计算机技术发展简史之13—— 国际互联网(Internet)的兴起与发展
XZKL1234 · 2011-07-22 16:03 · 47945 次点击
可以说,Internet不是一个轮廓分明、实际存在的东西,他没有真正的历史。Internet是众多思想的汇集协调,是朋友之间、同事之间的协议,是现代科学技术发展趋势的反映。Internet的发展和演变只证明了一件事:它使无序的计算机网络行为变得有序,令人们之间的通信越变越好。总之,Internet是一个沟通人与人、社会与社会、地域与地域之间的桥梁,是一个非常大的概念。
⑴.Internet的诞生:
在二十世纪六十年代初,世界局势发生了巨大的变化,由于古巴核导弹危机事件的发生,美国与前苏联之间的冷战状态随之急速升温,美国对古巴实行了封锁,同时,越南战争也爆发了,许多第三世界国家都发生了政治危机。在这种情况下,由于美国联邦经费的刺激和美国社会公众恐惧心理的影响,实验室冷战也开始了。
美国人始终认为,能否保持科学技术上的领先地位,将决定一系列战争的胜负,而科学技术依赖于计算机领域的发展。到了二十世纪六十年代末,每一个主要由美国联邦基金支持的研究中心,包括纯商业性组织、大学等,都有了由美国新兴计算机厂商提供的拥有最新技术装备的计算机设备,美国的计算机工业开始萌芽了。
随着计算机在各个领域里越来越广泛的应用,各个计算机中心相互连接以共享数据的思想得到了迅速的发展,而当时计算机互连的实际意义是起源于来自前苏联的核威胁,连接那些与美国国防中心有关的计算机网络必须能够经得住一次性核打击得破坏。为此,美国国防部高级研究计划局(ARPA)负责寻找一种最佳方案,来互连许多的计算机网点。1966年戴维斯提出并证实分组交换(PE)技术在计算机间传输命令和数据时能够表现出极大的灵活性和可靠性后,ARPA为美国BBN公司提供研究资金,来探索计算机中心之间的通信方法,以期在受到一次性核打击之后,军用设备能够尽快恢复工作。在1969年BBN公司提出了被称为网络控制协议(Network.Control.Protocol)的分组交换式网络协议,并且设计了能够控制计算机的网络,该网络被称为信息报文处理器(Information.Message.Processor)。同年,第一台IMP计算机安装成功。到1970年美国第一个分组交换计算机网络建成,称为ARPAnet网,它把设在加利福尼亚大学、巴巴拉市的加利福尼亚大学、斯坦福大学、盐湖的犹他州立大学的计算机连接起来了。这就是Internet的开端——四所大学的本地网被ARPA提供的分组交换网络连接起来。经过试验证明,ARPAnet网中如果任何一个连线失败,信息仍然能够由其它网络链路传输,这就满足了发展计算机网络的最初要求,即经过一次毁灭性打击后__可以是战争或是自然灾害__信息传送能够得到迅速恢复。
使用分组进行通信,每台计算机和网络上的其它任一计算机都处于对等级,在这种分散式的网络控制中,没有哪一台计算机是控制计算机,所有的网站和网点都是平等的。正是由于这是设计的最基本思想,所以建立在Internet上的那些网络得到了长足的发展。
分组交换的特点是:分组交换解决了建立高捣毁性网络的困难,能提供最大的通信灵活性。分组交换并不依赖两计算机之间的固定连接,大的信息流被划分为几个分组,每一个分组都被标注上地址和顺序号,使信息能够在网络终端被重新组装。分组可以任意大小,但一般不超过一万五千个字节(Byte)。分组的表格中通常包括四个部分,一个收信地址、一个发信地址、一个关于特定分组大小的信息和要传送的信息。分组交换技术有几个明显的特点:
①把信息划分为独立的几个部分,然后按指定的路由分别传输到终端,然后进行重新组装;
②如果某一个分组在传输途中丢失或损坏,则只需重发该分组信息,而不必全部重发;
③能够通过编码对信息进行加密;
④可以将分组信息进行压缩,节省传输时间;
⑤包含自身的信息,接收方能使用它来证实其内容(检验和);
⑥能够存贮有关路由选择期间所在位置的信息;
⑦传输与特定网络的通信速度或协议无关,信息可以由不同的网络接收和发送;
