第1章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概論1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本概念1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展簡(jiǎn)史1.3互聯(lián)網(wǎng)對(duì)人類(lèi)社會(huì)的影響1.4計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)1.5幾種商用網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)習(xí)題

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是信息收集、分發(fā)、存儲(chǔ)、處理和應(yīng)用的重要載體。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)作為一種生產(chǎn)和生活設(shè)施被人們廣泛接納和使用之后，對(duì)人類(lèi)社會(huì)的政治、經(jīng)濟(jì)和文化生活產(chǎn)生了重大影響。本章講述計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本概念和發(fā)展簡(jiǎn)史，以及國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織定義的開(kāi)放系統(tǒng)互連參考模型，后者是分析和認(rèn)識(shí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的理論框架。1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本概念1.1.1什么是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是由通信線路連接的許多自主工作的計(jì)算機(jī)構(gòu)成的集合體。計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)的目的是實(shí)現(xiàn)資源共享，包括信息資源、軟件資源和硬件資源的共享。信息資源共享就是聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)用戶(hù)之間可以互相通信，包括發(fā)送電子郵件和實(shí)時(shí)會(huì)話通信，然而最典型的信息資源共享方式是許多計(jì)算機(jī)作為遠(yuǎn)程終端可以訪問(wèn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器中的數(shù)據(jù)。軟件資源共享是指共享軟件的功能。有些軟件的功能可以遍及聯(lián)網(wǎng)的所有計(jì)算機(jī)，這樣的軟件叫做網(wǎng)絡(luò)軟件，例如服務(wù)器操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)游戲軟件就是網(wǎng)絡(luò)軟件。硬件資源共享的簡(jiǎn)單例子是局域網(wǎng)用戶(hù)共享打印機(jī)，更一般的硬件資源共享可以擴(kuò)展到共享CPU資源，即聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)協(xié)同工作完成一個(gè)比較大的計(jì)算任務(wù)。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的過(guò)程中，曾經(jīng)產(chǎn)生過(guò)許多技術(shù)不同、形態(tài)各異的網(wǎng)絡(luò)，今天我們直接接觸的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)就是國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)(Internet)。Internet融合了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)和通信技術(shù)的研究成果，使得人類(lèi)歷史跨入了信息化時(shí)代。1.1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的通信方式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)采用包交換方式通信，就是把計(jì)算機(jī)要發(fā)送的信息打成一個(gè)數(shù)據(jù)包，然后在各個(gè)交換結(jié)點(diǎn)之間不斷傳遞，最后到達(dá)目標(biāo)。如果把聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)和組成網(wǎng)絡(luò)的交換設(shè)備都抽象成網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)，則得到如圖1-1所示的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。圖1-1網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖在圖1-1中，虛線框外的方塊結(jié)點(diǎn)表示聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)，所有的計(jì)算機(jī)及其外圍設(shè)備構(gòu)成了資源子網(wǎng)；虛線框內(nèi)的圓圈結(jié)點(diǎn)表示網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備(路由器、交換機(jī)等)，所有的交換設(shè)備構(gòu)成了通信子網(wǎng)。從源計(jì)算機(jī)發(fā)出的二進(jìn)制信息被打包成多個(gè)數(shù)據(jù)包，包頭中含有目標(biāo)地址和源地址。網(wǎng)絡(luò)中的交換結(jié)點(diǎn)根據(jù)目標(biāo)地址選擇路由，一站一站地轉(zhuǎn)發(fā)，并把數(shù)據(jù)包送達(dá)目標(biāo)。這個(gè)過(guò)程類(lèi)似于郵政系統(tǒng)郵遞郵包的過(guò)程。1.1.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類(lèi)可以根據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分類(lèi)，以便了解各種計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)。從網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍來(lái)分類(lèi)，可以將其分為局域網(wǎng)(LocalAreaNetwork，LAN)、城域網(wǎng)(MetropolitanAreaNetwork，MAN)和廣域網(wǎng)(WideAreaNetwork，WAN)。局域網(wǎng)的覆蓋范圍小，一個(gè)實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)或校園網(wǎng)都屬于局域網(wǎng)。局域網(wǎng)的特點(diǎn)是：

(1)采用規(guī)則的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(總線型、星型、環(huán)型),參見(jiàn)圖1-2。

(2)采用廣播通信方式，一個(gè)站點(diǎn)發(fā)送的信息要廣播到全網(wǎng)，但是只有目標(biāo)站點(diǎn)接收。

(3)由于通信距離短，所以通信速率高，傳播速度快。

(4)由一個(gè)組織所有，按照組織制定的管理策略進(jìn)行管理，提供組織內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。圖1-2網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)城域網(wǎng)的覆蓋范圍可以達(dá)到整個(gè)市區(qū)和郊區(qū)，它采用的通信方式也是廣播方式。廣域網(wǎng)是指覆蓋全國(guó)乃至全世界的網(wǎng)絡(luò)，采用分組交換的通信方式。城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)都是由通信公司運(yùn)營(yíng)和管理的，向社會(huì)提供公共服務(wù)。按照使用方式可以把計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)劃分為校園網(wǎng)(CampusNetwork)和企業(yè)網(wǎng)(EnterpriseNetwork)，前者用于學(xué)校內(nèi)部的教學(xué)和科研信息的交換和共享，后者用于企業(yè)管理和辦公自動(dòng)化。一個(gè)校園網(wǎng)或企業(yè)網(wǎng)可以由內(nèi)聯(lián)網(wǎng)(Intranet)和外聯(lián)網(wǎng)(Extranet)組成。內(nèi)聯(lián)網(wǎng)是采用Internet技術(shù)(TCP/IP協(xié)議和B/S結(jié)構(gòu))建立的校園網(wǎng)或企業(yè)網(wǎng)，用防火墻限制了與外部的信息交換，以確保網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部信息的安全。外聯(lián)網(wǎng)是校園網(wǎng)或企業(yè)網(wǎng)向外延伸的部分，通過(guò)Internet上的安全通道與內(nèi)部網(wǎng)進(jìn)行通信，例如一個(gè)企業(yè)的重要客戶(hù)可以通過(guò)外聯(lián)網(wǎng)與企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)進(jìn)行通信。按照網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的范圍可以把計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分為公用網(wǎng)和專(zhuān)用網(wǎng)。公用網(wǎng)是通信公司建立和經(jīng)營(yíng)的網(wǎng)絡(luò)，向社會(huì)提供有償?shù)耐ㄐ欧?wù)。專(zhuān)用網(wǎng)一般是建立在公用網(wǎng)基礎(chǔ)上的虛擬網(wǎng)絡(luò)，僅限于一定范圍內(nèi)的用戶(hù)之間進(jìn)行通信，或者對(duì)一定范圍內(nèi)的通信設(shè)備實(shí)施特殊的管理。通常在公用網(wǎng)上可以建立針對(duì)一個(gè)用戶(hù)群的虛擬專(zhuān)用網(wǎng)，提供用戶(hù)群內(nèi)部的私有信息交換。按照網(wǎng)絡(luò)提供的服務(wù)可以將其分為通信網(wǎng)和信息網(wǎng)。通信網(wǎng)提供遠(yuǎn)程聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，各種校園網(wǎng)和企業(yè)網(wǎng)通過(guò)遠(yuǎn)程連接形成了互聯(lián)網(wǎng)，提供聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的供應(yīng)商叫做ISP(InternetServiceProvider)。信息網(wǎng)提供Web信息瀏覽、文件下載和電子郵件傳送等多種增值服務(wù)，提供信息服務(wù)的供應(yīng)商叫做ICP(InternetContentProvider)。1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展簡(jiǎn)史計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，廣域通信網(wǎng)的發(fā)展為計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)提供了信息高速公路，關(guān)于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷史要從廣域通信網(wǎng)的發(fā)展談起。1.2.1計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)

1876年，貝爾(AlexanderGrahamBell)獲得了電話專(zhuān)利，這一年被認(rèn)為是電話系統(tǒng)的元年。第二年貝爾電話公司成立，建立了第一個(gè)電話控制平臺(tái)，采用人工交換方式實(shí)現(xiàn)撥號(hào)、通話、掛斷等操作，從而結(jié)束了點(diǎn)對(duì)點(diǎn)專(zhuān)線連接的時(shí)代。1895年，貝爾公司將長(zhǎng)途業(yè)務(wù)分割出來(lái)，成立了美國(guó)電話電報(bào)公司(AT&T)。這個(gè)公司曾經(jīng)長(zhǎng)期壟斷美國(guó)的長(zhǎng)途和本地電話市場(chǎng)，并把業(yè)務(wù)推廣到了全世界。后來(lái)AT&T經(jīng)歷了多次分拆和重組，目前仍是美國(guó)最大的電話公司，其總部位于德克薩斯州圣安東尼奧市。電話網(wǎng)絡(luò)采用電路交換的通信方式，在一對(duì)通話的用戶(hù)之間建立一條臨時(shí)的電話通路，以電波傳播的速度傳送話音。面向社會(huì)提供電話服務(wù)的通信網(wǎng)被稱(chēng)為公共交換電話網(wǎng)(PublicSwitchedTelephoneNetwork，PSTN)。PSTN經(jīng)歷了從人工交換到自動(dòng)交換、從機(jī)電式交換到程控式交換、從空分交換到時(shí)分交換、從模擬交換到數(shù)字交換的發(fā)展過(guò)程。1888年Strowger發(fā)明了第一臺(tái)自動(dòng)控制的電話交換系統(tǒng)，這種交換機(jī)包含馬達(dá)、凸輪、旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)和繼電器等部件，被稱(chēng)為機(jī)電式交換機(jī)。程控交換機(jī)是由電子計(jì)算機(jī)控制的，用預(yù)先編制好的程序來(lái)控制電話的接續(xù)工作。1965年，美國(guó)貝爾系統(tǒng)的1號(hào)電子交換機(jī)問(wèn)世，這是第一部開(kāi)通使用的程控交換機(jī)，但還不是時(shí)分?jǐn)?shù)字式的，而是“空分”的。所謂空分，就是用戶(hù)通話時(shí)要占用一對(duì)線路，一直到打完電話為止。從1965年到1975年這10年間，大部分交換機(jī)都是空分的、模擬的程控交換機(jī)。1970年，法國(guó)開(kāi)通了第一部程控?cái)?shù)字交換機(jī)，采用了時(shí)分復(fù)用技術(shù)和大規(guī)模集成電路設(shè)備。進(jìn)入20世紀(jì)80年代，程控?cái)?shù)字電話交換機(jī)才開(kāi)始普遍使用。程控?cái)?shù)字交換與數(shù)字傳輸技術(shù)相結(jié)合，不僅可以實(shí)現(xiàn)電話交換，還能實(shí)現(xiàn)傳真、數(shù)據(jù)、圖形圖像信息的交換。20世紀(jì)70年代中后期是數(shù)據(jù)通信快速發(fā)展的時(shí)期，各個(gè)發(fā)達(dá)國(guó)家的政府部門(mén)、研究機(jī)構(gòu)和電報(bào)電話公司都在發(fā)展傳輸數(shù)據(jù)的分組交換網(wǎng)。分組交換就是把信息打包成“分組”，通過(guò)數(shù)字電話網(wǎng)傳送二進(jìn)制數(shù)據(jù)信息。英國(guó)郵政局于1973年建立了EPSS分組交換網(wǎng)，法國(guó)信息與自動(dòng)化研究所(IRIA)于1975年建成了稱(chēng)為CYCLADES的分布式數(shù)據(jù)處理網(wǎng)絡(luò)，加拿大在1976年建成DATAPAC分組交換網(wǎng)，日本電報(bào)電話公司于1979年建立了DDX-3公用數(shù)據(jù)網(wǎng)。這一類(lèi)網(wǎng)絡(luò)都是以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)之間的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸為主要目的，從而形成了區(qū)別于以話音通信為主要目的的公用數(shù)據(jù)網(wǎng)(PublicDataNetwork，PDN)。1.2.2早期的遠(yuǎn)程聯(lián)機(jī)系統(tǒng)

