Uses of Computer Networks
Before we start to examine the technical issues in detail, it is worth devoting some time to pointing out why people are interested in computer networks and what they can be used for. After all, if nobody were interested in computer networks, few of them would be built. We will start with traditional uses at companies and for individuals and then move on to recent developments regarding mobile users and home networking.
1. Business Applications
Many companies have a substantial number of computers. For example, a company may have separate computers to monitor production, keep track of inventories, and do the payroll. Initially, each of these computers may have worked in isolation from the others, but at some point, management may have decided to connect them to be able to extract and correlate information about the entire company.
Put in slightly more general form, the issue here is resource sharing, and the goal is to make all programs, equipment, and especially data available to anyone on the network without regard to the physical location of the resource and the user. An obvious and widespread example is having a group of office workers share a common printer. None of the individuals really needs a private printer, and a high-volume networked printer is often cheaper, faster, and easier to maintain than a large collection of individual printers.
However, probably even more important than sharing physical resources such as printers, scanners, and CD burners, is sharing information. Every large and medium-sized company and many small companies are vitally dependent on computerized information. Most companies have customer records, inventories, accounts receivable, financial statements, tax information, and much more online. If all of its computers went down, a bank could not last more than five minutes. A modern manufacturing plant, with a computer-controlled assembly line, would not last even that long. Even a small travel agency or three-person law firm is now highly dependent on computer networks for allowing employees to access relevant information and documents instantly.
For smaller companies, all the computers are likely to be in a single office or perhaps a single building, but for larger ones, the computers and employees may be scattered over dozens of offices and plants in many countries. Nevertheless, a sales person in New York might sometimes need access to a product inventory database in Singapore. In other words, the mere fact that a user happens to be 15,000 km away from his data should not prevent him from using the data as though they were local. This goal may be summarized by saying that it is an attempt to end the #39;#39;tyranny of geography.#39;#39;
In the simplest of terms, one can imagine a company#39;s information system as consisting of one or more databases and some number of employees who need to access them remotely. In this model, the data are stored on powerful computers called servers. Often these are centrally housed and maintained by a system administrator. In contrast, the employees have simpler machines, called clients, on their desks, with which they access remote data, for example, to include in spreadsheets they are constructing. (Sometimes we will refer to the human user of the client machine as the #39;#39;client,#39;#39; but it should be clear from the context whether we mean the computer or its user.) The client and server machines are connected by a network, as illustrated in Fig. 1-1. Note that we have shown the network as a simple oval, without any detail. We will use this form when we mean a network in the abstract sense. When more detail is required, it will be provided.
Figure 1-1. A network with two clients and one server.
This whole arrangement is called the client-server model. It is widely used and forms the basis of much network usage. It is applicable when the client and server are both in the same building (e.g., belong to the same company), but also when they are far apart. For example, when a person at home accesses a page on the World Wide Web, the same model is employed, with the remote Web server being the server and the user#39;s personal computer being the client. Under most conditions, one server can handle a large number of clients.
If we look at the client-server model in detail, we see that two processes are involved, one on the client machine and one on the server machine. Communication takes the form of the client process sending a message over the network to the server process. The client process then waits for a reply message. When the server process gets the request, it performs the requested work or looks up the requested data and sends back a reply. These messages are shown in Fig. 1-2.
Figure 1-2. The client-server model involves requests and replies.
A second goal of setting up a computer network has to do with people rather than information or even computers. A computer network can provide a powerful communication medium among employees. Virtually every company that has two or more computers now has e-mail (electronic mail), which employees generally use for a great deal of daily communication. In fact, a common gripe around the water cooler is how much e-mail everyone has to deal with, much of it meaningless because bosses have discovered that they can send the same (often content-free) message to all their subordinates at the push of a button.
