談現(xiàn)代計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展

劉定

（焦作大學(xué)信息工程學(xué)院，河南 焦作 454000）

計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)的緊密結(jié)合，對(duì)人類社會(huì)進(jìn)步做出了極大的貢獻(xiàn)。利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的傳遞是一種全新的電子傳遞方式，比現(xiàn)有的其他通信工具有更多的優(yōu)點(diǎn)，比如它不像電話需要通話者同時(shí)在場(chǎng)，也不像廣播系統(tǒng)只能是單方向傳遞信息。在速度上也比其他方式快得多，通過網(wǎng)絡(luò)還可以傳遞聲音、圖像和視頻等多媒體信息。通過網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，還可以建立一種新型的協(xié)作方式，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)協(xié)同工作，它消除了地理上的距離限制。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的支持下，銀行系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)異地通存通兌，而且加快資金的流轉(zhuǎn)速度；醫(yī)療專家系統(tǒng)的各科醫(yī)生可以聯(lián)合為一個(gè)病人治療診斷；由科學(xué)家們組成的各個(gè)領(lǐng)域的研究圈通過網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行學(xué)術(shù)交流和研究，及時(shí)發(fā)表最新的思想和研究成果。日常生活中，IP 電話、網(wǎng)上尋呼、電子郵件已成為人們重要的通信手段。網(wǎng)上書店、網(wǎng)上購(gòu)物、網(wǎng)上訂票、網(wǎng)上電視直播、網(wǎng)上醫(yī)院、網(wǎng)上證券交易、電子商務(wù)等正逐漸走進(jìn)普通百姓的生活、學(xué)習(xí)和工作當(dāng)中。在未來，誰擁有“信息資源”，誰能有效使用“信息資源”，誰就能在各種競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)主導(dǎo)地位。

一、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生

最初出現(xiàn)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是廣域網(wǎng)。廣域網(wǎng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)是將分布在很大地理范圍內(nèi)的若干臺(tái)計(jì)算機(jī)互聯(lián)起來。早期的計(jì)算機(jī)主要是指大型機(jī)、中型機(jī)或小型機(jī)。用戶通過連接在主機(jī)上的終端訪問本地主機(jī)與廣域網(wǎng)的遠(yuǎn)程主機(jī)。聯(lián)網(wǎng)主機(jī)主要有兩個(gè)功能：一是為本地的終端用戶提供服務(wù)，二是通過通信線路與路 由器連接，完成網(wǎng)絡(luò)通信功能。由通信線路與路由器組成的網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)完成廣域網(wǎng)中不同主機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)。從邏輯功能上來看，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可以分成兩個(gè)部分：資源子網(wǎng)與通信子網(wǎng)。

世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)的誕生是一個(gè)創(chuàng)舉，任何人都沒有預(yù)測(cè)到計(jì)算機(jī)會(huì)在今天產(chǎn)生如此廣泛和深遠(yuǎn)的影響。當(dāng)1969 年12 月世界上第一個(gè)數(shù)據(jù)包交換計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)ARPANET 出現(xiàn)時(shí)，也沒有人預(yù)測(cè)到計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)會(huì)在現(xiàn)代信息社會(huì)中發(fā)揮如此重要的作用。

第一，通信網(wǎng)絡(luò)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的基礎(chǔ)；第二，計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展?jié)B透到通信技術(shù)中，提高了通信網(wǎng)絡(luò)的各種性能。當(dāng)然，這兩個(gè)方面的結(jié)合都離不開半導(dǎo)體技術(shù)，特別是超大規(guī)模集成電路VLSI 技術(shù)取得的輝煌成就，這是促進(jìn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的重要技術(shù)。如同計(jì)算機(jī)的迅猛發(fā)展一樣，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展也經(jīng)歷了由低級(jí)到髙級(jí)的演變過程。

（一）面向終端的計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)

在計(jì)算機(jī)剛問世后的幾年里，計(jì)算機(jī)數(shù)量非常少，且非常昂貴。后來，用戶可在遠(yuǎn)程電傳打字機(jī)上輸入自己的程序，而計(jì)算機(jī)的處理結(jié)果又可以傳送到遠(yuǎn)程電傳打字機(jī)上并打印出來。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本原型就這樣誕生了。

由于當(dāng)初計(jì)算機(jī)是為成批處理而設(shè)計(jì)的，所以必須在計(jì)算機(jī)上增加一個(gè)接口。于是，就出現(xiàn)了所謂的“線路控制器”，它是最原始的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（有人稱其為第一代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)）。這里，計(jì)算機(jī)是網(wǎng)絡(luò)的中心和控制者，終端圍繞中心計(jì)算機(jī)分布在各處，而計(jì)算機(jī)的主要任務(wù)也還是進(jìn)行成批處理，故稱其為聯(lián)機(jī)系統(tǒng)，以區(qū)別于早先使用的脫機(jī)系統(tǒng)。