1946年第一臺(tái)電子數(shù)字計(jì)算機(jī)ENIAC在美國(guó)問(wèn)世，不久就有了計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)的結(jié)合。1951年，美國(guó)麻省理工學(xué)院林肯實(shí)驗(yàn)室開(kāi)始為美國(guó)空軍設(shè)計(jì)稱(chēng)為SAGE的半自動(dòng)化地面防空系統(tǒng)，該系統(tǒng)最終于1963年建成，被認(rèn)為是計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)結(jié)合的先驅(qū)。在將計(jì)算機(jī)通信技術(shù)應(yīng)用于民用系統(tǒng)方面，最早的當(dāng)數(shù)美國(guó)航空公司與IBM公司在20世紀(jì)50年代初開(kāi)始聯(lián)合研發(fā)、20世紀(jì)60年代初投入使用的飛機(jī)訂票系統(tǒng)SABRE-I。美國(guó)通用電氣公司的信息服務(wù)系統(tǒng)是當(dāng)時(shí)世界上最大的商用數(shù)據(jù)處理網(wǎng)絡(luò)，其地理范圍從美國(guó)本土延伸到歐洲、澳大利亞和日本，該系統(tǒng)于1968年投入運(yùn)行，具有交互式處理和批處理能力，由于地理范圍大，可以利用時(shí)差達(dá)到資源的充分利用。這一類(lèi)系統(tǒng)都是以大型計(jì)算機(jī)為中心的遠(yuǎn)程聯(lián)機(jī)系統(tǒng)，形成了早期的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用模式，如圖1-3所示。圖1-3遠(yuǎn)程聯(lián)機(jī)系統(tǒng)1.2.3ARPAnet

Internet是美蘇冷戰(zhàn)的產(chǎn)物。1957年，在前蘇聯(lián)第一顆人造地球衛(wèi)星上天的刺激下，美國(guó)國(guó)防部立即成立了一個(gè)戰(zhàn)略研究機(jī)構(gòu)——高級(jí)研究計(jì)劃局(AdvancedResearchProjectAgency，ARPA)，負(fù)責(zé)資助“HighRisk，HighGain”的軍事研究計(jì)劃。1962年，ARPA提出了建立分布式軍事通信系統(tǒng)的設(shè)想，這種系統(tǒng)能夠承受第一次核打擊的考驗(yàn)，當(dāng)部分站點(diǎn)被摧毀后，其他站點(diǎn)能夠繞過(guò)已被摧毀的站點(diǎn)而繼續(xù)保持聯(lián)系。顯然，這樣的通信系統(tǒng)不能沿用傳統(tǒng)電話系統(tǒng)的通信方式。電話網(wǎng)絡(luò)，以及后來(lái)建立的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)都是采用面向連接的通信模式，即在正式通信之前，先要通過(guò)呼叫過(guò)程建立一個(gè)從源站到目標(biāo)站的連接(物理的或邏輯的)，然后才能開(kāi)始通信，而建立連接的過(guò)程是漫長(zhǎng)的(相對(duì)于發(fā)送很短的作戰(zhàn)命令)、脆弱的(可能被干擾和破壞)。

1969年，在ARPA的資助下，加州大學(xué)洛杉磯分校(UCLA)、加州大學(xué)圣芭芭拉分校(UCSB)、斯坦福研究院(SRI)，以及位于鹽湖城的猶他大學(xué)(UTAH)把4臺(tái)計(jì)算機(jī)通過(guò)專(zhuān)門(mén)的通信控制處理機(jī)和專(zhuān)用通信線路連接起來(lái)，進(jìn)行了通信實(shí)驗(yàn)，并成功地發(fā)送了一組數(shù)據(jù)，這就是ARPAnet的發(fā)端。ARPAnet采用了與傳統(tǒng)通信網(wǎng)不同的無(wú)連接的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，沒(méi)有建立連接的過(guò)程，直接發(fā)送帶有目標(biāo)地址的數(shù)據(jù)分組，可以通過(guò)多種路徑到達(dá)目標(biāo)。兩年后，ARPAnet建成15個(gè)結(jié)點(diǎn)，進(jìn)入工作階段。此后，ARPAnet的規(guī)模不斷擴(kuò)大，到了20世紀(jì)70年代后期，其網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)超過(guò)60個(gè)，主機(jī)達(dá)100多臺(tái)，地理范圍跨越了美洲大陸，連通了美國(guó)東部和西部的許多大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)，而且通過(guò)通信衛(wèi)星與夏威夷和歐洲地區(qū)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)互相連通。ARPAnet的主要特點(diǎn)是：①資源共享；②分散控制；③分組交換；④采用專(zhuān)門(mén)的通信控制處理機(jī)；⑤分層的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。這些特點(diǎn)被認(rèn)為是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的一般特征。1.2.4?Internet

1973年9月，BobKahn和VintCerf在互聯(lián)網(wǎng)工作組的一次會(huì)議上發(fā)表了主機(jī)對(duì)主機(jī)的傳輸控制協(xié)議TCP，隨后又在1977年展示了不同網(wǎng)絡(luò)間的互聯(lián)協(xié)議IP。由于TCP/IP解決了不同網(wǎng)絡(luò)間的互聯(lián)問(wèn)題，因此很受歡迎，有人稱(chēng)BobKahn和VintCerf為互聯(lián)網(wǎng)之父。TCP/IP協(xié)議最早是由UCBerkeley的計(jì)算機(jī)專(zhuān)家將其結(jié)合到Unix系統(tǒng)中的，在大學(xué)里作為教學(xué)與研究之用。1982年，美國(guó)國(guó)防部把TCP/IP技術(shù)公開(kāi)，作為網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布，促進(jìn)了互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的蓬勃發(fā)展。出于安全的考慮，1983年ARPAnet被分成兩部分，專(zhuān)門(mén)用于軍事的部分叫做MILnet，其余的仍以ARPAnet相稱(chēng)，以ARPAnet為主體互聯(lián)而成的廣域網(wǎng)絡(luò)稱(chēng)為互聯(lián)網(wǎng)(Internet)。從1969年ARPAnet誕生到1983年，是互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的第一階段，也是研究試驗(yàn)的階段，當(dāng)時(shí)接在互聯(lián)網(wǎng)上的計(jì)算機(jī)約235臺(tái)。

1986年，美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)(NSF)制定了一個(gè)使用超級(jí)計(jì)算機(jī)的計(jì)劃，在全美建立了5個(gè)超級(jí)計(jì)算機(jī)中心，利用ARPAnet的TCP/IP協(xié)議把這些計(jì)算中心連接起來(lái)，形成了NSFnet的雛形。NSF資助各大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)與這些巨型計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，建立了一個(gè)廣域網(wǎng)，成為互聯(lián)網(wǎng)的主體部分。1987年，經(jīng)過(guò)公開(kāi)招標(biāo)，由IBM、MCI和多家大學(xué)組成的非盈利性機(jī)構(gòu)Merit獲得了NSF的合同，對(duì)NSFnet進(jìn)行運(yùn)營(yíng)和管理。由于NSF的鼓勵(lì)和資助，從1986年至1991年，NSFnet的子網(wǎng)從100個(gè)增加到3000多個(gè)。隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在全球的拓展和擴(kuò)散，美洲以外的網(wǎng)絡(luò)也逐漸接入NSFnet主干網(wǎng)。1989年，MILnet與NSFnet連接后就開(kāi)始采用Internet這個(gè)名稱(chēng)。當(dāng)其他部門(mén)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相繼并入Internet時(shí)，ARPAnet即功成身退。1992年，Internet學(xué)會(huì)成立，該學(xué)會(huì)把Internet定義為“組織松散的、獨(dú)立的國(guó)際合作互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)”，“通過(guò)自主遵守計(jì)算協(xié)議和過(guò)程支持主機(jī)對(duì)主機(jī)的通信”。

1993年，伊利諾大學(xué)的學(xué)生馬克·安德瑞森(MarcAndreessen)深感網(wǎng)絡(luò)上信息量浩如煙海，查找資料非常麻煩，于是開(kāi)發(fā)了一個(gè)叫做馬賽克(Mosaic)的軟件，通過(guò)它可以作定向?qū)Ш剑@就是早期的網(wǎng)絡(luò)瀏覽器。1994年4月風(fēng)險(xiǎn)投資家克拉克與安德瑞森創(chuàng)辦了網(wǎng)景公司，把馬賽克改名為網(wǎng)景航海家(NetScapeNavigator)，微軟緊隨其后推出了自己的IE瀏覽器。由于有了瀏覽器，網(wǎng)絡(luò)的使用變得非常簡(jiǎn)單，從此網(wǎng)絡(luò)變成了普通百姓手中的玩物，使得Internet的用戶(hù)數(shù)量和覆蓋范圍迅速擴(kuò)大。

