数据通信的概念
数据通信的概念——通过无线电或电线等电磁介质在两个不同地点之间传输数据——早于第一台计算机的出现。此类通信系统通常仅限于两个终端设备之间的点对点通信。信号旗线路、电报系统和电传打字机可以被认为是此类通信的早期前身。19世纪末的电报是第一个完全数字化的通信系统。

1950年代 至 至今
U.S., France, United Kingdom
互联网的历史起源于美国研究与开发中产生的互联计算机网络的努力,并涉及国际合作,特别是与英国和法国的研究人员的合作。
数据通信的概念——通过无线电或电线等电磁介质在两个不同地点之间传输数据——早于第一台计算机的出现。此类通信系统通常仅限于两个终端设备之间的点对点通信。信号旗线路、电报系统和电传打字机可以被认为是此类通信的早期前身。19世纪末的电报是第一个完全数字化的通信系统。
数据传输和信息论的基础理论工作是由克劳德·香农(Claude Shannon)、哈里·奈奎斯特(Harry Nyquist)和拉尔夫·哈特利(Ralph Hartley)在20世纪初发展起来的。香农在1948年阐述的信息论,为理解电信技术中信噪比、带宽和噪声存在下的无差错传输之间的权衡提供了坚实的理论基础。
除少数例外,最早的计算机直接连接到单个用户使用的终端,通常在同一建筑物或地点。 广域网(WAN)出现在20世纪50年代,并在20世纪60年代建立起来。
克里斯托弗·斯特雷奇(Christopher Strachey)后来成为牛津大学第一位计算教授,他于1959年2月提交了一份分时系统的专利申请。
晶体管技术的发展是新一代电子设备的基础,这些设备后来影响了人类体验的几乎每一个方面。1959年,贝尔实验室的穆罕默德·阿塔拉(Mohamed Atalla)和姜大元(Dawon Kahng)实现了场效应晶体管,即MOS晶体管(MOSFET),这为广泛用途的微型化和大规模生产带来了新的机遇。
克里斯托弗·斯特雷奇在那一年巴黎举行的联合国教科文组织赞助的信息处理会议上,将这一概念传达给了J. C. R. 利克莱德(J. C. R. Licklider)。
博尔特·贝拉尼克和纽曼公司(Bolt Beranek and Newman, Inc.)副总裁利克莱德在他1960年1月的论文《人机共生》(Man-Computer Symbiosis)中讨论了一个计算机网络: 一个由宽带通信线路相互连接的此类中心网络 [...] 当今图书馆的功能,加上预期的信息存储和检索方面的进步,以及本文前面建议的共生功能。
将独立的物理网络连接成一个逻辑网络是众多问题中的第一个。早期网络使用消息交换系统,这些系统需要僵化的路由结构,容易出现单点故障。20世纪60年代,兰德公司的保罗·巴兰(Paul Baran)为美国军方制作了一份关于核战争中生存网络的研究报告。通过巴兰网络传输的信息将被分成他所谓的“消息块”。与此同时,唐纳德·戴维斯(Donald Davies,英国国家物理实验室)独立提出并首次实践了一种基于他所谓的“分组交换”的局域网,这个术语最终被采用。拉里·罗伯茨(Larry Roberts)将戴维斯的分组交换概念应用于ARPANET广域网,并寻求了保罗·巴兰的意见。克莱因罗克(Kleinrock)随后在他早期排队论工作的基础上,发展了该技术性能背后的数学理论。
1962年8月,利克莱德和韦尔登·克拉克(Welden Clark)发表了论文《在线人机通信》(On-Line Man-Computer Communication),这是对网络化未来的最早描述之一。
1962年10月,利克莱德被杰克·鲁伊纳(Jack Ruina)聘为DARPA下属新成立的信息处理技术办公室(IPTO)主任,其任务是互联美国国防部在夏延山、五角大楼和战略空军司令部总部的核心计算机。
在美国国防部,利克莱德在DARPA内部组建了一个非正式小组以推动计算机研究。他于1963年开始撰写备忘录,向IPTO员工描述一个分布式网络,他称这些员工为“银河计算机网络(Intergalactic Computer Network)的成员和附属机构”。