當(dāng)人們認(rèn)識(shí)到計(jì)算機(jī)還可用作數(shù)據(jù)處理時(shí)，計(jì)算機(jī)的用戶數(shù)量就迅速增長(zhǎng)。由于可采用較便宜的小型計(jì)算機(jī)充當(dāng)大型計(jì)算機(jī)的前端處理機(jī)，因此這種面向終端的計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)獲得了很大的發(fā)展。一直到現(xiàn)在，大型計(jì)算機(jī)組成的網(wǎng)絡(luò)仍使用前端處理機(jī)。

（二）基于交換的計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)

利用類似電話系統(tǒng)中的線路交換思想將多臺(tái)計(jì)算機(jī)相互連接起來,這種基于交換技術(shù)的通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展起到了極其重要的作用。多年來，從縱橫制直到現(xiàn)代的程控制，其本質(zhì)始終未變。從資源分配角度來看，電路交換是預(yù)先分配線路帶寬的。通話完畢掛機(jī)后即自動(dòng)釋放這條物理通路。

電路交換技術(shù)本來是為電話通信而設(shè)計(jì)的，對(duì)于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)來說，建立通路的呼叫過程太長(zhǎng)，必須尋找新的適合于計(jì)算機(jī)通信的交換技術(shù)。1966 年6 月戴維斯首次提出“分組”這一概念。1969 年12 月，美國(guó)的分組交換網(wǎng)ARPANET 投入運(yùn)行，當(dāng)時(shí)僅有4 個(gè)結(jié)點(diǎn)。ARPANET 的成功。

ARPANET 網(wǎng)的成功運(yùn)行使計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的概念發(fā)生了根本變化，它比第一代網(wǎng)絡(luò)在功能上擴(kuò)大了很多，成為20 世紀(jì)七八十年代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的主要形式。必須指出，分組交換網(wǎng)之所以能得到迅速發(fā)展，很重要的一個(gè)原因就是，分組交換技術(shù)給用戶帶來了經(jīng)濟(jì)上的好處，其費(fèi)用比使用電路交換更為低廉。

（三）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的形成

為了降低網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，早在當(dāng)初設(shè)計(jì)ARPANET 時(shí)專家就提出了層次模型思想。這種情況顯然有利于一個(gè)公司壟斷自己的產(chǎn)品。用戶一旦購(gòu)買了某個(gè)公司的網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)需要擴(kuò)展時(shí)，就只能再購(gòu)買原公司的產(chǎn)品。著名的開放系統(tǒng)互連參考模型（OSI/RM），簡(jiǎn)稱為OSI，它將網(wǎng)絡(luò)劃分為七層，并規(guī)定了每層的功能。它的“開放”思想是：只要遵循OSI 標(biāo)準(zhǔn)，一個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)就可以和位于世界上任何地方（這一點(diǎn)很像世界范圍的電話和郵政系統(tǒng)，這兩個(gè)系統(tǒng)都是開放系統(tǒng)）。OSI 參考模型的推出使網(wǎng)絡(luò)發(fā)展道路走向標(biāo)準(zhǔn)化，現(xiàn)在Internet 已成為全球最大的商用計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)。它遵循OSI/RM 參考模型，由于Internet 仍然使用分層結(jié)構(gòu)思想（但與OSI 參考模型有很大不同），因此Internet 仍屬于第三代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。

（四）局域網(wǎng)的形成

局域網(wǎng)就是在一個(gè)有限區(qū)域范圍內(nèi)將眾多微型計(jì)算機(jī)連接在一起實(shí)現(xiàn)信息交換和信息共享。局域網(wǎng)連網(wǎng)簡(jiǎn)單。由于局域網(wǎng)價(jià)格便宜，傳輸速率高，使用方便，因此局域網(wǎng)得到了快速發(fā)展，特別是微型計(jì)算機(jī)的大量推廣和普及，對(duì)局域網(wǎng)的應(yīng)用起到了極大的推動(dòng)作用。

（五）Internet 時(shí)代的到來

進(jìn)入20 世紀(jì)80 年代末期以來，在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域最引人注目的就是Internet 的飛速發(fā)展。Internet 的原意就是互聯(lián)網(wǎng)。Internet 對(duì)世界的沖擊之大，影響之深是人們所未能預(yù)料的，這就使得20 世紀(jì)90 年代開始進(jìn)入Internet 時(shí)代。特別是21 世紀(jì)，得到了迅猛發(fā)展，成指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)趨勢(shì)，促進(jìn)了寬帶城域網(wǎng)概念和技術(shù)的演變。

三、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)計(jì)算發(fā)展的三大趨勢(shì)