1991年，美國(guó)國(guó)會(huì)議員阿爾·戈?duì)柼岢隽私ㄔO(shè)國(guó)家信息基礎(chǔ)設(shè)施(NationalInformationInfrastructure，NII)的法案，他把這個(gè)項(xiàng)目稱(chēng)為“信息高速公路”。時(shí)任美國(guó)總統(tǒng)布什在當(dāng)年11月簽署了這一法案。1992年，克林頓入主白宮，戈?duì)枔?dān)任副總統(tǒng)，隨即成立了由戈?duì)栔鞒值膰?guó)家信息基礎(chǔ)設(shè)施顧問(wèn)委員會(huì)。1994年1月25日，克林頓在《國(guó)情咨文》中對(duì)這個(gè)項(xiàng)目作了發(fā)展規(guī)劃，其長(zhǎng)期目標(biāo)是：用15年到20年時(shí)間，耗資2000～4000億美元，以建設(shè)美國(guó)國(guó)家信息基礎(chǔ)設(shè)施作為發(fā)展政策的重點(diǎn)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。將NII寓意于信息高速公路，令人聯(lián)想到20世紀(jì)早期美國(guó)興起的高速公路建設(shè)在振興經(jīng)濟(jì)中的巨大作用。信息高速公路將改變?nèi)藗兩睢⒐ぷ骱拖嗷贤ǖ姆绞剑瑢a(chǎn)生比工業(yè)革命更為深刻的影響。1995年，北美、歐洲和東亞地區(qū)迎來(lái)了互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的高潮，這一年被稱(chēng)為國(guó)際網(wǎng)絡(luò)年。從1983年到1995年是Internet發(fā)展的第二階段，這是Internet開(kāi)始在教育和科研領(lǐng)域廣泛使用的實(shí)用階段。在1995年之后的五、六年間，Internet進(jìn)入了全速發(fā)展時(shí)期。NSF不再向Internet提供資金，為了解決網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)經(jīng)費(fèi)的問(wèn)題，Internet的經(jīng)營(yíng)開(kāi)始商業(yè)化，同時(shí)向社會(huì)開(kāi)放商業(yè)應(yīng)用。于是Internet進(jìn)入了第三個(gè)發(fā)展階段，即商業(yè)應(yīng)用階段。商業(yè)用戶(hù)的介入，為互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展帶來(lái)了更大的機(jī)遇。1.2.5下一代互聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)在的互聯(lián)網(wǎng)是建立在IPv4協(xié)議的基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)多年發(fā)展以后，它逐漸顯露出一些當(dāng)初設(shè)計(jì)中的缺陷，其中最緊迫的就是地址空間短缺問(wèn)題。上世紀(jì)90年代初，人們就開(kāi)始討論新的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。IETF的IPng工作組在1994年9月提出了一個(gè)正式草案“TheRecommendationfortheIPNextGenerationProtocol”，1995年底確定了IPng協(xié)議規(guī)范，稱(chēng)為IPv6。盡管設(shè)計(jì)IPv6最初的動(dòng)機(jī)主要是解決地址空間日益緊張的問(wèn)題，但是人們希望它同時(shí)能夠解決IPv4難以解決的其他問(wèn)題，包括網(wǎng)絡(luò)安全、服務(wù)質(zhì)量(QoS)和移動(dòng)計(jì)算等。國(guó)際IPv6試驗(yàn)網(wǎng)6bone于1996年建立，曾經(jīng)擴(kuò)展到50多個(gè)國(guó)家和地區(qū)，對(duì)IPv6的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了廣泛的實(shí)驗(yàn)。到1998年初，IPv6協(xié)議的基本框架已經(jīng)逐步成熟，IETF成立了專(zhuān)門(mén)的工作組——NextGenerationTransition(簡(jiǎn)稱(chēng)ngtrans)，研究從IPv4向IPv6過(guò)渡的策略和技術(shù)。下一代網(wǎng)絡(luò)(NextGenerationNetwork，NGN)將基于IPv6來(lái)構(gòu)建。2004年，美國(guó)NLR(NationalLambdaRail)聯(lián)盟開(kāi)通了傳輸速率達(dá)10G的光纖網(wǎng)絡(luò)，在相距6000英里的圣迭哥大學(xué)與芝加哥大學(xué)之間建立了以太網(wǎng)連接，在此基礎(chǔ)上研究人員開(kāi)展了Internet2的研究工作。NLR聯(lián)盟由美國(guó)領(lǐng)先的研究型大學(xué)和技術(shù)公司組成，發(fā)起組建覆蓋全美國(guó)的聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施，以此促成科學(xué)、工程和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中基于下一代網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用。2004年9月，歐盟宣布開(kāi)通了GéANT，建成了所有歐盟國(guó)家的學(xué)術(shù)網(wǎng)，用于研究下一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。2004年3月，CERnet2試驗(yàn)網(wǎng)開(kāi)通，這是我國(guó)第一個(gè)IPv6主干網(wǎng)，與日本和韓國(guó)的IPv6網(wǎng)形成了亞太地區(qū)的APAN(AsiaPacificAdvancedNetwork)。2004年1月15日，包括上述三大網(wǎng)絡(luò)在內(nèi)的全球最大的學(xué)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)在布魯塞爾歐盟總部向全世界宣布，同時(shí)開(kāi)通全球的下一代互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。在這些研發(fā)項(xiàng)目中，特別需要提到的是中國(guó)的下一代互聯(lián)網(wǎng)示范工程CNGI(ChinaNextGenerationInternet)。CNGI是實(shí)施我國(guó)下一代互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略的起步工程。2003年8月，國(guó)家發(fā)改委(發(fā)展和改革委員會(huì))批復(fù)了CNGI核心網(wǎng)建設(shè)項(xiàng)目可行性研究報(bào)告，該項(xiàng)目正式啟動(dòng)。第二代中國(guó)教育和科研計(jì)算機(jī)網(wǎng)CERnet2被確定為CNGI最大的核心網(wǎng)和全國(guó)性學(xué)術(shù)網(wǎng)，也是世界上規(guī)模最大的采用純IPv6技術(shù)的下一代互聯(lián)網(wǎng)主干網(wǎng)。CERnet2為基于IPv6的下一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)提供了廣闊的試驗(yàn)環(huán)境，并且還將成為開(kāi)發(fā)基于下一代互聯(lián)網(wǎng)的重大應(yīng)用、推動(dòng)下一代互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵性基礎(chǔ)設(shè)施。

2008年12月3日，中國(guó)下一代互聯(lián)網(wǎng)示范工程階段總結(jié)和成果匯報(bào)大會(huì)在北京宣布：中國(guó)下一代互聯(lián)網(wǎng)示范工程核心網(wǎng)已經(jīng)完成建設(shè)任務(wù)，該核心網(wǎng)由6個(gè)主干網(wǎng)、兩個(gè)國(guó)際交換中心以及相應(yīng)的傳輸鏈路組成。CERnet2、中國(guó)電信、中國(guó)網(wǎng)通/中科院、中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)聯(lián)通和中國(guó)鐵通等6個(gè)主干網(wǎng)和兩個(gè)國(guó)際交換中心已全部完成驗(yàn)收。CNGI核心網(wǎng)實(shí)際已建成了包括22個(gè)城市的59個(gè)節(jié)點(diǎn)，以及北京和上海兩個(gè)國(guó)際交換中心的網(wǎng)絡(luò)。CNGI取得了一系列具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)成果。1.2.6我國(guó)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展我國(guó)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展啟蒙于20世紀(jì)80年代末。1987年9月20日，錢(qián)天白教授通過(guò)意大利公用分組交換網(wǎng)ITAPAC設(shè)在北京的PAD發(fā)出我國(guó)的第一封電子郵件，與德國(guó)卡爾斯魯厄大學(xué)進(jìn)行了通信，揭開(kāi)了中國(guó)人使用Internet的序幕。

1989年9月，在國(guó)家計(jì)委的組織下建立了中關(guān)村地區(qū)教育與科研示范網(wǎng)絡(luò)(NCFC)。這個(gè)項(xiàng)目的主要目標(biāo)是在北京大學(xué)、清華大學(xué)和中科院3個(gè)單位之間建設(shè)高速互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，并建立一個(gè)超級(jí)計(jì)算中心，該項(xiàng)目于1992年建設(shè)完成。

1994年1月4月，NCFC通過(guò)美國(guó)Sprint公司接入Internet的64K國(guó)際專(zhuān)線開(kāi)通，實(shí)現(xiàn)了與Internet的全功能連接。從此我國(guó)正式成為有Internet的國(guó)家。目前我國(guó)建成的Internet主干網(wǎng)的情況如下。

1)中國(guó)公用計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)ChinaNet

ChinaNet是原郵電部建設(shè)和管理的公用計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)。1994年開(kāi)始在北京和上海兩個(gè)電信局進(jìn)行Internet網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)工程，1995年初步建成。ChinaNet骨干網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分為核心層和大區(qū)層。核心層由北京、上海、廣州、沈陽(yáng)、南京、武漢、成都、西安等8個(gè)城市的核心節(jié)點(diǎn)組成，提供與國(guó)際Internet互聯(lián)，以及大區(qū)之間的信息交換通路。北京、上海、廣州3個(gè)核心層節(jié)點(diǎn)各設(shè)兩臺(tái)國(guó)際出口路由器與國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)相聯(lián)，連接的國(guó)家有美國(guó)、俄羅斯、法國(guó)、英國(guó)、德國(guó)、日本、韓國(guó)、新加坡等。其他核心節(jié)點(diǎn)各設(shè)一臺(tái)核心路由器，核心節(jié)點(diǎn)之間為不完全網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。全國(guó)31個(gè)省會(huì)城市以上述8個(gè)核心節(jié)點(diǎn)為中心劃分為8個(gè)大區(qū)網(wǎng)絡(luò),提供大區(qū)內(nèi)的信息交換功能。

2003年，中國(guó)電信被拆分為南北兩個(gè)公司，中國(guó)網(wǎng)通和中國(guó)電信將原來(lái)的ChinaNet一分為二，南方歸屬中國(guó)電信，北方歸屬中國(guó)網(wǎng)通。中國(guó)網(wǎng)通集團(tuán)將拆分出來(lái)的ChinaNet部分進(jìn)行技術(shù)改造和擴(kuò)容，推出了新的業(yè)務(wù)品牌“寬帶中國(guó)CHINA169”，提供組播、VPN、網(wǎng)絡(luò)電視、視頻會(huì)議等寬帶業(yè)務(wù)。中國(guó)電信經(jīng)營(yíng)管理的中國(guó)寬帶互聯(lián)網(wǎng)ChinaNet也進(jìn)行了技術(shù)升級(jí)，用戶(hù)可以通過(guò)電話撥號(hào)、寬帶、專(zhuān)線等接入方式連網(wǎng)，享受各種寬帶服務(wù)。

