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[网络协议]互联网基础结构发展

  • 互联网的基础结构大体上经历了三个阶段的演进。三个阶段并不是截然分开而是存在部分重叠的。

第一阶段

  • 第一阶段是从单个网络 ARPANET互连网(internet) 发展的过程。
  • “阿帕”(ARPA),是美国高级研究计划署(Advanced Research Project Agency)的简称。1969年美国国防部创建的第一个分组交换网 ARPANET 最初只是一个单个的分组交换网(并不是一个互连的网络)。所有要连接在 ARPANET 上的主机都直接与就近的 节点交换机 相连。
  • 20世纪70年代中期,人们认识到不可能仅使用一个单独的网络来满足所有的通信需求。于是ARPA开始研究多种网络(例如 分组无线电网络)互连的技术,这就导致了互连网络的出现,成为现今 互联网(Internet) 的雏形。
  • 1983年 TCP/IP 协议成为 ARPANET 上的标准协议,使得所有使用 TCP/IP 协议的计算机都能利用互连网相互通信,因此人们就把 1983 年作为 互联网 的诞生时间

第二阶段

  • 第二阶段的特点是建成了 三级结构的互联网
  • 1985年起,美国国家科学基金会 NSF (National Science Foundation)围绕六个大型计算机中心建设计算机网络——即 国家科学基金网 NSFNET
  • NSFNET 是一个三级计算机网络,分为 主干网、地区网和校园网(或企业网)。这种三级计算机网络覆盖全美主要的大学和研究所,成为互联网中的主要组成部分。
    • 地区网 可以完成本地区管辖范围内各 校园网 或 企业网 之间的相互通信
    • 主干网 可以使不同地区之间的用户相互通信
  • 1991年,NSF 和美国其他政府机构开始认识到,互联网不应仅限于大学和研究机构,必将扩大其使用范围。世界上许多公司纷纷接入到互联网,网络上的通信量急剧增大,使互联网的容量已满足不了需要——于是美国政府决定把互联网的 主干网 转交给私人公司来经营,并开始对接入互联网的单位进行收费。
  • 1992年互联网上的主机超过 100 万台。1993年互联网 主干网 的速率提高到 45 Mbit/s (T3速率)。

第三阶段

  • 第三阶段的特点是逐渐形成了 全球范围的多层次 ISP 结构的互联网。
  • 1993年开始,由美国政府资助的 NSFNET 逐渐被若干个商用的 互联网主干网 替代,而政府机构不再负责互联网的运营。这样就出现一个新的名词:互联网服务提供者 ISP?
  • 互联网服务提供者 ISP(Internet Service Provider)在许多情况下就是一个 进行商业活动的公司,因此 ISP 又常译为 互联网服务提供商?。例如中国电信、中国联通和中国移动等公司都是我国最有名的 ISP 。
  • 互联网服务提供者 ISP 可以从互联网管理机构申请到很多IP地址,同时拥有通信线路以及路由器等连网设备。因此任何机构和个人只要向某个 ISP 交纳规定的费用,就可以从该 ISP 获取所需 IP 地址的租用权,并可通过该 ISP 接入互联网。
  • 根据提供服务的覆盖面积大小以及所拥有的 IP 地址数目的不同,ISP 也分为不同层次的 ISP:
    • 主干 ISP:由几个专门的公司创建和维护,服务面积最大(一般都能够覆盖国家范围),并且还拥有高速主干网(10Gbit/s 或更高)。不同的网络运营商都有自己的主干 ISP 网络,并且可以彼此互通。
    • 地区 ISP:地区 ISP 是一些较小的 ISP。这些地区 ISP 通过一个或多个主干 ISP 连接起来,位于等级中的第二层,数据率也低一些。
    • 本地 ISP:本地 ISP 给用户提供直接的服务。本地 ISP 可以连接到地区 ISP,也可以直接连接到主干 ISP (绝大多数用户都是连接到本地 ISP 的)。本地 ISP 可以是一个仅仅提供互联网服务的公司,也可以是一个拥有网络并向自己的雇员提供服务的企业,亦或者是一个运行自己的网络的非盈利机构(学院或者大学)。
  • 互联网交换点 IXP :IXP 的主要作用就是允许两个网络直接相连并交换分组,而不需要再通过第三个网络来转发分组。使得互联网上的数据流量分布更加合理,同时也减少了分组转发的迟延时间,降低了分组转发的费用。(但本地 ISP 或地区 ISP 通过 IXP 向高层 IXP 转发分组时,则需要交纳一定的费用)
    • 典型的 IXP 由一个或多个网络交换机组成,许多 ISP 再连接到这些网络交换机的相关端口上。
    • IXP 常采用工作在数据链路层的网络交换机,这些网络交换机都用 局域网 互连起来。
  • 内容提供者(content provider):是在互联网上向所有用户提供视频文件的公司。由于传送视频文件产生的流量非常大,为了提高数据传送的效率,这些公司都有独立于互联网的专门网络(仅承载出入该公司的服务器的流量),并且能够和各级 ISP 以及 IXP 相连。

互联网的迅猛发展

  • 互联网的迅猛发展始于 20 世纪 90 年代——由欧洲原子核研究组织 CERN 开发的 万维网 WWW(World Wide Web)被广泛使用在互联网上,成为互联网的这种指数级增长的主要驱动力。

参考资料:《计算机网络》 --谢希仁

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加:2022-01-24 11:18:35  更:2022-01-24 11:18:41 
 
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