计算机网络学习总结

1、计算机网络学习总结 计算机在今天能如此流行，绝对离不开网络，网络将多个计算机连在一起，不再是独行侠，而大部分计算机使用者也是冲着它而来，可以说，若没有网络，全世界使用计算机者会少一大半。 世界国家网民分布： 网络的分类按覆盖范围分：局域网LAN（作用范围一般为几米到几十公里）城域网MAN（界于WAN与LAN之间）广域网WAN（作用范围一般为几十到几千公里）按拓扑结构分类总线型环型星型网状按信息的交换方式来分：电路交换报文交换报文分组交换 最早的internet是由美国国防部高级计划局(APRA)建立的。现代计算机网络的许多概念和方法，如分组交换技术都来自ARPAnet。 ARPAnet不仅进行

2、了租用线互联的分组交换技术研究，而且做了无线、卫星网的分组交换技术研究-其结果导致了TCP/IP问世。1977-1979年，ARPAnet推出了目前形式的TCP/IP体系结构和协议。1980年前后，ARPAnet上的所有计算机开始了TCP/IP协议的转换工作，并以ARPAnet为主干网建立了初期的Internet。1983年，ARPAnet的全部计算机完成了向TCP/IP的转换，并在 UNIX（BSD4.1）上实现了TCP/IP。ARPAnet在技术上最大的贡献就是TCP/IP协议的开发和应用。2个著名的科学教育网CSNET和BITNET先后建立。1984年，美国国家科学基金会NSF规划建立了

3、13个国家超级计算中心及国家教育科技网。随后替代了ARPANET的骨干地位。 1988年Internet开始对外开放。1991年6月，在连通Internet的计算机中，商业用户首次超过了学术界用户，这是Internet发展史上的一个里程碑，从此Internet成长速度一发不可收拾。总体来看，网络的发展可分为四个阶段。第一阶段，20世纪60年代末至20世纪70年代初为计算机网络发展的萌芽阶段。美国国防部于1969年建成了第一个远程分组交换网ARPANET，第一次实现了由通信网络和资源网络复合构成的计算机网络系统，也标志着计算机网络的真正产生。作为这一阶段的典型代表ARPANET,其主要特征是：为

4、了增加系统的计算能力和资源共享，把小型计算机连接成实验性的网络。第二阶段，20世纪70年代中后期是局域网络发展的重要阶段。1976年，美国Xerox公司的Palo Alot研究中心推出以太网（Ethernet），他成功的采用了夏威夷大学ALOHA无线电网络的基本原理，使之发展成为第一个总线竞争式局域网络。1974年，英国剑桥大学计算机研究所开发了著名的剑桥环局域网（Cambridge Ring）。这些网络的成功实现，一方面标志着局域网络的产生，另一方面，它们形成的以太网及环网对以后局域网络的发展起到导航的作用。这一阶段计算机网络的主要特征为：局域网络作为一种新型的计算机体系结构开始进入产业部门

5、。局域网技术是从远程分组交换通信网络和I/O总线结构计算机系统派生出来的。第三阶段，整个20世纪80年代是计算机局域网络的发展时期，采用的是具有统一的网络体结构并遵守国际标准的开放式和标准化的网络。综合业务数据通信网络（ISDN）和智能化网络（IN）的发展，标志着局域网络的飞速发展。1980年2月，IEEE（美国电气和电子工程师学会）下属的802局域网络标准为委员会宣告成立，并相继提出IEEE801.5802.6等局域网络标准草案，其中绝大部分内容已被国际化标准组织（ISO）正式认可。作为局域网络的国际标准，它标志着局域网协议及其标准化的确定，为局域网的进一步发展奠定了基础。这一阶段计算机网络

