计算机网络技术是计算机技术与通信技术相结合的产物Word格式.docx

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所谓计算机网络就是将分布在不同地理位置、具有独立功能的多个计算机系统利用通信设备和通信线路互连起来，并通过功能完善的网络软件实现网络中的资源共享和信息传递的系统。

由以上的概念可以看出，一个计算机网络应包括如下3个要素。

（1）多个具有独立功能的计算机系统（为用户提供服务和所要共享的资源）。

（2）由各种通信设备和通信线路组成的通信子网。

（3）功能完善的网络软件（为用户共享网络资源和信息传递提供管理和服务）。

建立计算机网络的目的就是实现资源共享和信息传递。

2．计算机网络的形成

任何一种新技术的出现都必须具备两个条件，即强烈的社会需求与先期技术的成熟，计算机网络技术的形成与发展也证实了这条规律。

随着计算机应用的发展，出现了多台计算机互连的需求，这种需求主要来自军事、科学研究等领域，人们希望将分布在不同地点的计算机通过通信线路连接起来，用户不仅可以使用本地计算机的资源，也可以使用联网的其他计算机的资源，以达到计算机资源共享的目的。

在计算机发展的早期阶段，计算机所采用的操作系统多为分时系统。

分时系统将主机时间分成片，然后分配给用户一定的时间片。

分时系统允许每一个用户通过只有显示器和键盘的哑终端来使用主机。

哑终端很像微机，但它没有自己的CPU、内存储器和硬盘。

依靠哑终端，成百上千的用户可以同时访问主机。

由于时间片很短，使用户产生了错觉，以为主机完全为自己所用。

后来，为了支持远程用户和提高主机的使用效率，哑终端逐渐发展成为具有基本处理能力的脱机终端，脱机终端本身具有一定的处理能力，它对用户下达的任务进行简单处理之后，以批处理的方式与主机通信，这样，就形成了计算机网络的雏形。

1.1.2计算机网络的发展

计算机网络的发展可以概括为4个主要阶段，即计算机网络的产生阶段、多标准共存的蓬勃发展阶段、统一标准的互联网阶段和信息高速公路阶段。

1．第一阶段：

计算机网络的产生阶段（面向终端的远程联机系统）

计算机网络的雏形是面向终端的远程联机系统。

在20世纪50年代初，由于美国军方的需要，建立了半自动化地面防空系统，该系统进行了计算机技术与通信技术相结合的尝试，它将远距离的雷达和其他设备的信息，通过通信线路汇集到一台计算机上，第一次实现了计算机远距离集中控制和人机对话。

这就是最早的所谓的计算机网络，它可以把地理位置上分散的多个终端通过通信线路连接到一个中心计算机上，用户可以在自己的办公室内的终端上输入数据和程序，通过通信线路传输到中心计算机上，分时访问和使用中心计算机的资源，进行信息处理，并将处理结果再通过通信线路送回用户终端显示和打印。

由于终端不具有独立的处理能力，因此面向终端的远程联机系统并不是真正意义上的计算机网络，只是计算机网络的萌芽阶段，这个阶段的发展时期为20世纪50年代初到60年代中期。

当初主机的设计主要是进行数据处理，在主机开始连接远程终端时，数据处理和通信处理都要由主机来完成，这就大大增加了主机的负担，降低了主机的数据处理效率。

前端处理机的出现，使得数据处理和通信处理两项功能分别由计算机和通信设备来实现，从而提高了计算机资源和通信资源的利用率。

20世纪60年代美国航空公司建立了航空订票系统，该系统以一台大型计算机为中心计算机，与分散在全美国的2000多个终端相连接，这是一个典型的面向终端的远程联机系统。

