计算机网络的发展历程及趋势.pdf

计算机网络的发展历程及趋势在过去的三百年中，每一个世纪都有一种技术占据主要的地位。18 世纪伴随着工业革命而来的是伟大的机械时代；19 世纪是蒸汽机时代；20 世纪的关键技术是信息的获取、存储、传送、处理和利用；而在21 世纪的今天人们则进入了一个网络时代，使我们周围的信息更在高速的传递着。计算机是 20 世纪人类最伟大的发明之一，它的的产生标志着人类开始迈进一个崭新的信息社会，新的信息产业正以强劲的势头迅速崛起。为了提高信息社会的生产力，提供一种全社会的、经济的、快速的存取信息的手段是十分必要的，因而，计算机网络这种手段也应运而生，并且在我们以后的学习生活中，它都起着举足轻重的作用，其发展趋势更是可观。一计算机网络的定义何为计算机网络？计算机网络是通信技术与计算机技术密切结合的产物。它最简单的定义是：以实现远程通信为目的，一些互连的、独立自治的计算机的集合。（“互连”是指各计算机之间通过有线或无线通信信道彼此交换信息。“独立自治”则强调它们之间没有明显的主从关系）1970 年，美国信息学会联合会的定义：以相互共享资源（硬件、软件和数据）方式而连接起来，且各自具有独立功能的计算机系统之集合。此定义有三个含义：一是网络通信的目的是共享资源；二是网络中的计算机是分散、且具有独立功能的；三是有一个全网性的网络操作系统。随着计算机网络体系结构的标准化，计算机网络又被定义为：计算机网络具有三个主要的组成部分，即能向用户提供服务的若干主机；由一些专用的通信处理机（即通信子网中的结点交换机）和连接这些结点的通信链路所组成的一个或数个通信子网；为主机与主机、主机与通信子网，或者通信子网中各个结点之间通信而建立的一系列协议。二计算机网络的发展历程21 计算机网络在全球的发展历程计算机网络已经历了由单一网络向互联网发展的过程。1997 年，在美国拉斯维加斯的全球计算机技术博览会上，微软公司总裁比尔盖茨先生发表了著名的演说。在演说中强调，“网络才是计算机”的精辟论点充分体现出信息社会中计算2 机网络的重要基础地位。计算机网络技术的发展越来越成为当今世界高新技术发展的核心之一，而他的发展历程也曲曲折折，绵延至今。计算机网络的发展分为以下几个阶段。第一阶段诞生阶段（计算机终端网络）20世纪 60年代中期之前的第一代计算机网络是以单个计算机为中心的远程联机系统。典型应用是由一台计算机和全美范围内2000 多个终端组成的飞机订票系统。终端是一台计算机的外部设备包括显示器和键盘，无 CPU 和内存。随着远程终端的增多，在主机前增加了前端机（FEP）。当时，人们把计算机网络定义为“以传输信息为目的而连接起来，实现远程信息处理或进一步达到资源共享的系统”，但这样的通讯系统已具备网络的雏形。早期的计算机为了提高资源利用率，采用批处理的工作方式。为适应终端与计算机的连接，出现了多重线路控制器。第二阶段形成阶段（计算机通信网络）20世纪 60 年代中期至 70 年代的第二代计算机网络是以多个主机通过通信线路互联起来，为用户提供服务，兴起于60 年代后期，典型代表是美国国防部高级研究计划局协助开发的ARPANET。主机之间不是直接用线路相连，而是由接口报文处理机（IMP）转接后互联的。IMP 和它们之间互联的通信线路一起负责主机间的通信任务，构成了通讯子网。通讯子网互联的主机负责运行程序，提供资源共享，组成资源子网。这个时期，网络概念为“以能够相互共享资源为目的互联起来的具有独立功能的计算机之集合体”，形成了计算机网络的基本概念。ARPA 网是以通信子网为中心的典型代表。在ARPA 网中，负责通信控制处理的 CCP 称为接口报文处理机IMP(或称结点机)，以存储转发方式传送分组的通信子网称为分组交换网第三阶段互联互通阶段（开放式的标准化计算机网络）20世纪 70年代末至 90年代的第三代计算机网络是具有统一的网络体系结构并遵守国际标准的开放式和标准化的网络。ARPANET 兴起后，计算机网络发展迅猛，各大计算机公司相继推出自己的网络体系结构及实现这些结构的软硬件产品。由于没有统一的标准，不同厂商的产品之间互联很困难，人们迫切需要一种开放性的标准化实用网络环境，这样应运而生了两种国际通用的最重要的体系结构，即 TCP/IP 体系结构和国际标准化组织的OSI体系结构。第四阶段高速网络技术阶段（新一代计算机网络）20 世纪 90 年代至今的第四代计算机网络，由于局域网技术发展成熟，出现光纤及高速网络技术，多媒体网络，智能网络，整个网络就像一个对用户透明的大的计算机系统，发展为以Internet为代表的互联网。而其中Internet（因特3 网）的发展也分三个阶段：1 从单一的 APRANET 发展为互联网 1969 年，创建的第一个分组交换网 ARPANET 只是一个单个的分组交换网(不是互联网)。