6、的主要特征是：局域网络完全从硬件上实现了ISO的开放系统互联通信模式协议的能力。计算机局域网机器互联产品的集成，使得局域网与局域网互联·局域网与各类主机互联，以及局域网与广域网互联的技术越来越成熟。第四阶段，20世纪90年代后至今是计算机网络飞速发展的阶段，也是属于第四代计算机网络，第四代网络是随着数字通信出现和光线的介接入而产生的，其特点:网络化，综合化，高速化及计算机协同能力。同时，快速网络接入Internet的方式也不断的诞生，如 ISDN, ADSL,DDN,FDDI和ATN网络等。这一阶段计算机网络的主要特征是：计算机网络化，协同计算能力发展以及全球互联网的盛行。计算机的发

7、展已经完全与网络融为一体，体现了“网络就是计算机”的口号。 世界网络用户增长：年份用户数/亿人20014.9120026.1820037.1720048.54200510.21200610.96200713.20200814.60200917.3201019.7201120.8201222.7下一代计算机网络：  NGN,普遍认为是因特网、移动通信网络、固定电话通信网络的融合，IP网络和光网络的融合；是可以提供包括语音、数据和多媒体等各种业务的综合开放的网络构架；是业务驱动、业务与呼叫控制分离、呼叫与承载分离的网络；是基于统一协议的、基于分组的网络。  

8、在功能上NGN分为四层，即接入和传输层、媒体层、控制层、网络服务层。涉及软交换、MPLS、E-NUM等技术据说美国正在组建独立于因特网之外的另一个互联网络，用于解决因特网资源淤积，病毒漏洞横行。结合上述资料来看，很大可能出现一种新概念的网络结构。诞生一种新型的网络思维模式和经济模式。随着科技飞速发展，重组网络似乎已经刻不容缓早一些技术难以解决；而在这个资源飞速上传的网络时代，再晚一步都会给重组带来巨大的成本。从计算机网络应用来看，网络应用系统将向更深和更宽的方向发展。首先，Internet信息服务将会得到更大发展。网上信息浏览、信息交换、资源共享等技术将进一步提高速度、容量及信息的安全性。其次

9、，远程会议、远程教学、远程医疗、远程购物等应用将逐步从实验室走出，不再只是幻想。网络多媒体技术的应用也将成为网络发展的热点话题。今后计算机技术的发展将表现为高性能化、网络化、大众化、智能化与人性化、功能综合化，计算机网络将呈现出全连接的、开放的、传输多媒体信息的特点。 专家认为未来计算机的发展趋势是：微处理器速度将继续提升，英特尔公司计划在未来几年内制造出每个芯片上有10亿个晶体管的中央处理器，个人电脑将具有原来的高性能服务器所具有的处理能力；高性能计算机采用分布式共享存储结构，将拥有1GHz以上的时钟频率；每个芯片有4个8路并行的以及更为复杂的GISC接点；计算机将采用更先进的数据存储技术（

10、如光学、永久性半导体、磁性存储等）；外设将走向高性能、网络化和集成化并且更易于携带；输出输入技术将更加智能化、人性化，随着笔输入、语音识别、生物测定、光学识别等技术的不断发展和完善，人与计算机的交流将更加便捷。 专家提出，软件技术的发展将呈现平台网络化、技术对象化、系统构件化、产品领域化、开发过程化、生产规模化、竞争国际化的趋势。高端计算机软件、操作系统微内核与源码技术、软件可靠性和安全性、软件开发和集成工具面向人们个性化需求的应用软件，在相当时期内仍将是软件领域的主要研究内容。软件技术正以计算机为中心向以多媒体信息服务为对象的方向发展，软件开发与芯片设计相互融合和渗透，将人机充分自然地结合起

11、来；网络软件正在成为研究投资的热点；软件业的市场发展空间将超过硬件业的市场规模。 专家预测，到2005年，全球电子计算机产品的市场规模将超过4000亿美元，软件在3500亿美元以上；2010年又将分别达到5100亿美元与6000亿美元左右。2005年，国内市场对电子计算机产品的需求预测：微机1800万台（其中笔记本电脑占10）、服务器20万套、显示器2000万台、打印机800万台；软件2200亿2500亿元，其中系统软件为110亿120亿元、支撑软件300亿320亿元、应用软件380亿400亿元。 专家建议，今后应当鼓励发展高性能服务器、移动式笔记本电脑或掌上电脑（适应25G3G）、多功能激光

