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1、计算机网络的设计与实现毕业设计计算机网络的设计与实现【摘要】当现代社会逐渐变为具有高度的相互依赖的巨大网络时，我们所生活的世界无法不变成一个被计算机网络紧密联结起来的世界。计算机网络从技术角度来说，是作为一种布局，将经有关联但相距遥远的事物通过通信线路连接起来，但是对网络的思考决不是传统的二维平面思维甚至三维的球面思维所能达到的。 【关键词】 信息，网络，设计Computer network application software 【Abstract】When modern society has gradually become a vast network of highly inter

2、dependent,we can not live in a world into a tightly linked together by computer network of the world.Computer network from a technical point of view,as a layout,but will be linked by distant objects connected by communication lines,by no means the network of the traditional two-dimensional plane or

3、three-dimensional sphere of thinking of thinking can achieve. 【Key Words】 Information ，Network ，Design 2.3 我国现今网络规划的分布与设计实现.62.4计算机网络设计今后发展趋势.73 计算机网络设计的作用性及实现应用.9 3.1计算机网络设计的可持续发展策略.9 3.2分析计算机网络设计国际标准.9 3.3计算机网络设计的重要性与技术先进性.9 3.4计算机网络设计实行的可管理化.10 3.5设计上的要求.11结论.15参考文献.161绪 论 当今世界，以指数方式迅速发展的计算机网络已形成

4、了势不可挡的潮流，将我们卷入新的世纪。网络变得无时不有，无处不在，它将影响到社会生活的每个方面，带给我们一种全新的生存方式。网络的设计的进一步发展，实现探索更为显得尤其重要。随着信息技术的迅猛发展，计算机网络的应用已经深入到人们日常生活的每一个角落，涉及到社会的各个方面，其影响之广、普及之快是前所未有的。宽带网络的蓬勃发展更是让人们欣喜地感受着共享网上资源的独特魅力。网络的巨大能量为人们提供了强有力的通信手段和尽可能完善的服务。从而极大的方便了人们，剧烈地改变着人们的工作、学习、生活和习惯方式。人类走进入了信息化时代，通过网络与世界各地的其它用户自由地进行通信、网上视频交谈、各种娱乐活动、多媒

5、体教学、从网络中方便快捷的获取各种信息。 2 计算机网络设计的概念2.1 计算机网络概念及相关种类 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。 计算机网络的概念是：一些相互连接的、以共享资源为目的的、自治的计算机的集合TANE96。 最简单的计算机网络就是只有两台计算机和连接它们的一条链路，即两个节点和一条链路。因为没有第三台计算机，因此不存在交换的问题。最庞大的计算机网络就是因特网。它由非常多的计算机网络通过许多路由器互联而成。因此因特网也称为“网络

6、的网络”。 从网络媒介的角度来看，计算机网络可以看做是由多台计算机通过特定的设备与软件连接起来的一种新的传播媒介。总的来说，计算机网络就是利用通讯设备和通信线路将地理位置不同的、具有独立功能的多台计算机系统遵循约定的通信协议互连成一个规模大、功能强的网络系统，用功能完善的网络软件(即网络通信协议、信息交换方式和网络操作系统等)来实现交互通信、资源共享、信息交换、综合信息服务、协同工作以及在线处理等功能的系统。 计算机网络有多种分类方法，常见的分类有：（1）计算机网络按照地理范围划分为：局域网、城域网、广域网和互联网四种；（2）按拓扑结构划分为：总线型、星型、环型、树型和网状网；（3）按交换方式

7、划分为：线路交换网、存储转发交换网和混合交换网；（4）按传输带宽方式进行划分为：基带网和宽带网；（5）按网络中使用的操作系统分为：NetWare网、Windows NT网和Unix网等；（6）按传输技术分为：广播网、非广播多路访问网、点到点网。 计算机网络的发展经历了面向终端的单级计算机网络、计算机网络对计算机网络和开放式标准化计算机网络三个阶段。 2.2 计算机网络设计理念 新型网络必须满足一些基本要求： 2.2.1不是为了打电话，而是用于计算机之间的数据传送。 2.2.2能连接不同类型的计算机。 2.2.3所有的网络节点都同等重要，这就大大提高了网络的生存性。 2.2.4计算机在通信时，必

