计算机网络的演变过程

回顾计算机网络的发展历程，计算机网络经历了从简单到复杂，从单一主机到多台主机，由终端与主机之间的通信到计算机与计算机之间的直接通信等阶段，其发展过程大致可划分为以下4个阶段。

1.第一阶段:面向终端的网络

早在20世纪50年代初期，面向终端的网络也是最简单的计算机网络，其构成就是将一台主机系统通过通信线路与多个终端设备直接相连，见图1-1(a).主机是网络的中心，本地用户通过各自的终端设备共享主机的资源。这就是当时以单台主机为中心的联机终端系统，当时其终端设备不具备自主处理数据的能力，仅能完成输人输出等功能，所有数据处理和通信任务均由中央主机来完成。

在这个阶段，计算机技术和通信技术为计算机网络的诞生奠定了技术基础.如早在20世纪50年代初，美国建立的半自动地面防空系统就是将地面雷达和其他测量控制设备的信息通过通信线路汇集到一台中心计算机进行处理，开创了把计算机技术和通信技术相结合的尝试。在这一阶段的网络特征、存在问题以及演变过程如下。

网络特征:共享主机资源。

存在间题:

(1)主机负荷较重，主机既要承担通信任务又要负责数据处理。
(2)通信线路利用率低。
(3)网络可靠性差。

演变过程:随着网络用户的增多，网络出现了远端用户的接人需求。远端用户通过已有的电话通信网远程与主机相连，并共享主机的资源。其中，网络提供的接人设备为Modem(即调制解调器)，网络发展由图1-1(a)演变到图1-1(b)。此时的主机不仅要服务于本地用户，而且还要服务于远端用户。
随着远端用户逐渐增多，为了提高通信线路的利用率，在网络的末端引人了终端控制器(Terminal Control, TC)或集中器(Concentrator Device, CD)等设备，负责从终端到主机的数据集中以及从主机到终端的数据分发。为了减轻网络主机的负担，在网络的前段引人T前显处理机(Front End Processor, FEP)或通信控制器(Communication Control Unit, CCU)，专门负责与终端之间的通信控制，网络发展又由图1-1(b)演变到图1-1(c).网络发展到此时，第一次出现了数据处理和通信控制的分工，主机从繁重的通信控制中解脱出来，从而更好地发挥主机的数据处理能力。

2.第二阶段:面向内部通信的网络

第一阶段的网络只能在主机和终端之间进行通信，每台主机以及所服务的终端构成一子网，各子网间彼此独立.网络发展到第二阶段，是20世纪60年代中期，出现了多个主机的互联系统，实现了“主机与主机”之间的通信，见图1-2(a),这个阶段，每台主机服务的子网之间通信均是通过各自主机之间的直接连线实现数据的转发.其网络特征、存在问题以及演变过程如下。

网络特征:以多主机为中心。网络结构从“主机一终端”转向为“主机一主机”。存在问题:该阶段各企业的网络体系及网络产品相对独立，没有统一标准.此时的网络只能面向企业内部服务。

演变过程:随着子网间通信量的增加，由主机负责数据转发的通信网络显得力不从心.于是，新的网络设备被研制出来，即通信控制处理机(Communication Control Processor, CCP)，该设备负责主机之间的通信控制，使主机工作从通信任务中分离出来，网络发展由图1-2(a)演变到图1-2(b)网络发展到此时，网络的两层概念被正式提出，即网络由通信子网和资源子网组成。 通信子网:由通信控制处理机、通信线路和其他通信设备连接构成，负贵网络通信，完成网络数据传输、转发等信息处理任务。

资源子网:由众多主机系统、终端以及各种外围设备等组成。负责网络数据的产生和处理，并向网络用户提供网络资源和网络服务等功能。随着网络应用范围的扩大或延伸，通信子网由企业内部私有通信网络延伸到利用社会公共通信网络(如PSTN电话网、X. 25分组交换网等)，这时网络的发展由图1-2(b)演变到图1-2 (c)。随之又一新的网络接口设备被研制出来，即接口信息处理机(Interface Message Processor, IMP)，该设备主要功能是基于存储转发原理，负责数据在通信子网接口处的交换与转发。

