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在 1968 年阿帕網開發期間撰寫的論文「電腦作為通訊設備」中， и 表示電腦的統一將不僅限於創建單獨的網路。他們預測，這樣的網路將合併成一個“非持久網路的網路”，將“各種資訊處理和儲存設備”結合成一個互連的整體。在不到十年的時間裡，這種最初的理論考慮立即引起了實際的興趣。到 1970 年代中期，電腦網路開始迅速普及。
網路激增
他們滲透到各種媒體、機構和場所。 ALOHAnet 是 1970 世紀 XNUMX 年代初獲得 ARPA 資助的幾個新學術網絡之一。其他網路包括 PRNET（透過分組無線電連接卡車）和衛星 SATNET。其他國家也沿著類似的路線發展了自己的研究網絡，特別是英國和法國。由於規模較小、成本較低，本地網路的成長速度更快。除了 Xerox PARC 的乙太網路之外，人們還可以在加州柏克萊的勞倫斯輻射實驗室找到 Octopus；劍橋大學戒指；英國國家物理實驗室的 Mark II。
大約在同一時間，商業企業開始提供對專用分組網路的付費存取。這為線上計算服務開闢了一個新的全國市場。在 1960 年代，多家公司推出了業務，為任何擁有終端的人提供對專業資料庫（法律和金融）或分時電腦的存取。然而，透過普通電話網路在全國範圍內存取它們的成本過高，使得這些網路很難擴展到本地市場之外。一些較大的公司（例如 Tymshare）建立了自己的內部網絡，但商業分組網絡已將使用它們的成本降至合理水平。
第一個這樣的網路的出現是由於阿帕網專家的離開。 1972 年，幾名員工離開了負責阿帕網創建和運營的 Bolt、Beranek and Newman (BBN)，成立了 Packet Communications, Inc.。儘管該公司最終失敗了，但突如其來的衝擊成為BBN創建自己的專用網路Telenet的催化劑。在 ARPANET 架構師 Larry Roberts 的領導下，Telenet 成功運作了五年，然後被 GTE 收購。
鑑於如此多樣化網路的出現，利克萊德和泰勒如何預見單一統一系統的出現？即使從組織的角度來看，可以簡單地將所有這些系統連接到阿帕網（這是不可能的），但其協議的不相容性使得這成為不可能。然而，最終，所有這些異質網路（及其後代）確實相互連接成一個通用通訊系統，我們稱之為網際網路。這一切都不是從任何資助或全球計劃開始的，而是從 ARPA 的一位中層管理人員正在從事的一個廢棄的研究項目開始的 .
鮑伯卡恩問題
1964 年，卡恩在普林斯頓大學獲得電子訊號處理博士學位，當時他在學校附近的球場打高爾夫球。在麻省理工學院短暫擔任教授後，他在 BBN 找到了一份工作，最初是想抽出時間沉浸在這個行業中，了解實際的人如何決定哪些問題值得研究。一次偶然的機會，他在 BBN 的工作與電腦網路可能行為的研究有關——不久之後 BBN 就收到了阿帕網的訂單。卡恩被吸引到這個專案中，並透露了有關網路架構的大部分進展。
卡恩的照片來自 1974 年的報紙
他的「小假期」變成了六年的工作，卡恩在 BBN 擔任網路專家，同時使阿帕網全面投入運作。到了 1972 年，他厭倦了這個話題，更重要的是，厭倦了與 BBN 部門負責人不斷的政治鬥爭。因此，他接受了拉里·羅伯茨（Larry Roberts）的邀請（在羅伯茨本人離開並成立 Telenet 之前），成為 ARPA 的專案經理，領導自動化製造技術的開發，並有管理數百萬美元投資的潛力。他放棄了阿帕網的工作，決定在一個新領域從頭開始。
但在他抵達華盛頓特區後的幾個月內，國會就終止了自動生產項目。卡恩想立即收拾行李返回劍橋，但羅伯茨說服他留下來幫助 ARPA 開發新的網路專案。卡恩無法擺脫自己知識的束縛，他發現自己正在管理 PRNET，這是一個分組無線網絡，可以為軍事行動提供分組交換網絡的優勢。