计算机网络产生阶段的主要特点是以主机为中心，面向终端，终端一般没有自主处理能力。

2．第二阶段：

多标准共存的蓬勃发展阶段

这一阶段研究的典型代表是ARPANET（通常称为ARPA网，ARPA的全称是美国国防部高级研究计划局）。

1969年美国国防部高级研究计划局提出将多个大学、公司和研究所的多台计算机互连的课题。

1969年建成了著名的远程分组交换式网络ARPANET，开始时ARPA网只有4台主机相连接，1973年发展到40台主机相连接，到1983年已经有100多台不同型号的大型计算机连接在网内，它横跨美国东西部地区，连接了美国主要的政府机构、科研、教育及财政金融部门，并通过卫星与其他国家实现了网际互联。

ARPANET是计算机网络技术发展的一个重要里程碑，它对推动计算机网络的发展具有深远的意义。

当时它已经能够将分布在不同地理位置且能独立工作的计算机，利用通信线路和通信设备连接起来，彼此交换数据、传递信息，不仅可以共享主机的资源还可以共享其他用户的资源。

20世纪70年代末，随着微机应用的推广，微机联网的需求也随之增大，各种基于微机互连的局域网纷纷出台。

这个时期局域网系统的典型结构是在共享介质通信平台上的共享文件服务器结构，即为所有联网微机设置一台专用的可共享的网络文件服务器。

每个微机用户的主要任务仍在自己的微机上进行，仅在需要访问共享磁盘文件时才通过网络访问文件服务器，这体现了计算机网络中各计算机之间的协同工作，这种基于文件服务器的网络对网内计算机进行了分工，微机面向用户，服务器专用于提供共享文件资源，所以它实际上就是一种客户机/服务器模式。

这个阶段的发展时期为20世纪60年代末到70年代后期。

3．第三阶段：

统一标准的互联网阶段

ARPANET第一次完整地实现了分布式的资源共享，为计算机网络的发展奠定了基础，显示了计算机网络的优越性，促使许多国家开始组建规模较大的网络。

同时，各大计算机公司和计算机研制部门都投入大量的人力、财力进行计算机网络体系结构的研究。

1974年IBM公司率先提出了系统网络体系结构SNA。

1975年DEC公司提出了面向分布式网络的数字网络体系结构DNA。

1976年UNIVAC公司提出了分布式控制体系结构DCA。

其他国家和公司也纷纷提出自己的网络体系结构，思想大同小异。

同一体系结构的网络产品容易实现互联，而不同体系结构的产品却很难实现互联。

这个时期出现的网络技术和标准种类很多，由于商业利益的驱动，各公司都想使自己的技术成为工业生产标准，争夺的结果导致网络产品彼此互不兼容，用不同公司的产品构建的网络很难或根本无法互通，用户一旦投资使用某家公司的产品便被套牢，否则以前的投资就会付诸东流。

为了使不同体系结构的网络都能互联，国际标准化组织（ISO）于1977年成立了专门机构来研究和制定网络通信标准，以实现网络体系结构的标准化。

国际标准化组织于1984年正式颁布了一个能使各种计算机在世界范围内互联的“开放系统互联参考模型OSI/RM”，从而使计算机网络体系结构实现了标准化。

该参考模型为研究、设计、改造和实现新一代计算机网络系统提供了功能上和概念上的框架，是一个具有指导性的标准。

从此，开始了第三代计算机网络的新纪元，是计算机网络发展的成熟阶段。

这个阶段的发展时期为20世纪70年代末到整个80年代。

4．第四阶段：

信息高速公路阶段

从20世纪80年代末开始，计算机技术、通信技术及建立在互联网技术基础上的计算机网络技术得到了迅猛发展。

各国信息基础设施的纷纷建立，多媒体网络及宽带综合业务数字网（B-ISDN）的开发和应用，智能网的发展，分布式计算机系统的研究，相继出现的百兆以太网、千兆以太网、万兆以太网等高速以太网技术，快速分组交换技术，光纤宽带网络技术等一系列新技术，都促使了计算机网络的飞速发展，使计算机网络技术进入了一个崭新的阶段。

