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,
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计算机网络的使用
在我们开始详细研究技术问题之前，值得花一些时间来指出人们为什么对计算机网络感兴趣以及它们的用途。毕竟，如果没有人对计算机网络感兴趣，那么他们几乎不会被建成。我们将从公司和个人的传统使用开始讲起，然后转向移动用户和家庭网络的最新发展。
1.商业应用
许多公司都有大量的电脑。例如，一家公司可能拥有单独的计算机来监控生产情况，跟踪库存情况并进行工资核算。最初，这些计算机中的每一台都可能与其他计算机隔离开来，但在某些时候，管理层可能已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。
稍微更一般的形式，这里的问题是资源共享，目标是使所有的程序，设备，尤其是数据可供网络上的任何人使用，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让一组办公室工作人员共用一台普通的打印机。没有一个人真的需要私人打印机，并且高容量联网打印机通常比大量单个打印机更便宜，更快速且更容易维护。
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。每个大中型公司和许多小公司都非常依赖计算机信息。大多数公司都有客户，库存，应收账款，财务报表，税务信息记录以及更多在线信息。如果所有的电脑都关闭了，银行的持续时间不会超过五分钟。一个拥有计算机控制装配线的现代制造工厂不会持续那么久。即使是一家小型旅行社或三人律师事务所，也非常依赖计算机网络，让员工可以即时访问相关信息和文件。
对于规模较小的公司而言，所有计算机都可能位于单一办公室或单一建筑物中，但对于较大的公司而言，计算机和员工可能分散在许多国家的数十个办公室和工厂中。尽管如此，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，一个用户恰好距离他的数据15,000公里的事实不应该阻止他像使用本地数据那样使用数据。这个目标可以总结为，它是试图结束“地理学的暴政”。
用最简单的话来说，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的员工组成。在这个模型中，数据存储在称为服务器的强大计算机上。这些通常由系统管理员集中安置和维护。相比之下，员工在办公桌上有更简单的机器，称为客户，他们可以通过它访问远程数据，例如，将其包含在他们正在构建的电子表格中。 （有时我们将客户机的人类用户称为“客户”，但从上下文应该清楚我们是指计算机还是其用户。）客户机和服务器机器通过网络连接，如图1-1所示。请注意，我们已将网络显示为一个简单的椭圆形，没有任何细节。当我们指抽象意义上的网络时，我们将使用这种形式。当需要更多细节时，它将被提供。
图1-1. 有两个客户端和一个服务器的网络
这整个安排被称为客户端 - 服务器模型。它被广泛使用并形成了大量网络使用的基础。当客户端和服务器都位于同一建筑物内（例如，属于同一家公司）时，也适用于它们相距甚远的情况。例如，当一个人在家访问万维网上的一个页面时，采用相同的模型，远程Web服务器是服务器，用户的个人计算机是客户端。在大多数情况下，一台服务器可以处理大量客户端。
如果我们仔细查看客户端 - 服务器模型，我们会看到涉及两个进程，一个在客户端计算机上，另一个在服务器计算机上。通信采用客户端进程通过网络向服务器进程发送消息的形式。客户端进程然后等待回复消息。当服务器进程收到请求时，它执行请求的工作或查找请求的数据并发送回复。这些消息如图1-2所示。
图1-2.涉及到请求和回复的客户端 - 服务器模型
建立计算机网络的第二个目标与人而不是信息甚至计算机有关。计算机网络可以为员工提供强大的沟通媒介。实际上，每个拥有两台或更多计算机的公司现在都有电子邮件（电子邮件），员工通常会使用这些电子邮件进行大量的日常沟通。事实上，围绕水冷却器的一个普遍抱怨是每个人都需要处理多少电子邮件，其中很多是毫无意义的，因为老板发现他们可以在推送时向所有下属发送相同的（通常无内容的）消息的按钮。
但电子邮件并不是通过计算机网络实现的改进通信的唯一形式。通过网络，两个或两个以上工作人员可以很容易地一起写报告。当一名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。这样的加速使得以前不可能实现的远程群体之间的合作变得容易。
