一、网络体系结构

随着计算机网络与通信技术的发展,网络标准跟不上网络技术和产品的发展,因此除了像ISO和ITU这样的国际性标准组织外,一些地区性的和产业集团性的标准化组织开始活跃起来,如IETF(Internet Engineering Task Force)、ATM论坛等,都试图尽快制定出为工业界所能接受的网络标准。一些典型的标准体系为ISO的OSI、ITU的X系列建议(X.21、X.25等)和I系列建议(ISDN)、IEEE的802系列标准、ATM论坛正在制定的ATM标准、IETF正在制定的TCP/IP V6等。 当前,计算机网络体系结构标准主要有两大体系,即OSI(Open System Interconnection)和TCP/IP。

1.OSI OSI的框架为ISO 7498提出的7层参考模式,分为物理层、链路层、网络层、传输层、会话层和应用层。相应还有ISO 7486/2制定的OSI安全体系结构,ISO7498/4制定的OSI网络管理框架。OSI的提出为网络的规范化起到了很大的作用,已为各界所认同。在每个网络层次上又有多个网络协议,功能考虑细致,每项协议又有多个可选参数,标准的完备性和一致性考虑较周到。由于它要照顾参加各方各种要求进行拆衷,所以使标准比较臃肿和复杂,标准研制进展缓慢,仍有不少标准尚未确定(如多媒体传输协议、高速传输协议、支持移动客户协议等),支持它的产品较少。由于研制周期长和投资大,使得一些大公司不再积极参预。由于可选项太多,各国为了本国网络互联的需求还需制定本国的OSI功能标准型谱(GOSIP)。上述各种原因严重障碍了OSI的推广和普及。

2.TCP/IP TCP/IP开始是美国国防部(DOD)为ARPANET广域网研制的,ARPANET过渡到Internet后,TCP/IP就成为一种实现网络互联最重要的协议,TCP/IP分为四个层次:网络接口层、互联网层、传输层和网络应用层,它的核心是互联网层(IP)和传输层(TCP),IP和TCP成为网络互联的桥梁和可靠性的保证,网络接口层则能灵活地支持多种物理层和链路层协议,网络应用层除了其原有一些应用层协议外,很容易接纳其它的应用层协议。由于TCP/IP简捷、实用且容易推广,大多数计算机厂商的产品都支持TCP/IP协议,使TCP/IP成了一种事实上的开放系统互联的体系结构标准。TCP/IP既适用于广域网,也已嵌入到局域网中,已广泛用于企业网络、局域网络的互联、联机信息服务网、公用网络和各种专用网。特别是近期Internet的起飞和Intranet的快速普及,更使TCP/IP成为网络体系结构中的无冕{zw}。 由于TCP/IP是为一个专用网络设计的,功能逐步演变,因此其功能欠完备性,存在着严重的缺陷,如地址空间太小(4个字节的地址长度),对实时性、多媒体数据支持不力等。Internet工程任务组(IETF)正在制定下一代的TCP/IP协议,即IPng(或IPv6),它将提供面向"位"的服务,其改进要点有:

·扩大网络IP地址字段为16字节;

·提供预定带宽服务(Reservation Protocol);

·提供QoS支持;

·支持移动用户和新型网络终端设备;

·加强安全性。

OSI和TCP/IP两种网络体系结构标准优劣的争论一直存在,谁将成为未来信息高速公路网络体系结构参照标准的主体呢?由于其各有特色,而且都在不断改善之中,迅速压倒对方的局面不会很快发生。双方已看到这种前景,正在寻求协调,1994年ISO/TC97和IETF已开始了双方协调计划,相互协调和相互渗透的局面已经产生,未来前景如何?要看网络的发展与实践。

二、网络为中心的处理模式 随着计算机技术的发展,经历了"主机为中心"的处理模式、"个人机为中心"的处理模式,当前正在向"网络为中心"的处理模式迁移。网络作为一个新的巨大的电脑空间,正在容纳更为丰富的资源,连接更为多样化的信息终端,提供更强的网络应用软件,使人们更有可能通过网络做他们想做的事,如通信联络、文档浏览、信息查询、节目点播、代办事务、交易活动、协同工作等。 在Comdex95上,IBM公司总裁Gerstner提出了"网络为中心的计算模式"(Network Centric Computing),Microsoft公司总裁Gates提出了"个性化联网办公室"(Personalized Connected Office),Novell公司总裁Frankenberg提出了"聪明的全球网络"(Smart Global Network)。虽然提法不同,但都异曲同工地描绘出一幅网络为中心的模式的广阔前景。 网络为中心的处理模式对计算机技术提出了新的要求:

