网络协议传奇(一)：河出伏流阿帕网

互联网的诞生与发展是一场典型的基础科学实践，起初它不为人知，它厚积薄发，它于无声处孕育惊雷，最终成为20世纪人类最伟大的发明之一。如同亚马逊雨林中那只振动着翅膀的蝴蝶，互联网所引发的全球化风暴一直持续至今，它更是引领了过去几十年间规模最大的社会变革。今天，互联网依然在快速成长，它被不断扩展边界、赋予新的内涵，并将在可预期的未来，覆盖人类社会的每一件物品，每一个角落，每一个行为。

(图片来源：包图网)

在这场历时近半个世纪的互联网史诗传奇中，我们更应该知道，那些看不见的基础技术才是赋予互联网力量底蕴的核心——一种被称为“网络协议”的技术族群在底层架构了互联网，并支撑了其卷帙浩繁的上层应用。某种意义上，网络及其应用的发展史即等同于一部网络协议技术的演进史，是它从技术上成就了网络化应用，成就了伟大的网络。它的出现，是一些人类天才在那个时代贡献给这个社会的最美妙的礼物。

阿帕网(ARPANET)是公认的现代互联网的前身，它奠定了现代互联网的基本结构。阿帕网项目由美国国防部高级研究计划署(Defense Advanced Research Project Agency，DARPA)资助，于1969年开始运行。但是在那一年，被人们记住的科技事件却是美国的阿波罗登月，以及阿姆斯特朗的那句名言：“这是个人迈出的一小步，但却是人类迈出的一大步。”事实上，如果把发言者换成“阿帕网”，这句话也许更为名副其实，因为历史已经证明，互联网的出现要比登月成功更具现实意义和价值。

天时：冷战开启

人们常常会借用“天时、地利、人和”之说来解释一个事物成功的原因，阿帕网也可归于此例。

互联网的出现是“冷战”催生的传奇，是所谓“天时”。上世纪40年代中后期，美苏两大阵营在政治、经济、军事等方面的较量，使得“一道铁幕已经在整个欧洲大陆降下，和平鸽无法穿越这道铁幕，世界被划分为东方和西方”，冷战序幕就此拉开。

时间进行到1951年，苏联成功爆破了第一颗原子弹，这标志着美国对苏联的绝对战略优势不复存在，冷战就此进入新纪元。而在随后的1957年10月，苏联又成功发射了世界上第一颗人造地球卫星，这也让美国上下形成了必须迎头赶上的共识。

受此推动，在1958年一年内，美国政府着手创建了两大机构——美国国家航空航天局(NASA)和美国国防部高级研究计划署(DARPA)。前者是为了发展航空航天技术与苏联直接竞争，后者用以研究万一遭受苏联核打击的应急技术准备，而基于分组交换、用以强化通信系统“自存活”能力的阿帕网就是DARPA支持的一个项目。

地利：技术齐备

互联网出现的“地利”因素在于当时的信息技术和产业的发展已经足以支撑计算机联网需求的出现。

彼时的电话通信技术已经很成熟，利用调制解调技术的低速信息传输已不困难。而在此前，奈奎斯特(Nyquist)的采样定理已被提出，香农(Shannon)也已完成信息论的奠基工作。接下来，对互联网极为关键的“分组交换(Packet Switching)”技术也在60年代初被发明出来。

分组交换技术构建了互联网上数据的基本传输方式，其核心思想在于：如欲在两地间邮递一个包裹(传递信息)，它会将包裹拆分成标准大小的小包裹，并给每个小包裹加上发送地址等信息标签，然后这些小包裹会被分别装载在一个个叫做“帧(Frame)”的载体上，通过不同的线路(信道)向目的地址运输，如果某个帧遇到了道路障碍，那么交通警察(路由器)会马上让它重新选择运输线路，直至将小包裹送达目的地，最后所有到达目的地的小包裹会被合并还原为初始包裹的样子。至此，两地间的信息传输全部完成。分组交换技术由英国人多纳德·戴维斯(Donald Davies)和美国人保罗·巴兰(Paul Baran)分别独立发明，它的好处是能够充分利用信道资源避免浪费，还可以提高通信系统的自存活能力。

技术积累之外，一个显见的事实是：当时的计算机产业正在进入一个高速发展期，计算机产品开始极大丰富，从软件和硬件能力上已经足以支持网络化概念的形成。1946年，世界上第一台电子数字计算机艾尼阿克(ENIAC)在美国费城诞生。两年后，世界第一家电脑公司埃克特—莫契利计算机公司(EMCC)便宣告成立。随后的近十年间，计算机发展史上大名鼎鼎的企业相继成立并推出产品，其中就有王安电脑公司、数字设备公司(DEC)、IBM(这个就不用做注释了吧)、仙童(Fairchild)公司等，而仙童公司更是因孕育了Intel、AMD、IDT等一大批我们所熟知的企业而成为科技史上的传奇。

计算机企业集群的出现，直接推动了计算机的小型化发展，价格也得到大幅下降，其应用开始向企业扩散普及。这些都最终催化了计算机的“联网”需求，而此种需求的直接动因就在于资源共享。那时为了将一台计算机的数据转移到另一台计算机上，通常的作法是首先把该数据保存在磁带或者软盘(1950年：东京帝国大学的Yoshiro Nakamats发明了软磁盘)等存储介质上，然后带着这些物理介质再将其传输到另一台计算机上。这种情形与国内上世纪90年代初期的计算机应用情形很像，我们当年在信息科学领域的落后程度由此也可见一斑。

