Internet History, Technology and Security (Week2)

Week2.

History: The First Internet - NSFNet

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Supercomputers Justify a National Network

Keywords: leased line, Supercomputer center, Store and forward networks, ARPANET, BITNET, packet switching, router, NSF, Larry Smarr

History Through Supercomputing

進入電子計算機時代後，人們在計算機網絡、與計算機通訊的道路不斷地探尋着。下面介紹幾歷史上的網絡模式。

Leased Line

leased line ：專線網絡，是使用電纜等使得兩地直接創建起聯繫關係，例如過去使用銅線、如今使用光纖等，來提供信息互換、網絡服務等。不像撥號上網那樣每次上網都須要鏈接，專線是一直可用的。然而也有缺點，一就是線路總量是有限的，你佔了一條別人就少一條；二是專線費用極高，人們也會所以去尋找別的方法

Bitnet

BITNET (Store and forward networks)：避免使用專線的高花費而使用的方法。有一個比較明顯的缺點就是此網絡系統使用相似於線性隊列模擬的任務處理方式，有可能形成比較大容量的文件數據在傳輸時阻擋了比較小的文件進行傳輸。（下兩圖中，綠色和棕色小點表明比較小容量的數據，但由於表明比較大容量的數據的紫色原點堵在前面，因此每通過一個路徑時都要被阻擋，很影響效率）

這種方法出如今20世紀80年代初期，經常使用語郵件的發送，由於上面提到的缺點，速度較慢，一封郵件可能要6h~2days的時間才能送到。

ARPANET

ARPANET：20世紀60年代到80年代，由美國國防部主持研發的網絡研究項目——ARPANET，是 Advanced Research Projects Agency Network（高級研究計劃局網絡）的簡稱。美國軍隊提供資金去研究這ARPANET的目的是爲了能讓計算機能更好地爲一些軍事項目和目的去服務，更好地被使用。開發更先進的網絡，也讓人們有更多渠道去使用計算機，更高效地使用計算機。不過建成以後這是一個比較排外性的網絡系統，基本上只能是軍隊的人或者有資助過的人能使用。

BITNET和ARPANET最主要的區別是什麼？

是一種觀點，叫作packet switching（分組交換網絡技術）。實現手段比較複雜、但原理十分簡單的一種技術。它容許同時有大量數據進入傳輸過程，能夠解決上面提到的BITNET中有較大數據阻擋較小數據的問題。具體作法是將數據拆分，再由數據接收方將這些被分解的數據再進行組合得到傳遞過來的數據。

router：傳遞路徑再也不是線性隊列模式，而是多方向動態模式。這裏起控制做用的東西就叫router，路由器。特色是不必定是把數據往目的地傳遞，而是向下一個更靠近目的地的路由器傳遞，以實現多渠道傳遞數據。貼一段原文，其實很好理解。

原文：They're still computers, but they weren't doing storing in the same way. They were just forwarding, they weren't store-and-forward, they were merely forwarding.

Supercomputer and NSF：在科學領域，對於可以進行快速計算的超級計算機的需求是愈來愈大，幾乎每全部能力的大學都向NSF（National Science Foundation，美國國家科學基金會）提出要求擁有一臺超級計算機的要求，由於價格不菲，因此NSF對此十分頭痛。因而NSF提出一個觀點：咱們爲何不建造少部分的超級計算機，但卻花一些錢去建造一個全國性的共享網絡？

接下來咱們要見到的人叫作Larry Smarr，來自NCSA（National Center for Supercomputing Applications，美國國家超級應用計算中心），他會帶領咱們領略當年的故事。

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Larry Smarr與NCSA，

Larry Smarr在以前是一位天文學家。

(ﾟДﾟ≡ﾟдﾟ)!?

