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BANG 互联网大历史之BIG-厉体

BANG 互联网大历史之BIG-厉体
当今无处不在的互联网起源在哪里?互联网是怎样发展起来的?艾森豪威尔、利克莱德(J.C.R.Licklider)、鲍伯·泰勒(Bob Taylor)、拉里·罗伯茨,这些名字和互联网有什么关系?苏联、美国、世界霸权、冷战、军备竞赛...这些又和当今的互联网有什么联系?...到底是天外来物还是另有原因?让我们一起来走近互联网BIG BANG异界逍遥王!
提及互联网的BIG BANG,不能不说一说ARPA和ARPANET。
一、ARPA是什么鬼?
ARPA“阿帕”,即美国高级研究计划部署(The Advanced Research Projects Agency)的简称,隶属美国国防部。1958年,受制于苏联发射旅伴号人造地球卫星的惊人事件影响,在美国总统艾森豪威尔的建议下,这个机构得以成立,它的主要任务是为军队寻求最新的科学与技术。

ARPA的核心机构之一是信息处理处(IPTO Information Processing Techniques Office)。1962年,利克里德(J.C.R.Licklider)离开MIT,加入ARPA,并在后来成为IPTO的首席执行官。利克利德看到,只有通过推进现行的计算机技术的状态的工作,才有可能做出‘(军事)命令和控制系统’方面的改善。他特别期待向交互计算机的时代 迈进,而当时(阿帕的)其他合约人都还没有意识到那个方向。”利克利德富有远见地将他所领导的计算机专家小组称为“星系际网络”(IntergalacticNetwork),并从中孕育出了有关阿帕网的整体思想。也就是在他任职期间,据估计,整个美国计算机科学领域研究的70%由ARPA赞助,并在许多人看来与一个严格意义上的军事机构相去甚远,并给许多研究者自由领域来实验,结果ARPA不仅成为网络诞生地,同样也是电脑图形、平行过程、计算机模拟飞行等重要成果的诞生地。

二、初识ARPANET
ARPANET“阿帕网”(TheAdvanced Research Projects Agency Network),为美国国防部高级研究计划署开发的世界上第一个运营的封包交换网络,它是全球互联网的始祖。
ARPA为什么要从事ARPANET的研究?比较通行的说法是军方为了减少集中的信息站点易受攻击的危险为做出的。这在一般意义上是正确的。阿帕网产生的大背景是冷战中美国和苏联为争夺世界霸权而进行的一系列明争暗斗,尤其是围绕核武器而开展的各种各样的军事竞赛;但另一方面,阿帕本身所具有的研究性质、它的独特的研究方式和管理风格,又使阿帕网最终具有了超出单纯军事领域的一般意义。

第二次世界大战期间,美国本土没有成为直接的战场都市隐龙,因此为从事核武器的研究提供了相对宽松的环境;从20世纪30年代开始,许多世界一流的物理学 家,为了躲避纳粹的迫害,相继流亡美国,他们中的一些人,如爱因斯坦、特勒和齐兰德后来成为研制核武器的中坚力量;罗斯福总统也给予大力支持,使美国在研制核武器方面的人力和物力的投入远远超出任何其他国家。这些因素都保证了二战期间美国在核武器研制方面,走在了世界的前面。战后,世界核武库不断扩大,核武器的数量、种类迅速增加,相关的技术水平也日新月异。很多国家相继加入了核俱乐部,打破了美国独家垄断核武器的局面。尤其是美苏两国的核竞赛逐年升级:“1949年,苏联研制的原子弹爆炸成功。1953年和1954年,美国和苏联先后成功地爆炸了比原子弹更具威力的热核武器,即氢弹。”50年代末、60年代初,冷战进入高峰期,核武器库成为最主要的威慑力量。美国一方面频繁使用核威胁追求 政治 目的,另一方面鉴于核大战使集中命令式的控制系统极易遭到破坏的事实,优先考虑改善通信设施,这种考虑因为苏联人造卫星的升空而变得日益紧迫。冷战时期的军事智囊团兰德公司提出了有关阿帕网的最初设想:建立一个分布式冗余的计算机网络,使所有的消息拆分为一个个分组并可以通过协议发送,这样,即便出现核战争,也总是可以找到最保险的信息通道,将命令等信息的发送地和目的地连接起来。这也就决定了阿帕将其对于计算机研究的投资,应用到了命令和信息传递的方向上。
利克莱德卸任之后,他将交接棒交给了鲍伯·泰勒。泰勒毕业于德州大学实验心理学专业,对利克莱德的崇拜到了无以复加的地步。他接受了利克莱德的思想,接管了“星际网”的这些“大神”们。泰勒的办公室坐落在五角大楼的第三层,放着3台不同操作系统的电脑终端,他们分别连着麻省理工学院,加州大学伯克利分校,圣莫妮卡市的主机。这三台电脑必须使用不同的操作系统和上机步骤,一不小心弄混了就前功尽弃。多年后,泰勒回忆这些事的时候,还欲哭无泪的说道:“这就像一个小破屋里乱糟糟的开着好几台电视机,他们放着不同频道的节目。很明显,我的想办法将这些活宝联系到一块”。

