计算机网络

定义

计算机网络（英语：computer network），通常也简称网络，是指容许节点分享资源的数字电信网络[1]:1-3。在电脑网络，电脑设备会透过节点之间的连接（数据链路）互相交换数据。传输介质可分为有线及无线两类——有线的可用到双绞线、光纤电缆等介质[1]:1-4；无线则可用到Wi-Fi、NFC[2]:4-32。

用于创建、路由及终止数据的电脑网络设备即为网络节点[3]。节点包括像个人电脑、电话、服务器般的主机及其他网络硬件（如网关及路由器）[1]:2-15。它们一般以网络地址作标识符[1]:2-15。当一个设备能够与另一设备交换信息时，便可视它们俩已连接成网络，不论它们是否直连[1]:1-3。专用通信协议在大多数分层中位于其他更通用的通信协议之上。要维持网络的可靠性，便需要有一定的网络管理技能。

电脑网络为海量应用程序及服务背后的基础。比如访问互联网、数字视频、数字音频[1]:4-p.21-29；共享打印机[2]:1-3；收发电子邮件及即时通信消息[1]:4-p.21-29。电脑网络可依照传输介质、传输协议、 网络大小、拓扑、流量控制机制、创建目的等因素区分。世界上最大的电脑网络为互联网[2]:1-5。

历史

电脑网络发展的里程碑包括：

1950年代后期，美军开始使用指挥系统——贤者系统，其为早期的电脑网络。
1959年，托利·伊万诺维奇·基洛夫向苏联共产党中央委员会提出一个详细的计划——其目标是创建全国性的网络中心OGAS，以重整对苏联武装力量及经济的控制[4]。
1959年，贝尔实验室的穆罕默德·阿塔拉及姜大元成功研发出金属氧化物半导体场效晶体管[5]。它于后来成为了电脑网络建设的基础组件[6][7][8][9][10][11]，比如收发器、基站组件、路由器、射频功率放大器[12]、微处理器、存储器芯片、电信电路[13]。
1960年，商业航空预订系统——SABRE上线，其连接了两台大型计算机。
1963年，J·C·R·利克莱德向他的同事发送了一份备忘录，于当中探讨“星系间计算网络”这一概念，即可用于一般用户通信的电脑网络。
1964年，达特茅斯学院的研究者开发出达特茅斯分时系统，以使大型机系统的用户分流。同年麻省理工学院的一队研究团队在得到贝尔实验室及通用电气的支持下，成功以一台电脑来路由及管理电话连接。
在1960年代间，保罗·巴兰及唐纳德·戴维斯各自提出了分组交换的概念，以把信息透过网络在电脑之间传输。戴维斯率先把NPL网络的概念在现实中实现。它是一个位于英国国家物理实验室，线路速度为768kbit/s的局域网[14][15][16]。
1965年，西方电器向市面推出了第一个得到广泛应用的电话交换机，其由电脑所控制。
1966年，托马斯·马里尔及劳伦斯·罗伯茨发表了一篇论文，其内容有关一个用于电脑分时的试验性广域网[17]。
1969年，ARPANET的首四个节点经已用电路连接，其速度为50kbit/s，在加利福尼亚大学洛杉矶分校、斯坦福大学研究中心、加利福尼亚大学圣塔芭芭拉分校、犹他大学这四个地点之间创建网络[18]。在分组交换网络的理论中做出许多杰出贡献的伦纳德·克莱因罗克协助了ARPANET的研发[19][20]。1970年代后期，他与其学生法鲁克·卡莫恩针对分层路由的理论性研究对当下互联网的实际运行仍有一定重要性。
1972年，使用X.25的商业服务经已投入运作，其于后来成为了TCP/IP网络的基础。
1973年，法国的CYCLADES网络为第一个使主机可靠地传递数据的网络[21]。
1974年，文顿·瑟夫等人写出了首个TCP的规格RFC 675（Internet传输控制程序的规范），他们在当中首次把“Internet”视作互联网络的简写[22]。
1976年，Datapoint Corporation的约翰·墨菲开发了ARCNET，第一个用于共享存储设备的令牌传递网络。
1977年，GTE开发了首个遥距光纤网络。
1977年，罗伯特·梅特卡夫和尤根·达拉尔开发出施乐网络系统[23]。
1979年，罗伯特·梅特卡夫致力使以太网成为开放标准[24]。
1980年，罗恩·克兰等人开发出一种新的以太网协议，使其速度从2.94Mbit/s升级至10Mbit/s[25][26]。
1995年，以太网的传输速度从10Mbit/s升至100Mbit/s。从1998年起， 以太网支持1Gb/s的传输速度。以太网的可扩展性是其得以继续应用的重要因素[24]。

