网络的发展

第四章网络的发展1.概念：计算机网络是利用通信线路和通信设备，把分布在不同地理位置的多台计算机、终端及其附属设备相互连接，按照网络协议进行数据通信，由功能完善的网络软件，实现资源共享的计算机系统的集合。网络包括连接对象、连接介质、连接控制机制、连接方式与结构连接的对象是各种类型的具有独立功能的计算机：大型计算机、工作站、微型计算机、或其他数据终端设备连接的介质是通信线路和通信设备，通信线路包括：光纤、同轴电缆、双绞线、微波、卫星等；通信设备包括网关、网桥、路由器、调制解调器等）计算机网络的控制机制是网络协议和各类网络软件。2.计算机网络的产生计算机网络是计算机技术和通信技术相结合的产物，它涉及到两个领域：通信计算机通信与计算机的相互结合主要有两个方面：通信网络为计算机之间的数据传递和交换提供了必要的手段；数字计算技术的发展渗透到通信技术中，又提高了通信网络的各种性能。1946年世界上第一台数字电子计算机刚问世后的几年里，计算机与通信并没有什么关系。从1954年人们开始使用一种叫做收发器(transceiver）的终端，将穿空卡片上的数据从电话线路上发送到远地的计算机。后来用户可在远地的电传打字机上键入自己的程序，而计算机算出的结果又可从计算机传送到远地的电传打字机上打印出来。计算机与通信的结合就这样开始了。3.计算机网络的发展现代计算机网络Internet面向终端的计算机网络共享资源为目的的计算机网络3.1第一代计算机网络面向终端的计算机网络，又称联机系统。建于20世纪50年代初，由于当时的计算机处理信息是批处理的，所以当计算机和远程终端相连时，必须在计算机上增加一个接口才行。这个接口就是“线路控制器”。图第一代计算机网络结构示意图公用电话网MODEMMODEMMODEMMODEM多重线路控制器终端终端.........主机终端终端ModemModem…公用电话网ModemModem主机多重线路控制器计算机通信多重线路控制器与终端相连这是1963年美国空军建立的半自动化地面防空系统。这是由一台主机和若干终端组成的联网系统。主机是网络的中心和控制者，终端（键盘和显示器）分布在各处并与主机相连用户通过本地终端与主机相连。图具有通信功能的单机与多机系统主计算机终端通信装置终端终端主计算机前端机集中器终端终端终端终端终端通信装置主计算机终端终端终端主计算机终端终端终端集中器前端机终端终端(a)(b)上图中分布在不同的地理位置的本地终端或远程终端通过公共电话网和相应的通信设备与一台计算机相连，登录到这台计算机上使用其资源，就形成了计算机和通信的结合。图中（a)是单机系统，（b）是多机系统。这是计算机网络的雏形。在单机系统中，主机与一个或多个终端之间各通过一条专用的通信线路连接。其缺点是：系统线路利用率较低；主机系统负担太重。在多机系统中，使用了集中器和前端机。集中器(Concentrator)用于连接多个终端，让多台终端公用一条通信线路；前端机FEP（FrontEndProcessor）放在主机前承担通信处理功能，减轻主机负担。3.2第二代计算机网络面向终端的计算机网络只是在终端和主机间进行通信，计算机之间无法实现通信。第二代计算机网络是以资源共享为目的的计算机通信网络，实现了计算机和计算机的通信，通过通信线路将若干自主的计算机连接起来。计算机通信网络在逻辑上分为通信子网和资源子网。如下图通信子网资源子网CCPCCPCCPCCPCCPCCP主机主机主机终端终端终端资源子网通信子网主机终端主机终端终端主机CCPCCPCCPCCPCCPCCP3.2.1资源子网资源子网由计算机系统、终端、终端控制器、联网外设、各种软件资源和信息资源组成。计算机系统成为Host，可以是大型机、中型机、小型机。是资源子网的主要组成单元，他通过高速线路于通信子网的通信控制处理机相连。