·网络需要承载更为广泛的资源(信息资源、通信资源、计算资源、软件资源和存储空间);

·需要更高性能的网络服务器和简单而又聪明的网络客户机;

·需要更强的智能化网络管理;

·需要更灵活的面向网络的编程工具;

·需要更丰富的网络智能代理软件。

Sun公司最近提出的面向网络的编程语言Java为此带来了新的活力,Java语言所具有的面向对象的动态特性,独立于平台及可移植性、简单性和安全性,使它可能成为一种非常重要的面向网络的编程工具。Java的嵌入正在使WWW浏览器更具动态化和个性化,Java将会刺激网络智能代理软件的生产,Java为网络客户机从网络下载各种软件提供了简单的手段。虽然各大软件公司都正在开发自己的类Java语言,但Java作为新一代的编程语言是功不可没的;包括IBM、Microsoft、Netscape等28家计算机公司都宣布支持Java,Java作为新一代软件革命的象征正在成为人们关注的热点。 当前网络为中心处理模式的另一个热点是"网络客户机"(或网络计算机NC),即在强大的网络作为后援的基础上构造一个廉价的、简单而又聪明的网络客户机。

NC由Oracle公司提出来,迅速得到了各界的响应,NC的基本条件是:

·廉价又快速的CPU和简单的存储卡;

·自动入网和自动寻址功能;

·简洁的操作系统(OS);

·快速的网络访问能力;

·独立于平台的编程语言(支持Java)。

由于设想中的NC具有廉价性、易维护性、易用性和网络化的特征,因此它将会给网络为中心的处理模式带来很大的吸引力,因此像Oracle、Apple、IBM、SGI、Sun等公司都在积极投入和研制。但NC也正面临着来自两个方面的严峻挑战,一是具有丰富个性功能的PC机,二是正在兴起的更家庭化的"互联网络电视"(Internet TV),市场前景如何?还要拭目以待。

三、Internet和Intranet Internet的迅速发展,是90年代信息领域中最使人振奋的事件,它作为一个蕴含着巨大信息资源和人类智慧的电脑空间(Cyberspace)吸引了成千上万的人。

1.Internet规模 Internet已经连接了3万个网络、6000万台主机、6000个图书馆和1万个联机数据库,进入了156个国家,拥有400万个用户,它的用户还以每年增长39%的速度在扩展。而Web节点的增长速度达到每3个月翻一番,到2000年,其用户将超过2亿以上。

2.Internet功能 Internet的功能除了电子邮件(SMTP)、文件传送(FTP)、新闻论坛(USnet News)和信息查询(Archie)之外,Internet正在成为功能软件创新的园地。特别是WWW(World Wide Web)的浏览软件,如有名的Netscape公司,以HTML开发的Navigator,支持并遵循HTTP协议的服务器,它以简捷形象的工具引导用户从信息海洋里浏览你感兴趣的信息,你也可以通过Home Page构造和提供你的信息服务器。Sun公司开发出新一代的编程语言Java,它是一种面向网络针对分布式应用的语言,Sun公司将其移植到Internet上,开发出一个动态浏览器,称为"Hot Java",它与HTML兼容,支持任一个遵从HTTP协议的服务器,由于它具多线程功能,因此可支持多媒体的开发和满足实时响应的需求。由于它能生成与体系结构无关的字节代码格式而xx独立于平台,在它的浏览界面上可以嵌入各种活动的、交互的和多媒体的小应用程序,为Internet的应用注入了新的活力,它也可以嵌入到Netscape的Navigator浏览器中。Internet为功能软件的重大革新和发展开辟了非常广阔的试验场和应用领域。

