設備實現(xiàn)多個遠程網(wǎng)和局域網(wǎng)互連的國際網(wǎng)。

在Internet發(fā)展的同時，隨著網(wǎng)絡規(guī)模的增大與網(wǎng)絡服務功能的增多，高速網(wǎng)絡與智能網(wǎng)絡（Intelligent Network，IN）的發(fā)展也引起了人們越來越多的關注和興趣。高速網(wǎng)絡技術的發(fā)展表現(xiàn)在寬帶綜合業(yè)務數(shù)據(jù)網(wǎng)（Broadband Integrated Service Digital Network，B-ISDN）、幀中繼、異步傳輸模式（Asynchronous Transfer Mode，ATM）、高速局域網(wǎng)、交換式局域網(wǎng)與虛擬網(wǎng)絡上。

2、計算機網(wǎng)絡概述

（1）計算機網(wǎng)絡的基本概念

所謂計算機網(wǎng)絡，就是把分布在不同地理區(qū)域的計算機與專門的外部設備用通信線路互連成一個規(guī)模大、功能強的網(wǎng)絡系統(tǒng)，從而使眾多的計算機可以方便地互相傳遞信息，共享硬件、軟件、數(shù)據(jù)信息等資源。

計算機網(wǎng)絡主要包含連接對象、連接介質、連接的控制機制和連接的方式4個方面。“對象”主要是指各種類型的計算機（如大型機、微型計算機、工作站等）或其他數(shù)據(jù)終端設備；“介質”是指通信線路（如雙絞線、同軸電纜、光纖、無線電波等）和通信設備（如網(wǎng)橋、網(wǎng)關、中繼器、路由器等）；“控制機制”主要是指網(wǎng)絡協(xié)議和各種網(wǎng)絡軟件；“連接方式”主要是指網(wǎng)絡采用的拓撲結構（如星形、環(huán)形、總線形和網(wǎng)狀形等）。

（2）通信子網(wǎng)和資源子網(wǎng)

從功能上分，計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)可以分為通信子網(wǎng)和資源子網(wǎng)兩大部分，計算機網(wǎng)絡的結構如圖4所示。通信子網(wǎng)提供數(shù)據(jù)通信的能力，資源子網(wǎng)提供網(wǎng)絡上的資源以及訪問的能力。

1）通信子網(wǎng)

通信子網(wǎng)由通信控制處理機（Communication Control Processor，CCP）、通信線路和其他網(wǎng)絡通信設備組成，主要承擔全網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸、轉發(fā)、加工、轉換等通信處理工作。

通信控制處理機在網(wǎng)絡拓撲結構中通常被稱為網(wǎng)絡節(jié)點。其主要功能一是作為主機和網(wǎng)絡的接口，負責管理和收發(fā)主機和網(wǎng)絡所交換的信息；二是作為發(fā)送信息、接收信息、交換信息和轉發(fā)信息的通信設備，負責接收其他網(wǎng)絡節(jié)點送來的信息，并選擇一條合適的通信線路發(fā)送出去，完成信息的交換和轉發(fā)功能。

通信線路是網(wǎng)絡節(jié)點間信息傳輸?shù)耐ǖ?，通信線路的傳輸媒體主要有雙絞線、同軸電纜、光纖、無線電波等。

2）資源子網(wǎng)

資源子網(wǎng)主要負責全網(wǎng)的數(shù)據(jù)處理業(yè)務，向全網(wǎng)用戶提供所需的網(wǎng)絡資源和網(wǎng)絡服務。資源子網(wǎng)主要由主機（Host）、終端（Terminal）、終端控制器、聯(lián)網(wǎng)外部設備以及軟件資源和信息資源等組成。

主機是資源子網(wǎng)的重要組成單元，既可以是大型機、中型機、小型機，也可以是局域網(wǎng)中的微型計算機。主機是軟件資源和信息資源的擁有者，一般通過高速線路和通信子網(wǎng)中的節(jié)點相連。