1966年的一天,泰勒走进了隔壁ARPA署长查尔斯·赫兹菲尔德(C.Herzfeld)的办公室。提出了一个超越时代的互联网项目建议。
“这件工作困难吗?”赫兹菲尔德询问道。
“没问题。我们早已想好了怎样去做。”泰勒自信的答道。
“很好,这100W美元你拿去干吧!“赫兹菲尔德爽快的回答道。
走出办公室,泰勒低头看了看手表:“我的天啊,20分钟就到手100万美元。要知道,项目计划还八字没一撇呢!”他已经乐的合不拢嘴。
泰勒提出的这个不到20分钟就启动的项目就叫“阿帕网”。
然而任何项目的成功都不是一蹴而就的,另一个对阿帕网有着铺垫性贡献的“神级”人物出现了,他就是互联网的创始人之一,有着天才学霸之称的拉里·罗伯茨。罗伯茨是一位自带天才光环的学霸,他能在10分钟内读完一本精装书,并说出书中的要点和旨意。他毕业于麻省理工大学,他的父母都是耶鲁大学的化学博士。罗伯茨是一位典型的技术宅男星晴吉他谱 ,他学识渊博,思想深邃,却不喜欢与人交往。这样一位天才,“星联网”的BOSS当然不能放过。

然而,当1966年时任阿帕网技术办公室主任的泰勒请罗伯茨出山的时候,却多次被拒之门外。因为只想搞自己研究的罗伯茨对这个项目不感兴趣。无奈之下泰勒只好向ARPA署长赫兹菲尔德求助。因为这位大佬掌控着罗伯茨的经济命脉,罗伯茨所在林肯实验室的全部经费。在金钱的威逼利诱之下,罗伯茨只能乖乖就范。
罗伯茨不负众望,阿帕网的框架迅速的搭建了起来。1967年10月,上任不到一年的罗伯茨便写了第一份建立阿帕网的开发计划。在计划中欢途旅游网 ,他提出了阿帕网的构想《多电脑网络与电脑间通信》。阿帕网最初的构想只有两个目标:
1)整理出一份参与研究的16个工作小组的35台电脑都能接受的接口协议
2)研究出一个新的通信技术,使这35个电脑之间,每天可以传输50W份信件
1968年6月,罗伯茨又提交了一份《资源共享的电脑网络》报告王牌售车员。这份报告中提出在美国的西海岸用四种主流机型(Sigma-7、IBM360、PDP-10和XDS-940)建立四个实验节点。那么问题又回来了,怎么让这四种电脑相互通信呢?
为此,泰勒和罗伯茨召开了一次庞大的技术研讨会。会议持续了一整天却没有任何实质性的进展,就在所有人准备好又一次无功而返时,另一位“远古大神”克拉克出现了。克拉克告诉泰勒和罗伯茨,并不需要将所有电脑都接入网络,只需要将提供资源的主机和网络之间安装一台中介电脑。这个中介电脑的任务只有两个:接受远程传来的信息,并转为本地电脑使用的格式,负责线路调度工作。这个中介电脑有没感觉很熟悉?没错,他就是路由器的前身,在当时被命名为“中介电脑处理器”(IMP)。
此时,一个暂新时代的轮廓开始慢慢浮现,并清晰了起来。互联网就是从这时开始的,从这个位于硅谷中的狭小网络开始聚宝铃,迈向改变世界的征途。
1969年底,阿帕网正式投入运行。

