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第2章 互联网与高等教育信息化(1)

一、网络互联与国际互联网

(一)石破天惊,网络诞生

1.网络概念的释解

对于“网络”一词,有多种理解,如铁路网、公路网、电信网络、有线网络和计算机网络等,但其中发展最快影响最大并起着核心作用的是计算机网络,因此多数情况下我们所讲的“网络”就是指计算机网络的简称。

在目前已经公开出版和公开发行的有关计算机网络的书籍和文章中,各领域的学者们分别从不同的角度对计算机网络进行了界定。有从目的角度出发的,也有从物理结构的角度出发的,还有学者曾经对计算机网络的大意进行了归纳,并指出:“在计算机网络的发展过程中,人们曾经从各个侧面对它提出了不同的定义,这些定义归纳起来,可以分为三类:(1)从网络互联的角度来看,Internet可以说是由成千上万个具有特殊功能的专用计算机通过各种通信线路,把分散在各地的网络在物理上连接起来;(2)从网络通信的角度来看,Internet是一个用TCP/IP协议把各个国家、各个部门、各种机构的内部网络连接起来的超级数据通信网;(3)从提供信息资源的角度来看,Internet是-个集各个部门、各个领域内各种信息资源为一体的超级资源网;(4)从网络管理的角度来看,Internet是一个不受政府或某个组织管理和控制的、包括成千上万相互协作的组织和网络的集合体。”事实上,计算机网络是“命令与控制(Command and Control)”哲学思想的产物。但是,今天的网络与其说是运算网络,毋宁说是被用来进行信息管理的网络。所以,从网络的本性来看,计算机网络是一种交流媒介。因此,所谓计算机网络(Computer Network)就是指利用通信线路和设备,将分散在不同地点、具有独立功能的多个计算机系统互连起来,按照网络协议,在功能完善的网络软件支持下,实现资源共享和信息交换的系统。从“硬件”角度看,网络就是由数量庞大的主机、服务器、光缆、同轴电缆、网桥、路由器和终端等构成,按照一定的通信协议和技术标准运作的关联集合,它是一种实现高效的、丰富多彩的信息传输和信息沟通表征的物理手段。从“软件”角度看,网络则是由承认、调度和指令上述硬件有序工作的系统软件程序,基于系统软件程序并处理应用软件程序的支撑软件程序,被编制得可以在网络中运行并最终使人获得直接效能的应用软件程序,以及浩瀚无边的有待于输入计算机进行处理的实践素材,这四个方面共同构成的“智慧系”。

进入20世纪80年代末期以来,起源于美国的Internet引人注目。中国规定Internet标准名称为“因特网”,其确切的含义应该是“跨网”或“联网”。事实上,没有一种物理网络叫做“因特网”,也没有哪一个组织和个人在运行和管理“因特网”。根据美国联邦网络委员会的定义,Internet是全球信息系统,这个系统通过基于TCP/IP协议进行通信,在这些协议和相关基础设施基础上,为公众或个人提供、使用或访问高层次的服务。简单地说,因特网就是全世界所有计算机和计算机网络之间的“连接”。而实现这种连接的技术基础就是TCP/IP协议。由于被联网的计算机,大到巨型机,小到便携机,使用不同的操作系统,被联网的各种网络又运行着不同的软件,储存和传输不同的信息,而TCP/IP协议实际上是所有这些计算机和计算机网络都能识别,并以此进行相互交流的。通用语言“网络”是Internet的汉译俗称,“网络”的称谓除了特指因特网之外,则是因特网所构筑的社会关系表述的中国本地化、大众化和通俗化,假借了中国传统社会渔猎时代“网”的有形实在与中国传统医学“络”的无形虚拟的有机结合,变成“网络”这一易于被中国人理解的基本概念。