12、、喷墨打印机、扫描仪；嵌入式操作系统软件（基于LINUX及UNIX）、网络控制软件、数据库软件、CADCAM软件和其他应用软件等。继续支持发展的产品应有：普通针式打印机、彩色显示器、调制解调器等。对低档次个人电脑应实行限产。未来的计算机将以超大规模集成电路为基础，向巨型化、微型化、网络化与智能化的方向发展。1.巨型化巨型化是指计算机的运算速度更高、存储容量更大、功能更强。目前正在研制的巨型计算机其运算速度可达每秒百亿次。2. 微型化 微型计算机已进入仪器、仪表、家用电器等小型仪器设备中，同时也作为工业控制过程的心脏，使仪器设备实现“智能化”。随着微电子技术的进一步发展，笔记本型、掌上型等微型计

13、算机必将以更优的性能价格比受到人们的欢迎。3. 网络化 随着计算机应用的深入，特别是家用计算机越来越普及，一方面希望众多用户能共享信息资源，另一方面也希望各计算机之间能互相传递信息进行通信。计算机网络是现代通信技术与计算机技术相结合的产物。计算机网络己在现代企业的管理中发挥着越来越重要的作用，如银行系统、商业系统、交通运输系统等。4. 智能化计算机人工智能的研究是建立在现代科学基础之上。智能化是计算机发展的一个重要方向，新一代计算机，将可以模拟人的感觉行为和思维过程的机理，进行“看”、“听”、“说”、“想”、“做”，具有逻辑推理、学习与证明的能力。近年来,随着互联网商业化趋势的进一步加剧、新兴

14、网络技术的大量涌现、互联网应用的飞速发展、各种新的应用需求的不断提出,现行互联网及其体系结构所存在的一些缺陷也开始变得日益明显和突出,如服务质量难以保证、服务不能灵活定制、网络透明性逐渐丧失、网络安全缺乏保障、软/ 硬件实现越来越复杂、扭斗(tussle) 现象日渐凸现和激化等。Internet各个组成部分的参与者之间的利益可能是相互冲突的，参与者相互竞争以实现自己特定的利益，称这种过程为“扭斗(tussle)”。因此在下一代Internet体系结构的设计中，容纳(如果可能并利用)“扭斗”对于Internet体系结构的演进是至关重要的。种种迹象表明,现阶段以互联网为代表的计算机网络在表现出从未

15、有过的兴盛和繁荣的同时,其相应体系结构也表现出从未有过的脆弱和不足。正确认识当前计算机网络的现状,深刻洞悉计算机网络发展的趋势,全方位重新审视计算机网络体系结构的涵义,对于研究和建立满足下一代网络发展需求的新一代网络体系结构,具有重要的参考价值和指导意义。美国信息技术峰会（IDF）于2009年9月23日在美国举行，英特尔公司总裁欧德宁在峰会上展示了世界上第一款基于22纳米制造工艺可工作芯片的硅晶圆。据介绍，22纳米的工艺将出现在未来英特尔的处理器中。近年来，CPU的制程工艺一直在降低，目前最先进的已投入生产的是32纳米的微处理器，低数值能使CPU降低能耗。 虽然有不少企业开始说摩尔定律已失效，

16、但欧德宁在会上还是表示“英特尔遵循摩尔定律，正在推动产业的发展。”他还透露，目前最新的32纳米技术的CPU已经成功整合了图形功能，并计划在第四季技术投产销售。欧德宁展示的22纳米晶圆由多个芯片构成，每个芯片都包含364兆位的SRAM存储器，在指甲盖大的面积上集成了29亿个晶体管。软交换技术从广义上讲，软交换是指一种体系结构。利用该体系结构建立下一代网络框架，主要包含软交换设备、信令网关、媒体网关、应用服务器、综合接入设备等等。从狭义上讲，软交换是指软交换设备，其定位是在控制层。它的核心思想是硬件软件化，通过软件的方式来实现原来交换机的控制、接续和业务处理等功能。各实体之间通过标准的协议进行连接

