美国国防部高级研究计划局(Advanced Reasearch Projects Agency ARPA)的ARPANET(通常称为ARPA网)。ARPANET是世界上第一个实现以资源共享为目的的计算机网络。人们往往将ARPANET作为现代计算机网络诞生的标志。(1990年6月停止运行)
自1946年电子计算机问世以来的很长一段时间里,计算机不仅非常庞大,而且极其昂贵,只有极少数的公司才买得起。那时,人们上机既费时,又费力,很不方便。为了克服这种困难,人们就想到能不能把计算题目要用的数据和程序利用电话线路送到计算机上,而计算结果再通过电话线路送回来?最早实现这个想法的是美国的军事部门。
1950年,美国在其北部和加拿大境内建立了一个地面防空系统,简称赛其(SAGE)系统。它是人类历史上第一次将计算机与通信设备结合起来,是计算机网络的雏形。
赛其系统还不能算是真正的计算机网络,因为由通信线路所连接的,一端是计算机,另一端只是个数据输入输出设备,或称终端设备。人们将这种系统称为联机终端系统,简称联机系统。联机系统很快就得到了推广应用。按照这种方式,人们只要将一个终端通过通信线路与计算机联起来,就可以在远地通过终端利用计算机,好像人就在机房里面一样。
除了在科学计算上的应用外,联机系统在商业上也得到了大量的应用。如用于航空公司的自动订票系统。航空公司在各售票点的窗口都装一台终端,通过通信线路连到总部的大型计算机上。这样,总部的计算机随时可知道每个航班已经发售了多少票,各终端上的售票员也随时可知道哪些航班还有余票,这样就大大提高了工作效率和服务质量。
在发展联机系统的同时,人们也在探索能不能将计算机通过通信线路连接起来,使得一些计算机上的用户能够利用其他计算机强大的计算能力、昂贵的外部设备和丰富的信息资源。20世纪60年代,美国国防部高级研究计划局资助计算机网络的研究,于1969年12月建立了只有4台主计算机的ARPA网络。这是世界上第一个计算机网络,它就是今天因特网的前身。ARPA网的成功引发了计算机网络研究的热潮,这些研究为计算机网络的发展奠定了理论基础。
随后,以IBM和数字设备公司(DEC)为代表的各大计算机厂商几乎都推出了自己的网络产品,但是计算机网络的普及是俗称个人计算机出现以后的事了。
20世纪50年代初,美国为了自身的安全,在美国本土北部和加拿大境内,建立了一个半自动地面防空系统,简称SAGE系统。译成中文叫赛其系统。在赛其系统中,美国在加拿大边境带设立了警戒雷达。在北美防空司令部的信息处理中心有数台大型字电子计算机。警戒雷达将天空中的飞机目标的方位,距离和高度等信息通过雷达录取设备自动录取下来,并转换成二进制的数字信号;然后通过数据通信设备将它传送到北美防空司令部的信息处理中心;大型计算机自动地接收这些信息,并经过加工处理计算出飞机的飞行航向、飞行速度和飞行的瞬时位置,还可以判别出是否入侵的敌机,并将这些信息迅速传到空军和高炮部队,使它们有足够的时间作战斗准备。
在赛其系统中,雷达录取设备采集到的飞机目标信息自动送到通信设备,赛其信息处理中心的大型计算机自动地将通信设备送来的信息接收下来。这种将计算机与通信设备结合使用在人类的历史上还有首次,因此也可以说是一种创新。没有计算机与通信技术相结合的尝试,也就不会有现在这样先进的计算机网络。
1951年美国麻省理工学院林肯实验室开始为美国空军设计半自动地面防空系统(SAGE),1963年建成。SAGE系统最早将计算机技术与通信技术结合起来。SAGE系统设17个防区,每个防区的指挥中心装两台计算机,通过通信线路连接防区内各雷达站、机场、防空导弹和高炮阵地,形成联机计算机系统。系统能帮助指挥员决策,自动引导飞机和导弹拦截敌机。SAGE系统研制了前端处理机,制定了1600比特/秒数据通信线路的规范,并研究出高可靠性路径选择方法,为建立计算机网积累了丰富的经验。
