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1、第八章 网络的基本概念和分类本章主要讲述了网络的基本概念、网络的分类及一些基本功能：并介绍了网络通信协议和网络编址，使读者对网络有一个基本的了解。81 网络的基本概念811 网络的定义“网络”已经成为了当今社会最流行的词汇之一，但是网络的实质到底是什么?这个问题到现在还没有一个统一的、被认同的答案。这是因为网络对于不同的人、不同的应用层次会有如下不同的作用： 它是一个可以获取各种信息、资料的海洋。 它是一个能够进行科研、办公、商业贸易等活动的地方。 它可以使各领域的专业人士在全球领域中直接进行学术研讨。 它可以为人们提供各种各样的娱乐服务，提高人们的生活质量。 它是能使人们与位于全球各地的朋友
2、和家人进行通话的场所。为了让读者先对网络有个初步的印象，我们先给出网络的基本定义：“网络是一个数据通信系统，它将不同地方的计算机系统互相连接在起。网络可由 LAN(局域网)、MAN(城域网) 和 WAN(广域网) 的任意组合而构成。 ”在最简单的情况下，个网络可由两台计算机或终端设备组成，它们之间用电缆连接，以便进行通信；在最复杂的情况下，一个网络(如 Internet)则是全球的多学科技术和多操作系统的综合结晶，是全球 1 亿台电脑连在一起形成的巨大的信息高速公路。812 网络的发展历史1ARPAnet 的诞生及发展在今天，读者可以悠闲地坐在显示屏前面，通过点击鼠标，在瞬息间与世界的另一端通
3、信。无数的节点和服务器默默而迅速地帮您将触角伸向世界上任何一个可能达到的角落。1960 年前，人们印象中的电脑都是一些体积庞大的家伙， “连接”的概念尚未深入人心。远程连接相当罕见，通常只有那些教育和研究机关的用户才能与一些由政府提供资金的项目连接。电脑间的连接受限于一条特殊数据电缆的最大长度。1957 年美国国防部(DOD)颇有先见之明地设想开发出一种新技术，叫作“包交换” 。他们的主要想法是制定一套方法，能够将国与国之间的电脑连接起来，而且使最终建立起来的干线结构尽可能稳定，同时具有强大的容错性。即便其中的一部分由于灾难性的事件甚至战乱而被破坏，其他部分仍然能够正常通信。由此诞生了一个示范
4、性的网络，叫作 ARPAnet，其中 ARPA 是 DOD 的一个部门“高级研究工程管理局”(AdvancedResearchProjectsAgency)的缩写。这个示范性的网络便是今 I天 Web 的前身，在当时，只有些大学和研究机构通过一条 50bitls 的环路连接在起。从这些连接在起的少数机构中，人们认识到了协同工作的价值和便利条件，因而越 来越多的人们逐渐地将各自的机构连接起来。为科研任务提供设备、-计算机和软件的制造商也陆续加入了这种连接。在 20 多年的发展中，网络为科研工作提供了良好的服务。随着早期连接的较大机构中的工作人员向较小机构的转移和扩散，网络每年也得到了新的发展。在
5、 70 年代中期，最早的协议 Telnet、FTP(文件传输协议) 和“网络控制协议”(NCP) 的最初版本被正式制定出来。但那时只提供了极少的客户机服务器功能。通过 Telnet，机器可从一个远程位置登录，并执行命令行操作。利用 FTP，可以在不同机器间传输文件。NCP 提供了基本的数据传输控制和网间定址代码。 1972 年，在华盛顿召开的“国际计算机通信会议”(1CCC)为公众演示了个示范性网络，普通人可以用它跨越国界运行程序。同时会议还建立了“国际信息处理联盟”(1EIP)，它是今天因特网的国际化连接基础。2网络实施方案的新发展以太网的概念最开始是在 1973 年由 Xerox(施乐公司