三、燎原之势
阿帕的构成具有浓厚的研究色彩,而不单单以某个军事产品为方向。在阿帕对于计算机网络技术的研制过程中,一个重要的方面是它与大学的联姻:关键性的步骤往往采取的是与大学(和其他一些研究单位)签约和招标的方式得以进行的。在阿帕网的产生历史中,大学始终发挥着举足轻重的作用,仅举数例:
成立伊始,阿帕就选择了斯坦福大学、卡内基·梅隆大学和麻省理工学院等少数其他组织作为赞助的对象,探讨计算机的新前景,“每个团体每年得到1000万美元,致力于长期的基础研究,这些成为推动计算机技术进步的主要力量”。
最初的主机间传播协议由密歇根大学承担,它包括字符和部件传输、错误检测和转发、计算机和使用者识别等规定:“接口信息处理器”的基础研究由“斯坦福研究所”进行,在完成以后,由博尔特·贝拉尼克和纽曼公司赢得了生产“信息接口处理器”之间的子网络的合同;麻省理工学院承担多路存取计算机(MAC)计划的工作,1974年,该计划被更名为计算机科学实验室,正是这个实验室,90年代成为举世闻名的万维网大本营。
阿帕网的4个第一批节点是:加利福尼亚大学洛衫矶分校的网络测试中心;斯坦福研究所的网络信息中心;加利福尼亚大学圣巴巴拉分校的互动数学系统;犹他大学的图形学(隐线移去)系统。

