计算机网络的发展历程

计算机网络的发展历程

粗略地讲，计算机网络就是计算机与通信网络的结合。或者说，计算机网络是利用通信线路把分布在不同地点上的多个独立的计算机系统连接起来，使广大用户能够共享网络中的所有硬件、软件和数据等资源。由于资源共用，可以充分发挥各地资源的作用和特长，实现协同操作，提高可靠性，降低运行费用，同时避免了重复投资。随着计算机日益广泛地应用于国民经济各个领域以及通信技术的迅速发展，为了对许多领域中产生的大量复杂信息，进行迅速有效的集中处理，计算机系统从简单的联机系统、复合计算机系统、分时系统逐步发展到计算机网络系统。自1968年美国国防部高级研究计划局（ARPA）主持研制的ARPA计算机网络投入运行以来，世界各地计算机网络的建设犹如雨后春笋迅速发展，如连接全球的信息高速公路INTERNET网络等。

计算机网络的形成过程是从简单的为解决远程、信息收集和处理而形成的专用联机系统开始的。随着计算机技术和通信的发展，又在联机系统广泛使用的基础上，发展到了把多台中心计算机连接起来，组成以共享资源为目的的计算机网络。这样就进一步扩大了计算机的应用范围，促进了包括计算机技术、通信技术在内的各个领域的飞跃发展。

计算机网络经历了一个从简单到复杂、从低级到高级的发展过程。概括地说，其发展过程可划分为∶具有通信功能的单机系统、具有通信功能的多机系统和计算机网络三个阶段。

1.具有通信功能的单机系统

早期的计算机系统，由于没有提供管理程序和操作系统，用户只能亲自携带程序和数据并采用手工方式上机。这种工作方式对远地用户来说是极不方便的。

60年代初期，计算机进入了第二代，同时在软件方面也诞生了批量处理系统。这时，用户只要使用作业控制语言编写上机操作说明书，并将它同程序和数据一起送交操作员输入到计算机内，即可完成所需的计算。另外，在这一时期中，由于工业、商业、军事等部门已广泛使用计算机，它们迫切需要对分散在各地的数据进行集中处理，从而促使批量处理系统采用通信技术，产生了具有脱机通信功能的批量处理系统。其基本思想，就是在机房设置一些脱机输入装置，并利用

通信线路把它们与远地站点的输入装置相连。当从远地通信线路送来程序和数据时，先把它们通过机房的输入装置记录到纸带或磁带等存储介质上，然后再由操作员将它们输入到计算机内进行处理，处理结果也要由操作员用输出装置发送到远地站点。在通信线路的误码率较高以及计算机与通信装置的接口没有妥善解决的情况下，采用这种脱机通信系统是较为经济、较为适宜的。但十分明显，由于这种"脱机"方式需要操作员直接插手干预远程输入/输出，所以工作效率是很低的。

鉴于脱机通信系统的缺点，人们自然会想到，如果在计算机上设法增加通信控制功能，使远地站点的输入/输出装置通过通信线路直接和计算机相连，那么，就可以摆脱操作员对远程输入/输出的干预，使计算机系统直接经过通信线路，从远地站点一边输入信息，一边处理信息;最后的处理结果也可经过通信线路直接送回远地站点。这种系统就是所谓的联机系统。这种联机工作方式，不仅提高了计算机系统的工作效率和服务能力，而且大大促进了计算机系统和通信技术的发展。为了适应不同应用领域实现自动监测和自动控制的需要，计算机除了能用通信线路和普通的输入/输出设备相连外，又研制了大量的能和计算机相连的监测设备和控制设备。这些能用通信线路和计算机相连的设备统称为终端设备。最初的终端设备都是利用专用线路，并按照点-点方式和计算机固定相连的。这种连接方式的最大缺点是每个终端独自占用一条线路。尤其是在终端数目多、距离远的情况下，投资费用较大，其线路利用效率很低。随着通信技术的进一步发展，又出现了多点连接方式，也就是多个用户终端设备共用一条线路和计算机相连。特别是在60年代末期，在实时控制和分时系统大力发展的基础上，迫切需要一台计算机连接大量的终端设备。于是，出现了利用现有的电报、电话通信网实现终端与计算机之间的信息传输的方法。随着通信技术的发展，计算机系统也从简单的联机系统，相继地发展成远程批量处理系统、远程分时处理系统以及远程实时处理系统等更为复杂的联机系统，以适应各个应用领域的需要。