尽管利克莱德在1964年(ARPANET上线前五年)离开了IPTO,但他关于通用网络的愿景为他的继任者之一罗伯特·泰勒(Robert Taylor)启动ARPANET开发提供了动力。利克莱德后来于1973年回归,领导IPTO两年。
在1965年与J. C. R. 利克莱德讨论后,唐纳德·戴维斯对计算机网络的数据通信产生了兴趣。同年晚些时候,在英国国家物理实验室,戴维斯设计并提出了一个基于分组交换的国家数据网络。次年,他描述了使用“接口计算机”作为路由器的做法。该提案未在全国范围内被采纳,但到1967年,一项试点实验已经证明了分组交换网络的可行性。他和他的团队在1967年首次在数据通信语境下使用了“协议”(protocol)一词。
Merit Network 成立于 1966 年,最初名为“密歇根教育研究信息三方联盟”(Michigan Educational Research Information Triad),旨在探索密歇根州三所公立大学之间的计算机网络,以助力该州的教育和经济发展。在密歇根州政府和美国国家科学基金会 (NSF) 的初步支持下,该分组交换网络于 1971 年 12 月首次进行了演示,当时在位于安娜堡的密歇根大学和底特律的韦恩州立大学的 IBM 大型机系统之间建立了交互式主机到主机的连接。1972 年 10 月,与东兰辛密歇根州立大学 CDC 大型机的连接完成了该三方联盟。在接下来的几年里,除了主机到主机的交互式连接外,该网络还进行了增强,以支持终端到主机连接、主机到主机批处理连接(远程作业提交、远程打印、批处理文件传输)、交互式文件传输、通往 Tymnet 和 Telenet 公共数据网络的网关、X.25 主机连接、通往 X.25 数据网络的网关、以太网连接主机,并最终支持 TCP/IP 以及密歇根州更多的公立大学加入该网络。所有这些为 Merit 在 20 世纪 80 年代中期开始的 NSFNET 项目中发挥作用奠定了基础。
1966年6月,罗伯特·泰勒(Robert Taylor)被提升为国防高级研究计划局(DARPA)信息处理办公室的负责人。他打算实现利克莱德(Licklider)关于互联网络系统的构想。作为信息处理办公室职责的一部分,当时已经安装了三个网络终端:一个用于圣莫尼卡的系统开发公司(System Development Corporation),一个用于加州大学伯克利分校的Genie项目,另一个用于麻省理工学院(MIT)的兼容分时系统(Compatible Time-Sharing System)项目。泰勒对网络需求的认识源于他所观察到的资源浪费现象。
他从麻省理工学院请来了拉里·罗伯茨(Larry Roberts),并发起了一个构建此类网络的项目。罗伯茨和托马斯·梅里尔(Thomas Merrill)此前一直在研究用于计算机分时的广域网。在1967年10月举行的第一届ACM操作系统原理研讨会上,罗伯茨提出了“ARPA网”的构想,这是一个使用接口报文处理机(Interface Message Processors)来创建报文交换网络的分布式网络。在会议上,罗杰·斯坎特伯里(Roger Scantlebury)介绍了唐纳德·戴维斯(Donald Davies)关于分组交换的工作,并提到了保罗·巴兰(Paul Baran)在兰德公司(RAND)的研究。罗伯茨将他们的概念整合进了ARPANET的设计中,并将拟议的通信速度从2.4 kbps提升到了50 kbps。
ARPANET 的开发围绕着“征求意见稿”(RFC)流程展开,该流程至今仍用于提议和分发互联网协议与系统。RFC 1 题为“主机软件”(Host Software),由加州大学洛杉矶分校的 Steve Crocker 撰写,并于 1969 年 4 月 7 日发布。这些早期的岁月被记录在 1972 年的电影《计算机网络:资源共享的先驱》(Computer Networks: The Heralds of Resource Sharing)中。
