第二代计算机网络的主要特点可以追溯到20世纪60年代末至70年代,这一阶段以ARPANET(阿帕网)的诞生和发展为核心,标志着计算机网络从理论走向实践,并逐步形成了现代计算机网络的基本框架,与第一代以单一计算机为中心的面向终端的计算机网络相比,第二代计算机网络在技术理念、架构设计和应用模式上发生了革命性变化,其核心特点主要体现在以下几个方面。

分组交换技术的引入与应用是第二代计算机网络最核心的技术突破,在第一代网络中,数据传输多采用电路交换方式,即通信双方需建立专用物理连接,独占信道资源,即使没有数据传输时信道也被占用,导致资源利用率低下,而第二代网络采用分组交换(Packet Switching)技术,将用户要传输的完整数据分割成固定长度或不定长度的“分组”(Packet),每个分组包含头部信息和数据 payload,分组在网络中独立传输,通过路由器(当时称为IMP,接口消息处理器)进行存储转发和路径选择,这种方式极大地提高了信道的利用率,因为多个分组的传输可以在同一条链路上进行统计复用,且某个节点出现故障时,分组可以自动绕开故障节点寻找其他路径,增强了网络的鲁棒性,ARPANET的设计者保罗·巴兰和唐纳德·戴维斯独立提出了分组交换的概念,并成功应用于ARPANET的构建,这一技术至今仍是现代互联网的基石。
网络体系结构的初步形成与协议的标准化,第二代计算机网络开始从硬件连接走向软件定义,逐渐形成了分层的网络体系结构,ARPANET最初设计了IMP协议(用于节点间通信)、主机协议(用于主机与IMP间通信)以及NCP(网络控制协议,用于主机间高层通信),这些协议共同构成了网络的通信规则,随着网络规模的扩大和不同网络互联需求的产生,分层思想进一步发展,最终促成了OSI(开放系统互连)参考模型和TCP/IP协议簇的诞生,虽然OSI模型提出较早,但TCP/IP协议簇因其简洁实用和强大的互联能力,最终成为事实上的国际标准,定义了从物理链路到应用层的网络功能划分,如IP协议负责寻址和路由,TCP协议提供可靠的端到端连接,UDP协议提供无连接的数据报服务等,这种分层结构使得网络设计模块化,不同层次可以独立开发和优化,极大地促进了网络的复杂性和可扩展性。
第三,以资源共享为主要目标,网络应用从单一走向多元,第一代网络的主要目的是实现计算机与终端之间的数据传输,服务于计算中心,而第二代网络的核心目标是实现“资源共享”,包括硬件资源(如大型计算机、打印机)、软件资源(如应用程序、数据库)和数据资源(如科学数据、文件),ARPANET的建立初衷就是为了让不同地区的科研人员共享计算机资源,并促进军事通信的可靠性,基于这一目标,第二代网络开始发展出多种应用层协议,如FTP(文件传输协议)、Telnet(远程登录协议)、SMTP(简单邮件传输协议)等,这些协议使得用户可以通过网络进行文件传输、远程操作和邮件收发,网络应用从单纯的批处理或分时系统交互,扩展到支持多种信息服务,为后续互联网的普及应用奠定了基础。
第四,网络拓扑结构的多样化与网络节点的智能化,第二代网络的拓扑结构不再局限于第一代的星型结构(以主机为中心),而是出现了更为灵活和复杂的结构,如分布式结构、网状结构等,网状结构部分节点的故障不会导致整个网络瘫痪,提高了可靠性,网络中的关键设备——路由器(IMP)具备了一定的智能,能够根据网络拓扑和链路状态选择最佳路径,并通过路由协议(如早期的RIP协议雏形)交换路由信息,动态调整路由表,这种节点的智能化使得网络能够适应不断变化的通信需求,为大规模网络的构建提供了可能。

第五,网络规模从局域扩展到广域,并开始考虑网络互联,第二代计算机网络最初主要是在局部地区(如一个城市或一个国家内)构建广域网(WAN),如ARPANET连接了美国加州大学洛杉矶分校、斯坦福研究院等几个重要节点,随着网络数量的增加,不同网络之间的互联需求日益迫切,这促使了“互联网”(Internet)概念的产生,即通过网络互联协议(如IP协议)将不同的物理网络连接成一个逻辑上的整体,虽然大规模的全球互联网在第三代才真正形成,但第二代网络在广域网建设和网络互联技术上的探索,为后续互联网的爆发式增长积累了宝贵经验。
为了更清晰地展示第二代计算机网络的主要特点,可将其总结如下表:
| 主要特点 | 具体描述 |
|---|---|
| 核心技术 | 采用分组交换技术,将数据分割为独立分组进行存储转发和路由选择,提高资源利用率和网络鲁棒性。 |
| 体系结构 | 形成分层网络体系结构,推动协议标准化,OSI模型和TCP/IP协议簇相继提出,为网络互操作性奠定基础。 |
| 网络目标 | 以“资源共享”为核心,从共享硬件资源扩展到软件和数据资源,催生了FTP、Telnet、SMTP等应用层协议。 |
| 拓扑与节点 | 拓扑结构多样化(如网状结构),部分节点故障不影响全局;路由器(IMP)具备智能路由选择能力,支持动态路由。 |
| 网络范围 | 从局域扩展到广域,构建了如ARPANET等大型广域网;开始探索不同网络间的互联技术,为互联网的诞生奠定基础。 |
相关问答FAQs:
问:第二代计算机网络与第一代计算机网络最根本的区别是什么?
答:最根本的区别在于网络的核心技术和通信模式,第一代计算机网络是基于电路交换的面向终端的网络,以单一计算机为中心,终端无处理能力,通信需建立专用物理连接,资源利用率低,而第二代计算机网络是基于分组交换的计算机-to-computer网络,网络中的计算机(主机)都是平等节点,数据被分割为独立分组进行传输,无需独占信道,资源利用率高,且具备更强的鲁棒性和可扩展性。

问:分组交换技术为什么能成为第二代计算机网络的核心技术?
答:分组交换技术之所以能成为第二代计算机网络的核心技术,主要因为它解决了电路交换的固有缺陷,它通过统计复用技术,多个分组的传输可以在同一条链路上交替进行,极大地提高了信道的利用率;分组在网络中独立传输,可以动态选择路径,当某个节点或链路出现故障时,分组可以自动绕行,增强了网络的可靠性和生存能力;分组交换更适合突发性数据的传输,能够灵活适应不同用户和应用的通信需求,为后续网络应用的多样化发展提供了技术支撑。
