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互联网是怎么诞生的?

 th1006 2017-04-22

1994年4月20日是中国互联网的诞生日,那么国际互联网又是怎么诞生的呢?23年后的今天,让我们来回顾一下互联网诞生的哪些儿,或许值得深思和反思。

 

一、Arpanet率先成功

 

互联网的发明者们来自世界各地,他们工作的地点五花八门,有法国政府资助的计算机网络 Cyclades,有英国的国家物理实验室,也有夏威夷大学和施乐公司。但主要发明者是美国国防部慷慨资助的研究部门 Arpa(高级研究计划局)及其众多承包商,该机构后更名为 Darpa(国防部高级研究计划局)。没有 Arpa,就没有如今的互联网。

 

作为一家军事研究机构,Arpa 在创造互联网时具有明确的军事动机:它能够提供一种方式,将计算能力带到前线。1969 年,Arpa 建立了一个称为 Arpanet 的计算机网络,将全美各大学院校、政府机关和国防承包商的主机连接在一起。Arpanet 发展迅速,到上世纪 70 年代中期,已经拥有大约 60 个节点。

 

Arpanet 存在一个问题,它无法移动。按今天的标准,Arpanet 上的计算机堪称庞然大物,它们通过固定链路进行通信。这对于坐在剑桥或门罗帕克市的计算机终端前的研究人员来说,或许行得通,但对于深入敌区的士兵而言,却是远水难救近火。Arpanet 要在战场上派上用场,就必须在世界的任何地方都能够访问。

 

想象一辆在扎伊尔丛林中行驶的吉普车,或者一架在北越上空盘旋的 B-52 轰炸机。然后把它们想象成一个无线网络上的节点,而这个无线网络又连接到数千英里之外拥有众多强大计算机的另一个网络。这正是利用计算能力打击苏联及其盟国的网络化军队的梦想。正是这个梦想催生了互联网。

 

要让这个梦想成真,需要做两件事情。首先是建立一个无线网络,通过无线电或卫星在广泛分布的美国军队设施之间中继数据包。其次要将这些无线网络连接到 Arpanet 的有线网络,以便那些价值数百万美元的大型主机能够为前线的士兵服务。科学家称之为“网络互联”。

 

发明互联网的初衷就是要解决网络互联的问题。网络互联给人们带来了巨大的挑战。让计算机彼此对话(即连网)本已十分困难。要让网络彼此对话(即网络互联)更是要面临诸多全新的难题,因为各个网络的语言五花八门、互不相容。在不同网络之间传递数据,就好像是用汉语写信给只懂匈牙利语的人,还希望他能理解。这根本行不通。

 

为此,互联网的建筑师们开发出了一种数字式世界语:一种可以跨任何网络传递数据的通用语言。1974 年,Arpa 的两名研究人员罗伯特·卡恩 (Robert Kahn) 和文特·赛夫 (Vint Cerf) 发表了一份早期的蓝图。他们在与整个国际网络界同仁商讨的基础上,勾勒出一种“简单但非常灵活的协议”:这是一套通用的规则,对计算机之间的通信方式做出了规定。这些规则必须达到非常微妙的平衡。一方面,它们必须足够严格,以确保数据传输的可靠性。另一方面,它们又必须足够宽松,以容纳所有可能的数据传输方式。

 

文特·赛夫(左)和罗伯特·卡恩,他们设计了第一份互联网协议

 

赛夫说,“它必须永不过时”。你不能只为了某个时间点而制定协议,因为这样它很快就会过时。军事技术总在不断发展革新。新的网络和技术总会不断涌现。网络协议必须跟上时代步伐:它必须兼容“大量独一无二、并且可能不具有互操作性的数据包交换网络”,包括那些尚未发明出来的网络,赛夫说。这个特性不仅可以让网络系统永不过时,而且还可能变得无边无际。如果这些规则足够强健,“网络总体”就可以无限发展,将所有数字形式纳入其不断扩展的多线程网格之中。

 

最终,这些规则将成为互联网的通用语言。但首先,人们需要一遍又一遍地对它们进行实现、优化和测试。对于互联网的诞生,一切都是偶然。对于很多人,甚至是互联网的某些建设者而言,这似乎一度是个荒唐的想法。这关乎规模和雄心——互联网是一栋摩天大楼,而在那时,人们的视野从未超过几层楼的高度。即使有冷战背景下军事资金的支持,互联网看起来仍然胜算甚微。

 

