计算机网络使用的主要的交换技术,计算机网络三种交换技术比较表

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通信。

图 1-1

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。

图 1-2

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：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：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：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。

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），说的就是介个。 热4

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。

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。

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*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。

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。

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。

图 1-3

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。

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 1-4。