浅析计算机网络
2020-10-11
关键字：
1、有关计算机网络
计算机网络的诞生与发展纯粹是一个偶然。广义上的计算机网络是如今深深嵌入到我们生活的各个方面的通信网络，当年是美国军方出于国防安全因素考虑才提议研发一个容错性强的通信网络。这个通信网络在经历了众多波折后终于是成功上线了，起初这个通信网络也纯粹是用于军事与科研的研究性项目。但随着相关技术的日益成熟，这一研究性通信网络终究还是走向了民用并逐渐发展成今天这个模样 。
计算机网络的诞生与发展同时又是一个必然。狭义上的计算机网络是指不同计算设备之间实现通信的手段。虽然计算机在早期成本高昂，计算能力低下，但技术总是向前发展的，当其各方面的能力都上去以后人们必然会产生让不同计算机直接通信的需求，就像电话机之间的通信一样。场景产生需求，需求催生技术，计算机网络就必然会出现。
其实，计算机网络并不是人类史上第一个电气化的通信网络。早在计算机被发明之前，人类就已经组建了成熟的电话机与无线电通信网络了。无线电技术我们姑且不讨论，电话通信网络所使用的是一种被称为“电路交换”通信技术手段。这种技术有一个非常致命的缺点：双方的通信完全依赖于通信前建立的专属物理通道上，一旦这条物理通道断开，通信就会被打断。用今天的技术术语来说这就是存在“单点故障”，再加上当时的世界政治环境，这种风险就显得更为严峻了。
事实也确实如此，随着1957年苏联的人造卫星的成功升空，美国国防部感受到了前所未有的危机感，也正是基于这一契机，美国的保罗巴兰设计出了解决了电路交换通信技术缺点的新型通信技术：包交换网络。虽然这个新设计在美国本土没有受到重视，但却在英国落地开了花，并最终于1969年在美国以包交换网络为基础的计算机通信网络正式上线测试。
在包交换网络中，通信各方之间不再需要像电路交换网络那样事先建立专属物理通道。而是将通信数据按照一定的规则划分为若干个包，通信网络具备一定的“智能性”，能够将这些包按照当前最优路径转发至接收端。这种通信不再对某条物理通道有强依赖，按照其设计，若当前正在通信的通道出现了故障可以立即切换到邻近的物理通道继续通信。目前我们的计算机网络就是构建于包交换技术之上的，事实已经证明了包交换技术是成功的。
但凡事皆有双面性。包交换网络技术在解决了电路交换技术上的缺陷的同时也引入了新的问题，从前面介绍包交换网络原理时很容易就能看出：包交换技术相较于电路交换其通信时延一定会比较高，其网络一定需要中间设备来实现其网络的“智能性”。不过幸好目前来看这些不足都不足以掩盖其优点，包交换网络技术仍然是最优的通信技术。
2、计算机网络的发展史
人类历史上第一个基于包交换技术搭建的计算机网络是由美国国防部高级研究计划局筹建的 ARPAnet 。ARPAnet 最初仅连接了美国的几所大学里的计算机。在 ARPAnet 中每台计算机都连接到一台 IMP 上，IMP全称接口消息处理器，它其实就是现代路由器的前身。所有的 IMP 直接或间接连接在一起构成一张通信网络，由此便可以实现包交换网络通信的目的。
ARPAnet 最初所使用的通信协议是一种在后来被称为 1822协议 的协议。这个协议在设计之初并没有考虑太多东西，以至于它很快就暴露出了诸多缺点并不能再满足人们的通信需求。于是，人们又设计了一种被称为“网络控制程序”的协议，英文简称为 NCP。需要强调的是，NCP并不是1822协议的替代品，它与1822协议是共生的，NCP工作于1822协议之上。简单来说就是1822协议负责实现数据的端到端传输，NCP则负责区分不同的消息类型。这种分层思想在某种程度上也可以认为是现代TCP/IP协议的前身。
不幸的是，1822协议 + NCP 的组合仍然存在缺陷并很快又不能满足人们的需求了。1974年，美国 IEEE 发表了一篇论文，这篇论文就定义了现代网络通信技术中最重要通信模型之一：TCP/IP模型。当然，技术肯定是不断迭代演进的，当年论文中所定义的协议与模型与今天的多少有些不同，但核心的东西还是相同的。
但ARPAnet终究是军方的东西，它虽然便捷，却无法让普通民众接入享用其便利。正是基于民间的强烈需求，1980年美国国家科学基金会就投资建立了一个民用的计算机网络CSNET。人民群众终于也享受到了革命性技术为生活带来的巨大便利。但CSNET在建立之初却被定义为是仅用于科研目的计算机通信网络，而当时的人们也已经意识到了这种通信网络的商业潜力。冷冰冰的条约浇了所有满怀热情的人一头凉水。不过，历史的车轮终究是无法阻挡的，1991年，基于种种原因，CSNET中关于仅用于科研目的的条款就被修改了，并将这个网络交于民间非营利企业运营，至此推动了计算机网络的商业化进程。各种如今我们耳熟能详的技术也在那个时代被逐一发明，人类社会由此步入了互联网时代。
3、计算机网络的分类
最常见的计算机网络的分类就是按照其规模做的分类。但事实上，根据规模分类的边界也十分的模糊，计算机网络由于其特殊性无法按规模做严格明确的分类定义，粗略地可以分成以下几种类型：
1、局域网
2、城域网
3、广域网
4、互联网
5、个域网
局域网是指一个范围十分有限的网络区域，通常可以理解为某台路由器或某几台直接或间接相连的路由器所组成的网络，是我们直接接触最多的网络类型。
城域网的区域范围比局域网要稍大一些，一般可以到一个企业、小区或者是一个小型城镇等。
广域网则是有效范围更大的网络区域，通常可以是一个或若干大型城市组成的计算机网络。
互联网则表示整个人类的计算机网络。
个域网虽然排在最后，但实际上它是有效范围最小的计算机网络区域，通常它是围绕个人而创建的通信网络，如手机与蓝牙耳机等设备构建的网络。
计算机网络的发展史上也出现过几种不同终端连接类型的网络，不同的连接类型有各自的优缺点，它们如下所示：
1、全网状连接
2、总线型连接
3、环状连接
4、星形连接
由于时间关系，这里就不详细贴出各种类型的优缺点了。我们只需要知道目前计算机网络所使用的是星形连接就够了，其它类型都被淘汰了。
3、计算机网络设备种类
前面说过，要实现计算机网络通信，除了收发两个终端以外，还需要用于支撑包交换网络的“智能性”的中间设备。这些中间设备目前而言有如下几种：
1、集线器
2、交换机
3、路由器
同样由于时间关系，不详细罗列这几种设备的信息了。