一般来说,计算机网络有多种分类:按照拓扑结构分类,按照网络协议分类,按照信道访问方式分类,按照数据传输方式分类,按照分布距离分类,等等。虽然网络类型的划分标准各种各样,但是从地理范围划分是一种大家都认可的通用网络划分标准。按这种标准可以把各种网络类型划分为:局域网(Local Area Network,LAN)、城域网(Metropolitan Area Network,MAN)、广域网(Wide Area Network,WAN)和互联网(Internetwork)。局域网一般来说只能是一个较小区域内,城域网是不同地区的网络互联,不过在此要说明的一点就是这里的网络划分并没有严格意义上地理范围的区分,只能是一个定性的概念。

(1)局域网

局域网是我们最常见、应用最广的一种网络。现在局域网随着整个计算机网络技术的发展和提高得到充分的应用和普及,几乎每个单位都有自己的局域网,有的甚至家庭中都有自己的小型局域网。所谓局域网,那就是在局部地区范围内的网络,它所覆盖的地区范围较小。局域网在计算机数量配置上没有太多的限制,少的可以只有两台,多的可达几百台。一般来说,在企业局域网中,工作站的数量在几十到两百台次左右。在网络所涉及的地理距离上一般是几米至10千米以内。局域网一般位于一个建筑物或一个单位内,不存在寻径问题,不包括网络层的应用。

这种网络的特点就是:连接范围窄、用户数少、配置容易、连接速率高。目前局域网最快的速率要算现今的10G以太网了。IEEE的802标准委员会定义了多种主要的LAN网:以太网(Ethernet)、令牌环网(Token Ring)、光纤分布式接口网络(FDDI)、异步传输模式网(ATM)以及最新的无线局域网(WLAN)。

(2)城域网

这种网络一般来说是在一个城市,但不在同一地理小区范围内的计算机互联。这种网络的连接距离可以在10~100千米,它采用的是IEEE802.6标准。MAN与LAN相比扩展的距离更长,连接的计算机数量更多,在地理范围上可以说是LAN网络的延伸。在一个大型城市或都市地区,一个MAN网络通常连接着多个LAN网。如连接政府机构的LAN、医院的LAN、电信的LAN、公司企业的LAN等等。由于光纤连接的引入,使MAN中高速的LAN互联成为可能。

城域网多采用ATM技术做骨干网。ATM是一个用于数据、语音、视频以及多媒体应用程序的高速网络传输方法。ATM包括一个接口和一个协议,该协议能够在一个常规的传输信道上,在比特率不变及变化的通信量之间进行切换。ATM也包括硬件、软件以及与ATM协议标准一致的介质。ATM提供一个可伸缩的主干基础设施,以便能够适应不同规模、速度以及寻址技术的网络。ATM的最大缺点就是成本太高,所以一般在政府城域网中应用,如邮政、银行、医院等。

(3)广域网

广域网又称为远程网,所覆盖的范围比城域网(MAN)更广,它一般是在不同城市之间的LAN或者MAN网络互联,地理范围可从几百千米到几千千米。因为距离较远,信息衰减比较严重,所以这种网络一般是要租用专线,通过IMP(接口信息处理)协议和线路连接起来,构成网状结构,解决循径问题。这种城域网因为所连接的用户多,总出口带宽有限,所以用户的终端连接速率一般较低,通常为9.6Kbps~45Mbps如邮电部的CHINANET、CHINAPAC,和CHINADDN网。

(4)互联网

互联网又因其英文单词“Internet”的谐音,又称为“因特网”。在互联网应用如此发展的今天,它已是我们每天都要打交道的一种网络,无论从地理范围,还是从网络规模来讲它都是最大的一种网络,就是我们常说的“Web”、“WWW”和“万维网”等多种叫法。从地理范围来说,它可以是全球计算机的互联,这种网络最大的特点就是不定性,整个网络的计算机每时每刻随着人们网络的接入在不断地变化。当连在互联网上时,计算机可以算是互联网的一部分,但一旦断开与互联网的连接时,计算机就不属于互联网了。但它的优点也是非常明显的,就是信息量大,传播广,无论你身处何地,只要联上互联网你就可以对任何可以联网用户发出你的信函和广告。因为这种网络的复杂性,所以这种网络实现的技术也是非常复杂的。

