计算机网络研究

引言通过前面第一章的学习，我们掌握了网线以及水晶头的制作方法，学习计算机网络知识和其他的知识不一样，因为网络的实现方式是通过电信号或光信号，这种介质看不见摸不着，所以我才从最简单网线开始讲起，让大家对网络有个基本的认识。无论学任何一门学科都绕不开的门槛是该学科的发展历史。学习计算机网络也是一样，必须了解计算机网络的发展历史。世界上第一台电子数字计算机ENIAC文章目录1. 计算机网络发展过程a. 计算机网络发展的四个阶段b. 因特网发展回顾c. 因特网在我国的发展1. 计算机网络发展过程a. 计算机网络发展的四个阶段计算机网络是计算机技术与通信技术相结合的产物。随着计算机技术和通信技术的不断发展,计算机网络也经历了从简单到复杂，从单机到多机的发展过程,其发展过程大致可以细分为以下4个阶段。第一个阶段：面向终端的计算机网络20世纪50~60年代,计算机网络进入到面向终端的阶段,以主机为中心，通过计算机实现与远程终端的数据通信。面向终端这一阶段的主要特点是：数据集中式处理，数据处理和通信处理都是通过主机完成，这样数据的传输速率就受到了限制；而且系统的可靠性和性能完全取决于主机的可靠性和性能，但这样却能便于维护和管理，数据的一致性也较好；然而主机的通信开销较大，通信线路利用率低，对主机依赖性大。第二阶段：多台计算机互连的计算机网络计算机网络发展的第二个阶段是以通信子网为中心的网络阶段(又称为“计算机-计算机网络阶段”),它是在20世纪60年代中期发展起来的，由若干台计算机相互连接成一个系统，即利用通信线路将多台计算机连接起来,实现了计算机与计算机之间的通信。这一阶段主要有两个标志性成果：提出分组交换技术形成TCP/IP协议雏形分组交换理论与技术主要创始人1961和1965年加州大学洛杉矶分校（UCLA）雷纳德·克兰罗克博士（L.Kleinrock）提出了涉及分组交换的理论1964 年美国兰德公司科学家保罗·巴兰（P. Baran）提出了存储转发概念1966 年英国学者唐纳德·戴维斯（D. Davies）提出了分组的概念。分组交换网络的基本要求：网络侧重于计算机之间的数据传送，而不是为了打电话（语言）。网络能够连接不同类型的计算机，不局限于单一类型的计算机。计算机在进行通信时，必须有冗余的路由。网络的结构应当尽可能地简单，同时还能够非常可靠地传送数据。面向终端计算机系统与分组交换网的区别：区别早期的面向终端的计算机网络是以单个主机为中心的星形网，各终端通过通信线路共享昂贵的中心主机的硬件和软件资源。分组交换网则是以网络为中心，主机都处在网络的外围。用户通过分组交换网可共享连接在网络上的许多硬件和各种丰富的软件资源。在这阶段最引人注目的是ARPAnet的建立，高等研究计划署网络（英语：Advanced Research Projects Agency Network，缩写ARPAnet）是美国国防高等研究计划署开发的世界上第一个运营的数据包交换网络，是全球互联网的鼻祖。以现在的水平论，这个最早的网络显得非常原始，传输速度也慢的让人难以接受。但是，阿帕网的四个节点及其链接，已经具备网络的基本形态和功能。所以阿帕网的诞生通常被认为是网络传播的“创世纪”。不过，阿帕网问世之际，大部分电脑还互不兼容。于是，如何使硬件和软件都不同的电脑实现真正的互联，就是人们力图解决的难题。这个过程中，温顿·瑟夫为此做出首屈一指的贡献，从而被称为“互联网之父”。TCP/IP协议的建立原因：由于ARPAnet规模增大，人们需要一种统一的体系结构，1973年12月25日，Vinton Cerf 和 Robert Kahn完成了TCP描述。1978年分离出IP和TCP，后又增加UDP。TCP/IP协议的创始人：温顿·瑟夫(Vinton G. Cerf)博士1943年出生于康涅狄格州，斯坦福大学数学学士学位、加州大学洛杉矶分校的计算机科学硕士和博士学位。谷歌全球副总裁。罗伯特卡恩（Robert Elliot Kahn）, 美国国家工程协会(National Academy of Engineering)成员，美国IEEE fellow，美国人工智能协会(American Association for Artificial Intelligence)fellow，美国计算机协会(ACM) fellow，前美国总统科技顾问。他于1986年创立美国全国研究创新联合(CNRICorporationforNationalResearchInitiatives)并任主席，同时也执行IETF的秘书处职能。2004年，卡恩和瑟夫博士因为他们在互联网协议方面所取得的杰出成就获得了美国计算机学会(ACM)颁发的图灵奖(A.M. Turing Award)。2005年11月，乔治·布什总统向卡恩和瑟夫博士颁发了总统自由勋章，这是美国政府授予其公民的最高民事荣誉。这阶段虽然有两大标志性成果，并建立了计算机与计算机的互连与通信，实现了计算机资源的共享。但缺点是没有形成统一的互连标准，使网络在规模与应用等方面受到了限制。最引人注目的是诞生了ARPANet。