8、须有迂回路由。当链路或结点被破坏时，迂回路由能使正在进行的通信自动地找到合适的路由。 2.2.5网络结构要尽可能地简单，但要非常可靠地传送数据。 根据这些要求，一批专家设计出了使用分组交换的新型计算机网络。而且，用电路交换来出传送计算机数据，其线路的传输速率往往很低。因为计算机数据是突发式地出现在传输线路上的，比如，当用户阅读终端屏幕上的信息或用键盘输入和编辑一份文件时或计算机正在进行处理而结果尚未返回时，宝贵的通信线路资源就被浪费了。分组交换是采用存储转发技术。把欲发送的报文分成一个个的“分组”，在网络中传送。分组的首部是重要的控制信息，因此分组交换的特征是基于标记的。分组交换网由若干个结点

9、交换机和连接这些交换机的链路组成。从概念上讲，一个结点交换机就是一个小型的计算机，但主机是为用户进行信息处理的，结点交换机是进行分组交换的。每个结点交换机都有两组端口，一组是于计算机相连，链路的速率较低。一组是于高速链路和网络中的其他结点交换机相连。注意，既然结点交换机是计算机，那输入和输出端口之间是没有直接连线的，它的处理过程是：将收到的分组先放入缓存，结点交换机暂存的是短分组，而不是这个长报文，短分组暂存在交换机的存储器（即内存）中而不是存储在磁盘中，这就保证了较高的交换速率。再查找转发表，找出到某个目的地址应从那个端口转发，然后由交换机构将该分组递给适当的端口转发出去。各结点交换机之间也

10、要经常交换路由信息，但这是为了进行路由选择，当某段链路的通信量太大或中断时，结点交换机中运行的路由选择协议能自动找到其他路径转发分组。通讯线路资源利用率提高：当分组在某链路时，其他段的通信链路并不被目前通信的双方所占用，即使是这段链路，只有当分组在此链路传送时才被占用，在各分组传送之间的空闲时间，该链路仍可被其他主机发送分组。可见采用存储转发的分组交换的实质上是采用了在数据通信的过程中动态分配传输带宽的策略。2.3 我国现今网络规划的分布与设计实现 计算机网络通俗地讲就是由多台计算机（或其它计算机网络设备）通过传输介质和软件物理（或逻辑）连接在一起组成的。总的来说计算机网络的组成基本上包括：计

11、算机、网络操作系统、传输介质（可以是有形的，也可以是无形的，如无线网络的传输介质就是看不见的电磁波）以及相应的应用软件四部分。 一个网络可以由两台计算机组成也可以是在同一大楼里面的上千台计算机和使用者。我们通常指这样的网络为局域网(LAN Local Area Network)由LAN再延伸出去更大的范围比如整个城市甚至整个国家这样的网络我们称为广域网(WAN Wide Area Network)当然您如果要再仔细划分的话还可以有MAN(Metropolitan Area Network) 和 ANC(Citywide Area Network)这些网络都需要有专门的管理人员进行维护。而我们最

12、常触的Internet则是由这些无数的LAN和WAN共同组成的。Internet仅是提供了它们之间的连接但却没有专门的人进行管理(除了维护连接和制定使用标准外)可以说Internet是最自由和最没网管的地方了。在Internet上面是没有国界种族之分的只要连上去在地球另一边的计算机和您室友的计算机其实没有什么两样的。因为我们最常使用的还是LAN(即使我们从家中连上Internet其实也是先连上ISP的LAN)所以这里我们主要讨论的还是以LAN为主。LAN可以说是众多网络里面的最基本单位了等您对LAN有了一定的认识再去了解WAN和Internet就比较容易入手了只不过需要了解更多更复杂的通讯手段

13、而已。Internet? Intranet? Extranet? 接触过网络的朋友或多或少都应该听过上面几个名词吧不过大家可知道它们之间的分别和如何定义吗其实最早出现的名词应该是 Internet然后人们将 Internet 的概念和技巧引入到内部的私人网络可以是独立的一个 LAN 也可以是专属的 WAN 于是就称为 Intranet 了。它们之间的最大分别是开放性。Internet 是开放的不属于任何人只要能连接得到您就属于其中一员也就能获得上面开放的资源相对而言Intranet 则是专属的非开放的它往往存在于于私有网络之上只是其结构和服务方式和设计都参考Internet的模式而已。 计算机

14、网络设计的主要实现在四个方面： 2.3.1资源共享。算机网络的主要目的是共享资源。共享的资源有：硬件资源、软件资源、数据资源。其中共享数据资源是计算机网络最重要的目的。 2.3.2数据通信。据通信是指利用计算机网络实现不同地理位置的计算机之间的数据传送，运用技术手段实现网络间的信息传递。这是计算机网络的最基本的功能，也是实现其他功能的基础。如电子邮件、传真、远程数据交换等。 2.3.3分布处理。指当计算机网络中的某个计算机系统负荷过重时，可以将其处理的任务传送到网络中的其它计算机系统中，以提高整个系统的利用率。对于大型的综合性的科学计算和信息处理，通过适当的算法，将任务分散到网络中不同的计算机