ARPA 将构建该网络的合同授予了 Bolt Beranek & Newman 公司,第一个 ARPANET 链路于 1969 年 10 月 29 日 22:30 在加州大学洛杉矶分校(UCLA)和斯坦福研究所之间建立。 “我们在我们和 SRI 的伙伴之间建立了一个电话连接……”,Kleinrock 在一次采访中说道:“我们输入了 L,然后在电话里问, ‘你们看到 L 了吗?’ ‘是的,我们看到了 L,’对方回答道。 我们输入了 O,然后问,‘你们看到 O 了吗?’ ‘是的,我们看到了 O。’ 然后我们输入了 G,系统就崩溃了…… 然而,一场革命已经开始”……
到 1969 年 12 月 5 日,通过增加犹他大学和加州大学圣塔芭芭拉分校,一个 4 节点网络连接成功。基于 ALOHAnet 开发的理念,ARPANET 迅速发展。
用于在 ARPANET 网络站点之间建立链接的软件是网络控制程序 (NCP),于 1970 年左右完成。Robert E. Kahn 和 Vint Cerf 在 20 世纪 70 年代初的进一步开发促成了传输控制程序的制定,并于 1974 年 12 月在 RFC 675 中进行了规范。这项工作还创造了 catenet(级联网络)和 internet(作为 inter-networking 的缩写)这两个术语,用于描述多个网络的互连。该软件在设计上是单体的,为每个用户会话使用两个单工通信通道。
早期 ARPANET 上的国际合作很少。1973 年,通过瑞典塔努姆 (Tanum) 地面站的卫星链路,建立了与挪威地震阵列 (NORSAR) 以及伦敦大学学院 Peter Kirstein 研究小组的连接。
CYCLADES 分组交换网络是由 Louis Pouzin 设计和指导的法国研究网络。它于 1973 年首次演示,旨在探索早期 ARPANET 设计的替代方案并支持一般的网络研究。它是第一个让主机负责可靠数据传输(而不是由网络本身负责)的网络,它使用了不可靠的数据报和相关的端到端协议机制。该网络的概念影响了后来的 ARPANET 架构。
由于网络方法多种多样,需要一种方法来统一它们。DARPA 的 Robert E. Kahn 和 ARPANET 招募了斯坦福大学的 Vinton Cerf 与他一起解决这个问题。到 1973 年,他们制定了一个基本的重构方案,通过使用通用的互联网协议隐藏了网络协议之间的差异,并且不再像 ARPANET 那样由网络负责可靠性,而是由主机负责。Cerf 将这项设计的重要工作归功于 Hubert Zimmermann 和 Louis Pouzin(CYCLADES 网络的设计者),以及他的研究生 Judy Estrin、Richard Karp、Yogen Dalal 和 Carl Sunshine。与此同时,1972 年成立了一个由 Cerf 领导的国际网络工作组;其他活跃成员包括 Alex McKenzie、Donald Davies、Roger Scantlebury、Louis Pouzin 和 Hubert Zimmermann。
基于国际研究计划,特别是 Rémi Després 的贡献,国际电报电话咨询委员会 (ITU-T) 以 X.25 及相关标准的形式开发了分组交换网络标准。X.25 建立在模拟传统电话连接的虚拟电路概念之上。1974 年,X.25 为英国学术和研究站点之间的 SERCnet 网络奠定了基础,该网络后来成为 JANET。最初的 X.25 ITU 标准于 1976 年 3 月获得批准。
源于 1974 年 TCP 的最初规范,TCP/IP 在 1978 年以几乎最终的形式出现,并被用于互联网的最初几十年。这在 IETF 出版物 RFC 791(1981 年 9 月)中有详细描述。
所得协议即传输控制协议 (TCP) 的规范由网络工作组于 1974 年 12 月作为 RFC(征求意见稿)675 发布。它包含了“internet”一词作为 internetworking(互联网)缩写的首次证实使用。
