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计算机网络的发展历程

看了 TCP/IP 详解,图解 TCP/IP,都是重点去看内容了,看着看着,内心充满了疑惑,为啥要分层呢?是谁最先发明了这些概念呢?等等,于是,我有翻阅起了书的最开始几章,了解下他们的历史。

计算机网络是计算机技术与通信技术相结合的产物。随着计算机技术和通信技术的不断发展,计算机网络也经历了从简单到复杂,从单机到多机的发展过程,其发展过程大致可以细分为以下 4 个阶段。

第一个阶段:面向终端的计算机网络

20 世纪 50~60 年代,计算机网络进入到面向终端的阶段,以主机为中心,通过计算机实现与远程终端的数据通信。

面向终端的计算机网络
面向终端的计算机网络

这一阶段的主要特点是:数据集中式处理,数据处理和通信处理都是通过主机完成,这样数据的传输速率就受到了限制;而且系统的可靠性和性能完全取决于主机的可靠性和性能,但这样却能便于维护和管理,数据的一致性也较好;然而主机的通信开销较大,通信线路利用率低,对主机依赖性大。

第二阶段:多台计算机互连的计算机网络

计算机网络发展的第二个阶段是以通信子网为中心的网络阶段(又称为“计算机-计算机网络阶段”),它是在 20 世纪 60 年代中期发展起来的,由若干台计算机相互连接成一个系统,即利用通信线路将多台计算机连接起来,实现了计算机与计算机之间的通信。

这一阶段主要有两个标志性成果:

  • 提出分组交换技术

  • 形成 TCP/IP 协议雏形

  • 1961 和 1965 年加州大学洛杉矶分校(UCLA)雷纳德·克兰罗克博士(L.Kleinrock)提出了涉及分组交换的理论

  • 1964 年美国兰德公司科学家保罗·巴兰(P. Baran)提出了存储转发概念

  • 1966 年英国学者唐纳德·戴维斯(D. Davies)提出了分组的概念。

分组交换网络的基本要求:

  • 网络侧重于计算机之间的数据传送,而不是为了打电话(语言)。
  • 网络能够连接不同类型的计算机,不局限于单一类型的计算机。
  • 计算机在进行通信时,必须有冗余的路由。
  • 网络的结构应当尽可能地简单,同时还能够非常可靠地传送数据。

面向终端计算机系统与分组交换网的区别: 面向终端计算机系统与分组交换网的区别:

早期的面向终端的计算机网络是以单个主机为中心的星形网,各终端通过通信线路共享昂贵的中心主机的硬件和软件资源。 分组交换网则是以网络为中心,主机都处在网络的外围。用户通过分组交换网可共享连接在网络上的许多硬件和各种丰富的软件资源。 在这阶段最引人注目的是 ARPAnet 的建立,高等研究计划署网络(英语:Advanced Research Projects Agency Network,缩写 ARPAnet)是美国国防高等研究计划署开发的世界上第一个运营的数据包交换网络,是全球互联网的鼻祖。 以现在的水平论,这个最早的网络显得非常原始,传输速度也慢的让人难以接受。但是,阿帕网的四个节点及其链接,已经具备网络的基本形态和功能。所以阿帕网的诞生通常被认为是网络传播的“创世纪”。 不过,阿帕网问世之际,大部分电脑还互不兼容。于是,如何使硬件和软件都不同的电脑实现真正的互联,就是人们力图解决的难题。这个过程中,温顿·瑟夫为此做出首屈一指的贡献,从而被称为“互联网之父”。

TCP/IP 协议的建立原因: 由于 ARPAnet 规模增大,人们需要一种统一的体系结构,1973 年 12 月 25 日,Vinton Cerf 和 Robert Kahn 完成了 TCP 描述。1978 年分离出 IP 和 TCP,后又增加 UDP。 TCP/IP 协议的创始人: 温顿·瑟夫(Vinton G. Cerf)博士 1943 年出生于康涅狄格州,斯坦福大学数学学士学位、加州大学洛杉矶分校的计算机科学硕士和博士学位。谷歌全球副总裁。

罗伯特卡恩(Robert Elliot Kahn), 美国国家工程协会(National Academy of Engineering)成员,美国 IEEE fellow,美国人工智能协会(American Association for Artificial Intelligence)fellow,美国计算机协会(ACM) fellow,前美国总统科技顾问。他于 1986 年创立美国全国研究创新联合(CNRICorporationforNationalResearchInitiatives)并任主席,同时也执行 IETF 的秘书处职能。

2004 年,卡恩和瑟夫博士因为他们在互联网协议方面所取得的杰出成就获得了美国计算机学会(ACM)颁发的图灵奖(A.M. Turing Award)。

2005 年 11 月,乔治·布什总统向卡恩和瑟夫博士颁发了总统自由勋章,这是美国政府授予其公民的最高民事荣誉。

这阶段虽然有两大标志性成果,并建立了计算机与计算机的互连与通信,实现了计算机资源的共享。但缺点是没有形成统一的互连标准,使网络在规模与应用等方面受到了限制。最引人注目的是诞生了 ARPANet。

第三阶段:面向标准化的计算机网络

20 世纪 70 年代末至 20 世纪 80 年代初,微型计算机得到了广泛的应用,各机关和企事业单位为了适应办公自动化的需要,迫切要求将自己拥有的为数众多的微型计算机、工作站、小型计算机等连接起来,以达到资源共享和相互传递信息的目的,而且迫切要求降低联网费用,提高数据传输效率。但是,这一时期计算机之间的组网是有条件的,在同网络中只能存在同一厂家生产的计算机,其他厂家生产的计算机无法接人。在此期间,各大公司都推出了自己的网络体系结构。

提出网络系统结构标准化具有重大的意义:

  • 开放系统
  • 异种独立工作的计算机系统入网互联
  • 网络资源/用户资源共享
  • 层次结构和通信协议
  • 接口标准化

这一阶段的标志性成果有:

  • 制定网络体系结构:OSI-RM 模型
  • 形成 TCP/IP 系统结构
  • 形成以太网、公用数据网等标准,如 X.25 标准等 X 系列建议
  • 提出 Web 技术与开发浏览器

1984 年公布了 ISO7498,即 ISO/OSI-RM 国际标准,该模型按层次结构划分为七个子层,已被国际社会普遍接受,是目前计算机网络系统结构的基础。

但是在 ARPANET 的基础上,形成了以 TCP/IP 为核心的因特网。任何一台计算机只要遵循 TCP/IP 协议族标准,并有一个合法的 IP 地址,就可以接入到 Internet。

TCP 和 IP 是 Internet 所采用的协议族中最核心的两个, 分别称为传输控制协议(Transmission Control Protocol, TCP)和互连网协议(Internet Protocol, IP)。

第四阶段:面向全球互连的计算机网络

20 世纪 90 年代以后,随着数字通信的出现,计算机网络进入到第 4 个发展阶段,其主要特征是综合化、高速化、智能化和全球化。1993 年美国政府发布了名为“国家信息基础设施行动计划” 的文件,其核心是构建国家信息高速公路。

这一时期在计算机通信与网络技术方面以 高速率、高服务质量、高可靠性等为指标, 出现了高速以太网、VPN、无线网络、P2P 网络、NGN 等技术,计算机网络的发展与应用渗入了人们生活的各个方面,进入一个多层次的发展阶段。

各个国家都建立了自己的高速因特网,这些因特网的互连构成了全球互连的因特网,并且渗透到社会的各个层次。那么下一个计算机网络的发展阶段是什么时间开始呢?是以移动互联网或物联网为标志?这有待我们去探索研究与发现。

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