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互聯(lián)網(wǎng)究竟是怎么誕生的?

2021/02/20
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1957年10月4日,蘇聯(lián)發(fā)射了人類第一顆人造衛(wèi)星——斯普特尼克一號。

斯普特尼克一號(Спутник-1)

這顆衛(wèi)星的升空,轟動了整個世界,也讓當時的美國政府震驚不已。他們認為,在日趨激烈的冷戰(zhàn)對抗中,自己已經(jīng)全面落后于蘇聯(lián)。

為了扭轉(zhuǎn)這一局面,美國國防部很快于1958年2月組建了一個神秘的科研部門——APRA(Advanced Research Projects Agency,高級研究計劃局)。

這個部門的主要工作,就是研究如何將那些具有潛在軍事價值、風險大、投資大的“黑科技”,應用于軍事領域。

ARPANET的誕生

進入60年代,冷戰(zhàn)持續(xù)升級,美蘇雙方拼命擴充自己的核武庫。

為了保證自己能在蘇聯(lián)的第一輪核打擊下具備一定的生存和反擊能力,美國國防部決定研究一種分散的指揮系統(tǒng)。它由無數(shù)的節(jié)點組成,當若干節(jié)點被摧毀后,其它節(jié)點仍能相互通信。

最早接到該任務的是ARPA信息處理技術辦公室(IPTO,Information Processing Techniques Office)的第一任主管,約瑟夫·利克萊德(Joseph C.R.Licklider)。

約瑟夫·利克萊德

早在1960 年,利克萊德在自己的論文《人與電腦》中提出了一個激進的構想,即人類的思維將與計算機深度結(jié)合,實現(xiàn)“人機共生”。在他的任期內(nèi),美國70%的計算機科學研究都是由ARPA資助的。

1964年,利克萊德沒來得及實現(xiàn)自己的構想,就離開了ARPA,接替他的是伊凡·蘇澤蘭(Ivan Sutherland)。兩年后,來自NASA(美國航空航天局)的羅伯特·泰勒(Robert Taylor),成為IPTO的第三任主管。

羅伯特·泰勒是整個項目的真正發(fā)起者。

羅伯特·泰勒仔細觀察了IPTO內(nèi)的一個小型通信網(wǎng)絡(由三個電傳打字機和三臺計算機組成)后,認為不兼容的計算機通信沒有任何意義,應該建立一個兼容的協(xié)議,允許所有終端之間互相通信。

當時ARPA的負責人查爾斯·赫茨菲爾德(Charles Herzfeld)非常支持羅伯特·泰勒的計劃。為了完成計劃,羅伯特·泰勒到處搜羅科技精英,加入自己的新通信網(wǎng)絡項目。

他找來的人確實都很牛逼,其中包括:麻省理工學院(MIT)林肯實驗室的計算機天才拉里·羅伯茨(Larry Roberts,全名是Lawrence G. Roberts)、提出“分布式通信理論”的蘭德公司科學家保羅.巴蘭(P.Baran)、美國加州大學洛杉磯分校(UCLA)的分組交換理論專家倫納德.克蘭羅克(L.Kleinrock)等。

拉里·羅伯茨被任命為新通信網(wǎng)絡項目的項目經(jīng)理和首席架構師。

拉里·羅伯茨

1966年,新型通信網(wǎng)絡項目完成內(nèi)部立項,ARPA將其命名為“ARPANET(阿帕網(wǎng))”。

1967年4月,在美國密歇根州安娜堡召開的ARPA IPTO PI會議上,拉里·羅伯茨組織了有關ARPANET設計方案的討論。不久后,拉里·羅伯茨發(fā)表第一篇關于ARPANET設計的論文:“Multiple Computer Networks and Intercomputer Communication(多計算機網(wǎng)絡和計算機之間的通信)”。

1968年夏天,美國國防部正式啟動了“ARPANET”項目的招標。1969年1月,來自馬薩諸塞州坎布里奇市的BBN(Bolt Beranek and Newman Inc.)公司贏得了這個價值100萬美元的合同。

