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在 1968 年阿帕网开发期间撰写的论文“计算机作为通信设备”中， и 表示计算机的统一将不仅限于创建单独的网络。 他们预测，这样的网络将合并成一个“非持久网络的网络”，将“各种信息处理和存储设备”结合成一个互连的整体。 在不到十年的时间里，这种最初的理论考虑立即引起了实际的兴趣。 到 1970 世纪 XNUMX 年代中期，计算机网络开始迅速普及。
网络激增
他们渗透到各种媒体、机构和场所。 ALOHAnet 是 1970 世纪 XNUMX 年代初获得 ARPA 资助的几个新学术网络之一。 其他网络包括 PRNET（通过分组无线电连接卡车）和卫星 SATNET。 其他国家也沿着类似的路线发展了自己的研究网络，特别是英国和法国。 由于规模较小、成本较低，本地网络的增长速度更快。 除了 Xerox PARC 的以太网之外，人们还可以在加利福尼亚州伯克利的劳伦斯辐射实验室找到 Octopus； 剑桥大学戒指； 英国国家物理实验室的 Mark II。
大约在同一时间，商业企业开始提供对专用分组网络的付费访问。 这为在线计算服务开辟了一个新的全国市场。 在 1960 世纪 XNUMX 年代，多家公司推出了业务，为任何拥有终端的人提供对专业数据库（法律和金融）或分时计算机的访问。 然而，通过普通电话网络在全国范围内访问它们的成本过高，使得这些网络很难扩展到本地市场之外。 一些较大的公司（例如 Tymshare）建立了自己的内部网络，但商业分组网络已将使用它们的成本降至合理水平。
第一个这样的网络的出现是由于阿帕网专家的离开。 1972 年，几名员工离开了负责阿帕网创建和运营的 Bolt、Beranek and Newman (BBN)，成立了 Packet Communications, Inc.。 尽管该公司最终失败了，但突如其来的冲击成为BBN创建自己的专用网络Telenet的催化剂。 在 ARPANET 架构师 Larry Roberts 的领导下，Telenet 成功运营了五年，然后被 GTE 收购。
鉴于如此多样化网络的出现，利克莱德和泰勒如何预见单一统一系统的出现？ 即使从组织的角度来看，可以简单地将所有这些系统连接到阿帕网（这是不可能的），但其协议的不兼容性使得这成为不可能。 然而，最终，所有这些异构网络（及其后代）确实相互连接成一个通用通信系统，我们称之为互联网。 这一切都不是从任何资助或全球计划开始的，而是从 ARPA 的一位中层管理人员正在从事的一个废弃的研究项目开始的 .
鲍勃·卡恩问题
1964 年，卡恩在普林斯顿大学获得电子信号处理博士学位，当时他在学校附近的球场打高尔夫球。 在麻省理工学院短暂担任教授后，他在 BBN 找到了一份工作，最初是想抽出时间沉浸在这个行业中，了解实际的人如何决定哪些问题值得研究。 一次偶然的机会，他在 BBN 的工作与计算机网络可能行为的研究有关——不久之后 BBN 就收到了阿帕网的订单。 卡恩被吸引到这个项目中，并透露了有关网络架构的大部分进展。
卡恩的照片来自 1974 年的报纸
他的“小假期”变成了六年的工作，卡恩在 BBN 担任网络专家，同时使阿帕网全面投入运行。 到了 1972 年，他厌倦了这个话题，更重要的是，厌倦了与 BBN 部门负责人不断的政治斗争。 因此，他接受了拉里·罗伯茨（Larry Roberts）的邀请（在罗伯茨本人离开并成立 Telenet 之前），成为 ARPA 的项目经理，领导自动化制造技术的开发，并有管理数百万美元投资的潜力。 他放弃了阿帕网的工作，决定在一个新领域从头开始。
但在他抵达华盛顿特区后的几个月内，国会就终止了自动生产项目。 卡恩想立即收拾行李返回剑桥，但罗伯茨说服他留下来帮助 ARPA 开发新的网络项目。 卡恩无法摆脱自己知识的束缚，他发现自己正在管理 PRNET，这是一个分组无线网络，可以为军事行动提供分组交换网络的优势。