20世纪 70 年代中期，ARPA 开始 研究多种网络互连的技术，这导致互联网的出现。1983 年，ARPANET 分解成两个：一个实验研究用的科研网ARPANET(人们常把 1983 年作为因特网的诞生之日)，另一个是军用的MILNET。1990年，ARPANET 正式宣布关闭，实验完成。2 建成三级结构的因特网 1986 年，NSF 建立了国家科学基金网NSFNET。它是一个三级计算机网络，分为主干网、地区网和校园网。1991 年，美国政府决定将因特网的主干网转交给私人公司来经营，并开始对接入因特网的单位收费。1993 年因特网主干网的速率提高到 45Mb/s 3 建立多层次 ISP 结构的因特网从 1993年开始，由美国政府资助的 NSFNET 逐渐被若干个商用的因特网主干网(即服务提供者网络)所替代。用户通过因特网提供者ISP 上网。1994 年开始创建了 4 个网络接入点 NAP(Network Access Point)，分别由 4 个电信公司。1994 年起，因特网逐渐演变成多层次ISP 结构的网络。1996 年，主干网速率为155 Mb/s(OC-3)。1998年，主干网速率为2.5 Gb/s(OC-48)。2.2 计算机网络在我国的发展历程我国计算机网络起步于20 世纪 80 年代。1980 年进行联网试验。并组建各单位的局域网。1989年 11 月，第一个公用分组交换网建成运行。1993 年建成新公用分组交换网CHINANET。80 年代后期，相继建成各行业的专用广域网。1994年 4 月，我国用专线接入因特网(64kb/s)。1994 年 5 月，设立第一个WWW服务器。1994 年 9 月，中国公用计算机互联网启动。目前已建成9 个全国性公用性计算机网络(2 个在建)。2004 年 2 月，建成我国下一代互联网CNGI主干试验网CERNET2 开通并提供服务(2.5-10Gb/s)。三计算机网络的现状随着计算机技术和通信技术的发展及相互渗透结合，促进了计算机网络的诞生和发展。通信领域利用计算机技术，可以提高通信系统性能。通信技术的发展又为计算机之间快速传输信息提供了必要的通信手段。计算机网络在当今信息时代对信息的收集、传输、存储和处理起着非常重要的作用。其应用领域已渗透到社会的各个方面，信息高速公路更是离不开它。因此，计算机网络对整个信息社会有着极其深刻的影响，已引起人们高度重视和极大兴趣。21 世纪已进入计算4 机网络时代。计算机网络极大普及，计算机应用已进入更高层次，计算机网络成了计算机行业的一部分。新一代的计算机已将网络接口集成到主板上，网络功能已嵌入到操作系统之中，智能大楼的兴建已经和计算机网络布线同时、同地、同方案施工。随着通信和计算机技术紧密结合和同步发展，我国计算机网络技术飞跃发展。我们现在已经进入web 2.0 的网络时代。这个阶段互联网的特征包括搜索，社区化网络，网络媒体（音乐，视频等），内容聚合和聚集（RSS），mashups(一种交互式 Web 应用程序)，宽带接入网、全光网，IP 电话，智能网，P2P、网格计算，NGN、三网融合技术，IPv6 技术，3G移动通信系统技术以及更多。目前大部分都是通过电脑接入网络。四计算机网络的发展趋势计算机网络及其应用的产生和发展，与计算机技术（包括：微电子、微处理 机）和通 信技 术的 科学 进步密 切相 关。由于 计 算机 网 络 技 术，特 别 是Internet/Intranet技术的不断进步，又使各种计算机应用系统跨越了主机/终端式、客户/服务器式、浏览器/服务器式的几个时期。今天的计算机应用系统实际上是一个网络环境下的计算系统。未来网络的发展有以下几种基本的技术趋势：1.朝 着 低 成 本 微 机 所 带 来 的 分 布 式 计 算 和 智 能 化 方 向 发 展，即Client/Server(客户/服务器)结构；2.向适应多媒体通信、移动通信结构发展；3.网络结构适应网络互连，扩大规模以至于建立全球网络。应是覆盖全球的，可随处连接的巨型网;4.计算机网络应具有前所未有的带宽以保证承担任何新的服务;5.计算机网络应是贴近应用的智能化网络；6.计算机网络应具有很高的可靠性和服务质量；7.计算机网络应具有延展性来保证时迅速的发展做出反应;8.计算机网络应具有很低的费用。未来比较明显的趋势是宽带业务和各种移动终端的普及，如可照相手机越来越多，实际上这对网络带宽和频谱产生了巨大的需求。整个宽带的建设和应用将进一步推动网络的整体发展。IPv6 和网格等下一代互联网技术的研发和建设将在今后取得比较明显的进展。