计算机网络的形成与发展

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计算机网络的发展是计算机技术与通信技术不断融合的过程。

其演进大致经历了以下阶段：

1. 计算机与通信技术初步结合；
2. ARPANET开启现代计算机网络；
3. 分组交换网络实现远程大规模互连；
4. 网络体系结构逐步走向标准化；
5. 科研骨干网发展为公共互联网；
6. 浏览器和商业化推动Internet全面普及。

核心脉络：专用通信系统 → 分组交换网络 → 开放标准 → 科研骨干网 → 公共互联网 → 商业化普及。

1963年，美国麻省理工学院林肯实验室为美国空军建成半自动化地面防空系统 SAGE。

SAGE将计算机处理能力与远程通信技术结合起来，被认为是计算机技术与通信技术结合的先驱。

其主要特点包括：

• 面向军事防空应用；
• 使用通信线路连接远程设备；
• 由中央计算机集中处理信息；
• 展示了计算机与通信系统协同工作的可行性。

20世纪60年代初，飞机订票系统 SABRE-I 投入使用，是早期具有代表性的民用计算机通信系统。

该系统通过通信线路将远程终端连接到中央计算机，用于查询和处理航班订票信息。

美国通用电气公司的信息服务系统是当时规模较大的商用数据处理网络，体现了计算机通信技术在商业信息处理领域的应用价值。

阶段特征：早期系统主要采用“远程终端＋通信线路＋中央计算机”的集中式结构，通常服务于特定组织和业务。

1969年，美国国防高级研究计划局（DARPA）建成 ARPANET 实验网。现代意义上的计算机网络通常被认为从ARPANET开始。

ARPANET建成初期具有以下特征：

• 最初只有 4个节点；
• 使用电话线路作为主干通信网络；
• 主要服务于大学和研究机构；
• 采用分组交换思想实现计算机之间的数据通信。

ARPANET建立后不断扩大：

1. 1969年：建成最初的4个节点；
2. 1971年前后：扩展到15个节点，进入实际运行阶段；
3. 20世纪70年代后期：网络节点超过60个，主机超过100台；
4. 网络范围横跨美国东西部；
5. 通过通信卫星连接夏威夷和欧洲地区。

ARPANET推动计算机网络从集中式远程访问发展为计算机之间的互联。

其历史意义主要包括：

• 验证了分组交换网络的可行性；
• 推动不同地区计算机之间的远程通信；
• 支持大学和研究机构之间的信息共享；
• 为后来Internet的发展奠定了基础。

重要认识：早期计算机通信强调“终端访问中央计算机”，ARPANET则进一步强调“计算机与计算机之间的互连和资源共享”。

20世纪70年代中后期是广域通信网络快速发展的时期。

各国政府部门、研究机构和通信企业相继建设分组交换网络，以实现计算机之间的远程数据传输和信息共享。

这一时期的网络通常具有以下特点：

• 以远程数据传输和信息共享为主要目标；
• 普遍采用分组交换技术；
• 通信线路主要使用租用电话线路；
• 少数网络铺设专用通信线路；
• 典型数据传输速率约为 50 kb/s；
• 网络规模和覆盖范围不断扩大。

这一时期的网络被称为第二代计算机网络。

第二代网络的主要特征：采用分组交换技术，实现远程、大规模的计算机互连。

20世纪70年代中后期，不同计算机厂商相继推出自己的网络体系结构。

这些网络体系结构为同一厂商的设备互连提供了成套解决方案，但不同厂商之间的协议和设备通常难以兼容。

不同厂商各自制定网络体系结构，带来了以下问题：

• 不同厂商设备难以互联互通；
• 用户难以确定长期投资方向；
• 网络建设容易被单一厂商绑定；
• 不利于多厂商之间的公平竞争；
• 阻碍了网络产品和协议的通用化。

1977年，国际标准化组织（ISO）的信息处理技术委员会开始制定开放系统互连参考模型。

开放系统互连参考模型简称 OSI/RM：

• OSI：Open Systems Interconnection；
• RM：Reference Model。

OSI/RM为不同计算机系统之间的通信提供统一的功能框架。遵循OSI协议和相关标准的系统被称为开放系统。

网络标准化带来的主要价值包括：

• 促进不同厂商设备之间的互连；
• 降低用户对单一厂商的依赖；
• 促进网络产品的标准化竞争；
• 推动网络技术和市场共同发展；
• 为开放网络体系结构奠定基础。

