第一卷 計算機網絡基本的概念
第一章 計算機網絡的形成、發展及組成
我們知道，當今社會是信息化社會，信息化社會的最主要的標誌之一就是計算機的大範圍普及，特別是計算機網絡的處處延伸。離開計算機網絡這一高速信息傳輸通道，信息化是根本無從談起的。因此也有人說，當今社會是一個以計算機網絡為中心的社會。借助於計算機網絡，全世界不同民族，不同地域的人們才能跨越地域障礙進行各種信息交流。人類從來沒有像現在這樣如此緊密地聯係在一起。
那麼，什麼是計算機網絡，它又是怎樣產生的呢？一個計算機網絡必須包括哪些組成部件，又具備哪些功能呢？本節將一一給大家解釋這些問題。
一、計算機網絡的產生與發展
計算機網絡（Computer Network）是計算機（Computer）技術和通信（Communication）技術緊密結合的產物，亦即C＆C的結合。它的發展過程經曆了從簡單到複雜，從單機到多機的演變過程。其形成與發展可以分為三個階段：
第一階段：以單個計算機為中心的遠程聯機係統，構成麵向終端的計算機係統；
第二階段：多個主計算機通過通信電路互連形成計算機網絡的雛形；
第三階段：在第二階段的基礎上，形成統一的網絡體係結構，形成真正的計算機網絡。
計算機誕生的初期與通信是沒有任何聯係的。那時的計算機個個都是龐然大物，又很嬌貴，必須放置在專用機房之內，周圍環境溫度、濕度、噪聲、灰塵度等都有嚴格要求，否則就有罷工的可能。再加上操作的難度，價格的昂貴，當時的計算機隻能用於軍事、政府部門及一些大的科研機構。用戶如果想要利用這種科技成果，隻能將自己寫好的程序送到機房工作人員手中，由工作人員依據某種原則（時間順序或重要程序）逐一輸入進行運算。用戶送去源程序後往往要等待若幹小時甚至一兩天才能取到結果，用我們現在人的眼光看，這種操作方法真是其笨無比，但當時隻能這樣。顯然，這種方法對用戶的時間（特別是遠程用戶）是一個極大的浪費，因此到了60年代，隨著操作係統的發展，出現了遠程終端係統（如圖1-1所示）。遠程終端通過電話線與主機相連，遠程用戶的數據通過遠程終端、電話線送入主機，主機執行後將結果通過電話線送到遠程終端上。從這時開始，計算機和通信就發生了關聯，這種簡單的"計算機-通信線路-終端"係統，構成了計算機網絡的雛形。它是由一台主計算機連接大量在地理位置上處於分散的終端構成的係統，在這種係統中，除主計算機具有獨立的數據處理能力外，係統中所連接的終端均無獨立處理數據功能。因此，這種係統還不能稱之為計算機網絡，一般稱為"麵向終端的聯機係統"。
在聯機係統中，要利用電話在主計算機和終端之間傳送
數據，顯然需要一種能夠進行信號轉換的設備。這是因為主計算機或終端發出的信號是二進製數字信號，而電話線隻能傳送連續的模擬信號。這種完成數字-模擬（模擬-數字）轉換的設備叫調製解調器（Modem）。調製解調器的作用是在發送一方將二進製的數字信號轉換成模擬信號，在接收一方又將收到的模擬信號轉換成計算機和終端能夠識別的數字信號。
對於主機來講，計算機原本的主要作用是進行數據處理和計算，並沒有考慮到要進行與遠程終端的通信，因此，聯機係統的主機必須增設一個通信控製部件，這個控製部件叫做線路控製器，其作用就是進行串行和並行的轉換，因為計算機內部信號的傳輸是並行傳輸，而通信線路上信號的傳輸是串行傳輸；另一個作用就是進行簡單的傳輸控製。
綜上所述，麵向終端的聯機係統其簡單的結構如圖1-2所示。
隨著與主機相連的遠程終端數的增加，線路控製器的負擔越來越重，線路控製器又是在主機的控製下工作的，因此，計算機既要承擔數據處理任務，又要控製與終端之間的通信。
主機的負擔過於沉重，影響了它的工作效率。為了解決這個問題，人們推出了通信處理機（或稱前端處理機）。通信處理機是一台具有獨立數據處理能力的計算機，用來專門負責數據通信工作，從而實現了數據處理與通信控製的分工，使主計算機能夠更好地發揮出它的數據處理能力。
另一方麵，為了節省通信費用，提高通信效率，在終端比較集中的地方可以設置集中器。集中器也是一台獨立的計算機，它的作用是把終端發來的信息收集起來，再用高速線路傳給前端處理機，當主機把信息發給用戶時，集中器先接收由前端處理機發來的信息，經過處理再分發給用戶。
不論是通信處理機還是集中器，都是具有獨立數據處理能力的計算機，因此，這種係統就稱為麵向終端的多機係統，其邏輯結構如圖1-3所示。
隨著計算機應用的發展，出現了多台計算機互連的需求。這些需求主要來自軍事、科學研究及大型企業。他們希望將分布在不同地點的計算機係統通過通信線路互連起來，能夠
彼此享用對方的信息資源。這樣，用戶既可以使用本計算機的軟、硬件資源，也可以使用連網的其他計算機的資源，以達到資源共享的目的。這一時期研究的典型代表是美國國防部高級研究計劃局（ARPA）研製的ARPANET。1969年美國國防部高級研究計劃局提出將多個大學和研究機構的主計算機互連的課題，當年ARPANET就研製成功，當時隻有4個主節點，1973年發展到40個節點，到1983年其節點數已超過10O多個，覆蓋了從美國本土到夏威夷，歐洲的廣闊地域。ARPANET的投入運行標誌著計算機網絡的真正誕生，它在概念、結構及網絡設計方麵都為以後計算機網絡的蓬勃發展打下了基礎。
ARPANET的研究成果對推動計算機網絡的發展具有深遠的意義。在它的基礎上，70、80年代計算機網絡得到了迅猛的發展，出現了大量的廣域網和局域網。廣域網如美國的Telnet、加拿大的DATAPAC、日本的Dox等。局域網如