PRNET 项目是在斯坦福研究所 (SRI) 的支持下启动的，旨在扩展 ALOHANET 的基本数据包传输核心，以支持中继器和多站操作，包括移动货车。 然而，卡恩立即意识到这样的网络不会有用，因为它是一个几乎没有计算机的计算机网络。 当它于 1975 年开始运营时，它在旧金山湾沿岸拥有一台 SRI 计算机和四个中继器。 移动现场站无法合理处理 1970 世纪 XNUMX 年代大型计算机的尺寸和功耗。 所有重要的计算资源都驻留在 ARPANET 内，该网络使用一组完全不同的协议，无法解释从 PRNET 收到的消息。 他想知道如何才能将这个胚胎网络与其更为成熟的表亲连接起来？
卡恩求助于阿帕网早期的一位老熟人来帮助他找到答案。 在斯坦福大学攻读数学专业时，他对计算机产生了兴趣，并在 IBM 办公室工作了几年后，决定返回加州大学洛杉矶分校 (UCLA) 计算机科学研究生院。 他于 1967 年来到这里，并与他的高中朋友 Steve Crocker 一起加入了 Len Kleinrock 的网络测量中心，该中心是加州大学洛杉矶分校阿帕网部门的一部分。 在那里，他和 Crocker 成为协议设计专家和网络工作组的主要成员，该工作组开发了用于通过 ARPANET 发送消息的基本网络控制程序 (NCP) 以及高级文件传输和远程登录协议。
瑟夫的照片来自 1974 年的报纸
Cerf 在 1970 世纪 XNUMX 年代初结识了 Kahn，当时 Kahn 从 BBN 来到加州大学洛杉矶分校 (UCLA) 测试负载下的网络。 他使用 Cerf 创建的软件造成网络拥塞，从而产生人工流量。 正如卡恩所预料的那样，网络无法应对负载，他建议进行更改以改善拥塞管理。 在接下来的几年里，瑟夫继续着看似有前途的学术生涯。 大约在卡恩离开 BBN 前往华盛顿的同时，瑟夫前往彼岸的斯坦福大学担任兼职教授。
卡恩对计算机网络了解很多，但在协议设计方面没有经验——他的背景是信号处理，而不是计算机科学。 他知道 Cerf 是补充他技能的理想人选，并且对于将 ARPANET 连接到 PRNET 的任何尝试都至关重要。 卡恩就互联网互联问题联系了他，他们在 1973 年见过几次面，然后前往帕洛阿尔托的一家酒店创作了他们的开创性著作“互联网数据包通信协议”，该协议于 1974 年 XNUMX 月发表在 IEEE Transactions on Communications 上。 在那里，提出了一个传输控制程序（TCP）项目（很快成为“协议”）——现代互联网软件的基石。
外部影响
没有人或时刻比 Cerf 和 Kahn 及其 1974 年的工作与互联网的发明联系更紧密。 然而，互联网的创建并不是一个发生在特定时间点的事件，而是一个经过多年发展的过程。 Cerf 和 Kahn 在 1974 年描述的原始协议在随后的几年中被修改和调整了无数次。 网络之间的第一次连接直到 1977 年才进行了测试； 直到 1978 年，该协议才分为两层——如今无处不在的 TCP 和 IP； 阿帕网直到1982年才开始将其用于自己的目的（互联网出现的这个时间线可以延长到1995年，当时美国政府拆除了公共资助的学术互联网和商业互联网之间的防火墙）。 这一发明过程的参与者名单远远超出了这两个名字。 早年，一个名为国际网络工作组（INWG）的组织作为协作主体。
1972 年 XNUMX 月，在具有现代主义风格的华盛顿希尔顿酒店举行的第一届计算机通信国际会议上，阿帕网进入了更广阔的科技世界。 除了Cerf、Kahn等美国人之外，出席会议的还有来自欧洲的几位杰出的网络专家，特别是 来自法国和唐纳德·戴维斯来自英国。 在拉里·罗伯茨的怂恿下，他们决定成立一个国际工作组来讨论分组交换系统和协议，类似于为阿帕网建立协议的网络工作组。 最近成为斯坦福大学教授的瑟夫同意担任主席。 他们的第一个主题是网络互联问题。
罗伯特·梅特卡夫 (Robert Metcalfe) 是此次讨论的重要早期贡献者之一，我们已经在施乐帕洛阿尔托研究中心 (Xerox PARC) 担任以太网架构师时见过他。 尽管梅特卡夫无法告诉他的同事，但当瑟夫和卡恩的作品发表时，他长期以来一直在开发自己的互联网协议、PARC 通用数据包或 PUP。
随着 Alto 的以太网获得成功，Xerox 对互联网的需求也随之增加。 PARC 还有另一个 Data General Nova 小型计算机的本地网络，当然还有 ARPANET。 PARC 领导者展望未来，意识到每个 Xerox 基地都将拥有自己的以太网，并且它们必须以某种方式相互连接（可能通过 Xerox 自己的内部 ARPANET 等效网络）。 为了能够伪装成正常消息，PUP 数据包被存储在其所传输的任何网络（例如 PARC 以太网）的其他数据包内。 当数据包到达以太网和另一个网络（例如 ARPANET）之间的网关计算机时，该计算机将解开 PUP 数据包，读取其地址，然后将其重新包装成带有适当标头的 ARPANET 数据包，然后将其发送到该地址。
