淺析計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用

王藝潼

（北華大學(xué)，吉林市 132013）

當(dāng)今計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)已融入我們的生活，人們對計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的需求甚至達(dá)到了依賴的程度。人們之所以離不開計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，是因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)給人們帶來了便利。網(wǎng)絡(luò)信息的快速傳播大大縮短了獲得信息的時間，減少了人力資源的浪費(fèi)，拉近了人與人之間的距離，加強(qiáng)了人與人之間的溝通，即使分隔兩地也可以迅速通過網(wǎng)絡(luò)取得聯(lián)系。網(wǎng)絡(luò)給人們帶來的便利數(shù)不勝數(shù)，可是又有多少人真正了解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，下面本文將會從各個方面對計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行介紹。

1.對計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的認(rèn)知

1.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的概念

所謂的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，就是利用通信設(shè)備和線路將地理位置不同、功能不同的多個計(jì)算機(jī)系統(tǒng)連接起來，利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)軟件，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中的資源共享[1]。典型的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)一般由資源子網(wǎng)和通信子網(wǎng)組成，分別負(fù)責(zé)資源的共享和信息的傳遞。其中資源子網(wǎng)由提供資源的主機(jī)和請求資源的終端組成；通信子網(wǎng)由網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和通信鏈路組成。

1.2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可以按多種方式進(jìn)行分類，下面介紹幾種最流行的分類方式。

1）按拓?fù)漕愋头诸?。所謂“拓?fù)洹敝傅氖蔷W(wǎng)絡(luò)的形狀，即網(wǎng)絡(luò)是通過怎樣的形狀連接的。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有：星形拓?fù)?、總線拓?fù)?、環(huán)形拓?fù)洹湫瓮負(fù)?、混合形拓?fù)浜途W(wǎng)形拓?fù)洹Ｆ渲谢旌闲屯負(fù)渲傅氖浅W(wǎng)形拓?fù)渫馄渌我鈨煞N拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)結(jié)合起來形成的新的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

2）按網(wǎng)絡(luò)的交換方式分類。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可分為電路交換網(wǎng)、報(bào)文交換網(wǎng)和分組交換網(wǎng)三種。電路交換網(wǎng)類似于電話通信的方式，需要有實(shí)際的通信線路，該線路一旦被兩個用戶暫用，其他計(jì)算機(jī)將不能使用該線路通信。報(bào)文交換網(wǎng)類似于郵件的發(fā)送方式，寫明收件地址，配置好發(fā)送的路徑，即可將報(bào)文內(nèi)容發(fā)送給另一個終端。分組交換網(wǎng)采用分組交換技術(shù)在通信前先將發(fā)送的數(shù)據(jù)拆分為一個個分組單位，通過各節(jié)點(diǎn)逐個傳輸分組，該方式優(yōu)于前面兩種的地方在于分組數(shù)據(jù)變小，并可通過各節(jié)點(diǎn)進(jìn)行處理，節(jié)省了計(jì)算機(jī)資源的同時還提高了傳輸?shù)乃俣取?/p>

3）按網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍分類。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可分為廣域網(wǎng)、局域網(wǎng)和城域網(wǎng)三種，這樣的分類方式最為人們熟知。廣域網(wǎng)其分布范圍可達(dá)數(shù)千公里，形成國際性的網(wǎng)絡(luò)。局域網(wǎng)其分布范圍一般是一個小區(qū)、一個公司、一個學(xué)校內(nèi)，將其中的通信設(shè)備連接成一個網(wǎng)絡(luò)。城域網(wǎng)，顧名思義其分布范圍在廣域網(wǎng)和局域網(wǎng)之間形成一個或多個城區(qū)之間的網(wǎng)絡(luò)。

4）按網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)分類。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可分為廣播式網(wǎng)絡(luò)和點(diǎn)對點(diǎn)式網(wǎng)絡(luò)。廣播式網(wǎng)絡(luò)指的是所有聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)都共享一個公共的信道，相當(dāng)于一臺計(jì)算機(jī)在利用信道通信時，其他計(jì)算機(jī)則像收聽廣播一樣，都會收到信道中的內(nèi)容。點(diǎn)對點(diǎn)式網(wǎng)絡(luò)指的是每條線路連接的都是兩臺計(jì)算機(jī)，如果兩臺計(jì)算機(jī)沒有直接連接的通信線路，則需要通過其他線路來轉(zhuǎn)發(fā)通信。

2.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)按不同方式分類，種類繁多，相應(yīng)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也各不相同，故本文只對其中一種現(xiàn)代應(yīng)用極廣泛也是大家所熟知的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)無限局域網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行介紹。

