一、网络是什么

关于计算机网络，美国人曾经给过一个标准的定义：“网络是互相连接的自治的计算机的集合。”之所以说这个定义“标准”，是因为几乎在所有的大学网络课程中，当介绍网络的概念时，都要提到这句话。

这个定义有三个关键内容：互相连接、自治和计算机。

我们可以说得更具体点，所谓计算机网络，就是利用通信设备和线路将地理位置不同、功能独立的多个计算机系统互联起来，以功能完善的网络软件（即网络通信协议、信息交换方式和网络操作系统等）实现网络中资源共享和信息传递的系统。

应该说，网络的定义随着时间的变化而发展着。早期，人们将分散的计算机、终端及其附属设备，利用通信介质连接起来，能够实现相互通信的系统称为网络。

1970年，在美国信息处理协会召开的春季计算机联合会议上，第一次给出了一个被普遍接受的定义：“网络就是以能够共享资源（硬件、软件和数据等）的方式连接起来，并且各自具备独立功能的计算机系统之集合。”

建立网络的目的是资源共享，这才是网络的本质，如图2-1所示为网络示意图。

图2-1　网络示意图

计算机网络的定义涉及到以下四个要点：

计算机网络中包含两台以上的地理位置不同具有“自治”功能的计算机。所谓“自治”的含义，是指这些计算机不依赖于网络也能独立工作。通常，将具有“自治”功能的计算机称为主机（Host），在网络中也称为节点（Node）。网络中的节点不仅仅是计算机，还可以是其他通信设备，如，HUB、路由器等；

网络中各节点之间的连接需要有一条通道，即，由传输介质实现物理互联。这条物理通道可以是双绞线、同轴电缆或光纤等“有线”传输介质，也可以是激光、微波或卫星等“无线”传输介质；

网络中各节点之间互相通信或交换信息，需要有某些约定和规则，这些约定和规则的集合就是协议，其功能是实现各节点的逻辑互联。例如，Internet上使用的通信协议是TCP/IP协议族；

计算机网络是以实现数据通信和网络资源（包括硬件资源和软件资源）共享为目的。要实现这一目的，网络中需配备功能完善的网络软件，包括网络通信协议（如，TCP/IP、IPX/SPX）和网络操作系统（如，Netware、Windows 2000 Server、Linux）。

计算机网络是计算机技术和通信技术相结合的产物，这主要体现在两个方面：一方面，通信技术为计算机之间的数据传递和交换提供了必要的手段；另一方面，计算机技术的发展渗透到通信技术中，又提高了通信网络的各种性能。

计算机网络的发展过程大致可分为以下四个阶段：

第一阶段，以单个计算机为中心的远程联机系统，构成面向终端的计算机通信网（20世纪50年代）。

1946年世界上第一台电子计算机ENIAC在美国诞生时，计算机技术与通信技术并没有直接的联系。20世纪50年代初，美国为了自身的安全，在美国本土北部和加拿大境内，建立了一个半自动地面防空系统SAGE，进行了计算机技术与通信技术相结合的尝试。

人们把这种以单个计算机为中心的联机系统称为面向终端的远程联机系统。该系统是计算机技术与通信技术相结合而形成的计算机网络的雏形，因此也称为面向终端的计算机通信网。20世纪60年代初美国航空订票系统SABRE-1就是这种计算机通信网络的典型应用，该系统由一台中心计算机和分布在全美范围内的2 000多个终端组成，各终端通过电话线连接到中心计算机。

具有通信功能的单机系统的典型结构是计算机通过多重线路控制器与远程终端相连，如图2-2所示。

图2-2　单机系统的典型结构示意图

随着计算机的迅速发展以及网络规模的增加，这种以单机为中心的远程联机系统很快暴露出了其固有的缺点：

主机既要负责数据处理，又要管理与终端的通信，负担过重，不能适应大量的数据处理任务；

每个终端单独使用一根通信线路，线路利用率很低，尤其是当联入的终端数量增大时会造成一定的投资压力；

线路控制器的软硬件不通用，当接入的终端变化时，需要进行比较大的调整。

为减轻主机的负担，在通信线路和计算机之间设置了一个前端处理机（FEP），FEP专门负责与终端之间的通信控制，而让主机进行数据处理；为提高通信效率，减少通信费用，在远程终端比较密集的地方增加一个集中器，集中器的作用是把若干个终端经低速通信线路集中起来，连接到高速线路上，然后，经高速线路与前端处理机连接。前端处理机和集中器当时一般由小型计算机担当，因此，这种结构也称为具有通信功能的多机系统，如图2-3所示。