終端是直接面向用戶的交互設備。終端的種類很多，如交互終端、顯示終端、智能終端、圖形終端等。

連網(wǎng)外部設備主要是指網(wǎng)絡中的一些共享設備，如高速打印機、繪圖儀和大容量硬盤等。

3、計算機網(wǎng)絡的功能

社會及科學技術的發(fā)展為計算機網(wǎng)絡的發(fā)展提供了更加有利的條件。計算機網(wǎng)絡與通信網(wǎng)的結合，可以使眾多的個人計算機不僅能夠同時處理文字、數(shù)據(jù)、圖像、聲音等信息，還可以使這些信息四通八達，及時地與全國乃至全世界的信息進行交換。計算機網(wǎng)絡的主要功能歸納起來有以下幾點。

（1）數(shù)據(jù)通信

數(shù)據(jù)通信是計算機網(wǎng)絡最基本的功能，為網(wǎng)絡用戶提供了強有力的通信手段。計算機網(wǎng)絡建設的主要目的之一就是使分布在不同物理位置的計算機用戶相互通信和傳送信息（如聲音、圖形、圖像等多媒體信息）。計算機網(wǎng)絡的其他功能都是在數(shù)據(jù)通信功能基礎之上實現(xiàn)的，如發(fā)送電子郵件、遠程登錄、連機會議、WWW等。

（2）資源共享

1）硬件和軟件的共享。計算機網(wǎng)絡允許網(wǎng)絡上的用戶共享不同類型的硬件設備，通常有打印機、光驅、大容量的磁盤以及高精度的圖形設備等。軟件共享通常是指某一系統(tǒng)軟件或應用軟件（如數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)），如果占用的空間較大，則可將其安裝到一臺配置較高的服務器上，并將其屬性設置為共享，這樣網(wǎng)絡上的其他計算機即可直接利用，極大地節(jié)省了計算機的硬盤空間。

2）信息共享。信息也是一種寶貴的資源，Internet就像一個浩瀚的海洋，有取之不盡、用之不竭的信息與數(shù)據(jù)。每一個連入Internet的用戶都可以共享這些信息資源（如各類電子出版物、網(wǎng)上新聞、網(wǎng)上圖書館和網(wǎng)上超市等）。

（3）均衡負荷與分布式處理

當網(wǎng)絡中某臺計算機的任務負荷太重時，可將任務分散到網(wǎng)絡中的各臺計算機上進行，或由網(wǎng)絡中比較空閑的計算機分擔負荷。這樣既可以處理大型的任務，使其中一臺計算機不會負擔過重，又提高了計算機的可用性，起到了均衡負荷和分布式處理的作用。

（4）提高計算機系統(tǒng)的可靠性

提高計算機系統(tǒng)的可靠性也是計算機網(wǎng)絡的一個重要功能。在計算機網(wǎng)絡中，每一臺計算機都可以通過網(wǎng)絡為另一臺計算機備份，以提高計算機系統(tǒng)的可靠性。這樣，一旦網(wǎng)絡中的某臺計算機發(fā)生了故障，另一臺計算機可代替其完成所承擔的任務，整個網(wǎng)絡可以照常運轉。

4、計算機網(wǎng)絡的分類和拓撲結構

（1）計算機網(wǎng)絡的分類

用于計算機網(wǎng)絡分類的標準很多，如拓撲結構、應用協(xié)議、傳輸介質、數(shù)據(jù)交換方式等。但是，這些標準只能反映網(wǎng)絡某方面的特征，不能反映網(wǎng)絡技術的本質。最能反映網(wǎng)絡技術本質特征的分類標準是網(wǎng)絡的覆蓋范圍。按網(wǎng)絡的覆蓋范圍可以將網(wǎng)絡分為局域網(wǎng)（Local Area Network，LAN）、廣域網(wǎng)（Wide Area Network，WAN）、城域網(wǎng)（Metropolitan Area Network，MAN）和國際互聯(lián)網(wǎng)（Internet），如表1所示。

1）局域網(wǎng)。局域網(wǎng)的地理分布范圍在幾千米以內，一般局域網(wǎng)絡建立在某個機構所屬的一個建筑群內或一個學校的校園內部，甚至幾臺計算機也能構成一個小型局域網(wǎng)絡。由于局域網(wǎng)的覆蓋范圍有限，數(shù)據(jù)的傳輸距離短，因此局域網(wǎng)內的數(shù)據(jù)傳輸速率都比較高，一般在 10～100Mbit/s，現(xiàn)在高速的局域網(wǎng)傳輸速率可達到1000Mbit/s。

