第讲计算机网络的形成与发展
计算机网络形成和发展历程
1．1 计算机网络的形成与发展四个阶段1．20世纪50年代：(面向终端的计算机网络：以单个计算机为中心的远程联机系统)将彼此独立发展的计算机技术与通信技术结合起来，完成了数据通信技术与计算机通信网络的研究，为计算机网络的产生做好了技术准备，奠定了理论基础。
2．20世纪60年代：(计算机-计算机网络：由若干个计算机互连的系统，呈现出多处理中心的特点)美国的ARPANET与分组交换技术为重要标志。
ARPANET是计算机网络技术发展中的一个里程碑，它的研究成果对促进网络技术的发展起到了重要的作用，为Internet的形成奠定了基础。
3．20世纪70年代中期开始：(开放式标准化网络：开创了一个具有统一的网络体系结构、遵循国际标准化协议的计算机网络新时代)国际上各种广域网，局域网与公用分组交换网发展十分迅速，各个计算机生产商纷纷发展各自的计算机网络系统（难以实现互连），但随之而来的是网络体系结构与网络协议的国际标准化问题。
ISO（国际标准化组织）在推动开放系统参考模型与网络协议的研究方面做了大量的工作，对网络理论体系的形成与网络技术的发展产生了重要的作用，但他也同时面临着TCP/IP的挑战。
4．20世纪90年代开始：Internet与异步传输模式ATM技术。
Internet作为世界性的信息网络，正在对当今经济、文化、科学研究、教育与人类社会生活发挥着越来越重要的作用。
以ATM技术为代表的高速网络技术为全球信息高速公路的建设提供了技术准备。
Internet是覆盖全球的信息基础设施之一。
利用Internet可以实现全球范围内的电子邮件、WWW信息查询与浏览、电子新闻、文件传输、语音与图象通信服务等功能。
Internet是一个用路由器实现多个广域网和局域网互连的大型国际网。
方向：高速网络。
高速网络技术发展表现在宽带综合业务数字网B-ISDN、异步传输模式ATM、高速局域网、交换局域网与虚拟网络。
1993年9月美国宣布了国家信息基础设施（NII）计划（信息高速公路）。
计算机网络原理与操作系统原理
❖进入20世纪90年代，计算机技术、通信技
术以及建立在计算机和网络技术基础上的
计算机网络技术得到了迅猛的发展。特别 是1993年美国宣布建立国家信息基础设施 NII后，全世界许多国家纷纷制定和建立本 国的NII，从而极大地推动了计算机网络技
术的发展，使计算机网络进入了一个崭新
的阶段。目前，全球以美国为核心的高速 计算机互联网络即Internet已经形成， Internet已经成为人类最重要的、最大的知 识宝库。
❖ 计算机网络系统是非常复杂的系统，计算机之间相互通信涉及到许多 复杂的技术问题，为实现计算机网络通信，计算机网络采用的是分层 解决网络技术问题的方法。但是，由于存在不同的分层网络系统体系 结构，它们的产品之间很难实现互联。为此，在20世纪80年代早期， 国际标准化组织ISO正式颁布了“开放系统互联基本参考模型”OSI 国际标准，使计算机网络体系结构实现了标准化。
❖ 1969年12月，Internet的前身——美国的ARPA网投入运 行，它标志着计算机网络的兴起。该计算机网络系统是一 种分组交换网。分组交换技术使计算机网络的概念、结构 和网络设计方面都发生了根本性的变化，并为后来的计算 机网络打下了坚实的基础。
❖ 20世纪80年代初，随着个人计算机的推广，各种基于个人计算机的 局域网纷纷出台。这个时期计算机局域网系统的典型结构是在共享介 质通信网平台上的共享文件服务器结构，即为所有联网个人计算机设 置一台专用的可共享的网络文件服务器。每台个人计算机用户的主要 任务仍在自己的计算机上运行，仅在需要访问共享磁盘文件时才通过 网络访问文件服务器，实现了计算机网络中各计算机之间的协同工作。 由于使用了较PSTN速率高得多的同轴电缆、光纤等高速传输介质， 使个人计算机网上访问共享资源的速率和效率大大提高。这种基于文 件服务器的计算机网络对网内计算机进行了分工：个人计算机面向用 户，计算机服务器专用于提供共享文件资源，这就形成了客户机/服 务器模式。
