整个90年代是计算机网络通信技术迅速发展的年代，其特点是以计算机技术、光纤传输技术为中心，向着高速、多媒体通信的方向发展。由于模拟信号数字化技术的普及应用，原先是单独的计算机数据通信，现今可以和语音、视频等传统的模拟信息通信相结合，使计算机通信和电话、传真、广播电视等通信方式互相结合起来，逐步合成单一化的通信体系。作为通信系统的组成部分，局域网(LAN)，城域网(MAN)和广域网(WAN)技术，在90年代都有大的发展，目前，数据、文字、话音、图像和视频等多媒体信息通信已成为现实，综合业务数字网络(ISDN)技术已经成熟，多种通信交换，包括电路交换和分组交换；多种信道，有线和无线信道，包括绞线对电缆、同轴电缆、光缆、地面微波、卫星信微信道互相结合，交织成复合的通信网络，跨越了时空限制，在全球范围内传播信息。最有代表性的通信应用是因特网通信，它在全球范围内， 结合了WAN、LAN和单机的通信技术，是目前世界上规模最大、覆盖范围最广、通信节点数最多的全球性通信网络。为世界范围内的新闻通信、文化和科学技术传播、商业广告、信息咨询及至人们生产、工作和生活等一切方面，创造前所未有的通信条件，给人们营造了一个全新的传播信息的环境。 计算机网络通信和广义的信息通信技术的演进过程中，主要的技术是计算机网络技术。计算机网络技术的发展，已经历经40年的历史。从60年代的大型主机终端网络通信体系，典型的如IBM的SAN(体系网络结构)，以及后来演变成因特网的ARPAnet，到70年代中期开始流行的小型计算机网络，典型的如DEC公司的DECnet，这类计算机网络的结构特点是层次型的网络。80年代初开始发展局域网络技术。同时由于以IBM PC为代表的个人计算机的普及应用，到80年代中期局域网技术的应用得到迅速发展和普及。局域网的应用开创了客户机/服务器的计算模式。这一演变使计算机网络从层次式结构改变成平面型结构。使过去集中在主机上的计算改变成分布式计算。这个时期，在计算机网络的体系结构上，为了改进异种计算机互连通信的状况，由国际标准化组织公布了开放系统互连参考模型(OSI RM)。有代表性的LAN技术，除了以太网(ETHERNET)和令牌环(TOKEN RING)网以外，还发展了在光纤介质上运行、通信距离更远的FDDI(光纤分布式数据接口)，用作局域网的干线或者园区网。70年代以前的计算机远程通信，主要使用SAN的SDLC(同步数据链路控制)协议。它通信速率低，一般在2.4kb/s到19.2kb/s，以后发展到使用PPP(点对点)协议，链路级使用HDLC(高级数据链路控制)协议。70年代中期，发展的X.25通信协议，在同轴电缆上远距离传送分组数据，成为公共的数据通信网络，每个端口的速率为64kb/s。80年代中期，在X.25协议的基础上，开发成帧中继(FRAME RELCY)技术。它是在光纤介质上传送长短不等的数据帧。帧中继技术在光缆上传送信息，提高了传输品质，使速率得到大幅度提高。最高速率可以达到T3(44.7Mb/s)，到目前它仍然是远程数据通信的主要手段。帧中继通信协议，是对数据通信优化设计的。它规定的长短不等的数据帧，不适用于要求小延时特性的动态信号(如话音，视频)的通信。为了适用于多媒体通信，在80年代末发展了一种新的称为信元(Cell)中继的通信协议。信元中继使用短的、固定长度的数据包作为传送信息的单位。每个信元只有53个字节。规定在光纤介质上运行信元中继通信，以便发挥信元中继通信高效率、低延时的性能。利用信元中继技术，开发出了多种适用于多媒体通信的网络，例如宽带ISDN和ATM网络就是使用信元中继的网络。 90年代是新型网络技术集中发展的年代。例如，因特网的应用热潮，就发生在1993年。因特网(Internet)的起源可以追溯到1969年美国国防部研究设计局开发的ARPAnet。它最初是一种主机终端型的层次网络。它的传输层，网络层协议为TCP/IP，所以又称为TCP/IP网络。多年来，为了吸引众多的开发者和用户帮助TCP/IP网络的发展，它免费向美国国内外的许多大学和研究机构开放使用，同时为它开发新的软件。这个过程中，研究开发UNIX操作系统的单位，把TCP/IP协议植入UNIX系统的内核中，使得使用UNIX系统的计算机成为TCP/IP网络通信节点的主机。以后TCP/IP网络不断改进，从原来的专用网络演变成开放的公共网络，网络上可使用的软件迅速增多，网络技术也不断更新。