本節(jié)內(nèi)容將正式進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)協(xié)議內(nèi)容。但是在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議種類(lèi)已達(dá)幾千種之多的今天，顯然我們無(wú)法逐個(gè)詳細(xì)追溯它們的發(fā)生發(fā)展，所以本節(jié)內(nèi)容以當(dāng)今應(yīng)用最廣的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議族TCP/IP為例，借以管窺網(wǎng)絡(luò)協(xié)議技術(shù)史之一斑。

《圣經(jīng)·舊約·創(chuàng)世記》里的“巴別塔”講述的是語(yǔ)言多樣性消解人類(lèi)生產(chǎn)力的故事，而網(wǎng)絡(luò)從誕生到后來(lái)的不斷完善，其實(shí)就是持續(xù)消除“巴別塔”問(wèn)題的過(guò)程。

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(圖片來(lái)源：包圖網(wǎng))

網(wǎng)絡(luò)協(xié)議原始版

阿帕網(wǎng)的創(chuàng)立者們面對(duì)的一個(gè)現(xiàn)實(shí)情況是：不同企業(yè)推出的不同型號(hào)的計(jì)算機(jī)都有著一套獨(dú)特的控制語(yǔ)言和文件組織方式，而這些結(jié)構(gòu)性差異使任何兩臺(tái)不同型號(hào)的機(jī)器都無(wú)法展開(kāi)合作，也就是現(xiàn)在所說(shuō)的互聯(lián)互通。如果要形成計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，怎樣才能把不同型號(hào)的電腦連在一起呢?最初，他們通過(guò)一個(gè)由BBN研制、被命名為接口信號(hào)處理機(jī)(IMP)的設(shè)備解決了這個(gè)問(wèn)題——IMP被安裝于大型主機(jī)與網(wǎng)絡(luò)之間起到中介作用，其任務(wù)有兩個(gè)：接受遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)傳來(lái)的信息并轉(zhuǎn)換為本地主機(jī)使用的格式;負(fù)責(zé)線(xiàn)路調(diào)度工作。這樣一來(lái)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)間的不兼容問(wèn)題得以規(guī)避。1969年11月21日，具有4個(gè)節(jié)點(diǎn)的阿帕網(wǎng)搭建完畢并正式投入運(yùn)行。

1969年11月21日，具有4個(gè)節(jié)點(diǎn)的阿帕網(wǎng)搭建完畢并正式投入運(yùn)行

但是，新的問(wèn)題接踵而至。當(dāng)時(shí)的阿帕網(wǎng)由分布在美國(guó)西海岸不同區(qū)域的四臺(tái)大型機(jī)構(gòu)成，四大主機(jī)通過(guò)專(zhuān)門(mén)的IMP和專(zhuān)門(mén)的通信線(xiàn)路相互連接。阿帕網(wǎng)運(yùn)行后才發(fā)現(xiàn)各個(gè)IMP連接的時(shí)候，需要考慮用各種型號(hào)計(jì)算機(jī)都認(rèn)可的信號(hào)來(lái)打開(kāi)通信管道，數(shù)據(jù)通過(guò)后還要關(guān)閉通道，否則這些IMP不會(huì)知道什么時(shí)候應(yīng)該接收信號(hào)，什么時(shí)候該結(jié)束，這就是我們所說(shuō)的“通信協(xié)議”的概念。

1970年12月，一種叫做“網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議”(Network Control Protocol，NCP)的協(xié)議被用于阿帕網(wǎng)，該協(xié)議由史蒂夫·克拉克(S.Crocker)領(lǐng)導(dǎo)的網(wǎng)絡(luò)工作組(NWG)完成。但隨著阿帕網(wǎng)用戶(hù)的增多，NCP逐漸暴露出一些缺陷，如：不能互連不同的操作系統(tǒng)，未給網(wǎng)絡(luò)中的每臺(tái)電腦設(shè)置唯一的地址、缺乏糾錯(cuò)功能等，導(dǎo)致數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中一旦出現(xiàn)錯(cuò)誤，網(wǎng)絡(luò)就可能停止運(yùn)行。這些問(wèn)題使得網(wǎng)絡(luò)的實(shí)用性大打折扣。