计算机网络的形成与发展
计算机网络的形成与发展计算机网络的形成与发展是现代信息科技的重要里程碑。
自20世纪60年代以来，随着计算机技术的飞速发展，计算机网络逐渐从学术研究走向商业化应用，成为现代社会的重要基础设施。
本文将从计算机网络的起源、发展历程以及对社会和个人生活的影响等方面进行探讨。
一、计算机网络的起源计算机网络的起源可以追溯到20世纪40年代的“信息高速公路”计划。
当时，美国军方为了提高信息传输的效率，开始研究如何将多台计算机连接在一起，从而形成可以共享信息的网络系统。
最早的计算机网络是以军事需求为导向的，主要用于军事指挥和通信传输。
1969年，美国国防部高级研究计划署（ARPA）推出了第一个分组交换网络ARPANET，这标志着计算机网络进入实际应用阶段。
二、计算机网络的发展历程1. 早期阶段：ARPANET的发展奠定了计算机网络的基础。
随着计算机性能的不断提升和信息处理能力的增强，计算机网络逐渐向规模化发展。
20世纪70年代末，因特网作为一个全球互联的计算机网络出现，它采用TCP/IP协议，极大地推动了计算机网络的发展。
2. 发展阶段：20世纪80年代，计算机网络开始向商业化发展。
各个国家和地区陆续建立起自己的计算机网络，并逐渐与国际互联网进行连接。
1990年代，互联网经济的兴起使得计算机网络得到了进一步普及和发展。
人们可以通过互联网进行电子邮件、网上购物、在线交流等各种活动，计算机网络逐渐融入了人们的日常生活。
3. 现代阶段：随着移动互联网、物联网、云计算等新技术的出现，计算机网络进入了全面普及和广泛应用的时代。
移动互联网使得人们可以随时随地访问互联网，加速了信息传递和交流的速度。
物联网将日常生活中的各种设备和传感器通过网络连接在一起，实现了智能化的管理和控制。
云计算提供了强大的计算和存储能力，使得大数据分析和人工智能等技术得以发展。
三、计算机网络对社会和个人生活的影响1. 经济方面：计算机网络的发展促进了电子商务的兴起，改变了传统的商业模式。
1、计算机网络的产生与发展中国计算机网络的发展历程
中国计算机网络的发展历程
国家教育和科研网（CERNET） CERNET于1994年10月投入使用，是一个全国范围的教育科研 互联网。
中国计算机网络的发展历程
中国金桥网（ChinaGBN） 中国金桥网是在全国范围内进行Internet商业服务的二大互联 网络之一（另一个是ChinaNET）。
2.第二阶段：形成阶段（以通信子网为中 心的计算机网络，计算机－计算机网络）
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 通过通信线路互连起来为用户提供服务的网络。将分布在不同 地点的计算机通过通信线路互连成为计算机－计算机网络。
2.第二阶段：形成阶段（以通信子网为中 心的计算机网络，计算机－计算机网络）
1.第一阶段：诞生阶段（计算 机——-终端）
当时计算机的体积庞大，价格昂贵，设置在专用机房，相对而言， 通信线路和通信设备较为便宜，为了共享计算机强大的资源，将 多台具有通信功能而无外理能力的设备与计算机相连。该台计算 机称为主机，在专用的机房放置；与其相连的设备称为终端，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， 放置在各个需要使用计算机的工作环境中，典型应用是由一台计 算机和全美范围内2000个终端组成的飞机定票系统。
4. 第四阶段：高速网络技术阶段
20世纪90年代末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。
5.计算机网络的发展趋势