目前，全球以Internet为核心的高速计算机互联网络已经形成，Internet已经成为人类最重要的、最大的知识宝库。

有一点要提的是，国际标准化组织制定的OSI七层模型的目的是想使计算机网络世界有一个统一的标准，网络生产厂商们也认识到统一网络技术标准的好处，即可以打破封闭

供一个多机系统的环境，实现两台或多台计算机间的互为备份，使计算机系统有冗余备份的功能。

另外，当某条线路或局部线路出现故障而不能传输信息时，用户还可将信息通过其他线路迂回传输到目的地。

因此，计算机网络可提高系统可靠性。

5．均衡负荷和分布式处理

广域网内包括很多子处理系统，当网内的某个子处理系统的负荷过重时，新的作业可通过网内的节点和线路分送给较空闲的子系统进行处理。

当然，在进行这种分布式处理时，必要的处理程序和数据也必须同时送到空闲子系统。

此外，在幅员辽阔的国家，可以利用地理上的时差，均衡系统日夜负荷不均的现象，以充分发挥网内各处理系统的负载能力。

6．增加服务项目

通过计算机网络可为用户提供更为全面的服务项目，如图像、声音、动画等信息的处理和传输，这是单个计算机系统所难以实现的。

1.2计算机网络的组成与分类

计算机网络要完成数据处理与数据通信两大基本功能，那么从它的结构上必然可以分成两个部分：

负责数据处理的计算机主机（Host）和终端（Terminal），负责数据通信的通信控制处理机（CommunicationControlProcessor，CCP）和通信链路。

1.2.1计算机网络的组成

计算机网络是由网络硬件系统和网络软件系统组成的。

从拓扑结构上看，计算机网络是由一些网络节点和连接这些网络节点的通信链路组成的；

从逻辑功能上看，计算机网络则是由通信子网和用户资源子网组成的。

如图1-1所示。

图1-1计算机网络组成示意图

1．网络节点和通信链路

（1）网络节点

计算机网络中的节点一般可分为访问节点、转接节点和混合节点。

访问节点又称端节点，是指拥有计算机资源的用户设备，主要起信源和信宿的作用。

常见的访问节点有用户主机和终端。

转接节点又称中间节点，是指那些在网络通信中起数据交换和转接作用的网络节点，这些节点拥有通信资源，具有通信功能。

常见的转接节点有集线器、交换机、路由器等。

混合节点也称全功能节点，是指那些既可以作为访问节点又可以作为转接节点的网络节点。

（2）通信链路

通信链路是指两个网络节点之间承载信息和数据的线路。

链路可用各种传输介质实现，如同轴电缆、双绞线、光缆、卫星及微波等。

通信链路又分为物理链路和逻辑链路两类。

物理链路是一条点到点的物理线路，中间没有任何交换节点。

在计算机网络中，两个计算机之间的通路往往是由许多物理链路串接而成。

逻辑链路具备数据传输控制的能力，在物理链路上加上用于数据传输控制的硬件和软件，就构成了逻辑链路。

只有在逻辑链路上才可以真正传输数据，而物理链路是逻辑链路形成的基础。

2．通信子网和用户资源子网

从更高的层面上来看计算机网络的组成，即从网络功能上来看，计算机网络由通信子网和用户资源子网组成。

（1）通信子网

通信子网是计算机网络中负责数据通信的部分，主要完成数据的传输、交换以及通信控制，它由网络节点、通信链路组成。

图1-1中云形图以内为通信子网。

采用通信子网后，可使每台入网主机不用去处理数据通信，也不用具有许多远程数据通信的功能，而只需负责信息的发送和接收，这样就减少了主机的通信开销。

另外，由于通信子网是按统一软、硬件标准组建的，可以面向各种类型的主机，方便了不同机型间的互联，减少了组建网络的工作量。

通信子网有两种类型：

一个是公用型，为公共用户提供服务并共享其通信资源的通信子网，基于同一个通信子网可组建多个计算机网络，如原邮电部建设的公用计算机互联网（CHINANET）就属于公共型通信子网；

另一个