計算機網絡體系結構是怎么形成的?

2016-07-12 1815 0 編輯:Monster 來源:互聯網

在計算機網絡的基本概念中,分層次的體系結構是最基本的。

計算機網絡是個非常復雜的系統。為了說明這一點,可以設想一個最簡單的情況:連接在網絡上的兩臺計算機要互相傳送文件。

顯然,在這兩臺計算機之間必須有一條傳送數據的通路。但這還遠遠不夠,至少還有以下幾項工作需要去完成:

(1)發起通信的計算機必須將數據通信的通路進行激活(activate)。所謂“激活”就是要發出一些信令,保證要傳送的計算機數據能在這條通路上正確發送和接收。

(2)要告訴網絡如何識別接收數據的計算機。

(3)發起通信的計算機必須查明對方計算機是否已開機,并且與網絡連接正常。

(4)發起通信的計一算機中的應用程序必須弄清楚,在對方計算機中的文件管理程序是否已做好接收文件和存儲文件的準備工作。    

(5)若計算機的文件格式不兼容,則至少其中的一臺計算機應完成格式轉換功能。

(6)對出現的各種差錯和意外事故,如數據傳送錯誤、重復或丟失,網絡中某個結點交換機出故障等,應當有可靠的措施保證對方計算機最終能夠收到正確的文件。

還可以舉出一些要做的其他工作。由此可見,相互通信的兩個計算機系統必須高度協調工作才行,而這種“協調”是相當復雜的。為了設計這樣復雜的計算機網絡,早在最初的ARPANET設計時即提出了分層的方法。“分層”可將龐大而復雜的問題,轉化為若干較小的局部問題,而這些較小的局部間題就比較易于研究和處理。

1974年,美國的IBM公司宣布了系統網絡體系結構SNA (System Network Architecture)。這個著名的網絡標準就是按照分層的方法制定的。現在用IBM大型機構建的專用網絡仍在使用SNA,不久后,其他一些公司也相繼推出自己公司的具有不同名稱的體系結構。

不同的網絡體系結構出現后,使用同一個公司生產的各種設備都能夠很容易地互連成網,這種情況顯然有利于一個公司壟斷市場。用戶一旦購買了某個公司的網絡,當需要擴大容量時,就只能再購買原公司的產品。如果購買了其他公司的產品,那么由于網絡體系結構的不同,就很難互相連通。

然而,全球經濟的發展使得不同網絡體系結構的用戶迫切要求能夠互相交換信息。為了使不同體系結構的計算機網絡都能互連,國際標準化組織ISO于1977年成立了專門機構研究該問題。不久,他們就提出一個試圖使各種計算機在世界范圍內互連成網的標準框架,即著名的開放系統互連基本參考模型OSI/RM (Open Systems Interconnection Reference Model),簡稱為OSI。“開放”是指非獨家壟斷的。因此只要遵循OSI標準,一個系統就可以和位于世界上任何地方的、也遵循這同一標準的其他任何系統進行通信。這一點很像世界范圍的電話和郵政系統,這兩個系統都是開放系統。“系統”是指在現實的系統中與互連有關的各部分(我們知道,并不是一個系統中的所有部分都與互連有關。OSI/RM參考模型是把與互連無關的部分除外,而僅僅考慮與互連有關的那些部分)。所以開放系統互連參考模型OSI/RM是個抽象的概念。在1983年形成了開放系統互連基本參考模型的正式文件,即著名的ISO 7498國際標準,也就是所謂的七層協議的體系結構。

OSI試圖達到一種理想境界,即全世界的計算機網絡都遵循這個統一的標準,因而全世界的計算機將能夠很方便地進行互連和交換數據。在20世紀80年代,許多大公司甚至一些國家的攻府機構紛紛表示支持OSI。當時看來似乎在不久的將來全世界一定會按照OSI制定的標準來構造自己的計算機網絡。然而到了20世紀90年代初期,雖然整套的OSI國際標準都已經制定出來了,但由于因特網已搶先在全世界覆蓋了相當大的范圍,而與此同時卻幾乎找不到有什么廠家生產出符合OSI標準的商用產品。因此人們得出這樣的結論:OSI只獲得了一些理論研究的成果,但在市場化方面OSI則事與愿違地失敗了。現今規模最大的、覆蓋全世界的因特網并未使用OSI標準。OSI失敗的原因可歸納為:

(1)OSI的專家們缺乏實際經驗,他們在完成OSI標準時缺乏商業驅動力;

(2)OSI的協議實現起來過分復雜,而且運行效率很低;

(3)OSI標準的制定周期太長,因而使得按OSI標準生產的設備無法及時進入市場;

(4)OSI的層次劃分不太合理,有些功能在多個層次中重復出現。

按照一般的概念,網絡技術和設備只有符合有關的國際標準才能大范圍地獲得工程上的應用。但現在情況卻反過來了。得到最廣泛應用的不是法律上的國際標準OSI,而是非國際標準TCP/IP。這樣,TCP/IP就常被稱為是事實上的國際標準。從這種意義上說,能夠占領市場的就是標準。在過去制定標準的組織中往往以專家、學者為主。但現在許多公司都紛紛擠進各種各樣的標準化組織,使得技術標準具有濃厚的商業氣息。一個新標準的出現,有時不一定反映其技術水平是最先進的,而是往往有著一定的市場背景。

雖然OSI標準在一開始是由ISO來制定,但后來的許多標準都是ISO與原來的國際電報電話咨詢委員會CCITT聯合制定的。從歷史上來看,CCITT原來是從通信的角度考慮一些標準的制定,而ISO則關心信息的處理。但隨著科學技術的發展,通信與信息處理的界限變得比較模糊了。于是,通信與信息處理就都成為CCITT與ISO所共同關心的領域。CCITT的建議書X.200就是關于開放系統互連參考模型,它和ISO7498基本上是相同的。


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