计算机网络的前沿技术

浅析计算机网络的浅析计算机网络的前沿技术计算机网络摘要：计算机网络技术是当前发展速度最快、生命力最强、对人类社会影响最大、摘要：新技术新工艺涌现最多和最猛烈的前沿技术。目前比较热门的关键技术有云计算、软交换以及 IMS 等。关键词：关键词：计算机网络、云计算、软交换、IMS 21 世纪已进入计算机网络时代。计算机网络极大普及，成为了计算机行业不可分割的一部分。计算机网络，是指将地理位置不同的具有独立功能的多台计算机及其外部设备，通过通信线路连接起来，在网络操作系统，网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下，实现资源共享和信息传递的计算机系统。而计算机网络技术则是通信技术与计算机技术相结合的产物，它在迅速地发展着，对世界、社会和人类都产生了巨大的影响。目前，计算机网络学术界和技术界对许多计算机网络的前沿技术进行着认真刻苦的研究工作。其中比较热门的研究技术涵盖了云计算、软交换以及 IMS 等。一、云计算云计算(Cloud Computing)是分布式处理(Distributed Computing)、并行处理(Parallel Computing)和网格计算(Grid Computing)的发展，或者说是这些计算机科学概念的商业实现；云计算也是虚拟化(Virtualization)、效用计算(Utility Computing)、IaaS(基础设施即服务)、PaaS(平台即服务)、SaaS(软件即服务)等概念混合演进并跃升的结果。其最基本的概念，是透过网络将庞大的计算处理程序自动分拆成无数个较小的子程序，再交由多部服务器所组成的庞大系统经搜寻、计算分析之后将处理结果回传给用户。透过这项技术，网络服务提供者可以在数秒之内，达成处理数以千万计甚至亿计的信息，达到和“超级计算机”同样强大效能的网络服务。所以从最根本的意义来说，云计算就是利用互联网上的软件和数据的能力。最简单的云计算技术在网络服务中已经随处可见，例如搜寻引擎、网络信箱等，使用者只要输入简单指令即能得到大量信息。未来如手机、GPS 等行动装置都可以透过云计算技术，发展出更多的应用服务。进一步的云计算不仅只做资料搜寻、分析的功能，未来如分析 DNA 结构、基因图谱定序、解析癌症细胞等，都可以透过这项技术轻易达成。笔者认为，云计算技术具备以下四个显著特征。第一，云计算提供了最可靠、最安全的数据存储中心，用户不用再担心数据丢失、病毒入侵等麻烦。大家应该都能体会到，数据保存电脑里实际上并不安全。电脑可能会因为损坏，或者被病毒攻击，导致硬盘上的数据无法恢复，而有机会接触私人电脑的不法之徒也可能利用各种机会窃取里面的数据。反之，当用户的文档保存在类似 Google Docs 的网络服务上，当用户把照片上传到类似 Google Picasa Web 的网络相册里，就再也不用担心数据的丢失或损坏。因为在“云”的另一端，有全世界最专业的团队管理信息，最先进的数据中心保存数据。同时，严格的权限管理策略可以帮助用户放心地与指定的人共享数据。第二，云计算对用户端的设备要求最低，使用起来也最方便。用户可以在浏览器中直接编辑存储在“云”的另一端的文档，可以随时与好友分享信息，不用担心软件是否是最新版本，也不用为软件或文档染上病毒而发愁。因为在“云”的另一端，有专业的 IT 人员维护硬件，安装和升级软件，防范病毒和各类网络攻击等。第三，云计算可以轻松实现不同设备间的数据与应用共享。在云计算的网络应用模式中，数据只有一份，保存在“云”的另一端，用户的所有电子设备只需要连接互联网，就可以同时访问和使用同一份数据。比如说，当用户使用网络服务来管理所有联系人的信息后，就可以在任何地方用任何一台电脑找到某个朋友的电子邮件地址，可以在任何一部手机上直接拨通朋友的电话号码，也可以把某个联系人的电子名片快速分享给好几个朋友。当然，这一切都是在严格的安全管理机制下进行的，只有对数据拥有访问权限的人，才可以使用或与他人分享这份数据。第四，最后，云计算为我们使用网络提供了几乎无限多的可能云计算为我们完成各类应用提供了几乎无限强大的计算能力。想像一下，驾车出游的时候，只要用手机连入网络，就可以直接看到自己所在地区的卫星地图和实时的交通状况，可以快速查询自己预设的行车路线，可以请网络上的好友推荐附近最好的景区和餐馆，可以快速预订目的地的宾馆，还可以把自己刚刚拍摄的照片或视频剪辑分享给远方的亲友…… 现今，云计算正处于一个起步的阶段，大大小小的公司提供着各式各样的云计算服务，从软件应用到网络存储再到邮件过滤。这些公司一部分是基础设备提供商，另一部分是像 之类的 SAAS（软件即服务）提供商。现今主要实现的是基于互联网的个人服务，但是云计算的聚合和整合正在产生。二、软交换软交换这一术语是从英文单词Softswitch翻译过来的。软交换是一种正在发展的概念和技术，核心是一个标准化协议和应用编程接口的开发体系结构，以便提供更广泛的应用和业务平台。软交换的核心思想是通过硬件软件化的思想来实现原来交换业务的控制连接和处理，可以同时在同一个网络上同时提供语音、数据以及多媒体业务。软交换的体系结构分为业务/应用层、网络控制层、核心交换层和边缘接入层。边缘接入层，负责将各种网络和终端设备介入软交换体系机构；核心交换层，对各种不同的业务和媒体流提供公共的传送平台，多采用基于分组的传送方式，目前比较公认的核心传送网为 IP 网或

