英國計算機科學家、互聯(lián)網(wǎng)名人堂入選者彼得·科爾斯坦于2020年1月去世，享年86歲，此前他在倫敦大學學院工作了近50年。在他去世前幾年，他是委任的到那時需要對話技術(shù)編輯邁克爾·帕克（現(xiàn)為運營總監(jiān)）撰寫了一篇深度文章，原本打算作為互聯(lián)網(wǎng)特別系列的一部分。這本書當時沒有出版，因為這個系列被推遲了，但現(xiàn)在是為了紀念柯爾斯頓教授的成功我們很高興能夠發(fā)表他對他所面臨的挑戰(zhàn)的思考將20世紀70年代初的英國與現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)的前身聯(lián)系起來。這篇文章由Michael編輯，由Kirstein教授的同事Jon Crowcroft教授提供監(jiān)督。
互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為世界上最普遍的通信技術(shù)。雖然有更多的固定電話和移動電話連接，但它們的核心也使用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。盡管互聯(lián)網(wǎng)今天有許多用途，但它的起源是冷戰(zhàn)時期，當時需要一個能夠在核打擊中幸存下來的國防通信網(wǎng)絡(luò)。但那個國防通信網(wǎng)絡(luò)很快就被用于一般通信，在第一次傳輸?shù)亩潭處啄陜?nèi)，今天互聯(lián)網(wǎng)的前身的流量已經(jīng)有75%是電子郵件。
阿帕網(wǎng)是當今互聯(lián)網(wǎng)的重要前身，由美國國防高級研究計劃局（Darpa）于1969年委托。1970年至1975年擔任Darpa局長的斯蒂芬·盧卡西奇（Stephen Lukasic）在他關(guān)于阿帕網(wǎng)誕生原因的有趣描述中寫道，如果人們意識到它的真實性質(zhì)和影響，那么在當時的美國政府結(jié)構(gòu)下，阿帕網(wǎng)是永遠不會被允許的。在核攻擊中幸存的分散通信技術(shù)的概念將超出Darpa的職權(quán)范圍（因為國防通信專門分配給了不同的機構(gòu)），因此重點轉(zhuǎn)向如何將計算機連接在一起，以便主要應(yīng)用程序可以在最合適的系統(tǒng)上運行。
那是分時電腦時代。如今，人們熟悉的“個人電腦”隨處可見的時代已經(jīng)過去了幾十年。這一時期的計算機通常非常大，占據(jù)了整個房間，而且相對較少。在連接的終端上工作的用戶將作業(yè)提交給計算機，計算機將在可用時為作業(yè)分配處理時間。他們的想法是，如果這些計算機聯(lián)網(wǎng)在一起，即使用戶附近的計算機已滿，可用的遠程計算機也可以處理作業(yè)。由此產(chǎn)生的網(wǎng)絡(luò)被稱為阿帕網(wǎng)，第一個數(shù)據(jù)包于1969年9月通過網(wǎng)絡(luò)。
當時，計算機行業(yè)由少數(shù)幾家大公司主導，這些公司生產(chǎn)的產(chǎn)品只能與同一家公司的其他公司兼容。然而，阿帕網(wǎng)的概念包含了一個關(guān)于網(wǎng)絡(luò)如何運作的重要決定：它將承載通信的技術(shù)和媒介（衛(wèi)星鏈路、銅纜、光纖）、網(wǎng)絡(luò)層（管理不同計算機之間通信的軟件）和應(yīng)用程序（用戶在網(wǎng)絡(luò)上運行以完成工作的程序）彼此區(qū)分開來。
這與當時計算機制造商堅持的垂直“爐管”哲學形成了鮮明對比，在這種哲學中，任何存在的網(wǎng)絡(luò)都只適用于特定的情況和特定的計算機系統(tǒng)。例如，IBM計算機可以使用IBM的SNA協(xié)議進行通信，但不能與非IBM設(shè)備進行通信。阿帕網(wǎng)的發(fā)展方向與制造商無關(guān)，不同類型的計算機可以聯(lián)網(wǎng)在一起。