第三阶段：面向标准化的计算机网络20世纪70年代末至20世纪80年代初，微型计算机得到了广泛的应用，各机关和企事业单位为了适应办公自动化的需要,迫切要求将自己拥有的为数众多的微型计算机、工作站、小型计算机等连接起来，以达到资源共享和相互传递信息的目的，而且迫切要求降低联网费用，提高数据传输效率。但是,这一时期计算机之间的组网是有条件的，在同网络中只能存在同一厂家生产的计算机,其他厂家生产的计算机无法接人。在此期间，各大公司都推出了自己的网络体系结构。提出网络系统结构标准化具有重大的意义：开放系统异种独立工作的计算机系统入网互联网络资源/用户资源共享层次结构和通信协议接口标准化这一阶段的标志性成果有：制定网络体系结构：OSI-RM模型形成TCP/IP系统结构形成以太网、公用数据网等标准，如X.25标准等X系列建议提出Web技术与开发浏览器这时期计算机制造厂商网络体系结构执行标准有：IBM 公司 (1974 ) SNA （系统网络体系结构）DEC公司 DNA （数字网络系统结构）Univac公司 DCA （数据通信体系结构）Burroughs公司 BNA （宝来网络体系结构）其中包括国际标准化组织的 ISO与OSI-RM模型1984年公布了 ISO7498，即ISO/OSI-RM国际标准，该模型按层次结构划分为七个子层，已被国际社会普遍接受，是目前计算机网络系统结构的基础。但是在ARPANET的基础上，形成了以TCP/IP为核心的因特网。任何一台计算机只要遵循TCP/IP协议族标准，并有一个合法的IP地址，就可以接入到Internet。TCP和IP是Internet所采用的协议族中最核心的两个， 分别称为传输控制协议（Transmission Control Protocol, TCP）和互连网协议（Internet Protocol, IP）。第四阶段：面向全球互连的计算机网络20世纪90年代以后,随着数字通信的出现,计算机网络进入到第4个发展阶段,其主要特征是综合化、高速化、智能化和全球化。1993年美国政府发布了名为“国家信息基础设施行动计划” 的文件，其核心是构建国家信息高速公路。这一时期在计算机通信与网络技术方面以 高速率、高服务质量、高可靠性等为指标， 出现了高速以太网、VPN、无线网络、P2P网络、NGN等技术，计算机网络的发展与应用渗入了人们生活的各个方面，进入一个多层次的发展阶段。各个国家都建立了自己的高速因特网，这些因特网的互连构成了全球互连的因特网，并且渗透到社会的各个层次。那么下一个计算机网络的发展阶段是什么时间开始呢？是以移动互联网或物联网为标志？这有待我们去探索研究与发现。b.因特网发展回顾第一阶段回顾：因特网的起源因特网起源于阿帕网ARPAnet，最初的“阿帕网”，由西海岸的4个节点构成。第一个节点选在加州大学洛杉矶分校（UCLA），因为罗伯茨过去的麻省理工学院同事L.克莱因罗克教授，正在该校主持网络研究。第二个节点选在斯坦福研究院（SRI），那里有道格拉斯·恩格巴特（D.Engelbart）等一批网络的先驱人物。此外，加州大学圣巴巴拉分校（UCSB）和犹他大学（UTAH）分别被选为三、四节点。加州大学洛杉矶分校的第一节点与斯坦福研究院的第二节点的连通，实现了分组交换网络的远程通讯，才是互联网正式诞生的标志，当时准确的时间是1969年10月29日22点30分。ARPANet互联网诞生标志第二阶段回顾：1986 年，美国NSF 建立了国家科学基金网 NSFNET， 因特网逐步形成三级层次架构：主干网地区网校园网美国国家科学基金网架构Web技术和浏览器的开发蒂姆·伯纳斯·李（Tim Berners-Lee）爵士（1955年出生于英国）是万维网的发明者，互联网之父，英王功绩勋章（OM）获得者，不列颠帝国勋章（OBE）获得者，英国皇家学会会员，英国皇家工程师学会会员，美国国家科学院院士。1989年3月他提出万维网的设想；1990年12月25日，他在日内瓦的欧洲粒子物理实验室里开发出了世界上第一个网页浏览器；他最杰出的成就，是免费把万维网的构想推广到全世界，让万维网科技获得迅速的发展，深深改变了人类的生活面貌。第三阶段回顾：从1993年开始，由美国政府资助的 NSFNET逐渐被若干个商用的 ISP 网络所代替。1994 年开始创建了 4 个网络接入点 NAP (NetworkAccess Point)，分别由 4 个电信公司经营。从 1994 年到现在，因特网逐渐演变成多级结构、覆盖全球的大规模网络。b. 因特网在我国的发展第一阶段：从1986年--1994年第二阶段：从1995年--2007年1995年教育科研网CERNET建成；l995年5月邮电部开通了中国公用Internet网，即ChinaNET；l996年9月电子部的ChinaGBN开通；1997年6月3日组建了中国互联网管理和服务机构：中国互联网络信息中心（ChinaInternet Network InformationCenter，简称CNNIC）1997年公布了第一次中国互联网发展状况统计报告，当时以CN注册的域名数为4066个；2001年5月25日中国互联网协会成立；2006年1月1日中华人民共和国中央人民政府门户网站(www.gov.cn)正式开通。第三阶段：从2008年-- 以规模发展为标志该阶段以规模等多项指标位居国际前列为标志。