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  • 计算机网络的发展历程
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    2020-09-05 10:12:45

    一、互联网的发展历史

    第一阶段:
    单个网络ARPANET,为了将就近的几台计算机连接起来;
    因为刚开始的时候计算机比较昂贵,所以数量较少。
    在这里插入图片描述
    计算机通过连接交换机就可以进行信息的交互

    第二阶段:
    随着计算机的普及,计算机逐渐进入普通人的家庭、学校、实验室等,单个网络ARPANET已经不能满足计算机之间的通信的需求了;
    随之产生了三级结构互联网,可以把美国主要的大学、研究所、实验室中的计算机都连接起来;
    在这里插入图片描述
    由主干网、地区网、校园网构成,主要还是应用于美国国内

    第三阶段:
    随着计算机普及全球,计算机数量起飞了;
    出现了多层次ISP互联网,用于全球的计算机之间的连接;
    ISP指的是Internet Service Provider:网络服务提供商,
    在中国,著名的网络服务提供商有:中国电信、中国移动、中国联通等;

    主干ISP(包括全球各大网络提供商):中国的主干ISP可以连接美国、欧洲的主干ISP;
    地区ISP:主要负责不同地区的网络服务的提供,如北京移动、广东移动等,各地区之间的ISP也可以相互连接和通信;

    在这里插入图片描述

    到了多层次ISP阶段,全球的互联网就算是真正地连接起来了

    二、世界主干网络的线路图

    https://live.infrapedia.com
    在这里插入图片描述
    中国通过海底电缆来连接不同的区域

    三、中国互联网的发展历史

    第一阶段:
    1980年开始互联网实验;
    第二阶段:
    1989年建立第一个公共网络;
    第三阶段:
    1994年接入国际互联网,实现了国际网络的互通;

    中国建立的用于进行国际交换的公用计算机网络:
    中国电信互联网CHINANET
    中国联通互联网UNINET
    中国移动互联网CMNET
    中国教育与科研计算机网CERNET
    中国科学技术网CSTNET

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    目录

    概述

    计算机网络发展史

    互联网的诞生

    TCP/IP 的诞生

    进一步发展

    发展阶段总结

    我国互联网发展

    计算机网络发展历程

    批处理

    分时系统

    计算机通信

    计算机网络的诞生

    计算机网络的高速发展

    网络安全


    概述

    如果说计算机把我们从工业时代带到了信息时代,那么计算机网络就可以说把我们带到了网络时代。随着使用计算机人数的不断增加,计算机也经历了一系列的快速发展,从大型通用计算机 -> 超级计算机 -> 小型机 -> 个人电脑 -> 工作站 -> 便携式电脑 -> 智能手机终端等都是这一过程的产物。计算机网络也逐渐从独立模式演变为了网络互联模式

    独立模式:计算机在联网前都可以认为是独立模式,俗称单机模式,此时的计算机不会与其他计算机

    如图 1-1 可以看到,在独立模式下,每个人都需要排队等待其他人在一个机器上完成工作后,其他用户才能使用。这样的数据是单独管理的。

     

    如图 1-2,从单机模式切换到了网络互联模式,在这种模式下,每个人都能独立的使用计算机,还会有一个服务器,来为客户端 A、B、C 提供服务。在网络互联模式下,数据一般是集中管理的。

    计算机网络由若干节点和链接这些节点的链路组成,网络中的节点可以是计算机、交换器、集线器或者路由器等,计算机网络按规模和覆盖范围进行划分,可以分为局域网、城域网和广域网。

    局域网 LAN:一般指的是范围在几百到几公里办公楼或者校园内计算机相互连接成的计算机网络,一般用在狭小区域内的网络,一个社区、一栋楼、办公室经常使用局域网。

    城域网 MAN:一个城市中的计算机所相互连接形成的计算机网络。城域网是介于广域网与局域网之间的一种高速网络。城域网设计的目标是要满足几千米范围内的大量企业、机关、公司的多个局城网互联的需求,以实现大量用户之间的数据、语音、图形与视频等多种信息的传输功能。

    广域网 WAM:广域网中的计算机所形成的连接范围就更大了,常常是一个国家或是一个洲。其目的是为了让分市较远的各局域网互联。

    计算机网络发展史

    互联网的诞生

    1946 年世界上第一台计算机问世,此时还没有计算机网络,所以计算机只能单机工作,即使两台计算机的距离非常近,他们却只能像个内向的孩子一样,守着自己的一隅。

    二战之后,美苏争霸,出于军事的目的,美国组建了一个神秘的部门 ARPA,这个部门接美国国防部的要求打算研制一种分散的指挥系统,这个系统会有很多节点,每当其中某些节点被摧毁后,其它节点仍能相互通信,这个项目于 1966 年完成,ARPA 将其命名为 ARPANET(阿帕网)。ARPANET 是最早的计算机网络之一,它就是互联网的前身。

    ARPANET 是最早使用分组交换的计算机网络之一,通过包交换系统进行通信的数据会被格式化为带有目标机器地址的数据包,然后发送到网络上由下一台机器接收。

    数据包一词是由 Donald Davies 在 1965 年创造的,用于描述通过网络在计算机之间传输的数据,数据包在计算机网络中的位置举足轻重,可以说数据包是互联网的主人公。

