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计算机网络

一、引言

计算机网络使得计算机组及其用户之间可以进行广泛的信息共享,构成了信息时代的核心部分。个人计算机和局域网在20世纪80年代的普遍采用,使人们得以访问远端数据库中的信息;从海外下载应用程序;给另外一个国家的朋友发送消息;以及与同事共享文件——这一切只需在个人计算机上就可以实现。

使这一切如此容易地得以实现的网络,是精密而复杂的实体。它们之所以能够发挥作用,依靠的是许多协作的组件。世界范围的计算机网络的设计与部署,堪称近几十年来的一项伟大技术奇迹。

二、调制解调器与计算机管理局

直到20世纪70年代,计算机还是一种娇贵的机器,得由专家维护并放置在受控的环境中。其工作方式可以是直接插接终端,也可以是通过电话线和调制解调器远程接入。由于其造价高,它们往往是集中式资源,用户需要安排才能访问。这个时期,提供大型机访问时间的机构——计算机管理局——涌现出来。这期间的计算机网络还没有进入商业使用阶段。即便如此,对现代技术领域起到塑造作用的最重要发展之一这时开始启动:美国国防部为提供抗故障弹性而在分布计算机资源方面进行的实验。这项工作的成果现在称为因特网。

三、局域网

在计算机联网方面最引人注目的事件之一,是局域网作为规范办公系统计算机互联体制的方法,而被采用及其快速发展。顾名思义,它是连接若干计算单元的手段。在最简单的层面上,局域网只是提供一种共享的介质(如所有计算机和打印机都跟其相连接的同轴电缆),以及一套用来管理对该介质的访问的规则。以太网这种使用最普遍的局域网,使用一种被称为“带有冲突检测的载波侦听多路访问”(CSMA-CD)的机制。这就意味着,连接在电缆上的每件设备,只有在确定没有其他设备使用电缆的情况下,才能使用电缆。如果发生冲突,意欲连接的设备就会退出,以后再进行尝试。以太网的传输速率可达10兆位/秒,这个速度足以使设备之间的距离无关紧要。它们感觉起来就好像是与目的地直接相连。

局域网有许多不同的布局(如总线式、星形、环形)和许多不同的访问协议。尽管种类繁多,所有的局域网都具有如下的共同特征:它们都范围有限(通常覆盖一幢建筑物),而且都有足够快的速度,使得使用连接网络的设备感觉不到网络的存在。

除了提供访问共享,现代局域网还能为用户提供各种高级功能。管理软件包可以用来控制设备在局域网上的配置方式、用户的管理方式和网络资源的控制方式。局域网广泛采用的结构是设立若干个服务器,供若干个(数量通常比服务器多得多的)客户机访问。前者通常是高性能的计算机,为后者提供打印控制、文件共享以及邮件发送等服务,而后者通常是个人计算机。

四、路由器与桥接器

大多数局域网上的设施都具有十分强大的功能。大多数机构都不希望计算设施成为一个个小小的孤岛。它们通常都希望将设施扩展到更广的范围,这样各个计算机组不必定位就可以工作。路由器和桥接器就是使两个或更多的局域网能够连接起来的专用设备。桥接器相对而言属于更基础的设备,只能连接同类型的局域网。路由器则是智能化程度更高一些的元件,可以连接多种不同类型的计算机网络。

许多大公司拥有建立在一批局域网与路由器基础上的公司数据网络。从用户的角度来看,这种布局提供了一个似乎是相干网络而实际上具有物理多样性的网络。

五、广域网

局域网扩展到某个程度之后,再进一步扩展就变得不现实了。有时是物理限制使然,但更常见的是因为拥有扩展计算机网络的更方便或更廉价的方法。在大多数现实的计算机网络中,两个主要组成部分是公用电话网和数据网。它们提供了远程链接,使局域网延伸到广域网之中去。几乎所有的国家网络运营商都提供计算机网络的互联服务。这些服务从基于公用电话网的简单、低速数据链路到非常适合局域网互联的复杂、高速的数据服务。这些高速数据服务通常称为宽带连接。据预测,这些服务将在局域网之间提供必要的链接,从而使所谓的信息高速公路成为现实。

六、分布式计算

人们很容易认为:计算机一旦有了宽带连接,就能全部具备协同工作的能力。但是,怎样才能使不同国家不同制造商生产的计算机在世界范围内协同工作呢?直到最近,大多数计算机还是用各自的接口生产的,并且采用了各自独特的结构。一台计算机可以与同类型的计算机进行对话,但是却很难实现与“异族”的通信。只有极少数特许的人,拥有必要的时间、知识和设备,从各种各样的计算资源中提取他们所需要的东西。

到20世纪90年代,不同计算机的共性程度达到了彼此可以有效地互工作的阶段。这使得几乎任何人都可以有效地使用远程机器。使这一点得以实现的主要因素有:

1、客户/服务器

现在的共识是,不应将计算机系统建成单块系统,而是应建成客户/服务器系统。客户(个人计算机用户)提出服务(如打印)请求,服务器(接在局域网上的处理器)提供该服务。对计算机系统结构的这种一致看法,意味着将先前捆绑在一起的功能分割开。产生自这个简单概念的具体实现方案,对于使所有的计算机都能够被一样对待,有很大作用。

2、对象技术

建立计算机系统的另外一种方法来自这样一个假设:计算机系统应该用明确界定的部件——亦即可以作为独立的主体而封装、定义和执行的对象——来构建。将对象用作构建计算机系统的手段,促进了部件的可换性。

3、开放式系统

这个术语涵盖了构建计算机系统的总体目标,即易于互联并因此实现分布配置。实际上,开放式系统所要做的就是分解计算机系统的所有复杂性,并在各种不同系统中使用类似的结构。这就需要有(告诉制造商该做什么的)各种标准和(帮助制造商做该做之事的志同道合之人组成的)各种协会的协同之力。总的效果是要使不同的系统能够实现对话。

在分布式系统领域所做的所有工作,其最终目标就是使任何人可以从多个不同的制造商购买计算机,将其设置在任何方便之处,使用宽带链路来连接它们,并将它们作为充分利用高速链路的一台协同工作的机器来操作。

七、安全与管理

拥有以彼此可以对话的机器构建的快速计算机网络,并不意味着一切都万事大吉了。还有“信息高速公路劫匪”和“信息高速公路故障”的幽灵得对付。

1、安全

随着越来越多的重要信息交托给越来越多的分布式计算机来处理,计算机安全变得越来越重要。在一个高度分布的系统中,一个谙熟情况的信息高速公路劫匪不为人所知地访问机密信息易如反掌。20世纪70年代末推出的用以保护计算机数据的数据加密系统标准,最近又得到“公用密钥”系统的补充,而这种系统允许用户在无第三方介入的情况下很容易地为其信息加密和解密。

2、管理

使局域网保持正常运行,需要花费大量时间。使分布在世界各地的计算机网络稳定运行,进一步增加了网络管理的挑战。管理各种不同的分布式网络的基本概念,近来受到了大量的关注。现在,计算机网络的这个重要方面拥有足够的工具和标准,使全球性网络能够得到有效的监管。

阿勋

男,80‘s,不是程序员,稍微懂点CSS/HTML/PS。
我是一名爱生活爱社会爱祖国的三爱青年,也是一名热心网友。
平时喜欢吐槽,偶尔来点幽默。
这就是iaxun.com

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