从计算机网络应用来看，网络应用系统将向பைடு நூலகம்深和更宽的方向发展。 首先，Internet信息服务将会得到更大发展。网上信息浏览、信息交换、资源共享等技 术将进一步提高速度、容量及信息的安全性。其次，远程会议、远程教学、远程医疗、 远程购物等应用将逐步从实验室走出，不再只是幻想。网络多媒体技术的应用也将成 为网络发展的热点话题。 网络的发展也是一个经济上的冲击。数据网络使个人化的远程通信成为可能，并改变 了商业通信的模式。一个完整的用于发展网络技术、网络产品和网络服务的新兴工业 已经形成，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。
计算机网络的形成与发展
计算机⽹络的形成与发展⼀计算机⽹络的定义计算机⽹络是指在⼀定的地理范围内在地理上互相分散，功能上相互独⽴的若⼲台计算机通过通信线路和通信设备相互连接在⼀起，在相应的⽹络操作系统和协议软件的⽀持下，彼此实现资源共享并能够相互通信的系统。
⼆计算机⽹络的形成与发展⼤致可以划分为如下4个阶段：1 ⾯向终端的计算机通信⽹络2 初级计算机⽹络阶段3 开放式的标准化计算机⽹络4 综合性智能化宽带⾼速⽹络按传输技术分类（1）点对点传播⽅式⽹在点对点传播⽅式的⽹络中，每条物理线都连接着两台计算机（2）⼴播式传播⽅式⽹在⼴播式传播⽅式⽹络中，所有的计算机都使⽤⼀个公共的通信信道按数据组织形式分类（1）集中式计算机⽹络系统对资源进⾏统⼀管理（2）分布式计算机⽹络整个系统对系统资源统⼀管理，但计算机⼯作站上的资源则由⼯作站来管理和分配（3）分布集中式计算机⽹络按⽹络区域范围分类（1）局域⽹（2）城域⽹（3）⼴域⽹ 三计算机⽹络的组成（1）⽹络硬件1.独⽴⼯作的计算机⽹络服务器⼯作站2.⽹络设备⽹卡集线器中继器⽹桥路由器⽹关调制解调器3.通信设备通信处理机通信线路4.外围设备计算机⽹络外围设备⼀般是指除了本地计算机基本的I/O设备（如键盘，⿏标等）之外的设备。
（2）⽹络软件1.⽹络操作系统UnixnetwareWindows NT2.协议软件tcp/ip协议来源于业界，是⽬前事实上的⼯业标准。
他的特点是标准化和可路由性。
tcp/ip协议与⽹络的物理特性⽆关，是⼀个⾼度抽象的概念，将任何⼀个能传输数据分组的通信系统都看做⽹络tcp/ip协议⼀般包括四层：应⽤层，传输层，⽹际⽹层和⽹络接⼝层。
3.⽹络管理和⽹络应⽤软件四计算机⽹络软件的拓扑结构 （1）总线型结构 所谓的拓扑结构就是怎样在⽹络上部署计算机，怎么让计算机联⽹的的⼀个部署的结构 （2）环形拓扑结构 为什么说换种每个节点与连接节点之间的通信线路都会成为⽹络可靠性的瓶颈，因为在环形中，⼀旦⼀个计算机挂了，在环形中部署的计算机将都会受到影响。
计算机网络的形成与发展
计算机网络的形成与发展计算机网络作为现代信息技术的核心，对于人类社会的进步和发展起到了重要的推动作用。
本文将从计算机网络的起源与发展历程、计算机网络的分类以及计算机网络的未来趋势三个方面对计算机网络的形成与发展进行探讨。
一、计算机网络的起源与发展历程计算机网络的起源可以追溯到20世纪50年代的美国，当时的计算机还十分庞大而昂贵，仅限于少数大型机构使用。
1969年，美国国防部的高级研究计划署（ARPA）启动了一个名为“阿帕网”（ARPANET）的项目，旨在建立一个分散的、冗余的、抗拒攻击的信息传输网络，这标志着计算机网络的起步阶段。
在20世纪70年代，因特网（Internet）的概念开始逐渐出现。
1973年，沃顿·瑟夫提出了分组交换网络的思想，为后来因特网技术的发展奠定了基础。
1983年1月1日，TCP/IP协议正式成为ARPANET的标准协议，使得整个ARPANET演变成了现代意义上的因特网。
二、计算机网络的分类根据规模和地域的不同，计算机网络可以分为局域网（LAN）、城域网（MAN）和广域网（WAN）。
局域网（Local Area Network，LAN）指的是在相对较小范围内的计算机网络，如家庭、办公室或企业内部的网络。
