计算机网络技术.docx

计算机网络技术一、计算机网络技术1. 计算机发展的历史1946年，第一代计算机的诞生是人类历史上重要的里程碑在 机械化、电器化时代，人们用机器代替了部分的体力劳动，而计算机 的诞生，使得人们可以用它部分代替人的脑力劳动20世纪80年代，微型计算机的出现，改变了主机模式的集中管 理和运行方式，把强大的计算和处理能力交到了个人的手里，这为各 行各业使用计算机和计算机普及奠定了基础第三阶段就是网络从1969年美国国防部的国防高级研究计划局 （DARPA）建立了世界上第一个分组交换网（ARPARNET）开始，即 INTERNET的前身，特别是90年代后随着计算机通信技术的飞速发展 和网络技术的成熟，计算机网络应用到各行各业，走进我们的生活2. 有哪几代计算机网络，各有什么特点（一）第一代计算机网络（早期的计算机网络）早期的计算机系统是高度集中的，所有的设备安装在单独的机房 中，后来出现了批处理和分时系统，分时系统所连接的多个终端连接 着主计算机20世纪50年代中后期，许多系统都将地理上分散的多 个终端通过通信线路连接到一台中心计算机上，出现了第一代计算机 网络它是以单个计算机为中心的远程联机系统。

典型应用是美国航 空公司与IBM在20世纪50年代初开始联合研究，20世纪60年代投 入使用的飞机订票系统SABRE-I，它由一台计算机和全美范围内2000 个终端组成（这里的终端是指由一台计算机外部设备组成的简单计算 机，有点类似现在所提的“瘦客户机”，仅包括CRT控制器、键盘， 没有CPU、内存和硬盘）随着远程终端的增多，为了提高通信线路的利用率并减轻主机负 担，已经使用了多点通信线路、终端集中器、前端处理机FEP（FrontEnd Processor），这些技术对以后计算机网络发展有着深刻影响，以 多年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 论询或者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当时的计算机网络定义为“以传输信息为目的而连接起来，以实 现远程信息处理或进一步达到资源共享的计算机系统”，这样的计算 机系统具备了通信的雏形二）第二代计算机网络（现代计算机网络的发展，远程大规模 互联）60年代出现了大型主机，因而也提出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为这种远程通信需求提 供了实现手段。

第二代网络以多个主机通过通信线路互联，为用户提 供服务，兴起与20世纪60年代后期这种网络中主机之间不是直接 用线路相连，而是由接口报文处理机（IMP）转接后互联IMP和它 们之际互联的通信线路一起负责主机间的通信任务，构成通信子网 通信子网互联的主机负责运行程序，提供资源共享，组成了资源子网两个主机间通信是对传送信息内容的理解、信息的表示形式，以 及各种情况下的应答信号必须遵守一个共同的约定，这就是“协议” 在ARPA网中，将协议按功能分成了若干层次如何分层，以及各层 中具体采用的协议总和，成为网络体系结构现代意义上的计算机网络是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个结 点，以新路为主干网络，两年后，建成15个节点，进入工作阶段， 此后规模不断扩大，20世纪70年代后期，网络结点超过60个，主机 100多台，地理范围跨越美洲大陆，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 相互连通其特点主要是：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。

20世纪70年代后期是关于通信网大发展的时期，各发达国家政 府部门、研究机构和电报公司都在发展分组交换网络这些网络 都以实现计算机之间的远程数据传输和信息共享为主要目的，通信线 路大多采用租用线路，少数铺设专用线路，这一时期网络成为第 二代网络，以远程大规模互联为主要特点第二代计算机网络开始以通信子网为中心，这时候的概率为〃以 能够相互共享资源为目的，互连起来的具有独立功能的计算机的集合 体”三） 第三代计算机网络（计算机网络标准化阶段）随着计算机网络技术的成熟，网络应用越来越广泛，网络规模增 大，通信变得复杂各大计算机公司纷纷制定了自己的网络技术标准 IBM于 1974年推出了系统网络结构（system Network Architecture）, 为用户提供能够互联的成套通信产品；1975年DEC公司宣布了自己 的数字网络体系结构 DNA（ digitaoNetwork Architecture）； 1976nian UNIVAC宣布了该公司的分布式通信体系结构 （Distributed Communication Architecture），这些网络技术标准只 是在一个公司范围内有效，遵从某种标准的、能够互联的网络通信产 品，只是同一公司生产的同构型设备。

网络通信市场这种各自为政的 状况使得用户在投资方向上无所适从，也不利于多厂商之间的公仆竞 争1977年ISO组织的TC97信息处理系统技术委员会SC16分技术 委员会开始着手制定开放系统互联参考模型OSI/RM标志着第三代计算机网络的诞生此时的计算机网络在 共同遵循OSI标准的基础上，形成了一个具有统一网络体系结构，并 遵循国际标准的开放式和标准化的网络OSI/RM参考模型把网络划 分为七个层次，并规定，计算机之间只能在对应层之间进行通信，大 大简化了网络通信原理，是公认的新T弋计算机网络体系结构的基础， 为普及局域网奠定了基础四） 第四代计算机网络（微机局域网的发展时期，互联网出现） 20世纪80年代末，局域网技术发展成熟，出现了光纤及高速网络技术，整个网络就像一个对用户透明的、大的计算机系统，发展以 Internet为代表的因特网，这就是直到现在的第四代计算机网络时期此时计算机网络定义为“将多个具有独立工作能力的计算机系统 通过通信设备和线路由功能完善的网络软件实现资源共享和数据通信 的系统”事实上，对于计算机网络也从未有过一个标准的定义1972年，Xerox公司发明了以太网，1980年2月IEEE组织了 802委员会，开始制定局域网标准。