2)中國(guó)教育科研網(wǎng)CERnet中國(guó)教育和科研計(jì)算機(jī)網(wǎng)(CERnet)始建于1994年，由全國(guó)主干網(wǎng)、地區(qū)網(wǎng)和校園網(wǎng)構(gòu)成三級(jí)層次結(jié)構(gòu)的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。CERnet網(wǎng)絡(luò)中心設(shè)在清華大學(xué)，另外有10個(gè)地區(qū)中心和38個(gè)省級(jí)節(jié)點(diǎn)。CERnet還是我國(guó)開(kāi)展下一代互聯(lián)網(wǎng)研究的試驗(yàn)基地。2000年，中國(guó)下一代高速互聯(lián)網(wǎng)交換中心在CERnet網(wǎng)絡(luò)中心建成，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)與國(guó)際下一代國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)的連接。2004年3月，CERnet2試驗(yàn)網(wǎng)開(kāi)通，這是我國(guó)第一個(gè)IPv6主干網(wǎng)，也是世界上規(guī)模最大的純IPv6網(wǎng)。2003年，國(guó)家發(fā)改委等八部門(mén)聯(lián)合提出了建設(shè)下一代互聯(lián)網(wǎng)示范工程(CNGI)的建議。CERnet2是CNGI中最大的核心網(wǎng)，它以2.5～10?Gb/s速率連接全國(guó)25個(gè)主要城市的CERnet2主干網(wǎng)核心節(jié)點(diǎn)，為全國(guó)幾百所高校和科研單位提供1～10?Gb/s的高速I(mǎi)Pv6接入服務(wù)，并通過(guò)中國(guó)下一代互聯(lián)網(wǎng)交換中心CNGI-6IX高速連接國(guó)內(nèi)外的下一代互聯(lián)網(wǎng)。CERnet2已經(jīng)成為我國(guó)研究下一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、開(kāi)發(fā)基于下一代互聯(lián)網(wǎng)的重大應(yīng)用、推動(dòng)下一代互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要基礎(chǔ)設(shè)施。

3)中國(guó)科學(xué)技術(shù)網(wǎng)CSTnet中國(guó)科學(xué)技術(shù)網(wǎng)是利用公用數(shù)據(jù)通信網(wǎng)建立的信息增值服務(wù)網(wǎng)，在地理上覆蓋全國(guó)各省市，邏輯上聯(lián)接各部、委和各省、市科技信息機(jī)構(gòu)，是國(guó)家科技信息系統(tǒng)骨干網(wǎng)，同時(shí)也是國(guó)際Internet的接入網(wǎng)。

1989年8月，中國(guó)科學(xué)院承擔(dān)了國(guó)家計(jì)委立項(xiàng)的“中關(guān)村教育與科研示范網(wǎng)絡(luò)”(NCFC)的建設(shè)。1994年NCFC率先與美國(guó)NSFnet直接互聯(lián)，標(biāo)志著我國(guó)最早的國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的誕生。1996年2月，中國(guó)科學(xué)院正式將中國(guó)科學(xué)院院網(wǎng)(CASnet)命名為“中國(guó)科技網(wǎng)”。歷經(jīng)十余年的發(fā)展，目前，CSTnet由北京、廣州、上海、昆明、新疆等13家地區(qū)分中心組成國(guó)內(nèi)骨干網(wǎng)，擁有多條國(guó)際出口，并與香港、臺(tái)灣等地區(qū)以及國(guó)內(nèi)的主要互聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商通過(guò)光纖高速互聯(lián)。CSTnet以實(shí)現(xiàn)中國(guó)科學(xué)院科學(xué)研究活動(dòng)信息化和科研活動(dòng)管理信息化為建設(shè)目標(biāo)，正在參與中國(guó)下一代互聯(lián)網(wǎng)(CNGI)的建設(shè)。

4)中國(guó)金橋信息網(wǎng)ChinaGBN

1993年，國(guó)務(wù)院提出了建設(shè)“三金”工程的計(jì)劃。由原電子部吉通公司牽頭建設(shè)的金橋網(wǎng)是國(guó)家公用經(jīng)濟(jì)信息通信的主干網(wǎng)。1996年ChinaGBN開(kāi)通因特網(wǎng)服務(wù)，與全國(guó)24個(gè)省市聯(lián)網(wǎng)，并與CSTnet、CERnet和國(guó)家信息中心連通。金橋網(wǎng)為金關(guān)、金稅、金卡等“金”字頭工程服務(wù)。金關(guān)工程的目標(biāo)是推動(dòng)海關(guān)報(bào)關(guān)業(yè)務(wù)的電子化，為推廣電子數(shù)據(jù)交換(EDI)業(yè)務(wù)和實(shí)現(xiàn)無(wú)紙貿(mào)易提供服務(wù)。金稅工程連接全國(guó)的國(guó)稅系統(tǒng)，通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和抽樣稽核，目的是發(fā)現(xiàn)和偵測(cè)利用增值稅專(zhuān)用發(fā)票進(jìn)行的各種犯罪活動(dòng)。金卡工程建設(shè)的目標(biāo)是建立現(xiàn)代化的電子貨幣系統(tǒng)，形成與國(guó)際接軌的金融卡業(yè)務(wù)管理體系。2003年后，金橋網(wǎng)并入網(wǎng)通公司的公用互聯(lián)網(wǎng)。目前，我國(guó)的主要互聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商有下面10家：

(1)中國(guó)公用計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)(ChinaNet)；

(2)中國(guó)科技網(wǎng)(CSTnet)；

(3)中國(guó)教育和科研計(jì)算機(jī)網(wǎng)(CERnet)；

(4)中國(guó)金橋信息網(wǎng)(ChinaGBN)(已并入網(wǎng)通)；

(5)中國(guó)聯(lián)通互聯(lián)網(wǎng)(UNInet)；

(6)中國(guó)網(wǎng)通公用互聯(lián)網(wǎng)(CNCnet)；

(7)中國(guó)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)(CMnet)；

(8)中國(guó)國(guó)際經(jīng)濟(jì)貿(mào)易互聯(lián)網(wǎng)(CIETnet)；

(9)中國(guó)長(zhǎng)城互聯(lián)網(wǎng)(CGWnet)；

(10)中國(guó)衛(wèi)星集團(tuán)互聯(lián)網(wǎng)(CSnet)。1.3互聯(lián)網(wǎng)對(duì)人類(lèi)社會(huì)的影響1.3.1互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用圖1-4把互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展過(guò)程粗略地劃分為10年一個(gè)階段。上世紀(jì)60年代后期是互聯(lián)網(wǎng)的起步階段，確定了無(wú)連接的主機(jī)對(duì)主機(jī)的通信架構(gòu)；70年代在ARPAnet的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)了TCP/IP協(xié)議，奠定了互聯(lián)網(wǎng)通信的基礎(chǔ)；80年代在NSF的資助下對(duì)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行了廣泛的學(xué)術(shù)研究，擴(kuò)大了互聯(lián)規(guī)模，建立了世界范圍的主干網(wǎng)，同時(shí)也進(jìn)入了實(shí)用階段，主要的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用是電子郵件、文件下載和新聞閱讀(Usenet)等；90年代進(jìn)入了Internet的商業(yè)應(yīng)用階段，為互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展注入了新的活力。這一階段的主要應(yīng)用是Web瀏覽；進(jìn)入21世紀(jì)后，互聯(lián)網(wǎng)開(kāi)始向IPv6過(guò)渡，以便提供更好的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，使得話音服務(wù)、視頻服務(wù)和數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)融合為統(tǒng)一的互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。圖1-4互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展階段近年來(lái)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展階段，即Web2.0階段。10年前的網(wǎng)頁(yè)是一個(gè)靜態(tài)的、中央控制的信息發(fā)布平臺(tái)，后來(lái)雖然有了動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁(yè)，也只是便于信息的更新，仍然是以服務(wù)器為中心的信息發(fā)布平臺(tái)，終端用戶(hù)只能通過(guò)瀏覽器被動(dòng)地接受信息。2004年，O'?Reilly公司和MediaLive國(guó)際公司在一次頭腦風(fēng)暴會(huì)議(BrainStorming)上提出了Web?2.0的概念。O'?Reilly公司總裁TimO'Reilly把它的含義概括為讓用戶(hù)分享和自主創(chuàng)造內(nèi)容的一系列網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新。例如近年來(lái)互聯(lián)網(wǎng)上出現(xiàn)的一些新現(xiàn)象：有影響的博客成為吸引眼球的網(wǎng)絡(luò)亮點(diǎn)，P2P成為網(wǎng)民分享視頻和音樂(lè)的公共平臺(tái)，維基百科是用戶(hù)參與創(chuàng)作的自由百科全書(shū)，社群網(wǎng)絡(luò)(SocialNetworkingServices，SNS)使得個(gè)體的社交圈可以放大為大型網(wǎng)絡(luò)群體。所有這些都意味著互聯(lián)網(wǎng)正在進(jìn)行一場(chǎng)變革，由成千上萬(wàn)的網(wǎng)站演變?yōu)橐粋€(gè)為終端用戶(hù)服務(wù)的應(yīng)用平臺(tái)。

Web2.0并不是一個(gè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，而是一個(gè)包含了技術(shù)架構(gòu)的應(yīng)用軟件。它的目的是鼓勵(lì)信息的使用者通過(guò)分享使得信息資源變得更加豐盛，通過(guò)參與而產(chǎn)生個(gè)性化的內(nèi)容。TimO'Reilly認(rèn)為，Web2.0對(duì)互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)來(lái)說(shuō)是一場(chǎng)商業(yè)革命，它起因于把Internet當(dāng)成一個(gè)交易平臺(tái)，企圖在新的平臺(tái)上創(chuàng)造通往成功的規(guī)則。IBM的社群網(wǎng)絡(luò)分析師DariodeJudicibus提出，Web2.0是一個(gè)架構(gòu)在知識(shí)上的環(huán)境，由人與人之間的互動(dòng)而產(chǎn)生內(nèi)容，經(jīng)過(guò)服務(wù)導(dǎo)向架構(gòu)中的程序，這個(gè)環(huán)境被發(fā)布、管理和使用。從科技發(fā)展與社會(huì)變革的大視野來(lái)看，Web?2.0現(xiàn)象是信息技術(shù)引發(fā)的信息革命，是知識(shí)社會(huì)帶來(lái)的面向未來(lái)以人為本的創(chuàng)新，是從專(zhuān)業(yè)人員編織網(wǎng)絡(luò)到所有使用者參與織網(wǎng)的民主化進(jìn)程的典型呈現(xiàn)。這種全民參與的革命性背后是多種因素相互作用的結(jié)果：網(wǎng)絡(luò)帶寬的飛速發(fā)展，電腦硬件價(jià)格日益低廉，數(shù)碼技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的成熟，以及網(wǎng)民自我意識(shí)的覺(jué)醒等等。無(wú)論新興的Web2.0網(wǎng)站采用何種形式、何種內(nèi)容——無(wú)論是YouTube(上傳、觀看、分享影片)、MySpace(博客、群組、照片、音樂(lè)和視訊分享)、還是Facebook(幫助您與周?chē)娜寺?lián)系和分享)——它們都指向了一個(gè)終極目的：讓信息更加豐富、更加個(gè)性化、更加容易獲取。1.3.2互聯(lián)網(wǎng)帶來(lái)的機(jī)遇和挑戰(zhàn)人類(lèi)經(jīng)歷了農(nóng)業(yè)社會(huì)、工業(yè)社會(huì)，正在邁入信息社會(huì)。信息作為繼材料、能源之后的又一重要戰(zhàn)略資源，它的有效開(kāi)發(fā)和利用已經(jīng)成為社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要推動(dòng)力，成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的生產(chǎn)要素之一。互聯(lián)網(wǎng)正在改變著人們的生產(chǎn)方式、工作方式、生活方式和學(xué)習(xí)方式?；ヂ?lián)網(wǎng)對(duì)人類(lèi)社會(huì)發(fā)展帶來(lái)的機(jī)遇表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

