計算機網(wǎng)絡的演變過程

回顧計算機網(wǎng)絡的發(fā)展歷程，計算機網(wǎng)絡經(jīng)歷了從簡單到復雜，從單一主機到多臺主機，由終端與主機之間的通信到計算機與計算機之間的直接通信等階段，其發(fā)展過程大致可劃分為以下4個階段。

1.第一階段:面向終端的網(wǎng)絡

早在20世紀50年代初期，面向終端的網(wǎng)絡也是最簡單的計算機網(wǎng)絡，其構成就是將一臺主機系統(tǒng)通過通信線路與多個終端設備直接相連，見圖1-1(a).主機是網(wǎng)絡的中心，本地用戶通過各自的終端設備共享主機的資源。這就是當時以單臺主機為中心的聯(lián)機終端系統(tǒng)，當時其終端設備不具備自主處理數(shù)據(jù)的能力，僅能完成輸人輸出等功能，所有數(shù)據(jù)處理和通信任務均由中央主機來完成。

在這個階段，計算機技術和通信技術為計算機網(wǎng)絡的誕生奠定了技術基礎.如早在20世紀50年代初，美國建立的半自動地面防空系統(tǒng)就是將地面雷達和其他測量控制設備的信息通過通信線路匯集到一臺中心計算機進行處理，開創(chuàng)了把計算機技術和通信技術相結合的嘗試。在這一階段的網(wǎng)絡特征、存在問題以及演變過程如下。

網(wǎng)絡特征:共享主機資源。

存在間題:

(1)主機負荷較重，主機既要承擔通信任務又要負責數(shù)據(jù)處理。
(2)通信線路利用率低。
(3)網(wǎng)絡可靠性差。

演變過程:隨著網(wǎng)絡用戶的增多，網(wǎng)絡出現(xiàn)了遠端用戶的接人需求。遠端用戶通過已有的電話通信網(wǎng)遠程與主機相連，并共享主機的資源。其中，網(wǎng)絡提供的接人設備為Modem(即調制解調器)，網(wǎng)絡發(fā)展由圖1-1(a)演變到圖1-1(b)。此時的主機不僅要服務于本地用戶，而且還要服務于遠端用戶。
隨著遠端用戶逐漸增多，為了提高通信線路的利用率，在網(wǎng)絡的末端引人了終端控制器(Terminal Control, TC)或集中器(Concentrator Device, CD)等設備，負責從終端到主機的數(shù)據(jù)集中以及從主機到終端的數(shù)據(jù)分發(fā)。為了減輕網(wǎng)絡主機的負擔，在網(wǎng)絡的前段引人T前顯處理機(Front End Processor, FEP)或通信控制器(Communication Control Unit, CCU)，專門負責與終端之間的通信控制，網(wǎng)絡發(fā)展又由圖1-1(b)演變到圖1-1(c).網(wǎng)絡發(fā)展到此時，第一次出現(xiàn)了數(shù)據(jù)處理和通信控制的分工，主機從繁重的通信控制中解脫出來，從而更好地發(fā)揮主機的數(shù)據(jù)處理能力。

2.第二階段:面向內部通信的網(wǎng)絡

第一階段的網(wǎng)絡只能在主機和終端之間進行通信，每臺主機以及所服務的終端構成一子網(wǎng)，各子網(wǎng)間彼此獨立.網(wǎng)絡發(fā)展到第二階段，是20世紀60年代中期，出現(xiàn)了多個主機的互聯(lián)系統(tǒng)，實現(xiàn)了“主機與主機”之間的通信，見圖1-2(a),這個階段，每臺主機服務的子網(wǎng)之間通信均是通過各自主機之間的直接連線實現(xiàn)數(shù)據(jù)的轉發(fā).其網(wǎng)絡特征、存在問題以及演變過程如下。

網(wǎng)絡特征:以多主機為中心。網(wǎng)絡結構從“主機一終端”轉向為“主機一主機”。存在問題:該階段各企業(yè)的網(wǎng)絡體系及網(wǎng)絡產(chǎn)品相對獨立，沒有統(tǒng)一標準.此時的網(wǎng)絡只能面向企業(yè)內部服務。

演變過程:隨著子網(wǎng)間通信量的增加，由主機負責數(shù)據(jù)轉發(fā)的通信網(wǎng)絡顯得力不從心.于是，新的網(wǎng)絡設備被研制出來，即通信控制處理機(Communication Control Processor, CCP)，該設備負責主機之間的通信控制，使主機工作從通信任務中分離出來，網(wǎng)絡發(fā)展由圖1-2(a)演變到圖1-2(b)網(wǎng)絡發(fā)展到此時，網(wǎng)絡的兩層概念被正式提出，即網(wǎng)絡由通信子網(wǎng)和資源子網(wǎng)組成。 通信子網(wǎng):由通信控制處理機、通信線路和其他通信設備連接構成，負貴網(wǎng)絡通信，完成網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸、轉發(fā)等信息處理任務。

資源子網(wǎng):由眾多主機系統(tǒng)、終端以及各種外圍設備等組成。負責網(wǎng)絡數(shù)據(jù)的產(chǎn)生和處理，并向網(wǎng)絡用戶提供網(wǎng)絡資源和網(wǎng)絡服務等功能。隨著網(wǎng)絡應用范圍的擴大或延伸，通信子網(wǎng)由企業(yè)內部私有通信網(wǎng)絡延伸到利用社會公共通信網(wǎng)絡(如PSTN電話網(wǎng)、X. 25分組交換網(wǎng)等)，這時網(wǎng)絡的發(fā)展由圖1-2(b)演變到圖1-2 (c)。隨之又一新的網(wǎng)絡接口設備被研制出來，即接口信息處理機(Interface Message Processor, IMP)，該設備主要功能是基于存儲轉發(fā)原理，負責數(shù)據(jù)在通信子網(wǎng)接口處的交換與轉發(fā)。

