计算机网络简史及发展方向

计算机网络简史及发展方向1是20世纪60年代美苏冷战时期的产物。60年代初，美国国防部领导的远景研究规划局ARPA(AdvancedResearchProjectAgency)提出要研制一种生存性(survivability)很强的网络。传统的电路交换(circuitswitching)的电信网有一个缺点：正在通信的电路中有一个交换机或有一条链路被炸毁，则整个通信电路就要中断。如要改用其他迂回电路，必须重新拨号建立连接。这将要延误一些时间。2计算机网络的产生背景计算机网络简史3ARPANET1960，兰德公司雇员PaulBaran提出了高度分布式和容错的方案，但AT&T没采用。直到1957年苏联建立Sputnik，美国急了。成立了ARPANET研究组织。1967年转移到网络上，并重新引用PaulBaran的设计思想。但ARPANET不适合跨多个网络运行，这导致了更多有关协议的研究工作，最终TCP/IP被大家接受。计算机网络简史4网络与因特网网络把许多计算机连接在一起。因特网则把许多网络连接在一起。(a)(b)网络互联网（网络的网络）结点链路计算机网络简史5计算机网络向用户提供的最重要的功能连通性——计算机网络使上网用户之间都可以交换信息，好像这些用户的计算机都可以彼此直接连通一样。共享——即资源共享。可以是信息共享、软件共享，也可以是硬件共享。6计算机网络的发展阶段：1.面向终端的计算机网络主要特征：通过多重线路控制器与远程终端相连前端处理机（FEP）专门负责与终端之间的通信控制，而让主机进行数据处理只提供终端和主机之间的通信，子网之间无法通信典型应用：远程终端计算机系统：通过Modem（调制解调器）和PSTN（公用电话网）向远程终端用户提供共享资源服务计算机网络简史7计算机网络的发展阶段：2.计算机网络阶段（局域网）主要特征：多个主机互联，实现计算机和计算机之间的通信。包括：通信子网、用户资源子网。终端用户可以访问本地主机和通信子网上所有主机的软硬件资源。电路交换和分组交换。典型应用在共享介质通信网平台上的共享文件服务器结构，客户机/服务器模式计算机网络简史8从主机为中心到以网络为中心主机终端以主机为中心以分组交换网为中心主机分组交换网9计算机网络的发展阶段：3.计算机网络互联阶段（广域网、Internet）主要特征：国际标准化组织(ISO)制订：开放体系互联基本参考模型（OSI/RM），不同计算机网络之间实现互连。OSI基本协议集（七层协议模型）典型应用：高速计算机互联网络即Internet已经形成，网络互联和高速计算机网络成为最新一代的计算机网络发展方向计算机网络简史10中国计算机网络的发展历史第一阶段从l986年到l994年，这个阶段主要是通过中科院高能所网络线路，实现了与欧洲及北美地区的EMAIL通信。l989年，中国的CHINAPAC(X.25)公用数据网基本开通l990年开始，国内科研单位先后将自己的计算机以x.28或x.25与CHINAPAC相连接l993年3月，中国科学院(CAS)高能物理研究所(IHEP)经SLAC机器的转接，可以实现与INTERNET通信，64KBPS的专线信道计算机网络简史第二阶段从1994年到1995年，是教育科研网发展阶段开通国际INTERNET的64KBPs专线连接建成中国教育和科研网(CERNET)第三阶段是1995年以后，开始了商业应用阶段l995年5月邮电部开通了中国公用INTERNET网即CHINANETl996年9月CHINAGBN开通，各地ISP也纷纷开办11计算机网络简史中国计算机网络的发展历史12网络技术的发展方向网络技术的分代第1代网络技术是模拟通信技术。早期端到端的金属实线连接：用于电话和电报频分复用技术（FDM）第1代网络技术的基础是FDM＋交换（通过人工或自动交换设备）。13网络技术的发展方向网络技术的分代第2代网络技术是基于时分复用（TDM）技术的数字通信技术，同步传送网(SDH)和数字数据网(DDN)基于TDM的数字通信技术设计严谨，体系完整，完成了作为一代通信技术的使命网络技术的分代第3代网络技术是基于统计复用的分组数据通信技术，信息被打成一个个的数据包（分组），数据包是传送的基本单元，通过数据包的传送实现通信。