装有本地操作系统、网络操作系统、各种用户软件、网络数据库和各种工具软件。终端是用户访问网络的界面，他通过主机连入网络。软件资源包含主机操作系统、网络操作系统等。网络操作系统是建立在各主机操作系统之上的一个操作系统，用于实现在不同主机系统之间的用户通信、全网硬件和软件资源的共享，并向用户提供统一的、方便的网络接口，以便用户使用网络。3.2.2通信子网o通信子网由通信控制处理机CCP（CommunicationControlProcessor）、通信线路和其他通信设备组成，完成网络数据传输、转发等通信处理任务o通信控制处理机即网络结点，具有两个功能：一、他是通信子网与资源子网中主机、终端连接的接口二、他是通信子网里的存储转发结点，具有接收、效验、存储、转发等功能，实现将报文准确的从源发到目的主机。o通信线路为通信控制处理机之间、通信控制处理机于主机之间提供通信信道。计算机网络采用多种信道：双绞线、同轴电缆、光纤、无线微波、卫星等。3.3第三代计算机网络Internet又称为现代计算机网络随着微型计算机、广域网和局域网的发展出现了由路由器互联的大型、多层次的现代计算机网络Internet。如下图现代计算机网络结构示意图图现代计算机网络结构示意图通信子网路由器路由器路由器路由器路由器路由器主机局域网主机局域网主机局域网主机局域网路由器路由器路由器路由器服务器服务器服务器服务器主机通信子网局域网路由器服务器路由器路由器路由器路由器路由器路由器路由器主机局域网服务器服务器路由器主机局域网服务器主机路由器局域网4.Internet的发展（１）．初始阶段1968年，美国国防部高级计划研究局开始着手研究名为ARPANET的军用计算机网络，并于1969年建成具有4个交换节点的分组交换式计算机网络系统。它标志着计算机网络技术的诞生。1969年成功开发的多任务分式操作系统UNIX也被用于ARPANET的4个节点上。1974年TCP/IP协议成功开发并且插入UNIX系统内核，从而为各种不同类型的计算机通信子网互联提供了标准与接口70年代末，国际标准化组织ISO提出了开放式系统互联OSI网络体系结构参考模型，并且逐步得到认可，为网络的发展起了巨大的作用，逐渐形成了全球互联网Internet。（2）．推广阶段1986年，ARPANET正式分为两大部分，美国国家科学基金会资助的NSFNET和军方独立的国防数据网。各地区和院校开始用TCP/IP协议加入NSFNET，而Internet的名字也被正式用来作为用TCP/IP协议连接的各个网络的总称。1989年，日内瓦欧洲粒子物理实验室成功的开发了万维网（worldwideweb），为在Internet上存储、发布和交换超文本的图文信息提供了强有利的工具。（3）．Internet的普及阶段1990年开始，EMAIL、FTP、消息组等Internet的应用越来越受欢迎。Internet的规模日益扩大，不同地域和国家之间开始建立相应的交换中心，INTERNIC也开始将相应的IP地址分配权向各地交换中心转移。1993年，网上浏览工具Mosaic成功开发，进而发展成Netscape,IE。利用这些工具，可自由的在Internet上浏览和下载服务器上存储和发布的各种软件和文件。Internet与浏览器的结合，引发了Internet的又一大高潮。（4）．Internet的大发展阶段1994年开始，Internet进入大发展阶段。1993年克林顿宣布正式实施国家信息基础设施。1995年开始，美国国家科学基金会不再向Internet投资，使其完全进入商业化运作，从而正式拉开了世界范围内的争夺信息化社会领导权与制高点的战争。计算机科学也由此进入了以网络为中心的新阶段。紧接着，跨平台的网络语言JAVA，网络计算机NC与手提个人电脑HPC的问世，以及InternetNGI(NextGenerationInternet)和InternetII等新研究计划的提出和进行，internet进入大发展时期，电子商务的应用也逐渐开始发展。