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  • 现代计算机网络的前沿技术分析
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    2021-06-23 09:02:38

    龙源期刊网 http://doc.xuehai.net

    现代计算机网络的前沿技术分析

    作者:王亚周

    来源:《科教导刊·电子版》2015年第22期

    摘要随着移动通信技术、宽带技术的发展,以及3G时代的到来,现代计算机网络的前

    沿技术已经是日新月异。现代计算机网络前沿技术包括有GIS与“数字地球”、虚拟现实、智能化与个性化的Web信息检索技术、智能信息处理技术、网络技术云计算和下一代网。本文就现代计算机网络前沿技术进行分析并且探索其未来发展方向。

    关键词计算机网络前沿技术技术分析

    中图分类号:TP39113 文献标识码:A

    1现代计算机网络的前沿技术分析

    1.1 GIS与“数字地球”

    GIS简称地理信息系统,地理信息系统通常泛指用于获取、储存、查询、综合、处理、分析和显示地理空间数据及其相关信息的计算机系统。随着人造卫星的出现和计算机的普及,地理信息系统在人们的生产和生活中扮演着更加重要的角色。以往的传统模拟地图仍然存在局限性,比如信息滞后、储存受限、传输方式单一和模拟能力有限等问题。而地理信息系统脱胎于地图,它与地图一样,也具有载负和传输地理信息的功能。同时它还具备了以下特点,(1)提高了空间信息的几何精度;(2)扩大空间信息储蓄量;(3)便于空间信息的转换和传输;(4)扩大地图制图功能;(5)便于精确、快速计算;(6)便于地图自动分析。GIS正在快速发展起来,但是它仍面临着地图学的挑战。随着信息科学的不断发展,GIS也对地图学提出了不少挑战并且推动地图学的发展。

    数字地球是一种利用巨大地球空间数据对人类赖以生存的地球所做的三维、多级、多分辨率的数字化整体表达,它同时也为人类提供一个网络化的界面体系和超媒体的现实虚拟环境。数字地球概念的提出,是空间技术、信息技术及其应用技术发展到一定的产物。要在电子计算机上实现数字地球不是一件简单的事,它需要诸多学科的支持,特别是信息科学技术。数字地球被应用在多个方面,比如精细农业、智能交通、Cybercity、专家服务和现代大战等方面。数字地球的提出是全球信息化的必然产物,它是一项长期的战略目标,需要经过全人类的共同努力才能实现。同时,数字地球的建设与发展将加快全球信息化的步伐,在很大程度上改变人们的生活方式,并创造出巨大的社会财富,为人类社会的发展作出巨大贡献。

    1.2虚拟现实技术

    虚拟现实是利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界,提供体验者听觉、视觉,触觉等方面的感受,让其觉得身临其境一般。虚拟现实是多种技术的结合,包括实时三维计算机图形

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    计算机网络技术的发展现状和趋势分析.doc

    计算机网络技术的发展现状和趋势分析

    【摘要】计算机网络技术已经成为信息时代的一个根本标志,其为推动世界信息化发展提供了有力的技术保障基础,而也正是在这种技术基础的推动之下,整个计算机网络技术也在得到广泛运用的同时实现了自身的创新。事实上,就计算机网络技术而言,其有着自身的技术内涵和特征,并且在未来的发展过程中也呈现出一种趋势及规律。本文主要紧紧围绕着计算机网络技术的发展现状及趋势这一中心主题,从计算机网络技术的内涵出发,就其发展现状及未来的发展去向等几个方面的内容进行简要的分析和介绍。

    【关键词】计算机网络技术;发展现状;发展趋势

    前言

    当前世界,已经日益成为计算机主导的信息世界,在这个世界里,人们通过使用计算机和网络,进行远程通信、远程控制以及高效资资源共享等活动,极大地推动了全球一体化的建设进程。然而,我们知道,这样一种功能的实现实际上在很大程度上都依赖于其作为强大保障的计算机网络技术,因为就这种计算机网络技术而言,其无论是在自身,还是在实际的运用当中,都表现出一种多样性的特点,而且这种多样性特点又在另一个层面上经过反复的尝试和试验得到进一步的补充和完善。换而言之,我们只有加强对其现状及未来发展趋势的把握,才能够更好地运用这项技术。