除了以上几种分类以外,还有无线网。随着笔记本电脑(Notebook Computer)和个人数字助理(Personal Digital Assistant,PDA)等便携式计算机的日益普及和发展,人们经常要在路途中接听电话、发送传真和电子邮件阅读网上信息以及登录到远程机器等。然而在汽车或飞机上是不可能通过有线介质与单位的网络相连接的,这时候可能会对无线网感兴趣了。虽然无线网与移动通信经常是联系在一起的,但这两个概念并不完全相同。例如当便携式计算机通过PCMCIA卡接入电话插口,它就变成有线网的一部分。另一方面,有些通过无线网连接起来的计算机的位置可能又是固定不变的,如在不便于通过有线电缆连接的大楼之间就可以通过无线网将两栋大楼内的计算机连接在一起。

无线网特别是无线局域网有很多优点,如易于安装和使用。但无线局域网也有许多不足之处:如它的数据传输率一般比较低,远低于有线局域网;另外无线局域网的误码率也比较高,而且站点之间相互干扰比较厉害。用户无线网的实现有不同的方法。国外的某些大学在它们的校园内安装许多天线,允许学生们坐在树底下查看图书馆的资料。这种情况是通过两个计算机之间直接通过无线局域网以数字方式进行通信实现的。另一种可能的方式是利用传统的模拟调制解调器通过蜂窝电话系统进行通信。目前在国外的许多城市已能提供蜂窝式数字信息分组数据(Cellular Digital Packet Data,CDPD)的业务,因而可以通过CDPD系统直接建立无线局域网。无线网络是当前国内外的研究热点,无线网络的研究是由巨大的市场需求驱动的。无线网的特点是使用户可以在任何时间、任何地点接入计算机网络,而这一特性使其具有强大的应用前景。当前已经出现了许多基于无线网络的产品,如个人通信系统(Personal Communication System,PCS)电话、无线数据终端、便携式可视电话、个人数字助理(PDA)等。无线网络的发展依赖于无线通信技术的支持。目前无线通信系统主要有:低功率的无绳电话系统、模拟蜂窝系统、数字蜂窝系统、移动卫星系统、无线LAN和无线WAN等。

2.网络互联,国际互联网应运而生

计算机网络起源于军事,发展于民用,成名于互联共享。网络是现代通信技术与计算机技术相结合的产物。

1946年,世界上第一台计算机在美国宾夕法尼亚大学莫尔电子工程学院诞生。这台计算机使用电子管作为逻辑元件,体积庞大,功耗惊人,一台机器由一人使用,使用效率非常低下,很快被“计算中心”的模式取代。

20世纪50年代,计算机和通信是两种独立发展的技术,但从60年代起,计算机技术与通信技术开始相互渗透,相互融合。计算机系统逐步采用批处理、分时系统,以及各种先进的概念和硬软件技术,从单一功能、单用户的系统逐步发展为多功能、多用户的系统。由于利用了通信设施,又将系统从集中处理型发展为分散处理型,大大扩展了计算机系统的功能范围。另一方面,通信技术也在迅速地发展,特别是70年代,通信设施和通信网络都得到飞速发展。通信网络的发展降低了通信费用,提高了传输速率和传输质量。信息传输可以使用地面的光缆、电缆,空中的卫星中继以及无线电信道,最高传输速达到每秒百兆位。同时,各种通信设备广泛采用计算机技术、数字化技术,以及各种先进的通信处理概念和方法,使通信系统更易于为计算机所用,多台计算机构成网络系统成为现实。1962年洛杉矶加州大学实验室将两台笨重的电脑用一根5米长的电缆连接起来,标志着网络的诞生。

1969年美国国防部DOD(Department of Defense)的高级研究规划署ARPA(Advance Research Projects Agency)建立了一台由4台计算机互联而成的试验性的分组交换网络ARPAnet。其建立的最初始目的是为全美军事机构提供计算机通信,通过网络将科研人员同远程计算机连接起来,使研究人员能够共享远程计算机的硬件和软件资源。这就是网络的雏形。成立之初的ARPANET只连接了4个节点,直到1975年,网络上的节点也只有100个。

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