计算机如何实现网络通信

计算机如何实现网络通信摘要：利用计算机网络进行通信已经成为现代生活必不可少的一部分。本文从计算机网络和硬件两个方面介绍位于互联网上的两个主机间如何进行通信。关键词：计算机网络，芯片，数据传输数字化、网络化和信息化是当前社会的重要特征。这是一个以网络为核心的时代，要实现信息化就必须依靠完善的网络。因此，网络现在已经成为信息社会的命脉和发展知识经济的重要基础。（一）信息数据在网络上的传输计算机网络是个非常复杂的系统。这里我们设想一个最简单的情况：连接在网络上的两台计算机要互相传送文件。显然，在这两台计算机之间必须有一条传送数据的通路。另外，需要“协议”对相互通信的两个计算机系统进行协调。下面是具有五层协议的体系结构及各层次主要功能：5.应用层直接为用户的应用进程提供服务（万维网HTTP;电子邮件SMTP;文件传送FTP）4.运输层提供进程间的端到端的逻辑通信（传输控制协议TCP，面向连接，全双工，可靠;用户数据报协议UDP，无连接，尽最大努力交付）3.网络层为分组交换网上的不同主机提供逻辑通信服务（IP）2.数据链路层封装成帧，透明传输，差错检测1.物理层透明地传输比特流//如何发送0.1假定两个主机是直接相连的，下图说明应用进程的数据在各层间的传递中所经历的变化：假定主机1的应用进程AP1向主机2的应用进程AP2传送数据。AP1先将其数据交给本主机的第五层（应用层）。第五层加上必要的控制信息H5就变成了下一层的应用单元。第四层（运输层）收到这个数据单元后，加上本层的控制信息H4，再交给第三层（网络层），成为第三层的数据单元。以此类推。不过到了第二层（数据链路层）后，控制信息分成两部分，分别加到本层数据单元的首部H2和尾部T2（封装成帧），而第一层（物理层）开始传送比特流。当这一串比特流离开主机1经网络的物理媒体传送到目的主机2时，就从主机2的第1层依次上升到第五层。每一层根据控制信息进行必要的操作，然后将控制信息剥去，将该层剩下的数据单元上交给更高一层。最后，把应用进程AP1发送的数据交给目的站的应用进程AP2。可以用一个简单例子来比喻上述过程。有一封信从最高层往下传。每经过一层就包上一个新的信封，写上必要的地址信息。包有多个信封的信件传送到目的站后，从第1层起，每层拆开一个信封后就把信封中的信交给它的上一层。传到最高层后，取出发信人所发的信交给收信人。物理层是最底层，在物理层上所传数据的单位是比特。物理层的任务就是透明地传送比特流。也就是说，发送方发送1时，接收方应当收到1而不是0.因此物理层要考虑用多大的电压代表“1”或“0”，以及接收方如何识别发送方所发送的比特。物理层还应该确定连接电缆的插头有多少根引脚以及各条引脚应该如何连接。当然，哪几个比特代表什么意思，则不是物理层所要管的。（传递信息所利用的一些物理媒体，如双绞线、同轴电缆、光缆、无线信道等，并不在物理层协议之内而是在物理层协议的下面。因此也有人把物理媒体当做第0层。）（二）数据在芯片上的运算芯片有很多引脚，有的是输入的，有的是输出的。当你在输入的脚那边输入一串高低不等的电压，就是代表告诉芯片要做的计算（比如1+1）；电压在芯片里通过运算单元（如二极管、三极管），在输出的脚那里得到另一串高低电压，这些电压代表了计算的结果（比如刚才的结果2）。芯片就是用电路的物理结构代替了数学上的计算（把某种或某些计算方法以电路形式整合到芯片里）。芯片的基本组成：时钟、寄存器、运算单元、存储器。寄存器就是一个能够暂时存储逻辑值的电路结构；组合逻辑电路是由很多与/或/非逻辑门构成的组合。寄存器和逻辑电路组成数字电路模块，专门负责进行逻辑运算，处理的电信号都是离散的0和1。现实中，我们需要时钟来衡量时间长短，电路中也需要时钟来统筹安排。时钟信号是一个周期稳定的矩形波。现实中秒针动一下是我们的一个基本时间尺度，电路中矩形波震荡一个周期是它们世界的一个时间尺度。电路元件根据这个时间尺度相应地做出动作。分频器仿真时序图其中最上一行为时钟脉冲