TCP/IP：网络因此互联

对于中美两国而言，1972年无疑是一个具有特殊意义的年份。这一年2月21日，美国总统尼克松访华，20多年来中美关系的坚冰被打破，中美关系由此翻开了崭新的一页，世界战略格局因此发生了重大变化，而带来此次巨变的乒乓外交则成了世界外交史上的经典。

　　也是在这一年，25岁的电脑工程师诺兰·布什内尔（Nolan Bushnell）创立了世界上第一家电子游戏公司阿塔利（Atari）。在计算机世界尚处蛮荒的时代，阿塔利借助其著名的游戏《乒乓》让计算机不再只是技术天才的玩具，而变成了真正可以愉悦大众的商品。

　　大众市场对《乒乓》的热烈反响改变了随后科技世界中许多人和许多公司的命运。1976年愚人节，阿塔利公司员工史蒂夫·乔布斯创立了苹果公司（NASDAQ:AAPL），这家公司随后挽救了临近夕阳的消费电子产业，大众市场的伟大因此得以再度彰显。又过了10年，任天堂（7974.O）受阿塔利的影响将主营业务从扑克牌转向专业游戏机，从而接替后者续写了现代家用游戏机的神话。

　　这时的阿帕网则已经开始逐渐改变社会，它为军队、大学和许许多多的科研机构提供了此前无法想象的便利。但这时，军队的特殊背景却阻碍了这种积极影响在更广阔范围内的蔓延。于是，就像网络初期人们迫切希望利用军方的经费推动网络的发展一样，这时的人们更加强烈地希望互联网能够逐渐摆脱单纯军事工具的角色，而按照其自身的发展规律去发展。

　　于是，在鲍勃·卡恩（Bob Kabn）的组织下，首届国际计算机通信大会（International Computer Communication Conference，ICCC）于该年10月正式召开。在华盛顿希尔顿饭店的地下室里，卡恩向来自全球各地的30多位网络专家展示了阿帕网的运行效果，精神病人帕里（PARRY）甚至还通过计算机和他的主治医生讨论了病情，这一切都令全世界感到惊奇。

　　初具雏形的互联网就征服了参加这次大会的技术专家，他们一致认为有必要就高级联网技术进一步合作，国际互联网工作组（Inter Network Working Group，INWG）因此成立。由于主持演示的卡恩工作太忙，温顿·瑟夫（Vinton Cerf）走上前台成为INWG的首任主席。

　　现年69岁的瑟夫如今的身份是谷歌副总裁兼首席互联网布道师。与大多数默默无闻的开拓者相比，瑟夫无疑相当幸运：尽管坚称“互联网的成功是千百人共同努力的结果”，而自己“只是在互联网诞生的最初几年做了一些工作”，但瑟夫依然被广泛视为“互联网之父”。

　　对天才这一名词的使用已经近乎泛滥，但无论我们对这个词汇进行怎样严格的界定，瑟夫都不应被排除在外。与很多已经相当杰出的人才相比，瑟夫在天才的道路上走得无疑更远。他不仅是一位优秀的科学家和工程师，而且还是一位对于世界拥有丰富感性认知的“文艺青年”。他对人性的理解颇为深刻，对现实的观察相当敏锐，对未来的想象甚至常常引人入胜。

　　对于瑟夫而言，惟一可以令其耿耿于怀的也许就是他的耳朵：早产让他年纪轻轻就丧失了大部分听力，这使他不得不与助听器终生为伴。但这仅有的缺点却为他带来了巨大的人生财富：1965年，瑟夫在一个助听器厂商组织的活动中与其后来的妻子一见钟情。瑟夫的妻子是一位插画家，她的听力甚至比瑟夫还差：早在3岁时，她就已经失去了几乎全部听力。

　　在那个特殊的年代，瑟夫将他性格中的所有特质结合起来，将互联网从一个专属政府的学术工具和军方的冷战工具变成了供全球使用的沟通平台以及最完美的创业栖息地。而所有这些目标的实现，都与一个今天的我们熟知却未必真正了解的概念息息相关：TCP／IP协议。

　　TCP/IP诞生

　　这时的卡恩正在思考未来网络的发展问题，并开始在阿帕网上进行有关网路互联的研究。在BBN 公司内部刊物上，卡恩刚刚发表了一篇关于新网络通信协议的文章《操作系统的通信原理》，文中阐述的思想对早期互联网的总体设计和建设起了决定性的作用。

　　对于未来的网络，这时的卡恩依然有一个巨大的困惑。在阿帕网正式运行后，卡恩发现各个界面信息处理机（IMP）连接的时候需要用各种电脑都认可的信号才能打开信道，数据通过后还要关闭通道，而这些IMP本身并不能判断何时开始和结束信号接收。