应用

电脑网络有着不同的应用，包括分享应用程序[2]:1-3、浏览新闻、收发电子邮件、传递即时消息、拨接网络电话、影音分享[1]:4-p.21-29。用户可透过网络共享周边设备，例如共享网络打印机[2]:1-3。用户亦可透过网络分享文件给同一网络上的其他电脑[1]:1-6。

攻击者可利用网络散播电脑病毒或蠕虫至网络上的其他节点[1]:16-p.7-8，或实行拒绝服务攻击，占据网络的带宽[1]:16-p.7-8。

IP数据包

由于网络的最大传输单位会因技术而异，故在过程中IP数据包可能需要切割成较小的数据包，然后在目的地重组[2]:7-6[1]:9-3。此一方式的传输效率高，但也容易发生壅塞[1]:6-6。

IP数据包分为两部分：表头及承载数据[2]:7-6。表头包含了目的及来源地址、上层协议、存活时间等信息[2]:7-7。

网络拓扑

常见的网络拓扑有：

总线拓扑：所有节点共享一个介质，以此连接其他节点[2]:1-18、19。早期的以太网10BASE5及10BASE2会应用此一拓扑[1]:4-15。
星状拓扑：所有节点集中连接至一个特殊的设备，例如交换器、集线器[1]:4-15[2]:1-20。
环状拓扑：所有节点以形成一个环状的方式连接，节点间需以顺序的方式发送信息。应用此一拓扑的有IBM Token Ring、IEEE 802.5 Token Ring。[2]:1-22[1]:4-17
网状拓扑：所有节点连接至一个以上的节点[1]:4-20。
树状网络：所有节点一层一层地以分支形式连接[1]:4-20。
混合式拓扑：将上述拓扑混合使用[1]:4-21。在布置网络时，一般会混合多种拓扑[2]:1-24。

覆盖网络

覆盖网络是指创建在其他网络之上的网络。覆盖网络内的节点会透过虚拟或逻辑链路连接。每个链路对应于基础网络中一条或多条的路径。覆盖网络的拓扑一般会跟基础网络的不同。比如很多点对点网络皆属覆盖网络。点对点网络内的节点运行在互联网之上，并组织成一个虚拟链接系统。[27]

早期互联网本身就是覆盖网络的一个例子。它创建在电话网络之上[27]。

网络连接

传输介质是指发送数据时所用到的媒体介质[1]:4-3，其包括电缆、光纤、电磁波[28]:182-183[2]:2-23。它们属OSI模型的第一层（物理层）及第二层（数据链接层）[2]:2-20、4-2。

以太网是局域网的主流传输介质技术[1]:5-1。以太网的标准行业规格为IEEE 802.3[2]:3-11。以太网可以铜线或光纤电缆传输数据[2]:3-15。无线局域网则一般会以无线电作传输介质[1]:8-5，不过也有以红外线作传输介质的[1]:7-7。电力线网络以既有电力线来传输数据[29]。

以太网

以太网（英语：Ethernet）是一种计算机局域网技术。IEEE组织的IEEE 802.3标准制定了以太网的技术标准，它规定了包括物理层的连线、电子信号和介质访问层协议的内容。以太网是当前应用最普遍的局域网技术，取代了其他局域网标准如令牌环、FDDI和ARCNET。

以太网的标准拓扑结构为总线型拓扑，但当前的快速以太网（100BASE-T、1000BASE-T标准）为了减少冲突，将能提高的网络速度和使用效率最大化，使用交换机（Switch hub）来进行网络连接和组织。如此一来，以太网的拓扑结构就成了星型；但在逻辑上，以太网仍然使用总线型拓扑和CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection，即载波多重访问/碰撞侦测）的总线技术。

以太网的优缺点

局域网

局域网（Local Area Network，简称 LAN）是连接住宅、学校、实验室、大学校园或办公大楼等有限区域内计算机的计算机网络 [1]。相比之下，广域网（WAN）不仅覆盖较大的地理距离，而且还通常涉及固接专线和对于互联网的链接。 相比来说互联网则更为广阔，是连接全球商业和个人电脑的系统。

