计算机网络热点问题解析

2023-11-20 理论教育版权反馈

【摘要】：随着网络的发展，近年的网络有许多热点，如物联网、云计算、4G移动通信等，下面就来介绍这些新兴技术热点。云计算的基本特点。根据美国国家标准和技术研究院的定义，云计算服务应该具备以下几个特征：按需分配的自助服务，宽带网络访问，资源池化，快速弹性，可评测的服务。云计算的应用主要有以下几点。

随着网络的发展，近年的网络有许多热点，如物联网、云计算、4G移动通信等，下面就来介绍这些新兴技术热点。

1.物联网技术

（1）物联网技术的基本定义。物联网是新一代信息技术的重要组成部分，其英文名称是The Internet of things。顾名思义，物联网就是物物相连的互联网。这有两层意思：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上延伸和扩展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品，在物品之间进行信息交换和通信。因此，物联网的定义是通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

（2）物联网技术的特征。和传统的互联网相比，物联网有其鲜明的特征。

首先，它是各种感知技术的广泛应用。物联网上部署了大量的多种类型传感器，每个传感器都是一个信息源，不同类别的传感器所捕获的信息内容和信息格式不同。传感器获得的数据具有实时性，按一定的频率周期性地采集环境信息，不断更新数据。

其次，它是一种建立在互联网上的泛在网络。物联网技术的重要基础和核心仍旧是互联网，通过各种有线和无线网络与互联网融合，将物体的信息实时准确地传递出去。在物联网上的传感器定时采集的信息需要通过网络传输，由于其数量极其庞大，形成了大量信息，在传输过程中，为了保障数据的正确性和及时性，必须适应各种异构网络和协议。

再次，物联网不仅仅提供了传感器的连接，其本身也具有智能处理的能力，能够对物体实施智能控制。物联网将传感器和智能处理相结合，利用云计算、模式识别等各种智能技术，扩充其应用领域。从传感器获得的大量信息中分析、加工和处理出有意义的数据，以适应不同用户的不同需求，发现新的应用领域和应用模式。

（3）具备物联网的条件。这里的“物”要满足以下条件才能够被纳入“物联网”的范围：要有数据传输通路；要有一定的存储功能；要有CPU，要有操作系统，要有专门的应用程序；遵循物联网的通信协议，在世界网络中有可被识别的唯一编号。

（4）物联网的应用。物联网用途广泛，遍及智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工业监测、环境监测、老人护理、个人健康、花卉栽培、水系监测、食品溯源、敌情侦查和情报搜集等多个领域。

国际电信联盟在2005年的报告中曾描绘“物联网”时代的图景：当司机出现操作失误时汽车会自动报警，公文包会提醒主人忘带了什么东西，衣服会“告诉”洗衣机对模式和水温的要求等。物联网在物流领域内的应用也会广泛。例如，一家物流公司应用了物联网系统的货车，当装载超重时，汽车会自动告诉相关人员超载了，并且超载多少，但空间还有剩余，告诉相关人员轻重货怎样搭配；当搬运人员卸货时，一只货物包装可能会大叫“你扔疼我了”，或者说“亲爱的，请你不要太野蛮，可以吗”；当司机在和别人扯闲话时，货车会装作老板的声音怒吼：“笨蛋，该发车了！”

物联网把新一代IT技术充分运用在各行各业之中，具体地说，就是把感应器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中，然后将物联网与现有的互联网整合起来，实现人类社会与物理系统的整合。在这个整合的网络当中，存在能力超级强大的中心计算机群，能够对整合网络内的人员、机器、设备和基础设施实施实时的管理和控制。在此基础上，人类可以以更加精细和动态的方式管理生产和生活，达到“智慧”状态，提高资源利用率和生产力水平，改善人与自然间的关系。

毫无疑问，如果“物联网”时代来临，人们的日常生活将发生翻天覆地的变化。然而，不谈什么隐私权和辐射问题，单就把所有物品都植入识别芯片这一点来说，现在看来还不太现实。人们正走向“物联网”时代，但这个过程可能需要很长的时间。

2.云计算

（1）云计算的基本定义。云计算（cloud computing）是基于互联网的相关服务的增加、使用和交付模式，通常涉及通过互联网来提供动态易扩展且经常是虚拟化的资源。云是网络、互联网的一种比喻说法。过去在网络图中往往用云来表示电信网，后来也用它来表示互联网和底层基础设施的抽象。