But e-mail is not the only form of improved communication made possible by computer networks. With a network, it is easy for two or more people who work far apart to write a report together. When one worker makes a change to an online document,
计算机网络的应用
在我们详细的研究技术性问题之前，我们有必要先指出人们为什么对计算机网络感兴趣，以及计算机网络可以用来做什么。毕竟，如果没有人对计算机网络感兴趣的话，计算机网络几乎就不会被建立。我们将从公司和个人的传统用途开始，然后转向最新发展的移动用户和家庭网络。
1.商务应用
许多公司都拥有着大量的计算机。例如，一家公司可能有许多独立的计算机来监控生产、跟踪库存和支付工资。最初，这些计算机中的每一台都可能与其他计算机隔离工作，但在某种程度上，管理层可以决定将它们连接起来，以便能够提取和关联整个公司的信息。
简单地说，这里的问题是资源共享，目的是让网络上的任何人都可以使用所有程序、设备，尤其是数据，而不考虑资源和用户的物理位置。一个明显而广泛的例子是，一群办公室工作人员共用一台打印机。没有一个人真正需要一台私人打印机，而一台大容量的联网打印机往往比一大堆单独的打印机更便宜、更快、更易于维护。
然而，可能比共享物理资源（如打印机、扫描仪和CD刻录机）更重要的是共享信息。每一家大中型公司和许多小公司都极其依赖计算机信息。大多数公司在网上都有客户记录、存货、应收账款、财务报表、税务信息等。如果所有的电脑都坏了，一家银行就不能维持五分钟以上。一个拥有计算机控制装配线的现代制造厂，甚至不会维持那么久。即使是一家小型旅行社或者三个人的律师事务所现在也是高度依赖计算机网络来实现允许员工即时访问相关信息和文件。
对于小公司来说，所有的计算机都可能在一个办公室或可能在一个大楼里，但是对于大公司来说，计算机和员工可能分散在许多国家的几十个办公室和工厂里。不过，纽约的销售人员有时可能需要访问新加坡的产品库存数据库。换句话说，一个用户与他的数据相距15000公里这一事实，不应妨碍他像使用本地数据一样使用这些数据。这个目标可以概括为，它试图结束“地理暴政”。
用最简单的术语来说，我们可以想象一个公司的信息系统由一个或多个数据库和一些需要远程访问它们的员工组成。在这个模型中，数据存储在被称为服务器的强大计算机上。通常由系统管理员集中管理和维护。相比之下，员工的办公桌上有更简单的机器，称为客户机，他们可以使用这些机器访问远程数据，例如，将这些数据导入到他们正在构建的电子表格中。（有时我们将使用客户机的用户称为“客户端”，但从上下文中我们应该清楚指的是计算机还是它的用户。）客户机和服务器通过网络连接，如图1-1所示。请注意，我们将网络展示为一个简单的椭圆形，没有任何细节。当我们指的是抽象意义上的网络时，可以使用这种形式。但当需要更多细节时，就需要把具体内容显示出来。
图1-1 具有两个客户机和一个服务器的网络
这整个配置被称为客户机-服务器模型。这个模型得到了广泛的应用，并成为许多网络使用的基础。它不但适用于客户机和服务器都在同一个建筑中（例如，属于同一个公司），也适用于它们相距较远的情况。例如，当一个人在家访问万维网上的一个页面时，使用相同的模型，远程Web服务器是服务器，用户的个人计算机是客户机。在大多数情况下，一台服务器可以管理大量客户机。
如果我们详细研究客户机-服务器模型，会看到它涉及两个进程，一个在客户机上，一个在服务器上。客户机通信采用进程的形式，通过网络向服务器发送进程消息。然后客户端进程等待答复消息。当服务器收到进程请求时，它将执行请求的工作或查找请求的数据并发送回答复。这些信息如图1-2所示。
图1-2。客户机-服务器模型涉及请求和响应。
建立计算机网络的第二个应用更多是为了人，而不是信息或计算机。计算机网络可以在员工之间提供强大的通信媒介。几乎每个拥有两台或两台以上计算机的公司现在都有e-mail（电子邮件），员工通常会使用电子邮件进行大量的日常通信。事实上，转天每个人就会抱怨必须处理很多毫无意义的电子邮件，因为老板发现可以通过一个按钮就可以向所有下属发送（通常是免费的）信息。
但电子邮件并不是计算机网络实现的唯一一种改进的通信方式。有了网络，两个或两个以上相距很远的人很容易一起写报告。当一个工作人员对在线文档进行更改时，其他人可以立即看到更改，而不是等待几天等待信件。这种速度的加快使得遥远群体之间的合作变得容易，这在以前是不可能的。
