计算机网络技术基础(项目式微课版)
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1.1.2 计算机网络的产生与发展

计算机网络于20世纪50年代中期诞生,20世纪60年代,广域网(计算机网络的一种)技术从无到有并迅速发展起来;20世纪80年代,局域网(计算机网络的一种)技术得到了广泛的发展与应用,并日趋成熟;20世纪90年代,计算机网络向综合化、高速化发展,局域网技术发展成熟。局域网技术与广域网技术的紧密结合使企业得以迅速发展,同时为21世纪网络信息化的发展奠定了基础。

随着网络技术的发展,网络技术的应用也已经渗透到社会生活中的各个领域。计算机网络的发展经历了从简单到复杂的过程,可分为以下4个阶段。

1. 面向终端的计算机网络

第一阶段(网络雏形阶段,20世纪50年代中期~20世纪60年代中期):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,称为第一代计算机网络。

1946年,世界上第一台通用电子计算机ENIAC研制成功,它的问世是人类历史上的一个重要里程碑。然而,最初的计算机数量很少且价格昂贵。用户必须进入计算机机房,在计算机的控制台上进行操作。这种方式不能充分利用计算机资源,用户使用起来也极不方便。为了实现计算机的远程操作,提高计算机资源的利用率,人们将分布在各地的多个终端通过通信线路与某地的中心计算机相连,以达到使用中心计算机系统主机资源的目的。这种具有通信功能的面向终端的计算机系统称为第一代计算机网络。

2. 面向通信的计算机网络

第二阶段(网络初级阶段,20世纪60年代中期~20世纪70年代中后期):开始进行主机互联,多个独立的主机通过线路互联构成计算机网络,没有网络操作系统,只形成了通信网。20世纪60年代后期,阿帕网(Advanced Research Project Agency Network,ARPANET)出现,称为第二代计算机网络。

随着计算机硬件价格的不断下降和计算机应用的飞速发展,一个大的部门或者一个大的公司已经能够拥有多个主机系统,这些主机系统可能分布在不同的地区,它们经常需要交换信息,如子公司的主机系统需要将其信息汇总后传输给总公司的主机系统,供有关工作人员查阅和审批。这种利用通信线路将多台计算机连接起来的系统引入了计算机之间的通信,是计算机网络的低级形式。这种系统中的计算机彼此独立又相互连接,它们之间没有主从关系,其网络结构有如下两种形式。

第一种形式是通过通信线路将主机直接连接起来,主机既承担数据处理工作,又承担通信工作。

第二种形式是把通信任务从主机中分离出来,设置通信控制处理机,主机间的通信通过通信控制处理机中的中继功能间接进行。

3. 开放式标准化的计算机网络

第三阶段(第三代计算机网络,20世纪70年代后期~20世纪80年代中期):以太网诞生,国际标准化组织(International Organization for Standardization,ISO)制定了网络互联标准,即开放系统互连(Open System Interconnection,OSI),这是世界统一的网络体系结构,在这一阶段遵循国际标准化协议的计算机网络开始迅猛发展。

20世纪70年代后期,人们开始提出研究新一代计算机网络的问题。许多国际组织,如ISO、电气电子工程师学会(Institute of Electrical and Electronics Engineers,IEEE)等成立了专门的研究机构,研究计算机系统的互联、计算机网络协议标准等问题,以使不同的计算机系统、不同的网络系统能互联,实现“开放”的通信和数据交换、资源共享和分布处理等。1984年,ISO正式发布了OSI参考模型,开创了一个网络体系结构统一、遵循国际标准化协议的计算机网络新时代。OSI参考模型不仅确保了各厂商生产的计算机之间能互联兼容,还促进了企业的竞争。厂商只有执行这些标准,才有利于产品销售,用户也可以从不同厂商获得兼容、开放的产品,从而大大加速了计算机网络的发展。

在ARPANET基础上发展起来的Internet,使用的是传输控制协议(Transmission Control Protocol,TCP)与互联网协议(Internet Protocol,IP),尽管它们不是OSI参考模型,但至今仍被广泛使用,成为事实上的行业标准。

4. 互联网与综合智能化高速网络

第四阶段(第四代计算机网络,20世纪80年代后期至今):计算机网络向综合化、高速化发展,局域网技术发展日益成熟,第四代计算机网络就是以吉比特(Gbit)传输速率为主的多媒体智能化网络。

随着计算机网络的发展,全球建立了不计其数的局域网和广域网,为了扩大网络规模以实现更大范围的资源共享,人们又提出了将这些网络互联在一起的迫切需求,Internet应运而生。到目前为止,Internet的发展正逐渐走向成熟。

目前,计算机网络面临着诸多问题,如网络带宽限制、网络安全、IP地址紧缺等。因此,新一代计算机网络应向高速、大容量、综合性和智能化的方向发展。不断出现的新网络技术,如移动互联技术、第6版互联网协议(Internet Protocol version 6,IPv6)技术、全光网络技术等,是构建新一代宽带综合业务数字网的基础。