　　随着接入网络电脑数量的增加，共同信号的选择变得越来越困难，网络的发展因此面临着巨大的阻滞。卡恩曾为此制定了一个临时使用的通信协议“网络控制协议”（NCP），但这距离一个普遍适用的协议依然相去甚远。幸运的是，卡恩至少还拥有瑟夫的支持。

　　瑟夫与卡恩绞尽脑汁地思考网络规则，术语“协议”（Protocol）不约而同地出现在两人的脑海中。这个原来的外交用语在这里也有了新的含义： “在吃饭聊天时各方达成的意向，”瑟夫说，“这才是我们选用这个词的本意”。在瑟夫的调侃中隐藏的，其实是另一个传奇故事。

　　1973年的某一天，瑟夫在旧金山一家宾馆的大堂里等人。百无聊赖之下，他开始思考网络架构问题。伟大的构想往往源自偶然的灵感，类似的故事就在这时光顾了瑟夫：这位近乎双耳失聪的科学家似乎突然听到了上帝的旨意而参透了网络的本质。苦于身边没纸，瑟夫只好将设想写在一个信封的背面。随后的历史证明，正是这个信封改变了互联网发展的轨迹。

　　1973年年底，瑟夫和卡恩合作完成了著名论文《关于分组交换网络的协议》。由于无法区分谁的贡献更大，两人决定用掷硬币的方法决定排名先后。结果，瑟夫“战胜”卡恩成为这篇论文的第一作者，“互联网之父”的名号从此蜚声科技世界。在这篇文章中，瑟夫和卡恩首先提出了一组新的协议：IP（Internet协议）和TCP（传输控制协议），合起来叫TCP/IP。

　　IP协议为接入网络中的每台计算机分配了一个独一无二的地址，并负责在传输过程中寻找到目的计算机。TCP协议则负责保证传输的可靠性：一旦传输中发现问题，该协议就会发出信号要求重新传输相关的数据直到所有数据安全正确地传输到目的地为止。

　　在TCP/IP网络中，系统的可靠性更多取决于主机而非网络，这使阿帕网最大的技术缺陷得以弥补。不同网络的链接因此成为可能，困扰卡恩的技术难题也在这一过程中迎刃而解。

　　为了验证TCP/IP在超远距离传输上的可靠性，瑟夫和卡恩还进行了一个著名的试验。他们设计了一个长达9.4万公里的路径，使数据包先后通过点对点卫星网络、陆地电缆和卫星间网络，并贯串了欧洲和美国的几乎所有电脑系统。最后，数据包完整地回到了实验室。

　　1974年，美国国防部决定无条件公布TCP/IP的核心技术，网络发展高潮因此迅速到来。

　　到1976年，阿帕网已经拥有60多个结点和超过100台主机，其触角遍及美国并通过卫星延伸到了欧洲。这一年2月，伊丽沙白二世在英国皇家信号与雷达研究院发出了一封电子邮件，这位一生钟爱科技的女王因此成为E-mail诞生5年来第一位使用该服务的国家元首。

　　1978年，来自芝加哥的科学家沃德·克里斯滕森（Ward Christiansen）和兰迪·苏斯（Randy Seuss）开发出了历史上第一个计算机公告牌系统CBBS。几乎与此同时，世界历史上的第一个新闻组、第一组表情符号以及第一个网络游戏也在个人电脑群雄并起的疯狂中相继问世。

　　这是一个令人神往的黄金时代：被压抑的激情得到彻底释放，跌宕起伏的故事数不胜数，伟大的创新层出不穷，杰出的商业偶像俯拾皆是。这迫使我们去思考一个也许比单纯讲述创新更重要的问题：70年代的美国究竟发生了什么？

　　为什么是70年代？

　　两件大事深刻影响了70年代的美国社会。一个是越战失败和水门事件引发的社会失望，另一个则是两次石油危机引发的经济恐慌。前者让70年代的美国选民陷入了严重的政治后遗症，后者则让美国经济的“心脏”底特律满是哀鸿遍野的破败景象。

　　差强人意的经济增长加重了人们对于国家和经济的焦虑。阶段性的牛市之外，萎靡不振贯穿了70年代的美国股市。1969年12月31日，道琼斯指数是800.36点；10年后的1979年12月31日，这一数字仅仅上升至838.74点。1969年5月31日，标普500指数是104.6点，而整整10年后的1979年5月31日，这一数字居然奇迹般地下降到了99.73点。

　　自60年代开始的反越战运动、民权运动、黑人运动、女权运动，也纷纷在70年代达到顶峰，这些社会危机让美国的国家自信如同自由落体般坠落。在社会底层，这些危机又引发了犯罪率和离婚率的持续高企。随之而来的是青年群体对传统价值观念产生的普遍怀疑、蔑视和抵抗，颠覆传统、反对权威、将非主流变成主流成为那个时代美国社会的主流思潮。

