計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的演變過程

回顧計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷程，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)經(jīng)歷了從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，從單一主機(jī)到多臺(tái)主機(jī)，由終端與主機(jī)之間的通信到計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間的直接通信等階段，其發(fā)展過程大致可劃分為以下4個(gè)階段。

1.第一階段:面向終端的網(wǎng)絡(luò)

早在20世紀(jì)50年代初期，面向終端的網(wǎng)絡(luò)也是最簡(jiǎn)單的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，其構(gòu)成就是將一臺(tái)主機(jī)系統(tǒng)通過通信線路與多個(gè)終端設(shè)備直接相連，見圖1-1(a).主機(jī)是網(wǎng)絡(luò)的中心，本地用戶通過各自的終端設(shè)備共享主機(jī)的資源。這就是當(dāng)時(shí)以單臺(tái)主機(jī)為中心的聯(lián)機(jī)終端系統(tǒng)，當(dāng)時(shí)其終端設(shè)備不具備自主處理數(shù)據(jù)的能力，僅能完成輸人輸出等功能，所有數(shù)據(jù)處理和通信任務(wù)均由中央主機(jī)來完成。

在這個(gè)階段，計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的誕生奠定了技術(shù)基礎(chǔ).如早在20世紀(jì)50年代初，美國(guó)建立的半自動(dòng)地面防空系統(tǒng)就是將地面雷達(dá)和其他測(cè)量控制設(shè)備的信息通過通信線路匯集到一臺(tái)中心計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，開創(chuàng)了把計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)相結(jié)合的嘗試。在這一階段的網(wǎng)絡(luò)特征、存在問題以及演變過程如下。

網(wǎng)絡(luò)特征:共享主機(jī)資源。

存在間題:

(1)主機(jī)負(fù)荷較重，主機(jī)既要承擔(dān)通信任務(wù)又要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理。
(2)通信線路利用率低。
(3)網(wǎng)絡(luò)可靠性差。

演變過程:隨著網(wǎng)絡(luò)用戶的增多，網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)了遠(yuǎn)端用戶的接人需求。遠(yuǎn)端用戶通過已有的電話通信網(wǎng)遠(yuǎn)程與主機(jī)相連，并共享主機(jī)的資源。其中，網(wǎng)絡(luò)提供的接人設(shè)備為Modem(即調(diào)制解調(diào)器)，網(wǎng)絡(luò)發(fā)展由圖1-1(a)演變到圖1-1(b)。此時(shí)的主機(jī)不僅要服務(wù)于本地用戶，而且還要服務(wù)于遠(yuǎn)端用戶。
隨著遠(yuǎn)端用戶逐漸增多，為了提高通信線路的利用率，在網(wǎng)絡(luò)的末端引人了終端控制器(Terminal Control, TC)或集中器(Concentrator Device, CD)等設(shè)備，負(fù)責(zé)從終端到主機(jī)的數(shù)據(jù)集中以及從主機(jī)到終端的數(shù)據(jù)分發(fā)。為了減輕網(wǎng)絡(luò)主機(jī)的負(fù)擔(dān)，在網(wǎng)絡(luò)的前段引人T前顯處理機(jī)(Front End Processor, FEP)或通信控制器(Communication Control Unit, CCU)，專門負(fù)責(zé)與終端之間的通信控制，網(wǎng)絡(luò)發(fā)展又由圖1-1(b)演變到圖1-1(c).網(wǎng)絡(luò)發(fā)展到此時(shí)，第一次出現(xiàn)了數(shù)據(jù)處理和通信控制的分工，主機(jī)從繁重的通信控制中解脫出來，從而更好地發(fā)揮主機(jī)的數(shù)據(jù)處理能力。

2.第二階段:面向內(nèi)部通信的網(wǎng)絡(luò)

