既然入了網工的坑，那麼我們首先就需要對網絡的發展歷程有個大致的瞭解。這就好比日後別人問起你的奮鬥史，假若你連自己的奮鬥歷程都說不明白，這可就有點尷尬了。好了，閒話少說，咱們步入正題。
前言
雖然計算機網絡僅僅經歷了幾十年的發展歷程，但如今它已經成爲了人們生活中不可或缺的一部分。21世紀的一些重要特徵就是數字化、網絡化和信息化，它是一個以網絡爲核心的信息時代。要實現信息化就必須依靠完善的網絡，因爲網絡可以迅速的傳遞信息，網絡已經成爲信息社會的命脈和發展知識經濟的重要基礎。
一、 Internet的發展歷程
互聯網的基礎結構大致經歷了三個階段的演進。這三個階段在時間劃分上並非截然分開的，而是存在部分重疊，這是因爲網絡的演進是漸變的，而非在某一天突然發生了質的飛越。
- 從單個網絡ARPANE向互聯網發展的過程。
1969年美國國防部創建的第一個分組交換網絡ARPANET最初只是一個單個的分組互聯網（當時連一個互連的網絡都算不上）。所有要連接在ARPANET上的主機都直接與就近的結點交換機相連。但是到了20世紀70年代中期，人認識到不可能僅使用一個單獨的網絡來滿足所有的通信問題。於是ARPA開始研究多種網絡（如分組無線網絡）互連的技術，這就導致了互連網絡的出現。當時的美國國防部只是希望通過網絡加快信息的傳遞，以此應對可能面臨的威脅，因此，互聯網的誕生只是一個意外。他們未曾想到，有朝一日，網絡會成爲人們生活中不可或缺的一部分。
此時的互連網絡就成爲了現如今互聯網的雛形。1983年TCP/IP協議成爲ARPANET上的標準協議，使得所有使用TCP/IP協議的計算機都能利用互聯網進行通信。因而人們把1983年作爲互聯網的誕生時間。1990年ARPANET宣佈關閉，因爲它的實驗任務已完成。
- 建成三級結構的互聯網
從1985年其，美國國家科學基金會NSF（National Science Foundation）圍繞六個大型計算機中心建設計算機網絡，即國家科學基金會網NSDNET。它是一個三級計算機網絡，分爲主幹網、地區網和校園網（或企業網）。該三級網絡覆蓋了全美主要的大學和研究所，併成爲互聯網中的主要組成部分。1991年，NSF和其他政府機構開始認識到，互聯網必將擴大其使用範圍，不應當僅限於大學和研究所。此時，世界上許許多多的公司紛紛接入到互聯網，使得網絡上的通信量急劇上升，互聯網當時擁有的容量已經無法滿足需求。於是美國政府決定將互聯網的主幹網轉交給私人公司經營，並開始對接入互聯網的單位收費。1992年互聯網上的主機超過100萬臺。1993年互聯網主幹網的速率達到45Mbit/s（T3速率）。
- 逐漸形成的多層次ISP結構互聯網
從1993年開始，由美國政府資助的NSFNET逐漸被若干個商用互聯網主幹網取代，政府機構不再負責互聯網的運營，這就出現了一個新名詞：互聯網服務提供者ISP（Internet Service Provider）。在多數情況下，ISP就是一個進行商業活動的公司。例如中國電信，中國移動，中國聯通等公司就是我國有名的ISP。
ISP可以從互聯網管理機構申請到很多IP地址（互聯網上的主機必須有IP地址才能上網），同時還擁有通信線路（大的ISP公司自己建造通信線路，小的ISP公司租用大ISP公司的通信線路）以及路由器等連網設備，因此任何機構和個人只要向ISP交納規定的費用，即可從該ISP獲取所需IP地址的使用權並接入互聯網。我們常說的所謂的“上網”，就是指接入到互聯網。IP地址的管理機構不會把單個的IP地址分配給單個用戶，而是把某一批IP地址有償租賃給經審查合格的ISP（IP地址管理機構只搞批發，不搞零售哈哈）。由此可見，現在的互聯網爲世界無數大大小小的ISP共同擁有，這就是互聯網也被稱爲“網絡的網絡”的原因。