它们通常使用低成本的传输媒介，如以太网，用于局域网内部设备的互联和信息共享。
城域网（Metropolitan Area Network，MAN）是介于LAN和WAN 之间的一种网络，覆盖了较大范围的地理区域，如一个城市。
城域网通常由多个局域网连接而成，用于满足城市范围内的通信需求。
广域网（Wide Area Network，WAN）覆盖更大范围的地理区域，如跨越城市、国家甚至多个国家的网络。
WAN常用于连接远距离的分支机构和远程用户，常见的例子包括互联网和全球范围的因特网。
三、计算机网络的未来趋势随着科技的不断进步，计算机网络也在不断发展和演变。
以下是计算机网络的一些未来趋势：1. 物联网的兴起：物联网将物理世界中的各类设备和传感器连接到互联网上，实现设备间的互联和信息交互。
计算机网络的形成和发展
计算机网络的形成和发展1.早期的计算机网络自从有了计算机，就有了计算机技术与通信技术的结合。
早在1951年，美国麻省理工学院林肯实验室就开始为美国空军设计称为SAGE的半自动化地面防空系统，该系统最终于1963年建成，被认为是计算机和通信技术结合的先驱。
计算机通信技术应用于民用系统方面，最早的当数美国航空公司与IBM公司在20世纪50年代初开始联合研究、60年代初投入使用的飞机订票系统SABRE-I。
美国通用电气公司的信息服务系统则是世界上最大的商用数据处理网络，其地理范围从美国本土延伸到欧洲、澳洲和亚洲的日本。
该系统于1968年投入运行，具有交互式处理和批处理能力，由于地理范围大，可以利用时差达到资源的充分利用。
在这一类早期的计算机通信网络中，为了提高通信线路的利用率并减轻主机的负担，己经使用了多点通信线路、终端集中器以及前端处理机等现代通信技术。
这些技术对以后计算机网络的发展有着深刻的影响.以多点线路连接的终端和主机间的通信建立过程，可以用主机对各终端轮询或是由各终端连接成雏菊链的形式实现。
考虑到远程通信的特殊情况，对传输的信息还要按照一定的通信规程进行特别的处理。
2.现代计算机网络的发展20世纪60年代中期出现了大型主机，同时也出现了对大型主机资源远程共享的要求。
以程控交换为特征的电信技术的发展则为这种远程通信需求提供了实现的手段。
现代意义上的计算机网络是从1969年美国国防部高级研究计划局(DARPA)建成的ARPAnet实验网开始的。
该网络当时只有4个节点，以电话线路作为主干通信网络，两年后咬建成15次节点户进入工，作阶段.此后，ARPAnet的规模不断扩大。
到了20世纪70年代后期，网络节点超过60个，主机100多台，地理范围跨越了美洲大陆，连通了美国东部和西部的许多大学和研究机构，而且通过通信卫星与夏威夷和欧洲地区的计算机网络相互连通。
ARPAnet的主要特点是:(1)资源共享:(2)分散控制;(3)分组交换;(4)采用专门的通信控制处理机;(5)分层的网络协议.这些特点被认为是现代计算机网络的一般特征。
计算机网络的形成与发展
计算机网络的基本组成
（2）网络软件 ①网络操作系统 UNIX
TCP/IP协议来源于业界， 是目前事实上的工业标准。它 的特点是标准化和可路由性。 TCP/IP协议与网络的物理特性 无关，是一个高度抽象的概念， 将任何一个能传输数据分组的 通信系统都看做网络。 TCP/IP协议一般包括四层： 应用层、传输层、网际网层和 网络接口层。
资源子网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
早期计算机网络系统结构
②通信子网 通信子网由通信控制处理机、通信线路和其他
通信设备等组成，完成网络数据传输、转发等通信
任务。
计算机网络的系统结构
（2）现代计算机网络的系统结构
如图3-8所示：
图3-8 现代计算机网络的系统结构图
图3-2 总线型网络的拓扑结构图
计算机网络的拓扑结构