    ARPANET 于1969 年正式启动。同样于 1969 年,加州大学洛杉矶分校(UCLA)的 Steve Crocker 发表了第一篇 RFC 论文,这被认为是互联网的开端。同年,第一台网络交换机实现了在 ARPANET 上的第一次数据传输,这标志着互联网的正式诞生

    我们经常在某篇文章结尾引用.rfc 或者与某人沟通,他提出了他不求甚解的 idea,然后你继续追问他,他就让你自己查 RFC 文档(好像说的就是我),说的就是这个。 其次,

    官方一点解释 RFC 就是描述互联网和互联网系统的方法、行为、研究或者创新的官方文档。

    通俗一点就是:互联网协议的官方文档

    TCP/IP 的诞生

    虽然现在能够在几个节点之间相互通信,但是节点的数量只有四个,还是比较少。而且当时阿帕网有很多局限性,比如不同计算机网络之间不能互相通信,为了解决这个问题,APPA 又启动了新的研究项目,设法将不同的计算机局域网进行互联。

    早期的 ARPANET 采用的是一种名为NCP的网络协议,但是随着网络的发展,以及多节点接入和用户对网络需求的提高,NCP 协议已经不能充分支持 ARPANET 的发展需求。而且 NCP 还有一个非常重要的缺陷,就是它只能用于相同的操作系统环境中,这也就是说,Windows 用户不能和 MacOS 用户以及 Android 用户进行通信。

    所以,ARPANET 急需一种新的协议来替换已经无法满足需求的 NCP 协议,这个任务的重担交给了 Robert E. Kahn 和 Vinton G. Cerf ,这两位大神的理论放到现在,都是空前绝后的,那么这俩老教授到底干了什么事儿呢?我只轻描淡写的讲一句:他们提出了新的传输控制协议——TCP(Transmission Control Protocol)。这是计算机网络两个非常著名的科学家,很多人把 Robert E. Kahn 和 Vinton G. Cerf 称为互联网之父。1974 年,这俩人在 IEEE 期刊上发表了题为《关于分组交换的网络通信协议》的论文,正式提出 TCP/IP,用以实现计算机网络之间的互联。

    虽然我们认为 TCP/IP 协议是一项非常伟大的发明,但在当时的背景下,却不被人们看好,而且 TCP/IP 的四层模型相比于 ISO 提出的七层模型来说,也显得比较简陋。但是功夫不负有心人,经过 4 年时间的不断改进,TCP/IP 协议终于完成了基础架构的搭建。终于在 1983 年,美国国防部高级研究计划局决定淘汰 NCP 协议,取而代之的是使用 TCP/IP 协议。从论文到发表,再到采纳,整整用了十年的时间。1985 年,TCP/IP 成为 UNIX 操作系统的组成部分。之后几乎所有的操作系统都逐渐支持 TCP/IP,这个协议成为主流。

    进一步发展

    80 年代初期,ARPANET 取得了巨大的成功,但是没有获得美国联邦机构合同的学校却不能使用。为了解决这个问题,美国国家科学基金会(NSF)开始着手建立给大学生使用的计算机科学网(CSNet)。CSNet 是在其他基础网络之上加的协议层,它使用其他网络提供的通信能力,在用户角度下它也是一个独立的网络。CSNet 采用集中控制方式,所有信息交换都经过一台中继器进行。

    1986 年 NSF 投资分别在五所大学建立了超级计算机中心,并形成了 NSFNET,由于 NSF 的鼓励和资助,很多大学、政府机构甚至私营的研究机构纷纷把自己的局域网并人 NSFNET 中,从 1986 年至 1991 年,NSFNET 的子网从100 个迅速增加到 3000 多个。

    不仅仅只有学校的加入,许多学术团体、企业、研究机构甚至个人也加入进来,Internet 的使用者不再限于纯计算机专业人员。新的使用者发觉计算机相互间的通讯对他们来讲更有吸引力。于是,他们逐步把 Internet 当作一种交流与通信的工具,而不仅仅只是共享 NSF 巨型计算机的运算能力。

    Internet 是一系列全球信息的汇总,它由无数个子网组成,每个子网中都有若干台计算机。

    进入 90 年代初期,Internet 已经有了非常多的子网,各个子网分别负责自己的架设和运作费用,而这些子网又通过 NSFNET 互联起来。NSFNET 连接全美上千万台计算机,拥有几千万用户,是 Internet 最主要的成员网。随着计算机网络在全球的拓展和扩散,美国以外的网络也逐渐接入 NSFNET 主干或其子网。

    1993 年是因特网发展过程中非常重要的一年,在这一年中 Internet 完成了到目前为止所有最重要的技术创新,WWW - 万维网和浏览器的应用使因特网上有了一个令人耳目一新的平台:人们在 Internet 上所看到的内容不仅只是文字,而且有了图片、声音和动画、甚至还有了电影。因特网演变成了一个文字、图像、声音、动画、影片等多种媒体交相辉映的新世界,更以前所未有的速度席卷了全世界。

    Internet 的迅速崛起、引起了全世界的瞩目,我国也非常重视信息基础设施的建设,注重与 Internet 的连接。目前,已经建成和正在建设的信息网络,对我国科技、经济、社会的发展以及与国际社会的信息交流产生着深远的影响。