TCP/IP橫空出世

在1970年代，大量新的網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)開(kāi)始出現(xiàn)，包括計(jì)算機(jī)科學(xué)研究網(wǎng)絡(luò)(CSNET,Computer Science Research Network)、加拿大網(wǎng)絡(luò)(CDnet,Canadian Network)、因時(shí)網(wǎng)(BITNET,Because It's Time Network)和美國(guó)國(guó)家自然科學(xué)基金網(wǎng)絡(luò)(NSFnet,National Science Foundation Network)。但是阿帕網(wǎng)無(wú)法做到和其他計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的交流，而隨后的實(shí)驗(yàn)也驗(yàn)證了現(xiàn)有阿帕網(wǎng)協(xié)議并不適合跨越多個(gè)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行，這個(gè)結(jié)果觸發(fā)了更多有關(guān)協(xié)議的研究工作，并最終發(fā)明了“傳輸控制協(xié)議”(TCP，Transmission-Control Protocol)和“因特網(wǎng)協(xié)議”(IP，Internet Protocol)，即TCP/IP模型和協(xié)議。

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鮑伯·卡恩                                                            溫頓·瑟夫

TCP/IP協(xié)議由供職于DARPA的鮑伯·卡恩(Bob Kahn)和斯坦福大學(xué)副教授溫頓·瑟夫(Vinton G.Cerf)聯(lián)手完成，1974年12月，他們的第一份TCP協(xié)議詳細(xì)說(shuō)明正式發(fā)表。TCP/IP是最早出現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議之一，也是最早出現(xiàn)的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議。

事實(shí)上，TCP/IP協(xié)議解決的是另一個(gè)“巴別塔”問(wèn)題。前面我們遇到的是不同型號(hào)計(jì)算機(jī)因控制語(yǔ)言和文件組織方式的不同而無(wú)法連接合作，現(xiàn)在面對(duì)的則是不同局域網(wǎng)絡(luò)之間因有著不同的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)傳輸規(guī)則而造成的連接通信障礙。如果將這些局域網(wǎng)絡(luò)連接起來(lái)，各網(wǎng)絡(luò)之間就要通過(guò)相應(yīng)的規(guī)則來(lái)傳輸數(shù)據(jù)。TCP/IP協(xié)議很好地解決了這個(gè)大問(wèn)題，它的里程碑意義在于建立了網(wǎng)際間的開(kāi)放互連模型，統(tǒng)一了網(wǎng)際間的交流語(yǔ)言，進(jìn)而為真正互聯(lián)網(wǎng)(Internet)的誕生打下了技術(shù)基礎(chǔ)。

TCP/IP協(xié)議首先著眼于給每臺(tái)電腦都分配一個(gè)唯一的確定的地址，就像住宅的門(mén)牌號(hào)一樣，有了它快遞員才能把包裹準(zhǔn)確投遞到位——這就是IP。而TCP則負(fù)責(zé)監(jiān)督傳輸過(guò)程，一出現(xiàn)問(wèn)題就發(fā)出信號(hào)，要求重新傳輸，直到所有數(shù)據(jù)安全正確地傳輸?shù)侥康牡?mdash;—這套思想也直接導(dǎo)致了路由器的出現(xiàn)。思科應(yīng)該感謝一下這兩位技術(shù)先驅(qū)，因?yàn)樗褪菑穆酚善髌鸺?，繼而一度成為了網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的代名詞。而其后的歷史也證明，TCP/IP協(xié)議和路由器的發(fā)明和使用，大大加速了互聯(lián)網(wǎng)的普及。

政府的角色：金主、保姆、推銷(xiāo)員與獨(dú)裁者

當(dāng)時(shí)為了鼓勵(lì)采用新協(xié)議，美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃署給斯坦福大學(xué)、BBN公司和倫敦大學(xué)學(xué)院各一份合同，以開(kāi)發(fā)不同硬件平臺(tái)上TCP/IP協(xié)議的運(yùn)行版本，包括IBM、DEC和HP系統(tǒng)等。結(jié)果由溫頓·瑟夫領(lǐng)銜的斯坦福大學(xué)團(tuán)隊(duì)捷足先登，首先制定出了通過(guò)詳細(xì)定義的TCP/IP協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，并在大約一年時(shí)間里，實(shí)施了三個(gè)可以互操作的獨(dú)立TCP(TCP/IP協(xié)議的前兩個(gè)版本以TCP命名，從第三個(gè)版本開(kāi)始以TCP/IP命名)。

1977年11月22日，一輛載有一個(gè)無(wú)線(xiàn)傳輸器的廂式貨車(chē)沿著舊金山南部某處的一條公路行駛，它發(fā)出了一個(gè)數(shù)據(jù)包信號(hào)，這個(gè)信號(hào)將在無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)和阿帕網(wǎng)之間傳輸，同時(shí)它還將在一個(gè)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)上傳輸，這個(gè)網(wǎng)絡(luò)將阿帕網(wǎng)與歐洲連接到了一起。這個(gè)信號(hào)從加利福尼亞州跳躍到波士頓，然后又傳輸?shù)脚餐陀?guó)，接著回到西弗吉尼亞的一個(gè)小鎮(zhèn)，最后回到了加利福尼亞州。這次試驗(yàn)使得TCP/IP協(xié)議首次在三個(gè)獨(dú)立的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)之間完成了信號(hào)傳輸，行程9.4萬(wàn)英里，沒(méi)有丟失一個(gè)比特! TCP/IP協(xié)議的技術(shù)能力得以證明。“那是真正的互聯(lián)網(wǎng)活動(dòng)。”瑟夫在后來(lái)的回憶中說(shuō)道。