TCP/IP是网络技术的重大突破和创新，IP网络技术不仅完全统治了网络层，而且分组传送网也都采用的是IPBase的技术14网络技术的发展方向15网络技术的发展方向网络4.0与IPv6IPv4不是为互联网设计的，随着互联网的发展，会暴露出一些问题典型的地址问题，IPv4只有32bit的地址空间（约43亿个地址），根本无法满足发展的需要IPv6除解决地址的扩展性问题外，与IPv4相比没有实质性的改变。工业互联网、融合ICT信息基础设施和第5代移动通信是网络技术面临的三大应用场景，是第4代网络技术必须支持的场景工业互联网要求网络能够支持：智能化制造、网络化协同、个性化定制和产业化服务；16网络技术的发展方向网络4.0与IPv6融合ICT信息基础设施要求网络有能力将云计算和大数据等IT基础设施提供给广泛用户，从而要求云内网、云间网和云到用户网是一体化网络；第5代移动通信要求网络技术上有重大突破，到第4代为止的移动通信网从技术本质上没有IP化，数据分组技术还仅局限于网关之内的所谓“骨干网”区域，网关到用户间的通信从技术本质来说，还是基于TDM技术的“隧道”。17网络技术的发展方向第4代网络技术因为ICT技术融合的发展，第4代网络技术中，需要考虑两个体系架构：网络体系架构和组网体系架构。组网技术（1）虚拟网络技术包括：虚拟网元技术和虚拟网络技术。虚拟网元：硬件和软件是分离的，硬件资源来自“云化”数据中心的IT资源池中的一个虚拟机（VM）或者一个虚拟容器，将相关软件加载到VM或一个虚拟容器中就构成虚拟网元18网络技术的发展方向第4代网络技术（1）虚拟网络技术虚拟网络技术：将虚拟网元连接成虚拟网络，主要利用业务功能链的技术，网元和网元间连接都只是逻辑意义上的存在。虚拟网络在网络的性能上，与同等的实体网络没有差别。（2）NFVNFV通过将实体网元设备的功能抽象和软硬件解耦，使网络设备功能不再依赖于专用硬件，网元设备所需要的IT资源可以充分灵活共享，实现新业务的快速开发和部署，实现根据实际业务需求进行自动部署、弹性伸缩、故障隔离和自愈等。可以采用标准的x86服务器、存储和交换设备构成云化数据中心，云化数据中心的IT资源构成的虚拟机来取代网元设备中的硬件。19网络技术的发展方向第4代网络技术（2）NFV20网络技术的发展方向第4代网络技术（3）SDNSDN有3种说法：a)软件定义组网技术(softwaredefinednetworking)，技术本质有两点：控制与转发分离技术；网管智能化b)软件驱动网络(softwaredrivennetwork)，目的是建立业务网和承载网之间的联系，实现业务层对网络的配置等方面的驱动c)软件定义网络(softwaredefinednetworks)，斯坦福一开始提出来的原始理念，它可以用来设计和建设网络的创新平台21网络技术的发展方向（4）混合组网技术混合组网涉及两个方面的问题：实体组网和虚拟组网的混合；SDN和NFV的混合。22网络技术的发展方向网络架构网络架构决定网络的性能。IPv6要解决安全问题、服务质量问题、可扩展性问题和移动性问题等，IPv6没有实现原定的设计目标；第4代网络技术的核心是设计一个新的分组数据网业界的相关探索：IP网在服务质量上存在严重的问题，Inter－Serv技术被提出来了，它采用类似于面向连接的技术，提出了软连接的概念与Inter-Serv配套的通信协议是资源预留协议（RSVP），其可扩展性极差Diff-Serv是按类分配网络中的资源，在大网中网络资源管理是一件极为复杂的事情23网络技术的发展方向网络架构Inter-Serv、Diff-Serv是在IP协议基础之上的改良技术，与IP网技术思路是一致的，与IP网是一体的，没改变IP网的特征3.5代网络（IP+多协议标签交换（MPLS））MPLS是面向连接的，存在固有的N平方问题，只能用于解决网络局部的问题，不能解决全局问题。该网络总体上是一个IP网，具有“尽力而为”的传输能力，无虚拟网能力、服务质量保证，不安全，不可信等24网络技术的发展方向网络架构什么是第四代网络技术？业界在进行大量的网络技术的理论研究，但经综合分析和研究，新网络技术出现的概率非常低第4代网仍将是采用基于统计复用的分组数据技术和不面向连接的工作方式简单的从IP网作改造已不可能突破，第4代网必须引入新的设计理念和新的体系架构才有可能有新的突破和发展。第4代网络技术的目标是：解决安全可信、可管可控、服务质量、移动性、虚拟网和可扩展性等问题，实质性地提升网络的性能。