计算机网络系统的研究框架
计算机网络系统的研究框架
摘要：计算机网络作为现代生活不可缺少的要素, 使得计算机等通信设备无处不在, 同时带动
了新科技的发展和颠覆。当代人们的生产和生活方式得到了巨大的转变, 社会面貌焕然一新, 逐
“渐发展壮大的 互联网+”, ——这些功劳都要归功于强大的网络 因特网。生活在网络化、智能化
的社会, 人们对计算机网络的认识越来越重要, 本文从因特网的组成和发展开始, 详细探讨了计
算机网络类别及性能, 最后着重分析了网络的体系结构, 并浅谈了下一代互联网的发展。通过阐
述计算机网络及其体系结构, 旨在为系统研究和了解计算机网络提供框架和方向。
关键词：计算机网络; 因特网; 计算机网络体系结构; OSI/RM; TCP/IP;
1 引言
回顾 20 世纪 60 年代计算机网络的发展, 它己经从小型的局域网逐渐壮大到至今全球性的互连
广域网。伴随着的是人们翻天覆地的生产和生活方式的变化, 从上世纪计算机网络主要用于传
输军用数据到现在用于人们的互联互通, ——网络 Internet 实现了世界一体化, 使得世界近在身
边、尽收眼底。永无止境是对因特网的未来的描述, 随着社会的演变, 因特网会一直创造性地发
展下去。
2 因特网的概述
从因特网的发展来看, 它在历史中大致可以分为三个阶段, 其中, 这三个阶段并不是完全隔离没
有交叉, 相反, 它们是存在重叠的。[3]
第一阶段是从单个网络 ARPAnet 向互联网发展的过程。1969 年投入使用的由美国国防部高级
研究计划署 (DARPA) 研制的基于分组交换网 ARPAnet 是Internet 的起源。
第二阶段是建成了三级结构的因特网。1986 年, 美国国家科学基金会 (NSF) 基于 TCP/IP 协议的
通讯建立 NSFnet。NSF 鼓励和资助大学和政府资助的研究机构等把自己的局域网并入
NSFnet。1990 年NSFnet 彻底取代了 ARPAnet 成为 Internet 的主干网, 形成主干网、地区网、校
园网结构的因特网。
第三阶段是逐渐形成了多层次 ISP (Intenet Service Provider, 因特网服务提供商) 结构的因特
网。1991 年, NSF 会决定允许网络用干商业用途, 1993 年开始, 若干ISP 主干网逐渐替代
NSFnet, 为了使很多不同的 ISP 经营的网络能够互通, 创建网络接入点(NAP) , 逐渐形成如图 1
所示的多层次网络。
图1 多层次 ISP 结构网络
3 计算机网络概述
3.1 计算机网络的定义
计算机网络是一些自治且互相连通的计算机集合而成的系统。其中, 自治是指这些计算机不依
赖于网络也能够独立工作。互相连通是指网络各结点之间存在通信通道, 不仅包括传输介质实
现的物理互连, 还包由协议实现的逻辑互联。
3.2 不同类别的计算机网络
计算机网络有很多分类方法, 分类是根据性质特点来划分, 主要有以下几种:
(1) 按不同作用范围分类: 广域网 (WAN) 、局域网 (LAN) 、城域网 (MAN) 、个人区域网 (PAN)
。
(2) 按网络拓扑结构分类:总线型网络、环型网络、星型网络、网状网络。
(3) 按不同作用层次分类:接入网、汇聚网、核心网。
3.3 计算机网络的性能
衡量计算机网络性能的重要指标有:速率、带宽、吞吐量、时延、利用率等。
除了性能指标外, 人们相对关注的是网络的可靠性与容错性、可扩展性和可升级性、安全性、
易于管理和维护、服务质量、标准化、费用等特征。随着计算机网络性能和其非性能特征的不
断提升, 现代生活中人们对网络的使用变得愈简单愈快捷, 基于网络良好的性能和特征它已经和
人类活动融合在一起, 不可分割。
4 计算机网络的体系结构
4.1 网络协议
计算机网络中为有条不紊地进行数据交换而建立的规则、标准或约定的集合称为网络协议 IP
(Internet Protocol) 。这些规则明确规定了所交换的数据的格式以及有关的同步问题。[1]
(1) 鉴于网络结点之间通信的复杂性, 在制定协议时通常把复杂元素分解成一些简单元素, 然后
再将它们复合起来。运用分层法, 协议可以分割成如下性质的层次结构:
(2) 除了最高层外, 中间的每一层都向上一层提供服务, 同时又是下一层的服务用户。
(3) 结构中的每一层都规定有明确的服务及接口标准。[2]
4.2 OSI/RM 体系结构
上世纪, 全球经济的快速发展使得不同网络体系结构的用户迫切要求互相交换信息, 为了使不同
体系结构的计算机网络都能互连, 1977 年ISO 国际标准化组织成立专门机构研究该问题, 之后提
出了在世界范围内互连成网的标准框架, 即著名的OSI/RM (开放系统互连基本参考模型) , 简称
OSI。但OSI 参考模型并非具体实现的描述, 只是一个为制定标准而提供的概念性框架, 由于其
结构层次的划分过于精细而没有应用于现实生活中, 真正广泛应用的是 TCP/IP 体系结构。
OSI 七层模型的结构如图 2所示, 每一层实现各自的功能和协议, 并完成与相邻层的接口通信。
图2 OSI 七层模型
摘要：
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计算机网络系统的研究框架 摘要：计算机网络作为现代生活不可缺少的要素,使得计算机等通信设备无处不在,同时带动了新科技的发展和颠覆。当代人们的生产和生活方式得到了巨大的转变,社会面貌焕然一新,逐“渐发展壮大的互联网+”,——这些功劳都要归功于强大的网络因特网。生活在网络化、智能化的社会,人们对计算机网络的认识越来越重要,本文从因特网的组成和发展开始,详细探讨了计算机网络类别及性能,最后着重分析了网络的体系结构,并浅谈了下一代互联网的发展。通过阐述计算机网络及其体系结构,旨在为系统研究和了解计算机网络提供框架和方向。关键词：计算机网络;因特网;计算机网络体系结构;OSI/RM;TCP/IP; 1 ...
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