3.Internet应用 电子商业正在成为Internet新的应用热点,使用Web-Server,可在Internet上提供公司的形象、招贴广告、建立电子厨窗、展示产品、提供技术咨询、售后服务和进行市场开拓。随着Internet的保密性与凭证性的逐步解决,不久的将来可在Internet上实现产品报价、商品交易、提供定单、签署合同、交换商业文件(EDI)和支付帐单,这将触发一场电子商业的革命。有人估计2000年将有25%的消费者在Internet网上进行购物,将有50%的零售业的销售额在Internet网上完成交易,其交易额可能达到$100亿元。 各种新的应用层出不穷。BBC与ICL及CompuServer联合在Internet上提供24小时的{zx1}新闻访问服务。Pro-gressive Network公司在Internet上提供FM广播。Quarterdeck公司在Internet上提供语言系统功能,支持双工的语言通信。Permenos公司在Internet上推出{dy}个Internet的EDI产品。NationalWestmister Bank开发的电子钱包(Mondex)将通过Internet进行结帐。{dy}家通过Internet运作的银行Security First Network Bank已经开业。华盛顿的Internet Multicasting Server公司,正在筹划在Internet上举办一次世界博览会,包括音乐会、论坛、水族馆和天文馆,其主会场将{yj}保留在Internet之中。Internet将为人类在交往、工作、购物、娱乐、教育信息等各种领域提供一种崭新的电子化服务方式。

4.Internet产业 Internet的发展带动了一批产业,一些大的公司都争先恐后地在Internet上一展风采,并在制定Internet战略,如IBM、AT&T、DEC、Sun、Novell、MCI、Microsoft等都在成立Internet事业部,把自己的产品重新包装成专门的Web Server和Web Client,如Sun公司的Netra就很有代表性,即插即用。IBM将Notes Server写入Web Server成为专用的Inter Notes。Oracle开发了Power Browser Web浏览软件。Novell正在开发自己的NetWare Web Server。MCI研制了Internet MCI产品。围绕Internet开发浏览软件、安全软件和工具软件的公司已有上百家。其中Netscape公司是佼佼者。它的Navigator 2.0除了浏览功能外将支持电子邮件、新闻、全文检索、保密功能、音频服务和工作组软件,并将Java嵌入其中,实现浏览功能的动态化和客户机。一大批为进入Internet的客户提供服务支持的企业(ISP)像雨后春笋般出现,Internet产业正在形成。

5.Intranet 近一年来,Intranet企业内联网正在成为Internet发展的新热点。当今在Internet上大于60%的Web节点已经成为Intranet Web节点,未来几年Internet软件开发市场的70%将属于Intranet,有人估计到1998年可望达到80亿美元产值。 Intranet的{zd0}吸引力在于企业可以最廉价地将Internet已成熟的技术和工业标准转移到企业内部,使TCP/IP、SMTP、HTML、Java,URML、HTTP、WWW等成功的技术和标准很快融入到企业的信息结构之中,并使企业内联网(Intranet)与国际互联网(Internet)无缝地连接起来,为企业的经营带来巨大的好处。 Intranet为企业内部的信息发布创造非常方便的条件。Web信息主页可将公司发布的信息提供给每个员工。职工可以通过Web的管理主页、服务主页、通信主页、问题主页、需求主页等实现交流和支持。工作组可以通过Web的项目主页和电子邮件实现项目作业的协同。通过中间件访问原来的数据库,使Web与数据库访问联接起来,建立统一的Web访问界面,这更便于从各种数据库中挖掘数据,服务于决策支持。由于Intranet和Internet的无缝连接,使营销人员既可快速地从Intranet Web上拿到内部销售信息,又可以从Internet上掌握市场行情,这非常有利他的营销活动。 Intranet要能更好地服务于企业的经营和管理还要作大量的工作。如何xxx地保护企业内部信息安全,除了强有力的防火墙,可能还要有身份认证、数字签名、数据加密等安全机制。要能最方便地使用原有的数据库,需开发出更有效的中间件。要全面支持工作组和工作流软件,还需要做不少的工作。尽管Intranet尚不完善,但是Intranet既能方便地服务于企业内部,又能无缝地联接互联网络的特性,确是很诱人的。 Internet这个网络王国正在展示其巨大的社会和经济效益,但也暴露出一些严峻的问题,对其功过评价为时尚早,它的影响远不止在网络范畴,它对社会、产业、文化和技术的发展都带来深远的影响。它正以不可驾驭的方式迅速膨胀,它作为未来信息高速公路的一个雏型正在为人类描绘一幅通过网络可以大展宏图的画卷。