PRNET 計畫是在史丹佛研究所 (SRI) 的支持下啟動的，旨在擴展 ALOHANET 的基本資料包傳輸核心，以支援中繼器和多站操作，包括行動貨車。然而，卡恩立即意識到這樣的網路不會有用，因為它是一個幾乎沒有電腦的電腦網路。當它在 1975 年開始運作時，它在舊金山灣沿岸擁有一台 SRI 電腦和四個中繼器。行動現場站無法合理處理 1970 世紀 XNUMX 年代大型電腦的尺寸和功耗。所有重要的運算資源都駐留在 ARPANET 內，該網路使用一組完全不同的協議，無法解釋從 PRNET 收到的訊息。他想知道如何才能將這個胚胎網絡與其更成熟的表親連結起來？
卡恩求助於阿帕網早期的一位老熟人來幫助他找到答案。 在史丹佛大學攻讀數學專業時，他對電腦產生了興趣，並在 IBM 辦公室工作了幾年後，決定返回加州大學洛杉磯分校 (UCLA) 電腦科學研究生院。他於 1967 年來到這裡，並與他的高中朋友 Steve Crocker 一起加入了 Len Kleinrock 的網路測量中心，該中心是加州大學洛杉磯分校阿帕網部門的一部分。在那裡，他和克羅克成為協定設計專家和網路工作小組的主要成員，該工作組開發了用於透過 ARPANET 發送訊息的基本網路控製程式 (NCP) 以及高級檔案傳輸和遠端登入協定。
瑟夫的照片來自 1974 年的報紙
Cerf 在 1970 世紀 XNUMX 年代初結識了 Kahn，當時 Kahn 從 BBN 來到加州大學洛杉磯分校 (UCLA) 測試負載下的網絡。他使用 Cerf 創建的軟體造成網路擁塞，從而產生人工流量。正如卡恩所預料的那樣，網路無法應對負載，他建議進行更改以改善擁塞管理。在接下來的幾年裡，瑟夫繼續著看似有前途的學術生涯。大約在卡恩離開 BBN 前往華盛頓的同時，瑟夫前往彼岸的史丹佛大學擔任兼職教授。
卡恩對電腦網路了解很多，但在協議設計方面沒有經驗——他的背景是訊號處理，而不是電腦科學。他知道 Cerf 是補充他技能的理想人選，並且對於將 ARPANET 連接到 PRNET 的任何嘗試都至關重要。卡恩就互聯網互聯問題聯繫了他，他們在1973 年見過幾次面，然後前往帕洛阿爾託的一家酒店創作了他們的開創性著作“互聯網數據包通信協議”，該協議於1974 年XNUMX月發表在IEEE Transactions on Communications 上。在那裡，提出了一個傳輸控製程式（TCP）專案（很快就成為「協定」）——現代網路軟體的基石。
外部影響
沒有人或時刻比 Cerf 和 Kahn 及其 1974 年的工作與互聯網的發明聯繫更緊密。然而，網路的創建並不是發生在特定時間點的事件，而是經過多年發展的過程。 Cerf 和 Kahn 在 1974 年描述的原始協議在隨後的幾年中被修改和調整了無數次。網路之間的第一次連接直到 1977 年才進行了測試；直到 1978 年，該協定才分為兩層——如今無所不在的 TCP 和 IP；阿帕網直到1982年才開始將其用於自己的目的（互聯網出現的這個時間線可以延長到1995年，當時美國政府拆除了公共資助的學術互聯網和商業互聯網之間的防火牆）。這個發明過程的參與者名單遠遠超越了這兩個名字。早年，一個名為國際網路工作小組（INWG）的組織作為協作主體。
1972 年 XNUMX 月，在具有現代主義風格的華盛頓希爾頓酒店舉行的第一屆電腦通訊國際會議上，阿帕網進入了更廣闊的科技世界。除了Cerf、Kahn等美國人之外，出席會議的還有來自歐洲的幾位傑出的網路專家，特別是 來自法國和唐納德·戴維斯來自英國。在拉里·羅伯茨的慫恿下，他們決定成立一個國際工作小組來討論分組交換系統和協議，類似於為阿帕網建立協議的網路工作小組。最近成為史丹佛大學教授的瑟夫同意擔任主席。他們的第一個主題是網路互聯問題。
羅伯特‧梅特卡夫 (Robert Metcalfe) 是此次討論的重要早期貢獻者之一，我們已經在施樂帕洛阿爾托研究中心 (Xerox PARC) 擔任乙太網路架構師時見過他。儘管梅特卡夫無法告訴他的同事，但當瑟夫和卡恩的作品發表時，他長期以來一直在開發自己的網路協定、PARC 通用資料包或 PUP。
隨著 Alto 的乙太網路成功，Xerox 對網路的需求也隨之增加。 PARC 還有另一個 Data General Nova 小型電腦的本地網絡，當然還有 ARPANET。 PARC 領導者展望未來，意識到每個 Xerox 基地都將擁有自己的以太網，並且它們必須以某種方式相互連接（可能透過 Xerox 自己的內部 ARPANET 等效網路）。為了能夠偽裝成正常訊息，PUP 資料包被儲存在其所傳輸的任何網路（例如 PARC 乙太網路）的其他資料包內。當封包到達乙太網路和另一個網路（例如ARPANET）之間的網關電腦時，電腦將解開PUP 封包，讀取其位址，然後將其重新包裝成具有適當標頭的ARPANET 封包，然後將其發送到該地址。