    发展阶段总结

    第一代:远程终端连接
    20世纪60年代早期

    面向终端的计算机网络:主机是网络的中心和控制者,终端(键盘和显示器)分布在各处并与主机相连,用户通过本地的终端使用远程的主机。
    只提供终端和主机之间的通信,子网之间无法通信。

    第二代:计算机网络阶段(局域网)
    20世纪60年代中期

    多个主机互联,实现计算机和计算机之间的通信。
    包括:通信子网、用户资源子网。
    终端用户可以访问本地主机和通信子网上所有主机的软硬件资源。
    电路交换和分组交换。

    第三代:计算机网络互联阶段(广域网、Internet)
    1981年国际标准化组织(ISO)制订:开放体系互联基本参考模型(OSI/RM),实现不同厂家生产的计算机之间实现互连。

    TCP/IP协议的诞生。

    第四代:信息高速公路(高速,多业务,大数据量)

    宽带综合业务数字网:信息高速公路
    ATM技术、ISDN、千兆以太网
    交互性:网上电视点播、电视会议、可视电话、网上购物、网上银行、网络图书馆等高速、可视化。

    我国互联网发展

    虽然我国互联网的起步没有美国那么早,但是我国却有着全世界最快的互联网增速。

    我国互联网发展起源于 1987 - 1993 年,这段时期国内的科技工作者开始接触 Internet 资源。在此期间,以中科院高能物理所为首的一批科研院所与国外机构合作开展一些与 Internet 联网的科研课题,通过拨号方式使用Internet 的 E-mail 电子邮件系统,并为国内一些重点院校和科研机构提供国际 Internet 电子邮件服务。

    1990 年 10 月,我国正式向国际因特网信息中心登记注册了最高域名 cn,从而开通了使用自己域名的 Internet 电子邮件。

    1994 年 1 月,美国国家科学基金会接受我国正式接入 Internet 的要求。1994 年 3 月,我国获准加入 Internet。4月初在中美科技合作联委会上,代表我国政府向美国国家科学基金会(NSF)正式提出要求连入 Internet,并得到认可。至此,我国终于打通了最后的环节,在 4 月 20 日,以 NCFC 工程连入 Internet 国际专线为标志,我国与 Internet 全面接触。同年 5 月,我国联网工作全部完成。我国政府对 Internet 进入我国表示认可。我国网络的域名也最终确定为 cn。此事被我国新闻界评为 1994 年我国十大科技新闻之一,被国家统计公报列为我国 1994 年重大科技成就之一。

    从 1994 年开始至今,我国实现了和因特网的 TCP/IP 连接,从而逐步开通了因特网的全功能服务;大型电脑网络项目正式启动,因特网在我国进入了飞速发展时期。1995 年,我国电信分别在北京和上海设立专线,并通过电话线、DDN 专线以及 X.25 网面向社会提供 Internet 接入服务。1995 年 5 月,开始筹建 CHINANET 全国骨干网,1996 年 1 月,CHINANET 骨干网建成并正式开通,全国范围的公用计算机互联网络开始提供服务。标志着我国互联网进入快速发展阶段。

    我国陆续建造了多个全国范围内的公共计算机网络,其中最大的就是下面这几个

    • 中国电信互联网 CHINANET
    • 中国联通互联网 UNINET
    • 中国移动互联网 CMNET
    • 中国教育和科研计算机网 CERNET
    • 中国科学技术网 CSTNET

    可以发现,我国互联网建设主要分为三个阶段。

    • 第一阶段为1987—1993年,这个阶段称为启蒙阶段,或者说试验阶段,我国在这个阶段开始接触 Internet,并开展了科研课题和科技合作工作,不过阶段的网络应用仅限于小范围内的电子邮件服务。
    • 第二阶段为 1994 年 - 1996 年,这个阶段为启动阶段,或者说铺设阶段,这个阶段我国开始架设、铺设骨干网,并接入 Internet,从此我国被国际上正式承认为有 Internet 的国家。然后 ChinaNet、CERnet、CSTnet等多个 Internet 络项目在全国范围相继启动。
    • 第三个阶段为 1997 年至今,这个阶段面向全国范围内接入 Internet,这个阶段是我国互联网快速发展的阶段。

    进入 21 世纪后,CERNET2 试验网开通,CERNET2 试验网是以 2.5 Gbit/s - 10 Gbit/s 的速度连接北京、上海和广州三个 CERNET 核心节点,这标志着我国互联网已经迈入了国际先进水平。

    CNNIC(中国互联网络信息中心)每年都会公布我国互联网发展情况,感兴趣的小伙伴可以通过 www.cnnic.cn 查询到相关信息。

    计算机网络发展历程

    批处理

    和早期的计算机操作系统一样,最开始都要先经历批处理 Batch Processing阶段,批处理的目的也是为了能让更多的人使用计算机。

    批处理就是先将数据装入卡带或者磁带,并且由计算机按照一定的顺序进行读入,如下图 1-3 所示。

     

    这种计算机的价格比较昂贵,并不是每个人都能够使用的,这也就客观暗示着,只有专门的操作员才能使用计算机,用户把程序提交给操作员,由操作员排队执行程序,等一段时间后,用户再来提取结果(API 程序员的早期原型。。。。。。)

