“什么是互聯(lián)網(wǎng)”之一互聯(lián)網(wǎng)的“硬核”常識

文/張彤

二十世紀，人類公認的兩大發(fā)明，一個是載人航天，另一個是互聯(lián)網(wǎng)。

被忽悠的互聯(lián)網(wǎng)

今天，互聯(lián)網(wǎng)確實已經(jīng)像電和水一樣，與我們的生活息息相關(guān)。互聯(lián)網(wǎng)泛濫到無處不在，但是那些每天出現(xiàn)的“iPhone、微信、云計算、安全、Wi-Fi、交換機、區(qū)塊鏈、物聯(lián)網(wǎng)、智慧城市、5G”,是互聯(lián)網(wǎng)嗎？

還真不是。

以上這些有的是互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，有的是互聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備，有的和互聯(lián)網(wǎng)根本不是一回事。那么，到底什么才是互聯(lián)網(wǎng)呢？

定義互聯(lián)網(wǎng)

我們首先需要給互聯(lián)網(wǎng)下一個定義，“互聯(lián)網(wǎng)”譯自英文“Internet”，這是一個組合詞，inter是互聯(lián)的意思，network是計算機網(wǎng)，合在一起就是“把所有的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)起來形成的一個網(wǎng)”。所以互聯(lián)網(wǎng)不是一個網(wǎng)，而是很多不同的網(wǎng)絡(luò)組合而成的一個網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò)。

不同的網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)彼此串連，實現(xiàn)信息交互，就像當年秦始皇把不同國家修建的防御工事和要塞連起來，構(gòu)成了今天的萬里長城一樣，這些串接的網(wǎng)絡(luò)基于一組通用的協(xié)議互相聯(lián)接，彼此通信，形成一個邏輯上覆蓋全球的“大網(wǎng)”。

圖1 1969年的ARPAnet拓撲

互聯(lián)網(wǎng)的前身

互聯(lián)網(wǎng)的創(chuàng)始應(yīng)該追溯到1969年美國資助開發(fā)的一個名叫“ARPAnet”的研究項目。美國政府認為，在不同網(wǎng)絡(luò)之間通過轉(zhuǎn)換實現(xiàn)互聯(lián)互通，效率是非常低的;只有用一套系統(tǒng)連起來的網(wǎng)絡(luò)，一旦發(fā)生緊急情況，反應(yīng)速度才是最快的，通訊也是最暢通的。ARPA是美國高級研究計劃署（Advanced Research Project Agency）的簡稱，其核心機構(gòu)之一是IPTO（Information Processing Techniques Office，信息處理處），主要關(guān)注計算機圖形、網(wǎng)絡(luò)通訊、超級計算機等研究課題。1962年10月，J·C·R·利克里德離開MIT，加入ARPA，全面主持“指令與控制網(wǎng)絡(luò)研究室”的工作，并在后來成為IPTO的首席執(zhí)行官。他在任期間將辦公室名稱從指令與控制研究（Command and Control Research）改為IPTO。同樣在他的任期內(nèi)，幾乎整個美國計算機科學領(lǐng)域研究的70%由ARPA贊助。結(jié)果ARPA不僅成為網(wǎng)絡(luò)誕生地，同樣也是計算機圖形、平行過程、計算機模擬飛行等重要成果的誕生地。

1968年，同樣從MIT進入計劃署的Larry Roberts提交了一份報告，題目是《資源共享的電腦網(wǎng)絡(luò)》，提出首先在美國西海岸選擇4個節(jié)點進行實驗，這4個節(jié)點分別是加州大學洛杉磯分校、斯坦福研究院、加州大學圣巴巴拉分校和猶他大學。該計劃使聯(lián)入網(wǎng)絡(luò)的電腦中心可以相互分享研究成果,這個網(wǎng)就是ARPAnet。1969年10月29日是一個值得銘記的日子，當天晚上加州大學洛杉磯分校與斯坦福研究院實現(xiàn)了對接，兩個月后，具有四個節(jié)點的ARPAnet搭建完畢并投入使用，一個嶄新時代的輪廓逐漸清晰起來。