15、系统上进行分布式的处理。促进分布式数据处理和分布式数据库的发展。利用网络实现分布处理，建立性能优良、可靠性高的分布式数据库系统。 2.3.4综合信息服务。当今的信息化社会中，各行各业每时每刻都要产生大量的信息需要及时的处理，而计算机网络在其中起着十分重要的作用。 2.4计算机网络设计今后发展趋势 目前，下一代IP网的发展已经成为人们关注的焦点。国家IP与多媒体标准研究组主席蒋林涛先生针对当前网络建设中面临的挑战，当前，全球的电信网、因特网、企业网都正处在一个发展的的关键阶段。人们面临网络建设方向的选择、QoS、安全性和可信任性、可运营性等一系列关键技术问题的解决。下一代IP网概念的提出和第五代

16、路由器产品的开发，都将非常有意义。 2.4.1 全球因特网装置之间的通信量将超过人与人之间的通信量。因特网将从一个单纯的大型数据中心发展成为一个更加聪明的高智商网络，将成为人与信息之间的高层调节者。其中的个人网站复制功能将不断预期人们的信息需求和喜好，用户将通过网站复制功能筛选网站，过滤掉与己无关的信息并将所需信息以最佳格式展现出来。同时，个人及企业将获得大量个性化服务。这些服务将会由软件设计人员在一个开放的平台中实现。由软件驱动的智能网技术和无线技术将使网络触角伸向人们所能到达的任何角落，同时允许人们自行选择接收信息的形式。 2.4.2 带宽的成本将变得非常低廉，甚至可以忽略不计。随着带宽瓶

17、颈的突破，未来网络的收费将来自服务而不是带宽。交互性的服务，如节目联网的视频游戏、电子报纸和杂志等服务将会成为未来网络价值的主体。 2.4.3在不久的未来，无线网络将更加普及，其中cnet:短距无线网络前景看俏。短距无线通讯标准Zigbee与超宽频UWB（Ultra wideband）即将制订完成，未来将与蓝芽（Bluetooth）共同建构短距离无线网络环境，包括蓝芽、Zigbee与UWB等相关产品出货量都将大幅成长。随着电子电机工程师协会（IEEE）推出802.15个人局域网络（WPAN）标准后，新一代的短距离无线通讯发展趋势逐渐确定，除了蓝芽（802.15.1）外，Zigbee（802.1

18、5.4）与UWB（802.15.3a）标准也将于今年或明年初陆续通过，未来Zigbee与UWB将以各自不同特性，如速度、价格等切入短距离无线网络环境。 2.4.4计算机网络飞速发展的同时，安全问题不容忽视。网络安全经过了二十 多年的发展，已经发展成为一个跨多门学科的综合性科学，它包括：通信技术、网络技术、计算机软件、硬件设计技术、密码学、网络安全与计算机安全技术等。 在理论上，网络安全是建立在密码学以及网络安全协议的基础上的。密码学是网络安全的核心，利用密码技术对信息进行加密传输、加密存储、数据完整性鉴别、用户身份鉴别等，比传统意义上简单的存取控制和授权等技术更可靠。加密算法是一些公式和法则，

19、它规定了明文和密文之间的变换方法。由于加密算法的公开化和解密技术的发展，加上发达国家对关键加密算法的出口限制，各个国家正不断致力于开发和设计新的加密算法和加密机制。 从技术上，网络安全取决于两个方面：网络设备的硬件和软件。网络安全则由网络设备的软件和硬件互相配合来实现的。但是，由于网络安全作为网络对其上的信息提供的一种增值服务，人们往往发现软件的处理速度成为网络的瓶颈，因此，将网络安全的密码算法和安全协议用硬件实现，实现线速的安全处理仍然将是网络安全发展的一个主要方向。 在安全技术不断发展的同时，全面加强安全技术的应用也是网络安全发展的一个重要内容。因为即使有了网络安全的理论基础，没有对网络安