到2008年6 月底，中国互联网网民数量达到了2.53亿，首次大幅度超过美国，跃居世界第一位。截至2017年12月，我国网民规模达7.72亿，普及率达到55.8%，超过全球平均水平（51.7%）4.1个百分点，超过亚洲平均水平（46.7%）9.1个百分点。我国网民规模继续保持平稳增长，互联网模式不断创新、线上线下服务融合加速以及公共服务线上化步伐加快，成为网民规模增长推动力。截至2017年12月，我国手机网民规模达7.53亿，较2016年底增加5734万人。网民中使用手机上网人群呢的占比由2016年的95.1%提升至97.5%，网民手机上网比例继续攀升。截至2017年12月，我国网民使用手机上网的比例达97.5%，较2016年底提升了2.4个百分点，使用率再创新高；使用台式电脑、笔记本电脑上网的比例分别为53.0%、35.8%，较2016年底均有所下降，其中使用台式电脑的比例变化尤为明显，下降7.1个百分点；网民使用电视上网的比例达28.2%，较2016年底提升了3.2个百分点。截至2017年12月，我国网民在家里通过电脑接入互联网的比例为85.6%，与2016年底相比降低了2.1个百分点；在网吧、单位、学校、公共场所通过电脑接入互联网的比例均有小幅上升。2017年，我国网民的人均周上网时长为27.0小时，相比2016年提高0.6个小时。

简单地说，计算机网络就是通过电缆、电话线或无线通讯将两台以上的计算机互连起来的集合。按计算机联网的地理位置划分，网络一般有两大类：广域网和局域网。Internet网（因特网，许多人也称其为"互联网"）是最典型的广域网，它们通常连接着范围非常巨大的区域。我国比较著名的中国科技信息网（NCFC）、中国公用计算机网（CHINANET）、中国教育科研网（CERNET）和中国公用经济信息网（CHINAGBN）都属于广域网。局域网是目前应用最为广泛的网络，例如：你所在的机关电大计算机网络就是一个局域网，我们通常也把它称之为校园网。局域网通常也提供接口与广域网相连。计算机网络的发展：1、计算机-终端将地理位置分散的多个终端通信线路连到一台中心计算机上，用户可以在自己办公室内的终端键入程序，通过通信线路传送到中心计算机，分时访问和使用资源进行信息处理，处理结果再通过通信线路回送到用户终端显示或打印。这种以单个为中心的联机系统称做面向终端的远程联机系统。在主机之前增加了一台功能简单的计算机，专门用于处理终端的通信信息和控制通信线路，并能对用户的作业进行预处理，这台计算机称为"通信控制处理机"（CCP：Communication Control Processor），也叫前置处理机；在终端设备较集中的地方设置一台集中器（Concentrator），终端通过低速线路先汇集到集中器上，再用高速线路将集中器连到主机上。2、以通信子网为中心的计算机网络将分布在不同地点的计算机通过通信线路互联成为计算机－计算机网络。连网用户可以通过计算机使用本地计算机的软件、硬件与数据资源，也可以使用网络中的其它计算机软件、硬件与数据资源，以达到资源共享的目的。3、网络体系结构标准化阶段ISO 制订了OSI RM成为研究和制订新一代计算机网络标准的基础。各种符合OSI RM与协议标准的远程计算机网络、局部计算机网络与城市地区计算机网络开始广泛应用。4、网络互联阶段各种网络进行互联，形成更大规模的互联网络。Internet为典型代表，特点是互联、高速、智能与更为广泛的应用。

计算机网络已经历了由单一网络向互联网发展的过程。1997年，在美国拉斯维加斯的全球计算机技术博览会上，微软公司总裁比尔盖茨先生发表了著名的演说。在演说中强调，“网络才是计算机”的精辟论点充分体现出信息社会中计算机网络的重要基础地位。计算机网络技术的发展越来越成为当今世界高新技术发展的核心之一，而它的发展历程也曲曲折折，绵延至今。计算机网络的发展分为以下几个阶段：市场规模平稳提升网络设备是指构建整个网络所需的各种数据传输、交换及路由设备，主要包括交换机、路由器、无线接入点和光缆等。网络设备是新型基础设施建设的重要组成部分，作为硬件基础设施体系支撑大数据、人工智能、工业互联网等领域的上层应用。网络设备行业是支撑国家经济发展的战略性、基础性和先导性产业，影响着社会信息化进程，行业发展受到政府的大力支持。在国家大力支持的背景下，近年来我国网络设备市场规模整体呈增长趋势，且增速高于全球市场。根据IDC数据统计，2017年以来，我国计算机网络设备市场规模平稳增张，2019年，全国计算机网络设备市场规模为84.9亿美元，结合2020年我国计算机网络设备行业发展情况来看，2020年计算机网络设备市场规模将进一步提升至87.9亿美元。交换机和路由器为主要细分市场从我国计算机网络设备市场结构来看，目前，交换机和路由器仍是我国计算机网络设备市场主要组成部分，据IDC统计数据显示，2019年，我国交换机市场规模为40.1亿美元，占计算机网络设备总市场规模的47.2%；路由器市场规模为36.4亿美元，占计算机网络设备总市场规模的42.9%。华为和新华三领衔市场竞争目前，在计算机网络设备制造行业里，随着行业集中度的提高，市场结构呈现出了垄断和竞争互相强化的态势，呈现出一种竞争性极强的寡头垄断市场结构。