40年网络技术发展历程

　　网络技术又称计算机通信或数据通信，主要研究的是安全、可靠和高效地传递计算机或其它设备产生的数据信号。“数据信号”是相对于传统电信中的“话音信号”和传统广播电视中的“视频信号”而言。因为在网络技术诞生前，话音和视频都是模拟信号。数据信号多为计算机产生的数字化信号，并且呈现出与话音和视频信号诸多不同的传输特点。

　　古代数据通信主要以声光为载体，例如旗语和击鼓等，只能在可视或可听的短距离内传输，可靠性差、速度慢、保密性低。由于缺乏现代数据通信中的“信令平面”，可以传递的信息只能事先约定好并且无法实时协商，导致可传递信息量少。当然，中国古代的烽火通信系统相当发达，已经具备了现代数据通信中“中继”的概念，可以将少量军情信息快速“中继”到首都甚至全国各地。但因仍没有“信令平面”，“周幽王烽火戏诸侯”才得以上演成一场历史“悲剧”。

　　当电替代声光作为信息载体后，远距离和大数据超的快速信息传递才得以实现。首先是可传送少量文字信息的电报网的出现。19世纪30年代，由于铁路迅速发展，迫切需要一种不受天气影响并且比火车跑得快的通信工具，这足促进电报产生的社会基础。1838年，美国人塞缪尔?莫尔斯(Samuel Finley Breese Morse)发明了莫尔斯电码，以点和划形式传递离散的文本信息，被认为是现代数据通信的原型，开启了电子通信时代的新纪元。电报网通信方式简单，内容单一，可传送的信息量也少。

　　人们在使用电报网传递文字信息的几十年后，新闻业和摄影业等对远距离传送图片的需求不断增加。1843年，英国发明家哑历山大?贝恩(Alexander Bain)就已经发明了传真技术，但直至20世纪初，随着图片传送需求的增加，法国摄影协会成员爱德华?贝兰(Edward Berlin)制成了相片传真机之后，传真才开始在商业上规模化应用。1925年，美国电报电话公司的贝尔研究所研制出相片传真机并在电报网上使用。由于电报网的传输速度和普及范围所限。传真只应用在新闻、军事、公共安全和医疗等特殊部门。为了扩大传真的使用范围，1968年美国率先在公用电话网上开放传真业务，世界各国相继利用电话网开展传真业务。自此，传真开始了大发展阶段。

　　与此同时，电报一这一最早的现代数据通信技术，在经过多年的混乱竞争之后，因在传递图片的业务上没有发展等原因而陨落。传真技术在20世纪80年代中期达到了巅峰，成为普通办公环境中不可缺少的工具。但是近年来随着互联网上电子邮件和网络传真技术的快速发展和应用，传统传真业务呈大幅下降趋势，仅在某些特殊的场景下具有不可取代的位置。

　　1、网络技术理论准备阶段(1960-1970)

　　20世纪60年代，随着计算机日益广泛的应用，产生了计算机之间大规模数据通信的需求。最初的计算机通信都是通过拨号联网，基于电话网和调制解调器实现的。传输速度低、可靠性差，效率低.价格高(大容量廉价的光通信技术当时还没有出现)。这种基于电话网的、通过调制解调器方式的数据通信模式(类似电话网的传真模式)，根本无法满足未来计算机大规模组网和突发式、多速率通信的需求。

　　20世纪60年代，美国兰德公司(Rand)的Paul Baran。英国国家物理实验室(NPL)的Donald Davies和麻省理工学院的博士生Leonard Kleinrock，从不同的角度提出了目前被称为“包交换”的网络技术。包交换技术将用户传送的数据分成若干比较短的、标准化的“分组”(或称包)进行交换和传输，每个分组由用户数据以及必要的地址和控制信息组成，从而保证网络能够将数据传递到目的地。分组交换是以分组为单位进行存储、转发的。分组到达交换机后，先存储在交换机中，当所需要的输出电路空闲时，再将该分组发送接收端。这种思想完全不同于电话网所采用的电路交换技术：电话网用户通话前先建立连接，通话时独占资源。包交换技术目前已经成为数据、话音和视频通信的共用技术。

　　20世纪60年代，计算机界和电信业都意识到了这一新技术的历史意义。计算机界从需求的角度意识到：网络技术将成为计算机最重要的功能之一，是计算机技术发展的必然;而电信业从供给的角度意识到：计算机通信将是继话音通信之后，又一种前景广阔的电信“增值”业务，是电信技术发展的必然。

　　由于不同的利益诉求、技术背景、人员结构和政策环境等，再加上各种政治斗争和国家利益，导致了计算机界和电信业在网络技术方面长达30余年的技术路线之争，电信数据网和计算机网络的技术发展方向分道扬镳，直到近年来才走向了“融合”。

　　2、网络技术竞争阶段(1970-1993)