“internet”一词在 TCP 协议发布的第一份 RFC(RFC 675:互联网传输控制程序,1974 年 12 月)中被反映为 internetworking 的缩写,当时这两个术语可以互换使用。通常,互联网是连接在一起的通用协议网络的集合。在 20 世纪 80 年代末 ARPANET 连接到新成立的 NSFNET 项目期间,该术语被用作网络名称,即 Internet,指代大型的全球 TCP/IP 网络。
在 ARPANET 运行几年后,ARPA 寻找另一个机构来接管该网络;ARPA 的主要使命是资助尖端研发,而不是运营通信设施。最终,在 1975 年 7 月,该网络被移交给同样隶属于国防部的国防通信局。
1976 年,连接了 12 台计算机和 75 台终端设备,此后又增加了更多设备,直到 1986 年该网络被替换。NPL 和随后的 ARPANET 是世界上最早使用分组交换的两个网络,并在 20 世纪 70 年代初实现了互联。NPL 团队还对分组网络(包括数据报网络)进行了模拟工作。
随着网络的作用被简化为核心功能,独立于其详细特征与其他网络交换流量成为可能,从而解决了 Kahn 最初的问题。DARPA 同意资助原型软件的开发,经过几年的工作,斯坦福研究所进行了旧金山湾区无线分组网络与 ARPANET 之间网关的首次演示。1977 年 11 月 22 日,进行了三次网络演示,包括 ARPANET、SRI 在无线分组网络上的无线分组车以及大西洋分组卫星网络。
英国邮政局、西联国际和 Tymnet 合作创建了第一个国际分组交换网络,称为国际分组交换服务 (IPSS),于 1978 年投入使用。该网络从欧洲和美国扩展,到 1981 年覆盖了加拿大、香港和澳大利亚。到 20 世纪 90 年代,它提供了全球网络基础设施。
1979 年,杜克大学的两名学生 Tom Truscott 和 Jim Ellis 提出了使用 Bourne shell 脚本在与北卡罗来纳大学教堂山分校的串行线路 UUCP 连接上传输新闻和消息的想法。随着该软件于 1980 年公开发布,在 Usenet 新闻上转发的 UUCP 主机网迅速扩大。后来被称为 UUCPnet 的网络还在 FidoNet 和拨号 BBS 主机之间创建了网关和链接。由于涉及成本较低、能够使用现有的租用线路、X.25 链接甚至 ARPANET 连接,以及与 CSNET 和 Bitnet 等后期网络相比缺乏严格的使用政策,UUCP 网络迅速传播。所有连接都是本地的。到 1981 年,UUCP 主机数量已增长到 550 台,到 1984 年几乎翻了一番,达到 940 台。
到 1981 年,主机数量已增长到 213 台,大约每 20 天就会增加一台新主机。基于 ALOHAnet 开发的思想,ARPANET 迅速发展。
1981 年,NSF 支持了计算机科学网络 (CSNET) 的开发。CSNET 使用 TCP/IP 与 ARPANET 连接,并在 X.25 上运行 TCP/IP,但它也支持没有复杂网络连接的部门,使用自动拨号邮件交换。
1982年,比ARPANET早一年,Peter Kirstein将伦敦大学学院的跨大西洋卫星链路替换为基于IPSS的TCP/IP。
韩国的第一个互联网系统——系统开发网络(SDN)于1982年5月15日开始运行。SDN于1983年8月使用UUCP(Unix到Unix复制)连接到世界其他地区;于1984年12月连接到CSNET;并于1990年正式连接到美国互联网。
ARPANET成为了后来互联网的技术核心,也是开发所用技术的主要工具。早期的ARPANET使用的是网络控制程序(NCP,有时称为网络控制协议),而不是TCP/IP。1983年1月1日,被称为“旗帜日”,ARPANET上的NCP被更灵活、更强大的TCP/IP协议族所取代,标志着现代互联网的开端。
该软件被重新设计为一个模块化协议栈,使用全双工通道。它最初命名为IP/TCP,并于1983年1月安装在ARPANET中投入生产使用。
