“什么是互联网”之一互联网的“硬核”常识

文/张彤

二十世纪，人类公认的两大发明，一个是载人航天，另一个是互联网。

被忽悠的互联网

今天，互联网确实已经像电和水一样，与我们的生活息息相关。互联网泛滥到无处不在，但是那些每天出现的“iPhone、微信、云计算、安全、Wi-Fi、交换机、区块链、物联网、智慧城市、5G”,是互联网吗？

还真不是。

以上这些有的是互联网的应用，有的是互联网的设备，有的和互联网根本不是一回事。那么，到底什么才是互联网呢？

定义互联网

我们首先需要给互联网下一个定义，“互联网”译自英文“Internet”，这是一个组合词，inter是互联的意思，network是计算机网，合在一起就是“把所有的网络互联起来形成的一个网”。所以互联网不是一个网，而是很多不同的网络组合而成的一个网际网络。

不同的网络与网络彼此串连，实现信息交互，就像当年秦始皇把不同国家修建的防御工事和要塞连起来，构成了今天的万里长城一样，这些串接的网络基于一组通用的协议互相联接，彼此通信，形成一个逻辑上覆盖全球的“大网”。

图1 1969年的ARPAnet拓扑

互联网的前身

互联网的创始应该追溯到1969年美国资助开发的一个名叫“ARPAnet”的研究项目。美国政府认为，在不同网络之间通过转换实现互联互通，效率是非常低的;只有用一套系统连起来的网络，一旦发生紧急情况，反应速度才是最快的，通讯也是最畅通的。ARPA是美国高级研究计划署（Advanced Research Project Agency）的简称，其核心机构之一是IPTO（Information Processing Techniques Office，信息处理处），主要关注计算机图形、网络通讯、超级计算机等研究课题。1962年10月，J·C·R·利克里德离开MIT，加入ARPA，全面主持“指令与控制网络研究室”的工作，并在后来成为IPTO的首席执行官。他在任期间将办公室名称从指令与控制研究（Command and Control Research）改为IPTO。同样在他的任期内，几乎整个美国计算机科学领域研究的70%由ARPA赞助。结果ARPA不仅成为网络诞生地，同样也是计算机图形、平行过程、计算机模拟飞行等重要成果的诞生地。

1968年，同样从MIT进入计划署的Larry Roberts提交了一份报告，题目是《资源共享的电脑网络》，提出首先在美国西海岸选择4个节点进行实验，这4个节点分别是加州大学洛杉矶分校、斯坦福研究院、加州大学圣巴巴拉分校和犹他大学。该计划使联入网络的电脑中心可以相互分享研究成果,这个网就是ARPAnet。1969年10月29日是一个值得铭记的日子，当天晚上加州大学洛杉矶分校与斯坦福研究院实现了对接，两个月后，具有四个节点的ARPAnet搭建完毕并投入使用，一个崭新时代的轮廓逐渐清晰起来。

最初的ARPAnet功能非常简单，由四台计算机连接，能够传输简单的字符，但它的诞生标志着计算机网络技术研究的正式开始。计算机网络与此前的通讯网络最大的不同是网络中的节点是计算机。计算机的特点第一是计算能力很强，第二是有存储能力。因此两点之间的数据传输，就可以将应用层大的数据分成小的数据包，而不必关注数据包之间的关联，只要知道它的去端地址，就可以将所有数据包进行传输，当数据到达去端地址后，数据包独立寻找对应的路由。虽然路由寻址需要计算，但每个计算机都有很强的计算能力，因此这点开销可以忽略不计。这样做的一个好处是数据传输不受线路约束。整个网络只要有一条线路是与对方联通的，数据就一定能传输过去。另一个好处是允许网络节点之间采用不同的通讯手段。无连接的数据传输和转换技术是互联网在网络技术大战中最终胜出的关键所在。

解决了传输转换的方式问题，接下来的研究就是要把网络的功能复杂化、性能进一步优化。1983年，ARPAnet和美国国防部通信局研制成功了用于异构网络的TCP/IP协议，加州大学伯克利分校把该协议作为其BSD UNIX的一部分，使得该协议得以在社会上流行起来，从而诞生了最初的互联网。

从互联网到全球信息高速公路

1986年，美国国家科学基金会(National Science Foundation，NSF)利用TCP/IP通讯协议，在5个科研教育服务超级电脑中心的基础上建立了NSFnet广域网。由于美国国家科学基金会的鼓励和资助，很多大学、政府资助的研究机构甚至私营的研究机构纷纷把自己的局域网并入NSFnet中。1986～1991年并入NSFnet的子网从100多个增加到3000个，各个子网负责自己的网络架构和运营，同时子网通过NSFnet互联起来。