項目的第一階段,拉里·羅伯茨計劃在美國西南部建立一個四節(jié)點的網(wǎng)絡。節(jié)點分別是加州大學洛杉磯分校、斯坦福大學研究學院、加州大學圣巴巴拉分校和猶他州大學的四臺大型計算機。

 

四個節(jié)點的位置

四個節(jié)點的具體信息

四個節(jié)點之間,采用分組交換技術,通過專門的IMP設備和通信線路(由AT&T公司提供,速率為50kbps)進行連接。

IMP,全名叫做Interface Message Processor(接口消息處理機)。它的基礎硬件其實是配有12K存儲器的Honeywell DDP-516小型計算機。

IMP設備內(nèi)部

IMP的作用是連接、調(diào)度和管理。有了它,大型主機就不必“親自”參與聯(lián)網(wǎng),從根本上解決了計算機系統(tǒng)不兼容的問題。后來,人們普遍將IMP視為路由器的雛形。

IMP設備面板

1969年8月30日,來自BBN公司的第一臺IMP運抵加州大學洛杉磯分校。倫納德.克蘭羅克教授帶著40多名工程技術人員和研究生進行安裝和調(diào)試。

倫納德.克蘭羅克

10月初,第二臺IMP運抵斯坦福大學研究院。

加州大學洛杉磯分?,F(xiàn)場機房

10月29日晚,倫納德.克蘭羅克教授安排他的助理、UCLA大學本科生查理·克萊恩(Charley Kline)坐在IMP終端前,與SRI終端操作員進行對接。當時,查理·克萊恩戴著頭戴式耳機和麥克風,以便通過長途電話隨時與對方聯(lián)系。

查理·克萊恩

據(jù)查理·克萊恩回憶,教授讓他首先傳輸?shù)氖?個字母——“LOGIN”(登錄),以確認分組交換技術的傳輸效果。根據(jù)事前約定,他只需要鍵入“LOG”三字母傳送出去,斯坦福那邊的機器就會自動產(chǎn)生“IN”,合成為“LOGIN”登錄。

22點30分,他帶著激動不安的心情,在鍵盤上敲入第一個字母“L”,然后對著麥克風喊:“你收到‘L’嗎?”

“是的,我收到了‘L’。”,耳機里傳來對方的回答。

“你收到‘O’嗎?”

“是的,我收到了‘O’,請再傳下一個。”

然而,就在查理·克萊恩輸入第三個字母“G”時,IMP儀表顯示傳輸系統(tǒng)崩潰,通訊中斷。世界上第一次互聯(lián)網(wǎng)絡的通訊試驗,僅僅傳送了兩個字母——“LO”!

為了紀念這一重大時刻,查理·克萊恩把詳細過程記錄在他的“IMPLOG”(工作日志)上,并簽上了自己姓名的縮寫(CSK)。

日志記錄

克蘭羅克教授事后表示,“LO”可以代表“喂”(Hello),是我們向SRI致意和問候。也有人說,“LO”應該是“Lo and behold”(美國習慣用語,意為:喲,你瞧?。?,用漢語直譯是“嗨,瞧一瞧,看一看!”。

數(shù)小時后,工作人員修復了系統(tǒng),查理·克萊恩不僅傳出了“LOGIN”,而且傳送了其它資料和數(shù)據(jù)。

不久后,1969年11月,第三臺IMP抵達加州大學圣巴巴拉分校。12月,最后一臺IMP在第四節(jié)點猶他大學安裝成功。

至此,ARPANET正式啟用,人類社會開始進入“網(wǎng)絡時代”。

TCP/IP的崛起

1968年ARPANET項目剛啟動的時候,拉里·羅伯茨就成立了一個專門的研究小組,編寫主機與主機之間的通信軟件。這個小組由一些研究生組成,名為NWG(Network Working Group)。組長也是一名來自加州大學洛杉磯分校的研究生,名叫史蒂夫·克羅克(Steve Crocker)。