    这种计算机的高效性并没有很好的体现,因为涉及到各种操作不断切换,让计算机计算甚至不如手动运算快。

    分时系统

    在批处理之后出现的就是分时系统了,分时系统指的是多个终端与同一个计算机连接,允许多个用户同时使用一台计算机。分时系统的出现实现了一人一机的目的,让用户感觉像是自己在使用计算机,实际上这是一种独占性的特性,如图 

     

    分时系统出现以来,计算机的可用性得到了极大的改善。分时系统的出现意味着计算机越来越贴近我们的生活。

    还有一点需要注意:分时系统的出现促进了像是 BASIC 这种人机交互编程语言的诞生。

    分时系统的出现,同时促进者计算机网络的出现。

    计算机通信

    在分时系统中,每个终端与计算机相连,这种独占性的方式并不是计算机之间的通信,因为每个人还是在独立的使用计算机。

    到了 20 世纪 70 年代,计算机性能有了高速发展,同时体积也变得越来越小,使用计算机的门槛变得更低,越来越多的用户可以使用计算机。

    没有一台计算机是信息孤岛这个理念促使着计算机网络的出现和发展。

    计算机网络的诞生

    20 世纪 80 年代,一种能够互连多种计算机的网络随之诞生。它能够让各式各样的计算机相连,从大型的超级计算机或主机到小型电脑。

    20 世纪 90 年代,虽然实现了一人一机的环境,但是这种环境的搭建仍然价格不菲。与此同时,诸如电子邮件、万维网等信息传播方式如雨后春笋般迎来了前所未有的发展,使得互联网从大到整个公司小到每个家庭内部,都得以广泛普及。

    计算机网络的高速发展

    现如今,越来越多的终端设备接入互联网,使互联网达到了前所未有的盛世,近年来 3G、4G、5G 通信技术的发展更是互联网高速发展的产物。

    许多发展道路各不相同的网络技术也都逐渐向互联网靠拢。例如曾经一直作为通信基础设施、支撑通信网络的电话网。随着互联网的发展,其地位也随着时间的推移被 IP 网所取代,IP 也是互联网发展的产物。

    网络安全

    互联网也具有两面性,它的出现虽然方便了用户,但同时也方便了一些不法分子。互联网的便捷也带来了一些负面影响,计算机病毒的侵害、信息泄漏、网络诈骗层出不穷。

    在现实生活中,通常情况下我们挨揍了会予以反击,因为这种行为完全是动物本能驱动的。但是在互联网中,你被不法分子攻击通常情况下是无力还击的,只能防御,因为还击需要你精通计算机和互联网,这通常情况下很多人办不到。

    通常情况下公司和企业容易被作为不法分子获利的对象,所以,作为公司或者企业,要想不受攻击或者防御攻击,需要建立安全的互联网连接。

    最后
    文章到这里就先结束了,后面还会持续更新,希望能帮助到各位大佬。如果文章有需要改进的地方还请大佬斧正🎉🎉🎉。
    制作不易,希望能得到各位小伙伴儿的支持😘😘😘。
    再次感谢大家了🤞🤞🤞。

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  • 计算机网络发展史.pdf
  • 虽然计算机网络仅仅经历了几十年的发展历程,但如今它已经成为了人们生活中不可或缺的一部分。21世纪的一些重要特征就是数字化、网络化和信息化,它是一个以网络为核心的信息时代。要实现信息化就必须依靠完善的网络...

    既然入了网工的坑,那么我们首先就需要对网络的发展历程有个大致的了解。这就好比日后别人问起你的奋斗史,假若你连自己的奋斗历程都说不明白,这可就有点尴尬了。好了,闲话少说,咱们步入正题。

    前言

    虽然计算机网络仅仅经历了几十年的发展历程,但如今它已经成为了人们生活中不可或缺的一部分。21世纪的一些重要特征就是数字化、网络化和信息化,它是一个以网络为核心的信息时代。要实现信息化就必须依靠完善的网络,因为网络可以迅速的传递信息,网络已经成为信息社会的命脉和发展知识经济的重要基础。

    一、 Internet的发展历程

    互联网的基础结构大致经历了三个阶段的演进。这三个阶段在时间划分上并非截然分开的,而是存在部分重叠,这是因为网络的演进是渐变的,而非在某一天突然发生了质的飞越。

    1. 从单个网络ARPANE向互联网发展的过程。

    1969年美国国防部创建的第一个分组交换网络ARPANET最初只是一个单个的分组互联网(当时连一个互连的网络都算不上)。所有要连接在ARPANET上的主机都直接与就近的结点交换机相连。但是到了20世纪70年代中期,人认识到不可能仅使用一个单独的网络来满足所有的通信问题。于是ARPA开始研究多种网络(如分组无线网络)互连的技术,这就导致了互连网络的出现。当时的美国国防部只是希望通过网络加快信息的传递,以此应对可能面临的威胁,因此,互联网的诞生只是一个意外。他们未曾想到,有朝一日,网络会成为人们生活中不可或缺的一部分。
    在这里插入图片描述
    此时的互连网络就成为了现如今互联网的雏形。1983年TCP/IP协议成为ARPANET上的标准协议,使得所有使用TCP/IP协议的计算机都能利用互联网进行通信。因而人们把1983年作为互联网的诞生时间。1990年ARPANET宣布关闭,因为它的实验任务已完成。

