1.4.2　NSFNET的发展

1984年，NSF决定组建NSFNET。从1986年建成到1990年的短短5年间，NSFNET经历了三个发展阶段，形成了三层的网络结构，并最终取代了ARPANET，成为互联网的主干网。

1.NSFNET发展的三个阶段

（1）第一阶段：1986～1987年

在第一阶段，NSFNET的主干网连接美国的6个超级计算中心，它们分布在圣地亚哥、波尔得、香槟、匹兹堡、伊萨卡和普林斯顿。NSFNET的通信子网使用的硬件与ARPANET基本相同，采用的是56kbps的通信线路。

1986年，NSFNET主干是由分别部署在6个超级计算中心的DEC LSI-11小型机，通过租用的串行线路互联而成的一个网状结构。每台DEC LSI-11主机上运行着一个称为fuzzball的网络控制程序。当时，卡内基·梅隆大学有一个NSFNET与一个ARPANET的主节点，这两个主节点通过Ethernet连接起来。这样，NSFNET节点可以相互共享信息，也可以访问ARPANET。由于NSFNET与ARPANET在高层都使用TCP/IP协议，因此这两个网络互联起来会比较容易。

（2）第二阶段：1988～1989年

第一阶段形成的NSFNET主干网在应用过程中取得了意想不到的效果，运行的前几个月就开始超负荷。于是，NSF开始规划第二阶段的NSFNET主干网建设。第二阶段的NSFNET主干网设计摆脱了第一阶段主干网的设计思路，其主干节点的联网设备采用一种具有网桥功能的节点交换系统（Nodal Switching System，NSS），以实现本地网点与NSFNET主干网的互联。NSS是一个由Ethernet连接多个分组交换处理机（Packet Switching Processor，PSP）与路由与控制处理机（Routing and Control Processor，RCP）、应用处理机（Application Processor，AP）组成的多处理机系统（如图1-22所示）。

图1-22　节点交换系统的基本结构

NSS采用多处理机结构的目的是提高网络连接设备的分组交换能力。分组交换处理机能够连接DS-1（1.555Mbps）到DS-3（44.746Mbps）高速线路，同时采取了以下措施：①采用表驱动高速寻址方式；②将路由表计算与NSS控制功能全部交给路由与控制处理机完成，将网络监控功能交给应用处理机完成。分组交换处理机是一种Ethernet交换机，负责NSS与本地网点Ethernet的连接。NSS与目前使用的多处理机结构的路由器在设计思想上有很多相似之处，因此能提高NSFNET主干网的性能。

（3）第三阶段：1989～1990年

到1990年，ARPANET停止了运行，NSFNET代替ARPANET成为互联网的主干网。由于NSFNET鼓励和资助了很多大学、政府机构、研究部门的网络接入，因此其子网个数在1986～1991年间从100个迅速增长到3000个，每年增速几乎达到100%。

2.NSFNET的三层网络结构

NSFNET采用的是一种层次型结构，分为主干网、地区主干网、校园网或ISP接入网三层（如图1-23所示）。

一个校园中的计算机连接到校园网，一些企业用户、个人用户的计算机通过电话线路连接到提供ISP服务的接入网。一个地区的几十所大学的校园网及ISP接入网都要连接到地区主干网。地区主干网采用租用的点–点线路连接到主干网的一个主节点。主干网、地区主干网与校园网或ISP接入网组成了NSFNET。连入校园网的主机用户可以通过NSFNET，访问任何一个超级计算中心的资源，访问与网络连接的数千所大学、实验室、图书馆与博物馆的资源，用户之间可以相互交换信息、发送和接收电子邮件。

图1-23　NSFNET的三层结构