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面向批处理的计算机网络1960-1970年代
最初的计算机网络是由美国国防部高级研究计划署ARPA资助的ARPA网。该网络的目的是在分布式计算环境中实现资源共享并为防御部门提供通信能力。ARPA网采用分组交换技术即将数据分成多个数据包进行传输从而提高了网络的传输效率。 在计算机网络发展的早期阶段主要面向批处理的应用。这个时期的计算机网络主要用于远程批处理操作即将一些任务提交给远程计算机进行处理然后将处理结果返回给本地计算机。这种模式主要适用于需要处理大量数据、需要长时间运行的任务例如科学计算和数据处理等。 为了支持这种应用模式当时的计算机网络主要采用点对点的拨号方式进行连接通信协议使用的是二进制同步通信协议BSC或者是传真协议Fax传输速率比较低。 二进制同步通信协议Binary Synchronous CommunicationBSC:它是一种面向字节的协议用于在计算机和终端设备之间进行数据通信。BSC协议通过定义控制字符和数据字符的特定序列来进行同步和错误检测确保数据传输的可靠性和准确性。 BSC协议在当时非常流行被广泛用于IBM的主机和终端设备之间的通信以及IBM的分时系统中。虽然现在BSC已经过时但它为后来的通信协议提供了很好的基础如后来的SDLCSynchronous Data Link Control和HDLCHigh-Level Data Link Control协议。传真协议Fax是一种用于传输图像或文本的协议通常用于传真机或计算机之间的通信。传真协议最初是通过电话线路传输黑白图像的后来也出现了彩色传真。传真协议包括了多个子协议如调制解调器协议Modem Protocol和图像压缩协议Image Compression Protocol。传真协议的主要优点是传输速度快、易于使用、传输质量较好而缺点是传输的文件大小受限制且需要专门的传真设备进行传输。随着互联网的普及传真协议的使用逐渐减少但在某些行业和领域仍然有一定的应用。 然而在这个时期也出现了一些重要的技术例如分组交换技术和X.25协议。分组交换技术将数据分成较小的数据包进行传输可以在多个应用之间共享网络资源。X.25协议是一种广泛使用的计算机网络协议用于在公共数据网上建立虚拟电路连接并提供可靠的数据传输服务。X.25协议为后来的计算机网络技术奠定了基础。
面向分时操作的计算机网络1970-1980年代
20世纪70年代随着计算机技术的不断发展出现了更多的计算机网络。最著名的网络之一是Xerox公司的以太网它采用广播式通信模式使得许多计算机可以同时共享相同的传输介质。此外TCP/IP协议也于1970年代被开发出来它成为互联网的核心协议并被广泛应用于计算机网络中。面向分时操作的计算机网络是指计算机网络中的各个节点通过时分共享的方式来完成对计算机资源的共享。这种网络模型在1970年代至1980年代非常流行是早期的计算机网络之一。 在这种网络模型中各个节点通过时分复用的方式来共享计算机资源例如 CPU、存储器、打印机等。由于计算机资源的共享需要进行复杂的时间分配和调度因此这种网络模型需要进行严格的时间同步和调度以确保计算机资源的有效共享。 为了支持分时操作这种网络模型还需要具备快速的数据传输和高效的数据交换能力。因此在这种网络模型中常常采用高速数据传输和数据交换技术例如 X.25 协议、ATMAsynchronous Transfer Mode技术和分组交换技术等。 X.25协议是一种面向分组交换网络的数据链路层协议提供了可靠的数据传输、流量控制和错误校验等功能被广泛用于公共数据网络和数据包交换网络。ATM技术是一种基于分组交换的高速数据传输技术具有高带宽、低时延、低误码率等优点被广泛用于局域网、城域网和广域网等高速网络中。分组交换技术是一种将数据分成若干个数据包进行传输的技术与电路交换技术相比具有更好的灵活性和可靠性被广泛用于数据通信和互联网中。 面向异构网络的计算机网络1980-1990年代
到了20世纪80年代异构网络是指由不同的计算机、网络设备和操作系统等构成的网络它们之间存在着协议、数据格式和通信方式等方面的差异。面向异构网络的计算机网络就是为了解决这些差异而设计的。计算机网络技术得到了更加广泛的应用如局域网、城域网和广域网等。局域网LAN是一种覆盖范围较小的网络通常用于办公室、学校和家庭中使得计算机之间可以快速共享资源和信息。城域网MAN则是一种覆盖范围较大的网络通常覆盖整个城市或地理位置相邻的几个城市提供更大的带宽和更高的数据传输速度。广域网WAN是一种连接跨越不同地理区域的计算机和网络设备的网络通常由多个局域网和城域网组成用于远程通信和资源共享。