2）廣域網(wǎng)。廣域網(wǎng)也稱為遠程網(wǎng)，是遠距離的、大范圍的計算機網(wǎng)絡。這類網(wǎng)絡的作用是實現(xiàn)遠距離計算機之間的數(shù)據(jù)傳輸和信息共享。廣域網(wǎng)可以是跨地區(qū)、跨城市、跨國家的計算機網(wǎng)絡，覆蓋范圍一般是幾百千米到幾千千米的廣闊地理區(qū)域，通信線路大多借用公用通信網(wǎng)絡（如公用電話網(wǎng)PSTN）。由于廣域網(wǎng)涉轄的范圍很大，連網(wǎng)的計算機眾多，因此廣域網(wǎng)上的信息量非常大，共享的信息資源極為豐富。但是廣域網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸速率比較低，一般在64kbit/s～2Mbit/s。

3）城域網(wǎng)。城域網(wǎng)的覆蓋范圍在局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)之間，一般為幾千米到幾十千米，通常在一個城市內。

4）國際互聯(lián)網(wǎng)。Internet并不是一種具體的網(wǎng)絡技術，而是將同類和不同類的物理網(wǎng)絡（局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)和城域網(wǎng)）通過某種協(xié)議互連起來的一種高層技術。

（2）計算機網(wǎng)絡的拓撲結構

拓撲（Topology）是從圖論演變而來的，是一種研究與大小形狀無關的點、線、面特點的方法。網(wǎng)絡拓撲結構是指用傳輸介質互連各種設備的物理布局，通俗地講就是這個網(wǎng)絡看起來是一種什么形式。將工作站、服務器等網(wǎng)絡單元抽象為“點”，網(wǎng)絡中的通信介質抽象為“線”，從拓撲學的觀點來看計算機和網(wǎng)絡系統(tǒng)就形成了點和線組成的幾何圖形，從而抽象出網(wǎng)絡系統(tǒng)的具體結構。網(wǎng)絡拓撲結構并不涉及網(wǎng)絡中信號的實際流動，而只是關心介質的物理連接形態(tài)。網(wǎng)絡拓撲結構對整個網(wǎng)絡的設計、功能、可靠性和成本等方面具有重要的影響。

常見的計算機網(wǎng)絡拓撲結構有星形、環(huán)形、總線形、樹形和網(wǎng)狀形。

1）星形拓撲網(wǎng)絡。在星形拓撲網(wǎng)絡結構中，各節(jié)點通過點到點的鏈路與中央節(jié)點連接，如圖5所示。中央節(jié)點可以是轉接中心，起到連通的作用；也可以是一臺主機，此時具有數(shù)據(jù)處理和轉接的功能。星形拓撲網(wǎng)絡的優(yōu)點是很容易在網(wǎng)絡中增加和移動節(jié)點，容易實現(xiàn)數(shù)據(jù)的安全性和優(yōu)先級控制；缺點是屬于集中控制，對中央節(jié)點的依賴性大，一旦中央節(jié)點有故障，就會引起整個網(wǎng)絡的癱瘓。

2）環(huán)形拓撲網(wǎng)絡。在環(huán)形拓撲網(wǎng)絡中，節(jié)點通過點到點的通信線路連接成閉合環(huán)路，如圖6所示。環(huán)中數(shù)據(jù)將沿一個方向逐站傳送。環(huán)形拓撲網(wǎng)絡結構簡單，傳輸延時確定，但是環(huán)中每個節(jié)點與連接節(jié)點之間的通信線路都會成為網(wǎng)絡可靠性的屏障。只要環(huán)中某一個節(jié)點出現(xiàn)故障，就會造成網(wǎng)絡癱瘓。另外，對于環(huán)形網(wǎng)絡，網(wǎng)絡節(jié)點的增加和移動以及環(huán)路的維護和管理都比較復雜。

3）總線形拓撲網(wǎng)絡。在總線形拓撲網(wǎng)絡中，所有節(jié)點共享一條數(shù)據(jù)通道，如圖7所示。一個節(jié)點發(fā)出的信息可以被網(wǎng)絡上的每個節(jié)點接收。由于多個節(jié)點連接到一條公用信道上，所以必須采取某種方法分配信道，以決定哪個節(jié)點可以優(yōu)先發(fā)送數(shù)據(jù)。