在这种市场结构里，一方面，竞争导致了垄断强化，不断有厂商在竞争中退出，厂商数量减少，行业集中度提高；另一方面，垄断又导致了竞争强化，随着厂商数量减少，生存下来的寡头竞争能力更强，寡头间份额差距更小，在价格战中出手更重，对市场的争夺更为激烈。经过多年发展，目前国内网络设备行业竞争格局已较为稳定，主要企业包括思科、Arista、华为、新华三、中兴通讯等企业。从计算机网络设备细分产品市场竞争情况来看，我国主要网路设备市场竞争集中在新华三、华为、思科以及锐捷网络等企业中，其中在交换机市场，已初步形成以新华三和华为两大巨头占据市场主导地位，锐捷网络和思科等企业加紧追赶的市场格局；在路由器市场，华为占据绝对领先地位，市场份额远超其他企业；在WLAN无线产品市场，新华三、锐捷网络以华为目前市场份额占比较大。行业前景仍有提升空间随着电信运营商的战略转型、邮政体制改革、电子政务、智慧城市等一系列重大行业发展项目的实施，将产生新一轮的IT设备采购浪潮，为计算机网络设备厂商带来广阔的新增市场空间。与此同时，随着网民数量增长，互联网设备接入数量快速增加，包括人工智能、云计算在内的各种新技术不断出现，进一步带动全球互联网数据流量不断增长。根据IDC发布的数据，预计2026年我国主要网络设备市场规模将达120.8亿美元，年均复合增长率为5.95%。以上数据来源于前瞻产业研究院《中国计算机网络设备制造行业市场需求前景及投资规划分析报告》，同时前瞻产业研究院提供产业大数据、产业规划、产业申报、产业园区规划、产业招商引资、IPO募投可研等解决方案。（文章来源：前瞻产业研究院）

由计算机网络和人机交互的研究领域，来看人工智能的发展远见和周密的计划能否改变事态发展方向，取决于技术奇点的来临方式，是“硬起飞”还是“软起飞”。我所谓“硬起飞”，是指超越人类的智能接管世界，在短短数百小时内就已经完成。（就像格雷格·贝尔在小说《血腥音乐》（Blood Music）中描写的那样。）我觉得，很难针对硬起飞制定任何应对计划。它就像我有一篇文章中提到的“雪崩”一样。硬起飞最可怕的形式，就是在军备竞赛中开始，有两个国家分别推进他们的“曼哈顿计划”，争先获取超越人类的力量。人类几百年间进行过的间谍战加起来，也只相当于这种军备竞赛的最后几小时。随后，整个人类生杀予夺的大权，就全部被某种破坏性力量主宰。相对而言，“软起飞”可能要花上数十年的时间，甚至有可能延续超过一个世纪。这种情况貌似更易于制定应对计划，更容易合乎理性预期。汉斯·莫拉维茨就曾探讨过软起飞的情况，作品名为：《机器人，从简单机器到自觉力量》（Robot：Mere Machine to Transcendent Mind）。当然（就像导致了雪崩的做法一样），什么オ是引导现实演化的最佳方式，问题悬而未决。通往奇点的其他道路当人们谈起创造超人类智能时，他们通常会想象人工智能（Artificial Intelligence，Al）工程。但我在之前就已经指出，现实中还存在通往超人类智能的其他渠道。计算机网络和人机交互界面，看上去没有人工智能那样神秘，不过他们仍具有导向奇点的可能。我把这另外一种通往奇点的途径称之为智能强化（Intelligence Amplification，IA）。IA的发展，表面看来自然而然，多数时候，连开发者都不会真正认清其本质。但每当我们获知信息和分享信息的能力获得提升，在一定意义上，我们的自然智力就实现了一次升级。即便是现在，一组人类博士加上一台性能优越的计算机工作站（甚至都不需要网络连接！），很可能都会在现存的任何书面智力测验中得到最高分。而且很有可能，智能强化会比纯粹人工智能渠道更容易实现超人类智能。在人体内部，最艰难的开发问题早已经获得解决。从人类自身出发，智能强化的难度远远低于先搞清楚人类的实质，再用机器手段进行复制。在这方面，至少已经有了猜想形式的先例。格雷厄姆·凯恩斯－史密斯（GrahamCairns－smith），他是英国化学家和生物学家，著有《生命起源的七条线索》。就曾经猜想，生物体最早起步期间，就曾与基于品体结构的更原始的生命共存。林恩·马古利斯（Lynn Margulis），他是美国生物学家，美国国家科学奖奖章获得者，卡尔·萨根的第一任妻子。她是现今生物学所普遍接受的内共生学说的主要构建者，也是盖亚假说的拥护者。曾作过有力的论证，认为在进化道路上，共存体起到过巨大的推动作用。请注意，我并不提们大家无视人工智能方面的研究，或者减少其经费。人工智能领域的研究成果，经常会在智能强化领域找到实际应用的机会，反之亦然。我的建议是，我们应该认识到，在计算机网络和人机交互研究领域，同样存在重要（且潜在危险）的研究成果，这方面与人工智能并无二致。综上所述，在传统的接口和网络开发领域，我们应该支持某些并不具备直统的接口和网络开发领域，我们应该支持某些并不具备直接应用前景的研项目，因为他们有可能引导我们通过智能强化的道路实现奇点！注：图片来源于网络，如有侵权请联系作者删除。