（一）現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

當(dāng)前，從技術(shù)角度來認(rèn)識(shí)現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)向三個(gè)趨勢(shì)方向發(fā)展。第一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)是網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)從傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)向下一代互聯(lián)網(wǎng)方向發(fā)展；第二個(gè)發(fā)展趨勢(shì)是無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)從無線分組網(wǎng)向無線自組網(wǎng)和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)方向發(fā)展；伴隨著前兩條主線發(fā)展的第三個(gè)發(fā)展趨勢(shì)是網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)。

2.從傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)到下一代互聯(lián)網(wǎng)

這一發(fā)展趨勢(shì)中呈現(xiàn)出以下重要特點(diǎn)。

（1）ARPANET 的研究奠定了互聯(lián)網(wǎng)（Internet）發(fā)展的基礎(chǔ)，而聯(lián)系二者的是丁。TCP/IP 協(xié)議。

（2）TCP/IP 協(xié)議體系在互聯(lián)網(wǎng)的成功實(shí)現(xiàn)和廣泛應(yīng)用過程中，強(qiáng)烈的社會(huì)需求促進(jìn)了廣域網(wǎng)、城域網(wǎng)與局域網(wǎng)技術(shù)的研究與應(yīng)用的發(fā)展，而廣域網(wǎng)、城域網(wǎng)與局域網(wǎng)技術(shù)的成熟與標(biāo)準(zhǔn)化，又加速了互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展進(jìn)程。

（3）新型IP 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的研究與設(shè)計(jì)，對(duì)下一代互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展起到了重要的推動(dòng)作用。從發(fā)展趨勢(shì)來看，今后除計(jì)算機(jī)和個(gè)人手持設(shè)備（PAD）之外，手機(jī)、固定電話、相機(jī)、攝像機(jī)以及各種家用電器都會(huì)連接到互聯(lián)網(wǎng)中。

（4）與傳統(tǒng)的客戶/服務(wù)器（client/server，C/S）工作模式不同，對(duì)等（peer to peer，P2P）。工作模式受到學(xué)術(shù)界與產(chǎn)業(yè)界的高度重視，被評(píng)價(jià)為“改變互聯(lián)網(wǎng)的新一代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)”。新的基于P 的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用不斷出現(xiàn)，成為21 世紀(jì)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用重要的研究方向之一。

隨著下一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)日趨成熟，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、電信網(wǎng)絡(luò)與有線電視網(wǎng)絡(luò)從結(jié)構(gòu)、技術(shù)到服務(wù)領(lǐng)域正在快速地融合，成為21 世紀(jì)信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展最具活力的領(lǐng)域。

3.從無線分組網(wǎng)到無線自組網(wǎng)與無線傳感器網(wǎng)這一發(fā)展趨勢(shì)中呈現(xiàn)出以下重要特點(diǎn)。

（1）從是否需要基礎(chǔ)設(shè)施的角度來看，無線網(wǎng)絡(luò)可以分為需要基礎(chǔ)設(shè)施與不需要基礎(chǔ)設(shè)施兩類。802.11 無線局域網(wǎng)與802.16 無線城域網(wǎng)屬于需要基礎(chǔ)設(shè)施的無線網(wǎng)絡(luò)，而無線自組網(wǎng)、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)屬于不需要基礎(chǔ)設(shè)施的無線網(wǎng)絡(luò)。

（2）在無線分組網(wǎng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的無線自組網(wǎng)（Ad Hoc）是一種特殊的自組織、對(duì)等式、多跳、無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，它在軍事和特殊應(yīng)用領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用前景。

（3）當(dāng)無線自組網(wǎng)技術(shù)日趨成熟的時(shí)候，無線通信、微電子、傳感器技術(shù)得到快速發(fā)展。在軍事領(lǐng)域中，研究人員提出將無線自組網(wǎng)與傳感器技術(shù)相結(jié)合的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)）。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（wireless sensor network，WSN）用于對(duì)敵方兵力和裝備的監(jiān)控、戰(zhàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)視與目標(biāo)的定位、戰(zhàn)場(chǎng)評(píng)估、對(duì)核攻擊和生化攻擊的監(jiān)測(cè)，并且在安全、應(yīng)急、醫(yī)療與環(huán)境保護(hù)等特殊領(lǐng)域有著重孥的應(yīng)用前景。這項(xiàng)研究一出現(xiàn)，立即引起政府、軍隊(duì)和研究部門的髙度關(guān)注，被評(píng)價(jià)為“21 世紀(jì)最有影響的21 項(xiàng)技術(shù)之一”和“改變世界的十大技術(shù)之首”。