狭义云计算是指IT基础设施的交付和使用模式，通过网络以按需、易扩展的方式获得所需资源；广义云计算是指服务的交付和使用模式，通过网络以按需、易扩展的方式获得所需服务。这种服务可以是和IT、软件、互联网相关，也可是其他服务。它意味着计算能力也可作为一种商品通过互联网进行流通。

（2）云计算的基本特点。互联网上的云计算服务特征和自然界的云、水循环具有一定的相似性，因此，云是一个相当贴切的比喻。根据美国国家标准和技术研究院的定义，云计算服务应该具备以下几个特征：按需分配的自助服务，宽带网络访问，资源池化，快速弹性，可评测的服务。

一般认为还有如下特征。

①基于虚拟化技术快速部署资源或获得服务。

②减少用户终端的处理负担。(www.chuimin.cn)

③降低了用户对于IT专业知识的依赖。

（3）云计算的应用。云计算的应用主要有以下几点。

①云物联。随着物联网业务量的增加，对数据存储和计算量的需求将带来对云计算能力的要求。

②云安全。云安全（cloud security）是一个从云计算演变而来的新名词。云安全的策略构想是：使用者越多，每个使用者就越安全，因为如此庞大的用户群，足以覆盖互联网的每个角落，只要某个网站被挂马或某个新木马病毒出现，就会立刻被截获。云安全通过网状的大量客户端对网络中软件行为的异常监测，获取互联网中木马、恶意程序的最新信息，推送到服务器端进行自动分析和处理，再把病毒和木马的解决方案分发到每一个客户端。

③云存储。云存储是在云计算概念上延伸和发展出来的一个新的概念，是指通过集群应用、网格技术或分布式文件系统等功能，将网络中大量各种不同类型的存储设备通过应用软件集合起来协同工作，共同对外提供数据存储和业务访问功能的一个系统。当云计算系统运算和处理的核心是大量数据的存储和管理时，云计算系统中就需要配置大量的存储设备，那么云计算系统就转变成为一个云存储系统，所以云存储是一个以数据存储和管理为核心的云计算系统。

（4）云计算的主要问题。云技术要求大量用户参与，也不可避免地出现了隐私问题。用户参与即要收集某些用户数据，从而引发了用户对数据安全的担心。很多用户担心自己的隐私会被云技术收集。正因如此，在加入云计划时很多厂商都承诺尽量避免收集到用户隐私，即使收集到也不会泄露或使用。但不少人还是怀疑厂商的承诺，他们的怀疑也不是没有道理的，不少知名厂商都被指责有可能泄露用户隐私，并且泄露事件也确实时有发生。如2011年包括CSDN在内的多家互联网公司数据库泄密造成大量用户数据泄密。

3.4G移动通信

（1）4G移动通信的定义。4G是第四代移动通信及其技术的简称，是集3G与WLAN于一体并能够传输高质量视频图像以及图像传输质量与高清晰度电视不相上下的技术产品。4G系统能够以100Mbps的速度下载，比拨号上网快2000倍，上传的速度也能达到20Mbps，并能够满足几乎所有用户对于无线服务的要求。而在用户最为关注的价格方面，4G与固定宽带网络在价格方面不相上下，而且计费方式更加灵活，用户完全可以根据自身的需求确定所需的服务。此外，4G可以在DSL和有线电视调制解调器没有覆盖的地方部署，然后再扩展到整个地区。很明显，4G有着不可比拟的优越性。

（2）4G移动通信的主要特征。如果说2G、3G通信对于人类信息化的发展是微不足道的，那么4G通信却给了人们真正的沟通自由，并彻底改变人们的生活方式甚至社会形态。4G通信具有下面几个特征。

①通信速度更快。由于人们研究4G通信的最初目的就是提高蜂窝电话和其他移动装置无线访问Internet的速率，因此4G通信给人印象最深刻的特征莫过于它具有更快的无线通信速度。从移动通信系统数据传输速率来看：第一代模拟式仅提供语音服务；第二代数位式移动通信系统传输速率也只有9.6Kbps，最高可达32Kbps，如PHS；而第三代移动通信系统数据传输速率可达到2Mbps；第四代移动通信系统则可以达到10Mbps至20Mbps，甚至最高可以以100Mbps的速度传输无线信息，这种速度相当于2009年最新手机的传输速度的1万倍左右。