20、全的深刻认识、没有广泛地将它应用于网络中，那么谈再多的网络安全也是无用的。同时，网络安全不仅仅是防火墙，也不是防病毒、入侵监测、防火墙、身份认证、加密等产品的简单堆砌，而是包括从系统到应用、从设备到服务的比较完整的、体系性的安全系列产品的有机结合。 总之，网络在今后的发展过程中不再仅仅是一个工具，也不再是一个遥不可及仅供少数人使用的技术专利，它将成为一种文化、一种生活融入到社会的各个领域。 3 计算机网络设计的作用性及实现应用3.1 计算机网络设计的可持续发展策略 从计算机网络设计来看,将向更深和更宽的方向发展,首先，Internet信息服务将会得到更大发展。网上信息浏览、信息交换、资源共享等

21、技术将进一步提高速度、容量及信息的安全性。其次，远程会议、远程教学、远程医疗、远程购物等应用将逐步从实验室走出，不再只是幻想。网络多媒体技术的应用也将成为网络发展的热点话题。今后计算机技术的发展将表现为高性能化、网络化、大众化、智能化与人性化、功能综合化，计算机网络将呈现出全连接的、开放的、传输多媒体信息的特点。 专家提出，软件技术的发展将呈现平台网络化、技术对象化、系统构件化、产品领域化、开发过程化、生产规模化、竞争国际化的趋势。高端计算机软件、操作系统微内核与源码技术、软件可靠性和安全性、软件开发和集成工具面向人们个性化需求的应用软件，在相当时期内仍将是软件领域的主要研究内容。软件技术正以

22、计算机为中心向以多媒体信息服务为对象的方向发展，软件开发与芯片设计相互融合和渗透，将人机充分自然地结合起来；网络软件正在成为研究投资的热点；软件业的市场发展空间将超过硬件业的市场规模。 未来的计算机网络将以超大规模复杂的集成电路为基础，向巨型化、微型化、网络化与智能化的方向持续发展。3.2分析计算机网络设计国际标准 在计算机网络设计和建设的工程实践中，科研人员总结了不少具体的设计经验和原则，对计算机网络可靠性的优化设计起到了较好的规范和指导作用。在构建计算机网络时应遵循以下几点原则：遵循国际标准，采用开放式的计算机网络体系结构，从而能支持异构系统和异种设备的有效互连，具有较强的扩展与升级能力。

23、 计算机网络在规定的条件下，规定的时间内，网络保持连通和满足通信要求的能力。反映了计算机网络拓扑结构支持计算机网络正常运行的能力。计算机网络模型采用概率图G(V，E)来表示，其中结点集合v表示计算机网络的用户终端，主机或服务器等，边集合E表示计算机网络的链路。3.3计算机网络设计的重要性与技术先进性 先进性与成熟性、实用性、通用性相结合，选择先进而成熟的计算机网络技术，选择实用和通用的计算机网络拓扑结构。计算机网络要具有较强的互联能力，能够支持多种通信协议。计算机网络的安全性、可靠性要高，具有较强的冗余能力和容错能力。计算机网络的可管理性要强，应选择先进的网络管理软件和支持SNMP及CMIP的

24、网络设备。应选择较好的计算机网络链路的介质，保证主干网具有足够的带宽，使整个网络具有较快的响应速度。3.4计算机网络设计实行的可管理化 虽然网络类型的划分标准各种各样，但是从地理范围划分是一种大家都认可的通用网络划分标准。按这种标准可以把各种网络类型划分为局域网、城域网、广域网和互联网四种。局域网一般来说只能是一个较小区域内，城域网是不同地区的网络互联，不过在此要说明的一点就是这里的网络划分并没有严格意义上地理范围的区分，只能是一个定性的概念。 要想让计算机进行通信，必须使它们采用相同的信息交换规则。我们把在计算机网络中用于规定信息的格式以及如何发送和接收信息的一套规则称为网络协议（netwo

25、rk protocol）或通信协议（communication protocol）。为了减少网络协议设计的复杂性，网络设计者并不是设计一个单一、巨大的协议来为所有形式的通信规定完整的细节，而是采用把通信问题划分为许多个小问题，然后为每个小问题设计一个单独的协议的方法。这样做使得每个协议的设计、分析、编码和测试都比较容易。分层模型（layering model）是一种用于开发网络协议的设计方法。本质上，分层模型描述了把通信问题分为几个小问题（称为层次）的方法，每个小问题对应于一层,从而有序的进行可管理化。3.5设计上的要求3.5.1计算机网络的容错性设计策略 计算机网络容错性设计的一般指导原则为