最初的ARPAnet功能非常簡單，由四臺計算機連接，能夠傳輸簡單的字符，但它的誕生標志著計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究的正式開始。計算機網(wǎng)絡(luò)與此前的通訊網(wǎng)絡(luò)最大的不同是網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點是計算機。計算機的特點第一是計算能力很強，第二是有存儲能力。因此兩點之間的數(shù)據(jù)傳輸，就可以將應(yīng)用層大的數(shù)據(jù)分成小的數(shù)據(jù)包，而不必關(guān)注數(shù)據(jù)包之間的關(guān)聯(lián)，只要知道它的去端地址，就可以將所有數(shù)據(jù)包進行傳輸，當數(shù)據(jù)到達去端地址后，數(shù)據(jù)包獨立尋找對應(yīng)的路由。雖然路由尋址需要計算，但每個計算機都有很強的計算能力，因此這點開銷可以忽略不計。這樣做的一個好處是數(shù)據(jù)傳輸不受線路約束。整個網(wǎng)絡(luò)只要有一條線路是與對方聯(lián)通的，數(shù)據(jù)就一定能傳輸過去。另一個好處是允許網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間采用不同的通訊手段。無連接的數(shù)據(jù)傳輸和轉(zhuǎn)換技術(shù)是互聯(lián)網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)大戰(zhàn)中最終勝出的關(guān)鍵所在。

解決了傳輸轉(zhuǎn)換的方式問題，接下來的研究就是要把網(wǎng)絡(luò)的功能復(fù)雜化、性能進一步優(yōu)化。1983年，ARPAnet和美國國防部通信局研制成功了用于異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的TCP/IP協(xié)議，加州大學伯克利分校把該協(xié)議作為其BSD UNIX的一部分，使得該協(xié)議得以在社會上流行起來，從而誕生了最初的互聯(lián)網(wǎng)。

從互聯(lián)網(wǎng)到全球信息高速公路

1986年，美國國家科學基金會(National Science Foundation，NSF)利用TCP/IP通訊協(xié)議，在5個科研教育服務(wù)超級電腦中心的基礎(chǔ)上建立了NSFnet廣域網(wǎng)。由于美國國家科學基金會的鼓勵和資助，很多大學、政府資助的研究機構(gòu)甚至私營的研究機構(gòu)紛紛把自己的局域網(wǎng)并入NSFnet中。1986～1991年并入NSFnet的子網(wǎng)從100多個增加到3000個，各個子網(wǎng)負責自己的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和運營，同時子網(wǎng)通過NSFnet互聯(lián)起來。

90年代初期，美國總統(tǒng)克林頓提出了“信息高速公路”戰(zhàn)略。互聯(lián)網(wǎng)開始突飛猛進的發(fā)展，用戶數(shù)不斷增加。隨著越來越多的國家接入互聯(lián)網(wǎng)，特別是歐洲七國全部聯(lián)網(wǎng)后，全球信息高速公路初具規(guī)模。互聯(lián)網(wǎng)開始成為全球信息化的基礎(chǔ)平臺。

20世紀90年代是互聯(lián)網(wǎng)最重要的歷史時期之一，互聯(lián)網(wǎng)開始商業(yè)化。NSFnet于1995年4月正式停止運營，美國政府認為互聯(lián)網(wǎng)實驗已經(jīng)成功，應(yīng)該逐步將其民營化，取之于民用之于民，因此開始大力推動商業(yè)機構(gòu)和科研機構(gòu)之間的信息交互。1995年8月，硅谷天才馬克·安德森的網(wǎng)景公司股票上市；微軟推出IE瀏覽器1.0；如今已經(jīng)是世界級電子商務(wù)巨頭的eBay和亞馬遜也在這一年上線運行，互聯(lián)網(wǎng)的商業(yè)化改造完成。同年1月，中國電信開通了北京、上海兩個接入Internet的節(jié)點。張朝陽、丁磊、馬云等人發(fā)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)的魅力，開始了自己的互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)業(yè)歷程。此后23年間，中國互聯(lián)網(wǎng)推出了近40家上市公司，其中20余家公司的市值已經(jīng)達到10億美元以上。

圖2 NSFnet廣域網(wǎng)拓撲

圖3 全球互聯(lián)網(wǎng)星球圖（來源：internet-map.net，2014年8月）

2000年前后的互聯(lián)網(wǎng)泡沫，是另一個互聯(lián)網(wǎng)的“地標”。基于商業(yè)的互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟開始重新以理性的眼光審視高科技創(chuàng)新的價值基礎(chǔ)。1995年至2001年間，信息技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)引發(fā)的是膨脹的投機泡沫，“.com”公司不斷成立。公司可以簡單地通過在他們名字上添加“e-”前綴或是“.com”后綴來使其股票價格增長，“前綴投資”在歐美、亞洲多個股票市場中，使互聯(lián)網(wǎng)及信息技術(shù)相關(guān)企業(yè)的股價高速上升，在2000年3月10日納斯達克指數(shù)觸及5408.60的最高點時達到頂峰。投機者熱衷于互聯(lián)網(wǎng)板塊及相關(guān)領(lǐng)域的快速增長，股價飆升和買家炒作的結(jié)合，以及風險投資的廣泛利用，為這些企業(yè)摒棄標準的商業(yè)模式創(chuàng)造溫床。它們突破傳統(tǒng)模式的底線，轉(zhuǎn)而關(guān)注于如何增加市場份額。然而互聯(lián)網(wǎng)板塊的發(fā)展是一個繁榮和蕭條的周期，很快泡沫破裂，大部分.com公司最終都鎩羽而歸。