未来的几大网络趋势是：（1）语义网Sir Tim Berners-Lee（Web创始者）关于语义网的观点成为人们的重要关注已经很长一段时间了。事实上，它已经象大白鲸一样神乎其神了。总之，语5 义网关涉到机器之间的对话，它使得网络更加智能化，或者象Berners-Lee 描述的那样，计算机“在网络中分析所有的数据内容，链接以及人机之间的交易处理”。在另一个时候，Berners-Lee 把它描述为“为数据设计的似网程序”，如对信息再利用的设计。一些公司，如Hakia，Powerset 以及 Alex自己的adaptive blue都正在积极的实现语义网，因此，未来我们将变得关系更亲密，但是我们还得等上好些年，才能看到语义网的设想实现。（2）人工智能人工智能可能会是计算机历史中的一个终极目标。从 1950年，阿兰图灵提出的测试机器如人机对话能力的图灵测试开始，人工智能就成为计算机科学家们的梦想，在接下来的网络发展中，人工智能使得机器更加智能化。在这个意义上来看，这和语义网在某些方面有些相同。我们已经开始在一些网站应用一些低级形态人工智能。由于电脑的计算速度远远超过人类，我们希望新的疆界将被打破，使我们能够解决一些以前无法解决的问题.（3）虚拟世界作为将来的网络系统，第二生命（second life）得到了很多主流媒体的关注。但在最近一次 Sean参加的超新星小组（Supernova panel）会议中，讨论了一些涉及许多其他虚拟世界的机会。（4）移动网络移动网络是未来另一个发展前景巨大的网络应用。便携式智能终端（PCS，Personal Communication System）可以使用无线技术，在任何地方以各种速率与网络保持联络。用户利用 PCS进行个人通信，可在任何地方接收到发给自己的呼叫。PCS系统可以支持语音、数据和报文等各种业务。PCS网络和无线技术将大大改进人们的移动通信水平，成为未来信息高速公路的重要组成部分。它已经在亚洲和欧洲的部分城市发展迅猛。今年推出的苹果IPHONE 是美国市场移动网络的一个标志事件。这仅仅是个开始,在未来的几年的时间将有更多的定位感知服务可通过移动设备来实现，例如当你逛当地商场时候，会收到很多你定制的购物优惠信息，或者当你在驾驶车的时候，收到地图信息，或者你周五晚上跟朋友在一起的时候收到玩乐信息。我们也期待大型的互联网公司如，YAHOO，GOOGLE成为主要的移动门户网站，还有移动电话运营商。（5）在线视频/网络电视这个趋势已经在网络上爆炸般显现，但是你感觉它仍有很多未待开发的，还有很广阔的前景。在未来，互联网电视将和我们现在完全不一样,更高的画面6 质量，更强大的流媒体，个性化，共享以及更多优点，都将在接下来的几年年里实现.从去年我们组织“中国互联网发展报告”的过程中看到，中国互联网的制造业在网络设备方面的研发已经取得了很多突破，包括现在在高、中、低端路同器产品方面都已经有具有自主知识产权的产品出现。我们现在有许多邮件服务商、技术提供商在网络标准方面进行积极的研究和开发。网络时代的到来，给人类教育带来的冲击是前所未有的，教育要面向现代化、面向世界、面向未来，首先要面向网络。教育只有与网络有机结合，才能跟上时代的发展。尽管对网络安全技术的研究越来越深入，但是网络自身的特点，即它的简单性、便宜性，使得它的安全问题仍然很突出。尤其是IPv6 出现以后，它的安全性、服务质量会有更大提高，在将来一段时间针对IPv6 的网络安全问题也会出现。PFP业务将来对网络结构和网络安全会产生重大影响，这是互联网技术开发和政策管制部门所关心的。网络教育将是下一个互联网业务的热点问题，网络搜索，大容量电子邮件，电子商务平台，移动互联网，无线局域网，网络资源信息开发等业务都将成为互联网业务的热点问题。计算机网络的普及性和重要性已经导致在不同岗位上对具有更多网络知识的人才的大量需求。企业需要雇员规划、获取、安装、操作、管理那些构成计算机网络和 Internet的软硬件系统。另外，计算机编程已不再局限于个人计算机，而要求程序员设计并实现能与其他计算机上的程序通信的应用软件。总之，计算机网络网络在今后的发展过程中不再仅仅是一个工具，也不再是一个遥不可及仅供少数人使用的技术专利，它将成为一种文化、一种生活，融入到社会的各个领域,遍布世界的各个角落，而我们的使用也会将它的功能发挥到淋漓尽致。参考文献：1 杨心强.数据通信与计算机网络 M.北京：电子工业出版社，2007 2 计算机网络的发展趋势-科技风 2008 年 14 期3 王森.计算机原理 M.北京：电子工业出版社，2002.4 谢希仁.计算机网络 M.北京：电子工业出版社，第五7 5 温冲.浅谈未来计算机网络系统的发展趋势-黑龙江科技信息 2010 年6 徐斯斯.计算机网络发展浅析-才智 2010 年 7 月;