2.1 無線局域網(wǎng)概述

一般局域網(wǎng)的傳輸媒介大多采用雙絞線、同軸電纜或光纖，這些介質(zhì)材料費(fèi)用高、不易維護(hù)，隨著無限通信技術(shù)的發(fā)展，局域網(wǎng)技術(shù)與無限通信技術(shù)相結(jié)合產(chǎn)生了無線局域網(wǎng)。無線局域網(wǎng)的優(yōu)缺點(diǎn)也極為明顯。優(yōu)點(diǎn)是：安裝便捷、使用靈活、經(jīng)濟(jì)節(jié)約、易于擴(kuò)展。缺點(diǎn)是數(shù)據(jù)傳輸速率相比于實(shí)際線路要低很多，無線信號會受很多因素的影響，如磁場的干擾、墻壁的阻隔等，常常會出現(xiàn)信號盲點(diǎn)，數(shù)據(jù)傳輸速率就更加低下。

2.2 無線局域網(wǎng)相關(guān)技術(shù)

構(gòu)建無線局域網(wǎng)的技術(shù)就需要克服造成無線局域網(wǎng)缺陷的因素，所以對無線局域網(wǎng)的技術(shù)要求有以下幾點(diǎn)[2]：

1）保證無線局域網(wǎng)通信的可靠性和穩(wěn)定性；

2）兼容已有的局域網(wǎng)系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)軟件；

3）保證數(shù)據(jù)傳輸率在1 Mbps以上；

4）提高無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩裕苊庑畔⒈恢苯咏厝〗馕觯?/p>

5）可以與移動設(shè)備通信；

6）在不使用無線局域網(wǎng)收發(fā)信號時盡量節(jié)約資源；

7）降低成本，縮小設(shè)備，使普通家庭都能使用無線局域網(wǎng)；

8）有效處理周圍環(huán)境對數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠绊?，加?qiáng)信號抗干擾能力等。

目前無線局域網(wǎng)主要的接入技術(shù)有：IEEE 802.11無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)、紅外技術(shù)、藍(lán)牙技術(shù)和家庭網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

1）IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)。它是早期的無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)之一，該標(biāo)準(zhǔn)定義了物理層和介質(zhì)訪問控制的MAC協(xié)議、實(shí)現(xiàn)多路訪問和防止沖突的CSMA/CA協(xié)議。MAC協(xié)議負(fù)責(zé)無線設(shè)備與客戶端的連接，客戶端的MAC層自動根據(jù)當(dāng)前覆蓋的局域網(wǎng)信號的強(qiáng)弱和包錯誤率進(jìn)行自動連接。CSMA/CA協(xié)議提供無線介質(zhì)間的共享訪問，同時利用客戶端返回的確認(rèn)信號有效地防止了信號沖突。IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)自1997年來已經(jīng)提出了很多個系列，并對具體的頻率、帶寬、傳播距離等性能進(jìn)行了詳細(xì)的說明，如下表所示。

表1 IEEE 802.11系列標(biāo)準(zhǔn)

2）紅外技術(shù)（IrDA）。它是利用紅外線實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)傳輸?shù)耐ㄐ偶夹g(shù)。家庭應(yīng)用最廣泛的紅外技術(shù)就是遙控器了，通過紅外線傳輸信號對家用電器進(jìn)行遙控。紅外技術(shù)不受無線電的干擾，但是它的穿透性較差，不能隔著非透明物體進(jìn)行傳輸，且不能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的遙控。

3）藍(lán)牙技術(shù)。它是一種短距離的無線連接技術(shù)，使用無線微波的方式將各應(yīng)用設(shè)備，如計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、手機(jī)等，連接成一個微型網(wǎng)絡(luò)。藍(lán)牙核心技術(shù)提供了基帶、鏈路管理、邏輯鏈路控制與適應(yīng)協(xié)議。藍(lán)牙基帶是藍(lán)牙系統(tǒng)中將設(shè)備接入物理層的程序，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的交換。鏈路管理負(fù)責(zé)建立藍(lán)牙組建的連接。邏輯鏈路控制和適應(yīng)協(xié)議建立在藍(lán)牙基帶上，為數(shù)據(jù)傳輸提供拆裝、適配、分組、重組等操作。

4）家庭網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（HomeRF）。該技術(shù)適用于家庭區(qū)域內(nèi)的所有電子設(shè)備之間的無線數(shù)字通信。該技術(shù)制定了SWAP協(xié)議規(guī)范，用戶使用支持該協(xié)議的電子設(shè)備即可建立一個無線網(wǎng)絡(luò)，共享其他設(shè)備的語音、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)等。

3.無線局域網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用

無線局域網(wǎng)的應(yīng)用非常廣泛，運(yùn)輸業(yè)、制造業(yè)、醫(yī)療、零售業(yè)、金融服務(wù)業(yè)、辦公環(huán)境、餐飲業(yè)等等。無線局域網(wǎng)的應(yīng)用為這些行業(yè)帶來了便利，能直接或者間接的提高行業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。下面將以無線局域網(wǎng)在辦公中應(yīng)用的一個實(shí)際案例為例，闡述無線局域網(wǎng)的應(yīng)用。

