計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的應(yīng)用

◆曹劍俠 張?jiān)?/p>

（鄭州工業(yè)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院信息工程學(xué)院 河南 451100）

“只要有可能，資料就應(yīng)該從發(fā)送者直接傳遞給接收者?！痹诨ヂ?lián)網(wǎng)不斷深入發(fā)展的當(dāng)下，計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)，便是這一可能。通過計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)，能夠無視空間距離，直接連通信息發(fā)送方與接收方，完成資料的直接傳輸，實(shí)現(xiàn)信息共享，讓人們“足不出戶，盡知天下事”，是促進(jìn)人民生活信息化的重要保障，對國家的進(jìn)步與發(fā)展有著重要影響。因此，為給祖國的經(jīng)濟(jì)建設(shè)添磚加瓦，加深對計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程通訊技術(shù)的了解與應(yīng)用，已勢在必行。

1 計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程通訊技術(shù)

1.1 概述

一般來說，計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)主要由計(jì)算機(jī)技術(shù)以及通訊技術(shù)兩部分組成。其中，計(jì)算機(jī)技術(shù)又可分為硬件技術(shù)和軟件技術(shù)。計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)為計(jì)算機(jī)每秒數(shù)十億次級超高速運(yùn)算能力提供了基礎(chǔ)，也為計(jì)算機(jī)設(shè)備在可控成本下的生產(chǎn)制造創(chuàng)造了條件。計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)則為了使計(jì)算機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)各種不同的功能，對數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲、修改和展示。而通訊技術(shù)則能使信息以某種特定的形式從發(fā)送端傳輸?shù)浇邮斩?，讓多臺計(jì)算機(jī)能在物理位置相距甚遠(yuǎn)的情況下完成相互之間的通信。

1.2 工作原理

了解一項(xiàng)技術(shù)的工作原理，是掌握這一項(xiàng)技術(shù)的第一步，也是關(guān)鍵一步。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程通信技術(shù)也不例外。以下，筆者將對計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的工作原理進(jìn)行一個簡要介紹。

互相連接起來的計(jì)算機(jī)和傳輸設(shè)備組成了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，處于同一個計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的不同計(jì)算機(jī)相互之間能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞?；诖?，產(chǎn)生了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通訊。就數(shù)據(jù)流向而言，完成一次簡單通訊，只需要將網(wǎng)絡(luò)中某個設(shè)備的數(shù)據(jù)通過信道平穩(wěn)地傳輸?shù)搅硗庖粋€設(shè)備。從數(shù)據(jù)通訊過程來看，要完成一次通訊，首先，需要在等待通訊的雙方之間建設(shè)符合傳輸條件的物理道路；其次，需要在此之上覆蓋數(shù)據(jù)鏈路，以保證數(shù)據(jù)的同步接收與發(fā)送；最后，需要在數(shù)據(jù)傳輸完成后，斷開彼此之間的連接。從通訊技術(shù)的層面看，首先，計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)會經(jīng)過應(yīng)用層，并在此接受DNS、FTP、SMTP、HTTP 等協(xié)議的格式化處理；其次，經(jīng)過處理后的數(shù)據(jù)會到達(dá)下一層傳輸層，傳輸層會利用TCP、UDP 協(xié)議通信雙方提供進(jìn)程間的通訊服務(wù)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行再一次封裝；接著，經(jīng)過傳輸層封裝后的數(shù)據(jù)段會到達(dá)網(wǎng)絡(luò)層，網(wǎng)絡(luò)層能讓通訊雙方的系統(tǒng)之間進(jìn)行透明的數(shù)據(jù)傳輸，使得傳輸層無須關(guān)注數(shù)據(jù)的傳輸路徑與實(shí)際的傳輸方式；然后，數(shù)據(jù)將會到達(dá)數(shù)據(jù)鏈路層。數(shù)據(jù)鏈路層處于物理層和網(wǎng)絡(luò)層之間，可向上提供穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸功能，但其不同于網(wǎng)絡(luò)層的傳輸，數(shù)據(jù)鏈路層更關(guān)注網(wǎng)絡(luò)中兩個直接相連的結(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)交換；最后，數(shù)據(jù)將會到達(dá)物理層。物理層是整個網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的最底層，其主要功能是保證物理鏈路上能正確的傳輸原始數(shù)據(jù)。在物理層中，數(shù)據(jù)會按照某種形式在某種介質(zhì)中傳播，數(shù)據(jù)的形式可以是電磁波、電信號、光信號，介質(zhì)可以是各種線纜，甚至也可以是空氣。