(1)互聯(lián)網(wǎng)縮短了時(shí)空的距離，加快了信息收集和傳遞的速度，擴(kuò)大了各種信息資源共享的程度，互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為繼報(bào)紙、廣播和電視之后的第四媒體。

(2)互聯(lián)網(wǎng)信息的有效利用使得企業(yè)可以把生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)決策建立在及時(shí)、準(zhǔn)確和科學(xué)的信息基礎(chǔ)上，從而提高了傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)效率。

(3)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)造了新的就業(yè)機(jī)會(huì)，信息行業(yè)成為第三產(chǎn)業(yè)中規(guī)模增長(zhǎng)最快、財(cái)富積累最迅速的部門(mén)之一，成為年輕一代首選的熱門(mén)行業(yè)。

(4)互聯(lián)網(wǎng)電子商務(wù)的出現(xiàn)造就了新的商業(yè)模式，隨之而來(lái)的網(wǎng)上銀行、電子錢(qián)包、電子數(shù)據(jù)交換等技術(shù)降低了交易的成本，促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的繁榮。

(5)互聯(lián)網(wǎng)開(kāi)辟了電子化管理的時(shí)代，電子政務(wù)帶來(lái)了新的管理模式，使得政府管理部門(mén)可以及時(shí)了解社會(huì)的熱點(diǎn)問(wèn)題，隨之做出政策調(diào)整。

(6)互聯(lián)網(wǎng)促進(jìn)了科學(xué)技術(shù)的加速發(fā)展，科學(xué)研究人員已習(xí)慣于上網(wǎng)查找資料，一種新出現(xiàn)的科技成果通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)可以很快地得到推廣和應(yīng)用。

(7)互聯(lián)網(wǎng)對(duì)人們生活和交流的方式和內(nèi)容將產(chǎn)生極大的影響，上網(wǎng)成為一些人須臾不離的生活習(xí)慣，使人們感受到這種交流方式帶來(lái)的快捷與自由、開(kāi)放與互動(dòng)的樂(lè)趣。