（4）無線網(wǎng)狀網(wǎng)（WMN）是無線自組網(wǎng)在接人領(lǐng)域的一種應(yīng)用。WMN 又稱為無線網(wǎng)格網(wǎng)。作為對(duì)無線局域網(wǎng)、無線城域網(wǎng)技術(shù)的補(bǔ)充，它將成為解決無線接入“最后一公里”問題的重要技術(shù)手段之一。

（5）無線網(wǎng)絡(luò)是增強(qiáng)人類共享信息資源的靈活性，那么無線傳感器網(wǎng)絡(luò)將會(huì)改變?nèi)祟惻c自然界的交互方式。

4.網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)

具體來說，就是嚴(yán)格按照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加工和管理，采用統(tǒng)一的技術(shù)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)要求，對(duì)網(wǎng)上信息資源進(jìn)行整合，使其處于有利于網(wǎng)上傳遞與檢索的良性狀態(tài)，提高網(wǎng)絡(luò)信息資源的檢索效率。

網(wǎng)絡(luò)在帶來便利的同時(shí)，計(jì)算機(jī)病毒、黑客攻擊、網(wǎng)上竊密及有害信息傳播等安全問題也日益凸顯。但有些圖書館對(duì)信息安全缺乏應(yīng)有的認(rèn)識(shí)和警惕性，有必要強(qiáng)化網(wǎng)絡(luò)信息的安全措施。

這一發(fā)展趨勢(shì)中呈現(xiàn)出以下重要特點(diǎn)。

（1）網(wǎng)絡(luò)安全是現(xiàn)實(shí)社會(huì)的安全問題在網(wǎng)絡(luò)虛擬社會(huì)中的反映。現(xiàn)實(shí)世界中真善美的東西，網(wǎng)絡(luò)虛擬社會(huì)中都會(huì)有。同樣，現(xiàn)實(shí)世界中丑陋的東西，在網(wǎng)絡(luò)虛擬社會(huì)中也會(huì)出現(xiàn)，只是在什么時(shí)間點(diǎn)，以什么形式表現(xiàn)的問題，可能表現(xiàn)形式不一樣。網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)是伴隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展的，永遠(yuǎn)不會(huì)停止。

（2）網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)的發(fā)展驗(yàn)證著“魔髙一尺，道髙一丈“的古老哲理。在“攻擊-防御-新攻擊-新防御”的循環(huán)中，網(wǎng)絡(luò)攻擊技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)反攻擊技術(shù)相互影響、相互制約，共同發(fā)展，這個(gè)過程將一直延續(xù)下去。目前，網(wǎng)絡(luò)攻擊已從當(dāng)初的顯示才能、玩世不恭，逐步發(fā)展到經(jīng)濟(jì)利益驅(qū)動(dòng)的有組織犯罪，甚至是恐怖活動(dòng)。

（3）正如現(xiàn)實(shí)世界危害人類健康的各種“病毒”（它只會(huì)隨著時(shí)間演變，不可能滅絕）一樣。計(jì)算機(jī)病毒也會(huì)伴隨著計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展而演變，不可能停止和消失。只要人類存在，就一定存在危害人類健康的病毒。只要計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)存在，計(jì)算機(jī)病毒就一定會(huì)存在。網(wǎng)絡(luò)是傳播計(jì)算機(jī)病毒的重要渠道，計(jì)算機(jī)病毒是計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)永遠(yuǎn)的痛。

（4）網(wǎng)絡(luò)安全是一個(gè)系統(tǒng)的社會(huì)工程。網(wǎng)絡(luò)安全研究涉及技術(shù)、管理、道德與法制環(huán)境等多個(gè)方面。網(wǎng)絡(luò)的安全性是一個(gè)鏈條，它的可靠程度取決于鏈條中最薄弱的環(huán)節(jié)。實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)安全是一個(gè)過程，而不是任何一個(gè)產(chǎn)品可以替代的。人們?cè)诩訌?qiáng)網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)研究的同時(shí)，必須加快網(wǎng)絡(luò)法制建設(shè)，加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)法制觀念與道德的教育。

從當(dāng)前的發(fā)展趨勢(shì)看，網(wǎng)絡(luò)安全問題已超出技術(shù)和傳統(tǒng)意義上計(jì)算機(jī)犯罪的范疇，已發(fā)展成為國(guó)家之間的一種政治與軍事的手段。各國(guó)只能立足于自身，研究網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)，培養(yǎng)專門人才，發(fā)展網(wǎng)絡(luò)安全產(chǎn)業(yè)，構(gòu)筑網(wǎng)絡(luò)與信息安全保障體系。

結(jié)語

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)自20 世紀(jì)60 年代末誕生以來，以異常迅猛的速度在發(fā)展，并得到廣泛的應(yīng)用和普及，任何人都沒有預(yù)料到計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)在現(xiàn)代信息社會(huì)中扮演如此重要的角色。