儘管梅特卡夫無法直接講述他在施樂所做的事情，但他獲得的實踐經驗不可避免地滲透到 INWG 的討論中。他的影響力可以從以下事實中看出：在 1974 年的著作中，瑟夫和卡恩承認了他的貢獻，後來梅特卡夫因不堅持共同作者而感到有些生氣。 PUP 很可能在 1970 世紀 XNUMX 年代再次影響了現代互聯網的設計，當時 推動決定將協定拆分為 TCP 和 IP，以免在網路之間的網關上處理複雜的 TCP 協定。 IP（網際網路協定）是位址協定的簡化版本，沒有任何 TCP 的複雜邏輯來確保每一位都被傳送。 Xerox 網路協定——當時稱為 Xerox 網路系統 (XNS)——已經實現了類似的分離。
另一個對早期互聯網協議的影響來源來自歐洲，特別是 1970 世紀 XNUMX 年代初由 Plan Calcul 開發的網絡，Plan Calcul 是由 培育法國自己的電腦產業。戴高樂長期以來一直擔心美國在西歐日益增長的政治、商業、金融和文化主導地位。他決定讓法國再次成為獨立的世界領袖，而不是成為美蘇冷戰中的棋子。就電腦產業而言，1960 世紀 1919 年代出現了對這種獨立性的兩個特別強烈的威脅。首先，美國拒絕為其最強大的電腦的出口頒發許可證，而法國希望將其用於開發自己的原子彈。其次，美國通用電氣公司成為法國唯一的電腦製造商Compagnie des Machines Bull的主要所有者，並很快關閉了Bull的幾條主要產品線（該公司由挪威人Bull於1930年創立，生產的機器使用打孔卡- 直接像IBM 一樣。它在XNUMX 世紀XNUMX 年代創始人去世後搬到了法國）。由此誕生了“計算計劃”，旨在保證法國有能力提供自己的運算能力。
為了監督計算計劃的實施，戴高樂創建了一個délégation à l’informatique（類似於「資訊學代表團」），直接向總理報告。 1971 年初，代表團任命工程師 Louis Pouzin 負責創建法國版阿帕網。該代表團相信，分組網路將在未來幾年的運算領域中發揮關鍵作用，而這一領域的技術專長對於 Plan Calcul 的成功至關重要。
1976 年普贊在會議上
普贊畢業於法國一流的工程學校巴黎綜合理工學院，年輕時曾在法國電話設備製造商工作，後來搬到布爾。在那裡，他說服雇主他們需要更多地了解美國的先進發展。因此，作為 Bull 的員工，他在 1963 年至 1965 年的兩年半時間裡幫助麻省理工學院創建了相容分時系統 (CTSS)。這段經歷使他成為整個法國（甚至可能是整個歐洲）互動式分時計算的領先專家。
基克拉澤斯網路架構
普贊將他被要求創建的網路命名為基克拉澤斯群島，以愛琴海希臘群島的基克拉澤斯群島命名。顧名思義，該網路上的每台電腦本質上都是自己的島嶼。 Cyclades 對網路技術的主要貢獻是概念 – 資料包通訊的最簡單版本。這個想法由兩個互補的部分組成：
- 數據報是獨立的：與電話呼叫或 ARPANET 訊息中的數據不同，每個數據報都可以獨立處理。它不依賴先前的訊息，也不依賴它們的順序，也不依賴建立連接的協定（例如撥打電話號碼）。
- 資料封包從一個主機傳輸到另一個主機——將訊息可靠地發送到某個位址的所有責任都由發送者和接收者承擔，而不是由網路承擔，在這種情況下，網路只是一個「管道」。
對於Pouzin 在法國郵政、電話和電報(PTT) 組織的同事來說，數據報概念似乎是異端邪說，該組織在1970 世紀XNUMX 年代正在基於類似電話的連接和終端到計算機（而不是計算機到計算機）建立自己的網路。電腦）連接。這是在綜合理工學院另一位畢業生雷米·德普雷 (Remy Despres) 的監督下進行的。 PTT 拒絕放棄網路內傳輸可靠性的想法，因為幾十年的經驗迫使它使電話和電報盡可能可靠。同時，從經濟和政治的角度來看，將對所有應用程式和服務的控制權轉移到位於網路外圍的主機，這可能會使 PTT 變得完全不可替代。然而，沒有什麼比堅決反對更能增強觀點的了，所以這個概念 來自 PTT 的資訊只是讓 Pouzin 相信他的資料封包的正確性——這是一種建立協定的方法，該協定可用於從一個主機到另一個主機的通訊。