1983年,ARPANET的美国军事部分被拆分为一个独立的网络,即MILNET。MILNET随后成为了非机密但仅限军事使用的NIPRNET,与SECRET级别的SIPRNET以及用于TOP SECRET及以上级别的JWICS并行。NIPRNET确实拥有通往公共互联网的受控安全网关。
在1984年至1988年间,CERN开始安装和运行TCP/IP,以互连其主要的内部计算机系统、工作站、个人电脑和加速器控制系统。CERN继续在内部运行一个有限的自研系统(CERNET),并在外部运行几个不兼容的(通常是专有的)网络协议。欧洲对更广泛使用TCP/IP存在相当大的抵触,CERN的TCP/IP内联网直到1989年才与互联网连接。
1986年,美国国家科学基金会(NSF)创建了NSFNET,这是一个56 kbit/s的主干网,旨在支持NSF赞助的超级计算中心。NSFNET还为美国区域性研究和教育网络的创建,以及大学和学院校园网络与区域网络的连接提供了支持。
1988年,荷兰数学与计算机科学研究中心(CWI)的Piet Beertema建立了第一个连接到NSFNET的国际连接。
NSFNET和区域网络的使用并不局限于超级计算机用户,56 kbit/s的网络很快变得不堪重负。1988年,在与Merit Network合作并联合IBM、MCI和密歇根州达成合作协议的情况下,NSFNET升级至1.5 Mbit/s。NSFNET的存在和联邦互联网交换点(FIXes)的创建使得ARPANET得以在1990年退役。
Sublink网络自1987年开始运营,并于1989年在意大利正式成立,其互联性基于UUCP,旨在将其意大利节点(当时约有100个,由私人和小型公司拥有)的邮件和新闻组消息进行重新分发。Sublink网络可能代表了互联网技术通过大众普及而取得进步的最早例子之一。
自20世纪90年代以来,互联网的治理和组织对政府、商业、民间社会和个人都具有全球重要性。掌握互联网某些技术方面控制权的组织是旧ARPANET监管机构的继任者,也是当前网络日常技术方面的决策者。虽然他们被公认为互联网某些方面的管理者,但他们的角色和决策权是有限的,并受到越来越多的国际审查和越来越多的反对。 这些反对意见导致ICANN在2000年首先解除了与南加州大学的关系,并于2009年9月通过终止其长期协议获得了脱离美国政府的自主权,尽管与美国商务部的一些合同义务仍在继续。
到1990年,ARPANET的目标已经实现,新的网络技术超出了最初的范围,项目随之结束。包括PSINet、Alternet、CERFNet、ANS CO+RE在内的新网络服务提供商以及许多其他公司开始向商业客户提供网络接入。NSFNET不再是互联网事实上的主干网和交换点。商业互联网交换中心(CIX)、大都市区域交换中心(MAEs)以及后来的网络接入点(NAPs)正成为许多网络之间的主要互连方式。
1991年,中华人民共和国见证了其第一个TCP/IP高校网络——清华大学的TUNET。中国随后于1994年在北京正负电子对撞机实验室与斯坦福大学直线加速器中心之间建立了第一个全球互联网连接。然而,中国后来通过实施全国性的内容过滤,实现了自己的数字鸿沟。
NSFNET在1991年进行了扩展并升级至45 Mbit/s,并于1995年退役,当时它被几家商业互联网服务提供商运营的主干网所取代。
1992年,美国国会通过了《科学与先进技术法案》(42 U.S.C. (g)1862),该法案允许NSF支持研究和教育界访问并非专门用于研究和教育目的的计算机网络,从而允许NSFNET与商业网络互连。
最终,互联网开发出了路由技术,以消除剩余的集中式路由方面。外部网关协议 (EGP) 被一种新协议——边界网关协议 (BGP) 所取代。这为互联网提供了网状拓扑结构,并减少了 ARPANET 所强调的中心化架构。1994 年,引入了无类别域间路由 (CIDR),以更好地保护地址空间,从而允许使用路由聚合来减小路由表的大小。
1995 年 4 月 30 日,随着美国国家科学基金会 (NSF) 结束对 NSFNET 主干网服务的赞助,该服务随之终止,对商业流量运输的最终限制也宣告结束。