總線形網(wǎng)絡結構簡單，安裝方便，需要鋪設的線纜最短，成本低，并且某個站點自身的故障一般不會影響整個網(wǎng)絡，因此是普遍使用的網(wǎng)絡之一。其缺點是實時性較差，總線上的故障會導致全網(wǎng)癱瘓。

4）樹形拓撲網(wǎng)絡。在樹形拓撲結構中，網(wǎng)絡的各節(jié)點形成了一個層次化的結構，如圖8所示。

樹中的各個節(jié)點通常都為主機，樹中低層主機的功能和應用有關，一般都具有明確定義的功能，如數(shù)據(jù)采集、變換等；高層主機具備通用的功能，以便協(xié)調系統(tǒng)的工作，如數(shù)據(jù)處理、命令執(zhí)行等。一般來說，樹形拓撲網(wǎng)絡的層次數(shù)量不宜過多，以免轉接開銷過大，使高層節(jié)點的負荷過重。若樹形拓撲結構只有兩層，就變成了星形結構，因此，可以將樹形拓撲結構視為星形拓撲結構的擴展結構。

5）網(wǎng)狀形拓撲網(wǎng)絡。在網(wǎng)狀形拓撲網(wǎng)絡中，節(jié)點之間的連接是任意的，沒有規(guī)律，如圖9所示。其主要優(yōu)點是可靠性高，但結構復雜，必須采用路由選擇算法和流量控制方法。廣域網(wǎng)基本上都是采用網(wǎng)狀形拓撲結構。

5、計算機網(wǎng)絡的應用

隨著現(xiàn)代信息社會進程的推進及通信和計算機技術的迅猛發(fā)展，計算機網(wǎng)絡的應用也越來越普及，如今計算機網(wǎng)絡幾乎深入社會的各個領域。Internet已成為家喻戶曉的網(wǎng)絡名稱，成為當今世界上最大的計算機網(wǎng)絡，同時也是一條貫穿全球的“信息高速公路主干道”。計算機網(wǎng)絡主要提供如下服務，通過這些服務，人們可以將計算機網(wǎng)絡應用于社會的方方面面。

（1）計算機網(wǎng)絡在企事業(yè)單位中的應用

計算機網(wǎng)絡可以使企事業(yè)單位和公司內部實現(xiàn)辦公自動化，做到各種軟、硬件資源共享。如果將內部網(wǎng)絡連入Internet，還可以實現(xiàn)異地辦公。例如，通過WWW或電子郵件，公司就可以很方便地與分布在不同地區(qū)的子公司或其他業(yè)務單位建立聯(lián)系，不僅能夠及時地交換信息，還實現(xiàn)了無紙辦公。在外的員工通過網(wǎng)絡可以與公司保持通信，得到公司的指示和幫助。企業(yè)可以通過Internet收集市場信息并發(fā)布企業(yè)產(chǎn)品信息。

（2）計算機網(wǎng)絡在個人信息服務中的應用

計算機網(wǎng)絡在個人信息服務中的應用與單位網(wǎng)絡的工作方式不同：家庭和個人一般擁有一臺或幾臺微型計算機，通過電話交換網(wǎng)或光纖連到公共數(shù)據(jù)網(wǎng)；家庭和個人一般希望通過計算機網(wǎng)絡獲得各種信息服務。一般來說，個人通過計算機網(wǎng)絡獲得的信息服務主要有以下3類。

1）遠程信息的訪問。其可以通過WWW方式訪問各類信息系統(tǒng)，包括政府、教育、藝術、保健、娛樂、科學、體育、旅游等各方面的信息，甚至是各類的商業(yè)廣告。隨著報紙走向在線與個人化，人們可以通過網(wǎng)絡查看報紙或新聞，或是通過頻道技術自動下載感興趣的內容。

目前，一種很廣泛的應用是個人財務服務。很多人通過網(wǎng)絡接收賬單、管理銀行賬戶以及處理投資。通過計算機網(wǎng)絡進行購物變得越來越普遍。

2）個人與個人之間的通信。20世紀個人與個人之間通信的基本工具是電話，21世紀個人與個人之間通信的基本工具則是計算機網(wǎng)絡。電子郵件目前已被廣泛應用。初期的電子郵件用于傳送文本文件，后來進一步用于傳送語音與圖像文件。