由于某公司業(yè)務(wù)能力的提高，發(fā)展的越來越大，原有的場地已經(jīng)不能滿足公司的需求，需要擴(kuò)建公司的辦公場地。那么，原有的簡單的無線局域網(wǎng)隨著場地的擴(kuò)建已經(jīng)不能滿足實(shí)際需求，如何重建無線局域網(wǎng)才能最高效的為全公司人員提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)呢？如1000平米的辦公環(huán)境主要分為A區(qū)和B區(qū)兩個工作區(qū)，其中A區(qū)的活動空間較多，每個區(qū)域內(nèi)將會有30多個員工工作區(qū)域，兩個區(qū)域中間有樓梯相隔。這樣的工作環(huán)境如何組建無線局域網(wǎng)才能保證所有人都能連接網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享并保證數(shù)據(jù)的安全性。

根據(jù)需求，我們在兩個區(qū)域的天花板上同時安放兩臺AGERE AP-1000無線網(wǎng)橋，分別在其中安裝一塊無線網(wǎng)卡，預(yù)留一個無線網(wǎng)卡接口，為以后人員的擴(kuò)展預(yù)留，以后人員增多也可以很迅速的對網(wǎng)絡(luò)升級。兩臺AP-1000之間通過雙絞線與交換機(jī)相連接，這樣將整個公司區(qū)域內(nèi)通過無線設(shè)備連接AP的PC都連接在一起，組成公司內(nèi)部的大無線局域網(wǎng)。再將交換機(jī)連接路由器實(shí)現(xiàn)外網(wǎng)的連接。另外，使用吸頂式天線連接AP設(shè)備，提高AP設(shè)備的信號強(qiáng)度的同時也不影響辦公室的美化。

無線局域網(wǎng)的加密方式采用WPA方法，此方法比802.11提供的WEP加密方式更加強(qiáng)大。它包含了認(rèn)證、加密和數(shù)據(jù)完整性校驗(yàn)三個組成部分[3]。認(rèn)證部分它要求用戶必須提供某種形式的證據(jù)來證明其合法身份，公司可以對每個節(jié)點(diǎn)設(shè)置密匙，只有密匙符合才能訪問某個節(jié)點(diǎn)內(nèi)的信息。WPA采用AES加密算法，取代了以前的單個靜態(tài)密匙的加密方法，使用新的密匙框架，增加密碼首部的長度，生成動態(tài)密匙。筆者使用JAVA程序?qū)用芎蟮拿艹走M(jìn)行輸出，可觀其具體的機(jī)密后的密匙和其解密后的密匙，主程序代碼如圖2所示。消息完整性驗(yàn)證能有效防衛(wèi)黑客對無線傳輸信息的截取，一旦檢測到被攻擊，系統(tǒng)會自動更改密匙阻止繼續(xù)被攻擊。

無線局域網(wǎng)的組建并不算復(fù)雜，只需了解無線局域網(wǎng)的應(yīng)用技術(shù)，有效地調(diào)配路由器、交換機(jī)等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，對其進(jìn)行正確設(shè)置就可以很快的為公司搭建一個無線局域網(wǎng)環(huán)境。

4.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)未來發(fā)展方向

在不久的未來，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)將會無處不在，無論走到哪里人們都可以通過網(wǎng)絡(luò)設(shè)備連接網(wǎng)絡(luò)，以最快的速度獲取最新的信息。結(jié)合目前計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展現(xiàn)狀，筆者認(rèn)為未來計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的方向有以下幾條：

1）無線寬帶網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)前寬帶網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)越來越普及，實(shí)現(xiàn)更大范圍的寬帶接入是必然的發(fā)展趨勢，將有線寬帶轉(zhuǎn)化為無線寬帶更是切實(shí)的需求。

2）全光網(wǎng)絡(luò)。即是以光纖節(jié)點(diǎn)取代當(dāng)前的節(jié)點(diǎn)，提高傳輸?shù)男?，為高速、大容量的網(wǎng)絡(luò)發(fā)展提供了方向。

3）多媒體網(wǎng)絡(luò)。顧名思義，是能夠傳輸多媒體信息的網(wǎng)絡(luò)。它對網(wǎng)絡(luò)的帶寬、傳輸?shù)膶?shí)時性和連續(xù)性有著非常高的要求。

4）移動網(wǎng)絡(luò)。目前越來越多的移動設(shè)備都能連接無線網(wǎng)絡(luò)，為人們隨時隨地的提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，提高計(jì)算機(jī)無線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋，加強(qiáng)與移動通信的結(jié)合也是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的趨勢之一。

5.結(jié)束語

隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與人們工作生活更加密切的結(jié)合，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用越來越廣泛，把握計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展方向、合理應(yīng)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)才能使我們在生活方面更加便捷，在工作方面始終走在行業(yè)的最前端。

[1]楊明福.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理[M].經(jīng)濟(jì)科學(xué)出版社,2007.

[2]劉乃安.無線局域網(wǎng)（WLAN）——原理、技術(shù)與應(yīng)用[M].人教社，2004.

[3]曹秀英.無線局域網(wǎng)安全系統(tǒng)[M].電子工業(yè)出版社，2004.