计算机通信网络方向就业前景

计算机网络是计算机技术和通信技术结合的产物，计算机网络的发展历史与通信技术的发展紧密相关。计算机网络起源于20世纪50年代，经过近60年的发展历程，形成了今天能全球互联、支持多媒体信息传输、能实现高速传输的计算机网络。计算机网络的发展可以概括的分为五个阶段：

①面向终端的集中式联机网络系统；

②多个计算机互连的分布式计算机网络；

③统一网络体系结构、遵循国际标准的计算机网络；

④光纤、宽带、高速的计算机网络，网络得到广泛应用的时代；

⑤IPv6、移动网络、云计算、物联网时代。

1.1.1　面向终端的集中式联机网络系统

集中式联机网络系统，就是一台中央计算机连接大量分散在不同地理位置的终端的网络系统。用户可以通过这些连接在不同地理位置的终端共享这台中央计算机的资源。图1-1给出一个集中式联机系统的示意图。

图1-1 集中式联机系统

历史上典型的联机网络系统是1951年美国麻省理工学院林肯实验室为美国空军设计的称为SAGE的半自动化地面防空系统。该系统将17个防区的计算机，通过通信线路连接起来，形成联机计算机系统，自动引导飞机和对导弹进行拦截。这个系统最终于1963年建成，被认为是计算机技术和通信技术结合的先驱。

集中式联机网络系统的另一典型例子为20世纪60年代美国航空公司与IBM公司研制成功飞机订票系统SABRE—l。这个系统由一台中央计算机与全美范围内的2 000个终端组成，这些终端采用多点线路与中央计算机相连，完成全美的航空售票业务。

以上两个系统都有这样的共同特点，即除了一台中心计算机以外，其余的终端设备都没有数据处理的能力，仅有数据输入、输出的能力。数据的处理是通过终端的输入功能送到中心计算机，经中心计算机处理后送到终端输出。在集中式联机网络系统中，随着连接的终端数目的增多，为了使承担数据处理能力的中心计算机减轻负荷，在通信线路和计算机之间设置了一个通信控制器，专门负责与终端之间的通信控制，于是出现了数据处理和通信控制的分工。这种分工中由于使用专门的通信控制器实现通信控制，使中心计算机集中进行数据处理，能更好地发挥中心计算机的数据处理能力。另外，在终端较集中的地区，设置集中器和多路复用器，将通过低速线路传输的终端连至集中器或复用器，然后通过高速线路、调制解调器与远地中心计算机的前端机相连，构成如图1-2所示的远程联机系统，提高了通信线路的利用率，节约了远程通信线路的投资。

图1-2中H为计算机主机，CCU为通信控制处理机，M为调制解调器，T为终端。

图1-2 远程联机系统

集中式联机网络系统的设计思想主要是解决早期计算机主机比较昂贵，不可能每个用户拥有一台主机，通过多个终端连接计算机，实现多个用户共享一台主机的目的。随着计算机价格的日趋下降，集中式联机网络系统已被通过通信线路将计算机—计算机互连的分布式网络即第二代计算机网络所代替。

1.1.2　多个计算机互连的分布式计算机网络

1969年美国国防部高级研究计划局DAPRA（Defense Advanced Research Projects Agency）建成的ARPA网，标志着计算机与计算机互连的分布式网络的兴起。

ARPA网最初的目标是借助现有的通信系统，使和通信系统连接的计算机系统之间能够相互进行数据通信和共享资源。当时ARPA网只有4个节点，以电话线路作为通信主干网络，两年后，建成15个节点，进入工作阶段。此后，ARPA网的规模不断扩大。到20世纪70年代后期，网络超过60个，主机100多台，地理范围跨越了美洲大陆，连通了美国东部和西部的许多大学和研究机构，而且通过通信卫星与夏威夷和欧洲等地区的计算机网络相互连通。ARPA网是一个成功的系统，它在概念、结构和网络设计方面都为后继的计算机网络的发展打下了基础。

ARPA网的主要特点：

①资源共享；②分散控制；③分组交换；④专门的通信控制处理机IMP；⑤分层的网络协议。

这些特点往往被认为是现代计算机网络的一般特征。图1-3给出一个ARPA网的示意图。

图1-3 ARPA网结构

ARPA网的结构是负责信息处理的计算机H和负责通信控制的接口信息处理机IMP及通信线路构成的通信网组成计算机网络，它也是今天的分布式网络的典型结构。

ARPA网采用了分组传输方式，在数据发送时，将一个大的数据块划分成若干小的数据块，并对每一个小的数据块进行编号，每个小的数据块成为分组，每一个分组单独选择路由进行传输，再根据各个分组的编号重新将分组组装成原来的大的数据块。分组传输为能很好地利用网络链路资源，大大提高传输效率，直到网络技术发展到今天，仍然在使用分组传输技术。