⑧因为允许相互间传送其它业务,所以能最大限度地利用网络的带宽。
到了1972年,美国共有四十三个不同的网点归属于ARPAnet网,这些网点间的计算机电子通信包括了在单个用户间发送的称之为电子邮件(E-mail)的小文本文件。犹他州立大学第一个实现了通过网络控制远程计算机,并将之称为远程登录(Telnet),较大的文本文件和数据在ARPAnet网中的计算机之间,则通过文件传输协议(File.Transfer.Protocol)进行传输。这一年,Internet网络的核心技术产生了。
1972年,世界上的第一次国际计算机通信会议(International.Conference.on.Computer.Communications)在美国首都华盛顿市召开,来自西方世界的各地代表参加了此次会议,这次会议在不同的计算机和/网络之间的通信协议上达成一致意见。温顿•克弗是ARPAnet网的创始人之一,被选为第一届Internet工作组的主席,负责创建一个协议,以使世界上所有的计算机之间能够互联。这次国际计算机通信会议后的第二年,美国国防部高级研究计划局被重新命名为DARPA(Defense.Advanced.Research.ProjectsAgency),并开始了一项研究计划即Internet协议草案(Internet.Project),用来研究怎样把分组交换网连接在一起。
这两项研究导致了两个基本的Internet协议的产生和发展。1974年,温顿•克弗和罗比特•卡发表了题为一种分组网络的互联协议的文章,规定了数据传输控制程序的设计规则,同时,两人合作开发了Internet的际网通信协议(Internet.Protocl)和传输控制协议(Transmission.Control.Protocol),这两个协议定义了报文或文件或命令如何在Internet上的计算机网络间传送的方法,人们将之简称为TCP/IP协议。有了TCP/IP协议,可以使用户在不同的网络中采用自己的内部协议来逐步达到建立信息路径的目标。不久,美国国防部高级研究计划局(DARPA)决定向全世界无条件地免费提供TCP/IP协议,也就是说,向全世界公布了解决计算机网络通信可靠性的核心技术。
际网通信协议(IP)是一组在Internet上进行通信的协议,能够支配一台计算机与另一台计算机进行通信。IP协议包含的主要内容有:
①Internet上每台计算机都有四个数字组成的地址,每个数值不超过256,地址数码在书写时用圆点符号分开;
②所有的报文被划分为若干分组;
③每个报文分组被编入一个IP信封;
④每个IP信封外包含一个发送地址和一个收信地址。
组成Internet的某些计算机被称为路由器(Routers),这些计算机负责在Internet中发送信息并使这些信息按指定的路由传输到目的地。大多数协议是分层次的,IP协议是基础。
传输控制协议(TCP)是建立在际网通信协议(IP)之上的一组用来处理大量数据的控制协议,同时它也处理在传输过程中某处损坏了的数据。TCP协议将大的报文划分成多个分组,然后将每个分组塞入TCP信封(Envelope),再依次放入到一个IP信封中。TCP信封外包含着关于分组中的字节数量的信息和在原始报文中该分组的位置信息,在信息接收结束时,TCP协议在终端将信封从IP信封中取出,然后将原始数据重新组装。一旦一个或更多的分组被破坏(经过差错检验和查出),发送者就需要重新发送差错分组。
⑵.Internet最初的发展:
Internet最初的发展,就是免费使用的操作系统和廉价小型计算机的发展。美国的DEC公司是小型计算机的创始人之一,与IBM公司和Control-Data公司的大容量大型计算机相比,DEC公司使容量大但价格相对低廉的小型计算机得到了很大的发展。二十世纪六十年代末到七十年代初,DEC公司开发了PDP系列和VAX系列计算机。这些型号的计算机在大学和高科技产业部门得到了广泛的应用。最初的VAX计算机上仅安装了VMS操作系统,但不久就发生了重大的变化。