現(xiàn)在Internet上存在很多新聞組，參加新聞組的人可以在網(wǎng)上對某個感興趣的問題進行討論，或是閱讀有關方面的資料，這是計算機網(wǎng)絡應用中很受歡迎的一種通信方式。

3）家庭娛樂。家庭娛樂正在對信息服務業(yè)產(chǎn)生巨大的影響，可以讓人們在家里點播電影和電視節(jié)目。目前，我國已經(jīng)開展了這方面的服務。新的電影是交互式的，觀眾在看電影時可以不時地參與到電影情節(jié)中。家庭電視也可以是交互式的，觀眾可以參與到猜謎等活動中。

家庭娛樂中最重要的應用在游戲上。目前，已經(jīng)有很多人喜歡上了多人實時仿真游戲。如果使用虛擬現(xiàn)實的頭盔與三維、實時、高清晰度的圖像，就可以共享虛擬現(xiàn)實的很多游戲和訓練。

（3）計算機網(wǎng)絡在商業(yè)上的應用

隨著計算機網(wǎng)絡的廣泛應用，電子資料交換（Electronic Data Interchange，EDI）已成為國際貿(mào)易往來的重要手段，其以一種共同認可的資料格式使分布在全球各地的貿(mào)易伙伴通過計算機傳輸各種貿(mào)易單據(jù)，代替了傳統(tǒng)的貿(mào)易單據(jù)，節(jié)省了大量的人力和物力，提高了效率。例如，網(wǎng)上商店實現(xiàn)了網(wǎng)上購物、網(wǎng)上付款的網(wǎng)上消費夢想。

總之，隨著網(wǎng)絡技術的發(fā)展和各種網(wǎng)絡應用需求的提出，計算機網(wǎng)絡應用的范圍和領域在不斷擴大、拓寬，許多新的計算機網(wǎng)絡應用系統(tǒng)不斷地被開發(fā)出來，如遠程教學、遠程醫(yī)療、工業(yè)自動控制、電子博物館、數(shù)字圖書館、全球情報檢索與信息查詢、電視會議、電子商務等。計算機網(wǎng)絡技術的迅速發(fā)展和廣泛應用必將對21世紀的經(jīng)濟、教育、科技、文化的發(fā)展以及人們的工作和生活產(chǎn)生重要的影響。

6、三大網(wǎng)絡介紹

當前，在我國通信、計算機信息產(chǎn)業(yè)以及廣播電視領域中，實際運行并具有影響力的三大網(wǎng)絡是電信網(wǎng)絡、廣播電視網(wǎng)絡和計算機網(wǎng)絡。

（1）電信網(wǎng)絡

電信網(wǎng)絡是以電話網(wǎng)為基礎逐步發(fā)展起來的。電話系統(tǒng)主要由3個部件組成。

1）本地網(wǎng)絡。主要使用雙絞線進入家庭或業(yè)務部門，承載的是模擬信號。

2）干線。通過光纜將交換局連接起來，承載的是數(shù)字信號。

3）交換局。使電話呼叫從一條干線接入另一條干線。

過去，整個電話系統(tǒng)中傳輸?shù)男盘柖际悄M的。隨著光纖、數(shù)字電路和計算機的出現(xiàn)，現(xiàn)在所有的干線和交換設備幾乎都是數(shù)字的，僅剩下本地回路仍然是模擬的。之所以優(yōu)先選擇數(shù)字傳輸，是因為它不需要像模擬傳輸那樣，當一個長途呼叫的信號經(jīng)過許多次放大之后，還需要重新精確地產(chǎn)生模擬信號。對數(shù)字傳輸而言，只需要正確區(qū)分信號0和1即可。這種特性使得數(shù)字傳輸比模擬傳輸更加可靠，且維護更加方便，成本更低。