    1. 建成三级结构的互联网

    从1985年其,美国国家科学基金会NSF(National Science Foundation)围绕六个大型计算机中心建设计算机网络,即国家科学基金会网NSDNET。它是一个三级计算机网络,分为主干网、地区网和校园网(或企业网)。该三级网络覆盖了全美主要的大学和研究所,并成为互联网中的主要组成部分。1991年,NSF和其他政府机构开始认识到,互联网必将扩大其使用范围,不应当仅限于大学和研究所。此时,世界上许许多多的公司纷纷接入到互联网,使得网络上的通信量急剧上升,互联网当时拥有的容量已经无法满足需求。于是美国政府决定将互联网的主干网转交给私人公司经营,并开始对接入互联网的单位收费。1992年互联网上的主机超过100万台。1993年互联网主干网的速率达到45Mbit/s(T3速率)。

    1. 逐渐形成的多层次ISP结构互联网

    从1993年开始,由美国政府资助的NSFNET逐渐被若干个商用互联网主干网取代,政府机构不再负责互联网的运营,这就出现了一个新名词:互联网服务提供者ISP(Internet Service Provider)。在多数情况下,ISP就是一个进行商业活动的公司。例如中国电信,中国移动,中国联通等公司就是我国有名的ISP。

    ISP可以从互联网管理机构申请到很多IP地址(互联网上的主机必须有IP地址才能上网),同时还拥有通信线路(大的ISP公司自己建造通信线路,小的ISP公司租用大ISP公司的通信线路)以及路由器等连网设备,因此任何机构和个人只要向ISP交纳规定的费用,即可从该ISP获取所需IP地址的使用权并接入互联网。我们常说的所谓的“上网”,就是指接入到互联网。IP地址的管理机构不会把单个的IP地址分配给单个用户,而是把某一批IP地址有偿租赁给经审查合格的ISP(IP地址管理机构只搞批发,不搞零售哈哈)。由此可见,现在的互联网为世界无数大大小小的ISP共同拥有,这就是互联网也被称为“网络的网络”的原因。

    二、 互联网的标准化工作

    互联网的迅猛发展始于20世纪90年代。由欧洲原子核研究组织CERN开发的万维网WWW(world wide web)被广泛使用在互联网上,大大方便了广大非网络专业人员对网络的使用,成为互联网指数级增长的主要驱动力。万维网的站点数目也急剧增长。

    1993-2016年互联网用户增长情况
    在这里插入图片描述

    俗话说得好:“没有规矩,不成方圆”。随着互联网的迅猛发展,世界各国都广泛的使用互联网作为通信手段。但此时的互联网并没有统一的标准,因此给用户带来了较大的不方便。制定国际标准是一个非常复杂的问题,这里面既有很多技术问题,也有很多非技术问题,如不同厂商之间经济利益的争夺(如大家所熟知的Cisco和华为设备问题)。

    由于从1992年开始,互联网不再归美国政府管辖,因此成立了一个国际性组织:互联网协会(Internet Society,简称ISOC),以便对互联网进行全面管理以及在世界范围内促进其发展和使用。ISOC下辖技术组织为互联网体系结构委员会IAB(Internet Architecture Board),负责管理互联网相关协议的开发。

    IAB也有两个下辖机构:互联网工程部IETF(Internet Engineering Task Force),IETF是由许多工程组WG(working group)组成的论坛,这些工作组划分为若干个领域,每个领域集中研究某一特定的短期和中期工程问题,主要是针对协议的开发和标准化。

    另一个下辖机构为互联网研究部IRTF(Internet Research Task Force),是由一些研究组RG(research group)组成的论坛。任务是研究一些需要长期考虑的问题,包括互联网的一些协议、应用、体系结构等。

    这些机构制定的所有网络标准都是以RFC(request for comments)的形式在互联网上发表的,所有的RFC文档都可以从互联网上免费下载。但并非所有的RFC都是网络标准,只有少数RFC文档最后才会变成互联网标准。

    制定互联网的正式标准要经过一下三个阶段:
    ⑴ 互联网草案——互联网草案的有效期为六个月,此阶段不能成为RFC文档。
    ⑵ 建议标准——RFC文档
    ⑶ 互联网标准——达到正式标准后,每个标准就分配到一个编号STD xx。一个标准可以与多个RFC文档关联。

    三、 互联网的组成

    互联网的拓扑虽然非常复杂,但从其工作方式上看,可以划分为如下两类:

    1. 边缘部分

    由所有连接在互联网上的主机组成。这部分是用户直接使用的,用来进行通信和资源共享。这些主机又称为端系统(end system),也就是我们常说的终端。边缘部分利用核心部分所提供的服务,使众多主机之间能够互相通信并交换或共享信息。

    我们首先要明确一个概念:主机A与主机B进行通信,实际上指的是“运行在主机A上的某个进程和运行在主机B上的另一个进程进行通信”。这种比较严格的说法通常可简称为“计算机之间的通信”。

    端系统之间的通信方式通常可划分为两大类:客户-服务器模式(C/S)和对等模式(P2P模式)。
    ⑴ 客户-服务器模式

    是互联网上最常用、最传统的方式。我们在发邮件。查资料时,使用的就是C/S模式。
    客户(client)服务器(server)是指通信中所涉及的两个应用进程,C/S模式描述的是进程之间服务与被服务的关系。客户是服务请求方,服务器是服务提供方。他们都要使用网络核心部分所提供的服务。
    在这里插入图片描述