2 計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的生活實(shí)例應(yīng)用分析

2.1 在日常生活中的應(yīng)用——微信

微信是由深圳的騰訊公司開發(fā)的一款實(shí)時通訊工具，因其界面簡潔、交流便利而廣受好評。而其本質(zhì)是一種融合了C/S 架構(gòu)與P2P通訊模式的交流工具，在用戶登錄登出時，采用C/S 結(jié)構(gòu)進(jìn)行工作，在進(jìn)行實(shí)時通信、信息交流時采用P2P 模式工作。具體而言，首先，在微信用戶登錄微信時，客戶端會通過TCP/UDP 協(xié)議將自己的數(shù)據(jù)信息發(fā)送到服務(wù)器，服務(wù)器接收數(shù)據(jù)后會與自身數(shù)據(jù)庫信息進(jìn)行比對驗(yàn)證，通過驗(yàn)證后，返回給客戶端一個登錄許可，用戶便可成功登錄。在此過程中，無論使用TCP 與UDP 之間的哪一個協(xié)議，在成功登錄后，微信都會有一個專門的TCP 用于保持用戶的實(shí)際在線狀態(tài)。因此，這就需要打開對應(yīng)端口，否則，將無法正常使用微信。其次，在用戶相互進(jìn)行聊天通信時，為了追求聊天的即時性，消息通常是以UDP 協(xié)議進(jìn)行傳送的。但UDP 協(xié)議可靠性不高，只管發(fā)送，并不在乎對方是否能夠接收到信息。因此，為確保消息流通的即時性與可靠性，微信采用了上層協(xié)議：用戶A 發(fā)送的消息首先會以數(shù)據(jù)包形式按UDP 協(xié)議流向微信服務(wù)器，微信服務(wù)器在接收到這個數(shù)據(jù)包后，再以UDP 協(xié)議返回一個相應(yīng)的應(yīng)答包，進(jìn)行消息確認(rèn)。若是用戶A沒能接收到來自服務(wù)器的應(yīng)答包，便會出現(xiàn)“消息發(fā)送失敗”這一情況。客戶端與服務(wù)端需要建立實(shí)時的聯(lián)系，對網(wǎng)絡(luò)的傳輸速度會有一定要求。最后，聊天雙方在進(jìn)行資料共享時，發(fā)送者A 會向服務(wù)器發(fā)送一個文件傳輸請求，服務(wù)器在確認(rèn)這一請求后，會轉(zhuǎn)發(fā)給接收者B，B 會確認(rèn)是否接收這份文件。B 確認(rèn)接收后，服務(wù)器將會把A 的真實(shí)IP 發(fā)送給B，B 會嘗試連接，連接成功則直接發(fā)送文件，連接失敗則會請求進(jìn)行服務(wù)器進(jìn)行中轉(zhuǎn)。

2.2 在高校教育中的應(yīng)用——網(wǎng)課直播

利用網(wǎng)課，學(xué)生與教師可以打破空間與距離的限制，直接建立聯(lián)系。即使是處于不同的物理位置，也能實(shí)現(xiàn)“面對面”授課。那么，網(wǎng)課的視頻數(shù)據(jù)是怎么在互聯(lián)網(wǎng)之中進(jìn)行傳輸?shù)哪?？答案是通過特殊的計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)——實(shí)時視頻串流。

