1.1.1 计算机网络的定义与发展

1.计算机网络的定义

计算机网络是指互连起来的能独立自主的计算机集合。 这里的“互连”意味着互相连接的两台或两台以上的计算机能够互相交换信息，达到资源共享的目的。 而“独立自主”是指每台计算机的工作是独立的，任何一台计算机都不能干预其他计算机的工作。例如启动、停止等，任意两台计算机之间没有主从关系。 从这个简单的定义可以看出，计算机网络涉及3个方面的问题。

① 两台或两台以上的计算机相互连接起来才能构成网络，达到资源共享的目的。

② 两台或两台以上的计算机连接，互相通信交换信息，需要有一条通道。这条通道的连接是物理的，由硬件实现，这就是连接介质（有时称为信息传输介质）。它们可以是双绞线、同轴电缆或光纤等“有线”介质；也可以是激光、微波或卫星等“无线”介质。

③ 计算机之间要通信交换信息，彼此就需要有某些约定和规则，这就是协议。

因此，我们可以把计算机网络定义为：把分布在不同地点且具有独立功能的多个计算机，通过通信设备和线路连接起来，在功能完善的网络软件运行下，按照一定的协议来实现网络中以资源共享为目标的系统。

从计算机网络的定义可以看出，计算机网络必须具有数据处理与数据通信两种能力。因此，可以从逻辑上将它划分成两个部分，资源子网与通信子网，其基本结构如图1-1所示。

（1）资源子网

资源子网由主计算机系统、终端、终端控制器、联网外设、各种软件资源与信息资源组成。对于广域网而言，资源子网由网络中的所有主机及其外部设备组成。资源子网的功能是负责全网的数据处理业务，向网络用户提供各种网络资源与网络服务。

（2）通信子网

通信子网是指网络中实现网络通信功能的设备及其软件的集合，是网络的内层，负责信息的传输。通信设备、网络通信协议、通信控制软件等属于通信子网，它们主要为用户提供数据的传输、转接、加工、变换等功能。通信子网一般由网卡、线缆、集线器、中继器、网桥、路由器、交换机等设备和相关软件组成。

通信线路为通信控制处理机之间、处理机与主机之间提供通信信道。计算机网络采用多种通信线路，例如电话线、双绞线、同轴电缆、光缆、无线通信信道、微波与卫星通信信道等。

2.计算机网络的发展

Internet的基础结构大体经历了3个阶段的演进，这3个阶段在时间上有部分重叠。

第一阶段：从单个网络 ARPAnet 向互联网发展。1969年美国国防部创建了第一个分组交换网ARPAnet，只是一个单个的分组交换网，所有想连接在它上面的主机都直接与就近的节点交换机相连。它的规模增长很快，到20世纪70年代中期，人们认识到仅使用一个单独的网络无法满足所有的通信问题。于是ARPA开始研究很多网络互联的技术，这就促使了后来的互联网的出现。1983年TCP/IP协议称为ARPAnet的标准协议。同年，ARPAnet分解成两个网络，一个进行试验研究用的科研网ARPAnet，另一个是军用的计算机网络MILnet。1990年，ARPAnet因试验任务完成正式宣布关闭。

第二阶段：建立三级结构的因特网。1985年起，美国国家科学基金会 NSF 就认识到计算机网络对科学研究的重要性，1986年，NSF围绕6个大型计算机中心建设计算机网络NSFnet，它是个三级网络，分主干网、地区网、校园网。它代替ARPAnet成为Internet的主要部分。1991年，NSF和美国政府认识到因特网不会限于大学和研究机构，于是支持地方网络接入，许多公司纷纷加入，使网络的信息量急剧增加，美国政府就决定将因特网的主干网转交给私人公司经营，并开始对接入因特网的单位收费。

第三阶段：多级结构因特网的形成。1993年开始，美国政府资助的NSFnet逐渐被若干个商用的因特网主干网替代，这种主干网也叫因特网辅助提供者 ISP，考虑到因特网商用化后可能出现很多的ISP，为了使不同ISP经营的网络能够互通，在1994创建了4个网络接入点NAP，分别由4个电信公司经营，21世纪初，美国的NAP达到了十几个。NAP是最高级的接入点，它主要是向不同的ISP提供交换设备，使它们相互通信。因特网已经很难对其网络结构给出很精细的描述，但大致可分为5个接入级：网络接入点NAP、多个公司经营的国家主干网、地区ISP、本地ISP，以及校园网、企业或家庭PC机上网用户。多级结构的因特网如图1-2所示。