    一、计算机网络技术概述

    计算机网络技术,作为一种集计算机技术和网络技术于一体的技术,其如今已经成为整个信息时代的根本标志,而也正是在这种根本标志重要性的要求之下,如今的计算机网络技术才受到越来越多人的重视,并且在内涵上也逐渐引起了相关行业的足够关注。事实上,就这种计算机网络技术而言,其所要实现的就是将处于不同位置且有着相对独立功能的几台或者多台计算机,通过某种通信手段和技术,从而将其连接成为一个可以用来通信、资源共享、管理等方面的功能。而就其中的手段和技术而言,其实际上就是我们常说的网络技术,因为我们将多台电脑连接起来所形成的整体就是一个网络,而在这个网络之中,计算机与计算机之间可以在遵循相应协议和架构的基础上,实现通信和信息共享。

    当然,这些种种功能实际上是有着很高现实意义的,因为通过将有着各个功能和资源的计算机连接在一起,便可以更好地提升整个计算机群体的运算能力以及资源利用效率。不过,计算机网络技术也正是凭借着这样的技术优势,而在如今包括航天、农业、工业、服务业等各个领域中得到了尤为广泛的作用。在接下来的两节当中,我们将逐步地对其发展中所暴露出来的问题进行挖掘和剖析,并且在此基础上揭示出其未来的发展去向。

    二、计算机网络技术的发展现状

    当然,计算机网络技术如今已经逐渐深入到我们的日常生活以及各行各业之中,而就这种深入而言,其实际上也是沿着一条低级到高级,及到复杂的路线发展着,而且这种发展又可以集中地表现为其在发展过程中的不断革新,而在这种革新之中,其有更多的体现在其广泛运用之上。

    首先,如今的计算机网络技术已经在推动信息系统建设上占据着尤为重要的地位,而就这种地位而言,其实际上又是由多个方面支撑的。一般来说,计算机网络技术可以为整个信息系统的建设提供可行的传输协议,并为整个系统传输效率的提高奠定了有了基础。此外,计算机网络技术实际上又包括又数据库技术、数据挖掘技术、文件检索技术在内的多种技术,这可以为信息系统中所存在的那种数据信息存储问题给予了有效地保障。当然,这样一系列的保障对计算机网络技术来说,都是一个考验,因为其内部所使用和涉及到的相关技术如何能够很好地满足相关需求,是尤为重要和必要的。比如说,其中所使用的Internet技术、LAN网络技术、ATM网络技术以及无线网络技术在具体使用的过程中都会容易因为受到多种因素的影响而出现许多问题。

    其次,我们知道,如今的互联网实际上是由包括计算机、调制解调器以及电话线在内的多个组合部件连接而成,而就这种组合体而言,其只有在各类部件均运行在一种较高的状态。因此,这也就暴露出计算机网络技术自身所存在的那种不稳定性和不确定性,这无疑是如今计算机发展的一个大瓶颈。当然,从另外一个方面来说,计算机网络技术在如今的教育科研之中也有着十分广泛的运用,因为就如今知识大爆炸的时代而言,教育科研已经逐渐显现出了其重要性。无论是课堂教学的统一管理,还是统一授课,计算机网络技术的成功运用,都极大地保障了整个教育科研水平的顺利提高和课堂效率的最大化。一方面,如今的计算网技术在实现其远程教育网络的同时,已经为相关方面的教育和科研有效地提供了虚拟分析技术以及计算机辅助技术。另一方面,计算网络技术也在这些运用的过程中,通过大量的调试和测试,有效地实现了自身的实用性的改良。

    最后,从一个层面上来说,计算机网络技术实际上在其他方面也有着十分重要的运用,例如,在目前的社会公共服务体系中,为了提高公共服务

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  • 计算机网络实验:IP协议层分析

    千次阅读 2021-12-02 16:17:13
    与因特网连接的计算机网络系统;主机操作系统为windows; WireShark、IE等软件。 四、实验步骤 (说明:以下所截界面上的数据与你电脑上的数据可能会有所不同) 1.首先进入 MS DOS 字符界面; 2.在 MS DOS

    一、实验目的

    1.了解 ICMP、IP 数据包格式;

    2.理解 ARP 命令、PING 命令与 ARP、ICMP 协议的关系;

    3. 熟悉 ARP 和 ICMP 协议包格式;