优点：较高数据传输率、较低误码率、较低时延

有线技术

计算机网络会用到的有线技术如下：

• 同轴电缆是一种广泛应用于有线电视系统及早期局域网的传输介质[2]:2-20[28]:183。以标准10Base2及10Base5来计，其最高速度为10Mbps[28]:183。
• 国际电信联盟电信标准化部门的G.hn技术能利用既有的家庭布线（同轴电缆、电话线、电源线）来架设高速的局域网[30]。
• 双绞线是一种得到广泛应用的传输介质[2]:2-20[1]:4-5。它一般由四对铜线所组成[1]:4-9[28]:184，并可用于传输语音及数据[1]:4-6。双线缠绕的目的在于减少串扰及杂音的情况[1]:4-4[28]:184。其速度从2Mbps到40Gbps不等[1]:4-6[31]。双绞线可分为两类—— 遮蔽式双纽线及无遮蔽式双纽线[2]:2-p.20-21。
• 光纤是一种玻璃纤维或塑胶[2]:2-23。其以光为传递的介质[1]:4-13。它的好处为速度快、信号难以衰减[1]:4-13。其传输速度可超过2Gbps[2]:2-23；AT&T曾制作一条速度为400Gbps，横跨12.07008公里的光纤电缆[28]:186。其可在保有很高的数据传输率的情况下，拥有很远的传输距离[1]:4-14，因此可用于作为海底电缆的传输介质。光纤大致分为两种——单模光纤与多模光纤。单模光纤适合长距离传输（数十至一百公里）；多模光纤相对较便宜，但其传输距离仅限于几百米的距离，甚至只有几十米[32]。

无线技术

利用无线电等电子通信手段也可连接至网络。

陆上微波通信会以地上发送站来把微波发送至类似卫星的天线接收器。陆上微波的频谱在千兆赫以内——因此所有通信限制在无阻碍的情况下才能顺利进行[1]:7-5。基站最高可分开约40公里。
通信卫星通信亦会透过微波来实现通信。该些卫星位于太空，一般距离地球地面约36000公里。其可发送语音、GPS、视频等信息[1]:7-5。
蜂窝网络利用了好几种的无线电通信技术。该网络以蜂嵌套的形式规划，每一个区域的中心为一个基地台。[2]:6-p.2-3
无线电与扩频技术——利用了功率较低的无线电技术的无线局域网。使用了扩频技术的无线局域网可使之间距离不远的设备互相沟通。IEEE 802.11定义了一种十分盛行的无线电技术的开放式标准——Wi-Fi[2]:6-p.2-7。
自由空间光通信以可见光或不可见光来作通信[33]。

网络接口

网卡是电脑硬件的一种，它使得电脑能够访问传输介质上的数据[1]:4-21。网卡可能会有连接适当线材的接口，拥有接收无线信号的接收器。两者皆会配合适合的电路板。[1]:4-22、7-10

网卡会依据网络地址来决定是否对流量回应。在以太网中，设备所安装的每一片网卡都拥有一个独一无二的MAC地址。为了避免网卡之间的地址有所冲突，电气电子工程师学会及厂商会共同确保网卡的地址为独一无二的。一个以太网MAC地址的长度有6Bytes。前3Bytes为厂商向学会登记而得来。后3Bytes则为厂商自行赋予。[2]:3-12

路由器

路由器是一款互连网络设备，兼具了中继器、桥接器、集线器的功能[36]:12-25。其依照数据包内的消息及路由表中的信息来选择数据包传递的路径[28]:209。它必须拥有IP地址才可正常运作[36]:12-25。

防火墙

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防火墙（英语：Firewall）在计算机科学领域中是一个架设在互联网与企业内网之间的信息安全系统，根据企业预定的策略来监控往来的传输。防火墙可能是一台专属的网络设备或是运行于主机上来检查各个网络接口上的网络传输。它是当前最重要的一种网络防护设备，从专业角度来说，防火墙是位于两个(或多个)网络间，实行网络间访问或控制的一组组件集合之硬件或软件。