这篇文章是计算机网络面试的第一篇文章，主要是对计算机网络知识体系的一个概述，当然了，本系列文章肯定不会把计算机网络这些书籍进行全面的介绍，那样太麻烦也太多了。而是针对面试相关的一个知识梳理，尽量从简单入手。一、计算机网络的发展1、基础知识21 世纪的一些重要特征就是数字化、网络化和信息化，它是一个以网络为核心的信息时代。因特网是自印刷术以来人类通信方面最大的变革。网络(network)由若干结点(node)和连接这些结点的链路(link)组成。互联网是“网络的网络”。2、发展历史第一阶段是从单个网络 ARPANET 向互联网发展的过程。第二阶段的特点是建成了三级结构的因特网。 分为主干网、地区网和校园网（或企业网）。第三阶段的特点是逐渐形成了多层次 ISP 结构的因特网。出现了因特网服务提供者 ISP。根据提供服务的覆盖面积大小以及所拥有的IP 地址数目的不同，ISP 也分成为不同的层次。互联网服务提供商 ISP 可以从互联网管理机构获得许多 IP 地址，同时拥有通信线路以及路由器等联网设备，个人或机构向 ISP 缴纳一定的费用就可以接入互联网。3、分类从因特网的工作方式上看，可以划分为以下的两大块：(1) 边缘部分 由所有连接在因特网上的主机组成。这部分是用户直接使用的，用来进行通信（传送数据、音频或视频）和资源共享。(2) 核心部分 由大量网络和连接这些网络的路由器组成。这部分是为边缘部分提供服务的（提供连通性和交换）。在网络边缘的端系统中运行的程序之间的通信方式通常可划分为两大类：（1）客户服务器方式（C/S 方式）：Client/Server方式 ，客户是服务的请求方，服务器是服务的提供方。（2）对等方式（P2P 方式）： Peer-to-Peer方式，两个主机在通信时并不区分哪一个是服务请求方还是服务提供方。OK，到这里我们先停下来，总结一波，以上我们介绍了概念。下面我们看一下里面几个核心的东西。二、概念理解1、路由器路由器是实现分组交换(packet switching)的关键构件，其任务是转发收到的分组，这是网络核心部分最重要的功能。需要注意的是：主机是为用户进行信息处理的，并向网络发送分组，从网络接收分组。路由器对分组进行存储转发，最后把分组交付目的主机。其工作在网络层。2、交换机交换机工作在数据链路层，两部电话机只需要用一对电线就能够互相连接起来。5 部电话机两两相连，需 10 对电线。当电话机的数量很大时，这种连接方法需要的电线对的数量与电话机数的平方成正比。使用交换机之后就变成了这样：3、集线器集线器工作在物理层，它没有智能处理能力，对它来说，数据只是电流而已，当一个端口的电流传到集线器中时，它只是简单地将电流传送到其他端口，至于其他端口连接的计算机接收不接收这些数据，它就不管了。 　3、网络分类不同作用范围的网络广域网 WAN 、局域网 LAN、城域网 MAN、个人区域网 PAN。从网络的使用者进行分类公用网、专用网。4、性能指标（1）速率：指数据的传送速率，也称为数据率或比特率，单位是bit/s（b/s或bps）;（2）带宽：在计算机网络中，网络带宽表示在单位时间内网络中的某信道所能通过的“最高数据率”；（3）吞吐量：表示在单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的实际的数据量；（4）时延：指数据从网络的一端传送到另一端所需的时间。包括发送时延、传播时延、处理时延和排队时延；（5）时延带宽积：时延带宽积 = 传播时延 * 带宽；（6）往返时间RTT：互联网上的信息双向交互一次所需的时间；三、网络体系（重点，面试常问）相互通信的两个计算机系统必须高度协调工作才行，而这种“协调”是相当复杂的。 “分层”可将庞大而复杂的问题，转化为若干较小的局部问题，而这些较小的局部问题就比较易于研究和处理。、1、为什么要分层举个例子来理解为什么分层：（1）两个主机交换数据（2）下层通信模块（3）网络接入模块就这样一层一层往下走，每一层负责不同的功能，最终完成我们需要的文件传输。2、3种模型架构TCP/IP 是四层的体系结构：应用层、运输层、网际层和网络接口层。但最下面的网络接口层并没有具体内容。因此往往采取折中的办法，即综合 OSI 和 TCP/IP 的优点，采用一种只有五层协议的体系结构 。3、5层协议（1）应用层：为特定应用程序提供数据传输服务，例如 HTTP、DNS 等协议。数据单位为报文。（2）传输层：为进程提供通用数据传输服务。包括两种协议：传输控制协议 TCP，提供面向连接、可靠的数据传输服务，数据单位为报文段；用户数据报协议 UDP，提供无连接、尽最大努力的数据传输服务，数据单位为用户数据报。TCP 主要提供完整性服务，UDP 主要提供及时性服务。（3）网络层：为主机提供数据传输服务。而传输层协议是为主机中的进程提供数据传输服务。网络层把传输层传递下来的报文段或者用户数据报封装成分组。（4）数据链路层：网络层针对的还是主机之间的数据传输服务，而主机之间可以有很多链路，链路层协议就是为同一链路的主机提供数据传输服务。数据链路层把网络层传下来的分组封装成帧。（5）物理层：考虑的是怎样在传输媒体上传输数据比特流，而不是指具体的传输媒体。物理层的作用是尽可能屏蔽传输媒体和通信手段的差异，使数据链路层感觉不到这些差异。4、七层协议OSI去掉了表示层和会话层，一并合成了应用层。用途如下：（1）表示层：数据压缩、加密以及数据描述，这使得应用程序不必关心在各台主机中数据内部格式不同的问题。就好比是一台主机使用的是json格式编码，另外一台主机收到这些信息之后同样使用json格式解码。（2）会话层：建立及管理会话。就好比我们每次打开一个新的浏览器访问同一个界面，就是新建了一个会话。现在计算机网络的基础体系已经介绍完了，这些都是最基本的知识点，同时也是面试常考的知识点，希望对你有帮助。