50年代出现的机票预订系统也是计算机技术与通信技术相结合的范例。这是用于处理飞机订票及其他有关信息的联机操作的系统,它保持最新的文件资料,并能在数秒钟内回答远离计算机的售票终端发来的询问。
1959年斯特拉切提出分时系统(TSS),1964年巴兰提出分组交换技术,即包交换技术。当时麻省理工学院的MAC工程和达特茅斯大学的 DTSS系统已成为计算机网的雏型。1964年加利福尼亚大学罗伦斯·里巴莫尔研究所将8台异构型计算机(宿主机)互连成OCTOPUS网则是计算机网络工程的开端。为了利用在地理上分散的宿主机,必须实现高速数字传输和数字交换,于是产生实现高速数据交换的大型计算机网。1969年12月美国国防部高级研究计划局建成阿帕网(ARPA网)的第一期工程。开始只有4个节点,后来发展到100多台宿主机和60多个节点的大型分组交换网,并利用通信卫星与夏威夷州及挪威等欧洲国家连接,成为国际性的计算机网。阿帕网把美国各大学、研究所和公司的计算机系统互连成网络,实现了由通信网络和资源网络构成计算机网的目的,首次采用分组交换技术(包交换技术)和层次体系结构,规定不同级别的互连协议,这些技术成为计算机网络工程的基本技术。
继阿帕网之后,欧洲和日本也相继研究出实用的计算机网。阿帕网是远程网,建立在公用数据网的基础上,投资大。70年代中期美国施乐公司帕洛·阿尔托研究中心推出第一个局域网,即总线型以太网,为办公自动化和工厂自动化创造条件。1979年国际标准化组织(ISO)正式提出开放系统互连(OSI)参考模型,采用网络分层结构。到1987年世界上已有远程网近1万个,局域网近20万个。
我们讲的计算机网络,其实就是利用通讯设备和线路将地理位置不同的、功能独立的多个计算机系统互连起来,以功能完善的网络软件(即网络通信协议、信息交换方式及网络操作系统等)实现网络中资源共享和信息传递的系统。它的功能最主要的表现在两个方面:一是实现资源共享(包括硬件资源和软件资源的共享);二是在用户之间交换信息。计算机网络的作用是:不仅使分散在网络各处的计算机能共享网上的所有资源,并且为用户提供强有力的通信手段和尽可能完善的服务,从而极大的方便用户。从网管的角度来讲,说白了就是运用技术手段实现网络间的信息传递,同时为用户提供服务。
简单的来讲,网络就是在一定的区域内两个或两个以上的计算机以一定的方式连接,以供用户共享文件、程序、数据等资源。
Internet,即全球信息网(World Wide Web,简称WWW),是基于超文本(Hypertext)的信息检索工具,它通过超链接把世界各地不同Internet节点上的相关的信息有机地组织在一起,用户只需发出检索请求,它就能自动地进行相应的定位,找到相应的检索信息。
下面就几种常见的网络类型及分类方法作简单的介绍。
按网络的地理位置分类
* 局域网(Local Area Network,简称LAN)
一般限定在较小的区域内,小于10km的范围,通常采用有线的方式连接起来。
* 城域网(Metropolis Area Network,简称MAN)
规模局限在一座城市的范围内,10~100km的区域。
* 广域网(Wide Area Network,简称WAN)
网络跨越国界、洲界,甚至全球范围。
目前局域网和广域网是网络的热点。局域网是组成其他两种类型网络的基础,城域网一般都加入了广域网。广域网的典型代表是Internet网。
按网络的拓扑结构分类
网络的拓扑结构是指网络中通信线路和站点(计算机或设备)的几何排列形式。
* 星型网络