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二、 互聯網的標準化工作
互聯網的迅猛發展始於20世紀90年代。由歐洲原子核研究組織CERN開發的萬維網WWW（world wide web）被廣泛使用在互聯網上，大大方便了廣大非網絡專業人員對網絡的使用，成爲互聯網指數級增長的主要驅動力。萬維網的站點數目也急劇增長。
下圖爲1993-2016年互聯網用戶增長情況
俗話說得好：“沒有規矩，不成方圓”。隨着互聯網的迅猛發展，世界各國都廣泛的使用互聯網作爲通信手段。但此時的互聯網並沒有統一的標準，因此給用戶帶來了較大的不方便。制定國際標準是一個非常複雜的問題，這裏面既有很多技術問題，也有很多非技術問題，如不同廠商之間經濟利益的爭奪（如大家所熟知的Cisco和華爲設備問題）。
由於從1992年開始，互聯網不再歸美國政府管轄，因此成立了一個國際性組織：互聯網協會（Internet Society，簡稱ISOC），以便對互聯網進行全面管理以及在世界範圍內促進其發展和使用。ISOC下轄技術組織爲互聯網體系結構委員會IAB（Internet Architecture Board），負責管理互聯網相關協議的開發。
IAB也有兩個下轄機構：互聯網工程部IETF（Internet Engineering Task Force），IETF是由許多工程組WG（working group）組成的論壇，這些工作組劃分爲若干個領域，每個領域集中研究某一特定的短期和中期工程問題，主要是針對協議的開發和標準化。
另一個下轄機構爲互聯網研究部IRTF（Internet Research Task Force），是由一些研究組RG（research group）組成的論壇。任務是研究一些需要長期考慮的問題，包括互聯網的一些協議、應用、體系結構等。
這些機構制定的所有網絡標準都是以RFC（request for comments）的形式在互聯網上發表的，所有的RFC文檔都可以從互聯網上免費下載。但並非所有的RFC都是網絡標準，只有少數RFC文檔最後纔會變成互聯網標準。
制定互聯網的正式標準要經過一下三個階段：
⑴ 互聯網草案——互聯網草案的有效期爲六個月，此階段不能成爲RFC文檔。
⑵ 建議標準——RFC文檔
⑶ 互聯網標準——達到正式標準後，每個標準就分配到一個編號STD xx。一個標準可以與多個RFC文檔關聯。
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三、 互聯網的組成
互聯網的拓撲雖然非常複雜，但從其工作方式上看，可以劃分爲如下兩類：
- 邊緣部分
由所有連接在互聯網上的主機組成。這部分是用戶直接使用的，用來進行通信和資源共享。這些主機又稱爲端系統（end system），也就是我們常說的終端。邊緣部分利用核心部分所提供的服務，使衆多主機之間能夠互相通信並交換或共享信息。
我們首先要明確一個概念：主機A與主機B進行通信，實際上指的是“運行在主機A上的某個進程和運行在主機B上的另一個進程進行通信”。這種比較嚴格的說法通常可簡稱爲“計算機之間的通信”。
端系統之間的通信方式通常可劃分爲兩大類：客戶-服務器模式（C/S）和對等模式（P2P模式）。
⑴ 客戶-服務器模式
是互聯網上最常用、最傳統的方式。我們在發郵件。查資料時，使用的就是C/S模式。
客戶（client）服務器（server）是指通信中所涉及的兩個應用進程，C/S模式描述的是進程之間服務與被服務的關係。客戶是服務請求方，服務器是服務提供方。他們都要使用網絡核心部分所提供的服務。
⑵ 對等連接模式