二十世纪七十年代初,美国AT&T公司Bell实验室的研究人员开发了一种能够在DEC公司小型计算机上运行的多任务操作系统即Unix操作系统。特别重要的是,从VMS操作系统中分出的Unix操作系统是免费提供用户的。过去,VMS操作系统和IBM操作系统都过分依赖于本身的系统功能,因此具有很大的局限性,而Unix操作系统则是一个开放的系统,并且从一开始就被设计为适用于计算机网络的操作系统。1976年Bell实验室的麦克•里斯克开发了一个叫做点到点拷贝程序(Unix-to-Unix.CopyProgram)的软件包,使一些带有调制解调器(Modem)的Unix系统计算机能够呼叫另一台同样的计算机并可以传输文件。1977年Bell实验室开始使用Unix.7.0版本装配点到点拷贝程序。Unix系统与DEC计算机的结合犹如星星之火,迅速传遍了整个工业界和学术界,组网不再是个奥秘,原来那些不使用Unix系统的用户很快便理解并采用了Unix组网的思想。Unix系统是开放系统的鼻祖,它促进了面向计算机的无政府状态的转变,从此,Unix系统变成了一种大游戏,而它的用户就是全球的玩家。
二十世纪七十年代末,沃尔特•克里斯丁和阮迪•修斯在美国芝加哥市创立了世界上第一个基于微型计算机的远程通信布告牌系统(Bulletin.Board.System),使许多拥有个人计算机的用户可以通过电话线使用BBS系统进行远程通信并共享一些信息。1977年,维斯康逊大学(Wiscosin)为科研人员建立了一个网络,一百多个研究人员开始使用这个叫做Theorynet的网络互相传递电子邮件。到了1979年,来自美国各个大学和美国国家基金会(National.Science.Foundation)的一些学者参加了一个大会,这个大会实际上就是计算机科学研究网络(CSnet)的发起大会,NSF为此提供了大量的资金。1980年温顿•克弗建议ARPAnet网和CSnet网可以通过网关(Gateway)进行连网,并且使用TCP/IP协议作为连网协议,使CSnet网能够共享ARPAnet网的资源。这个使用网关将几个独立的网络连接起来的提议,最终导致了Internet的真正诞生。1981年,依靠NSF提供的资金建成的CSnet网,向不能够使用ARPAnet网的大学科研人员提供各种网络服务,尤其是电子邮件服务。到了1982年科研和教学人员能够通过电话线路拨号进入CSnet网,读取和发送电子邮件到CSnet网点或ARPAnet网点。同年,Novell公司聘用SuperSetSoftware公司的人员从事用来连接计算机的软件开发工作,从此引发了一次网络通信软件的商战,并迅速使Internet走向国际化。这些成功的网络技术与应用产生了Internet的物理实现。
⑶.Internet实质性应用的开始:
当CSnet网创建并进入到ARPAnet网的同时,在美国北卡罗里那大学(North.Carolina)工作的史蒂夫•贝罗文提出了建立电子报纸软件应用程序的想法,即在Internet上的新闻是交互的,能够迅速传递给编辑、作者、甚至是旁观者。史蒂夫•丹尼尔和汤姆•塔斯卡特在其开发的Usenet版本A中使用了史蒂夫•贝罗文的概念,第一版建立了新闻组(News.Group)和新闻分层概念,Usenet网诞生了。此后,新闻组分层体系被一步步扩大,但基本操作仍然保持原样不变。
Usenet网的功能是提供一个专业网络,能使用户发送文章给网上所有的计算机。它允许任一用户发送报文给网上其它用户、或给一个或多个特定新闻组的所有用户。UUCP开始执行不久,许多计算机可以访问另一些拷贝,如果用户邮寄了一份报纸,它就被分发到网上的宿主机,然后通过网络从一台宿主机传递到另一台宿主机。早期的Usenet网仅有两个层次:mod层用于讨论产品修改和故障诊断,net层则用于讨论与网络相关的问题。从1986年起Usenet网的分层体系经历了重大的变革,产生了七个新的主要层次,新构成的九个分层体系允许更多的逻辑报文分组:
Mod:讨论产品修改和故障诊断
Net:讨论与网络相关的问题
Comp:与计算机有关的话题
News:关于Usenet的新闻
