傳輸與接入考試培訓(xùn)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述

  10.1  計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述
  10.1.1  計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展
  自從1946年世界上第一臺電子計算機(jī)ENIAC(Electronic Numerical Integrator And Computer)問世以來，隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，以計算機(jī)為主體的各種遠(yuǎn)程信息處理技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，計算機(jī)與通信的結(jié)合也在不斷發(fā)展。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)就是計算機(jī)學(xué)科與通信學(xué)科緊密結(jié)合的產(chǎn)物。
  計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展主要經(jīng)歷了以下四個階段。
  第一階段：計算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)相結(jié)合，形成計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的雛形。
  任何一種新技術(shù)的出現(xiàn)都必須具備兩個條件，即強(qiáng)烈的社會需求與先期技術(shù)的成熟。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的形成與發(fā)展也證實了這條規(guī)律。1946年世界上第一臺電子數(shù)字計算機(jī)ENIAC在美國誕生時，計算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)并沒有直接的聯(lián)系。50年代初，由于美國軍方的需要，美國半自動地面防空系統(tǒng)SAGE進(jìn)行了計算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)相結(jié)合的嘗試。它將遠(yuǎn)程雷達(dá)與其他測量設(shè)施測到的信息通過總長度達(dá)到241萬千米的通信線路與一臺IBM計算機(jī)連接，進(jìn)行集中的防空信息處理與控制。這就是典型的以單計算機(jī)為中心形成的聯(lián)機(jī)網(wǎng)絡(luò)，如圖10.1所示。

  1969年美國國防部高級研究計劃署(ARPA：Advanced Research Projects Agency)提出將多個大學(xué)、公司和研究所的多臺計算機(jī)互連成為計算機(jī)－計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)用戶可以通過計算機(jī)使用本地計算機(jī)的軟硬件與數(shù)據(jù)資源，也可以使用連網(wǎng)的其他地方計算機(jī)軟硬件與數(shù)據(jù)資源，以達(dá)到計算機(jī)資源共享的目的。1969年ARPANet只有4個節(jié)點，1973年發(fā)展到40個節(jié)點，1983年已經(jīng)達(dá)到100多個節(jié)點。ARPANet通過有線、無線與衛(wèi)星通信線路，使網(wǎng)絡(luò)覆蓋了從美國本土到歐洲與夏威夷的廣闊地域。
  ARPANet是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的一個重要的里程碑，它對發(fā)展計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的主要貢獻(xiàn)表現(xiàn)在以下幾個方面：
  (1) 第一個采用以分組的方式在網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行交換和傳輸；
  (2) 首次提出數(shù)據(jù)以無連接的方式進(jìn)行傳輸；
  (3) 分組在網(wǎng)絡(luò)中以自適應(yīng)選路方式傳輸?shù)侥康亩耍?br/>  (4) 提出了資源子網(wǎng)、通信子網(wǎng)的兩級網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的概念。
  ARPA網(wǎng)絡(luò)研究成果對推動計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的意義是深遠(yuǎn)的。在它的基礎(chǔ)之上，七、八十年代計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展十分迅速，出現(xiàn)了大量的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。