②网络频谱更宽。要想使4G通信达到100Mbps的传输速度，通信营运商必须在3G通信网络的基础上，进行大幅度的改造和研究，以便使4G网络在通信带宽上比3G网络的蜂窝系统的带宽高出许多。据研究过4G通信的AT&T的执行官们说，每个4G信道会占有100MHz的频谱，相当于W-CDMA 3G网络的20倍。

③通信更加灵活。从严格意义上来说，4G手机的功能已不能简单划归到“电话机”的范畴，毕竟语音资料的传输只是4G移动电话的功能之一，因此4G手机更应该算得上是一台小型电脑了。4G通信使人们不仅可以随时随地通信，更可以双向下载传递资料、图画、影像，当然更可以和从未谋面的陌生人网上联线对打游戏。也许有被网上定位系统永远锁定无处遁形的苦恼，但是与它据此提供的地图带来的便利和安全相比，这简直可以忽略不计。

④智能性能更高。第四代移动通信的智能性更高，不仅表现在4G通信的终端设备的设计和操作具有智能化，例如，对菜单和滚动操作的依赖程度会大大降低，更重要的是4G手机可以实现许多难以想象的功能。例如，4G手机能根据环境、时间以及其他设定的因素来适时地提醒手机的主人此时该做什么事，或者不该做什么事；4G手机可以把电影院票房资料，直接下载到PDA之上，这些资料能够把售票情况、座位情况显示得清清楚楚，大家可以根据这些信息在线购买自己满意的电影票；4G手机可以被看作是一台手提电视，用来观看体育比赛之类的各种现场直播。

⑤兼容性能更好。第四代移动通信系统具有全球漫游、接口开放、能跟多种网络互联、终端多样化等特点。

⑥提供各种增值服务。4G通信并不是在3G通信的基础上经过简单的升级而演变过来的，它们的核心建设技术是不同的：3G移动通信系统主要是以CDMA为核心技术，而4G移动通信系统技术则以正交多任务分频技术（OFDM）最受瞩目，利用这种技术人们可以实现如无线区域环路（WLL）、数字音讯广播（DAB）等方面的无线通信增值服务。不过考虑到与3G通信的过渡性，第四代移动通信系统并没有仅仅只采用OFDM一种技术，CDMA技术在第四代移动通信系统中与OFDM技术相互配合，发挥出了更大的作用，甚至第四代移动通信系统也有新的整合技术，如OFDM/CDMA产生。前文所提到的数字音讯广播，其实它真正运用的技术是OFDM/FDMA的整合技术，同样是利用两种技术的结合。因此以OFDM为核心技术的第四代移动通信系统结合了两项技术的优点，其中一部分是CDMA技术的延伸。

⑦实现高质量通信。尽管第三代移动通信系统也能实现各种多媒体通信，但4G通信能满足第三代移动通信不能达到的在覆盖范围、通信质量、造价上支持的高速数据和高分辨率多媒体服务的需要。第四代移动通信系统提供的无线多媒体通信服务包括语音、数据、影像等大量信息通过宽频的信道传送出去，为此，第四代移动通信系统也称为“多媒体移动通信”。第四代移动通信不仅仅是为了满足用户数的增加，更重要的是，还能满足多媒体的传输需求，当然还包括通信品质的要求。总体来说，4G通信可以容纳市场庞大的用户数、改善通信品质不良，以及达到高速数据传输的要求。

⑧通信费用更加便宜。由于4G通信不仅解决了与3G通信的兼容性问题，让更多的通信用户能轻易地升级到4G通信，而且4G通信引入了许多尖端的通信技术，这些技术保证了4G通信能提供一种灵活性非常高的系统操作方式，因此相对其他技术来说，4G通信部署起来就容易迅速得多。同时在建设4G通信网络系统时，通信营运商们是直接在3G通信网络的基础设施之上，采用逐步引入的方法，这样就能够有效地降低运行者和用户的费用。据研究人员称，4G通信的无线即时连接等某些服务费用比3G通信更加便宜。

（3）存在缺陷。不少人都认为第四代无线通信网络系统是人类有史以来发明的最复杂的技术系统，其第四代无线通信网络在具体实施的过程中出现了大量令人头痛的技术问题，并且大多和互联网有关。目前，5G通信正在向我们走来。

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