Rec:娱乐
Sci:科学
Soc:社会问题
Talk:随便交谈的话题
Misc:以上未谈及的各种话题
同时,Usenet网引发了各种各样的网上争论,这些争论的结果导致了子组(Subgroups)概念的产生,这些子组能浓缩成为一个交谈层,促使Internet上的大量审查制度的建立。在Usenet网早期,新闻组转发给ARPAnet网时,ARPAnet网的官方发言人发现有许多新闻不适合通过政府网络体系转发,于是,开始建立了一个新的网上协议即后来网络新闻传输协议(Net.NewsTransfer.Protocol)的研究和出台,网络新闻传输协议用于将Usenet上的新闻通过TCP/IP协议连接并转发。现在,Usenet网仍然是Internet上用户工具集中功能最强大的一分,能够向所有的Internet用户提供全世界的最新信息。
到了1982年,计算机通信网络已经遍及世界的各个角落。在美国纽约市城市大学的办公大厅里,出现了BITnet网(Because.It's.Time.Network),这也是一个重要的新闻来源。BITnet网集中体现在Listserv上,它类似于Usenet网新闻组的概念。在美国的旧金山市则诞生了另一个重要的FidoNet网,这就是汤姆•杰明斯创建的用于个人计算机的布告牌系统FidoBBS,这个软件系统通过调制解调器和电话线链接所有不同FidoBBS的组网软件包,它使用了ARPAnet网的分组交换技术,允许用户互相发送电子邮件,并建立了一个类似于Usenet网和Bitnet网的讨论组。
1987年最初为Unix系统开发的UUCP软件包被巧妙地引入到IBM-PC微型计算机及其兼容计算机上,因而FidoNet网能与Usenet网共享信息资源,由于FidoNet网是基于个人计算机的网络体系,所以它能够链接遍布全球的各种计算机用户进入巨大的Internet家族。这些成功的网络体系的诞生和应用,震撼了整个人类社会,使每一个人都感到信息就在身边,信息革命开始了,信息时代到来了,网络改变了人类的生活和社会进程。
在整个二十世纪八十年代,美国许多一流的科学家一再向美国政府呼吁,担心美国人在高性能计算机领域的优势受到外国竞争的威胁,这种担忧导致了美国国家科学基金网(National.Science.FoundationNetwork)的建立,这个设计庞大的NSF网络连接了美国所有的超级计算机中心,由最先进的信息传输线路进行链接(除了传统的电话线缆,还有微波、光纤和卫星),每一个网点都作为本地的网络中心,它的目的是为全美国的科研人员提供高性能的计算服务。在NSFnet网形成期间,网络经历了多次演变,新的网络不断产生。1983年ARPAnet网的军用部分脱离母网,建立了自己的Milnet网,而ARPAnet网则逐渐被NSFnet网取代。1989年BITnet网并入CSnet网。1990年ARPAnet网退出了历史舞台。1991年Csnet网并入NSFnet网。直至现在,NSFnet网形的规模已经越来越庞大,不但保障着Internet的物理核心,而且有逐步取代Internet的迹象。
⑷.Internet的政策变革和管理机构:
在1990年,美国政府的联邦组网协会(Federal.Networking.Counei,Internat管理机构的一部分)对其基本政策进行了划时代的修改。过去,如果一个组织或个人想要成为Internet的成员,必须通过美国政府相应机构的许可。现在,联邦组网协会放宽了这些限制,允许任何组织和个人申请加入Internet,这就开始了通常人们所说的Internet的商业化,也开始了Internet的真正迅速发展的时代。到了1999年Internet由最初的四个本地网发展到超过数十万便及全球一百六十八个国家和地区的网络,有大约三百万个宿主机入网,使得32位的TCP/IP协议在1995年就已经用完并被迫转向64位地址甚至128位乃至更大的地址位,也使得Internet成为一个无法在地图上描述和定义的网络系统。