（2）环型拓扑结构
环型拓扑构型中，节点 通过点到点通信线路连 接成闭合环路。环中数 据将沿一个方向逐站传 送。环型拓扑结构简单， 传输延时确定，但是环 中每个节点与连接节点 之间的通信线路都会成 为网络可靠性的瓶颈。
如图3-3所示：
图3-3 环型网络的拓扑结构图
计算机网络的功能与应用
1．计算机网络的基本功能 （1）有效地共享资源 （2）快捷地传递信息 （3）提高资源的可靠性 （4）提高系统的性价比 （5）资源的可扩充性 （6）实现任务分布处理
计算机网络的功能与应用
2．计算机网络的应用
（1）计算机网络的应用
（2）计算机网络快速发展及应用带来的社会问题
计算机网络的标准化及发展现状和趋势
环型网、星型网、总线网、树型网、交叉环型网
计算机网络的组成
1．计算机网络的基本组成 （1）网络硬件硬件
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计算机网络基础
模块一 计算机网络基础知识
第一讲 计算机网络的形成与发展
程序教研组成员
尹友明 老师 2010年3月
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本讲目标
➢了解计算机网络的产生和发展 ➢认识计算机的网络功能
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一、计算机网络的形成与发展 每个世纪都有一种主流技术，18世纪是伟大的机械时代，19世纪是蒸汽
机时代，而20世纪与21世纪则是信息时代、网络时代，是计算机网络普 及、发展的时代。
回顾计算机网络的发展过程，通常把计算机网络的发展归纳为四个阶段：
第一阶段 面向终端的计算机通信网络
第二阶段 以共享资源为目标的计算机网络 第三阶段 开放式标准化网络 第四阶段 互联网
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1、面向终端的计算机通信网络 面向终端的计算机通信网络是指多个终端用户分时占用主机上的资源
而形成的一种计算机网络。
图1-1 面向终端的计算机通信网络
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1、面向终端的计算机通信网络 【案例1】在分时系统中，多个用户可以通过终端“同时”使用一台主机，就 好像自己独享该计算机一样。面向终端的计算机通信网络就是通过终端与计 算机的连接，共享计算机资源，以完成计算机通信功能。
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2、以共享资源为目标的计算机网络 是指以共享资源为目的，将多台计算机系统通过某种通信手段互联而形
成的网络。
C6 C1
பைடு நூலகம்
IMP1
IMP2 C2
IMP3
IMP6 IMP4
IMP5
C4 C3
图1-4 ARPANET结构图
C5
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2、以共享资源为目标的计算机网络 【案例4】这一阶段研究的典型代表是美国国防部高级研究计划局ARPA （Advance Research Project Agency）的ARPANET。1969年美国国防 部高级研究计划局提出将多个大学、公司和研究所的多台计算机互连的 课题。在1969年ARPANET实验网络只有4个结点，而到1983年已经达到 100多个结点。ARPANET通过有线、无线与卫星通信线路，使网络覆盖 了从美国本土到欧洲的广阔地域。
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4、互联网 国际互联网是指将全球范围内建立的局域网和广域网相互连接以达到
扩大共享资源范围而形成的网络。 Internet的发展必然趋势 ：
