week2：History: The First Internet - NSFNet

（一）Supercomputers Justify a National Network（超级计算机证明了国家网络的合理性）

1.History Through Supercomputing（超级计算机的历史）

• 计算机间的连接

拨号连接：20世纪70年代拨号连接已经非常普遍，通过拨号连接可以连接到远距离的电脑，数据是被编码成声音进行传输。

使用租用线路：从电话公司可以获取到两个点之间的连接。这种方式无需拨号，因为它总是连通的。但是这种方式比较昂贵，线路的成本随距离增加。

•  存储转发网络

目的：为了进一步扩大学术界的连接，同时保持较低的成本。

原理：以太网交换机的控制器先将输入端口到来的数据包缓存起来，先检查数据包是否正确，并过滤掉冲突包错误。确定包正确后，取出目的地址，通过查找表找到想要发送的输出端口地址，然后将该包发送出去。不足：数据处理时延时大。优点一：可以对进入交换机的数据包进行错误检测，并且能支持不同速度的输入/输出端口间的交换，可有效地改善网络性能。优点二：这种交换方式支持不同速度端口间的转换，保持高速端口和低速端口间协同工作。实现的办法是将10Mbps低速包存储起来，再通过100Mbps速率转发到端口上。

实现：通过建立更多的节点。比如说原来A和B之间已经有了一条线路，这条线路只能提供A与B之间的连接。要是在A与B之间再增加几个节点，就可以实现更多节点之间的通信，与此同时因为本身A、B之间的距离是固定的，其他节点也只是加了这条线路上，所以成本并没有增加多少。

例子：BITNET，BITNET是20世纪八十年代的一个学术网络，主要是用于电子邮件的发送，基于存储转发。

• 二十世纪六十年代到八十年代的网络研究主要解决哪些问题

①如何避免计算机之间的直接连接或长蛇状连接？

②如何动态处理多个路径之间的切换和中断？

③如何同时有效地传输多个消息？

•  有效的信息传输方式：分组交换的出现

出现原因：在简单的存储转发中，大的信息会阻塞小的信息的发送，严重影响了网络的效率。

分组交换原理：分组交换也称为包交换，它将用户通信的数据划分成多个更小的等长数据段，在每个数据段的前面加上必要的控制信息作为数据段的首部，每个带有首部的数据段就构成了一个分组。首部指明了该分组发送的地址，当交换机收到分组之后，将根据首部中的地址信息将分组转发到目的地。能够进行分组交换的通信网被称为分组交换网。分组交换的本质就是存储转发，它将所接受的分组暂时存储下来，在目的方向路由上排队，当它可以发送信息时，再将信息发送到相应的路由上，完成转发。其存储转发的过程就是分组交换的过程。

特点：将每条消息分成一个一个的数据包，并且允许这些数据包在不同的路径上传输，并根据使用情况进行动态调整。使用专用计算机——路由器来控制流量。

• ARPAANET

高等研究计划署网络（Advanced Research Projects Agency Network）,是美国国防高等研究计划署开发的世界上第一个运营的数据包交换网络，是全球互联网的鼻祖。

• 超级计算机中心的由来

主要是由于科学研究需要越来越快的计算机，越来越多的大学要求拥有自己的价值数百万美元的超级计算机。这些大学都找美国国家科学基金会申请，个个都是狮子大开口，张嘴就是几百万dollars，这谁顶得住啊。于是美国国家科学基金会想：“为什么不买几台超级计算机，建立一个全国性的共享网络呢?”

• Larry smarr

推动了美国超级计算机中心的建立。最早的四个超级计算机中心是在：康奈尔大学，伊利诺伊大学，普林斯顿大学和圣地亚哥大学。

2. The First "Internet"-NSFnet

• 背景

1984年，美国国家科学基金会（NSF）决定组建NSFNET。通过56kb/s的通信线路将美国6个超级计算机中心连接起来，实现资源共享。NSFNET采取的是一种具有三级层次结构的广域网络，整个网络系统由主干网，地区网和校园网组成。各大学的主机可连接到本校的校园网，校园网可就近连接到地区网，每个地区网又连接到主干网，主干网再通过高速通信线路与ARPANET连接。这样一来，学校中的任一主机可以通过NSFNET来访问任何一个超级计算机中心，实现用户之间的信息交换。后来，NSFNET所覆盖的范围逐渐扩大到全美的大学和科研机构，NSFNET和ARPANET就是美国乃至世界Internet的基础。

• NSFNET的发展和ARPANET的退役

随着NSFNET的广泛流行，NSF不断升级它的骨干网络。1990年，NSFNET代替了原来的慢速的ARPAnet，成为互联网的骨干网络，ARPAnet在1989年被关闭，1990年正式退役。