1970年,NWG終于完成了最初的ARPANET通信協(xié)議,稱為網(wǎng)絡控制協(xié)議(NCP)。

從1970年開始,加入ARPANET的節(jié)點數(shù)不斷增加。到1972年時, 節(jié)點數(shù)達到 40個。E-mail、FTP和Telnet,是ARPANET上最主要的應用。尤其是e-mail,占據(jù)了75%的流量。

1972年的ARPANET

網(wǎng)絡節(jié)點的不斷增加,給NCP協(xié)議帶來很大的壓力。這種協(xié)議對節(jié)點及用戶機數(shù)量存在限制,因此無法滿足需求。

1972年,來自BBN公司的羅伯特.卡恩(Robert E. Kahn)加入了ARPA。這一年,羅伯特.卡恩在國際計算機通信大會(ICCC)上成功地演示了ARPANET網(wǎng)絡。這也是ARPANET的首次公開亮相。

羅伯特.卡恩

1973年,針對NCP協(xié)議的問題,羅伯特.卡恩提出了“開放的網(wǎng)絡架構”思想。同年,來自斯坦福大學的溫頓.瑟夫(Vinton G. Cerf)加入ARPA,并負責領導基于NWG改建的INWG工作組。

溫頓.瑟夫

很快,羅伯特.卡恩和溫頓.瑟夫共同提出了新的傳輸控制協(xié)議——TCP(Transmission Control Protocol)。

初期的TCP協(xié)議并不完善,缺乏丟包情況下的有效糾正。

1977年,DARPA(美國國防部高級研究計劃署,也就是APRA改了個名)與BBN公司、斯坦福大學和倫敦大學學院簽訂合同,在不同的硬件平臺上開發(fā)TCP協(xié)議的驗證版本:TCP v1和TCP v2。

1978年,溫頓·瑟夫、羅伯特.卡恩、丹尼·科恩(Danny Cohen)和約翰·普斯特爾(Jon Postel)將TCP的功能分為兩個協(xié)議:用來檢測網(wǎng)絡傳輸中差錯的傳輸控制協(xié)議TCP,以及專門負責對不同網(wǎng)絡進行互聯(lián)的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議IP。

于是,就有了TCP v3和IP v3。后來,形成了穩(wěn)定版本TCP/IP v4。

TCP/IP,現(xiàn)代網(wǎng)絡的根基

在這期間,ARPANET仍在不斷擴張。

1973年,ARPANET通過衛(wèi)星通信實現(xiàn)了與夏威夷、英國倫敦大學和挪威皇家雷達機構的聯(lián)網(wǎng),變成了一張國際互聯(lián)網(wǎng)絡。

1975 年,ARPANET正式由美國國防部通信處(DCA)接管。DCA規(guī)定,只有軍事人員、ARPANET的贊助人、政府機構人員才能使用ARPANET。但是,當時沒什么人搭理這個規(guī)定。

1976年,ARPANET已經(jīng)發(fā)展到60多個節(jié)點,連接了100多臺主機,跨越整個美國大陸。

很多組織機構見識到了計算機聯(lián)網(wǎng)的重要性,紛紛開展研究。全球涌現(xiàn)了大量的新網(wǎng)絡,例如計算機科學研究網(wǎng)絡CSNET、加拿大網(wǎng)絡CDnet、因時網(wǎng)BITNET等。

70年代末,微型計算機問世,更是加速了網(wǎng)絡的發(fā)展。

1980年左右,DARPA開始研究如何將不同的網(wǎng)絡連接起來,提出了The Interneting Project(互連網(wǎng)技術)項目。這個項目的研究成果被簡稱為Internet,也就是因特網(wǎng)。

1983年1月1日,ARPANET正式將其網(wǎng)絡核心協(xié)議由NCP替換為TCP/IP協(xié)議。

同年,美國國防部將ARPANET分為軍用和民用兩部分。軍用部分叫做MILNET,后來并入了1982年建立的國防數(shù)據(jù)網(wǎng)(DDN)。民用部分則繼續(xù)叫做ARPANET。