重大事件:到20世紀60年代末，由美國國防部高級研究計劃署資助建立一個實驗網(wǎng)絡，名為“阿帕網(wǎng)"(Advanced Research Project Agency Network, ARPANET)。該ARPANET網(wǎng)把位于美國不同地理位置的4所大學(洛杉磯的加利福尼亞州大學洛杉磯分校、加州大學圣巴巴拉分校、斯坦福大學、猶他州大學)主機連接起來，進行分散控制和資源共享，使用了專門的通信控制處理機，并采用分組交換技術傳送信息，其嘗試的通信協(xié)議就是當今流行于Internet的TCP/IP協(xié)議的主體部分。ARPANET的出現(xiàn)，在網(wǎng)絡概念、網(wǎng)絡通信協(xié)議、網(wǎng)絡體系結構以及網(wǎng)絡設計等方面對Internet的出現(xiàn)與發(fā)展具有開創(chuàng)和奠基的歷史意義。

3.第三階段:異種機互連的網(wǎng)絡

進人20世紀70年代，計算機網(wǎng)絡逐漸普及，各大計算機公司都陸續(xù)推出自己的網(wǎng)絡體系結構以及相應的網(wǎng)絡產(chǎn)品(包括軟件和硬件)，如1974年IBM公司推出了自己的系統(tǒng)網(wǎng)絡體系結構(System Network Architecture, SNA),1975年，DEC公司推出T自己的數(shù)字網(wǎng)絡體系結構(Digital Network Architecture, DNA)。在當時，凡是按照 SNA網(wǎng)絡體系結構組建的網(wǎng)絡只能使用IBM公司的網(wǎng)絡產(chǎn)品，凡是按照DNA網(wǎng)絡體系結構組建的網(wǎng)絡只能使用DEC公司的網(wǎng)絡產(chǎn)品.也就是說，當時各公司擁有的計算機網(wǎng)絡是一個“封閉”的網(wǎng)絡系統(tǒng)，其應用的網(wǎng)絡產(chǎn)品是相互獨立的。

網(wǎng)絡發(fā)展進人到第三階段是在20世紀70年代末或80年代初。在這個階段中，主要體現(xiàn)在如何構建一個標準化的網(wǎng)絡體系結構，以使不同公司或部門的網(wǎng)絡系統(tǒng)之間可以互聯(lián)，可以相互兼容和增加互操作性，同時實現(xiàn)各公司或部門間計算機網(wǎng)絡資源的最大共享。

如何實現(xiàn)異種網(wǎng)絡體系結構的互聯(lián)，推動網(wǎng)絡標準化是一個漸進的過程。在當時大致分兩步推進。

第一步:實現(xiàn)各公司或各部門的網(wǎng)絡體系結構的相互兼容或標準統(tǒng)一。
第二步:盡快推出國際網(wǎng)絡體系結構標準。

1977年，國際標準化組織(International Organization for Standardization, ISO)成立了“計算機與信息處理標準化委員會”下屬的“開放系統(tǒng)互聯(lián)分技術委員會”，專門著手制定開放系統(tǒng)互聯(lián)的一系列國際標準。

1983年，ISO推出一個“開放系統(tǒng)互連參考模型"(Open System Interconnection/ Recommended Model, OSI-RM)的國際標準框架。模型共分7層，在標準框架下詳細規(guī)定了每一層的功能，以實現(xiàn)開放系統(tǒng)環(huán)境中的互連性、互操作性和應用的可移植性。從此，各網(wǎng)絡公司的網(wǎng)絡產(chǎn)品有了統(tǒng)一標準的依據(jù)，各種異種網(wǎng)絡的互連有了可參考的網(wǎng)絡體系結構框架。

4.第四階段:網(wǎng)絡互聯(lián)與信息離速公路

進人20世紀90年代，隨著計算機網(wǎng)絡技術的迅猛發(fā)展，特別是1993年美國宜布建立“國家信息基礎設施”(National Information Infrastructure,NII)，許多國家也都紛紛制定和建立本國的NII，從而極大地推動了計算機網(wǎng)絡技術的發(fā)展，使網(wǎng)絡發(fā)展進人了世界各個國家的骨干網(wǎng)站建設、骨干網(wǎng)絡互聯(lián)與信息高速公路的發(fā)展階段，見圖1-3 所謂“信息高速公路”，就是一個高速度、大容量、多媒體的信息傳輸網(wǎng)絡系統(tǒng)。

建設信息高速公路就是利用數(shù)字化大容量的光纖通信網(wǎng)絡，使政府機構、信息媒體，以及各大學、研究所、醫(yī)院、企業(yè)……甚至辦公室、家庭等的所有網(wǎng)絡設備全部聯(lián)網(wǎng).到那時，人們的吃、穿、住、行，以及工作、看病等生活需求都可以通過網(wǎng)絡點擊實施遠程控制，并得到優(yōu)質的服務.同時在這個階段里，網(wǎng)絡還將給人類提供比電視和電話更加豐富的信息資源和娛樂節(jié)目，信息資源實現(xiàn)了極大的共享，使用戶擁有更加自由的選擇余地。