计算机网络技术与应用

2023-11-04 理论教育版权反馈

【摘要】：OSI RM及标准协议的制定和完善大大加速了计算机网络的发展。很多大的计算机厂商相继宣布支持OSI标准，并积极研究和开发符合OSI标准的产品。计算机网络的发展主要表现在以下3个方面。美国政府又分别于1996年和1997年开始研究更加快速可靠的互联网2和下一代互联网，可以说，网络互联和高速计算机网络正成为最新一代计算机网络的发展方向。

计算机网络于20世纪50年代中期诞生；20世纪60年代，广域网从无到有并迅速发展；20世纪80年代，局域网取得了多项突破性技术，并日趋成熟；20世纪90年代，一方面广域网和局域网的紧密结合使得企业网络迅速发展，另一方面构建了覆盖全球的信息网络互联网，为21世纪信息社会的发展奠定了基础。

计算机网络的发展经历了一个从简单到复杂的过程，从为解决远程数据信息的搜集和处理而形成的联机系统开始，发展到以资源共享为目的而互联起来的计算机群，计算机网络的应用渗透到社会生活各个领域。到目前为止，其发展过程基本上可分为以下四个阶段。

第一阶段（20世纪50年代—60年代末期）：以单台计算机为中心的远程联机系统，构成面向终端的计算机通信网络。

第二阶段（20世纪60年代末期—70年代中后期）：多个自主功能的主机通过通信线路互联，形成资源共享的计算机网络。

第三阶段（20世纪70年代末期—80年代中后期）：这个阶段形成具有统一的网络体系结构、遵循国际标准化协议的计算机网络。

第四阶段（20世纪80年代末期至今）：向互联、高速、智能化方向发展的计算机网络。

1.面向终端的计算机通信网络

1946年，世界上第一台电子计算机ENIAC在美国诞生时，计算机技术与通信技术并没有直接的联系。20世纪50年代初，美国为了自身的安全，在美国本土北部和加拿大境内，建立了一个半自动地面防空系统SAGE（赛其系统），进行了计算机技术与通信技术相结合的尝试。

人们把这种以单台计算机为中心的联机系统称为面向终端的远程联机系统，该系统是计算机技术与通信技术相结合而形成的计算机网络的雏形，因此也称为面向终端的计算机通信网络。20世纪60年代初，美国航空订票系统Sabre就是这种计算机通信网络的典型应用，该系统由一台中心计算机和分布在全美范围内的2000多个终端组成，各终端通过电话线连接到中心计算机上。

具有通信功能的单机系统的典型结构是计算机通过多重线路控制器与远程终端相连，其网络连接如图1-1所示。

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图1-1　单机系统的典型结构

上述单机系统主要有以下两个缺点。

（1）主机既要负责数据处理，又要管理与终端的通信，因此主机的负担会过重。

（2）由于一个终端单独使用一根通信线路，造成通信线路利用率低。此外，每增加一个终端，线路控制器的软、硬件都需要做出很大的改动。

为了减轻主机的负担，可在通信线路和计算机之间设置一个前端处理设备——前端处理机（FEP）。前端处理机专门负责与终端之间的通信控制，而让主机进行数据处理。为提高通信效率，减少通信费用，在远程终端比较密集的地方增加一个集中器，集中器的作用是把若干个终端经低速通信线路集中起来，连接到高速线路上。然后，经高速线路与前端处理机连接，前端处理机和集中器由小型计算机承担。这种结构也称为具有通信功能的多机系统，如图1-2所示。

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图1-2　具有通信功能的多机系统

2.多个自主功能的主机通过通信线路互联的计算机网络

这种由多个自主功能的主机通过通信线路互联的计算机网络通常被划分为资源子网和通信子网，如图1-3所示。(www.chuimin.cn)

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图1-3　计算机互联网络的逻辑结构

资源子网由网络中的所有主机、终端、终端控制器、外设（如网络打印机、磁盘阵列等）和各种软件资源组成，负责全网的数据处理和向网络用户（工作站或终端）提供网络资源与服务。通信子网由各种通信设备和线路组成，承担资源子网的数据传输、转接和变换等通信处理工作。

网络用户对网络的访问可分为以下两类。

（1）本地访问。对本地主机的访问，不需要经过通信子网，只是在资源子网的内部进行。

（2）网络访问。通过通信子网访问远程主机上的资源。

3.遵循国际标准化协议的计算机网络

计算机网络发展的第三阶段是网络体系结构的形成与网络协议的国际化和标准化。20世纪70年代末，国际标准化组织ISO（International Organization for Standardization）与信息处理标准化技术委员会成立了一个专门机构，研究和制定网络通信标准，以实现网络体系结构的国际标准化。1984年，ISO正式颁布了一个称为“开放系统互联基本参考模型”的国际标准ISO 7498，简称OSI RM（Open System Interconnection Basic Reference Model），即著名的OSI 7层模型。OSI RM及标准协议的制定和完善大大加速了计算机网络的发展。很多大的计算机厂商相继宣布支持OSI标准，并积极研究和开发符合OSI标准的产品。

遵循国际标准化协议的计算机网络具有统一的网络体系结构，厂商需按照共同认可的国际标准开发自己的网络产品，从而保证不同厂商的产品可以在同一个网络中进行通信，这就是“开放”的含义。

目前，存在两种占主导地位的网络体系结构：一种是国际标准化组织ISO提出的OSI RM（开放系统互联基本参考模型），另一种是互联网所使用的事实上的工业标准TCP/IP RM（TCP/IP参考模型）。

4.互联网络与高速网络

从20世纪80年代末开始，计算机网络技术进入新的发展阶段，其特点是：互联、高速和智能化。计算机网络的发展主要表现在以下3个方面。

1）发展了以Internet为代表的互联网络

20世纪90年代末至今，由于局域网技术发展成熟，出现了光纤及高速网络技术、多媒体网络和智能网络，整个网络就像一个对用户透明的大的计算机系统，发展为以Internet为代表的互联网。

2）发展高速网络

1993年，美国政府公布了“国家信息基础设施”行动计划（National Information Infrastructure，NII），即“信息高速公路计划”，这里的“信息高速公路”是指数字化大容量光纤通信网络，这种网络可以把政府机构、企业、大学、科研机构和家庭的计算机连为一体。美国政府又分别于1996年和1997年开始研究更加快速可靠的互联网2（Internet 2）和下一代互联网（Next Generation Internet），可以说，网络互联和高速计算机网络正成为最新一代计算机网络的发展方向。

3）研究智能网络

随着网络规模的增大与网络服务功能的增多，各国正在开展智能网络IN（Intelligent Network）的研究，以便更加合理地进行各种网络业务的管理，真正以分布和开放的形式向用户提供服务。

智能网的概念是美国于1984年提出的，智能网的定义中并没有人们通常理解的“智能”含义，它仅仅是一种“业务网”，目的是提高通信网络开发业务的能力。它的出现引起了世界各国电信部门的关注，国际电联（ITU）于1988年开始将其列为研究课题。1992年，ITU-T正式定义了智能网，制定了一个能快速、方便、灵活、经济、有效地生成和实现各种新业务的体系。该体系的目标是应用于所有的通信网络，即不仅可应用于现有的电话网、N-ISDN网和分组网，还适用于移动通信网和B-ISDN网。随着时间的推移，智能网络的应用将向更高层次发展。

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