1.5 典型計算機網絡
1.5.1 ARPANET
最初，ARPANET的主要研究內容是分組交換設備、網絡通信協議、操作系統與網絡通信軟件。在1969年11月，實驗性的ARPANET開通，當時的ARPANET只有4個結點，它們分布在UCLA、UCSB、SRI與Utah大學。選擇這4個結點的重要因素是考慮不同類型主機聯網的兼容性。ARPANET發展有重要意義的是使用無線分組交換網與衛星通信網。在此后的幾年中，ARPANET的發展十分迅速。到1975年，ARPANET已經連入100多臺主機，并且結束了網絡實驗階段，正式移交美國國防部國防通信局運行。
在總結第一階段建網實踐經驗的基礎上，研究人員開始第二代網絡協議的設計工作。這個階段研究的重點是網絡互連問題，它的深入研究導致了TCP/IP協議的出現。到1979年，越來越多的研究人員投入TCP/IP協議的研究中。在1980年前后，ARPANET所有的主機都轉向TCP/IP協議。到1983年1月，ARPANET向TCP/IP的轉換結束。同時，美國國防部國防通信局將ARPANET分成兩個獨立部分：一部分仍叫ARPANET，用于進一步的研究工作；另一部分稍大一些，成為著名的MILNET，用于軍方的非機密通信。
在20世紀80年代初，美國軍方為了推廣TCP/IP協議，資助加州大學伯克利分校將TCP/IP協議嵌入BSD UNIX，促成TCP/IP協議與當時很多大學使用的BSD UNIX的結合。伯克利分校開發了用于UNIX的TCP/IP協議軟件（UNIX BSD 4.1與BSD 4.2）。BSD UNIX在網絡方面成功的原因，它除了提供標準的TCP/IP應用程序外，還提供了一組網絡服務工具程序。這些工具的調用與UNIX命令的調用方式相似，因此深受UNIX用戶的歡迎。同時，BSD UNIX還提供了一種應用程序，可以訪問操作系統調用套接口（Socket），使程序員方便地訪問TCP/IP協議，這樣就促進了TCP/IP的研究工作。同時，SUN公司將TCP/IP協議引入廣泛的商業領域。
隨著TCP/IP協議的標準化，ARPANET的規模不斷擴大，不僅美國國內有很多網絡與ARPANET相連，而且世界上很多國家也通過遠程通信線路，采用TCP/IP協議將本地的網絡連入ARPANET。在20世紀80年代，由于用TCP/IP協議互連的主機數量急劇增多，人們提出用域名系統（DNS）將多個主機劃分成不同的域，通過域名來管理和組織互聯網中的主機。從此，DNS開始變得普及起來。到20世紀80年代中期，使用TCP/IP協議連接到ARPANET的網絡規模不斷增大，這就使ARPANET成為Internet的主干網。
1990年，ARPANET已經被新的網絡代替。ARPANET雖然已經退出歷史舞臺，但是人們會永遠記住它，這是由于ARPANET對網絡技術發展有重要影響。目前，MILNET仍然在運行中。
1.5.2 NSFNET
20世紀70年代后期，美國國家科學基金會（NSF，National Science Foundation）認識到ARPANET對大學科研的影響。各國科學家可以利用ARPANET合作完成研究工作，不受地理位置的限制共享數據。但是，不是所有大學都有這樣的機會，連入ARPANET網絡的大學必須與美國國防部有合作項目。為了使更多大學能共享ARPANET的資源，NSF計劃建設一個虛擬網絡CSNET。CSNET的中心是一臺BBN計算機，不能直接連入ARPANET的大學可以通過撥號與BBN的計算機連接，并通過這臺計算機連入ARPANET與其他網絡。各個大學的研究人員可以通過CSNET交換信息。
1984年，NSF決定組建NSFNET。NSFNET的主干網連接美國的六個超級計算機中心，它們分布在San Diego、Boulder、Champaign、Pittsburgh、Ithaca與Princeton。NSFNET的通信子網使用的硬件技術與ARPANET基本相同，采用56Kbps的通信線路。但是，NSFNET的軟件技術與ARPANET不同，它從開始就使用TCP/IP協議，成為第一個使用TCP/IP協議的廣域網。
NSFNET采取的是一種層次型結構，分為主干網、地區網與校園網。各大學的主機連入校園網，校園網連入地區網，地區網連入主干網，主干網再通過高速通信線路與ARPANET連接。NSFNET是指包括主干網與地區網在內的整個網絡系統。用戶可以通過NSFNET訪問任何一個超級計算機中心的資源，訪問與網絡連接的數千所大學、實驗室與圖書館，用戶之間可以交換信息與收發電子郵件。
在NSFNET建成的同時就出現網絡負荷過重的情況，因此立即開始研究下一步的發展問題。NSF與MERIT財團共同運營NSFNET。MERIT在第二個主干網中租用448Kbps的光纖通道，并且連接到MCI公司的主干網，采用IBM RS/6000作為路由器。到1990年，NSFNET的第二個主干網的速率已提高到T1載波（1.5Mbps）。
隨著NSFNET的網絡規模不斷擴大，NSF認識到政府已不能繼續從財政上支持NSFNET。這時，雖然有不少商業機構打算參與進來，但NSF并不允許這個網絡用于商業用途。在這種情況下，NSF鼓勵MERIT、MCI與IBM公司組建非營利性的公司來運營NSFNET。MERIT、MCI與IBM公司創建了美國高級網絡與服務公司（ANS，Advanced Network & Services），它在1990年接管NSFNET，并在全美范圍內提供T3級的主干網，網絡傳輸速率為44.746Mbps。到1991年底，NSFNET的全部主干網結點都與ANS提供的T3級主干網連接。