1970年，英國倫敦國家物理實驗室（NPL）由唐納德?戴維斯（Donald Davies）領(lǐng)導的一個小組在美國以外進行了領(lǐng)先的網(wǎng)絡(luò)研究。戴維斯建立了一個與阿帕網(wǎng)概念相似的網(wǎng)絡(luò)，作為分組交換的發(fā)明者之一，他的工作影響了阿帕網(wǎng)的發(fā)展方向。但是，盡管他計劃建立一個全國性的數(shù)字網(wǎng)絡(luò)，但由于當時壟斷電信業(yè)務(wù)的英國郵局的壓力，他無法將項目擴展到實驗室之外。
大約在這個時候，阿帕網(wǎng)項目的負責人拉里·羅伯茨提議將阿帕網(wǎng)與戴維斯在英國國家物理實驗室的網(wǎng)絡(luò)連接起來。這是可能的，因為幾年前，挪威研究人員為Darpa運行的一個大型地震陣列已經(jīng)通過專用的2.4 Kbps連接到華盛頓的阿帕網(wǎng)。由于當時的跨大西洋技術(shù)，這是通過衛(wèi)星連接，通過歐洲唯一的衛(wèi)星通信地面站，在康沃爾郡的goonhill，從那里通過電纜到奧斯陸。拉里提議中斷倫敦的連接，連接國家物理實驗室的網(wǎng)絡(luò)，然后繼續(xù)到挪威。
由于國際通信是主要費用，這似乎很簡單。不幸的是，英國當時正在就加入共同市場（Common Market）進行談判，英國政府擔心與美國的密切聯(lián)系會危及談判。當我在倫敦大學計算機科學研究所（University of London’s Institute of Computer Science）以及隨后在倫敦大學學院（UCL）從事相關(guān)研究時，政府拒絕了NPL的參與許可，我顯然成了替代人選。
從一開始我就提出了一個雙管齊下的方法。我將把倫敦大學的大型計算機與牛津郡的盧瑟福和阿普爾頓實驗室（RAL）連接起來，這兩個實驗室是英國其他計算機網(wǎng)絡(luò)的樞紐，我還將提供服務(wù)，使英國的研究人員能夠利用這些網(wǎng)絡(luò)與美國的同事進行合作。
這種新穎的方法意味著，當時英國最強大的計算機——倫敦皇家空軍基地的IBM 360/195系統(tǒng)，將作為遠程主機提供給跨大西洋鏈路另一端的美國人使用，而無需直接連接到接口消息處理器——在Arapanet節(jié)點之間發(fā)送和接收消息的設(shè)備，該設(shè)備將安裝在倫敦大學學院。
不幸的是，隨后出現(xiàn)了許多非技術(shù)障礙。我試圖讓其他大學的計算機科學系支持這個項目，但這個項目失敗了，因為科學研究委員會認為這個機會不值得資助。英國工業(yè)部（Department of Industry）希望在融資前獲得工業(yè)界的一份意向書，但盡管我認識英國主要電腦制造商ICL的高管，但在幾個月的苦苦掙扎之后，該部門還是拒絕了，稱“去美國兩周的收獲要大于親身體驗”。結(jié)果，在來回折騰了一年之后，我一無所有。
然而，到1973年，這個項目成為了現(xiàn)實。到目前為止，挪威地震波陣列Norsar通過瑞典Tanum新開通的衛(wèi)星地面站連接到阿帕網(wǎng)，因此不再有通過英國的連接。現(xiàn)在需要的是從倫敦大學學院到奧斯陸的連接。有了國家物理實驗室的唐納德·戴維斯（Donald Davies）提供的5000英鎊的小額資助，以及英國郵局提供的一年內(nèi)每秒9.6 Kbps的免費連接到奧斯陸的服務(wù)，我們有了繼續(xù)進行下去的資源。
國防部高級研究計劃局適時地運送了它的信息處理器，用來連接新的倫敦節(jié)點和阿帕網(wǎng)。它被迅速扣押在希思羅機場，以繳納進口稅和新引入的增值稅。我設(shè)法通過宣布它是“貸款工具”來避免繳納關(guān)稅，但它花了我所有可用的資金來提供保證，使我能夠在上訴期間獲得設(shè)備。隨著設(shè)備的最終安裝，1973年7月，我將美國以外的第一批計算機連接到阿帕網(wǎng)，從倫敦通過挪威通過阿帕網(wǎng)向南加州大學信息科學研究所發(fā)送信息。