ARPA网的出现，第一次提出了网络分层的概念，网络分层将完整的网络功能分解成若干子功能，每个子功能由不同的层次来共同实现，同层间按照协议进行通信，层间的信息交互通过接口实现，网络分层思想使网络体系结构变得清晰，各层的设计与实现可以由独立的软件、硬件完成；网络分层使复杂的网络系统变得清晰简单，便于厂家设计网络产品，成为了今天网络体系结构的构架标准。

ARPA网自1969年投入运行以来，以它的可靠服务证明了ARPA网技术的优越性。在ARPA网以后，又用同样的技术建立了一个军用网络MILNET，后来又从美国扩展到欧洲，称为MINET。MILNET和MINET都连到ARPA网上。这以后，开通了两个卫星网SATNET和WIDDEBAND，也连到了ARPA网上，再加上许多大学和政府的局域网也陆续加入ARPA网，形成了一个带数百万台主机和超过千万用户的ARPA网际网，形成了今天著名的Internet网的最早形态。

ARPA网的形成及它显示出的优越性，推动了计算机网络的迅猛发展，形成了20世纪70年代中后期广域网络大发展的时期，在这个时期很多国家的政府部门、研究机构和公司都在发展各自的分组交换广域网。

随着人们对组网的技术、方法和理论的研究日趋成熟。为了促进网络产品的开发，各大计算机公司纷纷制定了自己的网络技术标准，相继推出了自己的计算机网络体系结构，IBM公司的SNA（System Network Architecture）和DEC公司的DNA（Digital Network Architecture）是两个著名的例子。

1994年IBM公司首先推出用于计算机网络产品的设计规范SNA（System Network Architecture），SNA描述了网络部件的功能以及通过网络传输信息和控制配置和运行的逻辑构造、格式和协议等。它主要用于集中式面向终端的计算机网络。1976年SNA将一台主机和它的终端设备连成树形网络，并进一步扩展成带树形分支的多台主机的互联网络，1979年SNA去掉上述限制，允许用户之间进行通信，从而形成比较完善的分布式网络体系结构。

1975年DEC公司宣布了自己的网络体系结构DNA（Distributed Network Architecture），它诞生时就强调分布式而不是集中式的网络体系结构。1978年DEC公司推出自己的第二代网络体系结构，它能在实时、分时和多任务操作系统上运行，并支持对远程资源的操作。1980年DEC推出第三代网络体系结构，它增强了分布式管理，并可进行路径选择和多点通信，网络的节点可达255个。

SNA和DNA这两个网络体系结构的推出，大大推动了网络的发展，以后凡是按SNA网络体系结构组建的网络都称为SNA网，而凡是按DNA组建的网络都称为DNA网。

1.1.3　统一网络体系结构、遵循国际标准的计算机网络

20世纪70年代后期，网络已经有了较大的发展，世界上已经有很多计算机网络在运行。由于它们大多都是计算机公司自己研制的网络，这些网络技术标准只是在一个公司范围内有效，遵从自己公司指定的某种标准，这些网络能够互联的网络通信产品，也只能是同一公司生产的网络通信产品。这种没有统一的网络体系结构、各自为政的状况使得用一个公司的计算机网络产品很难和另一公司的计算机网络产品互联，进行通信，不能互联的原因是它们的网络体系结构、网络遵循的标准不一样。然而要充分发挥计算机网络的效益，就应当使不同厂家生产的计算机网络产品组建的网络能够互联，能进行通信。

要使不同厂家生产的计算机网络产品能够互联进行通信，就需要制定一个国际范围的网络标准，不同厂家生产的计算机网络产品都遵循这个国际范围的网络标准，就能够互联进行通信。20世纪70年代后期，国际标准化组织意识到了这个问题，开始着手制定网络的国际标准。

1977年国际标准化组织（ISO）的SC16分技术委员会（TC97信息处理系统技术委员会）开始着手制定国际范围的网络标准——“开放式系统互联参考模型”—OSI／RM（Open System Interconnection／Reference Model）作为国际标准。

OSI规定了网络的体系结构以及互联的计算机之间的通信协议，遵从OSI网络体系结构及协议的网络通信产品都是所谓的开放系统。也就是说只要遵循OSI标准的网络系统就可以和位于世界上任何地方的、也遵循这个标准的其他网络系统互联，进行通信。这种统一的、标准化的产品市场给网络技术的发展带来了网络市场的繁荣，推动了互联网络的快速发展，开创了计算机网络的新纪元。