    ⑵ 对等连接模式

    对等连接是指两台主机在通信时并不区分哪一个是服务请求方,哪个是服务提供方。只要两台主机都运行了对等连接软件(P2P软件),它们就可以进行平等的、对等连接通信。这时,双方都可以下载对方存储在硬盘中的共享文档。
    在这里插入图片描述

    1. 核心部分

    网络核心部分是互联网中最复杂的部分,因为网络中的核心部分要向网络边缘的大量主机提供连通性,使边缘部分的任意一台主机能够向其他主机通信。
    在核心部分其特殊作用的是路由器,是实现分组交换(packet switching)的关键构件,其任务是转发收到的分组。交换又分为电路交换和分组交换。

    ⑴ 电路交换

    电话问世后不久,人们便意识到,要让所有的电话两两相连来进行通信,这是非常不现实的。其工作量之大,耗费的人力物力之多,是人们所难以接受的。于是人们想的使用一台中间设备,将所有的电话连接到这台中间设备上,从而使所有的电话可以相互通信。这就是电话交换机,使用的交换方式为电路交换。

    当电话机的数量增多时,就要使用很多彼此相连的交换机来完成全网的交换任务。用这样的方法,就构成了覆盖全世界的电信网。

    从通信资源来看,交换就是按照某种方式动态地分配传输线路的资源。在使用电路交换之前,必须先拨号请求建立连接。当被叫用户听到交换机发来的提示音并摘机后,主叫端与被叫端就建立了一条连接,也就是一条专用的物理通路,此后主叫与被叫双方就能相互通话。这条连接保证了双方通话时所需要的通信资源,这些资源在双方通信时不会被其他用户占用。通信完毕挂机后,交换机释放之前建立的物理通路。
    这种必须经过 建立连接(申请并占用通信资源)→通话(持续占用通信资源)→释放连接(归还通信资源)三个步骤的交换方式称为电路交换

    电路交换的重要特点:在整个通信时间内,进行通信的两个用户始终占用端到端的通信资源。在使用电路交换传输计算机数据时,其线路利用率很低。

    ⑵ 分组交换

    与电路交换的即时交换相比,分组交换则采用存储转发技术。下图表示把一个报文重新划分为几个分组后再进行传输。分组是在互联网中传输的数据单元,分组中的首部包含了诸如目的地址和源地址等重要控制信息,每个分组可以在互联网中独立地选择传输路径,并最终正确的交付到传输终点。

    以分组为基本单位在网络中传输
    在这里插入图片描述
    在分组传输的过程中,位于网络边缘部分的主机为用户进行信息处理,并可以通过网络和其他主机交换信息。路由器用来转发分组,进行分组交换
    路由器收到一个分组后,先暂时储存一下,检查该分组的首部,按照其目的地址查找路由表,找到合适的接口转发出去。这样通过N个路由器转发后,最终将分组交付给目的主机。

    各交换方式的比较
    在这里插入图片描述

    四、 我国互联网的发展
    我国互联网的发展始于20世纪80年代末。1987年9月20日,钱天白教授通过意大利公用分组交换网ITAPAC设在北京的PAD发出我国的第一封电子邮件,与德国卡尔斯鲁厄大学进行通信,揭开了中国人使用Internet的序幕。
    1989年9月,国家计委组织建立中关村地区教育与科研示范网络(NCFC)。立项的主要目标是在北京大学、清华大学和中科院3个单位之间建设高速互联网络,并建立一个超级计算中心。这个项目于1992年建设完成。

    1990年10月,中国正式在DDN-NIC注册登记了我国的顶级域名CN。1993年4月,中科院计算机网络信息中心召集部分网络专家调查了各国的域名系统,据此提出了我国的域名体系。

    1994年1月4日,NCFC工程通过美国Sprint公司连入Internet的64k国际专线开通,实现了与Internet的全功能连接,从此我国正式成为有Internet的国家。

    从1994年开始,分别由国家计委、邮电部、国教教委和中科院主持,建成了我国的四大因特网,即中国金桥信息网、中国公用计算机互联网、中国教育科研网和中国科技网。在短短几年间,这些主干网就投入使用,形成了国家主干网的基础。

    1996年以后,我国互联网的发展进入应用平台建设和增值业务开发阶段。中国互联网进入了空前活跃的高速发展时期。一大批中文网站,包括综合性“门户”网站和各种专业性的网站纷纷出现,提供新闻报道、技术咨询、软件下载和休闲娱乐等ICP服务,以及虚拟主机、域名注册、免费空间等技术支持服务。与此同时,各种增值服务也逐步展开,其中主要有电子商务、IP电话、视频点播和无线上网等。在互联网的应用面扩宽和普及率快速增长的前提下,一些中国互联网公司开始进军海外股市纳斯达克,成为世纪之交中国新经济发展的重要标志。

    1997年6月3日,根据国务院信息化工作领导小组办公室的决定,中科院网络信息中心组建了中国互联网络信息中心(CNNIC),同时,国务院信息化工作领导小组办公室宣布成立中国互联网络信息中心工作委员会。

    1997年11月,CNNIC发布了一次《中国Internet发展状况统计报告》。截止到1997年10月31日,我国共有上网计算机29.9万台,上网用户62万人,CN下注册的域名4066个,WWW站点1500个,国际出口带宽为18.64Mbps。