尽管梅特卡夫无法直接讲述他在施乐所做的事情，但他获得的实践经验不可避免地渗透到 INWG 的讨论中。 他的影响力可以从以下事实中看出：在 1974 年的著作中，瑟夫和卡恩承认了他的贡献，后来梅特卡夫因不坚持共同作者而感到有些生气。 PUP 很可能在 1970 世纪 XNUMX 年代再次影响了现代互联网的设计，当时 推动决定将协议拆分为 TCP 和 IP，以免在网络之间的网关上处理复杂的 TCP 协议。 IP（互联网协议）是地址协议的简化版本，没有任何 TCP 的复杂逻辑来确保每一位都被传送。 Xerox 网络协议——当时称为 Xerox 网络系统 (XNS)——已经实现了类似的分离。
对早期互联网协议的另一个影响源来自欧洲，特别是 1970 世纪 XNUMX 年代初由 Plan Calcul 开发的网络，Plan Calcul 是由 培育法国自己的计算机产业。 戴高乐长期以来一直担心美国在西欧日益增长的政治、商业、金融和文化主导地位。 他决定让法国再次成为独立的世界领袖，而不是成为美苏冷战中的棋子。 就计算机行业而言，1960 世纪 1919 年代出现了对这种独立性的两个特别强烈的威胁。 首先，美国拒绝为其最强大的计算机的出口颁发许可证，而法国希望将其用于开发自己的原子弹。 其次，美国通用电气公司成为法国唯一的计算机制造商Compagnie des Machines Bull的主要所有者，并很快关闭了Bull的几条主要产品线（该公司由挪威人Bull于1930年创立，生产的机器使用打孔卡 - 直接像 IBM 一样。它在 XNUMX 世纪 XNUMX 年代创始人去世后搬到了法国）。 由此诞生了“计算计划”，旨在保证法国有能力提供自己的计算能力。
为了监督计算计划的实施，戴高乐创建了一个délégation à l'informatique（类似于“信息学代表团”），直接向总理报告。 1971 年初，该代表团任命工程师 Louis Pouzin 负责创建法国版阿帕网。 该代表团相信，分组网络将在未来几年的计算领域发挥关键作用，而这一领域的技术专长对于 Plan Calcul 的成功至关重要。
1976 年普赞在一次会议上
普赞毕业于法国一流的工程学校巴黎综合理工学院，年轻时曾在一家法国电话设备制造商工作，后来搬到布尔。 在那里，他说服雇主他们需要更多地了解美国的先进发展。 因此，作为 Bull 的员工，他在 1963 年至 1965 年的两年半时间里帮助麻省理工学院创建了兼容分时系统 (CTSS)。 这段经历使他成为整个法国（甚至可能是整个欧洲）交互式分时计算方面的领先专家。
基克拉泽斯网络架构
普赞将他被要求创建的网络命名为基克拉泽斯群岛，以爱琴海希腊群岛的基克拉泽斯群岛命名。 顾名思义，该网络上的每台计算机本质上都是自己的岛屿。 Cyclades 对网络技术的主要贡献是概念 – 数据包通信的最简单版本。 这个想法由两个互补的部分组成：
- 数据报是独立的：与电话呼叫或 ARPANET 消息中的数据不同，每个数据报都可以独立处理。 它不依赖于先前的消息，也不依赖于它们的顺序，也不依赖于建立连接的协议（例如拨打电话号码）。
- 数据报从一个主机传输到另一个主机——将消息可靠地发送到某个地址的所有责任都由发送者和接收者承担，而不是由网络承担，在这种情况下，网络只是一个“管道”。
对于 Pouzin 在法国邮政、电话和电报 (PTT) 组织的同事来说，数据报概念似乎是异端邪说，该组织在 1970 世纪 XNUMX 年代正在基于类似电话的连接和终端到计算机（而不是计算机到计算机）构建自己的网络。计算机）连接。 这是在综合理工学院另一位毕业生雷米·德普雷 (Remy Despres) 的监督下进行的。 PTT 拒绝放弃网络内传输可靠性的想法，因为几十年的经验迫使它使电话和电报尽可能可靠。 与此同时，从经济和政治的角度来看，将对所有应用程序和服务的控制权转移到位于网络外围的主机，这可能会使 PTT 变得完全不可替代。 然而，没有什么比坚决反对更能增强观点的了，所以这个概念 来自 PTT 的信息只是让 Pouzin 相信他的数据报的正确性——这是一种创建协议的方法，该协议可用于从一个主机到另一个主机的通信。