防火墙功能

防火墙最基本的功能就是隔离网络，通过将网络划分成不同的区域（通常情况下称为ZONE），制定出不同区域之间的访问控制策略来控制不同信任程度区域间传送的数据流。例如互联网是不可信任的区域，而内部网络是高度信任的区域。以避免安全策略中禁止的一些通信。它有控制信息基本的任务在不同信任的区域。 典型信任的区域包括互联网(一个没有信任的区域) 和一个内部网络(一个高信任的区域) 。 最终目标是:根据最少特权原则，在不同水平的信任区域，通过连通安全政策的运行，提供受控制的连通性。 例如：TCP/IP Port 135~139是 Microsoft Windows 的【网上邻居】所使用的。如果电脑有使用【网上邻居】的【共享文件夹】，又没使用任何防火墙相关的防护措施的话，就等于把自己的【共享文件夹】公开到Internet，供不特定的任何人有机会浏览目录内的文件。且早期版本的Windows有【网上邻居】系统溢出的无密码保护的漏洞（这里是指【共享文件夹】有设密码，但可经由此系统漏洞，达到无须密码便能浏览文件夹的需求）。防火墙的本义，是指古代构筑和使用木制结构房屋时，为防止火灾发生及蔓延，人们将坚固石块堆砌在房屋周围做为屏障，这种防护结构建筑就被称为防火墙。现代网络时代引用此喻意，指隔离本地网络与外界网络或是局域网间与互联网或互联网的一道防御系统，借由控制过滤限制消息来保护内部网数据的安全。

网络层(数据包过滤型)防火墙

运作于TCP/IP协议堆栈上。管理者会先根据企业/组织的策略预先设置好数据包通过的规则或采用内置规则，只允许符合规则的数据包通过。

网络层防火墙可分为：状态感知(stateful)与无状态感知(stateless)。

状态感知(stateful)

状态感知防火墙会针对活动中的连线维护前后传输的脉络，并使用这些状态信息来加速数据包过滤处理。

根据需求，现行的网络连线由各种性质描述，包括：来源端IP位置，目的端IP位置、UDP或TCP端口口号码，以及连线所处的状态阶段(连线初始化、交握中，数据传输中、或完成连线)。

如果有数据包与现存连线不符，防火墙会根据规则来评估此数据包是否该属于另外一个新连线。如果数据包符合现存连线，防火墙会根据自己所创建的状态表完成比对，该数据包就不必额外处理，即可通过两端网络。

无状态感知(stateless)

无状态感知防火墙所需较少的存储器，针对欲通过的数据包，作比较简易与快速的过滤。如此，相较于查询对话工作期间(sesssion)，无状态感知防火墙所耗的时间也较少。

这种防火墙可处理无状态网络通信协议，这种协议并没有对话工作期间(sesssion)的概念。

反之，这种防火墙无法根据沟通的两端所处的状态阶段作出复杂的决策。

我们也能以另一种较宽松的角度来制定防火墙规则，只要数据包不符合任何一项“否定规则”就予以放行。现在的操作系统及网络设备大多已内置防火墙功能。

较新的防火墙能利用数据包的多样属性来进行过滤，例如：来源 IP 地址、来源端口号、目的 IP 地址或端口号、服务类型(如 HTTP 或是 FTP)。也能经由通信协议、TTL 值、来源的域名或网段…等属性来进行过滤。

应用层防火墙

应用层防火墙是在TCP/IP堆栈的“应用层”上运作，使用浏览器时所产生的数据流或是使用 FTP 时的数据流都是属于这一层。应用层防火墙可以拦截进出某应用程序的所有数据包，并且屏蔽其他的数据包(通常是直接将数据包丢弃)。理论上，这一类的防火墙可以完全阻绝外部的数据流进受保护的机器里。

防火墙借由监测所有的数据包并找出不符规则的内容，可以防范电脑蠕虫或是木马程序的快速蔓延。实际上，这个方法繁复（因软件种类极多），所以大部分防火墙都不会考虑以这种方法设计。

截至2012年，所谓的下一代防火墙（NGFW）都只是“拓宽”并“深化”了在应用栈检查的能力。例如，现有支持深度分组检测的现代防火墙均可扩展成入侵预防系统（IPS），用户身份集成（用户ID与IP或MAC地址绑定），和Web应用防火墙（WAF）。

代理服务

代理（Proxy）服务器（可以是一台专属的网络设备，或是在一般电脑上的一套软件）采用应用程序的运作方式，回应其所收到的数据包（例：连线要求）来实现防火墙的功能，而屏蔽/抛弃其他数据包。