6、)的 Palo Alto(帕拉图)研究中心提出来的。这个概念的基础是将随机访问无线系统的方法应用到一个同轴电缆里的想法。今天的以太网是世界-卜最流行的网络媒介。在开始开发的时候，以太网就将自己的设计目标定在填补长距离、低速率网络连接所造成的真空地带，专门建立高速率、专门化、短距离的电脑间的连接。那时出现的另个流行标准是令牌环，令牌环网络最开始时是由 IBM 公司在开发以太网的同个时期里设计出来的。即使到现在令牌环仍然是 IBM 的主要局域网技术，它的流行程度仅次于以太网。互联网络正在持续得以扩展，越来越多的研究人员需要访问计算系统，那时主要是为了发电子邮件。远程连接服务也开始得到开发。跨越众多
7、的公共数据网络(PDN)，需要通过一系列协议为用户提供广域网连接。Telnet 和 Tymnet 在这个时候得到极大的成功。随着协议的标准化，硬件设备也逐渐统一，从而使连接费用大大减少。其中一个显著的成果是X25。这个协议是由电话公司开发的，能够在忽略客户机系统类型的前提下工作。X25 规范在全世界得到了广泛采纳。如今，该协议由联合国的个机构“国际电信联盟”(1TU)管理，在它的努力下，X25 成为全球所有电信标准中最具普遍性的一种70 年代最后今重要的协议开发项目是 XNS(XeroNetworksSystem)，XNS 的设计目标是跨越不同的通信媒体和处理器。由于它的市场开发较早，所以 X
8、NS 得到了大多数局域网公司的采纳。每家公司都对其进行了进一步的修改，使它更符合自己的系统。其中最著名的修改是 Novell 公司作出的，它直接成为今天的 IPX(网间报文交换)协议。3因特网的成长 1977 年，新的数据传输媒体问世了。经过多年的开发和运行，ARPAnet 取得了极大的成功，ARPA 开始着手研究用同步卫星和地面机动报文收发设备与海画船只及地面移动单位进行报文交换的可能性，并取得巨大成就。到 1979 年末，ARPAnet 已经成为美国的一条骨干网络，为政府投资的研究项目提供新闻和函件服务。AT&T 此时发行了 Unix 操作系统的第七版，其中便包括了一项新功能，叫Unix-
9、to-Unix 复制，或称 UUCP。杜克大学和东卡罗莱纳大学的一些学生联合起来，开始设计自动拨号调制解调器，并用 UUCP 软件连接位于这两所大学的 Unix 主机。在学校举办的用户会议上展示了他们的成就后，更多的地方开始互相连接起来，并着手开发 NetNewsNetWork，这个东西今天就称为 UsenetNews。在各家公司都在跃跃欲试的时候，DEC 公司率先提出了“透明网桥”的概念。透明网桥意味着将网桥接入网络以后，它就开始监视网络通信，并根据它对网络通信的控制记录构建自己的路由选择表。这样便将实际通信与用户感受到的响应时间的改善有效地隔离开来。透明网桥在今天的以太局域网络里得到了广泛
10、应用。BerkeleySoftwareDistribution(BSD)公司将 TCPIP 集成到自己的 UN42 版本里，在1985 年的时候，因特网开始蔓延到些专用网络领域，BSD UNIX 迅速成为最受欢迎的因特网商用产品。在这个产品里，随附了一个新版的“路由选择信息协议”(RIP)，它的目标是维持路由器目标表格的条最佳路径。RIP 在当今的许多商用路由器中得到了广泛的应用。在这个新型网络产品满天飞的时代里，另些值得注意的商业化产品包括苹果公司的AppleTalk、Novell 公司的 NetWare 以及 Banyan 公司的“ 虚拟综合网络服务”(VINES) 。到 1984 年的时
11、候，因特网的成长步伐明显加快，这使任何一个站点都几乎不可能冉像以前那样维持个随时更新的主机表，在其中列出接入因特网的所有主机。此时便出现了一种新的机制，即现在非常有名的“域名服务”(DNS)。利用 DNS，可以分布式地进行名称解析，不用再像以前那样进行集中式管理。人们可以读懂站点的名称，而机器则可以查询域名服务器，在为服务器分配的域内查找与任何站点对应的数字化 IP 地址。国际标准化组织(1SO)意识到有必要建立个统 的网络模型。在它的基础上，不同类型的网络相互间可以沟通。这便是著名的七层 OSI 协议模型。OSI 模型很快成为基本的网络结构，而且在今天得到了最为泛的应用，特别是在与一种新型接