Pouzin 和他来自 Cyclades 项目的同事积极参加了 INWG 和各种会议，讨论了 TCP 背后的想法，并毫不犹豫地表达了他们对一个或多个网络应该如何工作的看法。 与 Melkaf 一样，Pouzin 和他的同事 Hubert Zimmerman 在 1974 年的 TCP 论文中获得了提及，至少另一位同事、工程师 Gérard le Land 也帮助 Cerf 完善了协议。 瑟夫后来回忆说“ TCP 的滑动窗口方法直接取自与 Pouzin 和他的人对这个问题的讨论......我记得 Bob Metcalfe、Le Lan 和我躺在帕洛阿尔托客厅地板上的一张巨大的 Whatman 纸上，尝试绘制这些协议的状态图。”
“滑动窗口”是指 TCP 管理发送方和接收方之间数据流的方式。 当前窗口由发送方可以主动发送的传出数据流中的所有数据包组成。 当接收器报告释放缓冲区空间时，窗口的右边缘向右移动，当接收器报告接收到先前的数据包时，窗口的左边缘向右移动。”
该图的概念与以太网和 ALOHANET 等广播网络的行为完美契合，这些网络不情愿地将消息发送到嘈杂而冷漠的空气中（与更像电话的 ARPANET 相比，后者需要在 IMP 之间顺序传递消息）通过可靠的 AT&T 线路正常运行）。 为最不可靠的网络（而不是更复杂的同类网络）定制内联网传输协议是有意义的，而这正是 Kahn 和 Cerf 的 TCP 协议所做的。
我可以继续谈论英国在发展互联网早期阶段所扮演的角色，但不值得讨论太多细节，以免错过重点——与互联网发明最密切相关的两个名字并不是唯一的名字。这很重要。
TCP征服了所有人
这些关于洲际合作的早期想法发生了什么？ 为什么瑟夫和卡恩到处都被誉为互联网之父，却对普赞和齐默尔曼却闻所未闻？ 要理解这一点，首先有必要深入研究INWG早年的程序细节。
为了与 ARPA 网络工作组及其征求意见 (RFC) 的精神保持一致，INWG 创建了自己的“共享笔记”系统。 作为这一实践的一部分，经过大约一年的合作，Kahn 和 Cerf 于 39 年 1973 月向 INWG 提交了 TCP 的初步版本，作为注释 #1974。这基本上与他们第二年春天在 IEEE Transactions 上发布的文档相同。 61 年 XNUMX 月，由 Hubert Zimmermann 和 Michel Elie 领导的 Cyclades 团队发布了一项反提案 INWG XNUMX。差异在于对各种工程权衡的不同看法，主要是关于如何划分和重组穿越较小数据包大小的网络的数据包。
分歧很小，但由于国际电话和电信咨询委员会宣布了审查网络标准的计划，以某种方式达成一致的需要变得出乎意料的紧迫。) [国际电话和电报咨询委员会]。 CCITT，分部 涉及标准化的委员会以四年一次的全体会议为周期进行工作。 1976年会议审议的动议必须在1975年秋季之前提交，从该日期到1980年不得进行任何修改。 INWG 内的热烈会议导致了最终投票，新协议由世界上最重要的计算机网络组织的代表进行了描述——阿帕网的 Cerf、基克拉泽斯群岛的 Zimmerman、英国国家物理实验室的 Roger Scantlebury 和 Alex BBN 的麦肯齐获胜。新提案 INWG 96 的得分介于 39 到 61 之间，似乎为可预见的未来确定了互联网互联的方向。
但实际上，这一妥协是国际互连合作的最后一次喘息，而在此之前，鲍勃·卡恩（Bob Kahn）就不幸缺席了 INWG 对新提案的投票。 事实证明，投票结果没有在 CCITT 规定的期限内完成，此外，Cerf 致信 CCITT，描述了该提案如何在 INWG 中缺乏充分共识，这让情况变得更糟。 但 INWG 的任何提案仍可能不会被接受，因为主导 CCITT 的电信高管对计算机研究人员发明的支持数据报的网络不感兴趣。 他们希望完全控制网络流量，而不是将该权力委托给他们无法控制的本地计算机。 他们完全忽略了网络互连的问题，并同意采用一种用于单独网络的虚拟连接协议，称为 .