关键区别：SNA、DNA和DCA属于厂商网络体系结构，OSI/RM代表国际开放标准的发展方向。

1985年，美国国家科学基金会（NSF）利用ARPANET的相关协议建立 NSFNET。

NSFNET最初主要服务于：

• 科学研究；
• 高等教育；
• 大学和科研机构之间的网络通信；
• 科研信息与计算资源共享。

1990年，NSFNET取代ARPANET，成为美国国家骨干网。

此后，网络应用逐渐走出大学和研究机构，进入更广泛的社会领域。

电子邮件、文件下载和消息传输等服务开始得到普及。

历史转折：NSFNET标志着计算机网络从实验性和科研性网络逐步向公共网络基础设施发展。

1992年，Internet学会成立。

Internet可以理解为一个由大量独立网络组成、通过共同遵守通信协议实现主机间通信的国际互联网络。

其主要特征包括：

• 由多个独立网络互连组成；
• 网络组织相对松散；
• 参与者通过共同遵守协议实现通信；
• 支持主机到主机的数据交换；
• 不依赖单一机构进行集中控制。

1993年，美国伊利诺伊大学国家超级计算应用中心成功开发网页浏览工具 Mosaic。

Mosaic后来对Netscape等浏览器的发展产生了重要影响。

浏览器的出现带来了以下变化：

• 降低了Internet的使用门槛；
• 提供更加直观的信息浏览方式；
• 方便普通用户获取和交流网络信息；
• 推动Internet从专业人员使用走向大众使用；
• 引发互联网应用和信息服务的发展高潮。

1993年，美国宣布实施国家信息基础设施计划 NII。

NII的英文全称为：

• National Information Infrastructure；
• 中文通常译为国家信息基础设施。

该计划体现了信息网络基础设施在国家经济、科技和社会发展中的战略价值。

随着NSF逐步停止直接向Internet提供资金，Internet进入商业化运行阶段。

到20世纪90年代后期，Internet呈现高速发展态势：

• 网络主机数量快速增长；
• 互联网用户数量快速增长；
• 网络信息流量持续增加；
• 商业网络服务不断出现；
• Internet逐渐成为大众通信和信息交流工具。

专用计算机通信系统
        ↓
计算机与通信技术结合
        ↓
分组交换网络
        ↓
远程大规模互连
        ↓
开放系统与标准化协议
        ↓
国家和全球骨干网络
        ↓
浏览器与互联网商业化

军事防空
     ↓
民用航空和商业数据处理
     ↓
大学与科研机构
     ↓
国家骨干网络
     ↓
普通社会用户
     ↓
全球商业互联网

单一组织专用系统
        ↓
实验性分组交换网络
        ↓
多国公用数据网络
        ↓
厂商专有网络体系
        ↓
国际开放标准
        ↓
独立网络组成的全球互联网

• 1963年SAGE：计算机技术与通信技术结合的先驱；
• 1969年ARPANET：现代计算机网络的重要起点；
• 第二代计算机网络：以分组交换和远程大规模互连为主要特点；
• SNA、DNA、DCA：分别是IBM、DEC和UNIVAC推出的厂商网络体系结构；
• 1977年OSI/RM：网络互连开始走向国际标准化；
• 1985年NSFNET：面向科研和教育的骨干网络；
• 1990年NSFNET取代ARPANET：互联网骨干网开始走向社会；
• 1992年Internet学会成立：推动国际互联网协作和规范发展；
• 1993年Mosaic浏览器：显著降低Internet使用门槛；
• 20世纪90年代后期：Internet进入高速商业化发展阶段。

一句话总结：计算机网络从专用的集中式通信系统起步，通过分组交换实现大规模互连，再通过开放标准解决兼容问题，最终在骨干网、浏览器和商业化的共同推动下发展为全球互联网。

• 计算机网络的概念
• 我国互联网的发展
• 计算机网络体系结构
• 网络层协议
• 网络协议索引

• 《网络规划设计师教程（第3版）》第1章“计算机网络基础”。

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