第一階段的網(wǎng)絡(luò)只能在主機(jī)和終端之間進(jìn)行通信，每臺(tái)主機(jī)以及所服務(wù)的終端構(gòu)成一子網(wǎng)，各子網(wǎng)間彼此獨(dú)立.網(wǎng)絡(luò)發(fā)展到第二階段，是20世紀(jì)60年代中期，出現(xiàn)了多個(gè)主機(jī)的互聯(lián)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了“主機(jī)與主機(jī)”之間的通信，見圖1-2(a),這個(gè)階段，每臺(tái)主機(jī)服務(wù)的子網(wǎng)之間通信均是通過各自主機(jī)之間的直接連線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā).其網(wǎng)絡(luò)特征、存在問題以及演變過程如下。

網(wǎng)絡(luò)特征:以多主機(jī)為中心。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)從“主機(jī)一終端”轉(zhuǎn)向?yàn)?ldquo;主機(jī)一主機(jī)”。存在問題:該階段各企業(yè)的網(wǎng)絡(luò)體系及網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品相對(duì)獨(dú)立，沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn).此時(shí)的網(wǎng)絡(luò)只能面向企業(yè)內(nèi)部服務(wù)。

演變過程:隨著子網(wǎng)間通信量的增加，由主機(jī)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的通信網(wǎng)絡(luò)顯得力不從心.于是，新的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備被研制出來，即通信控制處理機(jī)(Communication Control Processor, CCP)，該設(shè)備負(fù)責(zé)主機(jī)之間的通信控制，使主機(jī)工作從通信任務(wù)中分離出來，網(wǎng)絡(luò)發(fā)展由圖1-2(a)演變到圖1-2(b)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展到此時(shí)，網(wǎng)絡(luò)的兩層概念被正式提出，即網(wǎng)絡(luò)由通信子網(wǎng)和資源子網(wǎng)組成。 通信子網(wǎng):由通信控制處理機(jī)、通信線路和其他通信設(shè)備連接構(gòu)成，負(fù)貴網(wǎng)絡(luò)通信，完成網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸、轉(zhuǎn)發(fā)等信息處理任務(wù)。

資源子網(wǎng):由眾多主機(jī)系統(tǒng)、終端以及各種外圍設(shè)備等組成。負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的產(chǎn)生和處理，并向網(wǎng)絡(luò)用戶提供網(wǎng)絡(luò)資源和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)等功能。隨著網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用范圍的擴(kuò)大或延伸，通信子網(wǎng)由企業(yè)內(nèi)部私有通信網(wǎng)絡(luò)延伸到利用社會(huì)公共通信網(wǎng)絡(luò)(如PSTN電話網(wǎng)、X. 25分組交換網(wǎng)等)，這時(shí)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展由圖1-2(b)演變到圖1-2 (c)。隨之又一新的網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備被研制出來，即接口信息處理機(jī)(Interface Message Processor, IMP)，該設(shè)備主要功能是基于存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)原理，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)在通信子網(wǎng)接口處的交換與轉(zhuǎn)發(fā)。

重大事件:到20世紀(jì)60年代末，由美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃署資助建立一個(gè)實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)，名為“阿帕網(wǎng)"(Advanced Research Project Agency Network, ARPANET)。該ARPANET網(wǎng)把位于美國(guó)不同地理位置的4所大學(xué)(洛杉磯的加利福尼亞州大學(xué)洛杉磯分校、加州大學(xué)圣巴巴拉分校、斯坦福大學(xué)、猶他州大學(xué))主機(jī)連接起來，進(jìn)行分散控制和資源共享，使用了專門的通信控制處理機(jī)，并采用分組交換技術(shù)傳送信息，其嘗試的通信協(xié)議就是當(dāng)今流行于Internet的TCP/IP協(xié)議的主體部分。ARPANET的出現(xiàn)，在網(wǎng)絡(luò)概念、網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)以及網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)等方面對(duì)Internet的出現(xiàn)與發(fā)展具有開創(chuàng)和奠基的歷史意義。

