宽带IP网络(第2版)
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1.1 宽带IP网络的概念及发展过程

1.1.1 宽带IP网络的概念

1.IP网络的概念

Internet是由世界范围内众多计算机网络(包括各种局域网、城域网和广域网)通过路由器和通信线路连接汇合而成的一个网络集合体,它是全球最大的、开放的计算机互联网。互联网意味着全世界采用统一的网络互连协议,即采用TCP/IP的计算机都能互相通信,所以说,Internet是基于TCP/IP的网间网,也称为IP网络。

从网络通信的观点看,Internet是一个以TCP/IP将各个国家、各个部门和各种机构的内部网络连接起来的数据通信网,世界任何一个地方的计算机用户只要连在 Internet 上,就可以相互通信;从信息资源的观点看,Internet是一个集各个部门、各个领域内各种信息资源为一体的信息资源网。Internet上的信息资源浩如烟海,其内容涉及政治、经济、文化、科学、娱乐等各个方面。将这些信息按照特定的方式组织起来,存储在 Internet 上分布在世界各地的数千万台计算机中,人们可以利用各种搜索工具来检索这些信息。

2.宽带IP网络的概念

由路由器和窄带通信线路互连起来的Internet是一个窄带IP网络,这样的网络只能传送一些文字和简单图形信息,无法有效地传送图像、视频、音频和多媒体等宽带业务。

所谓宽带IP网络是指Internet的交换设备及路由设备、中继通信线路、用户接入设备和用户终端设备都是宽带的,通常中继线上传信速率为几至几十Gbit/s,用户接入速率可达 1~100Mbit/s。在这样一个宽带 IP 网络上能传送各种音视频和多媒体等宽带业务,同时支持当前的窄带业务,它继承与发展了当前的网络技术、IP 技术,并向下一代网络方向发展。

1.1.2 宽带IP网络的发展过程

1.Internet发展的3个阶段

Internet的基础结构大体上经历了3个阶段的演进(是有部分重叠的)。

(1)Internet发展的第一阶段

Internet最早起源于美国。20世纪60年代中期,美国国防部高级研究计划署(Defense Advanced Research Project Agency,DARPA)决定开发一个计算机网络,以应付冷战时代核战争的需要,即在美国遭受到突然攻击时网络能够经受故障的考验,而维持正常工作不被破坏。在传统的计算机网络中,一旦某台关键设备被摧毁或者与网络的其他部分中断联系,则整个网络都会瘫痪。为此,DARPA大力投资网络互连技术的研究,开发了大量的硬件和软件,以实现异种网络间的互连。1969年,DARPA完成第一阶段工作,组成了一个4个节点覆盖全美国的实验性网络,即著名的ARPAnet(Advanced Research Project Agency Network)。

ARPAnet 作为世界上第一个采用分组交换技术组建的网络,使用报文处理器(IMP)作为网络节点实现网络互连,最基本的服务是资源共享。ARPAnet的用户不仅可以互换信息,并且能与异地的同事进行电子会议,还可以很简单地在网上进行文件传输。

1976年,ARPAnet发展到60多个节点,连接了100多台主机,跨越整个美国大陆,并通过卫星连至夏威夷,进而延伸至欧洲,形成了覆盖世界范围的通信网络。

ARPAnet的成功极大地促进了网络互连技术的发展,1979年,基本完成了TCP/IP体系结构和协议规范的制定任务。1980年,DARPA开始致力于互联网技术的研究,在ARPAnet全面推广TCP/IP,1983年,TCP/IP成为ARPAnet上的标准协议。同年,出于网络安全性考虑,ARPAnet被分解成两个网络:一个仍称为ARPAnet,是进行实验研究用的科研网;另一个是军用的计算机网络MILnet。

概括地说,在1983~1984年,由美国的单个分组交换网ARPAnet采用网络互连技术和TCP/IP,逐渐发展演变成早期的Internet。

(2)Internet发展的第二阶段

1986年,美国国家科学基金会(National Science Foundation,NSF)采用TCP/IP通信协议建立起NSFnet网络,要求所有NSF资助的网络都必须采用TCP/IP协议集,且与ARPAnet连通,并逐渐取代了ARPAnet网,形成了Internet。

此后,其他发达国家也相继建立了本国的TCP/IP网络,并连接到美国的Internet,逐步形成了覆盖全球的Internet。

第二阶段的Internet的网络结构是3级结构,如图1-1所示。

图1-1 三级结构的Internet

(3)Internet发展的第三阶段

20世纪90年代,美国政府开始鼓励商业部门介入。1995年美国的商业供应商财团接管Internet构架。商业机构的介入,出现大量的ISP(Internet Service Provider)和ICP(Internet Content Provider),辅助用户接入Internet。ICP向用户提供Internet服务,在丰富Internet服务和内容的同时,也促进了Internet的扩展。

由于TCP/IP技术的推广,使得越来越多的国家将接入Internet列为促进本国国民经济发展的重要措施。

第三阶段的Internet的网络结构是多级结构,如图1-2所示。

图1-2 多级结构的Internet

大致上可将Internet分为以下5个接入级:

●网络接入点(NAP);

●国家主干网(主干ISP,即第一层ISP);

●地区ISP(第二层ISP);

●本地ISP;

●校园网、企业网或PC上网用户。

2.宽带IP网络的发展

随着信息技术的发展,人们对信息的需求不断提高。初期的 Internet 提供文件传输、电子邮件等数据业务,如今的 Internet 集图像、视频、声音、文字、动画等为一体,即以传输多媒体宽带业务为主,由此Internet的发展趋势便是宽带化——向宽带IP网络发展,宽带IP网络技术则应运而生。

近些年来,随着各种 IP 网络的宽带传输技术和宽带接入技术以及高速路由器技术不断涌现和完善,为宽带IP网络的发展提供了良好的基础。