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)議種類已達(dá)幾千種之多的今天，顯然我們無法逐個詳細(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”講述的是語言多樣性消解人類生產(chǎn)力的故事，而網(wǎng)絡(luò)從誕生到后來的不斷完善，其實就是持續(xù)消除“巴別塔”問題的過程。

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(圖片來源：包圖網(wǎng))

網(wǎng)絡(luò)協(xié)議原始版

阿帕網(wǎng)的創(chuàng)立者們面對的一個現(xiàn)實情況是：不同企業(yè)推出的不同型號的計算機(jī)都有著一套獨特的控制語言和文件組織方式，而這些結(jié)構(gòu)性差異使任何兩臺不同型號的機(jī)器都無法展開合作，也就是現(xiàn)在所說的互聯(lián)互通。如果要形成計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，怎樣才能把不同型號的電腦連在一起呢?最初，他們通過一個由BBN研制、被命名為接口信號處理機(jī)(IMP)的設(shè)備解決了這個問題——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：接受遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)傳來的信息并轉(zhuǎn)換為本地主機(jī)使用的格式;負(fù)責(zé)線路調(diào)度工作。這樣一來，計算機(jī)系統(tǒng)間的不兼容問題得以規(guī)避。1969年11月21日，具有4個節(jié)點的阿帕網(wǎng)搭建完畢并正式投入運(yùn)行。

1969年11月21日，具有4個節(jié)點的阿帕網(wǎng)搭建完畢并正式投入運(yùn)行

但是，新的問題接踵而至。當(dāng)時的阿帕網(wǎng)由分布在美國西海岸不同區(qū)域的四臺大型機(jī)構(gòu)成，四大主機(jī)通過專門的IMP和專門的通信線路相互連接。阿帕網(wǎng)運(yùn)行后才發(fā)現(xiàn)各個IMP連接的時候，需要考慮用各種型號計算機(jī)都認(rèn)可的信號來打開通信管道，數(shù)據(jù)通過后還要關(guān)閉通道，否則這些IMP不會知道什么時候應(yīng)該接收信號，什么時候該結(jié)束，這就是我們所說的“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)中的每臺電腦設(shè)置唯一的地址、缺乏糾錯功能等，導(dǎo)致數(shù)據(jù)在傳輸過程中一旦出現(xiàn)錯誤，網(wǎng)絡(luò)就可能停止運(yùn)行。這些問題使得網(wǎng)絡(luò)的實用性大打折扣。

TCP/IP橫空出世

在1970年代，大量新的網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)開始出現(xiàn)，包括計算機(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)、因時網(wǎng)(BITNET,Because It's Time Network)和美國國家自然科學(xué)基金網(wǎng)絡(luò)(NSFnet,National Science Foundation Network)。但是阿帕網(wǎng)無法做到和其他計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的交流，而隨后的實驗也驗證了現(xiàn)有阿帕網(wǎng)協(xié)議并不適合跨越多個網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行，這個結(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。

事實上，TCP/IP協(xié)議解決的是另一個“巴別塔”問題。前面我們遇到的是不同型號計算機(jī)因控制語言和文件組織方式的不同而無法連接合作，現(xiàn)在面對的則是不同局域網(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，各網(wǎng)絡(luò)之間就要通過相應(yīng)的規(guī)則來傳輸數(shù)據(jù)。TCP/IP協(xié)議很好地解決了這個大問題，它的里程碑意義在于建立了網(wǎng)際間的開放互連模型，統(tǒng)一了網(wǎng)際間的交流語言，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電腦都分配一個唯一的確定的地址，就像住宅的門牌號一樣，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)督傳輸過程，一出現(xiàn)問題就發(fā)出信號，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)，因為它就是從路由器起家，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、推銷員與獨裁者

當(dāng)時為了鼓勵采用新協(xié)議，美國國防部高級研究計劃署給斯坦福大學(xué)、BBN公司和倫敦大學(xué)學(xué)院各一份合同，以開發(fā)不同硬件平臺上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)隊捷足先登，首先制定出了通過詳細(xì)定義的TCP/IP協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，并在大約一年時間里，實施了三個可以互操作的獨立TCP(TCP/IP協(xié)議的前兩個版本以TCP命名，從第三個版本開始以TCP/IP命名)。

1977年11月22日，一輛載有一個無線傳輸器的廂式貨車沿著舊金山南部某處的一條公路行駛，它發(fā)出了一個數(shù)據(jù)包信號，這個信號將在無線網(wǎng)絡(luò)和阿帕網(wǎng)之間傳輸，同時它還將在一個衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)上傳輸，這個網(wǎng)絡(luò)將阿帕網(wǎng)與歐洲連接到了一起。這個信號從加利福尼亞州跳躍到波士頓，然后又傳輸?shù)脚餐陀又氐轿鞲ゼ醽喌囊粋€小鎮(zhèn)，最后回到了加利福尼亞州。這次試驗使得TCP/IP協(xié)議首次在三個獨立的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)之間完成了信號傳輸，行程9.4萬英里，沒有丟失一個比特! 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。”瑟夫在后來的回憶中說道。