在美國建設NSFNET的同時，其他國家與地區也在建設與NSFNET兼容的網絡，如歐洲為研究機構建立的EBONE與Europe NET。這兩個網絡采用2Mbps的通信線路與歐洲很多城市連接，目前的網絡速率提高到34Mbps。歐洲每個國家都有一個或多個國家網，它們都與NSFNET的地區網兼容。這些網絡為Internet的廣泛應用奠定了基礎。
1.5.3 Internet
Internet的前身是ARPANET，它是由美國國防部高級研究計劃局資助的，其核心技術是分組交換技術。1983年1月，TCP/IP協議正式成為ARPANET的協議標準。此后，大量的網絡與主機連入ARPANET，使得ARPANET得到迅速的發展。隨著很多地區性網絡連入ARPANET，ARPANET逐步擴展到其他國家與地區。目前，很多網絡都已經連入Internet，包括空間物理網（SPAN）、高能物理網（HEPNET）與西歐的歐洲學術網等。20世紀80年代中期，人們開始認識到這種大型互聯網的重要作用。20世紀90年代到現在是Internet歷史上發展最快的時期，互聯網的用戶數量以平均每年翻一番的速度增長。
Internet的最初用戶一般只限于科學研究和學術領域，其目的是進行研究和教育而不是謀求利潤。20世紀80年代末到90年代初期，Internet上的商業活動開始緩慢發展。1991年，美國成立了商業網絡交換協會（CIX），允許在Internet上不加限制地選取商業信息，而各個公司也逐漸意識到Internet在產品推銷、大眾聯系、信息傳播及電子商貿等方面的價值，Internet上的商業應用便迅速發展起來，其用戶數量已超出學術研究用戶的一倍。商業應用的推動，Internet的發展更加迅猛，規模不斷擴大、用戶不斷增加、應用不斷拓展、技術不斷更新，使Internet幾乎深入到社會生活的每一個角落，成為一種全新的工作方式、學習方式和生活方式。
目前，由ANS建設的ANSNET是Internet的主干網，其他國家或地區的主干網通過ANSNET接入Internet。普通Internet用戶主要是通過電話線連接到Internet服務提供商（ISP，Internet Service Provider）。辦公室的計算機通常是通過局域網連入校園網或企業網。校園網、企業網一般是通過專用通信線路與地區網絡連接。局域網分布在各個建筑物內，連接著各個系與研究室的計算機。這些局域網通過校園主干網的互連就構成了校園網。校園網中的各種大型機、小型機、工作站與網絡服務器都是Internet用戶可以訪問的重要資源。這些系統都通過校園網連入Internet，供本校或其他大學的Internet用戶訪問。
從用戶的角度來看，Internet是一個全球范圍的信息資源網，接入Internet的主機可以是信息服務提供者的服務器，也可以是信息服務使用者的客戶機。Internet代表著全球范圍內無限增長的信息資源，是人類擁有的最大的知識寶庫之一。隨著Internet規模的擴大，網絡與主機數量的增多，它所能提供的信息資源與服務將更加豐富。正如尼爾·巴雷特在《信息國的狀態》一書中所言：“要想預言Internet的發展，簡直就像企圖用弓箭追趕飛行中的子彈。在你每次用手指按鍵盤的同時，Internet就已經在不斷變化?！?/p>
傳統的Internet應用主要有以下幾種：E-mail、WWW、Telnet、FTP與Usenet等。隨著Internet規模和用戶的不斷增長，Internet中的各種應用也進一步得到開拓。Internet不再僅僅是一種資源共享、數據通信和信息查詢的手段，還逐漸成為人們了解世界、討論問題、購物休閑，乃至從事跨國學術研究、商貿活動、接受教育、結識朋友的重要途徑。一些國家甚至利用Internet的覆蓋面和影響力在政治領域傳播其意識形態和行為方式。Internet的全球性、開放性和平等性，使人們愿意在Internet上自由發布信息和獲取信息，而瀏覽器、超文本標記語言、搜索引擎（如Yahoo!、Google）、Java跨平臺編程技術等的產生更使Internet如虎添翼。從此，Internet的使用更為簡便，信息更加豐富多彩，對信息資源的檢索更為快捷。
1.5.4 Internet2
Internet的商業化造成了網絡通信量的劇增，這也就導致了網絡性能的急劇下降。在這種情況下，一些大學申請了國家科學基金，用于建立一個新的、獨立的、內部使用的網絡，相當于一個供這些大學使用的專用Internet。在1996年10月，這種想法以Internet2的形式付諸實施。Internet2是高級Internet開發大學合作組（UCAID）的一個項目。UCAID是一個非營利組織，是由NSF、美國能源部、110多所大學和一些私人商業組織共同創建的。雖然Internet2可以連接到現在的Internet，但它的宗旨是組建一個為其成員組織服務的專用網絡。目前，Internet2的數據傳輸速率可達10Gbps。
考慮到Internet2屬于實驗性的網絡，Cisco、IBM、Qwest、MCI Worldcom等公司提供了相當可觀的資金。同時，Internet2也得到了美國政府的資助。開發中的Internet2將應用于多媒體虛擬圖書館、遠程醫療、遠程教學、視頻會議、視頻點播（VOD）、天氣預報等領域。所有成員組織都可以接入Internet2，并且開發出來支持這些應用的基本技術，但其目的還是希望形成下一代Internet的技術與標準。Internet2在網絡層采用的是IPv4協議，同時也支持新興的IPv6協議。在1997年10月10日，美國政府在此基礎上提出了下一代互聯網（NGI，Next Generation Internet）計劃。
由此可以看出，人們正在實現著他們的下一步理想：利用更加先進的網絡服務技術，開展全球通信、數字地球、環境檢測預報、能源與地球資源的利用研究，以及緊急事務的快速反應系統的研究與應用。