计算机辅助通信的另一种形式是视频会议。使用这项技术，异地员工可以举行会议，互相观摩和聆听，甚至可以在共享的虚拟黑板上写字。视频会议是一个强有力的工具，可以消除以前花费在旅途上的成本和时间。有时有人说，通信和运输正在进行一场竞赛，无论哪一方获胜，另一方都将被淘汰。
第三个应用是越来越多的公司需要与其他公司做生意，特别是供应商和客户进行电子商务。例如，汽车、飞机和计算机制造商等，从各种供应商那里购买子系统，然后组装零件。利用计算机网络，制造商可以根据需要以电子方式下订单。能够实时下订单（即根据需要），减少了对大量库存的需求，提高了效率。
第四个越来越重要的应用是通过互联网与消费者做生意。航空公司、书店和音乐供应商发现，许多顾客喜欢在家购物的便利性。因此，许多公司在线提供商品和服务目录，并在线接受订单。预计该行业未来将快速增长。它被称为电子商务（电子商务）。
2.家庭应用
1977年，肯·奥尔森（Ken Olsen）担任数字设备公司（Digital Equipment Corporation）总裁，这家公司当时是世界第二大计算机供应商（仅次于IBM）。当被问到为什么数字技术不能追赶上个人电脑市场时，他说：“任何人的家里都没有理由不拥有一台电脑。”历史证明，数字技术已经不复存在。为什么人们买电脑回家用？最初，是为了文字处理和打游戏，但近年来，这一情况发生了根本性的变化。也许现在最大的原因是为了上网。互联网对家庭用户的一些更为流行的用途如下：
访问远程信息。
人际沟通。
互动娱乐。
电子商务。
对远程信息的访问有多种形式。它可以浏览万维网获取信息，也可以只是为了获得快乐。可获得的信息包括艺术、商业、烹饪、政府、健康、历史、爱好、娱乐、科学、体育、旅游等。获得快乐的方式有很多，这里就不一一列举了。
许多新闻报纸已经可以在网络上查看，并且可以个性化推荐。例如，有时有你可能告诉一家新闻，你想要关于腐败的政客、大火灾、涉及名人的丑闻和流行病的一切，但不需要足球，谢谢。有时甚至可以在您睡觉时将所选文章下载到硬盘上，或者在早餐前在打印机上打印出来。随着这一趋势的继续，它将导致存在了12年的平装书大量消失，但新闻报纸喜欢这一趋势，因为分销一直是它整个生产链中最薄弱的环节。
下一步超越报纸（加上杂志和科学期刊）的是在线数字图书馆。许多专业组织，如ACM（www.acm.org）和IEEE计算机协会（www.computer.org），已经在网上拥有许多期刊和会议记录。其他团体也在迅速跟进。根据书本大小的笔记本电脑的成本、大小和重量来说，印刷书籍可能会过时。怀疑这一点的可以参考印刷机对中世纪彩绘手稿的影响。
上述所有应用程序都涉及到一个人和一个充满信息的远程数据库之间的交互。网络使用的第二大类是人与人之间的交流，基本上是21世纪对19世纪电话的回答。电子邮件已经被全世界数以百万计的人每天使用，其传递内容的种类也在迅速增长。它通常包含音频和视频以及文本和图片。气味可能还需要一段时间。
所有青少年都沉迷于即时通讯。这个工具是从1970年左右开始使用的Unix Talk程序派生而来的，它允许两个人实时地互相输入消息。这种想法的多人版本是聊天室，在聊天室中，一群人可以输入信息让所有人看到。
讨论每一个可以想到的话题的世界级的新闻组，在特定的人群中，已经司空见惯，这种现象将越来越多地扩大到人群。在这些讨论中，一个人发布了一条消息，而新闻组的所有其他订户都能阅读它，讨论的范围从幽默到激情。与聊天室不同的是，新闻组不是实时的，消息是保存的，因此当有人度假回来时，可以耐心的阅读期间发布的所有消息。
世界级的新闻组，讨论所有可以想到的话题，已经在选定的人群中司空见惯，这种现象将越来越多地包括广大的人群。在这些讨论中，一个人发布了一条消息，而新闻组的所有其他订户都能阅读它，讨论的范围从幽默到激情。与聊天室不同的是，新闻组不是实时的，消息是保存的，因此当有人度假回来时，同时发布的所有消息都会耐心地等待阅读。
另一种类型的人与人之间的通信通常被称为点对点通信，以将其与客户机-服务器模型区分开来（Parameswaran等人，2001）。在这种形式下，形成松散群体中的个人可以与群体中的其他人交流，如图1-3所示。原则上，每个人都可以与一个或多个其他人通信；客户机和服务器之间没有固定的划分。
图1-3。在对等系统中，没有固定的客户机和服务器。
在2000年左右点对点通信确实大受欢迎，它提供了一个名为napster的服务，在它的高峰期有超过5000万的音乐爱好者交换音乐，这可能是有史以来最大的版权侵犯（lam和tan，2001年；和马其顿，2000年）。这个想法相当简单。成员将他们硬盘上的音乐注册到Napster服务器维护的中央数据库中。如果一个成员想要一首歌，他会检查数据库，看看谁有这首歌，然后直接去那里取。Napster并没有把任何音乐放在自己的电脑上，他认为这并没有侵犯任何人的版权。但法院不同意这种说法并将其关闭。