17、和通信，以便于在下一代网络中更快地实现有关协议及更方便地提供服务。光交换与智能光网络技术尽管波分复用光纤通信系统有巨大的传输容量，但它只提供了原始带宽，还需要有灵活的光网络结点实现更加有效与更加灵活的组网能力。当前组网技术正从具有上下光路复用（OADM，Optical Add/Drop Multiplexer）和光交叉连接（OXC，Optical Cross Connect）功能的光联网向由光交换机构成的智能光网络发展；从环形网向网状网发展；从光电光交换向全光交换发展。即在光联网中引入自动波长配置功能，也就是自动交换光网络（ASON， Automatic Switched Optical Ne

18、twork），使静态的光联网走向动态的光联网。其主要特点是：允许将网络资源动态的分配给路由；缩短业务层升级扩容的时间；显著增大业务层结点的业务量负荷，快速的业务提供和拓展；降低运营维护管理费用；具备光层的快速反应和业务恢复能力；也减少了人为出错的机会；还可以引入新的业务类型，例如按带宽需求分配业务，波长批发和出租，动态路由分配，光层虚拟专用网等；还具有可扩展的信令能力，提高了用户的自助性；提高了网络的可扩展性和可靠性等；总之，智能光网络将成为今后光通信网的发展方向和市场机遇。3G以上的移动通信系统技术3G系统比现用的2G和2.5G系统传输容量更大，灵活性更高，它以多媒体业务为基础，已形成很多的

19、标准，并将引入新的商业模式。3G以上包括后3G，4G，乃至5G系统，它们将更是以宽带多媒体业务为基础，使用更高更宽的频带，传输容量会更上一层楼。它们可在不同的网络间无缝连接，提供满意的服务；同时网络可以自行组织，终端可以重新配置和随身携带，是一个包括卫星通信在内的端到端的IP系统，可与其它技术共享一个IP核心网。它们都是构成下一代移动互联网的基础设施。 此外3G必将与IPv6相结合。欧盟认为，IPv6是发展3G的必要工具。制定3G标准的3GPP组织于2000年5月已经决定以IPv6为基础构筑下一代移动通信网，使IPv6成为3G必须遵循的标准。计算机网络研究热点IPv6是"Intern

20、et Protocol Version 6"的缩写，也被称作下一代互联网协议，它是由IETF小组(Internet工程任务组Internet Engineering Task Force)设计的用来替代现行的IPv4(现行的IP)协议的一种新的IP协议。 我们知道，Internet的主机都有一个唯一的IP地址，IP地址用一个32位二进制的数表示一个主机号码，但32位地址资源有限，已经不能满足用户的需求了，因此Internet研究组织发布新的主机标识方法，即IPv6。在RFC1884中规定的标准语法建议把IPv6地址的128位（16个字节）写成8个16位的无符号整数，每个整数用四个十六

21、进制位表示，这些数之间用冒号（：）分开，例如：3ffe:3201:1401:1280:c8ff:fe4d:db39 未来的计算机网络是基于IPv6技术的网络。现有的IPv4技术在地址空间方面有很大的局限性，已成为网络发展的最大障碍。此外，IPv4在服务质量，传送速度，安全性，支持移动性与多播等方面也有局限性，这些局限性妨碍网络的发展，使许多服务与应用难以开展。因此，在IPv6的设计过程中除了要根本解决地址短缺问题外，还要考虑在IPv4中解决不好的许多问题，例如提高网络吞吐量，改善服务质量，提高安全性，支持即插即用和移动性，更好地实现多播功能等。IPv6将使网络上升到一个新台阶，并将在发展过程中