在这个时期TCP/IP协议成为了面向异构网络的标准协议。它允许不同类型的计算机和网络设备之间进行通信而不必考虑它们的硬件、操作系统和软件等方面的差异。同时为了支持异构网络还出现了一些新的技术例如SNMPSimple Network Management Protocol、RIPRouting Information Protocol和OSPFOpen Shortest Path First等。 简单网络管理协议SNMP是一种用于管理和监控网络设备的协议它可以获取和修改网络设备的状态信息如流量、错误和连接等。 SNMP协议有三个主要的组成部分 — 管理站Management Station:管理站是指用于管理和监视网络设备的计算机或软件系统. — 代理Agent:代理是指运行在被管理设备上的软件它负责收集设备的状态信息并将其提供给管理站. — MIBManagement Information Base:MIB则是管理站和代理之间共享的数据库用于存储设备的状态信息和配置参数等。路由信息协议RIP:是一种用于路由选择的动态路由协议最初于20世纪80年代出现。RIP协议使用距离向量算法Distance Vector Algorithm来计算到达目的网络的最短路径并使用基于距离的度量如跳数来衡量距离。RIP协议会将其路由表中的路由信息周期性地广播给相邻路由器同时也会接收和处理来自相邻路由器的路由信息以更新本地路由表。RIP协议通常用于中小型企业或组织内的内部网络而在大型网络中则通常使用OSPF等更为先进的协议来实现路由选择。开放式最短路径优先OSPF:是一种用于路由选择的内部网关协议IGP。它是一种链路状态协议用于计算网络拓扑并选择最短路径。相比于RIP等距离向量协议OSPF可以更好地处理大型网络的路由选择并且支持更高的可扩展性和更快的收敛时间。OSPF通过交换链路状态更新信息来维护网络拓扑并使用Dijkstra算法计算最短路径。同时OSPF还提供了一些高级功能例如路由聚合和路由汇总以进一步优化网络性能。 另外由于面向异构网络的计算机网络涉及到不同的计算机和网络设备之间的通信因此网络管理和安全等方面的问题也变得更加重要。为了解决这些问题出现了许多新的网络管理和安全技术如远程管理、身份验证、防火墙和加密等技术。这些技术为异构网络的安全和管理提供了更好的支持促进了计算机网络的发展。
面向万维网的计算机网络1990年代至今
20世纪90年代随着万维网的诞生计算机网络进入了一个全新的发展阶段。这个时期的计算机网络主要面向分布式计算、信息检索、电子商务等应用同时也诞生了一些新的协议和技术例如HTTP、HTML、XML和Web服务等。 HTTPHypertext Transfer Protocol是一种应用层协议用于在Web浏览器和Web服务器之间传输数据。它使用TCP作为传输协议可以支持不同的数据类型如HTML、图片、音频和视频等。 HTMLHypertext Markup Language是一种用于创建Web页面的标记语言。它可以描述文本、图像、链接和其他元素的外观和行为。HTML使用标签和属性来定义元素浏览器可以使用这些定义来解释和显示页面内容。 XMLExtensible Markup Language是一种与HTML类似的标记语言但它的主要目的是在Web应用程序和Web服务之间传输数据。XML可以描述和组织数据从而使其易于在不同的计算机和应用程序之间共享和处理。 Web服务是一种基于Web技术的分布式应用程序架构它使用XML、SOAPSimple Object Access Protocol和WSDLWeb Services Description Language等协议来支持应用程序之间的通信。Web服务允许不同的应用程序在Internet上相互通信并共享数据和服务。 除了HTTP、HTML、XML和Web服务等技术20世纪90年代还出现了其他一些重要的计算机网络技术如SSLSecure Sockets Layer和TLSTransport Layer Security协议、VPNVirtual Private Network技术和P2PPeer-to-Peer网络等。这些技术为计算机网络的安全、隐私和效率等方面提供了更好的支持同时也为计算机网络的发展开辟了新的方向和前景。 SSL最初由网景公司开发现在已经被TLS协议所取代。TLS协议和SSL类似但是更加安全使用更强的加密算法可以保护通信双方之间的数据安全性和完整性。VPN技术则是通过在公共网络上创建一条虚拟的专用网络实现对数据传输的加密和隧道技术以达到保护数据安全和隐私的目的。它可以通过使用加密技术来确保通信安全同时也可以用于绕过网络审查和限制保护用户的隐私和匿名性。P2P网络则是一种分布式的网络模型它没有中央服务器来管理网络和资源而是由网络中的所有节点相互连接并共享资源。每个节点都可以充当服务器和客户端可以分享和获取其他节点的资源如文件、音乐、视频等。这种网络模型的优点在于它的可扩展性和可靠性它可以快速传输大量的数据而且不需要过多的网络资源。P2P网络广泛应用于文件共享、流媒体传输、在线游戏等领域。 总的来说随着时间的推移计算机网络技术得到了不断的发展和完善从最初的分组交换网到现代的云计算和物联网技术计算机网络的应用范围和形态也在不断扩大和变化。