為了推廣TCP/IP協(xié)議，美國國防部高級研究計劃署以低價出售TCP/IP的方法，并資助BBN公司和加州大學(xué)伯克利分校，以推動將BBN公司開發(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)時在多數(shù)大學(xué)中流行，它由加州大學(xué)伯克利分校開發(fā)和發(fā)布。計劃署的目的很簡單，就是要讓TCP/IP借勢進(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)時主持開發(fā)了最早版本的BSD。1980年初，當(dāng)美國國防部高級研究規(guī)劃署向BBN公司和伯克利提出上述需求時，還是研究生的比爾·喬伊斷然拒絕把BBN TCP/IP加入BSD，因為在他看來BBN的TCP/IP寫得并不好。結(jié)果是比爾·喬伊另起爐灶，很快就寫出了高性能的伯克利版TCP/IP，它能夠讓TCP/IP更高效地融入Unix系統(tǒng)和內(nèi)核。在后來的一次會議上兩方相遇，BBN的人問：你怎么寫出來的?比爾·喬伊答：簡單，你讀協(xié)議，然后編程就行了。曾經(jīng)承建了阿帕網(wǎng)的BBN竟然輸給了一個研究生，這的確令人難堪。不過，事實證明，TCP/IP與流行操作系統(tǒng)Unix的結(jié)合是其成功的一大源泉，這也是美國國防部做出的另一個高明之舉。

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

機(jī)緣巧合的是，那個時候許多大學(xué)剛剛得到了第二臺或者第三臺DEC公司的VAX計算機(jī)以及連接它們的局域網(wǎng)，但是他們卻沒有聯(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)工具等整個軟件包被立即采納。而且，通過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逐步升級為主流網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。

接下來，大一統(tǒng)時刻終于到來!根據(jù)美國國防部長辦公室的“命令”，1983年1月1日聯(lián)入遠(yuǎn)程網(wǎng)的所有計算機(jī)都必須采用TCP/IP，NCP將被停止使用。如同帶隊者喊出“齊步走”的口令，1983年1月1日的這一天，所有的主機(jī)都要同時轉(zhuǎn)換，否則它們就不得不通過臨時機(jī)制進(jìn)行通信。當(dāng)然，此項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)換的過程十分順利。至此，這個以阿帕網(wǎng)為主干網(wǎng)的網(wǎng)際互聯(lián)網(wǎng)被人們稱呼為Internet，而TCP/IP協(xié)議也正式開啟了它的傳奇之旅。

時間進(jìn)入到1986年，互聯(lián)網(wǎng)的另一個重要推手出場了，它依然是一家美國政府機(jī)構(gòu)——美國國家科學(xué)基金會NSF(National Science Foundation)。那一年，NSF建立了6大超級計算機(jī)中心，為了使全國的科學(xué)家、工程師能夠共享這些超級計算機(jī)設(shè)施，NSF建立了自己的基于TCP/IP協(xié)議族的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)NSFNET。其間的種種細(xì)節(jié)自不必說，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，美國政府意識到僅靠政府資助，難以適應(yīng)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的發(fā)展需求，所以開始鼓勵商業(yè)部門介入。1992年，美國IBM、MCI、MERIT三家公司聯(lián)合組建了一個高級網(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，美國國防部高級研究計劃署和美國國家科學(xué)基金會撤銷對阿帕網(wǎng)、NSFNET的資助，因特網(wǎng)由此開始進(jìn)入商用。

這儼然是一場規(guī)?？涨暗慕恿?，縱觀互聯(lián)網(wǎng)發(fā)生發(fā)展的前20年，美國政府不僅選對了賽道，還押對了選手。其間的種種決策和變革，都實質(zhì)性地推動了互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。對于初期的互聯(lián)網(wǎng)而言，美國政府機(jī)構(gòu)無疑是充當(dāng)了孵化器的角色，其間有實質(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，更有適時地引入商業(yè)資源，最后又適時地功成身退。在成長期呵護(hù)備至，在長大之后果斷放手，進(jìn)退取舍之間自有氣象。其間美國政府的面目角色也多有不同，它是保姆、金主、推銷員、合作伙伴，甚至是“獨裁者”，可謂剛?cè)岵?jì)，多管齊下，但目的只有一個——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)將會怎樣?

參考資料：

• 揭開數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)協(xié)議家族史
• 互聯(lián)網(wǎng)怪談9：沒有阿帕網(wǎng)，就沒有互聯(lián)網(wǎng)
• 百度百科 TCP/IP協(xié)議
• 網(wǎng)絡(luò)的基本概念和分類
• 阿帕網(wǎng)：“冷戰(zhàn)”催生的傳奇作者：劉洋 發(fā)布時間：2012-05-17 來源：環(huán)球財經(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
• 從計算機(jī)和計算機(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)議在計算機(jī)通信技術(shù)當(dāng)中的作用與意義
• 計算機(jī)通信技術(shù)當(dāng)中網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議的作用剖析
• 施樂的悲劇 環(huán)球財經(jīng) 楊濤編譯
• 《連線》雜志文章《TCP/IP設(shè)計者卡恩與互聯(lián)網(wǎng)的第一次“圣餐”》
• 《計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)(第5版)》
• 互聯(lián)網(wǎng)簡史
• 拜讀一下計算機(jī)界牛人前輩們
• 百度百科：BSD
• IPv6的未來
• 第9章 網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議(https://wenku.baidu.com/view/cd6d092b647d27284b7351ec.html)