都說三百六十行隔行如隔山，然而Larry Smarr的開場白就是如此的臥槽（固然後面講的更厲害了，感受下巴都要掉了），尤爲是涉足這麼兩個「涇渭分明」的專業領域。

開頭兩人先敘了一下舊。記者同志向Larry Smarr提了幾個問題：爲何做爲天文學家的你能進入這個領域？NCSA是怎麼樣開展起來的？以及爲什麼會這裏（UIUC，美國伊利諾伊大學香檳分校）開展？

Larry Smarr一直以來就是一位相對論天體物理學家（relativistic astrophysicist），不管是phd或者畢業以後的工做都是在研究天體學。不過在上世紀七十年代時，Larry開始研究了一個數值廣義相對論方向的課題，所以須要接觸到計算能力超強的超級計算機。並且恰好在這個時期，超級計算機的使用狀況是這樣的，一半是軍方去作一些軍事方面的運算，另外一半就給這些物理學家使用，計算天體軌道、行星運動什麼的（抓住了歷史的進程）

他接觸了超級計算機。他發覺，超級計算機的計算能力能讓咱們解決問題，解決那些老祖宗留下來的問題，完成對大量工程細節的研究，完成對laws of physics的終極探索夢想，這是計算機帶來的革命。

六十年代，美國政府大力投資了科技領域，聯邦政府投資大學，建造科技樓，創建超級計算機中心。然而在七十年代因爲越南戰爭，還有其餘一些這樣那樣的破事，致使資助中止了。這讓Smarr很苦惱，不過這時候UIUC已經擁有了一臺超級計算機—— Cyber 175（前面說到，此時聯邦政府都不資助大學金錢用於超級計算機了，這和大環境很不一樣），因而Smarr就來到了UIUC（我一個小小的副教授，怎麼就來了UIUC了？）

在這裏，他向別人解釋超級計算機的強大；他與政府人員力排衆議，不要讓政府把高校排除在超級計算機的使用名單以外……最後，Smarr成功了，在大學裏的超級計算機中心工程終於開展了。

前面提到的ARPANET，可供使用的人員範圍較小，主要是軍事用途。化學、生物領域的人可能聽都沒據說過ARPANET。因而Smarr又幹了件大事——直接去嘗試說服國會爲全國性的超級計算機工程撥款……這一次，他又成功了，第一個成果就是讓NSF改變了思惟，讓NSF意識到要讓科學界有機會使用到超級計算機。（我的的奮鬥）

Smarr還打算構建新的網絡，但在那時他遇到了來自華盛頓的telecom lobbyists的阻攔，這裏我理解爲就是那種頑固守舊之人的阻攔吧，比如英國工業時代，有的工人砸蒸汽機，是由於蒸汽機搶了他們的飯碗（仍是要多提升自身知識水平）。然而技術的革命腳步是不會中止的。後來他就一步步走向成功了——創建起了NSFNET（美國國家科學基金會網絡），使用了TCP/IP協議的網絡。

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The First "Internet"

Keywords: NSFNet, Merit, LO, Katie Hafner, Ray Tomlinson, Jon Postel

History Though NSFNet

後面老師說了一段頗有道理的話，大意是：Internet絕對不是幾個小夥伴忽然站起來講「hey，夥計們，咱們要網絡」，不是說有就有的。其中有很大阻力，例如上面的telecom lobbyists。

老師是密歇根大學的，就有講了講密歇根大學沒有在APRANET的研發過程當中被包括進來，不過他們搭建了本身的網絡，就是Merit。

接下來有三段採訪資料，主題扣緊本小章的標題——The First "Internet"，雖然真正意義上的Internet尚未出現，標題裏裏打上了引號，但也表明，互聯網的時代已經在大踏步子，很快就要來臨了。