    2017年1月22日,中国互联网络信息中心(CNNIC)发布第39次《中国Internet发展状况统计报告》。截止2016年12月,中国网民规模达7.31亿,互联网普及率达到53.2%。手机网民规模达6.95亿,增长率连续三年超过10%。台式电脑、笔记本的使用率均出现下降,手机不断挤占其他个人上网设备的使用。

    五、 计算机网络体系结构

    计算机网络发展到今天,已经演变为一种庞大而复杂的系统。在计算机专业人员中,对复杂系统进行系统组织分层,即把很多相关功能分解,逐个予以解释和实现。

    1. 计算机网络体系结构的形成

    我们可以先设想一种最简单的情况:网络中的两台计算机要互相传输文件。显然,要完成这个目标,计算机之间必须有一条传输数据的通路,除此之外,还需要去完成以下几项工作:
    ⑴ 激活数据通信的通路,保证数据能够在这条通路上正确的发送和接收。
    ⑵ 检测对方计算机是否与网络连接正常。
    ⑶ 确保对端计算机已做好文件的接收与储存工作。
    ⑷ 若两台计算机文件格式不兼容,则至少其中一台计算机能够完成格式转换功能。
    ⑸ 对可能出现的各种差错和意外事件,如数据传输错误、报文重复或丢失、网络中某个结点出现故障等,应当有可靠的措施保证对端最终能够接收到正确的文件。

    由此可见,互相通信的两台计算机系统必须高度协调工作才行,而这种协调是相当复杂的。为设计这种复杂的网络,早在最初的ARPANET设计时便提出了分层的方法。“分层”可将庞大而复杂的问题转化为若干较小的局部问题,而较小的局部问题便于研究和处理。

    1974年,美国IBM公司宣布了系统网络体系结构SNA(system network architecture)。这个著名的网络标准就是按分层的方法制定的。不久之后,其他一些公司也相继推出自己公司的具有不同名称的体系结构。

    不同网络体系结构出现后,,使用不同网络体系结构的设备很难相互连通。然而,全球经济的发展使得不同网络体系结构的用户迫切要求能够相互交换信息。为使不同体系结构的计算机网络都能互联,网络标准化组织ISO于1977年成立机构以研究该问题。他们提出了 开放系统互连基本参考模型OSI/RM(open systems interconnection reference model),简称为OSI。
    “开放”指非独家垄断的,因此只要遵循OSI标准,一个系统就可以与遵循同一标准的任何系统进行通信。
    “系统”指在现实的系统中与互连有关的各部分。
    在1983年形成了开放系统互连基本参考模型的正式文件,即著名的ISO 7489国际标准,也就是现今的OSI七层参考模型。

    OSI试图达到一种理想境界,即全球计算机网络都遵循这个标准,使得全球计算机能够很方便的进行互连和交换数据。在20世纪90年代,虽然整套的OSI国际标准都已经制定出来,但却几乎没有厂家能够生产出符合OSI标准的商用产品,且当时急于TCP/IP的互联网已在全球大范围成功运行了。因此,OSI只获得了理论研究的成果,但在市场化方面失败了。所以现在我们常说,OSI是法律上的国际标准,TCP/IP是事实上的国际标准。现如今,技术标准具有浓厚的商业气息,一个新标准的出现,有时不一定反映其技术水平是最先进的,而是有着一定的市场背景。

    1. 协议与划分层次

    在网络中要做到有条不紊的交换数据,就必须遵守事先约定好的规则。这些规则明确规定了所交换的数据的格式以及相关的同步问题。这些为网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定称为网络协议。网络协议主要有三要素组成:
    ⑴ 语法:数据与控制信息的结构或格式。
    ⑵ 语义:需要发出何种控制信息,完成何种动作以及做出何种响应。
    ⑶ 同步:事件实现顺序的详细说明。

    协议通常有两种不同的形式,一种是使用便于人来阅读和理解的文字描述。另一种是使用计算机能够理解的程序代码。这两种不同形式的协议都必须能够对网络上的信息交换过程做出精确的解释。

    ARPANET的研制经验表明,对于非常复杂的计算机网络协议,其结构应该是层次式的。开放系统的每一层次由一些实体组成。实体是软件元素(如进程)或硬件元素(如智能I/O芯片)的抽象。处于同一层的叫做对等实体,一个层次由多个实体组成。为了叙述上的方便,任何层都可以称为(N)层,它的上下临层称为(N+1)层和(N-1)层。

    分层的基本思想是每一层都在使用下层提供的服务的基础上,为上层提供服务,而更高层提供能运行分布式应用程序的服务。分层的另外一个目的是保证层次间的独立性。即(N)层不需要知道它的下层是如何实现的,只需要通过与下层的接口,使用下层所提供的服务为上层提供服务即可。由于每一层只实现一种相对独立的功能,因而可以将一个难以处理的复杂问题分解为若干个较容易处理的小问题。这样,整个问题的复杂程度就下降了。

    在这里插入图片描述
    总的来说,分层具有以下优点:
    ⑴ 各层之间相互独立
    ⑵ 灵活性好
    ⑶ 结构上可以分割开
    ⑷ 能够促进标准化工作