　　1972年，当珍尼开始建设有机农场时，美国牛肉销量刚刚创下历史新高。尽管珍妮煞费苦心，但几乎没有任何经销商看好这些昂贵却几乎难见任何异处的西红柿。对市场怀有信心的似乎只有珍妮，她坚信绿色食品的概念必将在不久的将来大行其道。她猜对了，有机食品在40年后的今天已经形成一个价值数十亿美元的巨大市场，并成为新农业的典型代表。

　　珍妮的例子并非孤案，信用卡和有线电视的横空出世，大型机突然遭到的遗弃和比尔·盖茨的强势崛起，凡此种种使70年代在颓废与荒诞之外也充满了光荣与梦想，今天的人们已经习以为常的创业奇迹、现代化生活其实完全源自70年代曾经令人担忧的动荡与不安。

　　随着整个经济和社会思想的重心倒向自由主义，类似的例子在那个特殊的年代变得屡见不鲜。从这个意义上讲，那位在芝加哥大学不被理解却执著不悔的自由主义大师哈耶克的思想能够被里根执政的美国政府和撒切尔夫人领导的英国政府相继采纳，除去凯恩斯主义自身的问题外，社会对自由的崇尚及其带来的对于美好和进步的向往也奠定了一个重要的基础。

　　这种思潮反映在科学上，就是万尼瓦尔·布什（Vannevar Bush）“为繁荣而自主”的思想得到了前所未有的热烈响应。

　　从1939年至1955年，布什一直担任卡内基学院的院长。二战期间，他领导6000名美国高级科学家帮助政府赢得了战争的胜利。“曼哈顿计划”中政府制定目标而科学家解决问题的科研模式及其展现出的惊人创造力，令布什对程序化且目标明确的资助方式兴趣激增。

　　布什希望在研究机构与政府之间建立一种不同于以往的新型关系。二战一结束，他就告诉杜鲁门总统，为了延续因“曼哈顿计划”而迸发出的创造力，为了激发那些能够引领社会前进的新思想，政府必须更自由地支持科学研究。他坚信，知识和人力是维护国家安全、保证民众健康和促进经济发展的最重要基础，而发展科技则必须坚持“为繁荣而自主”的模式。

　　随后几十年，在促进科学服务社会方面进行的大多数试验，采用的都是布什“为繁荣而自主”的思想。也正是在这一思想指引下，美国于1950年成立了国家研究基金会等一系列新的科研机构。这些科技界的变化使人们愈发坚信：指引科技前进的，只能是知识精英和民间社会。知道了这些，也就找到了随后互联网所有乱象与竞争背后一个共同的逻辑主线。

　　两大标准的竞争

　　作为疯狂70年代的缔造者之一，瑟夫又为这个令人神往的时代划上了一个完美的叹号。到1980年，世界上既有使用TCP/IP协议的美国军方的阿帕网，也有很多使用其他通信协议的各种网络。为了将这些网络连接起来，瑟夫提出一个想法：在每个网络内部各自使用自己的通讯协议，在和其他网络通信时使用TCP/IP协议。这个设想最终导致了Internet的诞生。

　　1982年是Internet发展过程中历史性的转折点。当时，阿帕网正计划正式转换成TCP/IP系统。但没有人敢确定美国政府是否赞成该计划，因为TCP/IP此时正面临着劲敌OSI的威胁。

　　作为全球两大计算机标准制定组织之一，国际标准化组织（International Organization For Standardization，ISO）数年前就已开始研发网络互联参考模型，即OSI模型或开放式通信系统互联参考模型。他们希望OSI模型能像空气之于现实世界那样在虚拟世界里占据主流。

　　两大标准之间的竞争由此开始。这不是仅仅关乎名誉归属的无端内耗，而是关系互联网生死存亡的路径选择。OSI制定的模型在理论上确已尽善尽美，它定义了开放系统的层次结构、层次之间的相互关系以及各层所包括的任务。但该模型除此之外就再无任何贡献：它只是描述了这样一种结构和与之相关的一些概念，却并未提供一个实现这一切安排的方法。

　　而这恰是TCP/IP协议的优点所在，该模型的设计初衷就是为了让各种使用不同协议的网络实现互联。与OSI模型的7层结构不同，TCP/IP只有4层结构。这一结构在理论上显得相当混乱，但只要有助于现实问题的解决，混乱有时并非是个贬义词。

　　这是网络发展史上一次最著名的论战。站在OSI一方的是高高在上的官僚，他们通常展示出自己对于技术变迁的迟钝——“TCP/IP和互联网只是一种学术玩具”。而选择支持TCP/IP的一方则认为OSI的设计过于复杂，其理论上的完美并不必然意味着现实上的可行。而比这还重要的是，OSI仅仅是项设计而已，它还从来接受过实际应用的检验。