在三個月內(nèi)，我的小組能夠?qū)崿F(xiàn)阿帕網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，并將其轉(zhuǎn)換為與RAL計算機通信所需的IBM協(xié)議。因此，一旦通過我們在倫敦大學學院的網(wǎng)關(guān)連接到更廣泛的網(wǎng)絡(luò)，RAL的IBM計算機就成為阿帕網(wǎng)上最強大的計算機之一。
當我在演講中陳述這一事實時，RAL的工作人員起初不相信我；他們?nèi)匀恢豢吹轿业男⌒陀嬎銠C，不知道它是連接另一邊阿帕網(wǎng)其他部分的門戶。在意識到這一點后，他們變得非常擔心，不僅我可以訪問他們的計算機服務(wù)，而且我也與整個美國研究界串通一氣。
然而，我一直擔心，我會以這種方式，因為不恰當?shù)厥褂糜兔绹脑O(shè)施而受到批評。所以從一開始我就在我的網(wǎng)關(guān)上設(shè)置了密碼保護。這樣做的方式是，即使英國用戶直接打電話到由Darpa在倫敦大學學院提供的通信計算機，他們也需要一個密碼。
事實上，這是阿帕網(wǎng)的第一個密碼。事實證明，在我經(jīng)營這項服務(wù)的15年里，它讓大西洋兩岸的當局滿意，這是無價的——在此期間，我的鏈接沒有發(fā)生過安全漏洞。我還建立了一個管理體系，任何英國用戶都必須得到一個委員會的批準，這個委員會由我擔任主席，但也有英國政府和英國郵局的代表。
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跨大西洋連接包括終端服務(wù)（將用戶連接到遠程計算機以運行作業(yè)）、文件訪問和后來的電子郵件服務(wù)。它立即非常受歡迎。在幾年內(nèi)，我得到了六個政府部門的支持，用租用的線路連接（一條專用線路）到五個遠程站點——其中一些站點允許通過它們自己的網(wǎng)絡(luò)訪問。其他用戶可以打電話到我的倫敦大學學院網(wǎng)站，或者使用我也提供的剛剛起步的郵局數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。
事實上，它的形象已經(jīng)變得如此突出，以至于1976年，當女王在伍斯特郡馬爾文的國防部皇家雷達研究所（該機構(gòu)接管了奧斯陸的租用線路的資金）為大樓揭幕時，她還發(fā)送了一封電子郵件，開啟了連接——這是第一封由國家元首發(fā)送的電子郵件。
隨著阿帕網(wǎng)在英國的持續(xù)增長，必須進口額外的信息處理器，每一個都需要支付額外的增值稅和關(guān)稅，等待上訴的結(jié)果。最終在1976年上訴被駁回。但與財政部高級官員的一次會議隨后達成了一項協(xié)議，允許我的研究小組免稅進口設(shè)備。為了確保我們業(yè)務(wù)的獨立性，這一裁決的重要性再怎么強調(diào)也不為過：在接下來的十年里，許多政府機構(gòu)都考慮過試圖接管它，但每次都因由此產(chǎn)生的巨額增值稅和關(guān)稅賬單而受挫。
在1975年的論文中，Darpa的Bob Kahn和斯坦福大學的Vint Cerf為構(gòu)建今天的互聯(lián)網(wǎng)做出了下一個重要貢獻，他們闡述了將不同的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)連接在一起的概念——比如由不同的計算機制造商定義的，或者為不同的通信媒體設(shè)計的，比如電纜、衛(wèi)星鏈路或無線電波——用一個共同的網(wǎng)絡(luò)間層，這就是后來被稱為TCP/IP的網(wǎng)絡(luò)。
傳輸控制協(xié)議（TCP）管理在計算機之間發(fā)送的數(shù)據(jù)的打包和解包，而互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議（IP）提供尋路以確保數(shù)據(jù)包到達預定目的地。IP的一個重要方面是它允許可擴展性：以前用于識別網(wǎng)絡(luò)上只允許256個設(shè)備的計算機的8位數(shù)字突然增加到32位數(shù)字，允許40億個設(shè)備。