3.第三階段:異種機(jī)互連的網(wǎng)絡(luò)

進(jìn)人20世紀(jì)70年代，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)逐漸普及，各大計(jì)算機(jī)公司都陸續(xù)推出自己的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)以及相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品(包括軟件和硬件)，如1974年IBM公司推出了自己的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)(System Network Architecture, SNA),1975年，DEC公司推出T自己的數(shù)字網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)(Digital Network Architecture, DNA)。在當(dāng)時(shí)，凡是按照 SNA網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)組建的網(wǎng)絡(luò)只能使用IBM公司的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品，凡是按照DNA網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)組建的網(wǎng)絡(luò)只能使用DEC公司的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品.也就是說，當(dāng)時(shí)各公司擁有的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)“封閉”的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品是相互獨(dú)立的。

網(wǎng)絡(luò)發(fā)展進(jìn)人到第三階段是在20世紀(jì)70年代末或80年代初。在這個(gè)階段中，主要體現(xiàn)在如何構(gòu)建一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，以使不同公司或部門的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)之間可以互聯(lián)，可以相互兼容和增加互操作性，同時(shí)實(shí)現(xiàn)各公司或部門間計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)資源的最大共享。

如何實(shí)現(xiàn)異種網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的互聯(lián)，推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化是一個(gè)漸進(jìn)的過程。在當(dāng)時(shí)大致分兩步推進(jìn)。

第一步:實(shí)現(xiàn)各公司或各部門的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的相互兼容或標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一。
第二步:盡快推出國(guó)際網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)。

1977年，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(International Organization for Standardization, ISO)成立了“計(jì)算機(jī)與信息處理標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)”下屬的“開放系統(tǒng)互聯(lián)分技術(shù)委員會(huì)”，專門著手制定開放系統(tǒng)互聯(lián)的一系列國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。

1983年，ISO推出一個(gè)“開放系統(tǒng)互連參考模型"(Open System Interconnection/ Recommended Model, OSI-RM)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)框架。模型共分7層，在標(biāo)準(zhǔn)框架下詳細(xì)規(guī)定了每一層的功能，以實(shí)現(xiàn)開放系統(tǒng)環(huán)境中的互連性、互操作性和應(yīng)用的可移植性。從此，各網(wǎng)絡(luò)公司的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品有了統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的依據(jù)，各種異種網(wǎng)絡(luò)的互連有了可參考的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)框架。

4.第四階段:網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)與信息離速公路

進(jìn)人20世紀(jì)90年代，隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展，特別是1993年美國(guó)宜布建立“國(guó)家信息基礎(chǔ)設(shè)施”(National Information Infrastructure,NII)，許多國(guó)家也都紛紛制定和建立本國(guó)的NII，從而極大地推動(dòng)了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，使網(wǎng)絡(luò)發(fā)展進(jìn)人了世界各個(gè)國(guó)家的骨干網(wǎng)站建設(shè)、骨干網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)與信息高速公路的發(fā)展階段，見圖1-3 所謂“信息高速公路”，就是一個(gè)高速度、大容量、多媒體的信息傳輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

建設(shè)信息高速公路就是利用數(shù)字化大容量的光纖通信網(wǎng)絡(luò)，使政府機(jī)構(gòu)、信息媒體，以及各大學(xué)、研究所、醫(yī)院、企業(yè)……甚至辦公室、家庭等的所有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備全部聯(lián)網(wǎng).到那時(shí)，人們的吃、穿、住、行，以及工作、看病等生活需求都可以通過網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)擊實(shí)施遠(yuǎn)程控制，并得到優(yōu)質(zhì)的服務(wù).同時(shí)在這個(gè)階段里，網(wǎng)絡(luò)還將給人類提供比電視和電話更加豐富的信息資源和娛樂節(jié)目，信息資源實(shí)現(xiàn)了極大的共享，使用戶擁有更加自由的選擇余地。