計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及在實踐中的應(yīng)用

摘 要：計算機網(wǎng)絡(luò)是現(xiàn)代信息傳輸?shù)闹饕绞街唬錁?gòu)建與實現(xiàn)應(yīng)用到了多種技術(shù)。本文首先對計算機網(wǎng)絡(luò)進行了簡要的介紹，然后分別就計算機組網(wǎng)技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換技術(shù)以及計算機網(wǎng)絡(luò)虛擬專用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等進行了重點研究，最后對這些技術(shù)在計算機網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用進行了分析。

關(guān)鍵詞：計算機網(wǎng)絡(luò)；組網(wǎng)；數(shù)據(jù)交換；虛擬專用網(wǎng)

計算機網(wǎng)絡(luò)是由大量的網(wǎng)絡(luò)接入終端以及網(wǎng)絡(luò)連接節(jié)點組成的，數(shù)據(jù)可通過計算機網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)便捷高效的共享和傳輸。就覆蓋范圍對計算機網(wǎng)絡(luò)進行分類可將其分為局域網(wǎng)、城域網(wǎng)與廣域網(wǎng)三類。無論哪種網(wǎng)絡(luò)都是按照標(biāo)準(zhǔn)的體系結(jié)構(gòu)進行部署的，為降低網(wǎng)絡(luò)部署的復(fù)雜性，提升網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的靈活性，現(xiàn)代計算機網(wǎng)絡(luò)均采用分層的方法設(shè)計實現(xiàn)，每一層負責(zé)某一具體的功能實現(xiàn)，不同終端之間的同層信息都按照統(tǒng)一的通信協(xié)議進行數(shù)據(jù)交換。故應(yīng)用于計算機網(wǎng)絡(luò)中的技術(shù)大致可以分為拓撲結(jié)構(gòu)類、體系結(jié)構(gòu)類以及通信協(xié)議類等。

1 計算機網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)

計算機網(wǎng)絡(luò)無論其規(guī)模是大還是小，通常都是以局域網(wǎng)為基本單位的。計算機終端在構(gòu)成局域網(wǎng)時需要按照一定的拓撲結(jié)構(gòu)進行連接。目前局域網(wǎng)組網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)主要有三種，分別為總線型、環(huán)型以及星型。

總線型拓撲結(jié)構(gòu)使用一條主數(shù)據(jù)電纜進行數(shù)據(jù)發(fā)送與接收，網(wǎng)絡(luò)中的所有終端都通過一個端點與數(shù)據(jù)總線相連，這種拓撲結(jié)構(gòu)下的局域網(wǎng)設(shè)有一個起始點與一個終止點，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)終端之間的通信都是通過數(shù)據(jù)總線完成的。這種拓撲結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單、應(yīng)用便捷等特點。但是缺點也非常明顯：由于所有終端共用一根數(shù)據(jù)總線進行通信，故一次僅允許一個終端進行通信，網(wǎng)絡(luò)利用率非常低。

環(huán)型拓撲結(jié)構(gòu)將各節(jié)點串聯(lián)成一個閉合的回路，數(shù)據(jù)在局域網(wǎng)中進行傳輸是按照規(guī)定的方向進行單向傳輸。這種拓撲結(jié)構(gòu)下的局域網(wǎng)中不存在邏輯起點與終點，且終端間的數(shù)據(jù)傳輸不受其他終端的影響，具有結(jié)構(gòu)簡單易于管理等優(yōu)點。但是這種拓撲結(jié)構(gòu)需要在結(jié)點位置添加中繼器以保證信號能夠傳輸?shù)浇邮斩?，且一旦網(wǎng)絡(luò)中的結(jié)點過多時傳輸效率會急劇下降。

星型拓撲結(jié)構(gòu)中各結(jié)點與中央集線器相連。終端間的數(shù)據(jù)通信經(jīng)由中央集線器路由實現(xiàn)。其組網(wǎng)實現(xiàn)簡單便捷，相較于前兩種組網(wǎng)結(jié)構(gòu)而言，數(shù)據(jù)傳輸效率更高。

為實現(xiàn)最佳通信，現(xiàn)代計算機網(wǎng)絡(luò)通常使用多種拓撲結(jié)構(gòu)進行混合組網(wǎng)。最為常用的是總線與星型混用的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)下數(shù)據(jù)總線負責(zé)邏輯通信，星型輻射電纜負責(zé)物理布局。

2 計算機網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)交換技術(shù)