然后,1976 年的夏天,互联网诞生了。

 

二、OAGS胎死腹中

 

1979年10月1日一早,计算机科学家维克多·格卢什科夫(Viktor Glushkov)进入克里姆林宫与中央政治局会面。当时苏联正好陷入了棘手的麻烦。一年前美国推出了阿帕网(ARPANET,美国国防部高级研究计划局组建的计算机网,现在的Internet是在APRA的基础上建立的),这是世界上第一个打包信息交换的分布式电脑网络,它为我们现在熟悉的互联网播下了种子。最初,这种分布式网络是为了在苏方进行核攻击时,美国的科学家和政要能通过电脑实时交流,这样的技术在当时已处于领先,苏联岂能无动于衷。

 

格卢什科夫认为应该开拓社会主义的电子时代,他称这个充满巨大野心的项目为——全国自动化系统,旨在使用技术手段合理流畅地对整个计划经济进行控制。系统将依据国家制定好的计划而非市场价格作出经济决策,这样就能在事情发生之前由电脑模型加速预测(掌控)出经济的平稳走势。格卢什科夫想又快又好地实现决策,也想要更先进的电子技术,不过这一切都需要政治局的经费支持。

 

可是当日清晨,当格卢什科夫步进那间洞穴般的房间时,他注意到长桌旁空出了两把椅子——他最有力的的支持者并不在场,更有甚者——桌子边围着一群目露凶光的部长们,谁都想争取政治局的经费来支撑自己的事业。

 

1959年到1989年间,为了实现明确的社会目标,国家再三引导科学家们建立全国范围的互联网。由于太想从二战后的创伤中尽快恢复,苏联一直在进行种种体量庞大的现代化项目研究。当时的苏联已经通过几代人的努力,将一个充满低教育水平农民的沙皇国家变成了一个拥有核能的超级大国。  

 

格卢什科夫计划的全称叫做——能够自动收集处理信息以便计算、计划和管理国民经济的苏联全境自动化系统。这一名称能够完全诠释其自身和格卢什科夫的庞大野心。它是基于已有和即将新建的电话网线,其意在建立实时和远程的国家计算机网络。在布置严密的计划经济网上,每个工厂和企业都是一个节点。国家和经济的网络结构都呈三层金字塔状层层递进,莫斯科的中央计算机中心下连接着200个中等计算机中心,这些中等计算机中心分布在各个一线城市,每个中心其下连着两万个计算机终端,这些终端分布在国民经济的主要生产站点。

 

维克多·格卢什科夫,摄于1979年

 

为了实现格卢什科夫伟大的构想,互联网的架构采取了自上而下逐级分散的树状设计。也就是说,莫斯科能够明确知道谁获得了授权,任何一个被授权的使用者都能通过金字塔网络接触其他使用者——并且不需要来自母节点的首肯。格卢什科夫很清楚,他可以通过互联网高效获取各地情报。

 

但是这一切都需要经费支持,而格卢什科夫的OGAS项目尤其缺钱,这就意味着要说服政治局拨款。财政部长瓦西里·戈尔布佐夫是个大麻烦,他既不想搞花哨,又想要能够实时传递信息和实现最佳管理的计算机网络。从明斯克访问回来之后,他呼吁废除已有的计算机形态,代之以能在母鸡窝里播放音乐和发出闪光的计算机,这样能提高母鸡的产蛋率。他的动机当然不全是出于天然的实用主义,他只是想为自己的部门争取资金。传言他曾在10月1日前与经济改革派总理阿列克谢·柯西金私下会晤,并发出如下威胁,如果他们的对头中央统计局持续资助OAGS项目,戈尔布佐夫和他的财政部将不遗余力地打击任何改革产生的成果。戈尔布佐夫成功说服了政治局,他认为OGAS项目为计划经济所规划的最佳模型管理信息流太长远,体量太庞大。委员会“弃暗投明”,认为支持戈尔布佐夫比较稳妥,OAGS项目还是胎死腹中为妙,下一个十年再考虑不迟。

 

前苏联首个半导体通用控制计算机的“Dnepr”,由维克多·格卢什科夫和柏瑞思·马利诺夫斯基的领导下进行设计(乌克兰科学研究院,1958-1960)并在基辅展出。

 