22、不断地完善。 ipv6的优点 ：1.提供更大的地址空间,能够实现plug and play和灵活的重新编址 2.更简单的头信息,能够使路由器提供更有效率的路由转发. 3.与mobile ip和ip sec保持兼容的移动性和安全性 4.提供丰富的从ipv4到ipv6的转换和互操作的方法,ipsec在ipv6中是强制性的. ipv6和ipv4的互操作能力 从ipv4到ipv6有丰富的转换手段 使用dual stack或者6to4 tunnel能够进行平滑转换 使用NAT能够使ipv4和ipv6节点通信云计算： 广义的云计算指厂商通过建立网络服务器集群，向各种不同类型客户提供在线软件服务、硬件租借、

23、数据存储、计算分析等不同类型的服务。广义的云计算包括了更多的厂商和服务类型，例如国内用友、金蝶等管理软件厂商推出的在线财务软件，谷歌发布的Google应用程序套装等。通俗的理解是，云计算的“云“就是存在于互联网上的服务器集群上的资源，它包括硬件资源（服务器、存储器、CPU等）和软件资源（如应用软件、集成开发环境等），本地计算机只需要通过互联网发送一个需求信息，远端就会有成千上万的计算机为你提供需要的资源并将结果返回到本地计算机，这样，本地计算机几乎不需要做什么，所有的处理都在云计算提供商所提供的计算机群来完成。它旨在通过网络把多个成本相对较低的计算实体整合成一个具有强大计算能力的完美系统，并借

24、助SaaS(软件即服务) 、PaaS(平台即服务) 、IaaS (基础设施即服务) 、MSP等先进的商业模式把这强大的计算能力分布到终端用户手中。Cloud Computing的一个核心理念就是通过不断提高“云”的处理能力，进而减少用户终端的处理负担，最终使用户终端简化成一个单纯的输入输出设备，并能按需享受“云”的强大计算处理能力！TCP/IPTransmission Control Protocol/Internet Protocol的简写，中译名为传输控制协议/因特网互联协议，又名网络通讯协议，是Internet最基本的协议、Internet国际互联网络的基础，由网络层的IP协议和传输层的

25、TCP协议组成。TCP/IP 定义了电子设备如何连入因特网，以及数据如何在它们之间传输的标准。协议采用了4层的层级结构，每一层都呼叫它的下一层所提供的网络来完成自己的需求。通俗而言：TCP负责发现传输的问题，一有问题就发出信号，要求重新传输，直到所有数据安全正确地传输到目的地。而IP是给因特网的每一台电脑规定一个地址。 从协议分层模型方面来讲，TCP/IP由四个层次组成：网络接口层、网络层、传输层、应用层。TCP/IP协议并不完全符合OSI的七层参考模型，OSI（Open System Interconnect）是传统的开放式系统互连参考模型，是一种通信协议的7层抽象的参考模型，其中每一层执行

26、某一特定任务。该模型的目的是使各种硬件在相同的层次上相互通信。这7层是：物理层、数据链路层（网络接口层）、网络层（网络层）、传输层、会话层、表示层和应用层（应用层）。而TCP/IP通讯协议采用了4层的层级结构，每一层都呼叫它的下一层所提供的网络来完成自己的需求。由于ARPNET的设计者注重的是网络互连，允许通信子网（网络接口层）采用已有的或是将来有的各种协议，所以这个层次中没有提供专门的协议。实际上，TCP/IP协议可以通过网络接口层连接到任何网络上，例如X.25交换网或IEEE802局域网。 网络层中的协议主要有IP，ICMP，IGMP等，由于它包含了IP协议模块，所以它是所有基于TCP/I

27、P协议网络的核心。在网络层中，IP模块完成大部分功能。ICMP和IGMP以及其他支持IP的协议帮助IP完成特定的任务，如传输差错控制信息以及主机/路由器之间的控制电文等。网络层掌管着网络中主机间的信息传输。传输层上的主要协议是TCP和UDP。正如网络层控制着主机之间的数据传递，传输层控制着那些将要进入网络层的数据。两个协议就是它管理这些数据的两种方式：TCP是一个基于连接的协议；UDP则是面向无连接服务的管理方式的协议。OSI中的层功能TCP/IP协议族应用层文件传输，电子邮件，文件服务，虚拟终端TFIP，HTTP，SNMP，FTP，SMTP，DNS，Telnet 等等 表示层数据格式化，代码