1 《计算机前沿技术》课程教学大纲

一、 课程基本信息

二、课程内容及基本要求

第一讲 GIS与数字地球

了解全球定位系统（GPS）在定位导航中的应用。

了解地理信息系统（GIS）在城市管理中的功能。

掌握GPS及GIS的含义。

了解GIS的基本原理以及相关技术的产生与发展。

了解GIS在不同行业中的具体应用。

了解GIS与这些前沿技术的关系,并对GIS的发展提出了展望

本章重点：GIS的基本原理以及相关技术的产生与发展。

本章难点：GIS的基本原理。

课程编号 081211684

课程名称 计算机前沿技术

课程英文名称 Computer Lecture technology

总学时数 14 授课学时 14 实践学时 实验学时 习题课学 时 设计学时

学 分 1

开课单位 江西蓝天学院瑶湖计算机系

适用专业 计算机科学与技术专业

先修课程 网络技术课程、多媒体技术、Java编程基础等

课程类别 专业选修课

选用教材 无

主要教学

参考书 《地理信息系统及其应用》 王亚民主编 安电子科技大学出版社

《地理信息系统：原理、方法和应用——北京大学地理教学丛书》 邬伦，刘瑜 等编著 科学出版社

《面向WEB的个性化语信息检索技术》林培光，康海燕 著 中国财政经济出版社

《智能信息处理技术基础》张炳达 编著 天津大学出版社

本课程

任务和

目的 本课程的设置主要是为了是让学生了解当前计算机领域的先进技术，帮助学生选择以后的发展方向。

教学大纲制订单位 计算机系网络技术教研室 教学大纲制订时间 2008．9．1 2 第二讲 GIS技术的发展

掌握GIS相关的概念，数据、信息和地理信息以及 系统、信息系统和GIS的概念。

掌握GIS构成和GIS的功能，包括GIS基本功能和核心功能以及GIS应用功能。

了解 GIS类型，包括按GIS功能分类、按数据结构分类、数据维数分类以及软件开发模式和支持环境分类。

计算机网络的发展

事实上计算机网络是二十世纪60年代起源于美国,原本用于军事通讯,后逐渐进入民用,经过短短40年不断的发展和完善,现已广泛应用于各个领域,并正以高速向前迈进。20年前,在我国很少有人接触过网络。现在,计算机通信网络以及Internet已成为我们社会结构的一个基本组成部分。网络被应用于工商业的各个方面,包括电子银行、电子商务、现代化的企业管理、信息服务业等都以计算机网络系统为基础。从学校远程教育到政府日常办公乃至现在的电子社区,很多方面都离不开网络技术。可以不夸张地说,网络在当今世界无处不在。