在實(shí)時視頻串流中，視頻數(shù)據(jù)會如同水流一般，源源不斷地進(jìn)行傳輸。因此，網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)傳輸能力一定要大于視頻數(shù)據(jù)的傳輸能力，否則，接收方將無法流暢地觀看高清晰度的視頻。由于直接通過一幀一幀地采集屏幕數(shù)據(jù)得到的視頻數(shù)據(jù)通常占據(jù)的容量較大，進(jìn)行傳輸所需要的帶寬資源也較高，因此，為了緩解網(wǎng)絡(luò)壓力，可以在不影響視頻觀看質(zhì)量的情況下，略微犧牲圖像質(zhì)量、對視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮。就網(wǎng)課直播而言，即客戶端在采集教師的課程視頻和音頻數(shù)據(jù)后，首先，會將數(shù)據(jù)送入編碼器進(jìn)行格式化處理，壓縮、封裝為MP4、FLV等特殊格式的數(shù)據(jù)；其次，會通過轉(zhuǎn)碼器，將每一段視頻進(jìn)行切割，確定好單位時間內(nèi)的傳輸位數(shù)，并利用RTMP、RTSP、HLS 等流媒體協(xié)議，將其從教師客戶端傳輸服務(wù)端上；然后，會使用多重網(wǎng)絡(luò)設(shè)備將數(shù)據(jù)由服務(wù)器分發(fā)到學(xué)生客戶端上；最后，再由學(xué)生客戶端對收到的視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行合并、解碼。綜上，便是完成教學(xué)視頻的一次完整傳輸。當(dāng)然，學(xué)生客戶端也可以以相同的原理，相反的方向?qū)⑿枰磉_(dá)的觀點(diǎn)或者疑惑傳回服務(wù)端，并由服務(wù)端發(fā)回給教師的客戶端，實(shí)現(xiàn)教學(xué)信息的雙向傳遞。

2.3 在企業(yè)辦公間的應(yīng)用——TeamViewer

當(dāng)下，不少企業(yè)已經(jīng)逐漸實(shí)現(xiàn)信息化辦公，數(shù)據(jù)服務(wù)已不再拘泥于現(xiàn)場服務(wù)這一方式，合理借助計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)，采用相關(guān)的遠(yuǎn)程控制軟件亦能起到同樣效果，這極大地提高了企業(yè)的工作效率。TeamViewer 便是當(dāng)下最為主流的遠(yuǎn)程控制軟件之一。利用TeamViewer 直接連接兩臺計(jì)算機(jī)，并讓控制端在任何有互聯(lián)網(wǎng)的時間、地點(diǎn)下，直接訪問被控端，從而進(jìn)行文件傳輸、遠(yuǎn)程桌面、遠(yuǎn)程攝像頭等數(shù)據(jù)交流。

通常而言，利用TeamViewer 連接兩臺PC 需要經(jīng)歷三個過程。首先，對于發(fā)起連接請求的客戶端而言，要找到需要連接的遠(yuǎn)端計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)在登錄TeamViewer 時服務(wù)端會分配一個唯一地與MAC地址相關(guān)的ID 給該計(jì)算機(jī)。其他計(jì)算機(jī)若想要連接到該計(jì)算機(jī)，需要向服務(wù)端發(fā)起請求并將該計(jì)算機(jī)的ID 傳給服務(wù)端，服務(wù)端便會返回該計(jì)算機(jī)的相關(guān)信息。其次，知道待連接的計(jì)算機(jī)的相關(guān)信息之后，便立即建立連接。如果發(fā)起連接請求的計(jì)算機(jī)和被連接的計(jì)算機(jī)之間能夠進(jìn)行直接通訊，便直接建立兩臺計(jì)算機(jī)之間的P2P 連接即端對端連接，不需要第三方的參與。對于部分企業(yè)用戶而言，計(jì)算機(jī)處于企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)中，無法與外部網(wǎng)絡(luò)直接通訊，這時候需要借助中轉(zhuǎn)服務(wù)器也就是代理服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)，為連接打通橋梁。最后，在連接建立成功的情況下，遠(yuǎn)程桌面控制、遠(yuǎn)程攝像頭、文件傳輸?shù)裙δ軐⒃谟?jì)算機(jī)技術(shù)與通訊技術(shù)的共同支持下完成。