(8)互聯(lián)網(wǎng)為各種層次的文化交流提供了良好的平臺(tái)，促進(jìn)了各種文化傳統(tǒng)的融合，使得這個(gè)世界變得越來(lái)越小?；ヂ?lián)網(wǎng)為我們帶來(lái)如此之多利益的同時(shí)也對(duì)人類(lèi)社會(huì)提出了諸多挑戰(zhàn)，如果我們對(duì)網(wǎng)絡(luò)不能加以正確的利用，也會(huì)給社會(huì)發(fā)展帶來(lái)各種負(fù)面影響?；ヂ?lián)網(wǎng)帶來(lái)的挑戰(zhàn)是：首先，互聯(lián)網(wǎng)的安全問(wèn)題比以往任何信息系統(tǒng)的安全問(wèn)題都更為突出，也更難以解決，但不是不可解決的。人類(lèi)社會(huì)越是依賴(lài)于網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)的安全威脅越會(huì)對(duì)人類(lèi)社會(huì)的經(jīng)濟(jì)和政治生活造成更大的危害。其次，互聯(lián)網(wǎng)的虛擬性在給我們帶來(lái)方便和樂(lè)趣的同時(shí)，也給網(wǎng)絡(luò)犯罪提供了可乘之機(jī)，相比現(xiàn)實(shí)社會(huì)的犯罪行為，網(wǎng)絡(luò)犯罪更加難以控制和查處。第三，在各個(gè)國(guó)家都把互聯(lián)網(wǎng)作為新經(jīng)濟(jì)時(shí)代的競(jìng)爭(zhēng)手段和戰(zhàn)略武器的時(shí)候，只有那些掌握了先進(jìn)技術(shù)的發(fā)達(dá)國(guó)家處于更加有利的地位，信息時(shí)代競(jìng)爭(zhēng)的起點(diǎn)是不平衡的，有可能導(dǎo)致貧富兩個(gè)世界的進(jìn)一步分化。最后，互聯(lián)網(wǎng)在促進(jìn)世界融合的同時(shí)，也使這個(gè)世界更加扁平，并趨于同一。如何保護(hù)文化習(xí)俗的多樣性，促進(jìn)各個(gè)民族、各種傳統(tǒng)有序和諧的發(fā)展是我們必須認(rèn)真面對(duì)的新問(wèn)題。1.4計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)1.4.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)化經(jīng)過(guò)20世紀(jì)60和70年代前期的發(fā)展，人們對(duì)組網(wǎng)的技術(shù)、方法和理論的研究日趨成熟。為了促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，各大計(jì)算機(jī)公司紛紛制定自己的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。IBM首先于1974年推出了該公司的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)SNA(SystemNetworkArchitecture)，為用戶(hù)提供能夠互連互通的成套通信產(chǎn)品；1975年，DEC公司宣布了自己的數(shù)字網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)DNA(DigitalNetworkArchitecture)；1976年，UNIVAC宣布了該公司的分布式通信體系結(jié)構(gòu)(DistributedCommunicationArchitecture)。這些網(wǎng)絡(luò)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)只是在一個(gè)公司范圍內(nèi)有效遵從某種標(biāo)準(zhǔn)的、能夠互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)通信產(chǎn)品只是同一公司生產(chǎn)的同構(gòu)型設(shè)備。網(wǎng)絡(luò)通信市場(chǎng)這種各自為政的狀況使得用戶(hù)在投資方向上無(wú)所適從，也不利于多廠商之間的公平競(jìng)爭(zhēng)。1977年，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO的TC97信息處理系統(tǒng)技術(shù)委員會(huì)SC16分技術(shù)委員會(huì)開(kāi)始著手制定開(kāi)放系統(tǒng)互連參考模型OSI/RM。作為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，OSI規(guī)定了可以互連的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之間的通信協(xié)議，遵從OSI協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)通信產(chǎn)品都是所謂的“開(kāi)放系統(tǒng)”。今天，幾乎所有的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品廠商都聲稱(chēng)自己的產(chǎn)品是開(kāi)放系統(tǒng)，不遵從國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品逐漸失去了市場(chǎng)。這種統(tǒng)一的、標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品互相競(jìng)爭(zhēng)的市場(chǎng)進(jìn)一步促進(jìn)了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展。1.4.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能特性計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展到今天，已經(jīng)演變成一種復(fù)雜而龐大的系統(tǒng)。在計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)人員中，對(duì)付這種復(fù)雜系統(tǒng)的常規(guī)方法就是把系統(tǒng)組織成分層的體系結(jié)構(gòu)，即把很多相關(guān)的功能分解開(kāi)來(lái)，逐個(gè)予以解釋和實(shí)現(xiàn)。以后我們會(huì)看到，在分層的體系結(jié)構(gòu)中，每一層都是一些明確定義的相互作用的集合，這叫做對(duì)等協(xié)議；層之間的界限是另外一些相互作用的集合，叫做接口協(xié)議。下面我們首先通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的例子說(shuō)明計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該提供的各種功能。研究計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本方法是全面地、深入地了解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能特性，即計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是怎樣在兩個(gè)端用戶(hù)之間提供訪問(wèn)通路的。理解了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能特性才能夠掌握各種網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，才能了解網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的原理。首先，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該在源結(jié)點(diǎn)和目標(biāo)結(jié)點(diǎn)之間提供傳輸線路，這種傳輸線路可能要經(jīng)過(guò)一些中間結(jié)點(diǎn)。如果是遠(yuǎn)程連網(wǎng)，則要通過(guò)電信公司提供的公用通信線路，這些通信線路可能是地面鏈路，也可能是衛(wèi)星鏈路。如果電信公司提供的通信線路是模擬的，還必須用Modem進(jìn)行信號(hào)變換，因而網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該提供與Modem的物理的和電氣的接口。計(jì)算機(jī)通信有一個(gè)特點(diǎn)，即間歇性或突發(fā)性。人們打電話時(shí)信息流是平穩(wěn)而連續(xù)的，速率也不太高。然而計(jì)算機(jī)之間的通信不是這樣。當(dāng)用戶(hù)坐在終端前思考時(shí)，線路中沒(méi)有信息流過(guò)。當(dāng)用戶(hù)發(fā)出文件傳輸命令時(shí)，突然來(lái)到的數(shù)據(jù)需要迅速地發(fā)送，然后又沉默一段時(shí)間。因而計(jì)算機(jī)之間的通信鏈路要有較高的帶寬，同時(shí)由許多結(jié)點(diǎn)共享高速線路，以獲得合理經(jīng)濟(jì)的使用效率。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)者發(fā)明了一些新的交換技術(shù)來(lái)滿(mǎn)足這種特殊的通信要求，例如報(bào)文交換和分組交換技術(shù)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能之一是對(duì)傳輸?shù)男畔⒘鬟M(jìn)行分組，加入控制信息，并把分組正確地傳送到目的地。加入分組的控制信息主要有兩種：一種是接收端用于驗(yàn)證是否正確接收的差錯(cuò)控制信息；另一種是指明數(shù)據(jù)包的發(fā)送端和接收端的地址信息。因而網(wǎng)絡(luò)必須具有差錯(cuò)控制功能和尋址功能。另外當(dāng)多個(gè)結(jié)點(diǎn)同時(shí)要求發(fā)送分組時(shí)，網(wǎng)絡(luò)還必須通過(guò)某種沖突仲裁過(guò)程決定誰(shuí)先發(fā)送，誰(shuí)后發(fā)送。所有這些帶有控制信息的數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)中通過(guò)一個(gè)一個(gè)結(jié)點(diǎn)正確向前傳送的功能叫做數(shù)據(jù)鏈路控制功能DLC(DataLinkControl)。關(guān)于尋址功能，還有更復(fù)雜的一面。如果網(wǎng)絡(luò)有多個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)結(jié)點(diǎn)，則當(dāng)轉(zhuǎn)發(fā)結(jié)點(diǎn)收到數(shù)據(jù)包時(shí)必須確定下一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)的對(duì)象，因此每一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)結(jié)點(diǎn)都要有根據(jù)網(wǎng)絡(luò)配置和交通情況決定路由的能力。復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中的通信類(lèi)似于道路系統(tǒng)中的交通情況，控制得不好會(huì)導(dǎo)致交通擁擠、阻塞，甚至完全癱瘓，所以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)要有流量控制和擁塞控制功能。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的通信量達(dá)到一定程度時(shí)必須限制進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)中的分組數(shù)，以免造成死鎖；萬(wàn)一交通完全阻塞，也要有解除阻塞的辦法。兩個(gè)用戶(hù)通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)會(huì)話時(shí)，不僅開(kāi)始時(shí)要有會(huì)話建立的過(guò)程，結(jié)束時(shí)還要有會(huì)話終止的過(guò)程。同時(shí)他們之間的雙向通信也需要進(jìn)行管理，以確定什么時(shí)候該誰(shuí)說(shuō)，什么時(shí)候該誰(shuí)聽(tīng)，一旦發(fā)生差錯(cuò)，該從哪兒說(shuō)起。最后，通信雙方可能各有一些特殊性需要統(tǒng)一，才能彼此理解。例如，用戶(hù)使用的終端不同，字符集和數(shù)據(jù)格式各異，甚至他們之間還可能使用某種安全保密措施，這些都需要規(guī)定統(tǒng)一的協(xié)議，以消除不同系統(tǒng)之間的差別。這樣，才能保證用戶(hù)使用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行正常的通信。由上面的介紹可知，網(wǎng)絡(luò)中的通信是相當(dāng)復(fù)雜的，涉及到一系列相互作用的功能過(guò)程。用戶(hù)與遠(yuǎn)地應(yīng)用程序通信的過(guò)程可以用圖1-5表示，以上提到的主要功能過(guò)程按順序列在圖中。用戶(hù)鍵入的字符流按標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議進(jìn)行轉(zhuǎn)換，然后加入各種控制位和順序號(hào)用以進(jìn)行會(huì)話管理，再進(jìn)行分組，加入地址字段和校驗(yàn)字段等。上述信息經(jīng)過(guò)Modem(調(diào)制解調(diào))的變換，送入公共載波線路傳送，在接收端進(jìn)行相反的處理，就可得到發(fā)送的信息。值得注意的是，整個(gè)通信過(guò)程經(jīng)過(guò)這樣的功能分解后，得到的功能元素總是成對(duì)地出現(xiàn)，例如，一對(duì)Modem，一對(duì)數(shù)據(jù)鏈路控制元素等。每一對(duì)功能元素互相通信，它們之間的協(xié)議不涉及相鄰層次的功能。例如，一對(duì)Modem之間的對(duì)話不涉及傳輸線路的細(xì)節(jié)，也不必了解它們傳輸?shù)谋忍亓鞯囊饬x；而數(shù)據(jù)鏈路控制功能則與Modem的調(diào)制與解調(diào)功能無(wú)關(guān)，也與數(shù)據(jù)幀中信息字段的內(nèi)容無(wú)關(guān)，DLC元素的作用只是把數(shù)據(jù)幀從發(fā)送結(jié)點(diǎn)正確地傳送到接收結(jié)點(diǎn)。這樣，把一對(duì)功能元素從整個(gè)功能過(guò)程中孤立出來(lái)，就形成了分層的體系結(jié)構(gòu)。圖1-5用戶(hù)與應(yīng)用程序通信的過(guò)程我們可以把這些功能層按作用范圍分類(lèi)。Modem和數(shù)據(jù)鏈路控制功能是相鄰結(jié)點(diǎn)間的作用，與同一線路上的其他結(jié)點(diǎn)無(wú)關(guān)；協(xié)議轉(zhuǎn)換、會(huì)話管理和打包/拆包功能涉及到一對(duì)端結(jié)點(diǎn)，與端結(jié)點(diǎn)之間的轉(zhuǎn)發(fā)結(jié)點(diǎn)無(wú)關(guān)；尋址和路由功能則涉及多個(gè)結(jié)點(diǎn)，完成這樣的功能要考慮到網(wǎng)絡(luò)中所有結(jié)點(diǎn)，以便數(shù)據(jù)包可以沿著一條最佳線路，逐個(gè)結(jié)點(diǎn)地向前傳送，最后到達(dá)目的地。也可以從另一個(gè)角度看待這種分層結(jié)構(gòu)，尋址—路由—數(shù)據(jù)分組之上的功能層次對(duì)端用戶(hù)隱藏了通信網(wǎng)絡(luò)的細(xì)節(jié)，因而這些功能層次叫做高層功能，它們下邊的功能層次叫做低層功能。這樣的功能分解與圖1-1中把整個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)劃分為資源子網(wǎng)和通信子網(wǎng)是一致的。以上功能分解描繪出一幅規(guī)整的圖畫(huà)。事實(shí)上，情況遠(yuǎn)不是如此簡(jiǎn)單。首先，有些功能會(huì)出現(xiàn)在一個(gè)以上的層次中，例如，多路復(fù)用功能(即幾個(gè)信息流交叉地通過(guò)同一線路的功能)會(huì)出現(xiàn)在數(shù)據(jù)鏈路控制過(guò)程中，也會(huì)出現(xiàn)在公共載波傳輸系統(tǒng)中；其次，幾個(gè)端用戶(hù)可能會(huì)多路訪問(wèn)同一通路，當(dāng)一個(gè)用戶(hù)的數(shù)據(jù)包從端結(jié)點(diǎn)出發(fā)進(jìn)入更下面的功能層次時(shí)，就存在選擇在哪一層與其他用戶(hù)的信息流合并的問(wèn)題。問(wèn)題的復(fù)雜性還在于同一結(jié)點(diǎn)中的層次之間還有控制信息的通信。例如，在一個(gè)中間結(jié)點(diǎn)上，路由功能必須給DLC功能提供地址，以便DLC能把數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到適當(dāng)?shù)闹虚g結(jié)點(diǎn)上。還需指出的是，有些功能層可能很簡(jiǎn)單，甚至完全沒(méi)有。例如，在局域網(wǎng)中，就不需要路由功能；對(duì)于租用線路，則沒(méi)有物理層。我們用“接口”來(lái)描述相鄰層之間的相互作用。在兩個(gè)相鄰層之間，下層為上層提供服務(wù)，上層利用下層提供的服務(wù)實(shí)現(xiàn)規(guī)定給自己的功能，這種服務(wù)和被服務(wù)的關(guān)系就是我們所說(shuō)的接口關(guān)系。例如，Modem和DLC之間必須按規(guī)定的電氣接口相互作用；用戶(hù)程序和網(wǎng)絡(luò)之間也應(yīng)規(guī)定統(tǒng)一的接口關(guān)系，以便于程序的移植。至此，我們已引入了功能層次的概念。對(duì)等層之間按規(guī)定的協(xié)議通信，相鄰層之間按接口關(guān)系提供服務(wù)和接受服務(wù)。把實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)通信過(guò)程的各種功能劃分成這樣的層次結(jié)構(gòu)，就是網(wǎng)絡(luò)的分層體系結(jié)構(gòu)。1.4.3開(kāi)放系統(tǒng)互連參考模型所謂開(kāi)放系統(tǒng)是指遵從國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的、能夠通過(guò)互連而相互作用的系統(tǒng)。顯然系統(tǒng)之間的相互作用只涉及系統(tǒng)的外部行為，而與系統(tǒng)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和功能無(wú)關(guān)。因而關(guān)于互連系統(tǒng)的任何標(biāo)準(zhǔn)都只是關(guān)于系統(tǒng)外部特性的規(guī)定。1979年，ISO公布了開(kāi)放系統(tǒng)互連參考模型OSI/RM(OpenSystemInterconnection/ReferenceModel)。同時(shí)，CCITT(ConsultativeCommitteeInternationalTelegraphandTelephone)認(rèn)可并采納了這一國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的建議文本(稱(chēng)為X.200)。OSI/RM為開(kāi)放系統(tǒng)互連提供了一種功能結(jié)構(gòu)的框架，ISO7498文件對(duì)它作了詳細(xì)的規(guī)定和描述。

OSI/RM是一種分層的體系結(jié)構(gòu)。從邏輯功能看，每一個(gè)開(kāi)放系統(tǒng)都是由一些連續(xù)的子系統(tǒng)組成，這些子系統(tǒng)處于各個(gè)開(kāi)放系統(tǒng)和分層的交叉點(diǎn)上，一個(gè)層次由所有互連系統(tǒng)的同一行上的子系統(tǒng)組成，參見(jiàn)圖1-6。例如，每一個(gè)互連系統(tǒng)邏輯上是由物理電路控制子系統(tǒng)、分組交換子系統(tǒng)、傳輸控制子系統(tǒng)等組成，而所有互連系統(tǒng)中的傳輸控制子系統(tǒng)共同形成了傳輸層。圖1-6開(kāi)放系統(tǒng)的分層體系結(jié)構(gòu)開(kāi)放系統(tǒng)的每一個(gè)層次由一些實(shí)體組成。實(shí)體是軟件元素(如進(jìn)程等)或硬件元素(如智能I/O芯片等)的抽象。處于同一層中的實(shí)體叫對(duì)等實(shí)體，一個(gè)層次由多個(gè)實(shí)體組成，這一點(diǎn)正說(shuō)明了層次的分布處理特征。另一方面，處于同一開(kāi)放系統(tǒng)中各個(gè)層次的實(shí)體則代表了系統(tǒng)的協(xié)議處理能力，亦即由其他開(kāi)放系統(tǒng)所看到的外部功能特性。為了敘述上的方便，任何層都可以稱(chēng)為(N)層，它的上下鄰層分別稱(chēng)為(N?+?1)層和(N?-?1)層。同樣的提法可以應(yīng)用于所有和層次有關(guān)的概念，例如，(N)層的實(shí)體稱(chēng)(N)實(shí)體，如此等等。分層的基本想法是每一層都在它的下層提供的服務(wù)基礎(chǔ)上提供更高級(jí)的增值服務(wù)，而最高層提供能運(yùn)行分布式應(yīng)用程序的服務(wù)。這樣，分層的方法就把復(fù)雜問(wèn)題分解開(kāi)了。分層的另外一個(gè)目的是保持層次之間的獨(dú)立性，其方法就是用原語(yǔ)操作定義每一層為上層提供的服務(wù)，而不考慮這些服務(wù)是如何實(shí)現(xiàn)的。即允許一個(gè)層次或?qū)哟蔚募细淖兤溥\(yùn)行的方式，只要它能為上層提供同樣服務(wù)就行。除最高層外，在互連的各個(gè)開(kāi)放系統(tǒng)中分布的所有(N)實(shí)體協(xié)同工作，為所有(N+l)實(shí)體提供服務(wù)。也可以說(shuō)，所有(N)實(shí)體在(N-1)層提供的服務(wù)的基礎(chǔ)上向(N+1)層提供增值服務(wù)，如圖1-7所示。例如，網(wǎng)絡(luò)層在數(shù)據(jù)鏈路層提供的點(diǎn)到點(diǎn)通信服務(wù)的基礎(chǔ)上增加了中繼功能。類(lèi)似地，傳輸層在網(wǎng)絡(luò)層服務(wù)的基礎(chǔ)上增加了端到端的控制功能。圖1-7實(shí)體、服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn)和協(xié)議

