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网络协议传奇(一):河出伏流

2018-11-08 20:52 来源:网络整理 编辑:幽灵学院  人气:   评论一下

网络协议传奇(一):河出伏流

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。 在这场历时近半个世纪的史诗传奇中,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。

冷战,核打击与自存活

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。

信息论,分组交换与企业集群

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。

人类群星闪耀时

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。

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