重大事件:到20世纪60年代末，由美国国防部高级研究计划署资助建立一个实验网络，名为“阿帕网"(Advanced Research Project Agency Network, ARPANET)。该ARPANET网把位于美国不同地理位置的4所大学(洛杉矶的加利福尼亚州大学洛杉矶分校、加州大学圣巴巴拉分校、斯坦福大学、犹他州大学)主机连接起来，进行分散控制和资源共享，使用了专门的通信控制处理机，并采用分组交换技术传送信息，其尝试的通信协议就是当今流行于Internet的TCP/IP协议的主体部分。ARPANET的出现，在网络概念、网络通信协议、网络体系结构以及网络设计等方面对Internet的出现与发展具有开创和奠基的历史意义。

3.第三阶段:异种机互连的网络

进人20世纪70年代，计算机网络逐渐普及，各大计算机公司都陆续推出自己的网络体系结构以及相应的网络产品(包括软件和硬件)，如1974年IBM公司推出了自己的系统网络体系结构(System Network Architecture, SNA),1975年，DEC公司推出T自己的数字网络体系结构(Digital Network Architecture, DNA)。在当时，凡是按照 SNA网络体系结构组建的网络只能使用IBM公司的网络产品，凡是按照DNA网络体系结构组建的网络只能使用DEC公司的网络产品.也就是说，当时各公司拥有的计算机网络是一个“封闭”的网络系统，其应用的网络产品是相互独立的。

网络发展进人到第三阶段是在20世纪70年代末或80年代初。在这个阶段中，主要体现在如何构建一个标准化的网络体系结构，以使不同公司或部门的网络系统之间可以互联，可以相互兼容和增加互操作性，同时实现各公司或部门间计算机网络资源的最大共享。

如何实现异种网络体系结构的互联，推动网络标准化是一个渐进的过程。在当时大致分两步推进。

第一步:实现各公司或各部门的网络体系结构的相互兼容或标准统一。
第二步:尽快推出国际网络体系结构标准。

1977年，国际标准化组织(International Organization for Standardization, ISO)成立了“计算机与信息处理标准化委员会”下属的“开放系统互联分技术委员会”，专门着手制定开放系统互联的一系列国际标准。

1983年，ISO推出一个“开放系统互连参考模型"(Open System Interconnection/ Recommended Model, OSI-RM)的国际标准框架。模型共分7层，在标准框架下详细规定了每一层的功能，以实现开放系统环境中的互连性、互操作性和应用的可移植性。从此，各网络公司的网络产品有了统一标准的依据，各种异种网络的互连有了可参考的网络体系结构框架。

4.第四阶段:网络互联与信息离速公路

进人20世纪90年代，随着计算机网络技术的迅猛发展，特别是1993年美国宜布建立“国家信息基础设施”(National Information Infrastructure,NII)，许多国家也都纷纷制定和建立本国的NII，从而极大地推动了计算机网络技术的发展，使网络发展进人了世界各个国家的骨干网站建设、骨干网络互联与信息高速公路的发展阶段，见图1-3 所谓“信息高速公路”，就是一个高速度、大容量、多媒体的信息传输网络系统。

建设信息高速公路就是利用数字化大容量的光纤通信网络，使政府机构、信息媒体，以及各大学、研究所、医院、企业……甚至办公室、家庭等的所有网络设备全部联网.到那时，人们的吃、穿、住、行，以及工作、看病等生活需求都可以通过网络点击实施远程控制，并得到优质的服务.同时在这个阶段里，网络还将给人类提供比电视和电话更加丰富的信息资源和娱乐节目，信息资源实现了极大的共享，使用户拥有更加自由的选择余地。