(N)實(shí)體之間的通信只使用(N?-?1)服務(wù)。最低層實(shí)體之間通過(guò)OSI規(guī)定的物理介質(zhì)通信，物理介質(zhì)形成了OSI體系結(jié)構(gòu)中的(0)層。(N)實(shí)體之間的合作關(guān)系由(N)協(xié)議來(lái)規(guī)范。(N)協(xié)議是由公式和規(guī)則組成的集合，它精確地定義了(N)實(shí)體如何協(xié)同工作，利用(N?-?1)服務(wù)去完成(N)功能，以便向(N?+?l)實(shí)體提供服務(wù)。例如，傳輸協(xié)議定義了傳輸站如何協(xié)同工作，利用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)向會(huì)話實(shí)體提供傳輸服務(wù)。同一個(gè)開(kāi)放系統(tǒng)中的(N)實(shí)體之間的直接通信對(duì)外部是不可見(jiàn)的，因而不包含在OSI體系結(jié)構(gòu)中。

(N?+?l)實(shí)體從(N)服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn)(ServiceAccessPoint，SAP)獲得(N)服務(wù)。(N)SAP表示(N)實(shí)體與(N?+?1)實(shí)體之間的邏輯接口。一個(gè)(N)SAP只能由一個(gè)(N)實(shí)體提供，也只能為一個(gè)(N?+?l)實(shí)體所使用。然而一個(gè)(N)實(shí)體可以提供幾個(gè)(N)SAP，一個(gè)(N?+?1)實(shí)體也可能利用幾個(gè)(N)SAP為其服務(wù)。事實(shí)上(N)SAP只是代表了(N)實(shí)體和(N?+?1)實(shí)體建立服務(wù)關(guān)系的手段。

OSI/RM用抽象的服務(wù)原語(yǔ)說(shuō)明一個(gè)功能層提供的服務(wù)，這些服務(wù)原語(yǔ)采用了過(guò)程調(diào)用的形式。?服務(wù)可以看做是層間的接口，OSI只為特定層協(xié)議的運(yùn)行定義了所需的原語(yǔ)和參數(shù)，而互連系統(tǒng)內(nèi)部層次之間的局部流控所需的原語(yǔ)和參數(shù)，以及層次之間交換狀態(tài)信息的原語(yǔ)和參數(shù)都不包括在OSI服務(wù)的定義之中。服務(wù)分為面向連接的服務(wù)和無(wú)連接的服務(wù)。對(duì)于面向連接的服務(wù)，有四種形式的服務(wù)原語(yǔ)，即請(qǐng)求原語(yǔ)、指示原語(yǔ)、響應(yīng)原語(yǔ)和確認(rèn)原語(yǔ)，參見(jiàn)圖1-8。(N)層提供(N)SAP之間的連接，這種連接是(N)服務(wù)的組成部分。最通常的連接是點(diǎn)到點(diǎn)的連接，但是也可以在多個(gè)端點(diǎn)之間建立連接，多點(diǎn)連接和實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中的廣播通信相對(duì)應(yīng)。(N)連接的兩端叫做(N)連接端點(diǎn)(ConnectionEndPoint，CEP)，(N)實(shí)體用本地的CEP來(lái)標(biāo)識(shí)它建立的各個(gè)連接。另外在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)中還有一種叫做數(shù)據(jù)報(bào)的無(wú)連接的通信，它對(duì)面向事務(wù)處理的應(yīng)用很重要，所以后來(lái)也增添到OSI/RM中。下面說(shuō)明幾個(gè)與連接有關(guān)的概念。圖1-8抽象的服務(wù)原語(yǔ)

1.連接的建立和釋放當(dāng)某個(gè)(N+1)實(shí)體要求建立與遠(yuǎn)方的(N?+?1)實(shí)體的連接時(shí)，它必須給當(dāng)?shù)氐?N)SAP提供遠(yuǎn)方(N)SAP的地址。(N)連接建立后，(N?+?1)實(shí)體就可以用它們自己一端的(N)CEP來(lái)引用該連接。?例如，會(huì)話實(shí)體A要求和遠(yuǎn)方的會(huì)話實(shí)體B連接，則它必須知道B的傳輸?shù)刂稵A(B)。為了建立這個(gè)連接，會(huì)話實(shí)體A請(qǐng)求傳輸層建立地址為T(mén)A(A)的SAP和遠(yuǎn)方的地址為T(mén)A(B)的SAP的連接。該連接建立后，會(huì)話實(shí)體A和B都可以用它們自己一端的傳輸層CEP標(biāo)識(shí)符來(lái)引用它。

(N)連接的建立和釋放是在(N?-?l)連接之上動(dòng)態(tài)地進(jìn)行的。(N)連接的建立意味著兩個(gè)實(shí)體間的(N?-?1)連接可以利用，如果(N?-?1)連接不存在，則必須預(yù)先建立或同時(shí)建立(N?-?1)連接，而這又要求(N?-?2)連接可用。依此類(lèi)推，直到最底層連接可用。顯然最底層的物理線路連接必須存在，所有上層連接的建立才有物質(zhì)基礎(chǔ)。

2.多路復(fù)用和分流在(N-1)連接之上可以構(gòu)造出以下三種具體的(N)連接：

(1)一一對(duì)應(yīng)式。每一個(gè)(N)連接建立在一個(gè)(N?-?1)連接之上。

(2)多路復(fù)用式。幾個(gè)(N)連接多路訪問(wèn)同一個(gè)(N?-?l)連接。

(3)分流式。一個(gè)(N)連接建立在幾個(gè)(N?-?l)連接之上。這樣，(N)連接上的通信被分配到幾個(gè)(N?-?1)連接上進(jìn)行傳輸。鄰層連接之間的三種對(duì)應(yīng)關(guān)系在實(shí)際應(yīng)用中都是可能的。例如，單獨(dú)一個(gè)終端連接到X.25公共數(shù)據(jù)網(wǎng)上，則在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接(虛電路)上只實(shí)現(xiàn)一個(gè)傳輸連接。如果使用了終端集中器，則各個(gè)終端上的傳輸連接被多路復(fù)用到一個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接上，這樣就降低了通信費(fèi)用。相反，把一個(gè)傳輸連接分流到幾個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接上傳輸，可以得到更高的吞吐率，并提高傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

3.數(shù)據(jù)傳輸單元各個(gè)實(shí)體之間的信息傳輸是由各種數(shù)據(jù)單元實(shí)現(xiàn)的。這些數(shù)據(jù)單元表示在圖1-9中。圖1-9各種數(shù)據(jù)單元

(N)協(xié)議控制信息通過(guò)(N?-1)連接在兩個(gè)(N)實(shí)體之間交換，用以協(xié)調(diào)(N)實(shí)體之間的合作關(guān)系。例如，HDLC的幀頭和幀尾。

(N)用戶(hù)數(shù)據(jù)來(lái)自上層的(N+1)實(shí)體。這種數(shù)據(jù)也在兩個(gè)(N)實(shí)體之間傳送，但(N)實(shí)體并不了解也不解釋其內(nèi)容。例如，網(wǎng)絡(luò)實(shí)體的數(shù)據(jù)被包裝在HDLC信息幀中由兩個(gè)數(shù)據(jù)鏈路實(shí)體透明地傳輸。

(N)協(xié)議數(shù)據(jù)單元包含(N)協(xié)議控制信息，也可能包含(N)用戶(hù)數(shù)據(jù)。例如HDLC幀。

(N)接口控制信息是在(N?+?1)實(shí)體和(N)實(shí)體之間交換的信息，用以協(xié)調(diào)兩個(gè)實(shí)體間的合作。例如，在網(wǎng)絡(luò)實(shí)體和數(shù)據(jù)鏈路實(shí)體間交換的系統(tǒng)專(zhuān)用控制信息：緩沖區(qū)地址和長(zhǎng)度、最大等待時(shí)間等。

(N)接口數(shù)據(jù)是(N?+?1)實(shí)體交給(N)實(shí)體發(fā)往遠(yuǎn)端的信息，或者是(N)實(shí)體收到的、由遠(yuǎn)端(N+1)實(shí)體發(fā)來(lái)的信息。例如，由數(shù)據(jù)鏈路實(shí)體透明傳輸?shù)囊欢挝淖帧?/p>

(N)接口數(shù)據(jù)單元是(N?+?1)實(shí)體和(N)實(shí)體在一次交互作用中通過(guò)服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn)傳送的信息單位，由(N)接口控制信息和(N)接口數(shù)據(jù)組成。一個(gè)(N)連接兩端傳送的(N)接口數(shù)據(jù)單元的大小可以不同，例如，網(wǎng)絡(luò)實(shí)體和為之服務(wù)的數(shù)據(jù)鏈路實(shí)體可以在一次交互作用中傳送一個(gè)數(shù)據(jù)塊。

(N)服務(wù)數(shù)據(jù)單元是通過(guò)(N)連接從一端傳送到另一端的數(shù)據(jù)的集合，這個(gè)集合在傳送期間保持其標(biāo)識(shí)不變。(N)服務(wù)數(shù)據(jù)單元可能通過(guò)一個(gè)或多個(gè)(N)協(xié)議數(shù)據(jù)單元傳送，并在到達(dá)接收端后完整地交給上層的(N?+?l)實(shí)體。

OSI/RM模型的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)示于圖1-10中，下面簡(jiǎn)要說(shuō)明OSI/RM七層協(xié)議的主要功能。圖1-10OSI/RM模型的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)