代理服务器用来连接一个网络(例：互联网)到另一个特定子网(例：企业内网)的转送者。

代理会使从外部网络窜改一个内部系统更加困难，且只要对于代理有良好的设置，即使内部系统出现问题也不一定会造成安全上的漏洞。相反地，入侵者也许劫持一个公开可及的系统和使用它作为代理人为他们自己的目的；代理人伪装作为那个系统对其它内部机器。当对内部地址空间的用途增加安全，破坏者也许仍然使用方法譬如IP欺骗（IP spoofing）试图通过数据包对目标网络。

防火墙经常有网络地址转换(NAT) 的功能，并且主机被保护在防火墙之后共同地使用所谓的“私人地址空间”，定义在RFC 1918。

防火墙的适当的配置要求技巧和智能，它要求管理员对网络协议和电脑安全有深入的了解，因小差错可使防火墙不能作为安全工具。

网络协议

存在多种不同的网络协议，传输介质由此也构成多种不同的计算机网络

基站

基站（Base Station，缩写BS，又称基地台）是固定在一个地方的高功率多信道双向无线电发送机。它们典型的被用于低功率信道双向无线通讯，如移动电话、手提电话和无线路由器。用手机打电话时，信号就会同时由附近的一个基站发送和接受。通过基站，电话被接入到移动电话网的有线网络中。而移动电话如小灵通则是被直接接入到本地电话网。

基站包括基地收发机站（BTS）、基站控制器（BSC）。

基站最初是指广播电台用来发送节目信号的天线和一般家庭在屋顶上自行架设的卫星电视信号接收天线（俗称“小耳朵”）。此外，因为移动电话的普及和无线网络的兴起，基站开始包括了移动电话和无线网络运营商为了接收和发送信号而架设的天线。

近距离无线通信（NFC）

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近距离无线通信（英语：Near-field communication，NFC），又简称近距离通信或近场通信，是一套通信协议，让两个电子设备（其中一个通常是移动设备，例如智能手机）在相距几厘米之内进行通信。[1]

NFC，如同过去的电子票券智能卡一般，将允许移动支付取代或支持这类系统。NFC应用于社交网络，分享联系方式、照片、影片或文件。[2]具备 NFC 功能的设备可以充当电子身份证和钥匙卡（英语：Keycard lock）。[3]NFC 提供了设置简便的低速连接，也可用于引导能力更强的无线连接。[3]

三种模式

每一个完整的NFC设备可以用三种模式工作：

卡模拟模式（Card emulation mode）：这个模式其实就是相当于一张采用RFID技术的IC卡[6]。可以替代现在大量的IC卡（包括信用卡）场合商场刷卡、IPASS、门禁管制、车票、门票等等。此种方式下，有一个极大的优点，那就是卡片通过非接触读卡器的RF域来供电，即便是寄主设备（如手机）没电也可以工作。NFC设备若要进行卡片模拟（Card Emulation）相关应用，则必须内置安全组件（Security Element, SE）之NFC芯片或通过软件实现主机卡模拟(Host Card Emulation，HCE)。
读卡器模式（Reader/Writer mode）：作为非接触读卡器使用，比如从海报或者展览信息电子标签上读取相关信息。
点对点模式（P2P mode）：这个模式和红外线差不多，可用于数据交换，只是传输距离较短，传输创建速度较快，传输速度也快些，功耗低（蓝牙也类似）。将两个具备NFC功能的设备链接，能实现数据点对点传输，如下载音乐、交换图片或者同步设备地址薄。因此通过NFC，多个设备如数字相机、PDA、计算机和手机之间都可以交换资料或者服务。

与蓝牙比较

NFC和蓝牙都是短距离通信技术，而且都被集成到移动电话。但NFC不需要复杂的设置程序。NFC也可以简化蓝牙连接。

NFC略胜蓝牙的地方在于设置程序较短，但无法达到低功率蓝牙Bluetooth Low Energy）的传输速率。在两台NFC设备相互连接的设备识别过程中，使用NFC来替代人工设置会使创建连接的速度大大加快：少于十分之一秒。NFC的最大数据传输量424 kbit/s远小于Bluetooth V2.1（2.1 Mbit/s）。虽然NFC在传输速度与距离比不上蓝牙（小于20 cm），但相应可以减少不必要的干扰。这让NFC特别适用于设备密集而传输变得困难的时候。