计算机网络发展历程的另一方面是局域网LAN（Local Area Network）的发展。20世纪80年代，微型计算机产品有了极大的发展，由微型机构成局域网的技术得到了相应的发展。

鉴于广域网原来出现的问题，局域网的发展一开始就注意标准的问题，一开始就着手制定统一的局域网标准。1980年2月美国电气电子工程师协会提出的IEEE802局域网标准出台，后来被国际标准化组织采纳，作为LAN的国际标准，称为ISO8802标准。

由于局域网厂商从一开始就按照标准化、互相兼容的方式生产局域网产品，这种标准化的结果，使用户在建设自己的局域网时选择面更宽，设备更新更快，促进了局域网的快速发展，经过20世纪80年代后期的激烈竞争，局域网厂商大都进入专业化的成熟时期。

1.1.4　光纤、宽带、高速计算机网络，网络得到广泛应用的时代

自20世纪90年代以来，计算机网络技术有飞跃的发展，高速光纤和光器件的成熟，高速交换技术的出现，使传输速率不断提升，已经达到1Gbps、10Gbps的网络速率，40／100Gbps的局域网标准已经形成并向外宣布。高性能、低价格的计算机的推出，丰富的网络设备产品都成为计算机网络大发展的催化剂，大大促进了计算机网络的发展。

信息时代的到来、信息高速公路的建立、Internet互联网的迅速扩大，使得计算机网络应用更加广泛；管理信息系统、办公室自动化、高性能计算、网络媒体服务、网上购物等形成计算机网络应用的巨大市场。网络技术和计算机技术的大发展形成了“不进入网络的计算机，就不能称之为计算机，网络就是计算机”的新概念。

1.1.5　IPv6、移动互联网、云计算、物联网时代

进入21世纪，网络进入了IPv6、移动互联网、云计算、物联网时代。随着网络的日益普及和业务的广泛开展，网络出现了IP地址枯竭的问题。32位的地址表达，只有40亿个网络地址的第一代IPv4网络发展至今已经使用30多年，2011年国际互联网名称和地址分配公司ICANN公布IPv4网络地址的最后一批资源已经在全球分配完毕。这意味着IPv4网络地址已成为基于IPv4发展起来的互联网可持续发展的瓶颈，将使全球在互联网基础上拓展的移动互联网、云计算、物联网等新兴业务，因为没有网络地址可用而无法继续开拓新的业务。这个问题早在十几年前人们就注意到了，于是国际互联网工程任务组设计了128位地址表达，技术更加先进成熟的IPv6网络。IPv6，除了具有足够的地址空间之外，还具有许多比IPv4更加强大的新功能。基于IPv6所具备的互联网可持续发展优势和成熟的技术，许多发达国家制定了明确的IPv6发展路线图。在政府层面，2010年6月前美国政府机构网络已经切换到IPv6，并将于2014年完成全国性的IPv6升级改造。2010年年底欧盟的1／4企业、政府机构和家庭用户已经切换到IPv6。在应用商层面，日本NTT公司基于IPv6网络地址的IPv6网络已经全面应用。我国也在积极发展IPv6网络，现在已经建成的基于IPv6网络地址的大规模下一代互联网示范网络，已经有多所高校、科研单位以及企业建设了IPv6驻地网，同时还积极参加国际上的IPv6网的各种研究项目。

移动网络指基于浏览器的Web服务，移动网络使用手机、掌上电脑等移动设备连接到公共网络。移动网络是21世纪另一个发展前景巨大的网络应用，它已经在亚洲和欧洲的部分城市发展迅猛。苹果公司推出的iPhone系列产品是美国市场移动网络的一个标志事件。这仅仅是个开始。在未来的10年的时间将有更多的网络服务可通过移动设备来实现。

21世纪是云计算的时代。云计算是一种基于Internet的超级计算模式，在远程的数据中心，几万甚至几千万台电脑和服务器连接成一片，具有每秒超过10万亿次的运算能力，为用户提供网络服务。如此强大的运算能力几乎无所不能。用户通过电脑、笔记本、手机等方式接入数据中心，按各自的需求进行信息检索、数据存储和科学运算。

物联网是21世纪信息技术的重要组成部分。物联网是在互联网基础上的延伸和扩展的网络，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信。物联网通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。

21世纪，随着网络速率、安全性、可靠性的不断提升；IPv6巨大无限的地址空间；语音、数据、视频业务全方位地支持；物物相连的物联网络；无处不在的移动网络及高性能的智能终端，加上呈爆炸性增产的巨大网民数量和网络业务，正在开创21世纪网络新时代、新纪元。