计算机网络的基本概念和原理

网络同计算机一样，都经历了从简单到复杂的发展过程。从最初的计算机与多个终端的数据通讯到现在复杂的网际互联，计算机网络技术发展的势头十分迅猛，各种各样的网络技术更是五花八门。从广义上来讲：计算机网络就是在协议控制下由一台或多台计算机、若干台终端设备、数据传输设备以及便于终端和计算机之间或若干台计算机之间数据流动的通信控制处理机等所组成的系统集合。计算机网络与一般的计算机互联的本质区别就在于有无协议作用。计算机网络的发展大致经历了以下三个阶段。

1.第一代计算机网络：系统构成如图1-3 所示。

在这种系统中，主要存在的是终端与中心计算机之间的通信，其中只有中心计算机具备自主处理的功能。这与后来出现的多个计算机互连的网络相比，只能称其为面向终端的计算机网络。其中，前端处理机专门负责处理通信工作，减轻了中心计算机通信与数据处理的双重任务。提高了工作效率；终端控制器通常是在终端较集中的地点设置，它首先通过低速线路将附近各个终端连接起来，再通过高速通信线路与远程计算机的前端机相连。调制解调器是利用模拟通信线路传输数字信号所必需的设备。

图1-3　第一代面向终端的计算机网络

2.第二代计算机网络：系统结构如图1-4 所示。

可以将这一代计算机系统称为目前所说的计算机网络，因为它是由多个具有自主处理能力的计算机通过通信线路连接起来，计算机间不存在主从关系，采用“存储—转发”的方式来传输数据。各个计算机之间不是直接通过通信线路相连，而是通过一个称为接口报文处理机IMP（Interface Message Processer）的装置转接后互联的。IMP 也称为分组交换节点，该网络中存储转发的信息的基本单元叫做分组。由拥有通信资源的IMP 和它们互联的通信线路一起完成主机之间的通信任务，构成了通信子网。通过通信子网互联的主机负责运行用户的应用程序并向网络用户提供可以共享的软、硬件资源，组成了资源子网。第二代计算机网络使得终端和中心计算机之间的通信发展成为计算机与计算机之间的通信，使得用单台中心计算机为所有用户服务的模式被大量分散而又互联的多台计算机共同完成的模式所代替。然而，尽管当前世界上已有大量的第二代计算机网络正在运行和提供服务，但随着信息社会的日益发展，第二代计算机网络出现了一个限制其向前发展的关键因素：没有统一的网络体系结构，网络互联十分困难。(www.xing528.com)

图1-4　以IMP 通信的第二代计算机网络

3.第三代计算机网络：网际标准化的网络，它冲破了第二代计算机网络发展的屏障，具有统一的网络体系结构，遵循国际标准化协议。标准化使得不同的计算机能方便地互联在一起。标准化将带来大规模生产、产品VLSL（超大规模集成）化和成本降低等一系列好处。

针对第二代计算机网络的不足，国际标准化组织ISO（International Standard Orgnization）于1984 年正式颁布了一个称为“开放系统互联（Open System Interconnection，简称OSI）基本参考模型”的国际标准ISO7498。这里“开发系统”是针对第二代计算机网络中各种类型网络的厂商各自封闭的系统而言的，它可与任何其它系统（遵循相同的国际标准）通信且相互开放的。这个模型分为七层，有时也被称为“OSI七层模型”。该模型的结构如图1-5 所示。

图1-5　OSI 基本参考模型

其中，物理层和数据链路层定义了数据传输协议，网络层到应用层涉及到高级网络协议。当要将数据发送到最底层（物理层）时，信息会依次通过每一层，各层对该信息进行处理并增加一些协议以便传输；在接收方，会去掉传输所需的额外信息，接收方各层进行与发送方相反的操作，使传输的信息恢复原样。