相对于蓝牙，NFC兼容于现有的被动RFID（13.56 MHz ISO/IEC 18000-3）设施。NFC的能量需求更低，与蓝牙V4.0低功耗协议类似。当NFC在一台无供电的设备（比如一台关机的手机，非接触式智能信用卡，或是智能海报）上工作时，NFC的能量消耗会要大于低功率蓝牙V4.0。

对于移动电话或是行动消费性电子产品来说，NFC的使用比较方便。NFC的短距离通信特性正是其优点，由于耗电量低、一次只和一台机器链接，拥有较高的保密性与安全性，NFC有利于信用卡交易时避免被盗用。NFC的目标并非是取代蓝牙等其他无线技术，而是在不同的场合、不同的领域起到相互补充的作用。

蓝牙

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蓝牙（英语：Bluetooth），一种无线通讯技术标准，用来让固定与移动设备，在短距离间交换数据，以形成个人局域网（PAN）。其使用短波特高頻（UHF）无线电波，经由2.4至2.485 GHz的ISM频段来进行通信[1]。1994年由电信商爱立信（Ericsson）发展出这个技术[2]。它最初的设计，是希望创建一个RS-232数据线的无线通信替代版本。它能够链接多个设备，克服同步的问题。

工作方式

蓝牙技术分为基础率/增强数据率（BR/EDR）和低耗能（LE）两种技术类型。其中BR/EDR型是以点对点网络拓扑结构创建一对一设备通信；LE型则使用点对点（一对一）、广播（一对多）和网格（多对多）等多种网络拓扑结构。[6]

缺点

干扰 Bluetooth在2.4GHz的电波干扰问题一直为大家所诟病，特别和无线局域网间的互相干扰问题。有干扰发生时，就以重新发送数据包的方法来解决干扰。
安全性在JAVA和Symbian60平台上，使用“蓝牙黑客”或“蓝牙间谍”软件，对方同意配对就可以控制打开蓝牙的手机。此种软件可以实现的功能有：查看对方手机中的电话簿、短信、电量、序列号；更改对方手机的情景模式和界面语言、打开对方手机内置的JAVA软件、控制手机多媒体播放器、遥控对方手机打电话、发短信等。[13]

射频识别（Radio Frequency IDentification，RFID）

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射频识别（英语：Radio Frequency IDentification，缩写：RFID）是一种无线通信技术，可以通过无线电信号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或者光学接触。

无线电的信号是通过调成无线电频率的电磁场，把数据从附着在物品上的标签上传送出去，以自动辨识与追踪该物品。某些标签在识别时从识别器发出的电磁场中就可以得到能量，并不需要电池；也有标签本身拥有电源，并可以主动发出无线电波（调成无线电频率的电磁场）。标签包含了电子储存的信息，数米之内都可以识别。与条形码不同的是，射频标签不需要处在识别器视线之内，也可以嵌入被追踪物体之内。

许多行业都运用了射频识别技术。将标签附着在一辆正在生产中的汽车，厂方便可以追踪此车在生产线上的进度。仓库可以追踪药品的位置。射频标签也可以附于牲畜与宠物上，方便对牲畜与宠物的积极识别（防止数只牲畜使用同一个身份）。射频识别的身份识别卡可以使员工得以进入建筑锁住的部分，汽车上的射频应答器也可以用来征收收费路段与停车场的费用。

某些射频标签附在衣物、个人财物上，甚至于植入人体之内。由于这项技术可能会在未经本人许可的情况下读取个人信息，这项技术也会有侵犯个人隐私之隐忧。

电子不停车收费系统（ETC）

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ETC( Electronic Toll Collection ) ，中文翻译是电子不停车收费系统，是高速公路或桥梁自动收费。通过安装在车辆挡风玻璃上的车载电子标签与在收费站 ETC 车道上的微波天线之间进行的专用短程通讯，利用计算机联网技术与银行进行后台结算处理，从而达到车辆通过高速公路或桥梁收费站无需停车而能交纳高速公路或桥梁费用的目的。

技术原理

ETC系统是采用车辆自动识别技术完成车辆与收费站之间的无线数据通讯，进行车辆自动感应识别和相关收费数据的交换。采用计算机网络进行收费数据的处理，实现不停车、不设收费窗口也能实现全自动电子收费系统。

