ネットワークと通信

ネットワークと通信の分野には、コンピュータをリンクするローカル、広域、モバイルネットワー インターネット自体は、世界のほぼすべてのコンピュータが通信することを可能にするネットワークです。

コンピュータネットワークは、赤外光信号、電波送信、電話回線、テレビケーブル、衛星リンクの組み合わせを介してコンピュータをリンクします。 コンピュータ科学者にとっての課題は、ホストコンピュータ上で実行されているプロセスが受信した信号を解釈し、ユーザーに代わってタスクを達成するために意味のある”会話”に従事することを可能にするプロトコル（メッセージの形式と交換のための標準化されたルール）を開発することであった。 ネットワークプロトコルには、データ送信者が処理する時間や保存するスペースがないメッセージで受信者をスワッピングしないようにするフロー制御と、送信エラー検出とそのようなエラーを修正するためのメッセージの自動再送信を含むエラー制御も含まれています。 (エラーの検出と修正の技術的な詳細については、情報理論を参照してください。)

プロトコルの標準化は国際的な努力である。 異なる種類のマシンやオペレーティングシステムが互いに通信することは不可能であるため、重要な懸念は、システムコンポーネント（コンピュータ）が”オープン”であることであった。”この用語は、国際標準化機構によって確立されたオープンシステム相互接続（OSI）通信標準から来ています。 OSI参照モデルは、ネットワークプロトコル標準を七つの層で指定します。 各レイヤーは、その下のレイヤーから依存する機能と、その上のレイヤーに提供するサービスによって定義されます。

プロトコルの最下部には物理層があり、物理リンクを介してビットを転送するためのルールが含まれています。 データリンク層は、データの標準サイズの”パケット”を処理し、エラー検出ビットとフロー制御ビットの形で信頼性を追加します。 ネットワーク層とトランスポート層は、メッセージを標準サイズのパケットに分割し、それらを宛先にルーティングします。 セッション層は、2つの通信マシン上のアプリケーション間の相互作用をサポートします。 たとえば、長いファイル転送にチェックポイントを挿入する(タスクの現在の状態を保存する)仕組みを提供し、失敗した場合には、最後のチェックポイント プレゼンテーション層は、異種システムが意味のある通信に従事することができるように、データをエンコードする機能に関 最高レベルには、特定のアプリケーションをサポートするプロトコルがあります。 そのようなアプリケーションの例は、あるホストから別のホストへのファイルの転送を管理するファイル転送プロトコル（FTP）です。

ネットワークや通信プロトコルの開発は、ネットワークでリンクされたコンピュータがデータや処理タスクを共有する分散システムも生み出しました。 たとえば、分散データベースシステムには、異なるネットワークサイト間で分散（またはレプリケート）されたデータベースがあります。 データは”ミラーサイト”でレプリケートされ、レプリケーションによって可用性と信頼性が向上します。 分散DBMSは、コンポーネントがネットワーク上の複数のコンピュータに分散されているデータベースを管理します。

クライアント-サーバー-ネットワークは、データベースがあるコンピュータ（サーバー）に存在し、ユーザーが自分のコンピュータ（クライアント）からネットワーク経由でこのコンピ サーバーはデータを提供し、各クライアントからの要求に応答しますが、各クライアントはサーバー上のデータに独立してアクセスし、同じデータベースにアクセスする他のクライアントの存在を認識しない方法でアクセスします。 クライアントサーバーシステムでは、競合が合理的な方法で解決されるように、複数のクライアントからサーバーのデータベースの同じ部分への個々のアクショ たとえば、航空会社の予約は、クライアントサーバーモデルを使用して実装されます。 サーバーには、現在の予約や座席の割り当てなど、今後のフライトに関するすべてのデータが含まれています。 各クライアントは、フライトの予約、座席の割り当ての取得、およびフライトの支払いを目的として、このデータにアクセスしたいと考えています。 このプロセスでは、複数のクライアントのリクエストが同じフライトにアクセスしたいと考えており、割り当てられる座席が残っているのは1つだけである可能性があります。 ソフトウェアは、残りの座席が合理的な方法で（通常は最初に要求を行った人に）割り当てられるように、これら二つの要求を同期する必要があります。

分散システムのもう一つの一般的なタイプは、ピアツーピアネットワークです。 クライアントサーバーネットワークとは異なり、ピアツーピアネットワークは、接続されている各コンピュータ（ユーザー）がクライアントとしてもサーバーとしても機能 この戦略は、インターネット上でオーディオコレクションを共有するグループや、LinkedInやFacebookなどのソーシャルネットワークを組織するために理にかなっています。 そのようなネットワークに接続されている各人は、他の人から情報を受け取り、自分の情報を他の人と共有します。