為了推廣TCP/IP協(xié)議，美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃署以低價(jià)出售TCP/IP的方法，并資助BBN公司和加州大學(xué)伯克利分校，以推動(dòng)將BBN公司開(kāi)發(fā)的TCP/IP加入BSD UNIX操作系統(tǒng)。BSD(Berkeley Software Distribution，伯克利軟件套件)是Unix的衍生系統(tǒng)，BSD UNIX當(dāng)時(shí)在多數(shù)大學(xué)中流行，它由加州大學(xué)伯克利分校開(kāi)發(fā)和發(fā)布。計(jì)劃署的目的很簡(jiǎn)單，就是要讓TCP/IP借勢(shì)進(jìn)入主流。

比爾·喬伊(Bill Joy，曾擔(dān)任Sun的首席科學(xué)家)當(dāng)年在伯克利求學(xué)時(shí)主持開(kāi)發(fā)了最早版本的BSD。1980年初，當(dāng)美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究規(guī)劃署向BBN公司和伯克利提出上述需求時(shí)，還是研究生的比爾·喬伊斷然拒絕把BBN TCP/IP加入BSD，因?yàn)樵谒磥?lái)BBN的TCP/IP寫(xiě)得并不好。結(jié)果是比爾·喬伊另起爐灶，很快就寫(xiě)出了高性能的伯克利版TCP/IP，它能夠讓TCP/IP更高效地融入U(xiǎn)nix系統(tǒng)和內(nèi)核。在后來(lái)的一次會(huì)議上兩方相遇，BBN的人問(wèn)：你怎么寫(xiě)出來(lái)的?比爾·喬伊答：簡(jiǎn)單，你讀協(xié)議，然后編程就行了。曾經(jīng)承建了阿帕網(wǎng)的BBN竟然輸給了一個(gè)研究生，這的確令人難堪。不過(guò)，事實(shí)證明，TCP/IP與流行操作系統(tǒng)Unix的結(jié)合是其成功的一大源泉，這也是美國(guó)國(guó)防部做出的另一個(gè)高明之舉。

1983年，伯克利推出內(nèi)含TCP/IP的第一個(gè)BDS UNIX，項(xiàng)目組用一種新的編程接口重寫(xiě)了TCP/IP，這個(gè)編程接口就是隨著B(niǎo)erkeley UNIX4.2BSD一起發(fā)布的著名套接字(socket)，他們還編寫(xiě)了許多應(yīng)用程序、工具以及管理程序，以便展示通過(guò)套接字使用網(wǎng)絡(luò)有多么的容易。

機(jī)緣巧合的是，那個(gè)時(shí)候許多大學(xué)剛剛得到了第二臺(tái)或者第三臺(tái)DEC公司的VAX計(jì)算機(jī)以及連接它們的局域網(wǎng)，但是他們卻沒(méi)有聯(lián)網(wǎng)軟件。當(dāng)4.2BSD橫空出世，TCP/IP、套接字編程接口以及許多網(wǎng)絡(luò)工具等整個(gè)軟件包被立即采納。而且，通過(guò)TCP/IP把局域網(wǎng)連接到阿帕網(wǎng)非常容易，許多局域網(wǎng)也的確這樣做了。由此，TCP/IP逐步升級(jí)為主流網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。

接下來(lái)，大一統(tǒng)時(shí)刻終于到來(lái)!根據(jù)美國(guó)國(guó)防部長(zhǎng)辦公室的“命令”，1983年1月1日聯(lián)入遠(yuǎn)程網(wǎng)的所有計(jì)算機(jī)都必須采用TCP/IP，NCP將被停止使用。如同帶隊(duì)者喊出“齊步走”的口令，1983年1月1日的這一天，所有的主機(jī)都要同時(shí)轉(zhuǎn)換，否則它們就不得不通過(guò)臨時(shí)機(jī)制進(jìn)行通信。當(dāng)然，此項(xiàng)安排早在前幾年就已經(jīng)進(jìn)行了精心策劃，所以這次轉(zhuǎn)換的過(guò)程十分順利。至此，這個(gè)以阿帕網(wǎng)為主干網(wǎng)的網(wǎng)際互聯(lián)網(wǎng)被人們稱(chēng)呼為Internet，而TCP/IP協(xié)議也正式開(kāi)啟了它的傳奇之旅。