1985年,TCP/IP成為UNIX操作系統(tǒng)的組成部分。之后,幾乎所有的操作系統(tǒng)都逐漸支持TCP/IP。這個協(xié)議成為主流。

NSFnet:取代ARPANET

1984年,美國國家科學基金會(NSF)建立了NSFnet,作為超級計算機研究中心之間的連接。

最初,NSF曾試圖使用ARPANET作為NSFnet的通信干線,但由于ARPANET的軍方背景,以及受控于政府,這個決策沒有成功。

于是他們決定自己出資,基于TCP/IP協(xié)議,建立完全屬于自己的廣域網(wǎng)。

NSFnet發(fā)展非常迅速,很快將全美各地的大學、政府和私人科研機構連接起來。NSFnet的速度也很快,比ARPANET網(wǎng)絡快25倍以上。

漸漸地,NSFnet開始取代ARPANET,成為Internet的主干網(wǎng)。

80年代末,連接到NSFnet的計算機數(shù)量遠遠超過了ARPANET用戶的數(shù)量。1990年6月1日,ARPANET被正式“拆除”。

1990年9月,由Merit,IBM和MCI公司聯(lián)合建立了一個非盈利的組織——先進網(wǎng)絡科學公司ANS(Advanced Network&Science Inc.)。ANS的目的是建立一個全美范圍的T3級主干網(wǎng),能以45Mbps的速率傳送數(shù)據(jù)。到1991年底,NSFnet的全部主干網(wǎng)都與ANS提供的T3級主干網(wǎng)相聯(lián)通。

1991年,NSF的官員決定允許NSFnet網(wǎng)絡上的商業(yè)活動,網(wǎng)絡連接數(shù)量開始指數(shù)級增長。

1991年8月6日,在瑞士日內(nèi)瓦的核子研究中心(CERN)工作的英國物理學家蒂姆·伯納斯·李(Tim Berners-Lee),正式提出了World Wide Web,也就是如今我們非常熟悉的www萬維網(wǎng)。

蒂姆·伯納斯·李,萬維網(wǎng)之父

他還提出了HTTP(超文本傳送協(xié)議)和HTML(超文本標記語言),設計了第一個網(wǎng)頁瀏覽器,并建立了世界上第一個web網(wǎng)站。

1992年,幾個因特網(wǎng)組織合并,成立因特網(wǎng)協(xié)會ISOC。此時的因特網(wǎng),已經(jīng)擁有超過100萬臺主機,并持續(xù)指數(shù)級瘋狂增長。

Internet,真正變成了全球互聯(lián)網(wǎng),開始走進人們的生活。

如今,全球互聯(lián)網(wǎng)用戶數(shù)已經(jīng)達到45.4億,普及率超過59%。與其說它是一場技術革命,它更像是一場社會革命。它顛覆了整個社會的運作模式,推動了人類文明的跨越式發(fā)展。

最后,讓我們記住文章中這些偉大學者的名字吧。正是他們,改變了歷史!

前排從左到右:Dave Walden, Barry Wessler, Truett Thach, Larry Roberts, Len Kleinrock, Bob Taylor, Roland Bryan, Bob Kahn,

后排從左到右:Marty Thrope, Ben Barker, Vint Cerf, Severo Ornstein, Frank Heart, Jon Postel, Doug Englebart, and Steve Crocker.

(照片拍攝于1994年)

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通信行業(yè)知名新媒體鮮棗課堂創(chuàng)始人,通信行業(yè)資深專家、行業(yè)分析師、自媒體作者,《智聯(lián)天下:移動通信改變中國》叢書作者。通信行業(yè)13年工作經(jīng)驗,曾長期任職于中興通訊股份有限公司,從事2/3/4G及5G相關技術領域方面的研究,曾擔任中興通訊核心網(wǎng)產(chǎn)品線產(chǎn)品經(jīng)理、能力提升總監(jiān)、中興通訊學院二級講師、中興通訊高級主任工程師,擁有豐富的行業(yè)經(jīng)驗和積累。