  計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的資源子網(wǎng)與通信子網(wǎng)的結(jié)構(gòu)使網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)處理與數(shù)據(jù)通信有了清晰的功能界面。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可以分成資源子網(wǎng)與通信子網(wǎng)來組建。通信子網(wǎng)可以是專用的，也可以是公用的。為每一個計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)都建立一個專用通信子網(wǎng)的方法顯然是不可取的，因為專用通信子網(wǎng)造價很高，線路利用率低，重復(fù)組建通信子網(wǎng)投資很大，同時也沒有必要。隨著計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)的發(fā)展，20世紀(jì)70年代中期世界上便出現(xiàn)了由郵電部門統(tǒng)一組建和管理的公用通信子網(wǎng)，即公用數(shù)據(jù)網(wǎng)PDN。早期的公用數(shù)據(jù)網(wǎng)采用模擬通信的電話通信網(wǎng)，新型的公用數(shù)據(jù)網(wǎng)采用數(shù)字傳輸技術(shù)和報文分組交換方法。典型的公用分組交換數(shù)據(jù)有美國的TELENet、加拿大的DATAPAC、法國的TRANSPAC、英國的PSS、日本的DDX等。公用分組交換網(wǎng)的組建為計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展提供了良好的外部通信條件。
  以上我們講的是利用遠(yuǎn)程通信線路組建的遠(yuǎn)程計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，也稱為廣域網(wǎng)(WAN：Wide Area Network)。隨著計算機(jī)的廣泛應(yīng)用，局部地區(qū)計算機(jī)連網(wǎng)的需求日益強(qiáng)烈。20世紀(jì)70年代初，一些大學(xué)和研究所為實現(xiàn)實驗室或校園內(nèi)多臺計算機(jī)共同完成科學(xué)計算和資源共享的目的，開始了局部計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的研究。1972年美國加州大學(xué)研制了Newhall環(huán)網(wǎng)；1976年美國XEROX公司研究了總線拓?fù)涞膶嶒炐?Ethernet 網(wǎng)；1974年英國劍橋大學(xué)研制了Cambridge ring網(wǎng)。這些都為20世紀(jì)80年代多種局部網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品的出現(xiàn)提供了理論研究與實現(xiàn)技術(shù)的基礎(chǔ)，對局部網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展起到了十分重要的作用。
  與此同時，一些大的計算機(jī)公司紛紛開展了計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)研究與產(chǎn)品開發(fā)工作，提出了各種網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，如IBM公司的SNA(System Network Architecture)、DEC公司的DNA(Digital Network Architecture)與UNIVAC公司的DCA(Distributed Computer Architecture)。
  第二階段：在計算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，完成網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與協(xié)議的研究，形成了計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。
  計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展第二階段所取得的成果對推動網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的成熟和應(yīng)用極其重要，它研究的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的理論成果為以后網(wǎng)絡(luò)理論的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。很多網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)經(jīng)過適當(dāng)修改與充實后仍在廣泛使用。目前國際上應(yīng)用廣泛的Internet網(wǎng)絡(luò)就是在ARPANet的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。但是，20世紀(jì)70年代后期人們已經(jīng)看到了計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展中出現(xiàn)的危機(jī)，那就是網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的不統(tǒng)一限制了計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)自身的發(fā)展和應(yīng)用。網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與網(wǎng)絡(luò)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)必須走國際標(biāo)準(zhǔn)化的道路。
  第三階段：在解決計算機(jī)連網(wǎng)與網(wǎng)絡(luò)互連標(biāo)準(zhǔn)化問題的背景下，提出開放系統(tǒng)互連參考模型與協(xié)議，促進(jìn)了符合國際標(biāo)準(zhǔn)的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展。
  計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的第三階段加速了體系結(jié)構(gòu)與協(xié)議國際標(biāo)準(zhǔn)化的研究與應(yīng)用。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO的計算機(jī)與信息處理標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會TC 97成立了一個分委員會SC16，研究網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與網(wǎng)絡(luò)協(xié)議國際標(biāo)準(zhǔn)化問題。經(jīng)過多年卓有成效的工作，ISO正式制定、頒布了“開放系統(tǒng)互連參考模型”(OSI RM：Open System Interconnection Reference Model)，即ISO/IEC 7498國際標(biāo)準(zhǔn)。ISO/OSI RM 已被國際社會所公認(rèn)，成為研究和制定新一代計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)。20世紀(jì)80年代，ISO與ITU等組織為參考模型的各個層次制定了一系列的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，組成了一個龐大的OSI基本協(xié)議集。我國也于1989年在《經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范》中明確規(guī)定選定OSI標(biāo)準(zhǔn)作為我國網(wǎng)絡(luò)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。ISO/OSI RM及標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的制定和完善正在推動計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)朝著健康的方向發(fā)展。很多大的計算機(jī)廠商相繼宣布支持OSI標(biāo)準(zhǔn)，并積極研究和開發(fā)符合OSI標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品。各種符合OSI RM與協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的遠(yuǎn)程計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、局部計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與城市地區(qū)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)已開始廣泛應(yīng)用。隨著研究的深入，OSI標(biāo)準(zhǔn)將日趨完善。
  如果說遠(yuǎn)程計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)大了信息社會中資源共享的范圍，那么局部網(wǎng)絡(luò)則增強(qiáng)了信息社會中資源共享的深度。遠(yuǎn)程連網(wǎng)技術(shù)與微型機(jī)的廣泛應(yīng)用推動了局部網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究的發(fā)展。
  第四階段：計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)向互連、高速、智能化方向發(fā)展，并獲得廣泛的應(yīng)用。
  進(jìn)入20世紀(jì)80年代末期以來，在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域最引人注目的就是起源于美國的ARPANet，已經(jīng)發(fā)展成世界上規(guī)模最大和增長速度最快的國際性計算機(jī)互連網(wǎng)絡(luò)——Internet。Internet迅猛發(fā)展的原因是歐洲原子核研究組織CERN開發(fā)的萬維網(wǎng)WWW(World Wide Web)使用在Internet上，大大方便了廣大非網(wǎng)絡(luò)專業(yè)人員對網(wǎng)絡(luò)的使用，成為Internet的這種指數(shù)級增長的主要動力。
  Internet是覆蓋全球的信息基礎(chǔ)設(shè)施之一，對于用戶來說，它像是一個龐大的遠(yuǎn)程計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。用戶可以利用Internet實現(xiàn)全球范圍的電子郵件、電子傳輸、信息查詢、語音與圖像通信服務(wù)功能。實際上Internet是一個用路由器(Router)實現(xiàn)多個遠(yuǎn)程網(wǎng)和局域網(wǎng)互連的網(wǎng)際網(wǎng)，它將對推動世界經(jīng)濟(jì)、社會、科學(xué)、文化的發(fā)展產(chǎn)生不可估量的作用。
  計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用必將對21世紀(jì)的經(jīng)濟(jì)、教育、科技、文化的發(fā)展產(chǎn)生重要影響。

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