计算机自诞生起经历了一系列的演变与发展。从第一台大型计算机到超级计算机，从计算机小型化到个人电脑，再到如今的便携式电脑和终端机。其体积越来越小，价格逐年下降。为了实现数据互通，人们将计算机连接在一起，形成一个计算机网络。使得多台计算机间的信息可以共享，实现了在物理位置较远的机器间的信息传递。整个网络根据其规模可分为WAN网——广域网及LAN网——局域网。局域网是在某一区域内由多台计算机互联成的计算机组。一般是方圆几千米以内，由网络硬件和网络传输介质，以及网络软件所组成。可以实现文件管理、应用软件共享、打印机共享、工作组内的日程安排、电子邮件和传真通信服务等功能。局域网是封闭型的，可以由办公室内的两台计算机组成，也可以由一个公司内的上千台计算机组成。广域网通常跨接很大的物理范围，所覆盖的范围从几十公里到几千公里，它能连接多个城市或国家，或横跨几个洲并能提供远距离通信，形成国际性的远程网络。广域网是由许多交换机组成的，交换机之间采用点到点线路连接，几乎所有的点到点通信方式都可以用来建立广域网，包括租用线路、光纤、微波、卫星信道。而广域网交换机实际上就是一台计算机，有处理器和输入/输出设备进行数据包的收发处理。计算机网络发展经历了以下几个阶段：首先是信息批量处理，它是指事先将用户程序和数据装入卡带或磁盘，由计算机按照一定顺序读取，使用户所要执行的程序和数据能够得到统一处理。但当时计算机价格昂贵、体积巨大，因此会被安置在计算机管理与运维中心。运行也需要专门操作员事先将程序和数据卡带放到计算机中心，插入读卡机进行运行。加之当时计算机处理能力有限，很多用户程序是无法立即解决的。所以信息处理主要还是交由操作员统一处理的。20世纪60年代出现分时系统。他是指用多个终端与同一个计算机连接，允许多人共同使用一个计算机系统。这样每人一个操作端，但共用一台主机。主机分时调配给每个终端使用，使用户具有独占性效果。也是这个时期，网络与计算机间关系逐步形成。到20世纪70年代，计算机性能飞速发展，体积趋于小型化。这时开始从主机到多个终端机的网络系统逐步形成，多主机间数据传输。这样从一台计算机处理多个事务，形成了多台计算机分布式处理，并最终得到返回结果。形成了计算机间通讯的方式。到了20世纪80年代，人们着手研究计算机间的互通技术逐步成熟，一种多计算机网络随之诞生。其中窗口系统的发明，使得人们体会到了多程序处理及网络互联的便捷。此时基本的计算机网络架构已经成型。到了20世纪90年代，基本在一些注重信息处理的公司与学院基本形成了一人一机的环境。此时大家的工作重心转向连接不同厂商的计算机，并试图建立一套低成本的网络环境。随着电子邮件及万维网等信息传递方式不断发展，各个厂家也是力保自己产品的互联性。此时，各个网络逐步形成互联网，并开始普及。到21世纪时，整个计算机与互联网完全发展到以互联网技术为核心，并且互联网已经逐步发展成为IP化网络体系，在未来不单是计算机，包括手机、平板或是更多的设备均能实现万物互联。

为什么SDN将成为计算机网络专业转型拐点？高校计算机网络专业未来发展趋势是什么？为什么说SDN必然替代传统网络？为什么说SDN专业课程将迎来建设浪潮？科技快速迭代的教育焦虑随着科技日新月异的发展，互联网技术的发展为我们带来了技术红利的同时，也给劳动力市场带来前所未有的动荡。硅谷甚至有人预测，未来10至15年时间里，新技术的发展将导致美国裁员率高达80%到90%。新技术进步带来的就业焦虑，已成为一股不可忽视的现象。高校计算机专业的相关毕业生们受到的冲击更是首当其冲。互联网发展的趋势是什么？什么专业将来会被淘汰？什么专业才是接下来五年内就业的热门行业？……这些被广泛被的讨论话题也成为专业院校调整计算机专业方向时关注的焦点。而软件定义网络 (Software Defined Network, SDN) 将是下一代网络发展的主流趋势，更将成为高校未来热门专业，具有确定性的发展趋势。SDN必然替代传统网络说起SDN，大家对它既熟悉又陌生。为什么说SDN将会成为下一代网络的主流应用技术？从IT硬件的发展趋势来说，软件定义硬件是必然发展趋势，而SDN就是这样的一项可以改变传统的网络设备的经典技术。举一个大家比较熟悉的例子，如今人们使用电子计算器工具来计算的越来越少，电脑以及智能终端设备已具备了越来越复杂的计算功能。但电脑以及智能终端设备取代电子计算器的原因是什么呢？以前，如果你对电子计算器有了新的需求，只能重新购买一台新的设备。市场上有很多固化有各种功能的电子计算器供你选购，但这始终是个麻烦事。计算机和智能手机的出现，彻底解决了这个问题。由于计算机和智能终端设备的操作系统中，都提供了规范的API（应用程序接口），任何人都可以通过开发应用程序，来丰富和定义计算机的功能。辟如增加计算器的计算功能，彻底淘汰了电子计算器这件独立的计算工具。传统的网络设备的发展，今天也面临和电子计算器类似困境。