各站点通过点到点的链路与中心站相连。特点是很容易在网络中增加新的站点,数据的安全性和优先级容易控制,易实现网络监控,但中心节点的故障会引起整个网络瘫痪。
* 环形网络
各站点通过通信介质连成一个封闭的环形。环形网容易安装和监控,但容量有限,网络建成后,难以增加新的站点。
* 总线型网络
网络中所有的站点共享一条数据通道。总线型网络安装简单方便,需要铺设的电缆最短,成本低,某个站点的故障一般不会影响整个网络。但介质的故障会导致网络瘫痪,总线网安全性低,监控比较困难,增加新站点也不如星型网容易。
树型网、簇星型网、网状网等其他类型拓扑结构的网络都是以上述三种拓扑结构为基础的。
按传输介质分类
* 有线网
采用同轴电缆和双绞线来连接的计算机网络。
同轴电缆网是常见的一种连网方式。它比较经济,安装较为便利,传输率和抗干扰能力一般,传输距离较短。
双绞线网是目前最常见的连网方式。它价格便宜,安装方便,但易受干扰,传输率较低,传输距离比同轴电缆要短。
* 光纤网
光纤网也是有线网的一种,但由于其特殊性而单独列出,光纤网采用光导纤维作传输介质。光纤传输距离长,传输率高,可达数千兆bps,抗干扰性强,不会受到电子监听设备的监听,是高安全性网络的理想选择。不过由于其价格较高,且需要高水平的安装技术,所以现在尚未普及。
* 无线网
采用空气作传输介质,用电磁波作为载体来传输数据,目前无线网联网费用较高,还不太普及。但由于联网方式灵活方便,是一种很有前途的连网方式。
局域网通常采用单一的传输介质,而城域网和广域网采用多种传输介质。
按通信方式分类
* 点对点传输网络:数据以点到点的方式在计算机或通信设备中传输。星型网、环形网采用这种传输方式。
* 广播式传输网络:数据在共用介质中传输。无线网和总线型网络属于这种类型。
按网络使用的目的分类
* 共享资源网:使用者可共享网络中的各种资源,如文件、扫描仪、绘图仪、打印机以及各种服务。Internet网是典型的共享资源网。
* 数据处理网:用于处理数据的网络,例如科学计算网络、企业经营管理用网络。
* 数据传输网:用来收集、交换、传输数据的网络,如情报检索网络等。
目前网络使用目的都不是唯一的。
按服务方式分类
* 客户机/服务器网络
服务器是指专门提供服务的高性能计算机或专用设备,客户机是用户计算机。这是客户机向服务器发出请求并获得服务的一种网络形式,多台客户机可以共享服务器提供的各种资源。这是最常用、最重要的一种网络类型。不仅适合于同类计算机联网,也适合于不同类型的计算机联网,如PC机、Mac机的混合联网。这种网络安全性容易得到保证,计算机的权限、优先级易于控制,监控容易实现,网络管理能够规范化。网络性能在很大程度上取决于服务器的性能和客户机的数量。目前针对这类网络有很多优化性能的服务器称为专用服务器。银行、证券公司都采用这种类型的网络。
* 对等网
对等网不要求文件服务器,每台客户机都可以与其他每台客户机对话,共享彼此的信息资源和硬件资源,组网的计算机一般类型相同。这种网络方式灵活方便,但是较难实现集中管理与监控,安全性也低,较适合于部门内部协同工作的小型网络。
其他分类方法
如按信息传输模式的特点来分类的ATM网,网内数据采用异步传输模式,数据以53字节单元进行传输,提供高达1.2Gbps的传输率,有预测网络延时的能力。可以传输语音、视频等实时信息,是最有发展前途的网络类型之一。
另外还有一些非正规的分类方法:如企业网、校园网,根据名称便可理解。
从不同的角度对网络有不同的分类方法,每种网络名称都有特殊的含意。几种名称的组合或名称加参数更可以看出网络的特征。千兆以太网表示传输率高达千兆的总线型网络。了解网络的分类方法和类型特征,是熟悉网络技术的重要基础之一。