    4. 了解 ARP、ICMP 会话过程。

    实验课时

    2课时

    实验环境

    与因特网连接的计算机网络系统;主机操作系统为windows; WireShark、IE等软件。

    、实验步骤

    (说明:以下所截界面上的数据与你电脑上的数据可能会有所不同)

    1.首先进入 MS DOS 字符界面;

    2.在 MS DOS 下使用 ARP –d *命令清除自己电脑中 MAC 和 IP 映射表。见图 1 所示:

     

    图1 ARP及PING命令运行结果

    3.回到 windows 图形界面下;

    4.启动 WireShark,开始捕获分组; 

    5.在 MS DOS 下键入 ping www.baidu.com,见图 1 所示。(可尝试 ping www.cqupt.edu.c ) ;

    6.回到 WireShark 并停止抓包; 

    7.查找到 ARP 请求和应答数据包,回答实验回答问题中的 1~5 题;

    8.查到 PING 命令执行时,产生的 ICMP 请求和应答报文,回答实验回答问题中的 6 题。

    五、实验结果与分析

     

    六、问题回答

    1.什么是ARP?ARP与IP的关系。

    答:地址解析协议;ARP协议的功能是将网络层的IP地址转换为数据链路层的MAC地址。

    2.写下您的计算机 ARP缓存的内容。每个列值的含义是什么?

    3.包含 ARP请求消息的以太网帧中源和目标地址的十六进制值是什么?

    Source:28:6e:d4:88:de:d9

    Destination:ff:ff:ff:ff:ff:ff:ff

    4.包含 ARP 回复消息的以太网帧中的源地址和目标地址的十六进制值是多少?

    Source:4c:f9:5d:cd:c8:16

    Destination:28:6e:d4:88:de:d9

    5.ARP请求和应答数据包的数据部分的内容是什么?代表什么意思?

    答:通知自己的IP地址与MAC地址的对应关系;将计算机的IP地址与MAC地址的映射关系存入自己的ARP表中,从而完成计算机的ARP地址解析。

    6.什么是ICMP?ICMP与IP的关系。

    答:网际控制报文协议;作为IP数据包的数据,加上首部,组成IP数据包,能更有效地转发IP数据包和提高交付成功机会。

    、实验心得

    通过这次实验,接触到了Wireshark的一个功能,选择用一个源地址作为过滤条件,从众多分组中过滤出与该源地址有关的分组。掌握了用Wireshark分析俘获踪迹文件的基本技能,更加深入理解了IP报文结构和工作原理。

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  • 第十期安防弱电资料包内容后台有朋友问到计算机的拓扑结构,今天我们就来看下几种常见的计算机网络结构。拓扑结构一般指点和线的几何排列或组成的几何图形。计算机网络的拓扑结构是指一个网络的通信链路和结点的几何...

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    第十期安防弱电资料包内容

    后台有朋友问到计算机的拓扑结构,今天我们就来看下几种常见的计算机网络结构。

    拓扑结构一般指点和线的几何排列或组成的几何图形。

    计算机网络的拓扑结构是指一个网络的通信链路和结点的几何排列或物理布局图形。

    链路是网络中相邻两个结点之间的物理通路,结点指计算机和有关的网络设备,甚至指一个网络。

    按拓扑结构,计算机网络可分为以下五类。

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    一、总线型

    这种网络拓扑结构中所有设备都直接与总线相连,它所采用的介质一般也是同轴电缆(包括粗缆和细缆),不过现在也有采用光缆作为总线型传输介质的,如ATM网、Cable Modem所采用的网络等都属于总线型网络结构。

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    总线结构是指各工作站和服务器均挂在一条总线上,各工作站地位平等,无中心节点控制,公用总线上的信息多以基带形式串行传递,其传递方向总是从发送信息的节点开始向两端扩散,如同广播电台发射的信息一样,因此又称广播式计算机网络。各节点在接受信息时都进行地址检查,看是否与自己的工作站地址相符,相符则接收网上的信息。

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    总线型结构的网络特点如下:结构简单,可扩充性好;

    当需要增加节点时,只需要在总线上增加一个分支接口便可与分支节点相连,当总线负载不允许时还可以扩充总线;

    使用的电缆少,且安装容易;

    使用的设备相对简单,可靠性高;