➢随着计算机网络和通信技术的发展，在全球范围内建立了大量的局域网和 广域网。 ➢人们又提出了将这些网络互联在一起的为了扩大网络规模以实现更大范围 的资源共享的迫切需求，国际互联网Internet在这样的背景下产生。
➢Internet的前身是ARPANET，它是由美国国防部的高级研究计划局资助 的，其核心技术是分组交换技术。
➢其中著名的有IBM公司的SNA（System Network Architecture）和 DEC公司的DNA（Digital Network Architecture）等。
➢各个厂家生产的计算机产品和网络产品无论从技术还是从结构上都有很 大的差异，从而造成不同厂家生产的计算机及网络产品很难实现互连。
【案例2】美国在1963年投入使用的飞机订票系统SABRE－1，就是这类系统 的典型代表之一。此系统以一台中心计算机为主机，将全美范围内的2000多 个终端通过电话线连接到中心计算机上，实现并完成了订票业务。
【案例3】面向终端的计算机通信网络的另一个典型实例是SAGE。SAGE是 美国在20世纪50年代中期建立的半自动地面防空系统。该系统共连接了1000 多个远程终端，主要用于远程的控制导弹制导。该系统能够将远距离雷达设备 收集到的数据，由终端通过通信线路传送给一台中央主计算机，由主机进行计 算处理，然后将处理结果再通过通信线路回送给远程终端去控制导弹的制导。
特点：
➢以共享资源为目标。 ➢计算机彼此独立又相互连接，计算机之间没有主从关系。
注：ARPANET是计算机网络技术发展的一个重要里程碑。
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3、标准化网络 提出问题：为何要标准化网络？ 原因： ➢第二代计算机网络，大多是由计算机公司、科研机构自行开发研制的， 没有统一的体系结构和标准。
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1、面向终端的计算机通信网络
特点： ➢每一个分散的终端都图要1-1单面独向占终端用的一计条算机通通信信线网络路，线路利用率低。 ➢主机既要承担通信工作，又要承担数据处理，因此主机的负荷较重， 且效率低。 注：第一代计算机网络建立没有资源共享的目的，只是为了能进行远程通 信，因此它不算是现代意义上的计算机网络，只是计算机网络的初级阶段。
➢这种局面严重阻碍了计算机网络的发展，也给广大用户带来极大的不 便。因此，建立开放式的网络，实现网络标准化，已成为历史发展的必 然。
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3、标准化网络 解决问题：国际标准化组织ISO制定“开放系统互联参考模型”(OSI/RM)。
20世纪70年代，国际标准化组织ISO （International Organization for Standards）为适应网络向标准化发展的需要，成立了TC97（计算机与 信息处理标准化委员会）下属的SC16（开放系统互联分技术委员会）， 在研究、吸收各计算机制造厂商的网络体系结构标准化经验的基础上，开 始着手制定开放系统互联的一系列标准，旨在方便异种计算机互联，该委 员会制定了“开放系统互联参考模型”（Open System Interconnect Reference Model， OSI/RM），简称为OSI。
OSI/RM已被国际社会广泛认可，成为一个计算机网络体系结构的标准。 国际标准化组织和网络产品的生产厂家都按照OSI/RM划分的层次结构开 发国际标准，并按照国际标准生产网络设备，开发网络应用软件。 OSI/RM极大地推动了网络标准化的进程。
自此，计算机网络进入了标准化网络阶段。网络的标准化又促进了计算机网 络的迅速发展，因此标准化网络也是计算机网络发展的重要阶段，人们称其 为第三代网络。