讽刺的是，X.25协议得到了Kahn的前老板Larry Roberts的支持。 他曾经是尖端网络研究领域的领导者，但作为商业领袖的新兴趣促使他向 CCITT 批准了他的公司 Telenet 已经在使用的协议。
欧洲人在齐默尔曼的领导下再次尝试，转向另一个电信管理主导地位不那么强的标准组织——国际标准化组织。 。 由此产生的开放系统通信标准（）比 TCP/IP 有一些优势。 例如，它没有像IP一样有限的分层寻址系统，其局限性需要引入一些廉价的黑客技术来应对1990世纪2010年代互联网的爆炸性增长（在XNUMX年代，网络终于开始过渡到 IP 协议，它纠正了地址空间限制的问题）。 然而，由于多种原因，这个过程一拖再拖，一直没有产生可工作的软件。 特别是，ISO 程序虽然非常适合批准既定的技术实践，但并不适合新兴技术。 当基于 TCP/IP 的互联网在 1990 世纪 XNUMX 年代开始发展时，OSI 就变得无关紧要了。
让我们从标准之争转向在地面上构建网络的平凡而实际的事情。 欧洲人忠实地实施了 INWG 96，以联合基克拉泽斯和国家物理实验室，作为创建欧洲信息网络的一部分。 但卡恩和 ARPA 互联网项目的其他领导人并无意为了国际合作而让 TCP 列车脱轨。 卡恩已经拨款在 ARPANET 和 PRNET 中实施 TCP，并且不想从头开始。 瑟夫试图推动美国支持他为INWG制定的妥协方案，但最终放弃了。 他还决定摆脱兼职教授的生活压力，并效仿卡恩的榜样，成为 ARPA 的项目经理，从 INWG 的积极参与中退休。
为什么欧洲建立统一战线和官方国际标准的愿望收效甚微？ 基本上，这都是美国和欧洲电信公司负责人的不同立场造成的。 欧洲人必须应对来自邮政和电信 (PTT) 高管对数据报模型的持续压力，这些高管是各自国家政府的行政部门。 正因为如此，他们更有动力在正式的标准制定过程中寻求共识。 基克拉泽斯群岛的迅速衰落在 1975 年失去了政治兴趣，并在 1978 年失去了所有资金，这为 PTT 的力量提供了一个案例研究。 普赞将她的死归咎于政府 。 1974 年，德斯坦上台，组建了由国家行政学院代表组成的政府（），被Pouzin鄙视：如果说综合理工学院可以比作麻省理工学院，那么ENA可以比作哈佛商学院。 德斯坦政府围绕“国家冠军”的理念制定了信息技术政策，而这样的计算机网络需要PTT支持。 基克拉泽斯项目永远不会得到这样的支持； 相反，Pouzin 的竞争对手 Despres 监督创建了一个名为 Transpac 的基于 X.25 的虚拟连接网络。
在美国一切都不同了。 AT&T 不具有与国外同行相同的政治影响力，也不属于美国政府的一部分。 相反，正是在这个时候，政府严厉限制和削弱了该公司；禁止其干预计算机网络和服务的发展，很快它就被彻底拆散成了碎片。 ARPA 可以在强大的国防部的保护伞下自由地开发其互联网项目，没有任何政治压力。 她资助在各种计算机上实施TCP，并利用她的影响力迫使阿帕网上的所有主机于1983年改用新协议。因此，世界上最强大的计算机网络，其中许多节点都是最强大的计算世界各地的组织，成为 TCP 开发/IP 的所在地。
因此，TCP/IP 成为互联网的基石，而不仅仅是互联网，这要归功于 ARPA 与任何其他计算机网络组织相比相对的政治和财务自由。 尽管存在 OSI，ARPA 仍成为网络研究界愤怒摇尾的狗。 从 1974 年的有利角度来看，人们可以看到许多影响因素导致了 Cerf 和 Kahn 在 TCP 方面的工作，以及由此产生的许多潜在的国际合作。 然而，从1995年的角度来看，所有的道路都通向一个关键时刻，一个美国组织和两个赫赫有名的名字。
还有什么要读的
- 珍妮特·阿巴特，发明互联网 (1999)
- John Day，“INWG 辩论中的外界喧嚣”，IEEE 计算史年鉴 (2016)
- Andrew L. Russell，开放标准和数字时代 (2014)
- Andrew L. Russell 和 Valérie Schafer，“阿帕网和互联网的阴影：1970 世纪 2014 年代的 Louis Pouzin 和基克拉泽斯网络”，技术与文化 (XNUMX)
来源： habr.com