由于商业用户不断增加，1983年，把军用部分和商用部分分开，商用部分仍名Internet，向全世界用户开放。90年代初，因特网的应用以爆发般的速度，突然加速推广开来，其原因在于1991年因特网中加进了环球网(WWW，也称万维网)技术，另外又开发了供客户机用的访问WWW服务器的工具软件—浏览器。WWW是一种分布式多媒体超文本系统。超文本结构是信息的组织形式不是简单地按某种顺序排列，而是用复杂的网状交叉索引对不同来源的信息加以链接。浏览器软件是在客户计算机上用以访问某个WWW服务器的工具软件，有了它，人们可以方便地使用自己的计算机向有关的WWW查询、检索，获取所需的信息。有了这项技术，就以我国为例，在90年代初，还只是少数科学研究机构，把自己的计算机接入因特网，经过数年来的迅速发展。目前使用因特网的单位和个人用户，已经发展成相当大的规模，总数已超出上百万个用户。 应当指出，在计算机网络技术的发展中，网络软件技术起着重要的作用。例如OSI模型中，除了物理层以外，其他的六个层次，如数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用接口层，全部由软件实现，它们构成网络操作系统(NOS)；又如，构成WWW的分布式多媒体超文本系统，以及浏览器工具，完全用软件构成。90年代中期发展的虚拟LAN技术，它依靠LAN交换技术形成，但是虚拟LAN的管理，也必须使用相应的软件技术，如局域网，广域网的网络管理软件，包括网络构成拓补图，设备配置，故障查找，测试，日常行动记录等，都由软件实现。此外，80年代以来发展的许多种网络设备，除了交换机主要由硬件实现其功能外，其他如路由器，网关等，其中都配备了相应的软件。 80年代中期以来，计算机网络设备技术也有很大发展，多种基础网络设备产品，如各种网络接口卡，集线器和智能化集线器，特别是各种交换机，如LAN交换机，ATM/LAN交换机，企业网中使用的干线网络交换机等，种类，规格不断增加，交换机的性能，包括交换速率，提供的端口数逐步提高，在高性能企业网的组成中发挥重要的作用。在大型、结构复杂的互连网络Internetwork中，交换机在很大程度上代替了原先在80年代广泛使用的路由器。目前路由器主要用在广域网中的中间节点、以及企业网和广域网相接口的边界位置上。由于网络通信设备技术的发展，可以提供多种性能规格的网络设备，使网络系统集成很是方便。 在90年代，有关构成网络系统组成部分的LAN和WAN技术，有着很重要的发展。以下分别较详细的讨论使用最普及的以太网技术和新型的ATM网络技术在九十年代的发展和应用。 以太网技术的发展和应用 80年代中期由IEEE制订的802.3LAN标准，是在Xerox、DEC、Intel三家公司开发的以太网基础上制订的。以太网采用有碰撞检测的载波侦听多路访问(CSMA/CD)介质访问控制(MAC)机制，管理各个节点设备在网络总线上发送信息。初期的以太网是用同轴电缆作成的总线型拓朴的网络，数据通信速率为10Mb/s。由于以太网的性能价格比高，容易普及使用，特别是在我国，几乎绝大部分的局域网都采用以太网技术。用同轴电缆安装局域网在敷设电缆布线时，不很方便，特别是使用粗同轴电缆的情况。80年代后期，由IEEE发展和制订了一种称为10BASET的新型以太网标准，使用普通电话接线用的UTP(不屏蔽绞线对)电缆布线，并且使用集线器提供连接节点设备的端口，把原来的以太网在物理上是总线型的拓朴，改变成星型的拓朴，但是在逻辑上仍是总线型的。10Base-T以太网出现以来，虽然从集线器到节点设备的接线距离限在100m以内，但是由于它的电缆布线和建筑物内的电话布线相兼容，并且安装和拆除节点设备很是方便，所以很快得到普及应用，目前绝大多数的传统以太网都是以10BaseT的形式使用的。在传统的以太网普及使用后的许多年内，由于当时的PC是在386和386以下的档次，PC单机的信息吞吐量不大，传统以太网具有的10Mb/s的通信速率可以较好地适应PC在局域网上的通信要求。但是，从90年代初以来，有以下三种因素改变了这一情况。 1. PC的档次不断提高，如“奔腾”机和更高档次的高档PC，一台PC的数据吞吐量足以占用传统以太网的全部带宽。 2. 各个使用局域网通信的单位，由于业务扩展的需要，在网上随意增加节点设备，而又未及时作成LAN的分段，发生过多的PC争用10Mb/s带宽的状况，导致网络过载。 