计算机网络的产生与发展

网络的发展历程

操作系统发展的4个阶段

第一代（1946-1955）：真空管时代，无操作系统
第二代（1955-1965）：晶体管时代，批处理系统
第三代（1965-1980）：集成电路时代，多道程序设计
第四代（1980-至今）：大规模和超大规模集成电路时代，分时系统

现代计算机正向着巨型，微型，并行，分布，网络化和智能化几个方向发展

前网络时代

早期插卡式的计算机（1946-1955）

萌芽阶段

多道批处理系统的问世催生出了一种通信系统——分时系统

分时系统实现了计算机与终端之间的通信，但它仍不是一个计算机网络，使用终端来控制计算机的方式也发生了变化，最初使用直连的串行线缆，后来发展为使用公共电话网络

雏形阶段

公共电话网络采用的通信方式成为——电路交换

1964年《分布式通道》中首次提出分布式网络的概念

1966年首个分布式网络付诸实践——包交换网络

1969年，ARPAnet计划上线测试，ARPAnet通过IMP连接了SRI，UCSB，UCLA，UTAH这四个大学

诞生阶段

连接到ARPAnet，需要美国国防部的授权，为了创建一个拜托政府管控的科研网络，1980年NSF（美国国家科学基金会）出资建立了一个新的计算机网络——CSNET（计算机科学网络），1985年NSF通过骨干网连接更多站点，构建出三层网络——NSFNET，NSFNET成为了未来互联网骨干网的重要组成部分

计算机网络是20世纪60年代美苏冷战时期的产物，60年代初期，美国国防部领导的高级研究规划署（Advanced Research Project Agency ARPA）提出要研制一种崭新的、能够适应现代战争的、残存性很强的网络，其目的是对付来自苏联的核进攻威胁

腾飞阶段

万维网（WWW）标准的发展：

HTTP和HTML标准出台
URL提议
WWW问世

对于网络的要求：

用于计算机之间的数据传输
能够连接不同类型的计算机
所有的网络节点都同等重要
必须有冗余的路由
尽可能简单，但能够非常可靠的传递数据

发展中的网络种类

传统的通信方式

面向连接的通信方式

新型的通信方式

无连接的通信方式

面向终端的网络

以单个计算机为中心的远程联机系统也成为面向终端的计算机通信网，或称它为第一代计算机网络

面向通信的网络

网络上的通信处理任务由称为通信控制处理机CCP（Communication Control Processor）来承担，各CCP之间构成的通信子网为资源子网提供信息传输服务，网络上的主机专门负责数据处理，主机和终端构成了资源子网，以通信子网为中心的计算机网络，通常称其为第二代计算机网络

标准化的网络

计算机互联要求计算机网络体系必须标准化。OSI参考模型OSI/RM（Open System Internet/Reference Model），目前已被国际社会所普遍接收，是新一代计算机网络体系结构的基础，人们将符合国际标准化的计算机网络成为第三代计算机网络

计算机网络简述

定义

计算机网络是利用通信设备和通信线路将地理位置不同，功能独立的多个计算机系统相互连接起来，以功能网上的网络软件（包括网络通信协议、网络操作系统）实现网络中资源共享和信息传递的系统

计算机网络是互联的，自治的计算机集合

计算机网络的功能

数据通信
资源共享
分布式处理
提高系统的可靠性
负载均衡
性能价格比搞，扩充灵活，通信手段多
提供非常灵活的工作环境

计算机网络的分类

按照网络的拓扑结构分类

星型，树型，环型，总线型和网络型

星型结构
每个节点都有一条单独的线路和中心节点相连，除中心节点外的任何两个节点之间的通信都要经过中心节点，采用集中控制，中心节点就是控制节点
优点： 简单，容易建网，便于管理
缺点： 由于通信线路总长度较长，成本高；对中心节点的可靠性要求高，有单点故障问题（即中心节点故障引起整个网络瘫痪）
环型结构
网络各节点连成环状，数据信息沿着一个方向传送，通过中间节点存储转发侯到达目的节点
优点： 结构没有路径选择问题，网络管理软件实现简单
缺点： 信息在传输过程中要经过许多节点，有单点故障问题。另外，网络的吞吐能力较差，适用于信息传输量不大的情况，一般用于局域网
网型结构
这种结构无严格的布局规定和构型，其中一个节点可取到若干路径到达另一个节点
优点： 可靠性高
缺点： 所需通信线路总长度长，投资成本高，路径选择技术较复杂，网络管理软件也较复杂
树型结构
网络中各个节点按照层次进行连接，是一个分级管理基础上的集中式网络，适合于各种统计管理系统
优点： 通信线路总长度较短，成本低
缺点： 任一节点的故障均会影响它所在的支路网络的正常工作，而且处于越高层次的节点，其可靠性要求越高
总线结构
网中各节点连接在一条总线上，任一时刻，只允许一个节点占用总线，且只能由该节点发送信息，其他节点处于封锁状态，但允许接收
优点： 网络中任何一个节点的故障不会使整个网络故障，相对而言容易扩展
缺点： 故障管理困难，不利于网络业务量的增加

按网络的覆盖范围分类

广域网（WAN），局域网（LAN），城域网（MAN）

局域网： 传输距离有限且行政可控，传输速度较高，以共享网络资源为目的的网络系统（广播技术）
局域网有以下两种分类标准：
- 局域网-全网状型
  优点：容错性强
  缺点：扩展性差（不利于增删节点）、建设成本高、邻接关系复杂（n(n-1)/2）、路径控制难度高
- 局域网-总线型
  优点：结构简单、资源共享能力强、节点的增删比较方便
  缺点：容错性差（主要争对总线），电气信号干扰较大（容易发生数据冲突）、不利于故障隔离
- 局域网-环状
  优点：结构简单，建设成本低
  缺点：容错性差（主要争对节点）、扩展性差（不利于增删节点）、不利于故障隔离
- 局域网-星型
  优点：扩展性强，便于故障隔离
  缺点：容错性差（主要争对中心节点）、中心节点负荷重、链路利用率低
- 局域网-树型
  优点：扩展性强（节点的增删比较方便）、层次分明
  缺点：结构复杂、容错性差（主要争对次级节点）
城域网： 规模介于广域网和局域网之间的一种较大范围的高速网络
两种常见城域网：
广域网： 覆盖范围广、传输速率相对低，以数据通信为主要目的的数据通信网络（交换技术）

又称外网或公网，用于连接不同地区的局域网或城域网

广域网和局域网之间的区别：
互联网： Internet，因特网，i小写时表示多个网络连接在一起所构成的一个大网络
特点：
- 不属于任何人和机构
- 不是一个单一的网络，而是大量异构网络的集合
- 任何人都可以连接到互联网中
- 连接到互联网的方式多种多样