1.應(yīng)用層應(yīng)用層是OSI的最高層。這一層的協(xié)議直接為端用戶(hù)服務(wù)，提供分布式處理環(huán)境。應(yīng)用層管理開(kāi)放系統(tǒng)的互連，包括系統(tǒng)的啟動(dòng)、維持和終止，并保持應(yīng)用進(jìn)程間建立連接所需的數(shù)據(jù)記錄，其他層都是為支持這一層的功能而存在的。一個(gè)應(yīng)用是由一些合作的應(yīng)用進(jìn)程組成的，這些應(yīng)用進(jìn)程根據(jù)應(yīng)用層協(xié)議互相通信。應(yīng)用進(jìn)程是數(shù)據(jù)交換的源和宿，也可以被看做是應(yīng)用層的實(shí)體。應(yīng)用進(jìn)程可以是任何形式的操作過(guò)程，例如，手工的、計(jì)算機(jī)化的或工業(yè)和物理過(guò)程等。這一層協(xié)議的例子有：在不同系統(tǒng)間傳輸文件的協(xié)議，電子郵件協(xié)議、遠(yuǎn)程作業(yè)錄入?yún)f(xié)議等。

2.表示層表示層的用途是提供一個(gè)可供應(yīng)用層選擇的服務(wù)的集合，使得應(yīng)用層可以根據(jù)這些服務(wù)功能解釋數(shù)據(jù)的涵義。表示層以下各層只關(guān)心如何可靠地傳輸數(shù)據(jù)，而表示層關(guān)心的是所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的表現(xiàn)方式，它的語(yǔ)法和語(yǔ)義。表示服務(wù)的例子有：統(tǒng)一的數(shù)據(jù)編碼、數(shù)據(jù)壓縮格式、加密技術(shù)等。

3.會(huì)話層會(huì)話層支持兩個(gè)表示層實(shí)體之間的交互作用。它提供的會(huì)話服務(wù)可分為兩類(lèi)：●把兩個(gè)表示實(shí)體結(jié)合在一起，或者把它們分開(kāi)。這叫會(huì)話管理?！窨刂苾蓚€(gè)表示實(shí)體間的數(shù)據(jù)交換過(guò)程。例如，分段、同步等，這一類(lèi)叫會(huì)話服務(wù)。通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的會(huì)話和人們打電話不一樣，更和人們當(dāng)面談話的情況不一樣。對(duì)話的管理包括決定該誰(shuí)說(shuō)，該誰(shuí)聽(tīng)。長(zhǎng)的對(duì)話(例如傳輸一個(gè)長(zhǎng)文件)需要分段，一段一段地進(jìn)行，如果一段傳錯(cuò)了，可以回到分段的地方重新傳輸。所有這些功能都需要專(zhuān)門(mén)的協(xié)議支持。

4.傳輸層傳輸層在低層服務(wù)的基礎(chǔ)上提供一種通用的傳輸服務(wù)。會(huì)話實(shí)體利用這種透明的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)而不必考慮下層通信網(wǎng)絡(luò)的工作細(xì)節(jié)，并使數(shù)據(jù)傳輸能高效地進(jìn)行。傳輸層用多路復(fù)用或分流的方式優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)的傳輸效率。當(dāng)會(huì)話實(shí)體要求建立一條傳輸連接時(shí)，傳輸層要求建立一個(gè)對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)連接。如果要求較高的吞吐率，傳輸層可能為其建立多個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接；如果要求的傳輸速率不很高，單獨(dú)創(chuàng)建和維持一個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接不合算，則傳輸層就可考慮把幾個(gè)傳輸連接多路復(fù)用到一個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接上。這樣的多路復(fù)用和分流對(duì)傳輸層以上是透明的。傳輸層的服務(wù)可以提供一條無(wú)差錯(cuò)按順序的端到端連接，也可能提供不保證順序的獨(dú)立報(bào)文傳輸或多目標(biāo)報(bào)文廣播，這些服務(wù)可由會(huì)話實(shí)體根據(jù)具體情況選用。傳輸連接在其兩端進(jìn)行流量控制，以免高速主機(jī)發(fā)送的信息流淹沒(méi)低速主機(jī)發(fā)出的信息流。傳輸層協(xié)議是真正的源端到目標(biāo)端的協(xié)議，它由傳輸連接兩端的傳輸實(shí)體處理。傳輸層下面的功能層協(xié)議都是通信子網(wǎng)中的協(xié)議。

5.網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層的功能屬于通信子網(wǎng)，它通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接交換傳輸層實(shí)體發(fā)出的數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)層把上層來(lái)的數(shù)據(jù)組織成分組在通信子網(wǎng)的結(jié)點(diǎn)之間交換傳送。交換過(guò)程中要解決的關(guān)鍵問(wèn)題是選擇路徑，路徑既可以是固定不變的，也可以是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載情況動(dòng)態(tài)變化的。另外一個(gè)要解決的問(wèn)題是防止網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)局部的擁擠或全面的阻塞。此外網(wǎng)絡(luò)層還應(yīng)有記賬功能，以便根據(jù)通信過(guò)程中交換的分組數(shù)(或字符數(shù)、比特?cái)?shù))收費(fèi)。當(dāng)傳送的分組跨越一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的邊界時(shí)，網(wǎng)絡(luò)層應(yīng)該對(duì)不同網(wǎng)絡(luò)中分組的長(zhǎng)度、尋址方式、通信協(xié)議進(jìn)行變換，使得異構(gòu)型網(wǎng)絡(luò)能夠互聯(lián)互通。

6.數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層的功能是建立、維持和釋放網(wǎng)絡(luò)實(shí)體之間的數(shù)據(jù)鏈路，這種數(shù)據(jù)鏈路對(duì)網(wǎng)絡(luò)層表現(xiàn)為一條無(wú)差錯(cuò)的信道。相鄰結(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)交換是分幀進(jìn)行的，各幀按順序傳送，并通過(guò)接收端的校驗(yàn)檢查和應(yīng)答保證可靠的傳輸。數(shù)據(jù)鏈路層對(duì)損壞、丟失和重復(fù)的幀應(yīng)能進(jìn)行處理，這種處理過(guò)程對(duì)網(wǎng)絡(luò)層是透明的。相鄰結(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)傳輸也有流量控制的問(wèn)題，數(shù)據(jù)鏈路層把流量控制和差錯(cuò)控制結(jié)合在一起進(jìn)行。兩個(gè)結(jié)點(diǎn)之間傳輸數(shù)據(jù)幀和發(fā)回應(yīng)答幀的雙向通信問(wèn)題要有特殊的解決辦法。有時(shí)由反向傳輸?shù)臄?shù)據(jù)幀“捎帶”回應(yīng)答信息，這是一種極巧妙而高效率的控制機(jī)制。

7.物理層物理層規(guī)定通信設(shè)備的機(jī)械、電氣、功能和過(guò)程的特性，用以建立、維持和釋放數(shù)據(jù)鏈路實(shí)體間的連接。具體地說(shuō)，這一層的規(guī)程都與電路上傳輸?shù)脑急忍赜嘘P(guān)，它涉及到什么信號(hào)代表“1”，什么信號(hào)代表“0”；一個(gè)比特持續(xù)多少時(shí)間；傳輸是雙向的，還是單向的；一次通信中發(fā)送方和接收方如何應(yīng)答；設(shè)備之間連接件的尺寸和接頭數(shù)，以及每根連線的用途等。1.5幾種商用網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)這一節(jié)介紹幾種商用網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)。這些網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)嚴(yán)格定義了對(duì)等層之間的協(xié)議、它們的語(yǔ)法(命令和響應(yīng)的格式)和語(yǔ)義(對(duì)協(xié)議的解釋)，而把相鄰層之間的接口留給實(shí)現(xiàn)者決定。1.5.1SNA

1974年IBM公司推出了系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)(SystemNetworkArchitecture，SNA)，這是一種以大型主機(jī)為中心的集中式網(wǎng)絡(luò)。在SNA中，主機(jī)運(yùn)行ACF/VTAM(AdvancedCommunicationFacility/VirtualTelecommunicationAccessMethod)服務(wù)，所有的系統(tǒng)資源都是由ACF/VTAM定義的。SNA協(xié)議分為7層，參見(jiàn)圖1-11，各層的功能簡(jiǎn)述如下。圖1-11SNA的體系結(jié)構(gòu)

(1)物理層：這一層與物理傳輸介質(zhì)的機(jī)械、電氣、功能和過(guò)程特性有關(guān)，提供了傳輸介質(zhì)的接口。SNA沒(méi)有定義這一層的專(zhuān)門(mén)協(xié)議，而是采用其他國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。

(2)數(shù)據(jù)鏈路控制層(DLC)：這一層的功能是把原始的比特流組織成幀，使之無(wú)損傷地沿著噪音信道從主站傳送到次站。SNA定義了串行數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議SDLC，同時(shí)也支持IBM令牌環(huán)網(wǎng)或其他局域網(wǎng)協(xié)議。

(3)路徑控制層(PC)：這一層的功能是在源結(jié)點(diǎn)和目標(biāo)結(jié)點(diǎn)之間建立一條邏輯通路。PC層也對(duì)數(shù)據(jù)報(bào)進(jìn)行分段和重裝配，以便提高傳輸效率。在一對(duì)結(jié)點(diǎn)之間PC層可以提供8條虛電路，每一條虛電路都有流控功能。

(4)傳輸控制層(TC)：提供端到端的面向連接的服務(wù)，不支持無(wú)連接的通信，可以為上層提供一條無(wú)差錯(cuò)的信道。TC也完成加/解密功能。

(5)數(shù)據(jù)流控制層(DFC)：根據(jù)用戶(hù)的請(qǐng)求和響應(yīng)對(duì)會(huì)話方式和會(huì)話過(guò)程進(jìn)行管理，決定數(shù)據(jù)通信的方向、數(shù)據(jù)通信方式、數(shù)據(jù)流的中斷和恢復(fù)等。

(6)表示服務(wù)層(PS)：定義數(shù)據(jù)編碼和數(shù)據(jù)格式，也負(fù)責(zé)資源的共享和操作的同步，使得網(wǎng)絡(luò)的入口處的多個(gè)用戶(hù)可以并發(fā)地操作。

(7)事務(wù)處理服務(wù)層(TS)：以特權(quán)程序的形式為用戶(hù)提供應(yīng)用服務(wù)。例如，SNA/DS(SNADistributionService)就是SNA提供的一種異步分布處理系統(tǒng)。隨著微機(jī)局域網(wǎng)的廣泛使用，IBM推出了第二代的高級(jí)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)(AdvancedPeer-to-PeerNetworking，APPN)，使得SNA由集中式網(wǎng)絡(luò)演變成點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的網(wǎng)路環(huán)境。在APPN網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中有下面3類(lèi)結(jié)點(diǎn)：●低級(jí)入口結(jié)點(diǎn)(Low-EntryNode，LEN)：這類(lèi)結(jié)點(diǎn)只能利用與其相連的網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)(NN)提供的服務(wù)進(jìn)行會(huì)話?！穸私Y(jié)點(diǎn)(EndNode，EN)：這類(lèi)結(jié)點(diǎn)包含APPN的部分功能，還具有路由能力，能夠通過(guò)網(wǎng)絡(luò)