1985年美国国家科学基金会 (National Science Foundation)利用 ARPAnet协议建立了用于科学 研究和教育的骨干网络NSFnet,1990年NSFnet取代ARPAnet成为 国家骨干网，并且走出了大学和研究机构进入社会，从此网上的电子 邮件、文件下载和信息传输受到人们的欢迎和广泛使用1992年， Internet学会成立，该学会把Internet定义为〃组织松散的，独立的国际合作互联网络”，“通过自主遵守计 算协议和过程支持主机对主机的通信”，1993年，伊利诺斯大学国家 超级计算中心开发成功网上浏览工具Mosaic(后来发展为Netscape)， 同年克林顿宣布正式实施国家信息基础设施(National Information Infrastructure)计划，从此在世界范围内开展了争夺信息化社会领导 权和制高点的竞争与此同时NSF不再向Internet注入资金，完全使 其进入商业化运作20世纪90年代后期，Interner以惊人速度发展五) 下一代计算机网络NGN,普遍认为是因特网、移动通信网络、固定通信网络的融 合，IP网络和光网络的融合；是可以提供包括语音、数据和多媒体等 各种业务的综合开放的网络构架；是业务驱动、业务与呼叫控制分离、 呼叫与承载分离的网络；是基于统一协议的、基于分组的网络。

在功能上NGN分为四层，即接入和传输层、媒体层、控制层、网 络服务层涉及软交换、MPLS、E-NUM等技术二网格1.什么是网格简单地讲，网格是把整个互联网整合成一台巨大的超级计算机， 实现计算资源、存储资源、数据资源、信息资源、知识资源、专家资 源的全面共享当然，我们也可以构造地区性的网格伎口中关村科技园 区网格)、企事业内部网格、局域网网格、甚至家庭网格和个人网格 网格的根本特征并不一定是它的规模，而是资源共享，消除了资源孤 岛由于网格是一种新技术，它也就具有新技术的两个特征第一， 不同的群体用不同的名词来称谓它第二，网格的精确含义和内容还 没有固定，而是在不断变化2.网格有什么样的应用？举例目前，国内夕卜研究机构对网格计算的研究十分广泛，初期主要集 中在高性能科学和工程计算领域中，如分布式超级计算、实时广域分 布式仪器系统、数据密集型计算和远程沉浸(Tele-immersion)在中国，网格计算技术的研究进入快速发展阶段，国家高技术研 究发展计划一一〃863"计划于1999年开始投资建立国家高性能计算 环境(NHPCE)，亦称国家计算网格(简称网格)它是国家级高性能计算 和信息服务的战略性基础设施，目标是将地理上异构分布的各种高性 能计算机、数据服务器、大型检索存储系统、可视化虚拟现实系统等， 通过高速互连网络连接并集成起来，共同完成一些缺乏有效研究办法 的重大应用研究问题。

国家高性能计算环境一期工程于2000年底完成， 在北京、西安、长沙、武汉、合肥、上海、成都等地利用国产高性能 计算机(银河、曙光、神威等)建立了 9个计算节点和1个公共网站 2003年9月25日，英特尔与中国教育部(MOE)签署了一份备忘录， 共同开发下一代基于英特尔64位Itanium处理器系列的运算网格该 运算网格将连接中国100所名牌大学教育部预计该运算网格的运算 能力将达到浮点运算每秒15万亿次(TFLOPS)，成为世界上功能最强大 的运算网格之一该网格还将为2008年北京奥林匹克运动会的“数字 奥运”提供支持网格应用正在走向实用，并与市场相结合直接服务 于生产以及相应的商业活动，具有广阔的应用前景2.2.1在传统领域的应用利用网格形成的超级计算功能，实现各计算中心计算资源共享， 可在基础研究、汽车、大型水电工程、石油勘探、气象气候、航空、 交通、金融、农林、医疗等领域提供超级计算功能，发挥空前的作用 如芯片设计厂可以将他们在数星期内方可完成的设计任务在数小时内 顺利完成，从而大大节省产品面市的时间；汽车制造厂商可以利用网 格进行模型的模拟测试，从而取代原来的电路测试和风洞试验，降低 汽车的生产成本；气象中心利用网格进行卫星图像的快速分析，可大 大提高气象预报的准确性和时效性；金融行业利用网格可在风险抵抗 等方面发挥作用；基因工程领域中的药物分子模拟、药物研究、基因 测序等都离不开网格。

以基因治疗为例，由于计算能力的限制，目前医院无法通过DNA 对病人做病理分析，但是，如果网格技术能够普及，则会提供无限的 计算空间，将使这种诊治变为可能2.2.2在广播电视领域的应用在广播电视领域，有线电视网(CATV)系统已经实现传统的电视和 广播节目服务宽带入网，提供视频、音频、数据等多媒体信息服务， 目前采用流媒体技术可以在CATV系统中开展视频点播(VOD)、远程会 议、远程教育、远程医疗等业务但目前流媒体的应用仍然存在多方 面的局限，例如受限于网络带宽、服务器性能，以及节目来源、建设 费用和通信费用等而网格技术能集成所有的流媒体应用，将视频会 议、视频广播、视频点播和视频监控等系统构建成“视频网 格"(Video Grid)，能有效地解决以上问题首先视频网格是分布的、本地化的，充分利用网格的特性可以减 少节目传送对网络带宽的依赖；其次视频网格是集群的，可极大地提 高服务器的性能；此外视频网格又是开放的、可以加盟的，因此不用 担心它的节目来源和费用问题视频网格所带来的不仅仅是一种崭新。