使OGAS项目夭折的原因同苏联解体的原因类似——即不通过正式制度决策,这很令人惊讶。各怀鬼胎的部长、跟风而动的官僚、紧张的工厂管理者、困惑的工人们甚至其他的经济改革者都反对OGAS项目,但全是出于他们一己私利。失去了国家的资金支持和监督,国家网络项目在70年代和80年代间散成几块,而后更分散成数百个孤立不可互操作的工厂局域网控制系统。自然,电子社会主义也随之飘散了。苏联没有互联网的这一结果,不是因为它太僵化或自上而下的制度设计,而是因为它在实践上太过浮躁,其中的每个人都只考虑自己。

 

三、被抛弃的 Cyclades

 

事实上,法国政府在60年代晚期已经启动了一项致力于促进国内计算机产业发展的计划。在1971年,法国政府不顾当时由国家资助的“法国计算机科学及自动化研究所”(The French Research Institute for Computer Science and Automatic Control)的反对开始探索建立起一个全国性计算机网络的可能,同时聘请普赞为这一项目的负责人。


 

在负责这一项目期间,普赞多次回到美国学习有关ARPANET (Advanced Research Projects Agency Network)计算机网络的知识。但在普赞眼中,这一网络还远远称不上完美,因为ARPANET网络中的每一台计算机都需要依靠复杂的硬件系统使其连接至网络。因此,普赞随后率领自己的团队展开了基于ARPANET的优化工作。普赞认为,主机只应负责数据的传输而不是负载网络本身,因此他随后在法国建立了名为“CYCLADES”首个网络系统。

 

需要指出的是,当CYCLADES网络1973年在巴黎和法国东南部城市格勒诺布尔(Grenoble)公开建立起首个网络连接的时候,温特-卡尔夫和鲍勃-卡恩同样在密切关注着普赞的工作。而且,正是基于普赞CYCLADES网络的理念,卡尔夫和卡恩才最终建立起了如今互联网所普遍使用的TCP/IP协议。

 

然而,尽管普赞所一手打造的CYCLADES网络已经让温特-卡尔夫和鲍勃-卡恩折服,但在法国国内、尤其是部分既得利益企业,他们对于前者的CYCLADES网络设计依旧非常不满。在另一方面,普赞心里也明白他所建立的网络系统已经严重威胁到了这些国营企业的传统商业模式。

 

对于这一情况,美国计算机科学专家约翰-德尔(John Day)曾经这样形容道:“路易斯对外展示的是一幅城堡的画像,而这座城堡其实就是诸如PPT这些法国国营企业。在这座城堡中生活的人(即用户)一直都被主人牵着鼻子走,但城堡之外的人则一直试图打破这一局面。”

 

的确,在上世纪70年代的法国,许多欧洲国营电信运营商都在纷纷打造自己的数据网络,但这些网络构造大多十分复杂,且造价高昂,而这也恰恰是这些国营企业乐衷于这些项目的最主要原因。当时的法国总统乔治-让-蓬皮杜(Georges Pompidou)一直十分支持普赞负责的CYCLADES项目,但在蓬皮杜1974年4月因白血病在巴黎去世后,法国政府对于这一项目的态度就发生了180度转变。1978年,政府对于CYCLADES项目的预算被大幅精简。“他们跟我说‘你此前的工作非常出色,现在是时候休息一下了’。”普赞如是说道。

 

即便是在法国政府“抛弃”了这一项目已经20年后,普赞的上级、同时也是亲密盟友的Maurice Allègre依旧对前者作出的这一决定感到惋惜不已。“我们浪费了这一伟大人物的太多心血,法国拥抱互联网技术的速度这么慢同这一段历史有着不可分割的关联。但现在,法国境内的网络已经成为了既定事实,而普赞则是他们的英雄。”约翰-德尔评价道。被外界广泛认作为“互联网工程师”的普赞始终认为互联网不应该食古不化,而应该持续演变、提高。因此,他目前仍然在对美国、爱尔兰和西班牙等地的新兴互联网项目提供支持,并希望将现有的互联网打造的更加高效、安全。

 

四、推手李政道先生

 

作为理论物理的世界级领军人物,诺奖获得者李政道先生非常了解世界高能粒子物理实验领域以及相关支撑技术前沿的情况,也非常了解经受了十年“文革”后中国科学界与世界脱节的状况。从1979年开始,李政道先生就在邓小平先生和其他中国领导人的支持下推动中美高能物理领域科学家们的合作。上世纪90年代之前,中美科学家合作的重点是讨论北京正负电子对撞机、北京谱仪、北京同步辐射装置的建造等工作。到了90年代初,已经建造好的实验设施开始逐渐出数据了,于是重点转到实验设施的运行和改进、物理实验的设计以及数据的处理和分析。然而,这几十年科学合作所带来的多项高技术副产品却鲜为人知,“互联网进入中国”正是其中一项伟大的技术“副产品”。