2.具有通信功能的多机系统

连接大量终端的联机系统，存在两个显著的缺点∶其一，是主机系统负荷较重，它既要承担数据处理工作，又要承担通信工作;其二，通信线路的利用率很低，尤其是终端距离主机较远时更是如此。

为了克服第一个缺点，可以在主机之前设置一个前置处理机，专门负责与终端的通信工作，这样就使主机系统能有较多的时间进行数据处理工作。

为了克服第二个缺点，通常采用的办法是在终端较为集中的地区设置线路集中器，并用低速通信线路把附近的终端先汇集到线路集中器上，然后再用高速通信线路把集中器和主机相连。这样就可能把终端送来的信息通过集中器汇总，再复用高速通信线路把汇总的信息送入主机去处理。

目前，计算机网络中通常采用小型计算机作为集中器，它不仅具有汇集终端信息的功能，而且还具有通信处理和压缩信息的功能。这种联机系统已不再是终端一通信线路一计算机系统这样简单的结构，而是终端群一低速通信线路一小型计算机（集中器）一高速通信线路一主机系统这样较为复杂的结构。这种利用通信线路把终端、小型计算机以及计算机连接在一起的结构，已具备了计算机网络的雏形。

3.计算机网络

联机系统的发展，为计算机应用开拓了新的领域;反之，新的应用领域又为计算机科学和计算机技术提出了新的课题和要求。最先提出的是计算机系统之间的通信要求，这是因为大型企业、事业单位或军事部门通常有多个计算中心分布在广阔的地区。这些计算机中心除了处理自己的日常业务之外，还要与其它计算中心彼此传递信息，进行各式各样的业务联系。但一般不把本中心的业务委托其它计算机中心去处理。人们把这种以传输信息为主要目的，并用通信线路将各计算中心中的计算机连接起来的计算机群称为计算机通信网络。

随着计算机通信网络的发展和广泛使用，不久又提出更高的要求。这就是，某计算机系统的用户希望使用其它计算机系统中的资源为他服务，或者希望与其它计算机系统联合起来共同完成某项业务，这就形成了以共享资源为主要目的的计算机网络。为了实现这一主要目的，除了需要有可靠、有效的计算机和通信系统之外，还要求制定全网一致遵守的"协议"，并为每个站点的计算机编制和配置各级协议的支持软件。

计算机网络的不断完善和发展，又出现了从逻辑功能上把数据处理和数据通信分开的趋向。这种计算机网络是由数据处理网（亦称资源子网）和数据通信网（亦称通信子网）组成的两级网络结构。例如，美国国防部高级研究计划局建立

的ARPA 网就是一个建立较早的、规模较大的两级计算机网络。它首先采用

50Kbits/s速率的租用线路，把分布在美国各处的通信处理机（采用的是接口信息处理机IMP）连接起来构成通信子网，专门负责全网的通信工作。然后，再把各种资源（包括所有主机系统的硬件、软件、数据库以及各类集中器和终端设备等）与通信子网相连，构成资源子网，专门承担各种各样的数据处理业务。分开两个子网后，每个子网的功能都很单纯，这样既有利于提高通信线路的利用率，降低通信费用，又便于主机系统摆脱繁琐的数据通信工作，集中全力去进行数据处理和计算。从而保证主机系统的效率，易于充分发挥网中各种资源的效能。

为了适应原有计算机网络的发展和扩大，以及适应各企业、事业部门筹建新的计算机网络，从事通信事业的部门和公司纷纷建立公用数据通信网络，增设各类数据通信服务项目。使用公用数据通信网时，不需要铺设或租用专用线路，所以投资少、通信费用低，便于中小型企事业单位的计算机和终端入网。另外，由于采用标准通信接口设备，还易于把新型计算机和终端连入网内。再有，由于有了公用数据通信网作为基础后，想要筹建新的计算机网络时，只要根据参加者的要求和资源设置情况，制定较高级别的网络协议，并在相应主机系统上用本国相应协议的支持软件即可。一般地说，在公用数据通信网的基础上可以建立多个类型、功能、协议均不相同的计算机网络。因此，同一主机系统可以从属于不同的计算机网络，只要在同一主机中配置不同的网络所需要的基本软件就可能做到这一点。更进一步，如果在不同计算机网络之间，再制定网络互连协议配置相应软件，就能构成更复杂的、规模更大的计算机网络。

如前所述，计算机网络是由于计算机应用以及计算机技术和通信技术高度发展、密切结合的产物。