计算机网络通信常见问题及技术发展研究

黄清昊

（北京酷克数据科技有限公司，北京 100102）

1 计算机网络通信概述

1.1 计算机网络通信的定义和分类

计算机设备通过网络实现通信连接，利用传输媒介将设备紧密关联，从而实现资讯共享。在这个过程中，数据传输和接收是关键，涵盖从局域网到全球互联网的不同种类网络。根据网络的功能与规模，可以将其分为局域网（Local Area Network，LAN）、城域网（Metropolitan Area Network，MAN）、广域网（Wide Area Network，WAN）。其中，WAN 是将地理位置分散的网络整合在一起的技术，由多个LAN、MAN 和个人局域网（Personal Area Network，PAN）一同组成。计算机可以根据网络拓扑结构分为星型、总线型、环形等不同类型[1]。不同网络类型的应用优势有所不同。例如：局域网在办公地点和教育机构中普遍使用，目的是增加资源分享和通信效果；广域网是互联网的中心，用于连接世界各地的计算机和服务器。

1.2 计算机网络通信的基本原理和组成

计算机的关键理念涵盖数据打包、传送、路径选择以及接收等内容。在发送数据包前，需要进行数据构建，该数据包应包含源地址、目标地址以及实际传输信息等内容。信息在网络传输期间须遵守规范，确保信息能够从来源精确地传送到目的地。计算机和软件是构成网络的两大核心部分。硬件方面主要包括网络服务器、客户端计算机、路由器、交换机以及中继器等设备。这些设备在物理层面上拥有数据传输和接收功能，确保网络连接的稳固和高效性。软件部分则涵盖操作系统、网络协议和各种应用程序。在网络通信中，网络协议具有重要作用，其决定着数据包的构造、传输方式、地址配置以及错误识别和修复等重要功能。传输控制协议（Transmission Control Protocol，TCP）用于建立稳固连接，确保数据包能够精确无误地传送到目的地，网际互连协议（Internet Protocol，IP）主要负责数据包的定位和引导。

2 计算机网络通信常见问题分析

2.1 通信协议不一致问题

计算机网络通信的一个重要问题是协议不符。这种现象通常出现在不同计算机网络系统尝试进行交互的时候。网络通信必须遵守协议规定，而不同的网络可能采用不同的协议。当多个网络使用不同的通信规范时，数据交换可能会受阻。这种不一致性可能涉及多个方面，如不同的数据格式、不协调的地址架构或不同的错误处理方式。例如，一些网络使用TCP/IP 协议，而另一网络使用其他协议。这种差异可能导致数据包在传输过程中出现解析错误，进而出现数据丢失、通信延误或通信中断[2]。此外，老旧的网络架构难以实时更新，与新兴通信技术、协定之间的冲突持续存在，从而加重协议不一致的问题。

2.2 网络安全威胁问题

随着网络技术的发展，攻击手段日益复杂化且难以发现，如恶意软件、寄生虫程序、特洛伊木马、监控软件、恶意广告程序以及各种类型的网络攻击行为等普遍存在。网络攻击者通过寻找弱点以实现信息泄露、盗取身份、金融诈骗等非法行为，严重威胁着用户的数据安全，公司和企业组织也面临高风险，敏感数据会因数据泄露而被非法获取和利用。网络安全风险的严重性在于攻击者能够远程、匿名地执行攻击，且跟踪攻击来源具备挑战性。

2.3 网络管理问题

计算机网络系统在维护和运行期间遇到诸多困难和挑战，随着网络规模的持续扩大，技术难度日益加重，网络的稳定性与高效性维护越来越困难。网络管理的主要议题包括网络配置错误、性能检测、故障检测、流量控制以及带宽控制等多个方面。网络配置问题可能会导致数据传输延迟和网络拥堵，甚至整个互联网崩溃，因此需要实时监控网络性能。通过实时监控网络性能，能够及时识别并解决故障问题，从而确保网络的稳定运行。然而，在庞大且复杂的网络空间中，实时监测网络流量、分析网络性能瓶颈和发掘潜在问题是一项艰巨的任务。网络故障的调查通常需要工作人员具备专业的技术能力，因为长期的网络故障可能源于错误的判断和配置。此外，网络管理职责包括流量控制和带宽分配。在数据量庞大的网络空间中，如何有效分配带宽、优化数据传输，避免网络阻塞，同时确保所有用户都能公平地接入网络，仍是急需解决的问题[3]。

3 解决计算机网络通信常见问题的策略与技术

3.1 通信协议一致性的实现技术

提高不同网络平台间的适应能力和互动性是实现通信协议一致性的关键。这通常依赖于协议转换技术、标准化尝试和先进的协议协商策略。在网络中，协议转换功能的实现需要借助特定的设备如网关，以实现不通协议之间数据格式的转换，确保数据传输准确无误。