四、宽带网络通信技术 随着网络规模的扩大、网络信息资源的增加和网络应用功能的丰富,网络的带宽将成为制约网络的瓶颈。近年网络宽带通信技术的发展,为构造一个宽带网络奠定了重要的基础。

1.Sonet/SDH(同步通信光纤网) Sonet/SDH的标准传输速率从51.84Mbps到13.2Gbps,采用标准的光接口和标准信令,主要用于主干网络联接局域网和园区网,也可用到用户端口。它可以成为多种网络模式的信息传输的载体(如ATM、B-ISDN、SMDS、Frame Relay等)。它相当于OSI参考模型的{dy}层(物理层)。

2.ATM(异步传输模式) ATM是以定长信元(Cell)作为高速通信信息的载体,Cell为53字节,能提供高速和小延迟的异步传送。Cell可按需动态分配,适应多媒体信息传送,ATM速率可从155Mbps到5Gbps,它可将局域网的信元交换和广域网的信元交换统一起来,它是宽带高速通信的主要交换模式,ATM论坛正在制定ATM的各种标准,它涉及到OSI参考模型的下两层(物理层/链路层)。

3.B-ISDN(宽带综合业务数字网) B-ISDN将建立在Sonet/SDH、ATM、视频压缩等技术之上,它同时支持面向联接和面向无联接的网络服务,它将支持多媒体业务、LAN的互联、大容量数据文件传送、HDTV视频图像传送、CAD 3D图像传送等。ATM论坛和ITU都在制定B-ISDN标准。

4.SMDS(交换式多兆比特数据业务) 它是一种支持高速、小延迟的通信模式,提供无联接的数据报文交换,采用流水式接口协议,SMDS与LAN的接口采用IEEE 802.6(DQDB)协议,速率由1.5Mbps(T1)到45Mbps(T3),相当OSI参考模型的下三层(物理层/链路层/网络层)。

5.Frame Relay(帧中继) FR提供面向联接的网络服务,支持可变帧和虚联接,相对X.25简化了通信协议,提高了速率,减小延迟,适应中高速的网络通信,速率为64Kbps到1.5Mbps(T1)。FR相当于OSI参考模型的下两层。

6.FDDI(光纤分布式数据接口) FDDI符合ANSI X3T90标准,类似于IEEE 802的令牌环,属于共享介质的局域网模式,多用于楼宇网和园区网的主干网,传输速率为100Mbps。 相当于OSI参考模型的下两层(物理层/链路层)。

7.Fast Ethernet(快速以太网) Fast Ethernet较原来的Ethernet速度提高10倍,达到100Mbps。构型有3Com和Bay Networks为代表的100Base-T(支持IEEE 802.3),有HP等公司的100VG-AnyLAN(支持IEEE 802.12)。相当OSI参考模型的下两层。

8.Spaceway(空间信息高速通路) Spaceway是休斯公司正在筹划的空间信息高速通路,发射三颗同步轨道星,采用大功率的跳点波束、星上交换和Ka波段,提供Gbps的空间通信信道,对稀疏路由和跨洋通信具有重要意义。Teledesic公司也在规划"全球Internet"通信卫星计划,其数据通信速率达1.24Gbps。

9.宽带用户接入网 改造或重构用户接入网,使其具有宽带、双向和传输多媒体信息的能力,是大势所趋。正在研制的方案有:基于原电信双绞线的非对称用户环路(ADSL)方案;基于原CATV同轴电缆的光纤/同轴混合网(HFC)方案和电缆调制解调器(Cable Modem);支持FTTB(或FTTH)的ATM无源光纤网(APON)方案或交换数字视频(SDN)方案;基于蜂窝通信的本地多路分布式业务(LMDS)方案;如果由地面通信完成上行通信,那么DBS方案(卫星直播系统)也可作为一种下行信道的接入方式。