Pouzin 和他來自 Cyclades 計畫的同事積極參與了 INWG 和各種會議，討論了 TCP 背後的想法，並毫不猶豫地表達了他們對一個或多個網路應該如何運作的看法。與 Melkaf 一樣，Pouzin 和他的同事 Hubert Zimmerman 在 1974 年的 TCP 論文中獲得了提及，至少另一位同事、工程師 Gérard le Land 也幫助 Cerf 完善了協議。瑟夫後來回憶說「 TCP 的滑動視窗方法直接取自與Pouzin 和他的人對這個問題的討論......我記得Bob Metcalfe、Le Lan 和我躺在帕洛阿爾托客廳地板上的一張巨大的Whatman 紙上，嘗試繪製這些協議的狀態圖。”
「滑動視窗」是指 TCP 管理發送方和接收方之間資料流的方式。當前視窗由發送方可以主動發送的傳出資料流中的所有資料包組成。當接收器報告釋放緩衝區空間時，視窗的右邊緣向右移動，當接收器報告接收到先前的資料包時，視窗的左邊緣向右移動。”
該圖的概念與乙太網路和ALOHANET 等廣播網路的行為完美契合，這些網路不情願地將訊息發送到嘈雜而冷漠的空氣中（與更像電話的ARPANET 相比，後者需要在IMP 之間順序傳遞訊息）透過可靠的 AT&T 線路正常運作）。為最不可靠的網路（而不是更複雜的同類網路）定制內部網路傳輸協定是有意義的，而這正是 Kahn 和 Cerf 的 TCP 協定所做的。
我可以繼續談論英國在發展互聯網早期階段所扮演的角色，但不值得討論太多細節，以免錯過重點——與互聯網發明最密切相關的兩個名字並不是唯一的名字。這很重要。
TCP征服了所有人
這些關於洲際合作的早期想法發生了什麼事？為什麼瑟夫和卡恩到處被譽為網路之父，卻對普贊和齊默曼卻聞所未聞？要理解這一點，首先有必要深入研究INWG早年的程序細節。
為了與 ARPA 網路工作組及其徵求意見 (RFC) 的精神保持一致，INWG 創建了自己的「共享筆記」系統。作為這一實踐的一部分，經過大約一年的合作，Kahn 和Cerf 於39 年1973 月向INWG 提交了TCP 的初步版本，作為註釋#1974。這基本上與他們第二年春天在IEEE Transactions 上發布的文檔相同。 61 年XNUMX 月，由Hubert Zimmermann 和Michel Elie 領導的Cyclades 團隊發布了一項反提案INWG XNUMX。差異在於對各種工程權衡的不同看法，主要是關於如何劃分和重組穿越較小資料包大小的網絡的數據包。
分歧很小，但由於國際電話和電信諮詢委員會宣布了審查網路標準的計劃，以某種方式達成一致的需要變得出乎意料的緊迫。) [國際電話和電報諮詢委員會]。 CCITT，分部 涉及標準化的委員會以四年一次的全體會議為週期進行工作。 1976年會議審議的動議必須在1975年秋季之前提交，從該日期到1980年不得進行任何修改。 INWG 內的熱烈會議導致了最終投票，新協議由世界上最重要的電腦網路組織的代表進行了描述——阿帕網的Cerf、基克拉澤斯群島的Zimmerman、英國國家物理實驗室的Roger Scantlebury和Alex BBN 的麥肯齊獲勝。新提案 INWG 96 的得分介於 39 到 61 之間，似乎為可預見的未來確定了網路互聯的方向。
但實際上，這項妥協是國際互連合作的最後一次喘息，而在此之前，鮑勃·卡恩（Bob Kahn）就不幸缺席了 INWG 對新提案的投票。事實證明，投票結果沒有在 CCITT 規定的期限內完成，此外，Cerf 致函 CCITT，描述了該提案如何在 INWG 中缺乏充分共識，這讓情況變得更糟。但 INWG 的任何提案仍可能不會被接受，因為主導 CCITT 的電信高層對電腦研究人員發明的支援數據報的網路不感興趣。他們希望完全控制網路流量，而不是將該權力委託給他們無法控制的本地電腦。他們完全忽略了網路互連的問題，並同意採用一種用於單獨網路的虛擬連接協議，稱為 .