電信業(yè)務除了有傳統(tǒng)的電話交換網(wǎng)（Public Switched Telephone Notwork，PSTN）外，還有數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)（Digital Data Network，DDN）、幀中繼（Frame Relay，F(xiàn)R）網(wǎng)和異步傳輸模式（Asynchronous Transfer Mode，ATM）網(wǎng)等。在DDN中，它可提供固定或半永久連接的電路交換業(yè)務，適合提供實時多媒體通信業(yè)務。幀中繼網(wǎng)是以統(tǒng)計復用技術為基礎進行包傳輸、包交換的，速率一般在64bit/s～2.048Mbit/s，適合提供非實時多媒體通信業(yè)務。在 ATM 網(wǎng)中，ATM 是支持高速數(shù)據(jù)網(wǎng)建設、運行的關鍵設備，可支持25Mbit/s～4Gbit/s數(shù)據(jù)的高速傳輸，不僅可以傳輸語音，還可以傳輸圖像，包括靜態(tài)圖像和活動影像。電信網(wǎng)除上述幾種網(wǎng)絡外，還有X.25公共數(shù)據(jù)網(wǎng)、綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)（Integrated Services Digital Network，ISDN）及中國公用計算機網(wǎng)（CHINANET）等。

（2）廣播電視網(wǎng)

廣播電視網(wǎng)主要是指有線電視（Community Antenna Television，CATV）網(wǎng)，目前還是靠同軸電纜向用戶傳送電視節(jié)目，處于模擬信號傳輸階段，但其網(wǎng)絡技術設備先進，主干網(wǎng)采用光纖，貫通各城鎮(zhèn)。

混合光纖同軸電纜（Hybrid Fiber-Coaxial，HFC）入戶與電話接入方式相比，其優(yōu)點是傳輸帶寬約為雙絞線的一萬倍，而且在有線電視的同一根同軸電纜上，用戶可以同時看電視、打電話、上網(wǎng)，且互不干擾。

目前，廣播電視網(wǎng)的信息源是以單向實時及一點對多點的方式連接到眾多用戶的，用戶只能被動地選擇是否接收（主要是語音和圖像）。利用混合光纖同軸電纜進行視頻點播（Video On Demand，VOD）及通過CATV網(wǎng)接入Internet進行視頻點播、通話等是CATV網(wǎng)今后的發(fā)展方向。它的主要業(yè)務除了廣播電視傳輸之外，還包括電視點播、遠程電視教育、遠程醫(yī)療、電視會議、電視電話和電視購物等。

（3）計算機網(wǎng)絡

計算機網(wǎng)絡初期主要是局域網(wǎng)。廣域網(wǎng)是在Internet大規(guī)模發(fā)展后才進入普通家庭的。目前計算機網(wǎng)絡主要依賴于電信網(wǎng)，因此傳輸速率受到一定的限制。中國公用計算機網(wǎng)（CHINANET）是依托強大的中國公用數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)（CHINAPAC、CHINADDN）和公共交換電話網(wǎng)（PSTN）等公用網(wǎng)，采用先進設備，而成為我國Internet的主干網(wǎng)的。在計算機網(wǎng)中，用戶之間的連接可以是一對一的，也可以是一點對多點的，相互間的通信既有實時的，也有非實時的，但在大多數(shù)情況下是非實時的，采用的是存儲轉發(fā)方式。通信方式可以是雙向交互的，也可以是單向的。主要提供的業(yè)務有文件共享、信息瀏覽、電子郵件、網(wǎng)絡電話、視頻點播、FTP文件下載和網(wǎng)上會議等。

從以上3個網(wǎng)絡所能提供的業(yè)務來看，在未來的信息社會，人們絕不會僅滿足于使用傳統(tǒng)的只能傳語音的電話機、只能單向接收電視節(jié)目的電視機及僅能提供文件共享和上Internet的計算機，而是需要更多、更快、更直接的信息交流，同時包括語音、圖像和數(shù)據(jù)在內的多媒體技術，這就需要將三網(wǎng)融合，即三網(wǎng)合一。所謂“三網(wǎng)合一”就是把現(xiàn)有的傳統(tǒng)電信網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)和計算機網(wǎng)的業(yè)務互相融合，逐漸形成一個統(tǒng)一的網(wǎng)絡系統(tǒng)，由一個全數(shù)字化的網(wǎng)絡設施來支持包括數(shù)據(jù)、語音和圖像在內的所有業(yè)務的通信。近年來，三網(wǎng)合一逐漸成為最熱門的話題之一，從全世界范圍來看，也是現(xiàn)代通信和計算機網(wǎng)絡發(fā)展的大趨勢。