ETC系统通过安装于车辆上的车载装置和安装在收费站车道上的天线之间进行无线通信和信息交换。主要由车辆自动识别系统、中心管理系统和其他辅助设施等组成。其中，车辆自动识别系统有车载单元又称应答器或电子标签、路边单元(Road side unit，RSU)、环路感应器等组成。OBU中存有车辆的识别信息，一般安装于车辆前面的挡风玻璃上，RSU安装于收费站旁边，环路感应器安装于车道地面下。中心管理系统有大型的数据库，存储大量注册车辆和用户的信息。当车辆通过收费站口时，环路感应器感知车辆，RSU发出询问信号，OBU做出响应，并进行双向通信和数据交换;中心管理系统获取车辆识别信息，如汽车ID号、车型等信息和数据库中相应信息进行比较判断，根据不同情况来控制管理系统产生不同的动作，如计算机收费管理系统从该车的预付款项账户中扣除此次应交的过路费，或送出指令给其它辅助设施工作。

技术特点

不停车收费技术特别适于在高速公路或交通繁忙的桥隧环境下采用。在传统采用车道隔离措施下的不停车收费系统，在无车道隔离情况下的自由交通流下的不停车收费系统通常称为自由流不停车收费系统。实施不停车收费，可以允许车辆高速通过（几十公里以至 100 多公里），故可大大提高公路的通行能力；公路收费走向电子化，可降低收费管理的成本，有利于提高车辆的营运效益；同时也可以大大降低收费口的噪声水平和废气排放。由于通行能力得到大幅度的提高，所以，可以缩小收费站的规模，节约基建费用和管理费用。另外，不停车收费系统对于城市来说，就不仅仅是一项先进的收费技术，它还是一种通过经济杠杆进行交通流调节的切实有效的交通管理手段。对于交通繁忙的大桥、隧道 , 不停车收费系统可以避免月票制度和人工收费的众多弱点，有效提高这些市政设施的资金回收能力。

云计算

云计算（英语：cloud computing），是一种基于互联网的计算方式，通过这种方式，共享的软硬件资源和信息可以按需求提供给计算机各种终端和其他设备，使用服务商提供的电脑基建作计算和资源。

基本特征

互联网上汇聚的计算资源、存储资源、数据资源和应用资源正随着互联网规模的扩大而不断增加，互联网正在从传统意义的通信平台转化为泛在、智能的计算平台。与计算机系统这样的传统计算平台比较，互联网上还没有形成类似计算机操作系统的服务环境，以支持互联网资源的有效管理和综合利用。在传统计算机中已成熟的操作系统技术，已不再能适用于互联网环境，其根本原因在于：互联网资源的自主控制、自治对等、异构多尺度等基本特性，与传统计算机系统的资源特性存在本质上的不同。为了适应互联网资源的基本特性，形成承接互联网资源和互联网应用的一体化服务环境，面向互联网计算的**虚拟计算环境（Internet-based Virtual Computing Environment，iVCE）**的研究工作，使用户能够方便、有效地共享和利用开放网络上的资源。[4][5][6][7][8][9]

Cloud computing icon.svg
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条特征：[10]

• 随需应变自助服务。
• 随时随地用任何网络设备访问。
• 多人共享资源池。
• 快速重新部署灵活度。
• 可被监控与量测的服务。

一般认为还有如下特征：

• 基于虚拟化技术快速部署资源或获得服务。
• 减少用户终端的处理负担。
• 降低了用户对于IT专业知识的依赖。

云桌面

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近年来互联网技术的发展速度越来越快，很多先进的计算机技术和信息技术随之涌现出来。使计算机的应用水平得到显著提高。一般而言，人们会根据自身的最大需求选择物理主机，因此很多原本不需要购买的物理设备在实际应用中存在被忽视的情况，导致资源的利用效率受到制约。
云桌面就是利用虚拟技术，对各种物理设备进行虚拟化处理，从而使资源的利用率得到有效提升，以此节约成本、提高应用质量。在虚拟化技术的支持下，网络软件和硬件设备之间的联系会更加灵活，可拓展性也会大大提升，因此在高校教学中得到普遍应用。云桌面利用虚拟化技术本质上是对各项用户信息进行统一储存和管理，通过简单的网络接入设备，用户端就能够进入云桌面实现集中管理，并且实现高效率的资源共享。另外，用户还可以根据自身需求对云桌面进行个性化的设置，以此满足多元化的需求。 [1]