计算机辅助通信的另一种形式是视频会议。利用这项技术，远方的员工可以召开会议，互相看到和听到对方，甚至可以在共享的虚拟黑板上写字。视频会议是消除以前用于旅行的成本和时间的强大工具。有时候说交通和交通正在竞争，而谁赢谁都会使另一个过时。
对越来越多的公司来说，第三个目标是与其他公司，特别是供应商和客户进行电子商务。 例如，汽车，飞机和计算机等制造商从各种供应商那里购买子系统，然后组装零件。 使用计算机网络，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）可减少对大量库存的需求并提高效率。
第四个越来越重要的目标是通过互联网与消费者开展业务。 航空公司，书店和音乐供应商发现，许多客户喜欢在家购物的便利。 因此，许多公司在线提供他们的商品和服务目录并在线接受订单。 预计这一业务将来会迅速增长。 它被称为电子商务（电子商务）。
2.家庭应用
1977年，Ken Olsen担任数字设备公司的总裁，后来成为世界第二大电脑厂商（位于IBM之后）。当被问及为什么Digital没有大举进入个人电脑市场时，他说：“没有理由让任何人在家里安装电脑。”历史表明，数字不再存在。为什么人们购买家用电脑？最初，对于文字处理和游戏，但近年来这种情况发生了根本性的变化。现在最重要的原因可能是上网。互联网对家庭用户更受欢迎的一些用途如下：
访问远程信息；
人与人之间的沟通；
互动娱乐；
电子商务；
访问远程信息有多种形式。它可以在万维网上浏览信息或者只是为了好玩。可用信息包括艺术，商业，烹饪，政府，健康，历史，兴趣爱好，娱乐，科学，体育，旅游等等。有趣的方式有很多，另外还有一些更好的方法，没有提到。
许多报纸已经上线并且可以个性化。例如，有时可以告诉一家报纸，你想要一切有关腐败政客，大火，涉及名人的丑闻和流行病，但没有足球，谢谢。有时甚至有可能在睡觉前将选定的文章下载到硬盘上，或者在早餐前打印在打印机上。随着这种趋势的继续，这将造成12岁的纸工人失业，但报纸喜欢它，因为分销一直是整个生产链中最薄弱的环节。
超越报纸（加上杂志和科学杂志）的下一步是在线数字图书馆。许多专业组织，如ACM（www.acm.org）和IEEE计算机协会（www.computer.org），已经有许多在线期刊和会议记录。其他群体正在迅速发展。根据书本型笔记本电脑的成本，尺寸和重量，印刷书籍可能会过时。怀疑者应该注意到印刷机对中世纪照明手稿的影响。
所有上述应用程序都涉及到一个人与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。世界各地数以百万计的人每天都在使用电子邮件，其使用正在迅速增长。它已经经常包含音频和视频以及文本和图片。嗅觉可能需要一段时间。
任何称职的青少年都会沉迷于即时通讯。这个工具源自1970年左右开始使用的UNIX谈话程序，它允许两个人实时地相互输入信息。这个想法的多人版本就是聊天室，在这个聊天室中，一群人可以输入消息给所有人看。
世界各地的新闻组在讨论每一个可以想象的话题时，已经在一群特定的人群中普遍存在，而且这种现象将会越来越多地包括整个人口。这些讨论中，一个人发布消息，所有其他订阅者都可以阅读，从幽默到慷慨激昂。与聊天室不同的是，新闻组不是实时的，消息被保存起来，这样当有人从休假回来时，所有发布的消息都耐心等待阅读。
另一种类型的人际交流通常以点对点通信为名，以将其与客户端 - 服务器模型区分开来（Parameswaran et al。，2001）。在这种形式中，组成松散群体的个人可以与群组中的其他人进行沟通，如图1-3所示。原则上，每个人都可以与一个或多个其他人沟通;没有固定的客户和服务器部门。
图1-3.在对等系统中，没有固定的客户端和服务器
点对点通信真的是在2000年左右的时候大打折扣，一个名为Napster的服务在其最高峰期有超过5000万的音乐粉丝交换音乐，这可能是所有有史以来最大的版权侵权（Lam和Tan， 2001年;马其顿，2000年）。这个想法很简单。会员将他们在硬盘上的音乐注册到Napster服务器上的中央数据库中。如果一个成员想要一首歌，他就检查数据库，看看是谁发的，然后直接去那里得到它。 Napster并没有在其机器上保存任何音乐，他认为它并未侵犯任何人的版权。法院不同意并将其关闭。
但是，下一代对等系统通过让每个用户在本地维护自己的数据库以及提供其他附近的系统成员列表来消除中央数据库。然后，新用户可以访问任何现有成员以查看他拥有的内容，并获取其他成员的列表以检查更多音乐和更多姓名。这个查找过程可以无限重复建立一个大型的本地数据库。这是一项对人们来说乏味的活动，但却是电脑擅长的一项活动。