在70年代这个分布式结构网络大量扩展的时期,又是少数军事基地和将近20所大学被连接到阿帕网,由此带来的是对于阿帕网的需求日益增长剑动山河 ,从而促使阿帕开始认真讨论连接不同网络、实现转型的问题。
1970年已具雏形的阿帕网开始向非军用部门开放,许多大学和商务部门开始接入,同时阿帕网在美国东海岸地区建立了首个网络节点。到1971年,随着阿帕网的成功运行,已经有扩充到15个节点。
1973年,由于阿帕网无法做到与其他类计算机交流而催生了一个新的网络协议,也就是我们所熟知的TCP/IP协议。1975年7月ARPA网移交给美国国防部通信局管理。到1981年已有94个节点,分布在88个不同的地点,并结束了网络实验阶段,从此阿帕网不再是实验性独一无二的了,美国进入了一个百家争鸣的时代。
四、ARPANET技术特点及原理
1.ARPANET的主要特点是:
①可以共享硬件、软件和数据库资源。
②利用分散控制结构。
③应用分组交换技术(包交换技术)。
④运用高功能的通信处理机。
⑤采用分层的网络协议。
这些特点在美国和西欧后来组建的计算机网中(如欧洲信息网EIN,法国的CYCLADES,美国的TYMNET,CYBERNET佐野夏芽,TELENET,AUTODIN 2等)得到了广泛的应用和进一步的发展。
ARPANET采用两类通信处理机:交换处理机(IMP)和终端交换处理机(TIP)。主机通过IMP入网,每台IMP又可通过宽带通信电缆与若干台IMP连接,位速率为 50~1000千位/秒。终端或小型机通过TIP连网。IMP和TIP采用多处理机模块式结构,称为PLURIBUS技术。它允许把20台主机和数百台终端接到一个节点上,可利用高速的地面和卫星通信线路。
2. ARPANET的工作原理
ARPANET选用分布式网络拓扑结构,采用多重连接方式,任何一对节点都有一条以上通路,使网络响应时间快,可靠性高,便于扩展,而造价最低。
ARPANET采用分组交换技术。主机或终端都按一定格式发送报文,一个报文的长度不得超过8095位。由IMP将报文按一定格式拆成1024位的信息包或分组(标题中应包括地址、分组长度和序号)作为一个整体传输。一个分组从一个节点传输到另一个节点的时间小于0.5秒,平均为0.2秒。IMP根据网络的负载情况和拓扑结构动态地确定传输路径,因此一个报文内各分组实际上可能沿着不同的路径传输,到达目的地后再由TIP组装成报文。IMP的控制程序由12个子程序组成,用来实现网络进程管理和虚拟电路管理等功能,包括报文的拆装、接收、发送、检验、队列控制、路径选择、报文转移(从一台电传机传到另一台电传机)、程序变换、程序和设备的动态监测、收集IMP、TIP与线路的状态信息和网络工作统计数据,发送到网络控制中心等。TIP除上述控制程序外还有虚拟终端规程,张夏珍 以实现数据重组(如变换代码和报文格式),使异种机间进行数据交换。
ARPANET采用分布式网络操作系统RSEXEC,能自动分配连网的计算机资源。为了保证网络的可靠性,ARPANET采用多重连接方式,至少要有2根相邻的传输线或一台IMP发生故障,才会使一个节点停止工作,IMP应用多处理机模块式结构,并采用24位循环校验,使传输误差降低到10-12位。为了迅速检测故障点,建立了网络控制中心(NCC),用来监测传输线路或IMP的故障、主机的容量和线路的通信量。各IMP均备有自动装入设备,在IMP的存储器发生故障时或要修改程序的情况下使NCC能将一份操作程序自动装入任一台IMP。ARPANET还在斯坦福研究所设有网络信息中心(NIC),给ARPA网的用户提供各节点上可利用的硬件和软件资源的信息。

五、巨星陨落
由于ARPA网无法做到和个别计算机网络交流,因此,1973年春,文顿·瑟夫和鲍勃·康(Bob Kahn)开始思考如何将ARPA网和另外两个已有的网络相连接,尤其是连接卫星网络(SAT NET)和基于夏威夷的分组无线业务的ALOHA网(ALOHA NET),瑟夫设想了新的计算机交流协议,最后被称为传送控制协议/互联网协议(TCP/IP)。
1975年,ARPA网被转交到美国国防部通信处(Defense Department Communicationg Agence)。此后ARPA网不再是实验性和独一无二的了。大量新的网络在1970年代开始出现,包括计算机科学研究网络(CSNET,ComputerScience Research Network),加拿大网络(CDnet,Canadian Network),因时网(BITNET,Because It's Time Network)和美国国家自然科学基金网络(NSFnet,National Science Foundation Network)。最后一个网络最终将在它自身被商业网络取代前代替ARPA网作为互联网的高速链路。
1982年中期ARPA网被停用,原先的交流协议NCP被禁用,只允许使用Cern的TCP/IP语言的网站交流。1983年1月1日,NCP成为历史,TCP/IP开始成为通用协议。
1983年ARPA网被分成两部分,用于军事和国防部门的军事网(MILNET)和用于民间的ARPA网版本。
1985年成为TCP/IP协议突破的一年,当时它成为UNIX操作系统的组成部分。最终将它放进了Sun公司的微系统工作站。
90年代初,美国国防部正式宣布取消阿帕网。
人们评价说,阿帕网“由于它自己的巨大成功,而成为了一种快乐的牺牲品,当然,原本打算建立一个在核战争中免受毁灭性打击的系统,最后竟成了和平条件下的民用交互通信网,这也是阿帕始料不及的。从阿帕网到因特网的发展再一次证实:一项技术诞生以后,不管它的最初目的如何,往往会因为社会的需要和技术本身的发展规律而发生变化。
从一个原点始,至另一个原点终,这或许就是ARPANET的历史使命!