1979年6月10日-13日,中美高能物理联合委员会第一次会议在北京召开,邓小平、方毅接见了中美高能物理联合委员会成员。(图片来源:中国科学院高能物理所网站)

 

如果说李政道先生是互联网发展史上的一个关键节点和一台连接中国和美国的“路由器”,那么许榕生博士就是李先生构建并发送回祖国的一个核心“软件包”。目前担任高能所研究员的许博士经由李政道先生创立的中美联合物理招生项目(CUSPEA)于1982年春赴美,李先生特别安排他在美国加州大学Santa Cruz分校就读博士。取得学位后,他在美国UCSC粒子物理研究所(SCIPP)从事博士后研究。读博和博后期间,他大部分时间都在斯坦福直线加速器中心(SLAC)学习和工作,熟悉加速器和美国能源部建立的早期网络APARNet。

 

许榕生博士(CUSPEA 81学者,1982年春赴美留学)中国科学院高能物理研究所研究员、原国家计算机网络入侵防范中心首席科学家

 

1988年秋回到祖国后,许博士加入高能所,迅速投入到高能实验数据分析和软件编程的工作中。当时的中国科学界还不太了解互联网已经在国际科教界成为重要通讯手段的状况。1988年年末,斯坦福大学高能物理教授瓦特·托基(Water Toki)提出了中美之间应该连接一条互联网专线,但这事由于后来的政治事态发展而搁浅。在1991年中美高能合作联合会议上,美国科学家们再次提出基于北京正负电子对撞机实验的合作来建设一条中美之间的国际计算机联网专线,以解决实验数据传输与通讯等方面的问题。

 

李政道先生特别为此与中国领导人沟通,并由中国自然科学基金委(这个机构和体系也是在李政道先生的建议下成立的)立项资助该项目。同时,他也与托基教授等美国科学家一道游说美国政府,排除美国方面的诸多顾虑和障碍。两国政府同意之后,有美国网络经验的许博士就成为建设这项计算机联网工程的中方负责人。

 

80年代下半段,中国也有一些学校和科研所零零星星地通过电话拨号方式接入国外大学或研究所的联网服务器,进行Email通讯。但早期上网速度很慢、费用很高,因此只是个别人才能偶尔使用的“奢侈品”。高能所在1988年又建了一条与欧洲核子中心的X.25连线,并做了个机房。有好几年,高能所的这个小小机房一直是科学家们争相与外界联络的窗口。

 

中美两国科学家于1991年草拟的IHEP-SLAC联网设计图(许榕生保存的手稿)

 

许榕生小组历时18个月的工作后,从北京高能所到美国斯坦福直线加速器中心计算机的64Kbps TCP/IP专线最终于1993年3月2日全程联通。从技术上来说,这是中国的第一条国际互联网专线,该团队当年获得了中国科技进步集体特等奖。在这个过程中,李政道先生总是在关键时刻与中国政府高层领导进行沟通,帮助扫除观念和官僚障碍,由上至下地推动电信部门的支持,当时参与此工程的邮电部门员工很诧异经常接到高层“加快速度”的指示。

 

TCP/IP专线接通后,在国家自然科学基金委的资助下,全国千余名科教课题负责人很快在高能所的网络上设立了账户,率先使用电子邮件等互联网服务与全球通讯。从此,中美之间不但可以传送电子邮件、文章,而且实现了实验数据的实时传输,过去把数据磁带和书籍跨国背来背去的时代宣告结束!1994年3月,中国正式签约加入国际互联网,之后更多国际通道开通了。同年,高能所率先建立了中国第一个WWW网站。接下来的两年,许榕生等科学家像互联网“传教士”一样在中国各地巡回报告、科普互联网技术和应用,美国留学生们也纷纷海归创业。互联网就这样在中国闪亮登场了。

 

中国科学院高能所于1994年4月设立了中国第一个互联网服务器和中国第一网站,这是当年的网页(许榕生保存)。

 

从美国学成归国之后的几十年,许榕生博士对中国互联网建设方方面面的成就和获奖很多,如2001年国家科学技术进步奖二等奖等。但每当有人称他为“中国互联网元勋”的时候,他就会摇头更正:“李政道老师才是中国互联网诞生的真正推手。”

 


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