雖然科技股泡沫破裂，但它卻為互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟預(yù)備了優(yōu)秀的企業(yè)基因。生存下來并證明了自己價值的公司，如亞馬遜、谷歌、Facebook、阿里巴巴、騰訊等續(xù)寫了一個又一個創(chuàng)業(yè)和創(chuàng)新的傳奇。

中美成為全球互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟體中最耀眼的“雙子星座”。2014年，全球25大互聯(lián)網(wǎng)公司中，美國和中國互聯(lián)網(wǎng)公司所占席位比例是14∶6（數(shù)據(jù)來自KPCB）。而到了2018年底，據(jù)標普資本的數(shù)據(jù)顯示，全球互聯(lián)網(wǎng)10強企業(yè)中，美國占6家，中國占4家。美國的互聯(lián)網(wǎng)公司如蘋果、谷歌、亞馬遜和Facebook仍然是領(lǐng)導(dǎo)者，但中國互聯(lián)網(wǎng)公司如騰訊、阿里巴巴等正在迎頭趕上。

中國互聯(lián)網(wǎng)元年

1987年一封內(nèi)容為“Across the GreatWall，we can reach everycorner in the world.(越過長城，走向世界)”的電子郵件成為互聯(lián)網(wǎng)上從中國發(fā)出的第一封電子郵件。

圖4 第一封從中國發(fā)出的電子郵件，用了將近一周的時間于北京時間1987年9月20日20時55分送達德國卡爾斯魯厄

圖5 中美兩國科學家1991年草擬的IHEP-SLAC聯(lián)網(wǎng)設(shè)計

1993年，由北京中科院高能物理研究所（IHEP）聯(lián)接美國斯坦福直線加速器中心的高速計算機的64Kbps通訊專線開通，運行DECnet協(xié)議，可與美國能源網(wǎng)Esnet的各大實驗室連通。

IHEPNET是中國互聯(lián)網(wǎng)的先驅(qū)，邁出了中國和世界各地數(shù)百萬臺電腦共享信息和軟硬件的第一步，也讓當時全國一千多名科學家，成為了中國的第一批互聯(lián)網(wǎng)使用者。同年，IHEP設(shè)立了國內(nèi)第一個WEB服務(wù)器，推出中國第一套網(wǎng)頁，內(nèi)容除介紹我國高科技發(fā)展外，還有一個欄目叫“Tour in China”，包括新聞、經(jīng)濟、文化、商貿(mào)等信息。

圖6 高能所于1994年4月設(shè)立了WWW服務(wù)器（中國第一臺），附圖是當年的網(wǎng)頁

1994年，是中國的互聯(lián)網(wǎng)元年。中國通過美國Sprint公司連入Internet的64K國際專線開通，標志著中國成為世界上第77個正式全功能接入互聯(lián)網(wǎng)的國家。同年，中國國家頂級域名“.cn”回到中國，結(jié)束了頂級域名服務(wù)器由國外代管的歷史。

1997年5月30日，國務(wù)院信息化工作領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室發(fā)布《中國互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)域名注冊暫行管理辦法》，授權(quán)中國科學院組建和管理中國互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)信息中心(CNNIC)，授權(quán)中國教育和科研計算機網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中心與CNNIC簽約并管理二級域名“.edu.cn”，中國從一個互聯(lián)網(wǎng)的旁觀者，真正成為了互聯(lián)網(wǎng)的參與者。

互聯(lián)網(wǎng)最初是為科研服務(wù)的，其主要目的是為用戶提供共享大型主機的寶貴資源。隨著接入主機數(shù)量的增加，越來越多的人把Internet作為通信和交流的工具。一些公司還陸續(xù)在Internet上開展了商業(yè)活動。由此互聯(lián)網(wǎng)一發(fā)不可收拾，將人類的生產(chǎn)和生活從工業(yè)社會帶入了信息社會。