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Internet和TCP/IP的发展历程

浏览:6766  来源:通信人在线  日期:2010-04-22
 

TCP/IP的发展历史实际上代表了Internet乃至整个计算机网络的发展历程。计算机网络的发展起源于20世纪60年代。最早将分组交换的理论应用于计算机通信中的实验是1966年由美国国防部高级研究计划署(ARPAAdvanced Research Project Agency,后称DARPADefense Advanced Research Project Agency)进行的。当时为了冷战的需要,美国军事科研机构试图开发一个能够抵挡核打击的通信基础设施。这个通信基础设施以分组交换为基础,传输的数据报(datagram)采用目的寻址方式。若某些通信链路或结点遭受核打击,分组可以重新选择一条可用的替代路由,最终被传送到目的地。

ARPA20世纪60年代后期投资推进这个网络的研究和开发,1969年建成了著名的ARPANET--Internet的前身。ARPANET结点最初被称为接口消息处理器(IMP),后来成为分组交换结点(PSN)。1969年底ARPANET4IMP结点构成。IMP之间采用点到点的租用长途通信线路连接,链路速率只有56 kbps。以后,ARPANET的规模和范围不断扩展,发展到50多个PSN,覆盖了北美大陆和西欧。出于可靠性考虑,ARPANET中不能有孤立结点,每一结点至少与其他结点存在两条以上的链路,以便在链路故障时能够选择其他链路。最初的ARPANET也没有完整的网络协议结构。结点之间的数据传输规程被称为网络控制程序(NCP),底层线路接口的协议1822也未成为工业标准,后来ARPANET开始在接口上使用标准的X. 25技术。早期ARPANET上的应用主要是远程登录(Telnet)和文件传输(FTP)。但第一个真正具有影响力的成功应用是1972年发明的电子邮件(E-mail)E-mail曾经在ARPANET中占据了业务量的绝大部分;同样E-mail也为ARPANET吸引了更多的用户。

20世纪70年代计算机网络技术最重要的进展之一是以以太网(1973年)为代表的局域网技术的发展。硬件网络技术的不断分化和新技术不断涌现,促使DARPA开始推进网络互联问题研究,解决不同硬件网络技术构成网络的互联问题,并最终导致了一系列的网络互联协议的产生,NCP也逐步被替代,这就是后来的TCP/ IP协议体系。因此可以说互联网络协议的提出是20世纪70年代网络技术发展的另一项重大进展。TCP/IP体系将端到端传输功能(TCPTransmission Control Protocol传输控制协议,1974)与分组转发和选路功能(IPInternet Protocol)结合了起来,构成了一个相对完整的网络模型。以后该模型又被重新进行组织和调整,形成了现在所使用的协议族,但仍然沿用了TCP/ IP的名称。 

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20世纪70年代后期,DARPA和越来越多的研究机构已经在TCP/IP上投入了大量的研究工作。1979年,DARPA组织成立了一个工作组ICCB(Internet ControlConfiguration Board)来协调了和引导互联网(Internet)协议与体系结构的设计。1980年,在ARPANET上开始了TCP/IP协议运行的试验,随后,ARPANET上的所有结点开始转向使用TCP/IP协议,并形成了以ARPANET为主干的Internet的雏形。1983ARPANET完成了向TCP/ IP的转换。随后ARPANET被分成两个独立的网络:一个用于进一步的研究,仍称为ARPANET;另一个用于美国军方的非机密通信,称为MILNET.

为鼓励更多的研究机构采纳和使用新的TCP/ IP协议,DARPA低价格出售了TCP/IP协议的实现,并资助将TCP/ IP协议融入到操作系统中去。1983年,美国加利福尼亚大学伯克利分校发布了支持TCP/ IPBSD(Berkeley Software Distribution) UNIX。由于UNIX系统本身就是一种非常流行的操作系统,它所提供的TCP/ IP也为用户提供了当时迫切需要的网络互联协议和手段,这使TCP/ IP在短时间内迅速流行,覆盖了大部分大学的计算机系。BSD UNIX还提供套接字(socket)方式的API,方便了用户进程对TCP/ IP的访问,使程序员更容易地使用TCP/ IP协议进行开发、使用和实践。