当用户有简单的组网需求时，一台普通交换机就能满足用户组网需求。而随着用户业务的发展，其对组网的要求也越来越高：要支持VLAN、要支持路由协议、要支持防环、要支持802.1X……随着这些需求的变化，用户需要不断地淘汰掉已有的组网设备，一次次地采购新设备。因为传统的网络设备所支持的功能在出厂时就被固化了，用户自己没有办法去增加和定义新功能。SDN技术让软件灵活定义网络有没有一种方式，可以像计算机的操作系统那样，让我们能灵活地去定义网络的功能呢？软件定义网络 (Software Defined Network, SDN) 就是这样一项技术，可以实现我们定义网络新功能的技术解决方案。如今的SDN技术早已不是一项新技术，它已经被广泛地应用于当今各类场景的网络组网方案中。SDN是一种创新型网络架构，它的设计理念是将网络的控制平面与数据转发平面进行分离，通过集中的控制器去实现网络可编程，实现对网络资源灵活的按需调配。在SDN定义的网络中，传统的网络设备只负责单纯的数据转发，而将原来负责网络控制的部分将提炼为独立的网络操作系统：SDN控制器。控制器负责对不同的网络业务特性进行适配，而且网络操作系统和业务特性以及硬件设备之间的通信都可以通过编程实现。SDN专业课程即将迎来建设浪潮随着SDN技术的广泛应用，SDN已不再只是实验室里的研究课题，已经被广泛应用在各种成熟的网络建设中。SDN技术已经成熟，开始大规模普及应用，有前瞻性的高校已开始试点开设SDN专业技术课程，各类SDN大赛也层出不穷，推动SDN课程的推陈出新。其中，由权威的全国高等院校计算机基础教育研究会携手SDN的专业厂商，联合主办的 “全国高校SDN软件定义网络技能竞赛” 已连续举办两届，吸引了近200多所院校组织队伍，积极报名参赛，以拥抱SDN新技术到来。另据专家们预测：三年内SDN技术将成为网络解决方案的主流方案，从而导致市场对SDN专业人才的巨大需求，而目前SDN专业技术人才的培养还是一片空白，这也将是今后高校计算机网络专业发展的一个机会点，SDN技术课程即将迎来建设浪潮。

在信息技术高速发达的今天，智能化网络已经将我们每个人都连在一起，网络购物、网络办公、移动互联等无时不在无处不在，计算机网络技术已经渗透到我们工作生活的方方面面。那么，你对计算机网络有多少了解呢？计算机网络究竟是什么？怎样解决计算机网络中的常见问题？欲知答案，必学《计算机网络》课程。课程定位：q《计算机网络》是计算机类专业的一门专业核心课程，涉及知识面较广，理论性与实践性都较强，是从事计算机研究和应用人员必须掌握的重要内容。课程内容：本课程主要讲述：q计算机网络的基本概念、原理和方法； q计算机网络的体系结构和典型网络协议； q常用网络设备的组成、特点和工作原理； q网络互连和因特网的有关概念、协议及其应用； q网络安全方面的知识。内容主次分明：结合网络学习的学生特点，课程设计涵盖计算机网络的体系结构，其中着重讲述了网络层的相关内容，其他结构相应内容和学时上的分配各有不同。讲解详略得当：考虑到网络学习的学生特点，课程内容安排主次分明，讲解详略得当，侧重于基础概念和基本原理的讲解，对于复杂性或延伸性内容，老师提出思考，供感兴趣的学生选择自学，少有过多或过深的内容。结合网络教育学生的特点，在课程安排和讲解上都做了特殊的处理：课程内容结构清晰、主次分明、难度适中；课程讲解详略得当、透彻清晰、直观明了。理论性和实践性结合紧密，兼顾两全。

现今高速发展的社会已经进入了21世纪，而21世纪的重要特征就是数字化、网络化和信息化,这是一个以网络为核心的信息时代。In-ternet的飞速发展给人类社会的 科学 与技术带来了巨大的推动与冲击，同时也产生了网络信息与安全的问题。而作为计算机网络安全的具体含义会随着使用者的变化而变化,使用者不同,对网络安全的认识和要求也就不同。因此，计算机的安全性成了人们讨论的主要话题之一。而计算机安全主要研究的是计算机病毒的防治和系统的安全。在计算机网络日益扩展和普及的今天，计算机安全的要求更高，涉及面更广。不但要求防治病毒，还要提高系统抵抗外来非法黑客入侵的能力，还要提高对远程数据传输的保密性，避免在传输途中遭受非法窃取。下面就计算机网络存在的安全隐患及相关策略进行探讨分析。 一 计算机网络存在的安全隐患分析 近年来随着Internet的飞速发展，计算机网络的资源共享进一步加强，随之而来的信息安全问题日益突出。据美国FBI统计，美国每年网络安全问题所造成的 经济 损失高达75亿美元。而全球平均每20秒钟就发生一起Internet计算机侵入事件。在Internet/Intranet的大量应用中，Internet/Intranet安全面临着重大的挑战，事实上，资源共享和安全历来是一对矛盾。在一个开放的网络环境中，大量信息在网上流动，这为不法分子提供了攻击目标。他们利用不同的攻击手段，获得访问或修改在网中流动的敏感信息，闯入用户或政府部门的计算机系统，进行窥视、窃取、篡改数据。不受时间、地点、条件限制的网络诈骗，其“低成本和高收益”又在一定程度上刺激了犯罪的增长。使得针对计算机信息系统的犯罪活动日益增多。 一般认为，计算机网络系统的安全威胁主要来自黑客攻击、计算机病毒和拒绝服务攻击三个方面。目前，人们也开始重视来自网络内部的安全威胁。