国际电信联盟和国际互联网工程任务组等全球性标准化组织致力于消除协议差异，制定一致的网络通信标准。这些标注中包含众多协议，为各种网络设备之间的互操作性奠定基础。在通信过程中，实时调整并确定协议，可以在一定程度上提高网络系统的兼容性。这些方法和策略能够有效减少因协定不同步导致的通信问题，从而提高网络系统的稳定性和效率。

3.2 网络安全防护技术

网络安全防护技术的主要目标是防止系统受到未经许可的侵入和损害，从而确保互联网和信息的安全。在安全保障措施中，防火墙扮演着至关重要的角色，其主要目的是监控和调整网络内部与外部的数据传输，阻止未经许可的访问和入侵。例如，入侵检测系统（Intrusion Detection System，IDS）和入侵防御系统（Intrusion Prevention System，IPS）拥有辨识、阻止恶意活动与侵犯的功能；安全套接层/传输层安全（Secure Sockets Layer/Transport Layer Security，SSL/TLS）加密技术用于确保证信息在传输过程中的机密性和完整性。组织与企业在实施综合安全措施时需要协同合作，定期完成安全性审查、查找缺陷以及员工安全培训等重要工作。

随着网络攻击手段的不断演变，网络攻击变得越来越复杂，人工智能技术在网络安全领域的应用也日益广泛。智能安全体系具备学习和适应新型威胁模式的功能，能够迅速发现并有效应对潜在的安全风险[4]。与传统密码相比，多因素认证（Multi Factor Authentication，MFA）机制拥有更高级的身份验证功能，采用至少2 种的身份认证方式，以增强系统的安全水平[5]。计算机网络通信常见参数如表1 所示。

表1 计算机网络通信常见参数

3.3 网络管理技术及其应用

网络管理技术的核心目标是确保网络稳定性，提高系统的运作效率。为实现这一目标，采用多种监视与管理软件，用于检测网络状态和故障，维持网络的正常运作。网络管理系统（Network Management System，NMS）是一种整体性解决方案，能够全面审视互联网，包含设备性能检测、流量评估以及故障预测等多方面内容。网络管理的未来发展趋势在于自动化，以减轻网络管理员的工作负担，提高故障检测和解决的效率。例如，利用自动化脚本和工具，完成常规任务，如配置调整、更新和备份等。软件定义网络（Software Defined Network，SDN）和网络功能虚拟化（Network Functions Virtualization，NFV）都是新兴技术，旨在提高网络管理的弹性和效率。运维人员可以利用SDN 技术从一个单一的管理界面实时调整网络流量，NFV 技术则利用虚拟化技术，降低系统对实体设备的依赖，以提供更灵活的互联网服务。此外，应用性能管理（Application Performance Management，APM）工具能够帮助管理员监控和改善网络内应用程序的表现，以提高用户体验。

4 计算机网络通信技术的发展趋势与展望

4.1 5G 与6G 通信技术的发展与融合

5G 和6G 通信技术的出现预示着未来通信行业会产生巨大的变革。多个国家已启动5G 通信网络建设，以提供更高的网络速度、更低的延迟以及更高的可靠性。5G 通信技术的关键技术进展在于其能够满足各种网络需求，包含增强移动宽带（Enhanced Mobile Broadband，eMBB）、超可靠低延迟通信（Ultra-Reliable Low-Latency Communications，URLLC）、大规模机器类型通信（massive Machine Type Communications，mMTC）等。5G 技术的应用领域广泛，包含高清视频传输、自动驾驶汽车、智能制造等。6G 通信技术的研究在5G 不断发展的背景下展开。可以预见的是，6G 通信技术将实现比5G 通信技术更高的速度、更低的延迟以及更广泛的连接效果。6G 通信技术可能会利用太赫兹频段，从而大幅提升数据传输速度。此外，6G 通信技术可能会更深入地融合人工智能和机器学习技术，以提高网络性能和管理水平。智能频谱管理、网络切片和自动故障检测等领域都将涉及人工智能技术的应用[6]。

4.2 物联网技术的广泛应用与发展

物联网是指利用网络连接各种装置和感应器，使这些装置能够收集、交流和处理信息，提高生态环境、工业流程以及个人生活领域的智能化水平。物联网应用于多个领域，如智能家居、智慧城市、智能交通、健康管理、环境监测以及智能农业等。随着5G与6G 通信技术的应用，将会提升物联网设备的数据传输速度，并降低通信延迟，从而高效完成复杂且耗时的工作。

5 结 论

通过深入剖析计算机网络通信的当前状况及其面临的挑战可知，现有的网络通信存在较多问题，但随着新技术的不断发展和应用，未来的网络通信将变得更加高效、安全和智能。随着5G 与6G 通信技术的推进和物联网技术的广泛应用，社会正迈向一个更加互联和自动化的世界。因此，持续的创新和研究对于应对挑战与把握机遇具有重要意义。