3.应用程序的复杂化，如群件(groupware)、大型文件传送、因特网向导，这些应用都造成在LAN上产生过大的数据通信量。 在局域网上合理调配通信节点的分布，可以在一定程度上缓和LAN通信的拥挤情况，但是存在一个极限，到无法解决时，要寻求新的提高LAN性能的途程。 LAN交换机和100Base-T集线器 在以太网技术演讲过程中，很重要的进展是在90年代初引入的以太网交换技术和快速以太网(100Base-T)技术。这两种技术都保持了传统的以太网的CSMA/CD特性，因而与传统以太网兼容，保护了原有的网络基础设施的投资，同时又使以太网的技术性能得以大幅度的提升，提高了它的使用价值。 使用以太网交换机的优点 1. 扩展传统以太网的带宽：每个以太网交换机的端口对用户提供专用的10Mb/s带宽，由交换机所提供的端口数目可以灵活有效地伸缩带宽性能，也可以由以太网交换机提供100Mb/s的快速以太网端口，用以连接高速率的服务器和网络干线LAN段，以进一步提高网络性能。2. 加快网络响应时间：在以太网交换机端口上，可以由少数几个用户共享同一个10Mb/s的带宽，甚至只有一个用户独占10Mb/s带宽。这样可以明显地加快网络的响应速度。这是减少甚至消除了在网络上发生数据包碰撞的直接结果。 3. 部署和安装的费用低：以太网交换机使用现有的10Mb/s的以太网电缆布线(一般可以使用第3类UTP)，原有的网络接口卡，集线器和软件，保护了企业网原有的投资，在互连网络中加进一台以太网交换机通常简便可行。 4. 提高网络的安全性：因为交换机只对和数据包的目的地地址相联系的端口送出单点传送的数据包，其它地址的用户接收不到通信。当每个交换机端口支持单个用户，或者当部署虚拟LAN的情况，提高网络安全性的程度是最大的。 使用快速以太网的优点 无论是单独使用，或者把它和以太网交换机联合使用时，快速以太网集线器都提供直接的性能优点，包括：1. 提高以太网的原生带宽：在任何环境下，即便不使用交换机，快速以太网使网络的原生带宽达到100Mb /s，它特别适用在具有突发的通信和传送大型数据文件的应用环境中。 2. 对“奔腾”和其他高档的PC工作站提供强力的网络支持：高档PC一般使用EISA或PCI总线，要获得这类计算机的完整的性能优点，要求通信网络具备100Mb/s的吞吐量。 3. 简便和容易安装使用：不需要装额外的软件或者设置参数，只须简便地把100Mb/s网卡插入快速以太网集线器中，便可以实现快速以太网的性能。 4. 低的部署费用：在有第5类UTP电缆接线和10/100 Mb/s自动转换网卡的新网络环境中，在每个端口的基础上，快速以太网集线器装置的费用大致和以太网集线器相当。快速以太网也保留传统以太网的技术知识和在管理工具以及应用软件方面的投资。 联合使用交换的以太网和快速以太网 在大多数情况，如中、大规模的企业网中，以太网交换机和快速以太网集线器是互相配合使用的，而不是两者之中择一的计划。两者配合在一起工作，经济有效地优化网络性能。例如：在一个中、大型的企业网中，使用办公自动化和文字处理应用的一般用户能够保持在连接到以太网交换机的10Base-T集线器上，共享10Mb/s的带宽；从事工程设计，财会处理的用户能够取得在以太网交换机上专用的10Base-T端口，以便独占10Mb/s的带宽；有更高数据吞吐的用户，如有大型文件传输、图像密集处理的用户，能够连接到100Base-T集线器的端口上，取得100Mb/s的带宽。此外，100Base-T集线器也能够提供对公司级服务器的访问，也可以用作互相连接交换机的干线。 图1表示使用100Base-T集线器和以太网交换机构成的能够提供上述应用特点的互连网络结构。
图 1 千兆位以太网 对LAN的带宽需求是没有限制的。继交换的以太网和快速以太网技术以后，业界在1994年又提出了千兆位以太网的设想，并且在1998年上半年建立了在光纤和短程铜线介质上运行的千兆位以太网技术标准，同时已由某些网络厂商推出了相应的产品。 千兆位以太网的应用 1. 提供高速的交换机与交换机之间的连接