對等連接是指兩臺主機在通信時並不區分哪一個是服務請求方，哪個是服務提供方。只要兩臺主機都運行了對等連接軟件（P2P軟件），它們就可以進行平等的、對等連接通信。這時，雙方都可以下載對方存儲在硬盤中的共享文檔。
- 核心部分
網絡核心部分是互聯網中最複雜的部分，因爲網絡中的核心部分要向網絡邊緣的大量主機提供連通性，使邊緣部分的任意一臺主機能夠向其他主機通信。
在覈心部分其特殊作用的是路由器，是實現分組交換（packet switching）的關鍵構件，其任務是轉發收到的分組。交換又分爲電路交換和分組交換。
⑴ 電路交換
電話問世後不久，人們便意識到，要讓所有的電話兩兩相連來進行通信，這是非常不現實的。其工作量之大，耗費的人力物力之多，是人們所難以接受的。於是人們想的使用一臺中間設備，將所有的電話連接到這臺中間設備上，從而使所有的電話可以相互通信。這就是電話交換機，使用的交換方式爲電路交換。
當電話機的數量增多時，就要使用很多彼此相連的交換機來完成全網的交換任務。用這樣的方法，就構成了覆蓋全世界的電信網。
從通信資源來看，交換就是按照某種方式動態地分配傳輸線路的資源。在使用電路交換之前，必須先撥號請求建立連接。當被叫用戶聽到交換機發來的提示音並摘機後，主叫端與被叫端就建立了一條連接，也就是一條專用的物理通路，此後主叫與被叫雙方就能相互通話。這條連接保證了雙方通話時所需要的通信資源，這些資源在雙方通信時不會被其他用戶佔用。通信完畢掛機後，交換機釋放之前建立的物理通路。
這種必須經過 建立連接（申請並佔用通信資源）→通話（持續佔用通信資源）→釋放連接（歸還通信資源）三個步驟的交換方式稱爲電路交換。
電路交換的重要特點：在整個通信時間內，進行通信的兩個用戶始終佔用端到端的通信資源。在使用電路交換傳輸計算機數據時，其線路利用率很低。
⑵ 分組交換
與電路交換的即時交換相比，分組交換則採用存儲轉發技術。下圖表示把一個報文重新劃分爲幾個分組後再進行傳輸。分組是在互聯網中傳輸的數據單元，分組中的首部包含了諸如目的地址和源地址等重要控制信息，每個分組可以在互聯網中獨立地選擇傳輸路徑，並最終正確的交付到傳輸終點。
以分組爲基本單位在網絡中傳輸
在分組傳輸的過程中，位於網絡邊緣部分的主機爲用戶進行信息處理，並可以通過網絡和其他主機交換信息。路由器用來轉發分組，進行分組交換。
路由器收到一個分組後，先暫時儲存一下，檢查該分組的首部，按照其目的地址查找路由表，找到合適的接口轉發出去。這樣通過N個路由器轉發後，最終將分組交付給目的主機。
下圖爲各交換方式的比較
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四、 我國互聯網的發展
我國互聯網的發展始於20世紀80年代末。1987年9月20日，錢天白教授通過意大利公用分組交換網ITAPAC設在北京的PAD發出我國的第一封電子郵件，與德國卡爾斯魯厄大學進行通信，揭開了中國人使用Internet的序幕。
1989年9月，國家計委組織建立中關村地區教育與科研示範網絡（NCFC）。立項的主要目標是在北京大學、清華大學和中科院3個單位之間建設高速互聯網絡，並建立一個超級計算中心。這個項目於1992年建設完成。
1990年10月，中國正式在DDN-NIC註冊登記了我國的頂級域名CN。1993年4月，中科院計算機網絡信息中心召集部分網絡專家調查了各國的域名系統，據此提出了我國的域名體系。
1994年1月4日，NCFC工程通過美國Sprint公司連入Internet的64k國際專線開通，實現了與Internet的全功能連接，從此我國正式成爲有Internet的國家。
從1994年開始，分別由國家計委、郵電部、國教教委和中科院主持，建成了我國的四大因特網，即中國金橋信息網、中國公用計算機互聯網、中國教育科研網和中國科技網。在短短几年間，這些主幹網就投入使用，形成了國家主幹網的基礎。
