逆向爬虫-筑基篇-第二层-壹-计算机网络和因特网-008
第二层 网络初探
计算机网络和因特网
计算机网络与因特网之史
分组交换之兴：1961 - 1972
昔时，电话网为天下通信之主宰，其以电路交换之术，使语音恒速传于发收之间。然至20世纪60年代，计算机之重要日增，分时计算机亦现于世。
彼时，智者思虑如何将计算机相连，使地理分布之用户共享其能。用户之流量，多具突发之性，如发一令于远机，继而静待其应，或思其答。
当此之时，天下有三组智者，各自发明分组交换之术，以代电路交换，使之更效更健。此三组互不相知，然皆以分组交换为基，奠定今日因特网之基石。
首倡此术者，乃麻省理工学院（MIT）之研究生Leonard Kleinrock，其以排队论，证分组交换处理突发流量之效。
1964年，兰德公司之Paul Baran，亦研分组交换，以传安全语音于军用网络；同时，英国国家物理实验室（NPL）之Donald Davies与Roger Scantlebury，亦探此术。
MIT、兰德与NPL之工，虽为因特网之基，然其成亦历经“边建边证”之史。J. C. R. Licklider与Lawrence Roberts，皆Kleinrock之同僚，后领美国高级研究计划署（ARPA）之计算机科学计划。Roberts公布ARPAnet之总体计划，此乃首个分组交换计算机网络，为今日公共因特网之祖。1969年劳动节，首台分组交换机装于加州大学洛杉矶分校（UCLA），余三台亦相继装于斯坦福研究院（SRI）、加州大学圣巴巴拉分校（UC Santa Barbara）与犹他大学。至1969年年底，此初生之网已有四节点。Kleinrock忆曰，此网初用，乃自UCLA至SRI执行远程注册，然致系统崩溃。
至1972年，ARPAnet已扩至约15节点，Robert Kahn首展于众。此时，首台主机至主机协议——网络控制协议（NCP）成，端至端协议亦现，应用程序得以运行。同年，Ray Tomlinson编首个电子邮件程序，因特网之史，自此而兴。
此段历史，虽为技术之演进，然亦蕴含智者之智慧与探索之精神。分组交换之术，犹如仙家之妙法，使信息如云般流动，连接四海，通达八方。今日之因特网，虽已繁盛，然其初生之景，犹令人神往。
专用网络与网络互联：1972 - 1980
初时，ARPAnet 乃单一之封闭网络。
欲与 ARPAnet 之主机通信，主机必与他方 ARPAnet IMP 实连。20 世纪 70 年代早中期，除 ARPAnet 外，分组交换网络纷出：ALOHAnet 乃微波之网，连夏威夷诸大学 [Abramson 1970]，亦联 DARPA 之分组卫星 [RFC 829] 与分组无线电网 [Kahn 1978]；Telenet 为 BBN 之商用分组交换网，基 ARPAnet 之术；Louis Pouzin 领 Cyclades，乃法兰西一分组交换之网 [Think 2012]；更有 Tymnet、GE 信息服务网等分时之网，及 20 世纪 60 年代后期与 70 年代初期类此之网 [Schwartz 1977]；IBM 之 SNA（1966 - 1974），与 ARPAnet 并世而存 [Schwartz 1977]。
网络之数渐增。
后人观之，研制联网络之架构，时机已熟。
互联网络之先驱事功，得美国国防部高级研究计划署（DARPA）之助，由 Vinton Cerf 与 Robert Kahn [Cerf 1974] 成之，本质乃创网络之网络，“internetting”一词，即述此功。
TCP 早期版本与今迥异。其架构之则，现于 TCP 中。然早期 TCP 合端系统重传之可靠按序数据传递（今 TCP 仍存之）与转发之能（今由 IP 行之）。TCP 早期实验，及悟不可靠、非流控、端到端传递服务于分组语音等用之要，致 IP 自 TCP 分出，且研 UDP 之协议。今之三因特网要协议——TCP、UDP 与 IP，至 20 世纪 70 年代末，概念上已竟。
除 DARPA 之因特网研究外，他般重要网络诸事亦在进行。
于夏威夷，Norman Abramson 研 ALOHAnet，此为分组无线电之网，使岛上多远站互通。ALOHA 协议 [Abramson 1970] 乃首多路访问之协议，允地理分布之用户共单一广播通信之媒（一无线电频）。
Metcalfe 与 Boggs 基 Abramson 之多路访问协议，研以太网协议 [Met - calfe 1976]，用于有线共享广播之网。
饶有趣者，Metcalfe 与 Boggs 之以太网协议，为联多 PC、打印机与共享磁盘之需所激 [Parkins 1994]。
于 PC 革命与网络勃兴之 25 载前，二人已奠今日 PC 联网之基。
网络之兴：1980 - 1990
至20世纪70年代末，约二百主机与ARPAnet相连。
及80年代末，连于公共因特网之主机达十万之数。彼时，公共因特网乃网络之盟，状甚类今之因特网。20世纪80年代，实乃联网主机数目剧增之期。
此增长之势，由数项显著成果推动。BITNET为美国东北部数所大学，供电子邮件与文件传输之务。CSNET（计算机科学网）立，将未接入ARPAnet之大学研究者相连。
1986年，NSFNET立，NSFNET之初，速率为56kbps，至80年代末，其主干运行速率达1.5Mbps，成连接区域网络之基本主干。
于ARPAnet社群，今之因特网体系结构诸多终末部分，渐次明晰。1983年1月1日，TCP/IP为ARPAnet新标主机协议，正式部署，代NCP。自NCP迁于TCP/IP，乃标志性之事，当日，诸主机皆被令转至TCP/IP。