图2-3　具有通信功能的多机系统示意图

按照定义，在网络发展的第一阶段以单机为中心的远程联机系统不能称为真正的网络。关于这一点，在网络技术领域早已达成共识。但是这种系统具备了网络资源共享的本质特征，同时也是网络发展的雏形和基础。

第二阶段，多个自治功能的主机通过通信线路互联，形成资源共享的计算机网络（20世纪60年代末），如图2-4所示。

在这个阶段，实现了主机的互联，从而形成了真正的计算机网络。同时，在此期间，出现了一个在网络的历史中常常被忽视但是对网络的发展具有里程碑意义的事件：资源子网和通信子网的分离。

通信子网和资源子网分离，消除了技术壁垒，避免了网络的垄断，降低了网络的技术门槛，使大批优秀的生产商、研究机构和科学家进入了网络领域，是人类社会网络技术得以迅速发展的非常重要的基础。

那么，什么是资源子网和通信子网呢？

图2-4　计算机网络的逻辑结构示意图

资源子网由网络中的所有主机、终端、终端控制器、外设（如网络打印机、磁盘阵列等）和各种软件资源组成，负责全网的数据处理和向网络用户（工作站或终端）提供网络资源和服务。

通信子网由各种通信设备和线路组成，承担资源子网的数据传输、转接和变换等通信处理工作。

第三阶段，形成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（20世纪70年代末）。

计算机网络发展的第三阶段是加速体系结构与协议国际标准化的研究与应用。20世纪70年代末，国际标准化组织ISO（International Organization for Standardization）的计算机与信息处理标准化技术委员会成立了一个专门机构，研究和制定网络通信标准，以实现网络体系结构的国际标准化。1984年ISO正式颁布了一个称为“开放系统互联基本参考模型”的国际标准ISO 7498，简称OSI RM（Open System Interconnection Basic Reference Model），即著名的OSI七层模型。OSI RM及标准协议的制定和完善大大加速了计算机网络的发展。很多大的计算机厂商相继宣布支持OSI标准，并积极研究和开发符合OSI标准的产品。

遵循国际标准化协议的计算机网络具有统一的网络体系结构，厂商需按照共同认可的国际标准开发自己的网络产品，从而可保证不同厂商的产品可以在同一个网络中进行通信。这就是“开放”的含义。

目前存在着两种占主导地位的网络体系结构：一种是国际标准化组织ISO提出的OSI RM（开放式系统互联参考模型）；另一种是Internet所使用的事实上的工业标准TCP/IP RM（TCP/IP参考模型）。

第四阶段，向互联、高速、智能化方向发展的计算机网络（始于20世纪80年代末）。

从20世纪80年代末开始，计算机网络技术进入新的发展阶段，其特点是：互联、高速和智能化。表现在：

发展了以Internet为代表的互联网；

发展高速网络。1993年美国政府公布了“国家信息基础设施”行动计划（NII-National Information Infrastructure），即信息高速公路计划。这里的“信息高速公路”是指数字化大容量光纤通信网络，用以把政府机构、企业、大学、科研机构和家庭的计算机联网。美国政府又分别于1996年和1997年开始研究发展更加快速可靠的互联网2（Internet 2）和下一代互联网（Next Generation Internet）。可以说，网络互联和高速计算机网络正成为最新一代计算机网络的发展方向；

研究智能网络。随着网络规模的增大与网络服务功能的增多，各国正在开展智能网络IN（Intelligent Network）的研究，以提高通信网络开发业务的能力，并更加合理地进行网络各种业务的管理，真正以分布和开放的形式向用户提供服务。智能网的概念是美国于1984年提出的，智能网的定义中并没有人们通常理解的“智能”含义，它仅仅是一种“业务网”，目的是提高通信网络开发业务的能力。它的出现引起了世界各国电信部门的关注，国际电联（ITU）在1988年开始将其列为研究课题。1992年ITU-T正式定义了智能网，制订了一个能快速、方便、灵活、经济、有效地生成和实现各种新业务的体系。该体系的目标是应用于所有的通信网络；即不仅可应用于现有的电话网、N-ISDN网和分组网，同样适用于移动通信网和B-ISDN网。随着时间的推移，智能网络的应用将向更高层次发展。