计算机网络演进史-计算机网络原理

纵观计算机网络的演变可以发现，它和其它事物的发展一样，也经历了从简单到复杂，从低级到高级的过程。在该过程中，计算机技术与通信技术紧密结合，相互促进，共同发展，最终产生了计算机网络。

在50年代，计算机和通信是两种独立发展着的技术。但从60年代起，计算机技术与通信技术开始相互渗透，相互融合。计算机系统逐步采用了批处理、分时系统，以及各种先进的概念和软硬件技术，将计算机从单一功能、单用户的系统，逐步地发展为多功能、多用户的系统。由于利用了通信设施，又将系统从集中处理型发展为分散处理型，使计算机系统的作用范围大大增大。另一方面，通信技术也在迅速地发展着，特别是70年代，通信设施和通信网络在各方面都得到了显著加强，通信技术取得了明显进展。通信网络的发展降低了通信费用，提高了传输速率和传输质量。信息传输可以使用地面的光缆、电缆，空中的卫星中继以及无线电信道，最高传输速率可达每秒百兆位。同时，因各种用于通信的设备广泛采用计算机技术、数字化技术，以及各种先进的通信处理概念和方法，使得通信系统更易于为计算机所用，从而使用多台计算机构成网络系统成为可能。

图1.1.1　计算机和通信的发展

Tr：晶体管，IC：集成电路，LSI：大规模集成电路，VLSI：超大规模集成电路

计算机网络的演变，可以概括地分为具有通信功能的联机系统、具有通信功能的分时系统和计算机网络系统三个阶段。

最初的计算机网络是面向终端的系统。在50年代末60年代初，计算机大都采用批处理的运行形式。用户使用计算机首先要将程序和数据制成纸带或卡片，再送到计算中心处理。为了方便用户，免去用户去计算中心上机之苦，先后产生了具有通信功能的联机批处理系统和具有通信功能的分时系统（又称分时网络）。这种面向终端的系统，利用通信网络、集中器、多路器等多种设备，将终端连到各个用户，将单一计算机系统的各种资源（处理能力、存储能力等）分散到了各个用户手中。分时系统的成功，极大地刺激了用户使用计算机的热情，使用户的数量迅速增加。但这种系统也存在着一些问题：

①主计算机的负荷较重，从而导致响应时间过长；

②因终端的速度低，操作时间长，故终端设备占用通信线路的时间较长，从而通信的代价极为昂贵；

③单计算机集中系统的可靠性较低，一旦主计算机故障，将导致整个系统的瘫痪（这被称为集中系统的脆弱性），等等。(www.xing528.com)

为克服上述缺点，人们开始研究多个计算机的共同连接方法，以将处理能力尽可能分散到靠近用户的地方。这促进了具有通信功能的多机系统和计算机网络的产生。

多机系统，尤其是相距较远的多机系统，与单机系统有着明显的差别。在多机系统中，各台计算机可以通过连接它们的通信线路，用通信的方法交换文件、协同处理。例如一台计算机可以利用另一台计算机中的数据进行处理，或将一台计算机上的部分负荷均衡到另一台计算机上去等。要达此目的，须完成通信处理工作及应用信息处理工作。当计算能力充裕时，这些工作可由互相连接的主机各自独立完成，但当应用的需求逐渐变得繁重和应用的形式变得复杂时，这种全能计算机的形式会导致系统的效率下降。为此，将专门用于信息处理的计算机（主机）与用于通信的计算机（副机）分开，由各通信计算机及连接它们的通信设备构成了计算机通信网，而计算机通信网又与它们所联的主机构成可用于各种用途的计算机网络。这样，多台计算机通过网络构成了一个有机的整体，既分散又统一，从而使整体性能大大提高：单机的负荷可以分散到全网，使响应速度加快；终端不再占用专用通信线路；单个主机的故障也不会导致系统的瘫痪等等。

在计算机网络发展史上最值得一提的是美国的ARPANET（美国国防部高级研究计划局网络系统）。在60年代末期，有几个研究组开始研究将终端连接到多台计算机上的有关问题，其中一个研究组的目标是将几台计算机互连以实现资源的共享。在初步研究的基础上，1969年初，BB&N公司获得了ARPANET的合同，且于当年建成了四个结点的ARPANET，1971年发展为26个结点，1976年又发展为60个结点，使结点遍及北美、欧洲和夏威夷等地。1975年夏，ARPANET正式移交给美国国防部通信局。由于ARPANET的开创性工作，它在计算机网络的概念、结构和设计原则诸方面都为后继网络所仿效，为计算机网络的发展提供了样板，奠定了基础。

70年代后期，各种各样的商业网络纷纷建立，80年代日臻完善。在这期间，许多国家都开始建立商业网络和公共数据网，并将计算机之间的通信完全纳入通信网系统中，使其更加系统化、完善化，使计算机网上升到一个新的水平。在这时期较为著名的网络有美国的ARPANET，IBM公司的SNA，DEC公司的DECNET，法国的TRANSPAC，加拿大的DATAPAC及北欧的公用数据网NPDN等。70年代中后期，伴随着微型计算机的发展，产生了一类崭新的计算机网络，这就是局部区域网络（LAN，简称局域网）。该网在80年代获得了广泛应用。局域网的典型代表是ETHERNET（以太网）和CAMBRIDGE—RING（剑桥环网）。由于局域网适应了办公自动化和企业管理自动化发展的要求，并且可使用价廉物美的微型计算机，从而获得了巨大的成功。在计算机网络的理论中，局域网独树一帜，产生了很多新概念和新方法。

计算机网络的建立为信息系统的计算机化、系统化奠定了坚实的基础，创造了供各类软件技术大展身手的舞台，促进了各类信息技术的发展，如分布式数据库、分布式计算、分布式决策支持等等。同时，其本身也在向着它的高级阶段——分布系统的方向发展，它所能支持的数据已包括文字数据和一些其它类型的数据，如声音、图像和图形。这为建立高效、综合、统一的计算机网络化的信息系统展现了极为灿烂的前景。

图1.1.2　面向终端的集中系统

CCU：通信控制器；　T：终端