    维护难,分支节点故障查找难。

    这种结构具有以下几个方面的特点:(1)组网费用低:从示意图可以这样的结构根本不需要另外的互联设备,是直接通过一条总线进行连接,所以组网费用较低;

    (2)这种网络因为各节点是共用总线带宽的,所以在传输速度上会随着接入网络的用户的增多而下降;

    (3)网络用户扩展较灵活:需要扩展用户时只需要添加一个接线器即可,但所能连接的用户数量有限;

    (4)维护较容易:单个节点失效不影响整个网络的正常通信。但是如果总线一断,则整个网络或者相应主干网段就断了。

    (5)这种网络拓扑结构的缺点是一次仅能一个端用户发送数据,其它端用户必须等待到获得发送权。

    二、环形结构

    环型结构由网络中若干节点通过点到点的链路首尾相连形成一个闭合的环,这种结构使公共传输电缆组成环型连接,数据在环路中沿着一个方向在各个节点间传输,信息从一个节点传到另一个节点。

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    这种结构的网络形式主要应用于令牌网中,在这种网络结构中各设备是直接通过电缆来串接的,最后形成一个闭环,整个网络发送的信息就是在这个环中传递,通常把这类网络称之为"令牌环网"。

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    实际上大多数情况下这种拓扑结构的网络不会是所有计算机真的要连接成物理上的环型,一般情况下,环的两端是通过一个阻抗匹配器来实现环的封闭的,因为在实际组网过程中因地理位置的限制不方便真的做到环的两端物理连接。

    这种拓扑结构的网络主要有如下几个特点:(1)这种网络结构一般仅适用于IEEE 802.5的令牌网(Token ring network),在这种网络中,"令牌"是在环型连接中依次传递。所用的传输介质一般是同轴电缆。

    (2)这种网络实现也非常简单,投资最小。可以从其网络结构示意图中看出,组成这个网络除了各工作站就是传输介质--同轴电缆,以及一些连接器材,没有价格昂贵的节点集中设备,如集线器和交换机。但也正因为这样,所以这种网络所能实现的功能最为简单,仅能当作一般的文件服务模式;

    (3)传输速度较快:在令牌网中允许有16Mbps的传输速度,它比普通的10Mbps以太网要快许多。当然随着以太网的广泛应用和以太网技术的发展,以太网的速度也得到了极大提高,目前普遍都能提供100Mbps的网速,远比16Mbps要高。

    (4)维护困难:从其网络结构可以看到,整个网络各节点间是直接串联,这样任何一个节点出了故障都会造成整个网络的中断、瘫痪,维护起来非常不便。另一方面因为同轴电缆所采用的是插针式的接触方式,所以非常容易造成接触不良,网络中断,而且这样查找起来非常困难,这一点相信维护过这种网络的人都会深有体会。

    (5)扩展性能差:也是因为它的环型结构,决定了它的扩展性能远不如星型结构的好,如果要新添加或移动节点,就必须中断整个网络,在环的两端作好连接器才能连接。

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    环型结构具有如下特点:信息流在网中是沿着固定方向流动的,两个节点仅有一条道路,故简化了路径选择的控制;

    环路上各节点都是自举控制,故控制软件简单;

    由于信息源在环路中是串行地穿过各个节点,当环中节点过多时,势必影响信息传输速率,使网络的响应时间延长;

    环路是封闭的,不便于扩充;

    可靠性低,一个节点故障,将会造成全网瘫痪;

    维护难,对分支节点故障定位较难。

    星型结构

    星型拓扑结构是用一个节点作为中心节点,其他节点直接与中心节点相连构成的网络。中心节点可以是文件服务器,也可以是连接设备。常见的中心节点为集线器。

    星型拓扑结构的网络属于集中控制型网络,整个网络由中心节点执行集中式通行控制管理,各节点间的通信都要通过中心节点。每一个要发送数据的节点都将要发送的数据发送中心节点,再由中心节点负责将数据送到目地节点。因此,中心节点相当复杂,而各个节点的通信处理负担都很小,只需要满足链路的简单通信要求。

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    优点:(1)控制简单。任何一站点只和中央节点相连接,因而介质访问控制方法简单,致使访问协议也十分简单。易于网络监控和管理。