对等通信的合法应用也存在。例如，粉丝分享公共领域的音乐或新乐队为宣传目的而发布的样本曲目，分享照片，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，所有电子邮件中最流行的互联网应用之一本质上是对等的。预计这种沟通形式在未来会有相当大的增长。
电子犯罪不限于版权法。另一个热点地区是电子赌博。数十年来，计算机一直在模拟事物。为什么不模拟老虎机，轮盘赌机，二十一点经销商以及更多赌博设备？那么，因为它在很多地方都是非法的。麻烦的是，在很多其他地方（例如英格兰）赌博是合法的，赌场老板已经抓住了互联网赌博的潜力。如果赌徒和赌场在不同的国家，并且相互冲突的法律会怎样？好问题。
其他面向通信的应用程序包括使用互联网接通电话，视频电话和互联网广播，这三个快速增长的领域。另一个应用是电话学习，意思是上午8点。没有先不得不起床的不便。从长远来看，使用网络来加强人与人之间的交流可能比其他人更重要。
我们的第三类是娱乐业，这是一个巨大而不断发展的行业。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。十年左右，因此，可以选择任何国家制作的任何电影或电视节目，并立即将其显示在屏幕上。新电影可能变得互动，用户偶尔会被提示故事方向（应该麦克白谋杀Duncan还是仅仅是等待他的时间？），并为所有情况提供替代方案。直播电视也可能变得互动，观众参加问答节目，在参赛者中进行选择等等。
另一方面，也许杀手级应用程序不会是视频点播。也许它会是游戏。我们已经有了多人实时模拟游戏，比如在虚拟地下城里捉迷藏，还有一个团队的玩家试图击败对手队员的飞行模拟器。如果游戏使用护目镜和三维实时，照片质量的运动图像进行播放，那么我们拥有一种全球共享的虚拟现实。
我们的第四类是最广义的电子商务。家庭购物已经非常流行，用户可以检查数千家公司的在线目录。这些目录中的一部分即将提供通过点击产品名称即可获得任何产品即时视频的功能。客户以电子方式购买产品后无法弄清楚如何使用它，可以咨询在线技术支持。
电子商务已经发生的另一个领域是进入金融机构。许多人已经支付账单，管理银行账户，并以电子方式处理投资。随着网络变得更加安全，这肯定会增长。
几乎没有人预见到的一个领域是电子跳蚤市场（电子跳蚤？）。二手商品的网上拍卖已经成为一个巨大的行业。与遵循客户端 - 服务器模型的传统电子商务不同，在线拍卖更像是点对点系统，即消费者对消费者。其中一些电子商务形式基于“#39;到#39;#39;和#39;2#39;#39;发音相同的事实获得了可爱的小标签。最流行的是在图1-4中列出。
图1-4.某些形式的电子商务
毫无疑问，计算机网络的使用范围将在未来迅速增长，并且可能现在没有人可以预见。毕竟，1990年有多少人预测，在乘坐巴士的时候，在手机上用手机短信输入短信的青少年将在10年内为电话公司的带来巨额利润？但短消息服务确实非常有利可图。
计算机网络对于那些在地理上受到挑战的人来说可能变得非常重要，使他们能够像居住在大城市中的人一样获得服务。电话学习可能会从根本上影响教育;大学可能会走国内或国际。远程医疗现在才开始流行（例如远程病人监护），但可能变得更加重要。但杀手级应用程序可能是世俗的，比如使用冰箱中的网络摄像头来查看是否必须在下班回家的路上购买牛奶。
3.移动用户
诸如笔记本电脑和个人数字助理（PDA）之类的移动计算机是计算机行业增长最快的部分之一。这些计算机的许多所有者在办公室都有台式机，并且即使在离开家或在途中也想连接到他们的家庭基地。由于有线连接在汽车和飞机上是不可能的，因此对无线网络有很大的兴趣。在本节中，我们将简要介绍无线网络的一些用途。
为什么有人想要一个？一个常见的原因是便携式办公室。路上的人们通常希望使用便携式电子设备来发送和接收电话，传真和电子邮件，浏览网页，访问远程文件以及登录到远程机器。他们想要从陆地，海洋或空中的任何地方做到这一点。例如，近来在电脑会议上，组织者经常在会议区域建立无线网络。任何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，就好像电脑插入有线网络一样。同样，一些大学在校园内安装了无线网络，以便学生可以坐在树下，查阅图书馆的卡片目录或阅读他们的电子邮件。
无线网络对卡车，出租车，运载工具和修理工队伍具有重要价值，可以与家中保持联系。例如，在许多城市，出租车司机是独立的商人，而不是出租车公司的雇员。在这些城市中的一些城市，出租车可以显示司机可以看到的内容。当客户打电话时，中央调度员输入提货和目的地点。这些信息显示在驾驶员的显示屏上，并发出哔声。打在显示器上的第一个驱动程序可以接听电话。
无线网络对军队也很重要。如果你必须在短时间内在地球上的任何地方打一场战争，
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