黑客攻击早在主机终端时代就已经出现，随着Internet的发展， 现代 黑客则从以系统为主的攻击转变到以网络为主的攻击。新的手法包括：通过网络监听获取网上用户的账号和密码；监听密钥分配过程，攻击密钥管理服务器，得到密钥或认证码，从而取得合法资格；利用UNIX操作系统提供的守护进程的缺省帐户进行攻击，如Telnet Daemon、FTP Daemon和RPC Daemon等；利用Finger等命令收集信息，提高自己的攻击能力；利用SendMail，采用debug、wizard和pipe等进行攻击；利用FTP，采用匿名用户访问进行攻击；利用NFS进行攻击；通过隐藏通道进行非法活动；突破防火墙等等。目前，已知的黑客攻击手段多达500余种。拒绝服务攻击是一种破坏性攻击，最早的拒绝服务攻击是“ 电子 邮件炸弹”。它的表现形式是用户在很短的时间内收到大量无用的电子邮件，从而影响正常业务的运行，严重时会使系统关机、网络瘫痪。 总而言之，对Internet/Intranet安全构成的威胁可以分为以下若干类型：黑客入侵、来自内部的攻击、计算机病毒的侵入、秘密信息的泄漏和修改网络的关键数据等，这些都可以造成Internet瘫痪或引起Internet商业的经济损失等等。人们面临的计算机网络系统的安全威胁日益严重。 二 计算机网络的安全策略分析 计算机网络安全从技术上来说，主要由防病毒、防火墙、入侵检测等多个安全组件组成，一个单独的组件无法确保网络信息的安全性。早期的网络防护技术的出发点是首先划分出明确的网络边界，然后通过在网络边界处对流经的信息利用各种控制方法进行检查，只有符合规定的信息才可以通过网络边界，从而达到阻止对网络攻击、入侵的目的。目前广泛运用和比较成熟的网络安全技术主要有：防火墙技术、数据加密技术、防病毒技术等，主要的网络防护措施包括： 1、防火墙 防火墙是一种隔离控制技术，通过预定义的安全策略，对内外网通信强制实施访问控制，常用的防火墙技术有包过滤技术、状态检测技术、应用网关技术。包过滤技术是在网络层中对数据包实施有选择的通过，依据系统事先设定好的过滤逻辑，检查数据据流中的每个数据包，根据数据包的源地址、目标地址、以及包所使用的端口确定是否允许该类数据包通过；状态检测技术采用的是一种基于连接的状态检测机制，将属于同一连接的所有包作为一个整体的数据流看待，构成连接状态表，通过规则表与状态表的共同配合，对表中的各个连接状态因素加以识别，与传统包过滤防火墙的静态过滤规则表相比，它具有更好的灵活性和安全性；应用网关技术在应用层实现，它使用一个运行特殊的“通信数据安全检查”软件的工作站来连接被保护网络和其他网络，其目的在于隐蔽被保护网络的具体细节，保护其中的主机及其数据。 2、数据加密与用户授权访问控制技术。 与防火墙相比，数据加密与用户授权访问控制技术比较灵活，更加适用于开放的 网络 。用户授权访问控制主要用于对静态信息的保护，需要系统级别的支持，一般在操作系统中实现。数据加密主要用于对动态信息的保护。对动态数据的攻击分为主动攻击和被动攻击。对于主动攻击，虽无法避免，但却可以有效地检测；而对于被动攻击，虽无法检测，但却可以避免，实现这一切的基础就是数据加密。 数据加密实质上是对以符号为基础的数据进行移位和置换的变换算法，这种变换是受“密钥”控制的。在传统的加密算法中，加密密钥与解密密钥是相同的，或者可以由其中一个推知另一个，称为“对称密钥算法”。这样的密钥必须秘密保管，只能为授权用户所知，授权用户既可以用该密钥加密信急，也可以用该密钥解密信息，DES是对称加密算法中最具代表性的算法。如果加密/解密过程各有不相干的密钥，构成加密/解密的密钥对，则称这种加密算法为“非对称加密算法”或称为“公钥加密算法”，相应的加密/解密密钥分别称为“公钥”和“私钥”。在公钥加密算法中，公钥是公开的，任何人可以用公钥加密信息，再将密文发送给私钥拥有者。私钥是保密的，用于解密其接收的公钥加密过的信息。典型的公钥加密算法如RSA是目前使用比较广泛的加密算法。 3、安全管理队伍的建设。 在 计算 机网络系统中，绝对的安全是不存在的，制定健全的安全管理体制是计算机网络安全的重要保证，只有通过网络管理人员与使用人员的共同努力，运用一切可以使用的工具和技术，尽一切可能去控制、减小一切非法的行为，尽可能地把不安全的因素降到最低。同时，要不断地加强计算机信息网络的安全规范化管理力度，大力加强安全技术建设，强化使用人员和管理人员的安全防范意识。网络内使用的IP地址作为一种资源以前一直为某些管理人员所忽略，为了更好地进行安全管理工作，应该对本网内的IP地址资源统一管理、统一分配。对于盗用IP资源的用户必须依据管理制度严肃处理。只有共同努力，才能使计算机网络的安全可靠得到保障，从而使广大网络用户的利益得到保障。 总之，网络安全是一个综合性的课题，涉及技术、管理、使用等许多方面，既包括信息系统本身的安全问题，也有物理的和逻辑的技术措施，一种技术只能解决一方面的问题，而不是万能的。为此建立有 中国 特色的网络安全体系，需要国家政策和法规的支持及集团联合研究开发。安全与反安全就像矛盾的两个方面，总是不断地向上攀升，所以安全产业将来也是一个随着新技术 发展 而不断发展的产业。