12、口进行沟通的时候，只要它是按照该模型设计的，通信就不成问题。新的技术继续被开发出来，但是，并不是每个人都有能力支付高速专线服务的昂贵费用。看起来，似乎很有必要为数量众多的电话用户设计种方法，让他们能够通过电话线和台电脑获得同样的服务，这便导致了 ISDN(综合业务数字网)的诞生。4万维网(WWW)的发展万维网 WWW(World WideWeb)是在 CERN 诞生的。CERN 是设在瑞土：日内瓦的“欧洲粒子物理实验室”的简称。由于 CERN 需要进行跨国研究，而且需要用种方法传送他们的研究材料，所以就独自设计了一套网络化的超文本系统。 “超文本”是种将文本链接起来的机制，可以将文字、图像、声
13、音等各种形式的材料嵌在起进行浏览。如图 81 所示。1991 年 3 月，设在加州斯坦福加速器中心的服务器成为世界上的首台万维网服务器。1991 年 8 月初，Web 服务器软件通过因特网免费发放。 Web 服务器迅速膨胀起来，到1992 年，世界-上大约有 50 台 Web 服务器。1993 年 1 月，InterNIC(因特网网络信息中心) 成立，它是 AT&T、GeneralAtomics 和Network Solutions 公司的个合作项目，并与国家科学基金会正式签约。 InterNIC 的宗旨是对因特网的访问进行管理，并负责全世界的域名注册工作。5.网络技术的未来展望最开始的时候，
14、世界上只有几台计算机和大量的电话，而今天的个人电脑不仅能与大型机通信，还可以与大型计算机进行主机形式的通信，而且在个人电脑之间也能通信。我们可以不管制造厂商是谁，不管主机是多少位的系统，不管处理器速度的快慢，它们都可以通过一个组合起来的软件层面进行通信。这种层也叫作“接口” 。对于这些接口和因特网的基础结构的发展需求是无止境的。未来的网络技术正在日新月异地发展，在这个发展过程中将不断涌现出新的概念、新的技术协议和新的应用接口。未来的网络技术将深入到人们生活的方方面面，如可控制电视、微软提出的“维纳斯”计划等，都给人以一种梦幻般的感受82 网络的基本功能通过前面介绍，你一定会注意到网络的美妙之处
15、和实用性主要在于它丰富的信息资源和最先进的信息交流手段。这些资源涉及到人们从事的各个领域、行业以及社会公共服务等方面，包括自然科学、社会科学、技术科学、农业、气象、医学、军事等。网络的信息资源是分布在整个网络中的，没有统一的组织和管理，也没有统一的目录。但对于用户来说，网络提供了以下一些基本信息服务：使用远程计算机资源的远程登录，传送文件的FTP 服务，用来收发信件的电子邮件服务，通过网络进行用户交流的网络新闻服务，用来查询网络用户电子邮箱地址的名址服务，用来查询信息的索引服务，用于查询信息的检索工具以及其他应用。下面分别介绍。821 远程登录和文件传输远程登录(Telnet)、文件传输(FT
16、P)、电子邮件(E-mail) 是网络的三大基本信息服务，也是网络上使用最为频繁、应用最为广泛的服务工具。每一个网络用户既可通过这三大基本信息服务从网络上获取大量的有用信息，也可以通过这些服务去访向网络的其他信息服务，如 Gopher、ArChie 和 WWW 等，从而共享网络的丰富资源。远程登录、文件传输是通过网络交换访问远程计算机的两个重要工具。1远程登录远程登录(Telnet)是最主要的网络应用之一，也是最早的网络应用。早在 1969 年，ARPAnet 就开始在网上使用远程登录进行远程访问。远程登录可以让你在一台入网计算机的键盘上通过网络与远程的一台人网计算机相连，如同是那台计算机的终端一样。旦连接成功，远程计算机就可以向你提供为本地提供的一切服务。这种连接可在同一房间、同一校园、同一城市、同一地区、同一国家的计算机之间进行，也可在不同地区，甚至世界