1983年,DARPAICCB的机构做出了重新调整,成立了Internet体系结构委员会(IAB Internet Architecture Board)1989年,IAB的机构再次进行了调整。IAB承担了Internet的管理、规划和协议标准化的职能。IAB下属两个主要工作组:Internet研究任务组(IRTFInternet Research Task Force)Internet工程任务组(IETFInternet Engineering Task Force)。在IRTFIETF内部下属若干工作小组,分别着重于一个特定问题的研究。IETFInternet领域中最活跃的,其成员是自愿参加的,其中研究工作在Internet被广泛认同。IETF发布文档称为RFC(Request for Comments)RFC的内容覆盖很多方面,可以是Internet相关研究的进展、新技术或新协议的建议,或者是一个标准。

InternetTCP/IP协议在计算机学科中的成功和广泛使用,吸引了更多的研究机构开始采用这种网络通信技术。美国的国家科学基金会(NSF)首先认识到网络将很快成为科学研究的关键基础设施。为了促使更多领域的研究人员能够利用Internet这一先进的通信方式,NSF1985年开始建立自己的TCP/IP网络,称为NSFNETNSFNET最初围绕NSF旗下的6个超级计算机中心建立了接入网络;1986年又将网络扩展成一个新的广域主干网络。最终NSFNET把更多的超级计算中心以及主要的科学研究机构连接起来,并与ARPANET进行了互联。这样,NSFNET已经成为了Internet的一部分,并且与ARPANET一起成为了Internet的另一个主干,并且其主干网的地位不断增强。到1990年,Internet中的ARPANET完成了其历史使命,正式退役了。

20世纪80年代,Internet经历了迅速的增长,其规模和使用大大超过了预期。到1987年,Internet连接了横跨美国和欧洲的数百个网络和近两万所大学、政府和实验室,并以每月15%的速度增长。Internet上大量业务的涌入导致了一系列由于拥塞造成的网络失效故障。1988Van Jacobson发表了著名的有关TCP/IP拥塞控制和避免的论文,在TCP协议中使用慢启动和拥塞避免机制以防止网络的拥塞。

推动Internet技术迅速普及的一个重要力量是人们在Internet上开发了大量受欢迎的网络应用。其中最具有代表性的是1992年发明的WEB应用。WEB是一项基于超文本传输协议(HTTP)网络,可以提供分布式超媒体浏览服务。第一个基于文本的WEB浏览器在1991年发布。而WEB技术真正的爆炸性发展则始于从第一个图形界面WEB浏览器Mosaic的推出。Mosaic浏览器由伊利诺大学超级计算机应用程序国家中心(NCSA)中心研制,现在很多的WEB浏览器包括Microsoft Internet Explorer等都是基于Mosaic开发的。Mosaic1992年发布,并在短时间内迅速在因特网上散发。图形化的WEB浏览从根本上改变了人们对Internet的应用方式,也改变了企业和服务提供商的运营方式。越来越多的企业、科研机构、政府机关等开始借助于WEBInternet上提供各类服务。在短短几年之内,WEB站点如雨后春笋般地涌现出来,其增长呈现指数形式。随之而来的是大量建立在WEB基础上的服务和应用,包括电子商务、电子政务等。

WEB引发了Internet的大发展,连到Internet上主机以千万计,用户数量迅速膨胀。 Internet规模不断增长的同时,新的应用和服务形式也不断引入到 Internet中。一些传统电信业务(如话音通信、视频会议等)也开始尝试利用Internet平台。传统的Internet是为数据传输服务,而现在的Internet面临的则更多是多媒体图像、话音和视频这样的实时性业务。Internet业务量的迅速增长和实时性业务量的增加对传统的Internet构成了巨大的压力,特别是在网络容量、地址分配、服务质量和安全等几个方面。这将是下一代互联网(NGI)亟待解决的问题.

从发展的眼光来看,IP协议为不同通信网络技术的融合提供了统一的基础协议。IP协议也正逐渐成为电信网的主导通信协议:一方面使当前IP网向电信级的IP网过渡;另一方面,现有电信网核心也将朝着IP协议转换。未来的下一代网络(NGN)将是基于分组交换和统一协议、多业务融合的宽带综合业务网,其中IP将成为其中的核心协议。

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