我錯誤地判斷了TCP/IP的成功程度。在最早的一篇關(guān)于網(wǎng)絡(luò)互連的論文中，Cerf認為所有的計算機都應(yīng)該采用TCP/IP，但我覺得這是不現(xiàn)實的，需要像接口消息處理器這樣的網(wǎng)關(guān)來“翻譯”網(wǎng)絡(luò)之間的通信。雖然在最初的15年里，我的觀點占了上風，但從長遠來看，瑟夫的觀點最終是正確的。
在倫敦大學學院，我的小組參與了第一個獨立的TCP/IP實現(xiàn)，在1977年第一次使用不同的技術(shù)連接到阿帕網(wǎng)。這就出現(xiàn)了三種不同類型的網(wǎng)絡(luò)：阿帕網(wǎng)（Arpanet），衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)衛(wèi)星網(wǎng)（Satnet）和PRNET（一種利用移動貨車的無線電傳輸?shù)姆纸M無線網(wǎng)絡(luò)），它們都使用同一種通用“語言”TCP/IP連接起來。從本質(zhì)上講，這是互聯(lián)網(wǎng)的第一次展示——一個網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)。
后來，我們將美國以外的第一個多業(yè)務(wù)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)（Janet，英國連接大學的學術(shù)網(wǎng)絡(luò)）連接到阿帕網(wǎng)，然后在20世紀80年代初連接到互聯(lián)網(wǎng)。事實上，倫敦大學學院是阿帕網(wǎng)上第一個采用TCP/IP作為標準的組織。
在20世紀80年代，互聯(lián)網(wǎng)方式占據(jù)了主導地位，計算機使用TCP/IP來管理自己與網(wǎng)絡(luò)的連接。Darpa提供資金，將TCP/IP添加到當時選擇的操作系統(tǒng)BSD中，這后來向公眾開放。
在1981年IBM PC微型計算機發(fā)布之后，辦公室中通過以太網(wǎng)相互連接的廉價（相對而言）個人電腦迅速增長。路由器（用于連接網(wǎng)絡(luò)的小型設(shè)備）的開發(fā)使得原始阿帕網(wǎng)中使用的龐大而過時的接口消息處理器過時了。
通用協(xié)議的普遍采用提供了有用的服務(wù)，如虛擬終端（telnet）、文件傳輸（FTP）、目錄（LDAP）和電子郵件（SMTP），使互聯(lián)網(wǎng)成為研究人員的寶貴工具。隨著光纖裝置變得更加經(jīng)濟，它允許網(wǎng)絡(luò)擴展到大量相互連接的計算機。互聯(lián)網(wǎng)最廣泛和最大的使用仍然是電子郵件，但許多共享的數(shù)據(jù)存儲庫和資源發(fā)展起來。
然后在1989年，隨著萬維網(wǎng)的發(fā)展，蒂姆·伯納斯-李提供了殺手級應(yīng)用程序，使互聯(lián)網(wǎng)成為所有類型的商業(yè)和政府使用的必需品。web和web瀏覽器的簡單易用，加上互聯(lián)網(wǎng)作為其基礎(chǔ)的分發(fā)機制，為我們今天普遍使用互聯(lián)網(wǎng)奠定了基礎(chǔ)。
當只有幾百臺計算機的時候，發(fā)現(xiàn)它們的地址并維護它們的目錄是不切實際的。Bob Kahn，當時的Darpa相關(guān)辦公室主任，通過委托域名服務(wù)解決了這個問題。這將IP地址映射到以層次結(jié)構(gòu)組織的名稱。其結(jié)果是一種連接互聯(lián)網(wǎng)的計算機目錄，其中頂級域名（如。com、。org、。uk、。fr）位于二級域名（如。ac）之上。英國,.co。Uk，或microsoft.com, wikipedia.org)，這些域名依次位于它們下面的域名(如www.microsoft.com或www.wikipedia.org，其中www。表示域下面的子域)。這個領(lǐng)域模型構(gòu)成了我們今天在瀏覽器地址欄中輸入的url的基礎(chǔ)。
