计算机网络与因特网的发展计算机通信与网络

现代计算机技术与通信技术的结合——计算机网络的产生现代计算机技术通信技术计算机网络1.1计算机网络与因特网的发展通信技术的发展1835年莫尔斯(S.F.Morse)发明电报1837年发明莫尔斯电码，莫尔斯电磁式有线电报问世1886年马可尼发明无线电报机1876年贝尔(A.G.Bell)发明电话机1878年人工电话交换局出现1892年史瑞桥自动交换局设立1912年美国Emerson公司制造出世界上第一台收音机1925年英国人约翰.贝德发明世界上第一台电视机1930年代控制论，信息论等理论形成数据传输信道的发展同轴电缆，双绞线，光纤，越洋海底电缆微波信道，短波信道，无线通信卫星通信最近50年通信技术的发展：数据传输技术的发展基带传输，频带传输及调制技术同步技术，多路复用技术、数据交换技术编码、加密、差错控制技术数据通信网、设备、协议20世纪80年代后电报用户电报、智能电报电话自动电话、程控电话可视图文电话、IP电话移动无线通信、多媒体技术、数字电视…计算机技术的发展计算机技术的发展有赖于硬、软件技术的发展，而元件的发展，对其影响特别大，与通信技术的结合后，更是如虎添翼。（1）计算机硬件的发展1946年起第一代电子管计算机1958年起第二代晶体管计算机1965年起第三代集成电路计算机1971年起第四代大规模集成电路计算机（2）计算机软件的发展操作系统：最初，使用计算机，直接面向计算机硬件以后，单用户操作系统后来，批处理、多道程序运行分时、多用户操作系统分布式操作系统……语言：机器指令，二进制码编程符号语言编程，汇编语言程序翻译六十年代后，高级语言网络发展的三个阶段：1.面向终端的计算机网络。用一台中央主机连接大量的地理位置上处于分散位置的终端。2.计算机—计算机网络。多台计算机互连的系统，如IBM的SNA网，DEC的DNA网，但相对独立，未有统一标准。3.开放式标准化网络。国际标准化组织ISO颁布了“开放系统互连参考模型”的OSI/RM七层模型。全世界网络产品有了统一标准。计算机网络的发展过程早期，使用“终端－通信线路－计算机”结构，由一台主机与若干台终端，通过通信装置连接到电话系统组成，通信装置是调制解调器，将计算机或终端发出的数字信号变换为可在电话交换系统中传输的模拟信号，或进行相反变换。这个阶段还不是计算机网络，只是网络的雏形。1.面向终端的计算机网络计算机大型机主机终端以后，为减轻主机负担，用一台计算机（称前端处理机）专门负责与终端的通信工作；为提高线路利用率，降低成本，用低速线路把地理位置靠近的终端送来的信息通过集中器（Concentrator）先汇总，再用高速线路把汇总的信息送入主机去处理。通信前端处理机、集中器主机I/O设备主机主机I/O设备终端终端前置机电话交换网终端终端终端Modem线路集中器Modem面向终端的计算机网络到了第二阶段，发展到将分散于各地的计算机用通信链路连接起来，使它们彼此之间能进行数据通信，交换数据，共享资源,此时出现了“计算机－计算机网络”2.计算机-计算机网络世界上第一个分组交换网由美国国防部高级研究计划局DARPA(DefenseAdvancedResearchProjectAgency)于1969年(冷战时期)建立，目的是建立一个用于军事的作战指挥网络系统。原理：分组交换构成：IMP、HOST四个节点：UCLA、SRI、UCSantaBarbara、U.OfUtah目的：远程登录最早的分组交换网ARPANET最初的ARPANET设计Node1:UCLA(30August)System,OS:SDSSIGMA7,SEXNode2:SRI(1October)MenloPark,CASDS940/GenieNode3:UCSB(1November)IBM360/75,OS/MVTNode4:UniversityofUtah(December)DECPDP-10,Tenex新出现的网络需满足的基本要求网络用于计算机之间数据传送，而非用于打电话。网络能够连接不同类型的计算机所有的网络结点同等重要，大大提高网络的生存性。计算机在进行通信时，必须有冗余的路由。网络的结构尽量简单，并能非常可靠地传送数据。ARPANET的贡献ARPANET是计算机网络技术发展的一个重要的里程碑，它对计算机网络技术发展的主要贡献表现在以下几个方面：完成了对计算机网络定义、分类的研究；提出了资源子网、通信子网的网络结构概念；研究了分组交换方法；采用了层次结构的网络体系结构模型与协议体系资源子网与通信子网(边缘部分与核心部分)通信子网资源子网CCPCCPCCPCCPCCPCCPHostHostHostHostHostHost图1-1HOST：主机CCP：通信控制处理机(ARPANET中称IMP)，现在演变成路由器(Router)。计算机网络要完成数据处理与数据通信两大基本功能，那么计算机网络从逻辑功能上就可以分为资源子网和通信子网两部分，功能界面清晰；资源子网是网络的边缘部分，由主机系统(端系统)组成；资源子网负责数据处理业务，向网络用户提供通信和资源共享的各类网络服务；通信子网是网络的核心部分，由路由器、通信线路与其它通信设备组成，向网络边缘中的大量主机提供连通性，完成网络数据传输、转发等通信处理任务。资源子网与通信子网(边缘部分与核心部分)在发送方，将一个大的报文分割成很多小的分组，每个分组单独传输到接收方，接收方再把它们组装成原来的报文。目的：提高传输效率和减小延迟。分组交换的原理每个分组单独传输到接收方各大计算机公司相继推出自己的网络体系结构：IBMSNA(SystemNetworkArchitecture)DECDNA(DigitalNetworkArchitecture)等1974年推出TCP/IP参考模型。ARPANETIMP之间的通信协议由原来的NCPTCP/IP。