第9章 计算机网络
第9章 计算机网络
9.1 计算机网络概述
9.2 计算机网络的分类
9.3 局域网
9.4 数据通信基础
9.1 计算机网络概述
9.1.1 计算机网络的发展历史
今天的互联网实际上是50多年前美国大搞军事情报战的产物.20世纪50年代,美国与前苏联军备竞赛时期,美国军方担心前苏联的飞机绕道北极前来空袭,于1951年资助麻省理工学院成立了著名的林肯实验室,开始"远距离预警系统"的研究.
该系统是一种中央控制式网络结构,它的目的是:第一,采集从各雷达站来的信息;第二,通过计算判断是否有敌机来犯;第三,将防御武器对准来犯之敌.该系统1952年开始投入使用,曾为美国搜集军事情报和协调各军事部门的作战立下了汗马功劳.
随着前苏联1957年10月4日和1957年11月3日两颗人造地球卫星分别发射成功,使美国军方感到了极大的威胁,原因是前苏联的卫星飞到了美国的上空才被美国发现.美国因此对其拥有的中央控制式网络产生了怀疑.
1962年,美国军方向当时的美国总统提出了一份建议,强调美国当时的网络布局存在严重的隐患,即前苏联的导弹只要摧毁该网络的中心控制部分,整个网络就会瘫痪;美国军队通信联络的网络化程度越高,受到的破坏也越强烈.这一问题引起了美国军界的重视,随即DARPA着手组织改进网络结构的安全性,以确保美国军队的网络系统在遭受打击后,仍能够保证各部门之间通信联络畅通.
DARPA经过长时间的研究和论证后得出,可以设计出一种分散的指挥系统,它由许多指挥点组成,当部分指挥点系统遭到破坏之后,其他指挥点系统仍能正常工作,并且这些指挥点可以绕过那些遭到破坏的指挥点保持联络.为了实施这一计划,DARPA于1969年建立了ARPANET网络,该网络将加利福尼亚大学洛杉矶分校等几所大学的计算机主机连接起来,各个节点的大型计算机采用分组交换技术,通过专门的通信交换机和专门的通信线路相互联接.该网络开始时只有4个节点,两年后达到15个节点.20世纪70年代后期,ARPANET网络达到了60个节点,主机100多台,地域覆盖美洲大陆,还可通过卫星与夏威夷,欧洲等地区相连,这就是最早的计算机网络.
ARPANET网络的特点是:资源共享,分散控制,分组交换,采用专门的通信控制处理机,分层的网络协议.
许多大学,研究机构,军事基地和政府实验室中的研究人员经常使用ARPANET网络交换文件,发送电子邮件和进行远程登录.1975年,DARPA将网络转给了美国国防通信局DCA(Defense Communication Agency).DCA将ARPANET网络变成国防数据网络DDN(Defense Data Network)的一部分.在Internet网广泛使用后,ARPANET网络的发展开始下滑.
认识到计算机网络的重要性,美国国家科学基金会NSF(National Science Foundation)组织建立了NSFNet网络.NSFNet网络的大小和容量不断增加,最后形成了现在广泛使用的Internet网中的主干网.NSF的Internet框架由三个层次构成:第一个是国家主干网,第二个是一组覆盖小地理区域的中级网络,第三个是一组"校园"网络.中级网连接到主干网上,校园网连接到中级网络上,计算机连接在校园网上.
9.1.2 计算机网络的概念
如果要给计算机网络下一个定义,可以这样叙述:计算机网络是由通信线路连接的许多自主工作的计算机构成的集合.这里需要强调两点:首先,"通信线路"除了铜导线外,还包括无线信道,如微波,毫米波,红外线,电磁波等.其次,"自主工作"是指不存在主从关系,是指计算机脱离网络环境之后是自成体系的计算机系统,即可以独立地完成工作.也就是说网络中单独一台计算机有自己的操作系统,有自己的内存,有自己的CPU.
9.1.3 计算机网络协议
为了实现计算机之间的通信,计算机之间必须遵循共同的规则,即网络通信协议.也就是说计算机之间进行通信时必须以约定的协议进行.协议具体到计算机中是一组实现规则的软件,它的功能是使相互联接的计算机之间按照协议准确,及时地传递数据.
1977年,国际标准化组织ISO下设的第16分委员会SC16开始研究开放系统互联的标准.所谓开放系统,就是指任何系统只要遵循这个标准进行设计,就可以与其他任何遵循同一标准的系统互相连接并进行通信,这就确保了各个厂商的网络产品能相互兼容.SC16于1979年完成了基于分层概念的网络协议开发模型,称为开放系统互联参考模型OSI/RM(Open System Interconnection / Reference Mode).同年底,国际电报电话咨询委员会CCITT(Consultative Committee, International Telegraph and Telephone)认可并采纳了这一国际标准(称为X.200).

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