盡管在1974年，40億個地址看起來幾乎是無限的，但到20世紀90年代初，互聯(lián)網(wǎng)很快就會用完IP （IPv4）地址，這是計算機連接到互聯(lián)網(wǎng)所必需的。下一代IP， IPv6的工作是將可路由網(wǎng)絡(luò)地址的數(shù)量從32位（232或40億）增加到128位（或2128或3.4 × 1029億）地址。技術(shù)修復設(shè)法延長了IPv4的生命周期，但在過去的幾年里，轉(zhuǎn)向IPv6的需求變得緊迫，現(xiàn)在采用的速度更快了。
在過去的二十年里，社交網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)、互聯(lián)網(wǎng)流媒體的日益普及以及移動電話網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)的整合極大地增加了對互聯(lián)網(wǎng)容量的需求。這樣的需求將需要大量的投資來滿足，但可能不會對互聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)進行任何激進的反思。聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的數(shù)量正在顯著增長，但我們可以假設(shè)它只會增長到世界人口的一小部分。因此，即使控制設(shè)備如何連接到互聯(lián)網(wǎng)的協(xié)議必須改變以應(yīng)對需求，這也可以在短短幾年內(nèi)實現(xiàn)。
監(jiān)控人們活動的能力——無論他們是否知情——是如此多的人如此頻繁地連接到網(wǎng)絡(luò)的一個重要結(jié)果。未經(jīng)授權(quán)的個人能夠侵入私人系統(tǒng)，獲取私人數(shù)據(jù)或破壞操作，這是非常令人擔憂的事態(tài)發(fā)展。計算機和網(wǎng)絡(luò)安全所需的進步需要大規(guī)模的研究和開發(fā)，以及新的法律和監(jiān)管權(quán)力。一個更具顛覆性的發(fā)展正在逼近，那就是物聯(lián)網(wǎng)。
在我們生活的各個方面，越來越多的設(shè)備和設(shè)備可能包含可以遠程操作的傳感器和執(zhí)行器。預計聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的數(shù)量要大得多：十年內(nèi)將達到數(shù)千億。汽車（用于導航或自動駕駛）、家電（用于自動化、安防）、國家電網(wǎng)設(shè)備（監(jiān)控和糾錯）、智能建筑（溫度或濕度控制、安防）、智慧城市（交通控制、服務(wù)供應(yīng)、廢物管理）、可穿戴和植入式醫(yī)療設(shè)備等。
這些設(shè)備的特性通常與當今互聯(lián)網(wǎng)上的計算機大不相同。數(shù)據(jù)速率可能非常低，并且通常（但不一定）數(shù)據(jù)可能僅用于本地網(wǎng)絡(luò)，而不是整個internet可用性。這些設(shè)備或它們的控制器可能有互聯(lián)網(wǎng)接口，但它們可能不遵守其他互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，并且可能需要保留數(shù)年或數(shù)十年。
他們可能無法自己執(zhí)行復雜的安全行動，但如果他們不想成為敵對行為者潛在的入口點的龐大脆弱網(wǎng)絡(luò)，確保他們的安全將是至關(guān)重要的。未來的互聯(lián)網(wǎng)上的東西，而不是典型的計算設(shè)備，可能會促使人們徹底重新思考互聯(lián)網(wǎng)的運作方式。
在最初的40年里，互聯(lián)網(wǎng)對我們生活方式的影響是不可估量的。它以我們在1975年都沒有想到的方式擴大和發(fā)展。雖然我們可能對未來幾十年的預期有了更好的了解，但我敢肯定，我們大多數(shù)人都錯了。
