计算机网络技术的发展

2023-10-19 理论教育版权反馈

【摘要】：计算机网络发展到今天，经历了一个从简单到复杂、从单机到多机、从终端与计算机的通信到计算机之间直接通信的发展过程。计算机网络的使用，也为各个国家和地区带来了较好的经济效益和社会效益。OSI 模型是计算机网络走向成熟的标志。未来计算机网络的发展目标是向用户提供声音、图形、图像等综合服务，实现用户间快速的、多媒体及个性化的通信。

计算机网络发展到今天，经历了一个从简单到复杂、从单机到多机、从终端与计算机的通信到计算机之间直接通信的发展过程。

计算机网络的发展可以分为四个阶段：面向终端的计算机网络、多机系统互联的计算机网络、标准化的计算机网络和网络互联与高速化、综合化的网络。

（1）面向终端的计算机网络阶段（20世纪50年代中期至60年代中期）

面向终端的计算机网络是早期计算机网络的主要形式，出现在20世纪50年代中期。它的主要特点是，以单个计算机为中心，属于远程联机系统。这种网络是用一台中央主机连接大量的、地理位置分散的终端所形成的系统。

早期的面向终端系统称为具有通信功能的联机系统，其系统结构如图1.1所示，整个系统主要由主机和远程终端两部分组成。主机端增加通信控制功能和管理软件，主要目的是提高整个系统的工作效率，减少人工干预。

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图1.1　具有通信功能的联机系统

这种系统存在两个缺点：一是主机既要承担数据处理的工作又要承担通信任务，负担较重；二是系统中每台远程终端都通过一条通信线路与主机连接，不仅线路利用率低、费用高，特别是终端远离主机时，这个缺点尤为明显。

为减轻主机负担，20世纪60年代出现了具有通信功能的多机系统，其系统结构如图1.2所示。这种系统在主机和通信线路间设置了通信控制处理机（CCP）或前端处理机（FEP），让CCP 或FEP 专门与终端进行通信；同时，为了提高通信线路的利用率，在终端密集的区域设置线路集中器，使多个终端先与集中器连接，然后集中器再通过统一的高速线路与远程主机相连，这样可以实现多个终端共享通信线路，从而大大降低通信线路的费用。

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图1.2　具有通信功能的多机系统

（2）多机系统互联的计算机网络阶段（20世纪60年代后期至70年代后期）(www.chuimin.cn)

第二代计算机网络的发展时期在20世纪60年代后期到70年代后期。这个阶段的计算机网络特点：系统以多台计算机为中心，各台计算机通过通信线路连接，相互交换数据及传送软件。这个时期的计算机网络系统结构如图1.3所示。

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图1.3　多机系统互联的计算机网络

这段时期，人们将多个系统主机间用高速线路及前端处理机连接起来，实现系统间交换信息、传递数据、相互调用软件以及调用其中任意主机的任何资源，进行各种业务联系。这时的计算机网络也真正具有了“网”的概念。

（3）标准化的计算机网络阶段（20世纪70年代末至80年代末）

ARPA 网的出现，为计算机网络的发展奠定了基础，促使很多国家和地区开始组建自己的网络。计算机网络的使用，也为各个国家和地区带来了较好的经济效益和社会效益。但是，在组建网络时根本性的不足是没有统一的网络体系结构，即各个网络内部遵循各自的通信标准，网络间没有一致的信息格式和协议。这种状况使得不同制造商生产的计算机及网络设备互联起来十分困难，网络的实现、扩充和变动很麻烦。这个问题在20世纪70年代后期引起了人们的重视，各大计算机公司和计算机研制部门纷纷投入大量的人力、物力和财力，相继推出了自己的计算机网络体系结构，以及实现该体系结构的软硬件产品，期望能够在自己公司范围内统一计算机网络标准。例如：1974年，IBM 公司提出了SNA 的系统网络体系结构；1975年，DEC公司提出了面向分布式网络的数字网络体系结构DNA；1976年，UNIVAC 公司提出了分布式控制体系结构DCA。这样，用户只要购买该公司的网络产品，自备或租用通信线路，就可以达到组建或扩展计算机网络的目的。

为了适应计算机网络迅速发展的需要，国际标准化组织（International Organization for Standardization，ISO）在研究、吸收现有网络体系结构经验的基础上，提出了一个试图使各种计算机在世界范围内互联成网的标准框架，即开放系统互联参考模型OSI/RM（Open System Interconnection/Reference Model）。所谓“开放”，指只要遵循OSI 标准，这个系统就可以与世界上任何地方也同样遵循此标准的其他任何系统进行通信。OSI 模型为研究、设计、改造和实现新一代计算机网络系统提供了功能上和概念上的框架，是一个指导性的标准。然而，在市场化方面，OSI 模型并未取得预想的应用前景。20世纪90年代初，虽然整套OSI 模型的国际标准都已制定出来，但由于TCP/IP 协议簇已经成为占主导地位的商用体系结构，并在互联网中得到广泛的应用，因此，TCP/IP 协议簇取代OSI 模型，被认为是事实上的国际标准。

在市场化方面，OSI 模型虽然并未取得成功，但它的出现使人们对计算机网络有了统一的认识，从此，计算机网络进入标准化的阶段。OSI 模型是计算机网络走向成熟的标志。

（4）网络互联与高速化、综合化的计算机网络阶段（20世纪80年代末至今）

从20世纪80年代末开始，计算机网络得到了迅猛发展。在传输介质方面，出现了光纤这种高速的通信方式；在应用方面，出现了多媒体网络、宽带综合业务数字网（B-ISDN）及智能网。随着计算机网络技术的飞速发展，相继出现了高速以太网、光纤分布式数字接口（FDDI）、快速分组交换技术（包括帧中继、ATM）等，计算机网络进入了网络互联及高速网络阶段。

20世纪90年代中后期，全球以Internet 为核心的高速计算机互联网络已经逐渐形成，Internet成为人类最重要的、最大的知识宝库。进入21世纪，计算机网络则向着综合化、宽带化、智能化和个性化方向发展，未来的计算机网络将更关注于安全、服务质量。“信息高速公路”概念的提出，给人们展示了以计算机网络为基础设施的信息化社会的美好前景。未来计算机网络的发展目标是向用户提供声音、图形、图像等综合服务，实现用户间快速的、多媒体及个性化的通信。同时，随着物联网技术的发展，传感器设备可以与互联网相连接，出现了一些新的应用领域，如智能家居、智能校园等。P2P、云计算等技术也使得服务器和客户端融为一体，带来了新的应用场景。

计算机网络技术的发展

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