5.计算机网络在中国的发展我国的计算机网络较美国等先进国家来说起步较晚,80年代末才开始进入中国。1993年中国科学院高能物理研究所接入Internet，这是我国最早接入Internet的节点，以后，在金桥工程的规划下，我国开始大力建设计算机通信与网络基础设施Internet在我国的发展，可以大致地分为两个阶段：第一个阶段是1987年～1993年，一些科研机构通过X.25实现了与Internet的电子邮件转发的联结；第二阶段是从1994年开始，实现了和Internet的TCP/IP联结，从而开始了Internet全功能服务，几个全国范围的计算机信息网络相继建立，Internet在我国得到了迅猛发展。1)．中国教育和科研计算机网（CERNET）)．中国科技网（CSTNET）)．中国网络通信集团（宽带中国CHINA169网）)．中国公用计算机互联网（CHINANET）目前计算机网络不仅仅只在科技、军事、教育等科研领域中被应用，它已经广泛渗入到了人们的社会生活之中。特别是在电子商务中得到了广泛应用。6.计算机网络的基础知识6.1计算机网络的拓扑结构是网络中结点与通信线路之间的几何关系表示，反映出了网络中各实体间的结构关系。最常用的有6种：总线型结构环型结构星型结构树型结构网状结构混合型结构总线型结构用一条称为总线的中央主电缆，将相互之间以线性方式连接的工作站连接起来的布局方式。环形拓扑结构：各结点通过环路接口连在一条首尾相连的闭合环形通信线路中，环路上任何结点均可以请求发送信息。其典型代表有令牌环光纤分布式数据接口（FDDI)星型拓扑结构：是以中央结点为中心与各结点连接而成，各结点与中央结点通过点对点的方法连接，信息的传送通过中心结点的存储转发技术实现。树型拓扑结构：是总线型结构和星型结构的扩展，它有两种类型，1.是总线网上加上分支形成的，但不形成闭合回路如图（a)；2.是星型网的各结点按一定的层次扩展如图（b)(a)(b)网状结构是指将各网络结点与通信线路互连成不规则的形状，每个结点至少与其它两个结点相连，如图（a)。教育和科研计算机网也是采用网状结构如图（b)（a）（b）混合型结构是由以上几种拓扑结构混合而成6.2计算机网络的分类按网络覆盖的地理范围分类按网络的拓扑结构分类按使用的范围和用途按网络协议分类按传输介质分类按所使用的网络操作系统分类按网络覆盖的地理范围分类:局域网（LocalAreaNetwork，LAN）覆盖面积小（0.1～20公里）传输速率高1M-10Gbps，误码率低拓扑结构简单广域网（WideAreaNetwork，WAN）覆盖的地理区域大常借用公用网络进行连接传输速率较低，但随着技术的发展，通过光纤传输，速率可达2.5G网络拓扑结构复杂城域网（MetropolitanAreaNetwork，MAN）是一种大型的局域网，覆盖范围介于局域网和广域网之间，一般为几千米至几万米。从使用范围和用途来分校园网(campusnetwork)校园网大多由多个局域网加上相应的交换与管理中心构成；企业网(enterprisenetwork)企业网主要指企业用来进行销售、制造过程控制以及人事、财务等管理的各种局域网或广域网的组合。公用网(publicnetwork)公用网则一般是由政府或相应的商业机构出资建造，为大众或各种组职机构提供服务的网络。专用网(Privatenetwork)专用网指某个行业或公司为本部门工作需要所建造的专用网络。内联网(Intranet)内联网一般多针对企业网而言的。内联网主要指采用Internet技术，具有自己的服务器和安全防务系统，但又仅服务于企业内部与Internet连接时，都经过相应的防火墙（firewall）设施和访问认证。外联网(Extrane