1995 年 8 月,位于坎帕拉的私营公司 InfoMail Uganda, Ltd.(现称为 InfoCom)与位于科罗拉多州埃文市的 NSN Network Services(于 1997 年出售,现称为 Clear Channel Satellite)建立了非洲首个原生 TCP/IP 高速卫星互联网服务。数据连接最初由 C 波段 RSCC 俄罗斯卫星承载,该卫星通过 NSN 在新泽西州租用的地面站使用专用网络,将 InfoMail 的坎帕拉办公室直接连接到 NSN 的 MAE-West 接入点。InfoCom 的第一个卫星连接速度仅为 64 kbit/s,服务于一台 Sun 主机和十二台 US Robotics 拨号调制解调器。
1996 年,由美国国际开发署 (USAID) 资助的项目“利兰倡议”开始致力于为非洲大陆开发全面的互联网连接。几内亚、莫桑比克、马达加斯加和卢旺达于 1997 年获得了卫星地面站,随后科特迪瓦和贝宁于 1998 年也获得了卫星地面站。
2005 年 11 月,在突尼斯举行的信息社会世界峰会 (WSIS) 呼吁由联合国秘书长召集互联网治理论坛 (IGF)。IGF 为代表政府、私营部门、民间社会以及技术和学术界的利益相关者开启了一场关于互联网治理未来的持续性、非约束性对话。第一次 IGF 会议于 2006 年 10 月/11 月举行,此后每年举行后续会议。自 WSIS 以来,“互联网治理”一词的含义已从狭窄的技术问题扩展到包括更广泛的互联网相关政策问题。
互联网发明者蒂姆·伯纳斯-李 (Tim Berners-Lee) 开始担心网络未来的威胁,并于 2009 年 11 月在华盛顿特区举行的 IGF 上发起了万维网基金会 (WWWF),旨在开展运动,使网络成为造福人类、人人可及的安全且赋能的工具。
2010 年 1 月 22 日,当宇航员 T. J. Creamer 从国际空间站向其 Twitter 账户发布了第一条无需协助的更新时,第一个进入近地轨道的互联网链接建立,标志着互联网扩展到了太空。
2014 年 4 月 23 日,据报道,联邦通信委员会 (FCC) 正在考虑一项新规则,允许互联网服务提供商为内容提供商提供更快的发送内容通道,从而扭转了他们早先的网络中立立场。
2014 年 5 月 15 日,FCC 决定考虑关于互联网服务的两个选项:第一,允许宽带快车道和慢车道,从而损害网络中立性;第二,将宽带重新归类为电信服务,从而维护网络中立性。
2014 年 11 月 10 日,奥巴马总统建议 FCC 将宽带互联网服务重新归类为电信服务,以维护网络中立性。
2015 年 1 月 16 日,共和党人以美国国会 HR 讨论草案的形式提出了立法,该立法对网络中立性做出了让步,但禁止 FCC 实现其目标或颁布任何影响互联网服务提供商 (ISP) 的进一步监管。
2015 年 1 月 31 日,美联社报道称,FCC 将在预计于 2015 年 2 月 26 日举行的投票中,提出将 1934 年《通信法》的第二章(通用载体)应用于互联网的概念(“带有一些警告”)。
2015 年 4 月 13 日,FCC 发布了其新的“网络中立性”法规的最终规则。
最终,2016 年 10 月 1 日,ICANN 终止了与美国商务部国家电信和信息管理局 (NTIA) 的合同,允许监管权移交给全球互联网社区。
2017 年 12 月 14 日,美国联邦通信委员会 (FCC) 以 3-2 的投票结果废除了他们 2015 年 3 月 12 日关于网络中立规则的决定。
2019 年 11 月在柏林的 IGF 上,伯纳斯-李和 WWWF 发起了《网络契约》(Contract for the Web),这是一项旨在说服政府、公司和公民承诺遵守九项原则以制止“滥用”的运动倡议,并发出警告:“如果我们现在不采取行动——并不齐心协力——去防止网络被那些想要剥削、分裂和破坏的人滥用,我们就有可能浪费(其造福人类的潜力)。”