1996年以後，我國互聯網的發展進入應用平臺建設和增值業務開發階段。中國互聯網進入了空前活躍的高速發展時期。一大批中文網站，包括綜合性“門戶”網站和各種專業性的網站紛紛出現，提供新聞報道、技術諮詢、軟件下載和休閒娛樂等ICP服務，以及虛擬主機、域名註冊、免費空間等技術支持服務。與此同時，各種增值服務也逐步展開，其中主要有電子商務、IP電話、視頻點播和無線上網等。在互聯網的應用面擴寬和普及率快速增長的前提下，一些中國互聯網公司開始進軍海外股市納斯達克，成爲世紀之交中國新經濟發展的重要標誌。
1997年6月3日，根據國務院信息化工作領導小組辦公室的決定，中科院網絡信息中心組建了中國互聯網絡信息中心（CNNIC），同時，國務院信息化工作領導小組辦公室宣佈成立中國互聯網絡信息中心工作委員會。
1997年11月，CNNIC發佈了一次《中國Internet發展狀況統計報告》。截止到1997年10月31日，我國共有上網計算機29.9萬臺，上網用戶62萬人，CN下注冊的域名4066個，WWW站點1500個，國際出口帶寬爲18.64Mbps。
2017年1月22日，中國互聯網絡信息中心（CNNIC）發佈第39次《中國Internet發展狀況統計報告》。截止2016年12月，中國網民規模達7.31億，互聯網普及率達到53.2%。手機網民規模達6.95億，增長率連續三年超過10%。臺式電腦、筆記本的使用率均出現下降，手機不斷擠佔其他個人上網設備的使用。
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五、 計算機網絡體系結構
計算機網絡發展到今天，已經演變爲一種龐大而複雜的系統。在計算機專業人員中，對複雜系統進行系統組織分層，即把很多相關功能分解，逐個予以解釋和實現。
- 計算機網絡體系結構的形成
我們可以先設想一種最簡單的情況：網絡中的兩臺計算機要互相傳輸文件。顯然，要完成這個目標，計算機之間必須有一條傳輸數據的通路，除此之外，還需要去完成以下幾項工作：
⑴ 激活數據通信的通路，保證數據能夠在這條通路上正確的發送和接收。
⑵ 檢測對方計算機是否與網絡連接正常。
⑶ 確保對端計算機已做好文件的接收與儲存工作。
⑷ 若兩臺計算機文件格式不兼容，則至少其中一臺計算機能夠完成格式轉換功能。
⑸ 對可能出現的各種差錯和意外事件，如數據傳輸錯誤、報文重複或丟失、網絡中某個結點出現故障等，應當有可靠的措施保證對端最終能夠接收到正確的文件。
由此可見，互相通信的兩臺計算機系統必須高度協調工作才行，而這種協調是相當複雜的。爲設計這種複雜的網絡，早在最初的ARPANET設計時便提出了分層的方法。“分層”可將龐大而複雜的問題轉化爲若干較小的局部問題，而較小的局部問題便於研究和處理。
1974年，美國IBM公司宣佈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分層的方法制定的。不久之後，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。
不同網絡體系結構出現後，，使用不同網絡體系結構的設備很難相互連通。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相互交換信息。爲使不同體系結構的計算機網絡都能互聯，網絡標準化組織ISO於1977年成立機構以研究該問題。他們提出了 開放系統互連基本參考模型OSI/RM（open systems interconnection reference model），簡稱爲OSI。