時(shí)間進(jìn)入到1986年，互聯(lián)網(wǎng)的另一個(gè)重要推手出場(chǎng)了，它依然是一家美國(guó)政府機(jī)構(gòu)——美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)NSF(National Science Foundation)。那一年，NSF建立了6大超級(jí)計(jì)算機(jī)中心，為了使全國(guó)的科學(xué)家、工程師能夠共享這些超級(jí)計(jì)算機(jī)設(shè)施，NSF建立了自己的基于TCP/IP協(xié)議族的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)NSFNET。其間的種種細(xì)節(jié)自不必說(shuō)，到了1990年6月，NSFNET徹底取代了阿帕網(wǎng)轉(zhuǎn)而成為Internet的主干網(wǎng)。

到了上世紀(jì)90年代，美國(guó)政府意識(shí)到僅靠政府資助，難以適應(yīng)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的發(fā)展需求，所以開(kāi)始鼓勵(lì)商業(yè)部門(mén)介入。1992年，美國(guó)IBM、MCI、MERIT三家公司聯(lián)合組建了一個(gè)高級(jí)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)公司(ANS)，建立了覆蓋全美的T3(44.746M)主干網(wǎng)ANSNET，并成為繼NSFNET之后的又一條Internet主干網(wǎng)。隨后，美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃署和美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)撤銷(xiāo)對(duì)阿帕網(wǎng)、NSFNET的資助，因特網(wǎng)由此開(kāi)始進(jìn)入商用。

這儼然是一場(chǎng)規(guī)?？涨暗慕恿悾v觀互聯(lián)網(wǎng)發(fā)生發(fā)展的前20年，美國(guó)政府不僅選對(duì)了賽道，還押對(duì)了選手。其間的種種決策和變革，都實(shí)質(zhì)性地推動(dòng)了互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。對(duì)于初期的互聯(lián)網(wǎng)而言，美國(guó)政府機(jī)構(gòu)無(wú)疑是充當(dāng)了孵化器的角色，其間有實(shí)質(zhì)性的資金支持，也有精準(zhǔn)的推廣普及策略，還有強(qiáng)制性的“命令”行為，更有適時(shí)地引入商業(yè)資源，最后又適時(shí)地功成身退。在成長(zhǎng)期呵護(hù)備至，在長(zhǎng)大之后果斷放手，進(jìn)退取舍之間自有氣象。其間美國(guó)政府的面目角色也多有不同，它是保姆、金主、推銷(xiāo)員、合作伙伴，甚至是“獨(dú)裁者”，可謂剛?cè)岵?jì)，多管齊下，但目的只有一個(gè)——引導(dǎo)互聯(lián)網(wǎng)向正確的方向發(fā)展。我們甚至可以設(shè)想一下，如果當(dāng)初政府角色缺位，互聯(lián)網(wǎng)將會(huì)怎樣?

參考資料：

• 揭開(kāi)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)協(xié)議家族史
• 互聯(lián)網(wǎng)怪談9：沒(méi)有阿帕網(wǎng)，就沒(méi)有互聯(lián)網(wǎng)
• 百度百科 TCP/IP協(xié)議
• 網(wǎng)絡(luò)的基本概念和分類(lèi)
• 阿帕網(wǎng)：“冷戰(zhàn)”催生的傳奇作者：劉洋 發(fā)布時(shí)間：2012-05-17 來(lái)源：環(huán)球財(cái)經(jīng)
• 回顧互聯(lián)網(wǎng)的前身——“阿帕網(wǎng)”
• TCP/IP協(xié)議維基百科/百度百科
• 技術(shù)往事:改變世界的TCP/IP協(xié)議
• 從計(jì)算機(jī)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展看TCP/IP協(xié)議的重要性 陳中煒
• 網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議在計(jì)算機(jī)通信技術(shù)當(dāng)中的作用與意義
• 計(jì)算機(jī)通信技術(shù)當(dāng)中網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議的作用剖析
• 施樂(lè)的悲劇 環(huán)球財(cái)經(jīng) 楊濤編譯
• 《連線(xiàn)》雜志文章《TCP/IP設(shè)計(jì)者卡恩與互聯(lián)網(wǎng)的第一次“圣餐”》
• 《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)(第5版)》
• 互聯(lián)網(wǎng)簡(jiǎn)史
• 拜讀一下計(jì)算機(jī)界牛人前輩們
• 百度百科：BSD
• IPv6的未來(lái)
• 第9章 網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議(https://wenku.baidu.com/view/cd6d092b647d27284b7351ec.html)