26、：并行主干，双网络中心。计算机网络容错性设计的具体设计方案的原则，可以参照以下几点:采用并行计算机网络以及冗余计算机网络中心的方法，将每个用户终端和服务器同时连到两个计算机网络中心上。数据链路、路由器在广域网范围内的互联。 计算机网络设计时，应采用具有模块化结构、热插热拨功能的网络设备。这不仅可以拥有灵活的组网方式，而且在不切断电源的情况下能及时更换故障模块，以提高计算机网络系统长时间连续工作的能力，从而可以大大提高整个计算机网络系统的容错能力。 网络服务器应采用新技术，如采用双机热备份、双机镜像和容错存储等技术来增强服务器的容错性、可靠性。 在进行网络管理软件容错设计时，应采用多处理器和特别

27、设计的具有容错功能的网络操作系统来实现，提供以检查点为基本的故障恢复机能。 3.5.2计算机网络的双网络冗余设计策略 计算机网络的双网络冗余性设计是在单一计算机网络的基础上再增加一种备用网络，形成双网络结构，以计算机网络的冗余来实现计算机网络的容错。在计算机网络的双网络结构中，各个网络结点之间通过双网络相连。当某个结点需要向其它结点传送消息时，能够通过双网络中的一个网络发送过去在正常情况下，双网络可同时传送数据，也可以采用主备用的方式来作为计算机网络系统的备份。 3.5.3采用多层网络结构体系 计算机网络的多层网络结构能够最有效地利用网络第3层的业务功能，例如网络业务量的分段、负载分担、故障恢

28、复、减少因配置不当或故障设备引起的一般网络问题。 接入层：计算机网络的接入层是最终用户被许可接入计算机网络的起点。接入层能够通过过滤或访问控制列表提供对用户流量的进一步控制。在局域网络环境中，接入层主要侧重于通过低成本，高端口密度的设备提供服务功能，接入层的主要功能如下：为最终网络用户提供计算机网络的接入端口；为计算机网络提供交换的带宽；提供计算机网络的第二层服务，如基于接口或Mac地址的Vlan成员资格和数据流过滤。 3.5.4核心层 计算机核心层是计算机网络的主干部分。核心层的主要功能是尽可能快速地交换数据。计算机网络的这个分层结构不应该被牵扯到费力的数据包操作或者任何减慢数据交换的处理。

29、在划分计算机网络逻辑功能时，应该避免在核心层中使用像访问控制列表和数据包过滤这类的功能。对于计算机网络的层次结构而言，核心层主要负责以下的工作：提供交换区块之间的连接；提供到其他区块(如服务器区块)的访问；尽可能快地交换数据帧或者数据包。 纵观未来计算机网络的发展，人们对待网络的要求将越来越高。他们希望创造一个“点击到一切”的世界，尽管这个简单的想法让它成为现实并不是一件很容易的事情，但是一旦认识到计算机网络美好的发展前景，凭借人类的智慧，我们有理由相信我们的世界将由此得到它前所未有的自由。结 论（设计方案论证） 在计算机网络时代，人们对计算机和互联网的利用必将会渗透到社会生产和生活的各个方面

30、，通过计算机和网络的功能，将会给企业的生产和经营活动的开展以及老百姓的工作和生活带来极大的便利。在互联网的联系和沟通下，各种信息传播的速度将加快，企业和个人对网络信息的依赖程度也将不断加深，信息需求程度相对较大的部门将成为未来社会中创造高附加值的行业。并通过他们带动相关知识产业的进步和发展，甚至带动全社会的经济结构的优化调整，推动社会经济的全面进步。 计算机网络取得今天的发展成就，是人类文明进入到更高阶段的标志，它推动着人类社会向更现代化的方向发展，同时推动了知识经济时代的到来，人们通过计算机网络的连接，打破了原先在时间和空间上的阻隔，在无形中拉近了人与人之间的距离，也在一定程度上扩大了我们生

31、存的空间，网络给我们提供了超乎寻常的方便和成功。但是，网络也给社会带来了更多的挑战，它要求我们要以更高的层次去面对新的生活和环境，同时不断地改变我们的思想和行为，我们要抓住网络时代带给我们机遇，不断努力推动人类社会向更的高阶段发展。参考文献1 褚建立等. 计算机网络技术实用教程. 第二版. 北京：电子工业出版社2003 2 刘化君. 计算机网络原理与技术. 第一版. 北京：电子工业出版社 20053 谢希仁. 计算机网络设计. 第二版. 北京：电子工业出版社 1999 4 陆姚远. 计算机网络技术. 第二版. 北京：高等教育出版社 20005 刘习华等. 网络工程. 第一版. 重庆：重庆大学出版社 2004