　　人类进入机器时代后，“简约”逐渐取代“繁复”，占据了哲学与美学的制高点。技术亦然。电话诞生之初，贝尔不断告诉人们电话将是把音乐会带回家的最好办法。同样的故事也发生在微处理器诞生之初，那时的诺伊斯坚信微处理器将为钟表业带来革命性变化。但随后的历史证明，两项发明的发展都与最初的设想相去甚远，有更简单的设计帮他们完成了这些任务。

　　自始至终为改进TCP/IP而不懈努力的人首推瑟夫，他经常参加OSI的会议每每痛陈OSI的弊端。如果说互联网的魅力在于使用规范的简洁便利，那么瑟夫的魅力就在于他既勇于直言反对官僚系统对这个科技杰作的干预，亦善于巧言并最终让用户了解和采纳这种规范。

　　但官方的力量是强大的。1988年，ISO终于制定出了开放系统网络互联标准，而美国政府也立即采用了这个与TCP/IP敌对的OSI协议作为其官方标准，欧洲多国政府随之也决定接纳OSI标准。历史的航船似乎已经改变了航线：越来越多的人相信OSI才是最好的解决方案。

　　黑客完胜

　　如果更多的人加入“OSI潮流”，互联网的历史将彻底改写。但多年前的一件旧事令美国官方的努力付诸东流。1981年，SUN的创始人比尔·乔伊取得了阿帕网络的资助，把TCP/IP编写进了UNIX之中。UNIX是1969年由贝尔实验室开发的，其灵活性和可移植性深受技术人员的喜爱。

　　1年后，新成立的SUN在其首批计算机中安装了以TCP/IP为规范的UNIX系统。SUN也同时创立了一种新的商业模式：它只对计算机本身计费，而不再对网络软件单独收费。这一运营模式在互联网历史上留下了浓墨重彩的一笔，上网人数的增加大大超出了最初的预期。

　　1986年，互联网的发展再次迎来转折。这一年，NSF将其在全美的6个超级计算机中心以TCP/IP协议为基础连接为一个主干网络，供全美大学、研究机构等社会公众免费使用，这就是著名的NSFnet。NSFnet以网状结构将多部通用计算机连接起来，这正是互联网使用的标准结构。NSFnet开创了计算机网络建设的新时代：在NSF的鼓励下，很多大学、政府资助的研究机构甚至私营的研究机构也在随后几年纷纷把自己的局域网并入NSFnet中。

　　除NSFnet外，当时美国还有多个联邦政府资助的以TCP/IP协议为基础搭建的网络，例如国防部的DARTnet、能源部的ESnet以及NASA的NSI网络等，它们相互之间通过联邦信息交换系统（FIX）实现互联。商业网络之间则通过商业信息交换系统（CIX）实现互联。

　　NSFnet随后就通过FIX和CIX实现了与这些网络之间的信息交换。NSFnet的建立和随后与其他网络的成功互联，是Internet历史上的一个里程碑。它标志着NSF已经取代国防部成为促进互联网发展的主要力量，作为单纯军事工具的阿帕网则从此开始淡出历史舞台。

　　此后，以TCP/IP为基础的互联网长势旺盛，欧洲大学中使用TCP/IP的地下运动也蓬勃发展了起来。尽管官方还在努力争取，但民间的支持已经让标准之争出现了戏剧性的逆转，任何遏制TCP/IP的作法这时都显得徒劳无功，OSI终于在大众力量面前全面败退。

　　随后的历史证明，TCP/IP对互联网的发展起到了难以估量的巨大作用。知识共享开阔了人们的视野，网络延伸则带来了全新的市场机遇。到1988年，美国已经拥有软件企业1万家，编程人员100万，各类信息数据库1.5万个，信息产业的产值则达到1246亿美元，这已经相当于同期中国国内生产总值的三成，所有这些都为美国信息产业的腾飞奠定了基础。

　　随后的历史同样证明，一旦退出对技术细节的规划，官方其实有更好的方式影响创新。尽管财政连年赤字，但美国还是在1989年支出了总计1292亿美元的研发投资，这一数字甚至超过了英、德、法、日、加5个发达国家的总和。疯狂的投资帮助美国在27个关键技术领域赢得了领先地位，而美国在工业制造和能源领域的落后局面也因此得到了显著的改善。

　　这是一段激情燃烧的岁月。而更重要的是，从那时开始的互联网改变了人们获取知识的方式和途径，也缔造了一个只属于随后时代的人群：网民。

 

转自：http://tech.hexun.com/2012-06-19/142604800.html