　　2.1电信数据网

　　20世纪60年代是数据通信技术的发展初期，当时的数据终端没有智能化，电信部门所能提供的网络是模拟电话网络，数据通信是在模拟线路上进行的，传输质量差，噪声干扰大。

　　20世纪70年代出现低速时分多路复用器和调制解调器，这个时期的数据通信通过公用电话网进行，传输质量有所提高。20世纪70年代末出现的分组交换技术x.25采用统计复用技术，大大提高了通信线路的利用率、可靠性和质馕，在相当一长段时间内成为厂数据通信的主流，在全世界范围内也大规模建设了基于x.25的电路交换公众数据网。随着局域网的发展，基于X.25的电路交换公众数据网成为世界范围的“互联网”。

　　20世纪70年代中期，美国已经出现了用户对高速优质专线业务的需求。美国AT&T公司开始向用户提供数字数据网(DDN)业务。随着传输网络的数字化发展和改造，由最初的模拟线路、伪同步数字网(PDH)再到同步数字网(SDH)，DDN以其灵活的接入方式和相对较短的网络延迟，受到了世界各地用户的欢迎，曾一度得到了广泛的发展。直到进入21世纪，才逐步被其它技术所替代。

　　20世纪80年代，产生了综合业务数字网(ISDN)技术。但由于ISDN标准化的过程太慢.以及异步传递模式(ATM)、帧中继(FR)和IP等技术的兴起.ISDN逐步成为一种典型的窄带接入技术。

　　进入20世纪80年代，随着数据业务进一步发展以及网络传输质量的改善。基于x.25的分组交换网络暴露出很多缺点，无法适应当时的业务发展需求。帧中继和ATM技术作为x.25的改善型技术被提出，尤其是ATM技术在当时被认为是宽带ISDN(B-ISDN)的承载技术而得到了大力发展，ATM骨干网络替代x.25网络成为互联网的骨干网络。ATM的出现使端到端的高速、有服务质量(QoS)保证的数据业务成为可能，但ATM最终没能取代IP进入用户桌面应用。

　　进入21世纪后，随着技术的发展，路由器技术在吸取了ATM技术的精髓之后获得了技术性的突破，吉比特线速转发的路由器被研发成功，光传输技术的发展使得以太网在单模光纤上的传输距离最大可以达到600km以下。因此，IP网络逐渐取代ATM网络成为互联网的主体网络，ATM则逐渐退出历史舞台。

　　2.2计算机网络

　　1946年第一台数字计算机问世时，还没有计算机通信的概念。最早的计算机通信网是面向终端的联机系统，结构是一台主机通过物理线路连接多台终端。一方面，随着计算机技术的发展，多主机间进行通信从而构成一个分布式的系统共享信息，成为一个越来越强烈的需求;另一方面，人们早就意识到与所有用户间设立连接线路的技术路线非常不经济，不适于计算机通信。

　　1969年包交换技术在美国阿帕网(ARPANET)投入运行，虽然当时只有4个节点，但已经奠定了，计算机网的基本型态与功能。1973年，英国的NPL也开通了分组交换试验网。此外，法国也于1973年开通了CYCLADES试验网，首次引入了通过终端(而不是网络)来保证数据有效传送的概念.这一思想被互联网后来的核心技术传输控制协议/IP/TCP/IP)继承了下来，影响了整个互联网的发展。欧美国家为分组技术建立的试验网。培养了大量的研究人员与工程技术人员。这砦都成为后来计算机网络发展的基础。

　　1974年，IBM提出了一个私有系统网络体系(SNA)，对计算机网络功能严格按照功能进行了层次的划分。计算机网络体系结构的出现，是计算机网络理论上的一个飞跃，大大加快了计算机网络研发的工作。在当时不同厂家，有着不同的体系结构，为了建立一个统一的计算机网络体系，国际标准化组织(ISO)在1977年成立机构研究这个问题。在SNA基础上提出一个著名的开放系统瓦联参考模型(OSI/RM)，这是一个复杂且完备的模型，出现在当前各个计算机网络教材中以帮助理解计算机网络的基本原理与概念。但由于OSI模型过于复杂也难以实现，使得它停留在了只是一个“参考模型”的地位上。SNA的出现与OSI参考模型的推出，也意味着计算机网络进入了一个私有协议与公开标准互相竞争的时代。这一时代一直到巨联网的出现才最终结束.公开标准全面胜出。

　　计算机网络从20世纪60年代末至今，新技术不断出现，也有很多被淘汰，多种技术的竞争推动了互联网的出现、发展与普及。其中，有2种技术对互联网的出现有非常深刻的影响并延续到今天(已经超过了35年的生命期，并且没有停止使用的迹象)：一个是实现单个实验室和企业内部计算机连接的、以以太网为代表的局域网技术;另一个是可以实现跨地域和跨异构网络通信的、以TCP/IP技术为代表的广域网互联技术。