10.1  計算機網絡概述
  10.1.1  計算機網絡發展
  自從1946年世界上第一臺電子計算機ENIAC(Electronic Numerical Integrator And Computer)問世以來，隨著計算機技術的發展，以計算機為主體的各種遠程信息處理技術應運而生，計算機與通信的結合也在不斷發展。計算機網絡就是計算機學科與通信學科緊密結合的產物。
  計算機網絡的發展主要經歷了以下四個階段。
  第一階段：計算機技術與通信技術相結合，形成計算機網絡的雛形。
  任何一種新技術的出現都必須具備兩個條件，即強烈的社會需求與先期技術的成熟。計算機網絡技術的形成與發展也證實了這條規律。1946年世界上第一臺電子數字計算機ENIAC在美國誕生時，計算機技術與通信技術并沒有直接的聯系。50年代初，由于美國軍方的需要，美國半自動地面防空系統SAGE進行了計算機技術與通信技術相結合的嘗試。它將遠程雷達與其他測量設施測到的信息通過總長度達到241萬千米的通信線路與一臺IBM計算機連接，進行集中的防空信息處理與控制。這就是典型的以單計算機為中心形成的聯機網絡，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、公司和研究所的多臺計算機互連成為計算機－計算機網絡。網絡用戶可以通過計算機使用本地計算機的軟硬件與數據資源，也可以使用連網的其他地方計算機軟硬件與數據資源，以達到計算機資源共享的目的。1969年ARPANet只有4個節點，1973年發展到40個節點，1983年已經達到100多個節點。ARPANet通過有線、無線與衛星通信線路，使網絡覆蓋了從美國本土到歐洲與夏威夷的廣闊地域。
  ARPANet是計算機網絡技術發展的一個重要的里程碑，它對發展計算機網絡技術的主要貢獻表現在以下幾個方面：
  (1) 第一個采用以分組的方式在網絡中進行交換和傳輸；
  (2) 首次提出數據以無連接的方式進行傳輸；
  (3) 分組在網絡中以自適應選路方式傳輸到目的端；
  (4) 提出了資源子網、通信子網的兩級網絡結構的概念。
  ARPA網絡研究成果對推動計算機網絡發展的意義是深遠的。在它的基礎之上，七、八十年代計算機網絡發展十分迅速，出現了大量的計算機網絡。

  計算機網絡的資源子網與通信子網的結構使網絡的數據處理與數據通信有了清晰的功能界面。計算機網絡可以分成資源子網與通信子網來組建。通信子網可以是專用的，也可以是公用的。為每一個計算機網絡都建立一個專用通信子網的方法顯然是不可取的，因為專用通信子網造價很高，線路利用率低，重復組建通信子網投資很大，同時也沒有必要。隨著計算機網絡與通信技術的發展，20世紀70年代中期世界上便出現了由郵電部門統一組建和管理的公用通信子網，即公用數據網PDN。早期的公用數據網采用模擬通信的電話通信網，新型的公用數據網采用數字傳輸技術和報文分組交換方法。典型的公用分組交換數據有美國的TELENet、加拿大的DATAPAC、法國的TRANSPAC、英國的PSS、日本的DDX等。公用分組交換網的組建為計算機網絡的發展提供了良好的外部通信條件。
  以上我們講的是利用遠程通信線路組建的遠程計算機網絡，也稱為廣域網(WAN：Wide Area Network)。隨著計算機的廣泛應用，局部地區計算機連網的需求日益強烈。20世紀70年代初，一些大學和研究所為實現實驗室或校園內多臺計算機共同完成科學計算和資源共享的目的，開始了局部計算機網絡的研究。1972年美國加州大學研制了Newhall環網；1976年美國XEROX公司研究了總線拓撲的實驗性 Ethernet 網；1974年英國劍橋大學研制了Cambridge ring網。這些都為20世紀80年代多種局部網絡產品的出現提供了理論研究與實現技術的基礎，對局部網絡技術的發展起到了十分重要的作用。
  與此同時，一些大的計算機公司紛紛開展了計算機網絡研究與產品開發工作，提出了各種網絡體系結構與網絡協議，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：在計算機通信網絡的基礎上，完成網絡體系結構與協議的研究，形成了計算機網絡。
  計算機網絡發展第二階段所取得的成果對推動網絡技術的成熟和應用極其重要，它研究的網絡體系結構與網絡協議的理論成果為以后網絡理論的發展奠定了基礎。很多網絡系統經過適當修改與充實后仍在廣泛使用。目前國際上應用廣泛的Internet網絡就是在ARPANet的基礎上發展起來的。但是，20世紀70年代后期人們已經看到了計算機網絡發展中出現的危機，那就是網絡體系結構與協議標準的不統一限制了計算機網絡自身的發展和應用。網絡體系結構與網絡協議標準必須走國際標準化的道路。
  第三階段：在解決計算機連網與網絡互連標準化問題的背景下，提出開放系統互連參考模型與協議，促進了符合國際標準的計算機網絡技術的發展。
  計算機網絡發展的第三階段加速了體系結構與協議國際標準化的研究與應用。國際標準化組織ISO的計算機與信息處理標準化技術委員會TC 97成立了一個分委員會SC16，研究網絡體系結構與網絡協議國際標準化問題。經過多年卓有成效的工作，ISO正式制定、頒布了“開放系統互連參考模型”(OSI RM：Open System Interconnection Reference Model)，即ISO/IEC 7498國際標準。ISO/OSI RM 已被國際社會所公認，成為研究和制定新一代計算機網絡標準的基礎。20世紀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議標準，組成了一個龐大的OSI基本協議集。我國也于1989年在《經濟系統設計與應用標準化規范》中明確規定選定OSI標準作為我國網絡建設標準。ISO/OSI RM及標準協議的制定和完善正在推動計算機網絡朝著健康的方向發展。很多大的計算機廠商相繼宣布支持OSI標準，并積極研究和開發符合OSI標準的產品。各種符合OSI RM與協議標準的遠程計算機網絡、局部計算機網絡與城市地區計算機網絡已開始廣泛應用。隨著研究的深入，OSI標準將日趨完善。
  如果說遠程計算機網絡擴大了信息社會中資源共享的范圍，那么局部網絡則增強了信息社會中資源共享的深度。遠程連網技術與微型機的廣泛應用推動了局部網絡技術研究的發展。
  第四階段：計算機網絡向互連、高速、智能化方向發展，并獲得廣泛的應用。
  進入20世紀80年代末期以來，在計算機網絡領域最引人注目的就是起源于美國的ARPANet，已經發展成世界上規模最大和增長速度最快的國際性計算機互連網絡——Internet。Internet迅猛發展的原因是歐洲原子核研究組織CERN開發的萬維網WWW(World Wide Web)使用在Internet上，大大方便了廣大非網絡專業人員對網絡的使用，成為Internet的這種指數級增長的主要動力。
  Internet是覆蓋全球的信息基礎設施之一，對于用戶來說，它像是一個龐大的遠程計算機網絡。用戶可以利用Internet實現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功能。實際上Internet是一個用路由器(Router)實現多個遠程網和局域網互連的網際網，它將對推動世界經濟、社會、科學、文化的發展產生不可估量的作用。
  計算機網絡技術的迅速發展和廣泛應用必將對21世紀的經濟、教育、科技、文化的發展產生重要影響。

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