计算机网络的发展历程可以被划分为四个主要阶段,每个阶段都有其独特的特征和技术进步。第一个阶段始于20世纪60年代,以单个计算机为中心的面向终端的网络系统。这个时期的网络主要是为了批量处理信息,但存在响应时间长、系统可靠性低的问题。一旦主计算机故障,整个网络就会瘫痪。
第二个阶段在20世纪70年代,引入了以分组交换网为中心的多主机互连系统,旨在克服第一代网络的缺点。分组交换借鉴了电路交换的概念,但针对数字信号的特点进行了改进。传统的电路交换技术在通信过程中用户会独占信道资源,不适合计算机网络中数据的突发性和速率差异。1964年,巴兰在兰德公司的报告中提出了存储转发的概念,而英国NPL的戴维德在1966年首次提出“分组”概念。ARPANET的诞生,1969年12月,标志着分组交换网的开始,这被视为现代电信时代的里程碑。
分组交换网络由节点交换机和链路组成,数据报文被分割成小数据块,每个分组前加上控制信息,如目的地址和源地址等,通过存储转发机制进行传输。这种方法允许动态分配信道带宽,提高了网络效率和可靠性。与电路交换相比,分组交换在网络延迟、资源利用率和适应性方面具有显著优势,但也存在传输延迟不一致等问题,不太适合实时通信需求。
分组交换网络的优点包括:
1. 灵活性:动态分配信道资源,根据网络流量实时调整。
2. 可靠性:单个节点故障不会影响整个网络。
3. 资源利用率:数据突发时,分组存储转发避免了线路空闲。
4. 适应性:不同速率的设备可以有效通信。
然而,其缺点如传输延迟和非恒定的延迟时间,对需要即时响应的通信应用是个挑战。随着技术的发展,分组交换网络已经演变为现代互联网的基础,支持了各种复杂的服务和应用程序,如TCP/IP协议栈,确保了全球范围内的数据传输和交互。