计算机网络发展历史与趋势

2016-11-12

计算机网络发展历史与趋势

自上世纪50 年代开始，人们及各种组织机构使用计算机来管理他们的信息的速度迅速增长。早期，限于技术条件使得当时的计算机都非常庞大和非常昂贵，任何机构都不可能为雇员个人提供使用整个计算机，主机一定是共享的，它被用来存储和组织数据、集中控制和管理整个系统。所有用户都有连接系统的终端设备，将数据库录入到主机中处理，或者是将主机中的处理结果，通过集中控制的输出设备取出来。通过专用的通信服务器，系统也可以构成一个集中式的网络环境，使用单个主机可以为多个配有I/O 设备的终端用户(包括远程用户)服务。这就是早期的集中式计算机网络，一般也称为集中式计算机模式。它最典型的特征是：通过主机系统形成大部分的通信流程，构成系统的所有通信协议都是系统专有的，大型主机在系统中占据着绝对的支配作用，所有控制和管理功能都是由主机来完成。

随着计算机技术的不断发展，尤其是大量功能先进的个人计算机的问世，使得每一个人都可以完全控制自己的计算机，进行他所希望的作业处理。当以个人计算机(PC)方式呈现的计算能力发展成为了独立的平台，这导致了一种新的计算结构---分布式计算模式的诞生。

一般来讲，计算机网络的发展可分为四个阶段

第一阶段：计算机技术与通信技术相结合，形成面向终端的计算机网络;

第二阶段：在计算机通信网络的基础上，完成网络体系结构与协议的研究，形成了计算机网络;

第三阶段：在解决计算机连网与网络互连标准化问题的背景下，提出开放系统互连参考模型与协议，促进了符合国际标准的计算机网络技术的发展;

第四阶段：计算机网络向互连、高速、智能化方向发展，并获得广泛的应用。

面向终端的计算机网络阶段

在上个世纪50 年代，由于计算机的造价昂贵，所以计算机资源匮乏且放置集中。需要使用计算机的用户必须亲自携带程序，到放置计算机的机房进行手工操作，这为用户使用计算机带来了极大的不便。而具有收发功能的终端机(terminal)的出现解决了这一问题，人们通过通信线路将计算机与终端相连，通过终端进行数据的发送和接收，这种“终端-通信线路-计算机”的模式被称为远程联机系统，由此开始了计算机和通信技术

相结合的年代，远程联机系统就被称为第一代计算机网络。

以单个计算机为中心的远程联机系统，构成面向终端的计算机网络。用一台中央主机连接大量的地理上处于分散位置的终端。如50 年代初美国的SAGE 系统。

为减轻中心计算机的负载,在通信线路和计算机之间设置了一个前端处理机FEP 或通信控制器CCU 专门负责与终端之间的通信控制,使数据处理和通信控制分工。在终端机较集中的地区，采用了集中管理器(集中器或多路复用器)用低速线路把附近群集的终端连起来,通过MODEM 及高速线路与远程中心计算机的前端机相连。这样的远程联机系统既提高了线路的利用率，又节约了远程线路的投资。

远程联机系统的结构特点是单主机多终端，所以从严格意义上讲，并不属于计算机网络范畴。

计算机—计算机网络阶段

60年代中期，出现了多台计算机互连的系统，开创了“计算机-计算机”通信的时代。美国的ARPA网，IBM的SNA网，DEC的DNA网都是成功的典例。这个时期的网络产品是相对独立的，未有统一标准。

远程联机系统发展到一定的阶段，计算机的用户希望使用其他计算机系统的资源。同时，拥有多台计算机的大企业也希望各计算机之间可以进行信息的传输与交换。于是在20世纪60 年代出现了以实现“资源共享”为目的的多计算机互连的形态。在这个阶段，对整个系统的通信可靠性和准确性提出了更高的要求。系统中采用在计算机和线路之间设置通信控制处理机(CCP：communication control processor)的方式来提高系统性能，如图1.10所示。

这一阶段结构上的主要特点是：以通信子网为中心，多主机多终端。1969 年在美国建成的ARPAnet 是这一阶段的代表。在ARPAnet 上首先实现了以资源共享为目的不同计算机互连的网络，它奠定了计算机网络技术的基础，成为今天因特网的前身。

开放式标准化网络阶段

上个世纪60 年代末ARPAnet等的成功运用极大地刺激了各计算机公司对网络的热衷，自70 年代中期开始，各大公司在宣布各自网络产品的同时，也公布了各自采用的网络体系结构标准，提出成套设计网络产品的概念。例如，IBM 公司于1974 年率先提出了“系统网络体系结构”(SNA)，DEC 公司于1975 公布“分布网络体系结构”(DNA)，UNIVAC 公司则于1976 年提出了“分布式通信网络体系结构”(DCA)。在这个时期，不断出现的各种网络虽然极大地推动了计算机网络的应用，但是众多不同的专用网络体系标准给不同网络间的互连带来了很大的不便。鉴于这种情况，国际标准化组织(ISO)于1977 年成立了专门的机构从事“开放系统互连”问题的研究，目的是设计一个标准的网络体系模型。1984 年ISO 颁布了“开放系统互连基本参考模型”，这个模型通常被称作OSI 参考模型。只有标准的才是开放的OSI 参考模型的提出引导着计算机网络走向开放的标准化的道路，同时也标志着计算机网络的发展步入了成熟的阶段。从此，网络产品有了统一标准，促进了企业的竞争，大大加速了计算机网络的发展。

在OSI参考模型推出后，网络的发展道路一直走标准化道路，而网络标准化的最大体现就是Internet的飞速发展。现在Internet已成为世界上最大的国际性计算机互联网。Internet遵循TCP/IP参考模型，由于TCP/IP仍然使用分层模型，因此Internet仍属于第三代计算机网络。

高速、智能的计算机网络阶段

计算机网络经过第一代、第二代和第三代的发展，表现出其巨大的使用价值和良好的应用前景。进入2 0世纪9 0年代以来，微电子技术、大规模集成电路技术、光通信技术和计算机技术不断发展，为网络技术的发展提供了有力的支持;而网络应用正迅速朝着高速化、实时化、智能化、集成化和多媒体化的方向不断深入，新型应用向计算机网络提出了挑战，新一代网络的出现已成必然。

计算机网络的发展既受到计算机科学技术和通信科学技术的支撑，又受到网络应用需求的推动。如今，计算机网络从体系结构到实用技术已逐步走向系统化、科学化和工程化。作为一门年轻的学科，它具有极强的理论性、综合性和依赖性，又具有自身特有的研究内容。它必须在一定的约束条件下研究如何合理、有效地管理和调度网络资源(如链路、带宽、信息等)，提供适应不同应用需求的网络服务和拓展新的网络应用。

网络带宽的不断提高，更加刺激了网络应用的多样化和复杂化，多媒体应用在计算机网络中所占的份额越来越高，同时，用户不仅对网络的传输带宽提出越来越高的要求，对网络的可靠性、安全性和可用性等也提出了新的要求。为了向用户提供更高的网络服务质量，网络管理也逐渐进入了智能化阶段，包括网络的配置管理、故障管理、计费管理、性能管理和安全管理等在内的网络管理任务都可以通过智能化程度很高的网络管理软件来实现。计算机网络已经进入了高速、智能的发展阶段。

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