但是，下一代点对点通讯系统通过让每个用户在本地维护自己的数据库以及提供系统成员的其他附近人员的列表的方式去掉了中央数据库。然后，新用户通过可以访问任何现有成员，查看他拥有的内容，并获取其他成员的列表，以查看更多音乐和更多名称。这个查找过程可以无限期地重复，从而建立一个大型的本地数据库，其中包含所有的内容。这是一项对人们来说很乏味的活动，但计算机在其中表现出色。
点对点通信的法律也是存在的。例如，共享公共领域音乐或新乐队为宣传目的发布的示例曲目的粉丝，共享照片、电影和家谱信息的家庭，以及玩多人在线游戏的青少年。事实上，最流行的互联网应用之一，电子邮件，本质上是对等的。这种形式的交流在未来有望大幅增长。
电子犯罪不受版权法的限制。另一个热门领域是电子赌博。几十年来，计算机一直在模拟事物。为什么不模拟老虎机、轮盘赌、二十一点游戏和更多赌博设备呢？嗯，因为在很多地方这是违法的。问题是，在许多其他地方（例如英国）赌博是合法的，那里的赌场老板已经抓住了网上赌博的潜力。如果赌徒和赌场在不同的国家，法律冲突怎么办？好问题。
其他面向通信的应用包括使用互联网来承载电话、视频电话和互联网广播，这三个领域发展迅速。另一个应用程序是远程学习，这意味着要参加上午8点的课程而不必先下床。从长远来看，利用网络加强人与人之间的交流可能比其他任何一种交流都更重要。
第三类是娱乐业，这是一个巨大且不断增长的行业。这里的杀手级应用程序（可能驱动所有其他应用程序）是视频点播。大约十年后，在任何国家都可以选择任何电影或电视节目，并将其立即显示在屏幕上。新电影可能会变得互动，用户偶尔会被提示到故事的方向（麦克白是应该谋杀邓肯还是等待时机？）为所有情况提供备选方案。直播电视也可能变得互动，观众参与问答节目，在参赛者中选择，等等。另一方面，杀手级应用程序可能不是视频点播。也许是游戏。我们已经有了多人实时仿真游戏，比如虚拟地牢中的捉迷藏，以及与一个团队中的玩家一起试图击倒对方的玩家的飞行模拟器。如果游戏是用护目镜和三维实时摄影的移动图像实现的，我们就有了一种全球共享的虚拟现实。
第四类是广义上的电子商务。家庭购物已经很受欢迎，用户可以查看数千家公司的在线目录。这些目录中的一些可以通过点击产品的名称来获取产品的即时视频。当客户以电子方式购买产品但无法确定如何使用时，可以咨询在线技术支持。
另一个已经出现在电子商务领域的是金融机构的准入。许多人已经支付了他们的账单，管理他们的银行账户，并以电子方式处理他们的投资。随着网络变得更加安全，这一点肯定会增加。
几乎没有人预见到的一个领域是电子跳蚤市场（e-flea？）网上拍卖二手货已成为一个庞大的行业。与遵循客户机-服务器模式的传统电子商务不同，在线拍卖更像是一个点对点的系统，类似于消费者对消费者的系统。其中一些电子商务形式获得了可爱的小标签，因为“to”和“2”发音相同。图1-4中列出了最流行的一种。
图1-4 一些形式的电子商务。
毫无疑问，计算机网络的使用范围在未来将迅速增长，而且很可能以目前无人能预见的方式增长。毕竟，有多少人在1990年预测，十几岁的青少年在乘车时在手机上打短信会成为十年内电话公司的一大赚钱机器？但是短消息服务是非常有利可图的。
对于那些在地理上受到挑战的人来说，计算机网络可能变得非常重要，他们能够像生活在大城市中心的人一样获得服务。远程学习可能会从根本上影响教育；大学可能会走向全国或国际。远程医疗现在才刚刚开始流行（例如，远程病人监控），但可能变得更加重要。但是杀手级的应用程序可能是很普通的，比如在你的冰箱里使用网络摄像头，看看你下班回家的路上是否需要买牛奶。
3.移动用户
移动计算机，如笔记本电脑和个人数字助理（PDA），是计算机行业增长最快的领域之一。这些电脑的许多主人在办公室里都有台式机，即使在离家或途中，也希望能与他们的家庭连接。由于汽车和飞机不可能有有线连接，所以人们对无线网络很感兴趣。在本节中，我们将简要介绍无线网络的一些用途。
为什么会有人想要无线网络？一个常见的原因是便携式办公室。道路上的人们通常希望使用他们的便携式电子设备发送和接收电话、传真和电子邮件、上网冲浪、访问远程文件以及登录到远程机器。他们想在陆地、海洋或空中的任何地方做这件事。例如，最近在计算机会议上，组织者经常在会议区建立无线网络。任何一个拥有笔记本电脑和无线调制解调器的人都可以打开电脑并连接到互联网，就好像电脑已接入有线网络一样。同样，一些大学在校园内安装了无线网络，学生可以坐在树
资料编号：[5458]
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