數(shù)據(jù)交換技術(shù)可有效增加用戶的通信帶寬，允許計算機網(wǎng)絡(luò)中的多組終端之間進行并行通信而不發(fā)生信息碰撞。目前應(yīng)用最為廣泛的數(shù)據(jù)交換設(shè)備為交換機或交換式集線器，其不僅能夠提供存儲轉(zhuǎn)發(fā)等功能還能夠為計算機網(wǎng)絡(luò)提供諸如直通等橋接技術(shù)。

橋接交換機在進行數(shù)據(jù)交換時首先會對所需傳輸數(shù)據(jù)中幀中特定位置的數(shù)據(jù)進行檢測，以確認數(shù)據(jù)的源地址與目標(biāo)地址，然后將其與交換機內(nèi)的動態(tài)地址表進行對比，將其發(fā)送到目標(biāo)地址端口實現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換傳輸。這種數(shù)據(jù)交換方式下的節(jié)點終端可以獨享對應(yīng)交換機端口的通信帶寬，因而可以達到非常高的數(shù)據(jù)傳輸速率。

直通方式是另外一種數(shù)據(jù)交換方式，這種數(shù)據(jù)交換方式直接在輸入端口與輸出端口之間建立通信鏈路，利用該鏈路進行數(shù)據(jù)通信，因而相較于橋接的通信方式而言，其數(shù)據(jù)交換速度更快，延時更小，在計算機網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較小時可以使用。需要說明的是，這種通信方式要求通信雙方具有相同的數(shù)據(jù)傳輸速率。

3 虛擬專用網(wǎng)技術(shù)

虛擬專用網(wǎng)技術(shù)使用隧道協(xié)議將需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行重新封裝，在重新封裝的數(shù)據(jù)包的包頭添加路由信息，之后根據(jù)該路由信息將數(shù)據(jù)通過隧道路由到目的端點進行解封，進而實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中的端與端通信。

虛擬專用網(wǎng)中所使用的協(xié)議成為隧道協(xié)議。該協(xié)議根據(jù)隧道建立的層次不同分為第二層隧道協(xié)議與第三層隧道協(xié)議兩種。前者規(guī)定隧道建立在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型的鏈路層，該層以幀為數(shù)據(jù)交換單位，通信數(shù)據(jù)被封裝在點對點協(xié)議幀中，然后該封裝幀通過PPTP隧道協(xié)議添加IP數(shù)據(jù)報文以實現(xiàn)在計算機網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的傳輸。后者規(guī)定隧道建立在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型的網(wǎng)絡(luò)層，該層以包為數(shù)據(jù)交換單位，該協(xié)議下的整個IP數(shù)據(jù)包都要被封裝處理，隧道內(nèi)只傳輸網(wǎng)絡(luò)層報文。

比較兩種實現(xiàn)方式，第三層隧道實現(xiàn)方式安全性更高，擴展性更強，對系統(tǒng)的負荷要求較低，隧道一旦建立即可實現(xiàn)虛擬專用網(wǎng)內(nèi)的數(shù)據(jù)通信。

4 計算機網(wǎng)絡(luò)相關(guān)技術(shù)應(yīng)用與實踐

計算機網(wǎng)絡(luò)相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用主要是組建諸如LAN、INTERNET、ATM以及無線網(wǎng)絡(luò)等并限期提供服務(wù)支持。無論是那種網(wǎng)絡(luò)，其在網(wǎng)絡(luò)部署過程中都要考慮到拓撲結(jié)構(gòu)設(shè)計、數(shù)據(jù)交換方式選擇以及擴展通信等內(nèi)容。

以普通的計算機網(wǎng)絡(luò)為例，網(wǎng)絡(luò)所承載的主要業(yè)務(wù)有數(shù)據(jù)、語音以及視頻等。在進行網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建時可以選用TCP/IP協(xié)議來構(gòu)建骨干網(wǎng)絡(luò)，而網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)可選用星型結(jié)構(gòu)，不同計算機終端通過路由器和交換機進行連接，交換機部署在層級較高的節(jié)點中，同時提供內(nèi)網(wǎng)與外網(wǎng)的通信接口，路由器部署在層級較低的節(jié)點中提供終端路由服務(wù)。為保障網(wǎng)絡(luò)通信的安全穩(wěn)定，網(wǎng)絡(luò)中還可以應(yīng)用防火墻技術(shù)、虛擬專用網(wǎng)技術(shù)、備份技術(shù)、日志管理等技術(shù)來豐富和完善計算機網(wǎng)絡(luò)的整體性能。

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