90年代初期，美国总统克林顿提出了“信息高速公路”战略。互联网开始突飞猛进的发展，用户数不断增加。随着越来越多的国家接入互联网，特别是欧洲七国全部联网后，全球信息高速公路初具规模。互联网开始成为全球信息化的基础平台。

20世纪90年代是互联网最重要的历史时期之一，互联网开始商业化。NSFnet于1995年4月正式停止运营，美国政府认为互联网实验已经成功，应该逐步将其民营化，取之于民用之于民，因此开始大力推动商业机构和科研机构之间的信息交互。1995年8月，硅谷天才马克·安德森的网景公司股票上市；微软推出IE浏览器1.0；如今已经是世界级电子商务巨头的eBay和亚马逊也在这一年上线运行，互联网的商业化改造完成。同年1月，中国电信开通了北京、上海两个接入Internet的节点。张朝阳、丁磊、马云等人发现互联网的魅力，开始了自己的互联网创业历程。此后23年间，中国互联网推出了近40家上市公司，其中20余家公司的市值已经达到10亿美元以上。

图2 NSFnet广域网拓扑

图3 全球互联网星球图（来源：internet-map.net，2014年8月）

2000年前后的互联网泡沫，是另一个互联网的“地标”。基于商业的互联网经济开始重新以理性的眼光审视高科技创新的价值基础。1995年至2001年间，信息技术与互联网引发的是膨胀的投机泡沫，“.com”公司不断成立。公司可以简单地通过在他们名字上添加“e-”前缀或是“.com”后缀来使其股票价格增长，“前缀投资”在欧美、亚洲多个股票市场中，使互联网及信息技术相关企业的股价高速上升，在2000年3月10日纳斯达克指数触及5408.60的最高点时达到顶峰。投机者热衷于互联网板块及相关领域的快速增长，股价飙升和买家炒作的结合，以及风险投资的广泛利用，为这些企业摒弃标准的商业模式创造温床。它们突破传统模式的底线，转而关注于如何增加市场份额。然而互联网板块的发展是一个繁荣和萧条的周期，很快泡沫破裂，大部分.com公司最终都铩羽而归。

虽然科技股泡沫破裂，但它却为互联网经济预备了优秀的企业基因。生存下来并证明了自己价值的公司，如亚马逊、谷歌、Facebook、阿里巴巴、腾讯等续写了一个又一个创业和创新的传奇。

中美成为全球互联网经济体中最耀眼的“双子星座”。2014年，全球25大互联网公司中，美国和中国互联网公司所占席位比例是14∶6（数据来自KPCB）。而到了2018年底，据标普资本的数据显示，全球互联网10强企业中，美国占6家，中国占4家。美国的互联网公司如苹果、谷歌、亚马逊和Facebook仍然是领导者，但中国互联网公司如腾讯、阿里巴巴等正在迎头赶上。

中国互联网元年

1987年一封内容为“Across the GreatWall，we can reach everycorner in the world.(越过长城，走向世界)”的电子邮件成为互联网上从中国发出的第一封电子邮件。

图4 第一封从中国发出的电子邮件，用了将近一周的时间于北京时间1987年9月20日20时55分送达德国卡尔斯鲁厄

图5 中美两国科学家1991年草拟的IHEP-SLAC联网设计

1993年，由北京中科院高能物理研究所（IHEP）联接美国斯坦福直线加速器中心的高速计算机的64Kbps通讯专线开通，运行DECnet协议，可与美国能源网Esnet的各大实验室连通。

IHEPNET是中国互联网的先驱，迈出了中国和世界各地数百万台电脑共享信息和软硬件的第一步，也让当时全国一千多名科学家，成为了中国的第一批互联网使用者。同年，IHEP设立了国内第一个WEB服务器，推出中国第一套网页，内容除介绍我国高科技发展外，还有一个栏目叫“Tour in China”，包括新闻、经济、文化、商贸等信息。

图6 高能所于1994年4月设立了WWW服务器（中国第一台），附图是当年的网页

1994年，是中国的互联网元年。中国通过美国Sprint公司连入Internet的64K国际专线开通，标志着中国成为世界上第77个正式全功能接入互联网的国家。同年，中国国家顶级域名“.cn”回到中国，结束了顶级域名服务器由国外代管的历史。

1997年5月30日，国务院信息化工作领导小组办公室发布《中国互联网络域名注册暂行管理办法》，授权中国科学院组建和管理中国互联网络信息中心(CNNIC)，授权中国教育和科研计算机网网络中心与CNNIC签约并管理二级域名“.edu.cn”，中国从一个互联网的旁观者，真正成为了互联网的参与者。

互联网最初是为科研服务的，其主要目的是为用户提供共享大型主机的宝贵资源。随着接入主机数量的增加，越来越多的人把Internet作为通信和交流的工具。一些公司还陆续在Internet上开展了商业活动。由此互联网一发不可收拾，将人类的生产和生活从工业社会带入了信息社会。