人和：群星闪耀

经验告诉我们，一项技术或产业能够得到超常规的快速发展，往往是“人才洼地效应”在起作用，在上世纪60年代，计算机领域俨然就是“流淌着奶与蜜”的应许之地，吸引了大批的时代精英投身其中。在计算机技术、产业发展之初，引领这个行业走向的是诸如“计算机科学之父”阿兰•图灵(Alan Turing)、“世纪天才”冯•诺伊曼(John von Neumann)等一大批科学大家，同时还有着为数众多的产业精英们一起推波助澜。二者的完美结合也促成了互联网诞生前夜的“人和”要素。

值得一提的是，在计算机诞生仅十年后的1956年，贝尔实验室香农(E.Shannon)等人在一次沙龙式的学术会议上更是穿越般的提出了“人工智能”这一术语，这标志着人工智能作为一门新兴学科的出现。时间轮转到2016年，“人工智能”成了彼时资本市场的宠儿，而当世围棋高手与Alphago之间的人机大战更被视为人工智能技术的一个完美表现。

天时、地利、人和，万事俱备，只欠东风。此时，一个重要人物出场了，他对于网络概念的形成起到了关键的“点化”作用，此人就是麻省理工学院心理声学教授(后就职于DARPA)的约瑟夫·立克里德(Joseph Licklider)——你没有看错，此人并非计算机专家，当然，他另外还拥有数学和物理两个学位——这是一个典型的“复合型人才”。立克里德是在科学领域跨界成功的一个典范，就如同当年从历史学转到物理学并发现了物质波的法国人德布罗意(Louis Victor de Broglie)，其学术背景与学术成果的巨大反差直让人觉得不可思议。

立克里德最大的贡献是他对计算机未来定位的哲学式思考。在他看来，计算机的发展方向应该是最大限度地对人类行为提供决策支持，计算机发展的最终目标是完全取代人在各个层面的重复性工作，进而把人类彻底解放出来，人类只作为决策者的角色出现。他提出：“虽然只有极少数场合才需要大量计算机在一个网络里相互配合，但开发集成网络操作功能依然十分重要。”他甚至认为，在不远的将来，人们通过机器所进行的交流将变得比人与人、面对面的交流更加有效。在遍地“低头族”的今天，我们再次回味立克里德50多年前的预言，简直先知先觉。

1960年，立克里德发表了著名的计算机研究论文《人机共生关系》，这标志着计算机网络的概念正式浮出水面。1962年立克里德入职DARPA，成为信息处理技术处(IPTO)首任处长。

网络布道者立克里德只在DARPA呆了两年，而当IPTO的接力棒传到罗伯特·泰勒(Robert W. Taylor)手中后，阿帕网具体实施的大幕被正式开启，同罗伯特·泰勒并肩作战的还有拉里·罗伯茨(L.Roberts)等一众互联网先驱。

1968年夏天，经过项目招标，一些由MIT毕业的工程师成立的BBN公司最终获得承建阿帕网的合同。

事实上，阿帕网最初能够吸引众多科学家和企业界的重视，另外一个很重要的原因就是想看一看分组交换的想法是否具有可行性(阿帕网的设计需要第一次使大规模的实验分组交换分布式网络成为可能)。这是一个有趣的故事，在当时相当一部分人的眼里，阿帕网只是一个实验环境而已，而分组交换才是重点。

在阿帕网构建过程中，一个现实问题已经摆在人们面前，它类似于计算机世界中的“巴别塔”问题：不同企业推出的不同型号的计算机都有着一套独特的控制语言和文件组织方式，而这些结构性差异使任何两台不同型号的机器都无法展开合作。最终，这个难题将由一种名为“网络协议”的技术去消解。而再之后，伴随着网络协议技术的不断创新演进，阿帕网最终蜕变成为了今天互联网的样子。

详情请见《网络协议传奇(二)：横空出世TCP》

参考资料：

• 揭开数据中心网络协议家族史
• 互联网怪谈9：没有阿帕网，就没有互联网
• 百度百科 TCP/IP协议
• 网络的基本概念和分类
• 阿帕网：“冷战”催生的传奇作者：刘洋 发布时间：2012-05-17 来源：环球财经
• 回顾互联网的前身——“阿帕网”
• TCP/IP协议维基百科/百度百科
• 技术往事:改变世界的TCP/IP协议
• 从计算机和计算机网络的发展看TCP/IP协议的重要性 陈中炜
• 网络安全协议在计算机通信技术当中的作用与意义
• 计算机通信技术当中网络安全协议的作用剖析
• 施乐的悲剧 环球财经 杨涛编译
• 《连线》杂志文章《TCP/IP设计者卡恩与互联网的第一次“圣餐”》
• 《计算机网络(第5版)》
• 互联网简史
• 拜读一下计算机界牛人前辈们
• 百度百科：BSD
• IPv6的未来
• 第9章 网络安全协议(https://wenku.baidu.com/view/cd6d092b647d27284b7351ec.html)