28、转换，数据加密没有协议会话层解除或建立与别的接口的联系没有协议传输层提供端对端的接口TCP,UDP网络层为数据包选择路由IP，ICMP，OSPF，EIGRP，IGMP,RIP 数据链路层传输有地址的帧SLIP，CSLIP，PPP，MTU，ARP，RARP 物理层以二进制形式在物理媒体上传输数据ISO2110，IEEE802，IEEE802.2 TCP/IP模型的主要缺点有：第一，它在服务、接口与协议的区别上就不是很清楚。一个好的软件工程应该将功能与实现方法区分开来，TCP/IP恰恰没有很好地做到这点，就使得TCP/IP参考模型对于使用新的技术的指导意义是不够的。TCP/IP参考模型不适合于其他

29、非TCP/IP协议簇。第二，主机-网络层本身并不是实际的一层，它定义了网络层与数据链路层的接口。物理层与数据链路层的划分是必要和合理的，一个好的参考模型应该将它们区分开，而TCP/IP参考模型却没有做到这点。 IP层接收由更低层（网络接口层例如以太网设备驱动程序）发来的数据包，并把该数据包发送到更高层-TCP或UDP层；相反，IP层也把从TCP或UDP层接收来的数据包传送到更低层。IP数据包是不可靠的，因为IP并没有做任何事情来确认数据包是按顺序发送的或者没有被破坏。IP数据包中含有发送它的主机的地址（源地址）和接收它的主机的地址（目的地址）。高层的TCP和UDP服务在接收数据包时，通常假设包

30、中的源地址是有效的。也可以这样说，ip地址形成了许多服务的认证基础，这些服务相信数据包是从一个有效的主机发送来的。IP确认包含一个选项，叫作IP source routing，可以用来指定一条源地址和目的地址之间的直接路径。对于一些TCP和UDP的服务来说，使用了该选项的IP包好像是从路径上的最后一个系统传递过来的，而不是来自于它的真实地点。这个选项是为了测试而存在的，说明了它可以被用来欺骗系统来进行平常是被禁止的连接。那么，许多依靠IP源地址做确认的服务将产生问题并且会被非法入侵。TCP是面向连接的通信协议，通过三次握手建立连接，通讯完成时要拆除连接，由于TCP是面向连接的所以只能用于点对点

31、的通讯。TCP提供的是一种可靠的数据流服务，采用“带重传的肯定确认”技术来实现传输的可靠性。TCP还采用一种称为“滑动窗口”的方式进行流量控制，所谓窗口实际表示接收能力，用以限制发送方的发送速度。如果IP数据包中有已经封好的TCP数据包，那么IP将把它们向上传送到TCP层。TCP将包排序并进行错误检查，同时实现虚电路间的连接。TCP数据包中包括序号和确认，所以未按照顺序收到的包可以被排序，而损坏的包可以被重传。TCP将它的信息送到更高层的应用程序，例如Telnet的服务程序和客户程序。应用程序轮流将信息送回TCP层，TCP层便将它们向下传送到IP层，设备驱动程序和物理介质，最后到接收方。面向连接的服务（例如Telnet、FTP、rlogin、X Windows和SMTP）需要高度的可靠性，所以它们使用了TCP。DNS在某些情况下使用TCP（发送和接收域名数据库），但使用UDP传送有关单个主机的信息。主要特点： （1）TCP/IP协议不依赖于任何特定的计算机硬件或操作系统，提供开放的协议标准，即使不考虑Internet，TCP/IP协议也获得了广泛的支持。所以TCP/IP协议成为一种联合各种硬件和软件的实用系统。（2） TCP/IP协议并不依赖于特定的网络传输硬件，所以TCP/IP协议能够集成各种各样