随着计算机网络技术的蓬勃发展,计算机网络的发展大致可划分为4个阶段。

第一阶段:诞生阶段

20世纪60年代中期之前的第一代计算机网络是以单个计算机为中心的远程联机系统。典型应用是由一台计算机和全美范围内2 000多个终端组成的飞机定票系统。终端是一台计算机的外部设备包括显示器和键盘,无CPU和内存。随着远程终端的增多,在主

机前增加了前端机(FEP)。当时,人们把计算机网络定义为“以传输信息为目的而连接起来,实现远程信息处理或进一步达到资源共享的系统”,但这样的通信系统已具备了网络的雏形。

第二阶段:形成阶段

20世纪60年代中期至70年代的第二代计算机网络是以多个主机通过通信线路互联起来,为用户提供服务,兴起于60年代后期,典型代表是美国国防部高级研究计划局协助开发的ARPANET。主机之间不是直接用线路相连,而是由接口报文处理机(IMP)转接后互联的。IMP和它们之间互联的通信线路一起负责 主机间的通信任务,构成了通信子网。通信子网互联的主机负责运行程序,提供资源共享,组成了资源子网。这个时期,网络概念为“以能够相互共享资源为目的互联起来的具有独立功能的计算机之集合体”,形成了计算机网络的基本概念。

第三阶段:互联互通阶段

20世纪70年代末至90年代的第三代计算机网络是具有统一的网络体系结构并遵循国际标准的开放式和标准化的网络。ARPANET兴起后,计算机网络发展迅猛,各大计算机公司相继推出自己的网络体系结构及实现这些结构的软硬件产品。由于没有统一的标准,不同厂商的产品之间互联很困难,人们迫切需要一种开放性的标准化实用网络环境,这样应运而生了两种国际通用的最重要的体系结构,即TCP/IP体系结构和国际标准化组织的OSI体系结构。

计算机网络技术的前沿与热点问题

随着科技的不断进步，计算机网络技术也日益发展。在这个信息时代，计算机网络技术已经成为推动社会进步和经济发展的关键因素。本文将介绍计算机网络技术的前沿与热点问题，包括物联网、区块链技术和人工智能在计算机网络中的应用等。

一、物联网

物联网是指通过互联网将各种物理对象连接在一起，实现信息的交互和共享。随着物联网技术的不断发展，我们的生活和工作方式正在发生深刻的变革。在物联网中，传感器和智能设备可以实现对物体的感知和控制，从而提高我们的生产效率和生活质量。

物联网的应用非常广泛，包括智能家居、智慧城市、智慧交通等。例如，智能家居可以实现家电、照明和安全设备的远程控制，让用户能够随时随地监控和管理家里的设备。智慧城市可以通过各种传感器收集城市的数据，并利用大数据和人工智能分析这些数据，从而提供更好的城市管理和公共服务。

二、区块链技术

区块链技术是一种分布式账本技术，通过对交易进行加密和验证，保证交易的安全性和可信度。区块链技术最早被应用在数字货币比特币上，但是现在已经逐渐扩展到金融、供应链管理和物联网等领域。

区块链技术的核心是去中心化和不可篡改性。通过去中心化的架构，区块链可以避免单点故障和中心化机构的风险。而且，由于每个区块都包含前一个区块的哈希值，一旦数据被存储在区块链上，就很难进行篡改和删除。这使得区块链在金融和供应链领域有着巨大的潜力，可以提供更加透明和安全的交易环境。

三、人工智能在计算机网络中的应用

人工智能是模拟和复制人类智能的技术和系统。随着计算机处理能力和算法的改进，人工智能在计算机网络中的应用越来越广泛。例如，图像识别技术可以通过计算机网络快速检测和识别图像中的物体，广泛应用于安防监控和医疗诊断等领域。

此外，人工智能还可以应用于网络安全领域。通过机器学习和数据分析，人工智能可以检测和防御各种网络攻击，提高网络的安全性和稳定性。例如，深度学习模型可以通过分析网络流量和用户行为，检测异常活动和恶意代码，从而保护用户的隐私和数据安全。