图2A 在两台快速以太网交换机之间需要有高速数据通信连接的情况，用千兆位以太网连接取代这两台交换机之间的100Mb/s速率的连接，是适当的应用例子。网络管理人员需要在两台快速的以太网交换机上安装千兆位以太网接口模块，通过它连接两台交换机。通过千兆位以太网段的高速连接使原有的互连网络系统能够支持更多的交换式和共享机快速以太网。为用户提供加强的对所有局域网资源的访问能力。如图2A所示。 2、提供高速的交换机与超级服务器的连接 网络管理人员需要在交换机和超级服务器中分别安装千兆位以太网模块和千兆位以太网接口卡。为了支持一台以上的超级服务器，可以通过安装一台带有高速缓存器的分配器和交换机相连接。采用这种结构的企业网能够大幅度地提高网络中的末端用户对超级服务器的访问能力。如图2B所示。
图2B 3、把企业网干线升级到千兆位以太网级别 使用高速率的千兆位以太网交换机作为中心交换机，它能够支持多台100/1000 Mb/s的交换机，用这样的高速率干线取代原来使用的100Mb/s快速以太网干线，原有的100Mb/s干线降级成为次一级的网络干线，使整个企业网中各个级别网络段的带宽各提高10倍。这样提高的数据通信速率可以使末端用户对因特网和企业内部网各个部分更加快速的访问能力。如图2C所示。
图2C ATM网络技术的发展和应用 九十年代初开始发展的ATM网络技术，是一种很有特色，有发展前途和应用价值的新型网络技术，它最主要的特点是为了适应多媒体通信而开发的。什么是ATM网络 ATM(异步传输模式)网络是在包交换技术的基础上，经过使用经验的积累，在90年代初改进和发展的一种新型包交换技术。70年代中期，远程数据通信使用X.25传输协议，这种技术是用同轴电缆传输数据帧，由于线路抗电磁干扰性能差，在链路级上要加强纠错措施，一旦发现传输差错，要求发送方重发。因此，数据通信速率低，每个端口为64kb/s，称为慢包技术。80年代中期，在X.25协议的基础上，又发展了帧中继(Frame
Relzy)技术。它用于在光纤介质上传输可变长度的数据帧。由于光纤介质传输品质高，可以大幅度提高通信速率，最高带宽可以达到T3(44.7Mb/s)，称为快包技术。但是，帧中继网络技术，是对数据通信优化的，它所使用的长短不等的数据帧不适用于要求低延时、可控制和可预测的实时动态信息的传输。随着对多媒体信息通信应用的需要，又发展了信元中继(Cell
Relay)技术。信元中继技术使用短的、固定长度的数据包作为传输信息的单位，因此具有高速、可控制，低延时的传输特性。ATM网络则是使用信元中继的主要网络技术。 ATM网络技术的优点 ATM可以做成面向连接的网络，具有很高的通信服务品质。它具有先前的许多通信网络所不具备的优点。 ATM网络和传统通信设备的连接 目前在发达国家和地区，已由电信公司经营专用的ATM远程通信网络，一些大型的公司、企业单位可以向电脑公司租用ATM网络实现远程的多媒体信息通信，在客户场地使用的是传统的通信末端设备，把这些设备接入ATM网络，一般有三种方法。
图3A 2. 把摄像机、PBX和LAN分别用V.32,DS-1和以太网协议接到在客户场地自备的ATM交换机，再用这个交换机提供的ATM访问线把上述三种设备产生的信息，作为分离的虚电路送入电信公司的ATM通信网络。和第一种情况相比，提供了较经济的访问线。如图3B所示。
图3B 3. 使用末端设备自备的ATM接口装备(ATM适配器)直接输出ATM信元。于是单项设备能够把转变成ATM信元的信息送入客户自备的或电信公司的ATM中继或交换机。这种情况下，客户具备了“真实的”ATM通信末端设备，它可以处在干线LAN级上，或者甚至直接到达渴求带宽的多媒体桌面机上。如图3C所示。
图3C 由于ATM接口装备或适配器的价格在下降，第三种连接方法可能在近期内得到普及使用。 ATM网络技术的应用 由于ATM网络技术的独特优点，主要是它的高带宽和适用于多媒体通信，把它用作广域网(WAN)通信的干线，其发展前景是广阔的。WAN包括专用网和公共网。在技术发达的国家和地区，一些大型公司、企业己经在使用ATM专用的WAN。由电信公司经营的公共ATM
WAN，由于成本、收费标准和网络经营管理等一系列问题尚待完善，要等待一些时间投入运营。
图4 ATM LAN的应用是有生命力的，它不但可以作为高层办公大楼的局域网络干线，也适用于长度在数公里范围的园区网。今后在千兆位以太网可供普遍使用时，它也不会成为ATM
LAN的替代物，这是因为千兆位以太网的数据速率虽高，但是它不适用于多媒体通信。此外，用第5类UTP构成的千兆位以太网通信距离只限于在100m以内，不能用作长距离的局域网络干线。
|
.gif){kind=small}