LAN的兴起：1976年，Metcalfe提出了EthernetLAN的概念Xerox公司的XNS(PaloAltaBusEthernet)英国剑桥大学的CambridgeRingIBM公司的TokenRing计算机网络的进一步发展3.开放式标准网络封闭系统与开放系统:各自研制的网络没有统一的网络体系结构，要把不同厂家提供的网络产品实现互连十分困难，这种自成体系的系统称为“封闭”系统。1984年，国际标准化组织ISO正式颁布OSI/RM（“开放系统互连参考模型”），为协调标准的研制提供了一个共同基础，使得它们有了一致的框架。只要遵循OSI标准，一个系统就可以和位于世界上任何地方的、也遵循这同一标准的其它任何系统进行通信。这样的系统我们称为“开放”系统。70年代后期，人们看到网络体系结构与协议标准的不统一，造成异型机连网与异型网互联的困难，这些问题会限制计算机网络自身的发展和应用。因此，网络体系结构与网络协议必须走国际标准化的道路，网络的发展进入第三阶段；在80年代，ISO与CCITT等组织分别为参考模型的各个层次制订了一系列的协议标准，组成了一个庞大的OSI基本协议集；ISO/OSI参考模型与协议的研究成果对推动网络体系结构理论发展的作用是重大的。ISO/OSI参考模型的研究因特网发展也分为三个阶段：1969年ARPANET建立，最初为单个的分组交换网1983年TCP/IP协议成为标准协议1983年ARPANET分解成两个网络：ARPANET——进行实验研究用的科研网MILNET——军用计算机网络1983-1984年形成因特网Internet1990年ARPANET正式宣布关闭1.从单个网络ARPANET向互联网发展。ARPA70年代中期开始研究多种网络的互连，1983年有了TCP/IP，以太网诞生。因特网发展的三个阶段2.建成三级结构的因特网。NSFNET的三级计算机网络，分为主干网、地区网、校园网(企业网)1986年NSF建立了国家科学基金网NSFNET，它是一个三级计算机网络：主干网地区网校园网1991年美国政府决定将因特网主干网转交给私人公司来经营，并开始对接入因特网的单位收费1993年因特网主干网速率提至45Mb/s（T3速率）因特网发展的三个阶段1993年NSFNET逐渐被若干个商用的ISP网络所代替。1994年4个网络接入点NAP(NetworkAccessPoint)被创建，分由4个电信公司经营。1994年~因特网逐渐演变成多层次ISP结构的网络。名词:NAP:用来交换因特网上流量的结点。在NAP中安装有性能很好的交换设施。ISP:因特网服务提供商3.形成多层次ISP结构的因特网。三层ISP结构，NAP今日的多层次ISP结构的因特网大致上可将因特网分为以下五个接入级：网络接入点NAP国家主干网（主干ISP）地区ISP本地ISP校园网、企业网或PC机上网用户网络把许多计算机连接在一起，而因特网则把许多网络连接在一起。因特网成为“网络的网络”。多级结构的因特网主机到主机的通信可能经过多种ISP大公司地区ISP网络接入点NAP（对等点）公司校园网主干服务提供者校园网校园网校园网校园网本地ISP地区ISP地区ISP地区ISP本地ISP本地ISP大公司大公司网络接入点NAP（对等点）关于因特网的标准化工作ISOC:InternetSocietyIAB:InternetArchitectureBoardIRSG:InternetResearchSteeringGroupIESG:InternetEngineeringSteeringGroupIRTF:InternetResearchTaskForceIETF:InternetEngineeringTaskForce制订因特网的正式标准的四个阶段因特网草案(InternetDraft)：在这个阶段还不是RFC文档建议标准(ProposedStandard)：从这个阶段开始就成为RFC文档草案标准(DraftStandard)因特网标准(InternetStandard)各种RFC之间的关系因特网草案建议标准草案标准因特网标准历史的RFC实验的RFC提供信息的RFC6种RFC因特网的端系统间的通信方式客户服务器(C/S)方式：客户(client)和服务器(server)是指通信中涉及的两个应用进程，它们的关系是进程之间服务和被服务的关系。客户是首先提出服务请求的一方，服务器是被动提供服务的一方，服务器可同时处理多个远地或本地客户地请求。对等连接(peer-to-peer,P2P)方式：两个主机通信时，只要两个主机都运行了对等连接软件(P2P软件)，它们就可以进行平等的、对等连接通信，这时，双方都可以下载对方存储在硬盘在我的共享文档，这种工作方式也称为P2P文件共享。P2P方式从本质上看仍然是使用客户服务器方式，只是对等连接中的每一个主机既是客户又同时是服务器。P2P工作方式可支持大量对等用户同时工作。20世纪80年代铁路、公安、银行、军队等系统相继建立各自的专用计算机广域网。同时，许多单位都纷纷组建局域网1989年11月第一个公用分组交换网CNPAC建成运行1993年9月建成新的中国公用分组交换网80年代后期科学研究机构相继开展互联网国际合作1989年世界银行贷款项目“中关村地区教育与科研示范网络（NCFC）”立项1994年4月20日NCFC连入Internet的64K国际专线开通,标志中国真正加入到国际互联网的行列之中计算机网络在我国的发展九十年代建立了四大互联网络:中国公用计算机互联网CHINANET、中国教育和科研计算机网CERNET、中国科学技术网CSTNET、中国金桥信息网CHINAGBN这四大网络于1997年4月26日相互连通CERNET与中国公用计算机互联网除了上述四大公用计算机网络之外,我国又陆续建设了:中国网通公用互联网CNCNET中国国际经济贸易互联网CIETNET中国移动互联网CMNET中国长城互联网CGWNET中国卫星集团