No.1 密歇根大學的 Doug Van Houweling

• NFSNet

剛來到密大時，密大在申請擁有超級計算機中心的計劃失敗了。爲此須要另謀出路。

參觀了NSF，知道了當前大環境下大學不太可能擁有本身的超級計算機。想到了一個法子——不如爲已有的計算機建造一個網絡，也是擴大計算機的使用面的好方法。

說幹就幹，Doug Van Houweling成爲了Merit工程的總領導者，Merit是密歇根州範圍內的一個網絡，並且是基於ARPANET，也用的是Packet switching。那Houweling有作什麼貢獻嗎？本來的預算只夠56kb的線路，不過經過他的努力，接觸了一些NSFNet的人，提出了產業化的想法；因爲IBM公司的人協調，達成合做協議——IBM提供硬件和軟件協議，而後IBM的前僱員，如今是MCI公司的網絡總監的小夥伴也贊成提供網絡通信設備方面的支持。最後克服重重苦難，最終交出了一份了使人滿意的答卷：線路帶寬1.5MBPS；TCP/IP對互聯網協議做出很大貢獻，NSFNet成爲了最快的網絡，代替了ARPANET，成爲了新的主流；MCI和IBM都成爲了大名鼎鼎的公司（不過也許人家之前也很大名鼎鼎）。

No.2 UCLA的Leonard Klienrock

• The First Two Packets on the Internet

若是你進入UCLA的Boelter Hall，會看到地上有特殊造型的圖案。若是按照二進制編碼的方式去閱讀，會發現這是三個單詞「lo and behold」的ASCII值，這是爲了記念1969年10月29日經過ARPANET，使用Packet switch方法，從UCLA發到斯坦福的第一封網絡信息「LO」。

To commemorate the building where L and O, where the first two packets ever sent on the ARPANET from UCLA to Stanford Research Institute, on October 29th, 1969.

六十年代左右，UCLA和Stanford不少人都對計算機網絡感興趣，本次的被採訪者Leonard Klienrock就是一位研究Packet Switching的人。並且Packet Switching技術的第一次實現也就是在UCLA。

這裏發生了頗有意思的一件事情，在1969年10月29日這一天的早上十點半，實驗對象是距離UCLA400英里以外的Stanford，爲了測驗網絡能不能使用，測試者同時撥打電話。這裏他提到電話線是專線，因此也側面證實了網絡傳輸速度挺好。

Leonard Klienrock想發送一個單詞「login」。如下是當時電話兩頭的對話：

• 「我發了L，你收到了沒？」
• 「收到啦！」
• 「我發O，你收到了嗎？」
• 「收到啦！」

當這邊按下G的時候，boom，系統崩潰了。

這就是經過經過ARPANET發送的第一條信息——「LO」的故事。後來流傳爲「lo and behold！」的佳話。

這是40年前的現場：

No.3 《Where Wizards Stay Up Late》一書做者：Katie Hafner

Katie Hafner是一位記者，從六十年代關注互聯網和計算機技術圈。曾經爲此想寫專題報道，名字叫Building Cyber Space，想一想這名字可這夠龐大的啊。見證過ARPANET的發展，採訪過核心技術人物。

採訪過Ray Tomlinson，這是@的發明者，對，就是郵件地址中的那個小老鼠。這對電子郵件領域來講是劃時代的變革。這位記者用「huge legend」評價Ray和他的發明。

長期與Jon Postel共事，這是一位對互聯網有很大影響的人物，在其wiki頁面，更是被評價爲「god of the Internet」！對計算機網絡領域作出許多特別重要的貢獻，尤爲是對各類標準協議的貢獻。最耳熟能詳的是Internet Assigned Numbers Authority中的域名系統（Domain Name System）。

Jon Postel仍是屬於「鞠躬盡瘁死然後已」那種類型的人。

他實在是太了不得了！

小記

此次的內容挺多的，不過相比上次是很有收穫啊。採訪資料裏不少人的事蹟沒講很詳細，反而是我在百度或者wiki他們的名字以後才發現他們多麼的牛批！！

並且我在梳理內容時get到了一個加速播放的技能，對視頻材料熟悉以後，加到1.75倍速以後依然能聽懂。