諷刺的是，X.25協議得到了Kahn的前老闆Larry Roberts的支持。他曾經是尖端網路研究領域的領導者，但作為商業領袖的新興趣促使他向 CCITT 批准了他的公司 Telenet 已經在使用的協議。
歐洲人在齊默爾曼的領導下再次嘗試，轉向另一個電信管理主導地位較不強的標準組織—國際標準化組織。 。由此產生的開放系統通訊標準（）比 TCP/IP 有一些優勢。例如，它沒有像IP一樣有限的分層尋址系統，其局限性需要引入一些廉價的黑客技術來應對1990世紀2010年代互聯網的爆炸性增長（在XNUMX年代，網絡終於開始過渡到 IP 協議，它修正了位址空間限制的問題）。然而，由於多種原因，這個過程一拖再拖，一直沒有產生可工作的軟體。特別是，ISO 程序雖然非常適合批准既定的技術實踐，但並不適合新興技術。當基於 TCP/IP 的互聯網在 1990 世紀 XNUMX 年代開始發展時，OSI 就變得無關緊要了。
讓我們從標準之爭轉向在地面上建立網路的平凡而實際的事情。歐洲人忠實地實施了 INWG 96，以聯合基克拉澤斯和國家物理實驗室，作為創建歐洲資訊網路的一部分。但卡恩和 ARPA 網路計畫的其他領導人並無意為了國際合作而讓 TCP 列車脫軌。卡恩已經撥款在 ARPANET 和 PRNET 中實施 TCP，並且不想從頭開始。瑟夫試圖推動美國支持他為INWG制定的妥協方案，但最後放棄了。他還決定擺脫兼職教授的生活壓力，並效仿卡恩的榜樣，成為 ARPA 的專案經理，從 INWG 的積極參與中退休。
為什麼歐洲建立統一戰線和官方國際標準的願望收效甚微？基本上，這都是美國和歐洲電信公司負責人的不同立場所造成的。歐洲人必須應對來自郵政和電信 (PTT) 高階主管對資料報模型的持續壓力，這些高階主管是各自國家政府的行政部門。正因如此，他們更有動力在正式的標準制定過程中尋求共識。基克拉澤斯群島的迅速衰落在 1975 年失去了政治興趣，並在 1978 年失去了所有資金，這為 PTT 的力量提供了一個案例研究。普贊將她的死歸咎於政府 。 1974 年，德斯坦上台，組成了由國家行政學院代表組成的政府（），被Pouzin鄙視：如果說綜合理工學院可以比喻為麻省理工學院，那麼ENA可以比喻為哈佛商學院。德斯坦政府圍繞著「國家冠軍」的理念制定了資訊科技政策，而這樣的電腦網路需要PTT支援。基克拉澤斯計畫永遠不會得到這樣的支持；相反，Pouzin 的競爭對手 Despres 監督創建了一個名為 Transpac 的基於 X.25 的虛擬連接網路。
在美國一切都不同了。 AT&T 不具有與國外同業相同的政治影響力，也不屬於美國政府的一部分。相反，正是在這個時候，政府嚴厲限制和削弱了該公司；禁止其乾預電腦網路和服務的發展，很快它就被徹底拆散成了碎片。 ARPA 可以在強大的國防部的保護傘下自由地開發其互聯網項目，沒有任何政治壓力。她資助在各種電腦上實施TCP，並利用她的影響力迫使阿帕網上的所有主機於1983年改用新協議。因此，世界上最強大的電腦網絡，其中許多節點都是最強大的運算世界各地的組織，成為 TCP 開發/IP 的所在地。
因此，TCP/IP 成為互聯網的基石，而不僅僅是互聯網，這要歸功於 ARPA 與任何其他電腦網路組織相比相對的政治和財務自由。儘管有 OSI，ARPA 仍成為網路研究界憤怒搖尾的狗。從 1974 年的有利角度來看，人們可以看到許多影響因素導致了 Cerf 和 Kahn 在 TCP 方面的工作，以及由此產生的許多潛在的國際合作。然而，從1995年的角度來看，所有的道路都通往一個關鍵時刻，一個美國組織和兩個赫赫有名的名字。
還有什麼要讀的
- 珍妮特·阿巴特，發明互聯網 (1999)
- John Day，“INWG 辯論中的外在喧囂”，IEEE 計算史年鑑 (2016)
- Andrew L. Russell，開放標準與數位時代 (2014)
- Andrew L. Russell 和 Valérie Schafer，“阿帕網和互聯網的陰影：1970 世紀 2014 年代的 Louis Pouzin 和基克拉澤斯網絡”，技術與文化 (XNUMX)
來源： www.habr.com