2.4 在醫(yī)療行業(yè)中的應(yīng)用——遠(yuǎn)程醫(yī)療技術(shù)

受我國人口分布不均衡的影響，大部分的醫(yī)療資源都集中在人口密集經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的中、大型城市，小型城鎮(zhèn)、邊遠(yuǎn)山區(qū)醫(yī)療資源十分貧瘠，醫(yī)療供需關(guān)系頗為緊張。遠(yuǎn)程醫(yī)療技術(shù)為其帶來了新希望。一方面，遠(yuǎn)程醫(yī)療技術(shù)使得貧困地區(qū)的患者也能接受專家面診；另一方面，遠(yuǎn)程醫(yī)療技術(shù)減少了患者在轉(zhuǎn)診途中的風(fēng)險和成本，讓患者的錢花在治療上而不是在轉(zhuǎn)診的交通、住宿費(fèi)上。遠(yuǎn)程醫(yī)療技術(shù)主要可以分為以下三個部分：

（1）遠(yuǎn)程醫(yī)療診斷系統(tǒng)

遠(yuǎn)程醫(yī)療診斷系統(tǒng)能通過計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)將患者癥狀等基本信息以文本、音頻和圖像的方式在患者與專家之間進(jìn)行流通，為醫(yī)療服務(wù)的提供者和需要醫(yī)療服務(wù)的需求者之間建立數(shù)字化平臺，使患者無須舟車勞頓便可接受大醫(yī)院專家的診斷和會診，達(dá)到異地“面對面”會診的效果。在病情特殊，需要多方領(lǐng)域?qū)＜衣?lián)合會診的情況下，該系統(tǒng)能方便快捷地提供多方會診的條件，讓來自不同地區(qū)、醫(yī)院的專家們能共同探討病情。

（2）遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)

目前，醫(yī)院內(nèi)使用的監(jiān)護(hù)儀器雖功能全面，但其體積和功耗都比較大，而且大多都是由線纜連接，不適合攜帶和移動，僅能用于住院患者的監(jiān)護(hù)，對于需要實(shí)時的連續(xù)監(jiān)護(hù)的患者，這種專業(yè)儀器無法很好地滿足條件。合理使用遠(yuǎn)程通訊技術(shù)，研發(fā)新型設(shè)備，能夠擺脫線纜限制，實(shí)時監(jiān)測患者的生理指標(biāo)并通過無線通信技術(shù)上報(bào)至服務(wù)端。

（3）遠(yuǎn)程醫(yī)療教育系統(tǒng)

醫(yī)療教育資源的分布和醫(yī)療資源的分布類似，在邊遠(yuǎn)地區(qū)的醫(yī)護(hù)人員也得不到足夠的教育資源。為改善醫(yī)療資源分布不平衡的現(xiàn)狀，提高中小型醫(yī)院醫(yī)生的醫(yī)療技能水平，遠(yuǎn)程醫(yī)療教育系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。通過這一系統(tǒng)，大醫(yī)院醫(yī)療專家的理論和經(jīng)驗(yàn)可以通過多媒體的形式傳達(dá)到基層醫(yī)護(hù)人員，也可以在該系統(tǒng)內(nèi)共享歷史診斷病例和癥狀圖像，還能安排基層醫(yī)護(hù)人員在該系統(tǒng)上觀摩醫(yī)療專家的手術(shù)過程，從而全面提高醫(yī)療水平。

3 結(jié)語

總而言之，在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的當(dāng)下，計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)打破了“信息孤島”，已被廣泛地運(yùn)用到了各個行業(yè)當(dāng)中，與我們的生活高度融合，為我們提供了極大的便利。因此，我們應(yīng)提高對遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的重視程度，并加深對其內(nèi)涵的深度理解，力求能以通訊技術(shù)作為技術(shù)基礎(chǔ)，創(chuàng)造更多的新設(shè)備、新工具，為生活帶來更多可能。