    (2)故障诊断和隔离容易。中央节点对连接线路可以逐一隔离进行故障检测和定位,单个连接点的故障只影响一个设备,不会影响全网。

    (3)方便服务。中央节点可以方便地对各个站点提供服务和网络重新配置。

    缺点:(1)需要耗费大量的电缆,安装、维护的工作量也骤增。

    (2)中央节点负担重,形成“瓶颈”,一旦发生故障,则全网受影响。

    (3)各站点的分布处理能力较低。

    总的来说星型拓扑结构相对简单,便于管理,建网容易,是目前局域网普采用的一种拓扑结构。采用星型拓扑结构的局域网,一般使用双绞线或光纤作为传输介质,符合综合布线标准,能够满足多种宽带需求。

    尽管物理星型拓扑的实施费用高于物理总线拓扑,然而星型拓扑的优势却使其物超所值。每台设备通过各自的线缆连接到中心设备,因此某根电缆出现问题时只会影响到那一台设备,而网络的其他组件依然可正常运行。这个优点极其重要,这也正是所有新设计的以太网都采用的物理星型拓扑的原因所在。

    扩展星型拓扑:

    如果星型网络扩展到包含与主网络设备相连的其它网络设备,这种拓扑就称为扩展星型拓扑。

    纯扩展星型拓扑的问题是:如果中心点出现故障,网络的大部分组件就会被断开。

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    4、树型结构

    树型结构是分级的集中控制式网络,与星型相比,它的通信线路总长度短,成本较低,节点易于扩充,寻找路径比较方便,但除了叶节点及其相连的线路外,任一节点或其相连的线路故障都会使系统受到影响。

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    星形网络的特点是:网络结构简单,便于管理;

    控制简单,建网容易;

    网络延迟时间较短,误码率较低;

    网络共享能力较差;

    通信线路利用率不高;

    中央结点负荷太重。

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    某大学校园网结构示意图

    1. 优点

    易于扩充。树形结构可以延伸出很多分支和子分支,这些新节点和新分支都能容易地加入网内。

    故障隔离较容易。如果某一分支的节点或线路发生故障,很容易将故障分支与整个系统隔离开来。

    2. 缺点

    各个节点对根节点的依赖性太大。如果根发生故障,则全网不能正常工作。

    5、分布式结构 / 网状结构

    网状形网络如下图所示,其为分组交换网示意图。图种虚线以内部分为通信子网,每个结点上的计算机称为结点交换机。图中虚线以外的计算机(Host)和终端设备统称为数据处理子网或资源子网。

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    网状形网是广域网中最常采用的一种网络形式,是典型的点到点结构。

    在网状拓扑结构中,网络的每台设备之间均有点到点的链路连接,这种连接不经济,只有每个站点都要频繁发送信息时才使用这种方法。它的安装也复杂,但系统可靠性高,容错能力强。有时也称为分布式结构。

    网状拓扑的优点:

    (1) 网络可靠性高,一般通信子网中任意两个节点交换机之间,存在着两条或两条以上的通信路径,这样,当一条路径发生故障时,还可以通过另一条路径把信息送至节点交换机。

    (2) 网络可组建成各种形状,采用多种通信信道,多种传输速率。

    (3) 网内节点共享资源容易。

    (4) 可改善线路的信息流量分配。

    (5) 可选择最佳路径,传输延迟小。

    网状拓扑的缺点:

    (1) 控制复杂,软件复杂。

    (2) 线路费用高,不易扩充。

    网状拓扑结构一般用于Internet骨干网上,使用路由算法来计算发送数据的最佳路径。

    总结

    以上介绍了五种基本的网络拓扑结构,事实上以此为基础,还可构造出一些复合型的网络拓扑结构。例如,中国教育科研计算机网络(CERNET)可认为是网状形网、树形网和环形网的复合,如下图所示。其主干网为网状形结构,连接的每一所大学大多是树形结构或环形结构。

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    中国教育科研计算机网络拓扑图

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    千次阅读 多人点赞 2021-11-21 09:16:53
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    万次阅读 多人点赞 2018-07-12 17:13:57
    参考书目:计算机网络(第6版 谢希仁) 一、概述 1、三网:电信网络、有线电视网络和计算机网络 2、电路交换、报文交换、分组交换的比较 电路交换 公共电话网(PSTN网)和移动网(包括GSM和CDMA网)采用的都是电路交换...
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    千次阅读 2021-11-24 17:46:05
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空空如也

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分析计算机网络的功能