虽然Internet现在是一种类似朋友间达成比较松散的协定,但有两个机构对其有着显著的影响:一是美国国家基金会,这除了因为NSF为NSFnet网提供了大量的资金,而且还由于NSFnet网是Internet中最重要的主干网,所以NSF对Internet的运转有着很大的影响;二是Internet协会,这是直接控制Internet的机构,是由自愿者组成的国际组织。Internet协会的宗旨是为群体和组织提供帮助与支持,内容涉及Internet的使用、操作和发展,其基本内涵是Internet的功能、应用、操作和兴趣。
尽管Internet协会不对如何运行Internet提出任何建议,但Internet协会仍然是Internet中最具权威的组织,它的成员为保证用户能够在网上运行作出了重要的贡献。
Internet协会成员属于协会内部的几个子群或讨论会,主要的有:
①Internet体系结构委员会(Internet.Architecture.Boord),这是1983年为了鼓励科研机构加入Internet而成立的专业委员会;
②Internet工程特别工作组(Internet.Engineering.TaskForce),这是由一群将目光集于Internet技巧发展的志愿者组成的Internet工程技术管理机构;
③Internet研究特别工作组(Internet.Reasearching.Task.Force),这是由一群致力于Internet技术发展的志愿者组成的Internet技术研究机构。
这些机构发展了许多Internet协议标准,例如1993年10月的音频/视频(Audio/Video)信号传输协议,又如多媒体会议控制标准程序(Multimedia.Conference.Control.Program)等,产生了标准的交互网络协会的大量会员。
⑸.超越Internet的网络系统:
1993年9月,克林顿入主白宫的第一年颁布了一项行政命令,成立了由科尔领导的美国国家信息基础(NationalInformationInfrastructure)联邦顾问委员会,开始了Internet商业用途的大发展阶段,确定了一项更长远的战略计划即建立NIInet网。NIInet网是科技、硬件、软件、网络、技巧的综合,使人们之间以及人们与计算机和业务机构的联系更容易。克林顿的这个行政令使得创建NIInet网成为二十世纪九十年代美国的国家重点攻关项目。NIInet网的目标是:
①人们能生活在自己想在的任何地方,不需要任何条件,只需通过电子高速公路上的电子通信,就可以到达自己的办公场所或实验室;
②所有的学生都有最好的学校、最优秀的教师和最佳的课程,不需要考虑地理位置、空间距离、资金状况和能力大小;
③所有的人均能使用联机服务器,促进卫生保健系统的发展,迅速对一些重要的社会需要做出反应,不需要排队等待;
④通过合理的税收和规章制度,为私人机构进行的相关研究提供投资;
⑤扩展通用性服务的概念,使每个人都能以合适的价钱使用信息资源;
⑥以促进技术革新和新产品开发作为催化剂,承诺重要的政府研究计划,帮助私人部门开发和讨论NII网所需的技术,发展对用户最有用的设备和服务机构;
⑦保证信息保密和网络的可靠性,保护用户隐私,万一发生错误时,整个系统能够可靠、快速地进行修复,最重要的是整个系统要容易使用;
⑧改善无线电射频频率,使其成为重要的资源;
⑨保护知识产权,保护知识财产的完整;
⑩与政府其它部门和外国合作,避免不必要的障碍,提供对政府信息的存取和改善政府征购,扩大公众可以使用的信息,确保公众容易使用政府的信息库。
总之,NIInet网的明确目标是:使网络之间、计算机之间、数据库和存贮大量信息的电子公司之间的通信更加紧密。不容质疑地,NIInet网就是美国的电子信息高速公路,它采取了一些比较宽松的政策,如促进私人机构投资、为网间网合作提供投资、扩大一般性服务的概念和范畴、促进紧密地相互作用与用户通信的操作系统开发、保证信息保密和网络可靠性、提高无线电射频范围与宽度、保护知识产权等等,以保障NIInet网的更大发展。显然,以美国人的决心来看,NIInet网将包容了Internet。