    当然,分层也具有一些缺点:如有些功能会在不同的层次中重复出现,产生了额外的开销。

    计算机网络的各层及其协议的集合就是网络的体系结构。

    前文曾提到过,OSI七层协议体系结构,具有完整的理论,但却复杂而不实用。TCP/IP体系结构则不同,现在具有非常广泛的应用。TCP/IP在实际应用中是一个四层体系结构,包含应用层、运输层、网际层(为解决不同网络的互联问题)和网络接口层。但实质上,网络接口层并没有具体的内容,故TCP/IP只有最上面的三层。一般来说,我们综合OSI和TCP/IP的优点,采用一种只有五层协议的体系结构,这样既简洁又能将概念阐述清楚。
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    至此,计算机网络的体系结构便正式的确立并完善了。至于各层的作用、具有何种协议,在这里先不讨论,后面会专门写一篇文章来说明。


    END

    最近注册了公众号,打算把计算机网络和计算机基础的知识从头整理一遍分享给大家。公众号刚刚起步,希望在这里面结识一些志同道合的朋友,大家相互勉励,共同进步。文末是我公众号的二维码,欢迎各位看官关注
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  • 计算机网络发展简史

    千次阅读 2022-06-02 09:41:59
    互联网的发展历史的三个阶段以及中国互联网的发展简史


    前言

    时间是2022年的6月,当真正的注意到现在的时间时不禁感叹时间过的真快,转眼间就到了大三的末尾,回想起自己大学三年的生活,仿佛刚入学还是在昨天。大三上学期的结尾有幸收获到了CSDN公司Java研发实习生的offer,上学期随着校内最后一门期末考试的结束,便踏上了前往CSDN实习的旅程。在公司里我认识了很多的大佬,也学习到了很多的知识,在CSDN实习了一段时间以后愈发的认识到了计算机基础知识(操作系统,计算机网络,数据结构,计算机组成原理)的重要性以及自己在学校学习中的不足,在这里将计算机基础重新学习的过程在此进行记录。
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    一、互联网发展历史

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    1. 第一阶段:ARPANET

    1969年美国国防部创建的小型网络,也就是计算机互联网的第一阶段:APRANET,此时的APRANET是一个比较小的,也是一个很简单的网络。
    因为当时的计算机比较稀缺,同时也比较贵重,因此APRANET的初衷是将就近仅有的几个计算机连接起来
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    2. 第二阶段:三级结构互联网

    随着时间的推进,计算机也逐渐的进入了普通用户的家庭。在当时,包括学校、研究所、实验室等地方都有了使用计算机的条件,因此,在第一阶段的APRANET单个网络已经不能够满足的网络的需求,因此计算机进入了第二阶段:三级结构互联网

    此时的互联网已经可以将美国的大学、研究所、实验室等地方的互联网进行连接起来
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    3. 第三阶段:多层次ISP互联网

    随着时间的进一步发展,第二阶段的三级结构的互联网也已经无法满足人们对计算机网络的使用需求,在越来越高的需求推动下,计算机互联网也迎来了第三阶段:多层次ISP互联网

    ISP(Internet Service Provider):网络服务提供商
    中国电信、中国移动、中国联通等

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    1. 顶级的ISP为主干ISP,中国的ISP可以连接其他国家的ISP各个国家的网络通信都是由主干ISP连接起来的
    2. 接下来就是地区ISP,举个例子:在北京的移动叫做北京移动,在南京的移动叫做南京移动,地区ISP主要负责的就是地区网络服务的提供,地区ISP可以连接公司、校园、家庭等

    现代国际互联网的主要线路:https://www.infrapedia.com/
    在这个网站中可以看到当前全世界互联网的主要线路,包括海底电缆等线路
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    二、中国互联网的发展简史

    1. 发展阶段

    中国互联网发展历史要晚于美国,同时中国互联网发展的历史也可以分为三个阶段

    1. 1980年开始互联网实验
    2. 1989年第一个公共网络建立运行
    3. 1994年接入国际互联网

    2. 公共网络

    随着中国互联网的发展,中国也建立了多个公用的计算机网络,可以与国际进行信息的交换,其中有五个公共网络是规模最大的

    1. 中国电信互联网CHINANET
    2. 中国联通互联网UNINET
    3. 中国移动互联网CMNET
    4. 中国教育与科研计算机网CERNET
    5. 中国科学技术网CSTNET

    以上五个公共网络是中国规模最大的公共计算机网络,我们在出国后的流量以及国外信息的访问主要也是通过这五个公共的网络来提供网络服务,除了国家技术的参与以外,对于一些民间企业也有着很大的贡献,其中就有一些很知名的企业家

    民间企业
    1996年,张朝阳创建搜狐
    1997年,丁磊创建网易
    1998年,王志东创建新浪
    1998年,马化腾、张志东创建腾讯
    1999年,马云创建阿里巴巴
    2000年李彦宏创建百度

    总结

    在这里记录了互联网的发展历史,互联网发展历史分为三个阶段,第一个阶段和第二个阶段主要发生在美国,第三个阶段才将全球范围内的互联网连接起来。其次是中国互联网发展简史,有很重要的三个年份,也可以说是很重要的三个阶段,分别为1980年开始互联网实验1989年第一个公共网络接入运行1994年接入国际互联网,除此之外也有一些企业家也推动了中国互联网技术的发展。以上便是本篇文章内容的总结。

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