7、標準化組織

隨著計算機通信、計算機網(wǎng)絡和分布式處理系統(tǒng)的劇增，協(xié)議和接口的不斷改進，迫切要求在不同公司與廠商制造的計算機之間，以及計算機與通信設備之間方便地互連和相互通信。因此，接口、協(xié)議、計算機網(wǎng)絡體系結構都應遵循公共的標準。國際標準化組織及國際上的一些著名標準制定機構專門從事這方面標準的研究和制定。

（1）ISO

國際標準化組織（International Organization for Standardization，ISO）是一個全球性的非政府組織，是國際標準化領域中一個十分重要的組織。ISO的任務是促進全球范圍內的標準化及其有關活動的開展，以利于國際間產(chǎn)品和服務的交流以及在知識、科學、技術和經(jīng)濟活動中發(fā)展國際間的相互合作。它顯示了強大的生命力，吸引了越來越多的國家參與其活動。

ISO制定了網(wǎng)絡通信的標準，即開放系統(tǒng)互連（Open System Interconnection，OSI）。

（2）ITU

國際電信聯(lián)盟（International Telecommunications Union，ITU）是世界各國政府的電信主管部門之間協(xié)調電信事務方面的一個國際組織。ITU的宗旨是維持和擴大國際合作，以改進和合理地使用電信資源，促進技術設施的發(fā)展及其有效運用，以提高電信業(yè)務的效率，擴大技術設施的用途，并盡量使其在公眾中得以普遍利用，協(xié)調各國行動，以達到上述目的。

在通信領域，最著名的國際電信聯(lián)盟標準化部門（ITU-T）標準有V系列標準，如V.32、V.33和V.42，這些標準對使用電話線傳輸數(shù)據(jù)做了明確的說明。除此之外，還有X系列標準，如X.25、X.400和X.500，它們?yōu)楣脭?shù)字網(wǎng)上傳輸數(shù)據(jù)的標準。ITU-T的標準還包括電子郵件、目錄服務、綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)（ISDN）、寬帶ISDN等方面的內容。

（3）IEEE

電氣電子工程師學會（Institute of Electronics Engineers，IEEE）由 1963 年美國電氣工程師學會（American Institute of Electrical Engineers，AIEE）和美國無線電工程師學會（Institute of Radio Engineers，IRE）合并而成，是美國規(guī)模最大的專業(yè)學會。

IEEE的最大成果是制定了局域網(wǎng)和城域網(wǎng)的標準。這個標準被稱為802項目或802系列標準。

（4）ANSI

美國國家標準學會（American National Standards Institute，ANSI）是由制造商、用戶通信公司組成的非政府組織，是美國的自發(fā)標準情報交換機構，也是由美國指定的ISO投票成員。它致力于國際標準化事業(yè)和實現(xiàn)消費品方面的標準化。

（5）EIA

美國電子工業(yè)協(xié)會（Electronic Industries Alliance，EIA）創(chuàng)建于1924年，當時名為無線電制造商協(xié)會（Radio Manufacturers Association，RMA），只有17名成員，代表不過200萬美元產(chǎn)值的無線電制造業(yè)。而今，EIA成員已超過500名，代表美國2000億美元產(chǎn)值的電子工業(yè)制造商，成為純服務性的全國貿(mào)易組織，總部設在弗吉尼亞的阿靈頓。EIA廣泛代表了設計生產(chǎn)電子元件、部件、通信系統(tǒng)和設備的制造商以及工業(yè)界、政府和用戶的利益，在提高美國制造商的競爭力方面起到了重要的作用。

（6）TIA

美國通信工業(yè)協(xié)會（Telecommunications Industry Association，TIA）是一個全方位的服務性國家貿(mào)易組織。其成員包括為美國和世界各地提供通信和信息技術產(chǎn)品、系統(tǒng)和專業(yè)技術服務的900余家大小公司，本協(xié)會成員有能力制造供應現(xiàn)代通信網(wǎng)中應用的所有產(chǎn)品。此外，TIA還有一個分支機構——多媒體通信協(xié)會（Multi Media Telecommunications Association，MMTA）。TIA還與美國電子工業(yè)協(xié)會有著廣泛而密切的聯(lián)系。