80年代后期，TCP有重要扩展，以成基于主机之拥塞控制。且研DNS（域名系统），可将人可读之因特网名（如gaia.umass.edu），映于32比特之IP地址[RFC1034]。
20世纪80年代初，ARPAnet（大多为美国之成果）发展之际，法兰西启Minitel项目。此项目基于数据网络，欲入千家万户，由公共核心交换网络、Minitel服务器与内置低速调制解调器之廉价终端构成。
1984年，Minitel大获成功，彼时法国政府向需之住户，免费发一Minitel终端。Minitel站点，有免费者（如电话目录站点），亦有专用者，专用站点依用户使用情况收费。
20世纪90年代中期，Minitel鼎盛，提供超两万种服务，涵盖从家庭银行至特殊研究数据库之广域范畴。Minitel于法国家庭存续十数年后，方渐被美国人所说之因特网代。
因特网之盛：20 世纪 90 年代
至 20 世纪 90 年代，ARPAnet 已然无存，NSFNET 亦于 1995 年退役。彼时，NSFNET 主干之流量，转由商业因特网服务供应商负载。
此际，万维网（World Wide Web）应用程序横空出世，乃 20 世纪 90 年代之要事。其携因特网入数百万家庭与商企之中。
Web 为一平台，引入并配置百余种新应用。诸如搜索之谷歌、Bing；因特网商务之亚马逊、eBay；及社交网络之脸书等，今皆习以为常。
Web 由 Tim Berners - Lee 于 1989 - 1991 年间，在 CERN 所创。其灵感溯源于 20 世纪 60 年代 Ted Nelson 之理念，及超文本早期之功。
HTML、HTTP、Web 服务器与浏览器之初版，为 Web 之四大关键。
1993 年前后，约二百台 Web 服务器运行，此乃当时 Web 服务器之冰山一角。随后，具 GUI 接口之 Web 浏览器问世。
Marc Andreesen 与 Jim Clark 共创 Mosaic Communications 公司，即后之 Netscape 通信公司。1995 年，莘莘学子每日以 Netscape 浏览器畅游网络。
未几，微软亦开发浏览器，遂启浏览器之争，微软终胜。
20 世纪 90 年代后五年，主流公司与初创之企，共创海量因特网产品与服务，因特网自此飞速发展、创新不止。
至 2000 年，因特网已支撑数百流行应用，含电子邮件、Web（浏览与商务）、即时通信、MP3 对等文件共享（由 Napster 开创）等。
1995 - 2001 年，因特网于金融市场亦风云变幻。数以百计之因特网初创公司，借首次公开募股（IPO）于股市崛起。
部分公司市值数十亿，却无主要营收之道。2000 - 2001 年，诸多公司倒闭。然亦有谷歌、雅虎、eBay 等，成因特网界之大赢家。
网之新变
廿一世纪之初廿载，或无他术，能较因特网及与之相连之智能手机，为世带来更巨变革者。
网络创新，疾若奔雷，于接入网与网络主干之处，布更快路由器，达更高传输速率。
自 2000 年始，家庭宽带因特网接入，踊跃部署
。既有电缆调制解调器、DSL，复有光纤到户，乃至今之 5G 固定式无线，此皆于 1.2 节论及。如此高速因特网，为琳琅视频应用，造其契机。
有 YouTube 之用户自创视频分发，Netflix 之影视节目按需而流，更有 Skype、FaceTime、Google Hangouts 等多人视频会议之属。
高速无线接入，日愈广布。使移动之际，亦得持续连接，催生新型定位应用，如 Yelp、Tinder、Waz 之类。2011 年，与因特网相连之无线设备数量，超于有线。
高速无线，为手持计算机（iPhone、安卓手机、iPad 等）接入因特网，铺就坦途，此等手持计算机，可常且无拘接入。
脸书、Instagram、Twitter、微信等在线社交网络，于因特网之上，构宏大人际之网。用以传讯及分享照片，诸多因特网用户，今多“栖居”于一或多个社交网络。
且借 API，为移动支付、分布式游戏等新型联网应用，创其平台。
谷歌、微软等，于全球数据中心，布其专用网络。此等网络，不仅连其各处数据中心，更借与较低层 ISP 对等连接，尽可能绕开因特网。
是以谷歌几可即时呈搜索结果，供电子邮件访问，仿若其设备运行于自属计算机中。
诸多因特网应用，如电子邮件、Web 托管等，已迁于“云”。亚马逊 EC2、微软 Azure、阿里云等云公司，不仅可为应用供可扩之计算与存储环境，亦可为应用供对高性能专用网络之隐含访问。
小结
于本节之中，涉猎甚广，所见者，乃构成因特网及寻常计算机网络之诸般软硬件也。
始自网络边缘，观端系统与应用程序，以及其为应用程序所供之运输服务。亦察接入网中链路层之技术，与夫物理媒介。
继而深入网络核心，探究分组交换与电路交换此二基本之法，且论其长短优劣，又探电信因特网之结构，知其由高层与低层 ISP 所成之等级架构，可使网络拓展至数以千计之规模。
其后，钻研计算机网络领域数重要主题。首究分组交换网中时延、吞吐量与丢包之因。构传输时延、传播时延、排队时延及吞吐量之简易定量模型，于本节课后习题多处用之。
复研协议分层与服务模型，以及网络中关键之体系结构原则，此二者将于本栏目屡被征引。
亦概述当今因特网中盛行之安全攻击，以计算机网络简史作结。
第 1 节实涉大量背景知识，若有不解之处，切莫心急。
后续诸节，将重顾此等概念，且详加研习。冀君学毕本节，对构建网络之众多元素更为敏锐，于网络词汇愈发精通（不妨常回顾本节），深造网络之心愈切。此亦为本栏目其余篇节之要务也。
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