“開放”指非獨家壟斷的，因此只要遵循OSI標準，一個系統就可以與遵循同一標準的任何系統進行通信。
“系統”指在現實的系統中與互連有關的各部分。
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 7489國際標準，也就是現今的OSI七層參考模型。
OSI試圖達到一種理想境界，即全球計算機網絡都遵循這個標準，使得全球計算機能夠很方便的進行互連和交換數據。在20世紀90年代，雖然整套的OSI國際標準都已經制定出來，但卻幾乎沒有廠家能夠生產出符合OSI標準的商用產品，且當時急於TCP/IP的互聯網已在全球大範圍成功運行了。因此，OSI只獲得了理論研究的成果，但在市場化方面失敗了。所以現在我們常說，OSI是法律上的國際標準，TCP/IP是事實上的國際標準。現如今，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，而是有着一定的市場背景。
- 協議與劃分層次
在網絡中要做到有條不紊的交換數據，就必須遵守事先約定好的規則。這些規則明確規定了所交換的數據的格式以及相關的同步問題。這些爲網絡中的數據交換而建立的規則、標準或約定稱爲網絡協議。網絡協議主要有三要素組成：
⑴ 語法：數據與控制信息的結構或格式。
⑵ 語義：需要發出何種控制信息，完成何種動作以及做出何種響應。
⑶ 同步：事件實現順序的詳細說明。
協議通常有兩種不同的形式，一種是使用便於人來閱讀和理解的文字描述。另一種是使用計算機能夠理解的程序代碼。這兩種不同形式的協議都必須能夠對網絡上的信息交換過程做出精確的解釋。
ARPANET的研製經驗表明，對於非常複雜的計算機網絡協議，其結構應該是層次式的。開放系統的每一層次由一些實體組成。實體是軟件元素（如進程）或硬件元素（如智能I/O芯片）的抽象。處於同一層的叫做對等實體，一個層次由多個實體組成。爲了敘述上的方便，任何層都可以稱爲（N）層，它的上下臨層稱爲（N+1）層和（N-1）層。
分層的基本思想是每一層都在使用下層提供的服務的基礎上，爲上層提供服務，而更高層提供能運行分佈式應用程序的服務。分層的另外一個目的是保證層次間的獨立性。即（N）層不需要知道它的下層是如何實現的，只需要通過與下層的接口，使用下層所提供的服務爲上層提供服務即可。由於每一層只實現一種相對獨立的功能，因而可以將一個難以處理的複雜問題分解爲若干個較容易處理的小問題。這樣，整個問題的複雜程度就下降了。
總的來說，分層具有以下優點：
⑴ 各層之間相互獨立
⑵ 靈活性好
⑶ 結構上可以分割開
⑷ 能夠促進標準化工作
當然，分層也具有一些缺點：如有些功能會在不同的層次中重複出現，產生了額外的開銷。
計算機網絡的各層及其協議的集合就是網絡的體系結構。
前文曾提到過，OSI七層協議體系結構，具有完整的理論，但卻複雜而不實用。TCP/IP體系結構則不同，現在具有非常廣泛的應用。TCP/IP在實際應用中是一個四層體系結構，包含應用層、運輸層、網際層（爲解決不同網絡的互聯問題）和網絡接口層。但實質上，網絡接口層並沒有具體的內容，故TCP/IP只有最上面的三層。一般來說，我們綜合OSI和TCP/IP的優點，採用一種只有五層協議的體系結構，這樣既簡潔又能將概念闡述清楚。
至此，計算機網絡的體系結構便正式的確立並完善了。至於各層的作用、具有何種協議，在這裏先不討論，後面會專門寫一篇文章來說明。
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END
最近註冊了公衆號，打算把計算機網絡和計算機基礎的知識從頭整理一遍分享給大家。公衆號剛剛起步，希望在這裏面結識一些志同道合的朋友，大家相互勉勵，共同進步。文末是我公衆號的二維碼，歡迎各位看官關注