中国互联网起源于什么时候,互联网发展简史?

前言

以太网是当今现实世界中最普遍的一种计算机网络,随着云计算的发展,数据中心越来越多,规模也越来越大,但是不管怎么发展,以太网都处于统治地位,虽然还少量存在Fiber Channel和Infiniband组网,但都已是苟延残喘,以太网一统江湖是大势所趋。

以太网的起源

以太(Ether)是古希腊哲学家亚里士多德所设想的一种物质,是物理学史上一种假想的物质观念,其内涵随物理学发展而演变。在亚里士多德看来,物质元素除了水、火、气、土之外,还有一种居于天空上层的以太。19世纪的物理学家曾认为它是一种电磁波的传播媒质,充满于宇宙之间。

1968年,美国夏威夷大学开展了一项研究计划,目的是解决夏威夷群岛之间的通信问题,取名未ALOHA(夏威夷人表示敬意的问候语),是世界上最早的无线电计算机分组通信网,Aloha网络可以使分散在各岛的多个用户通过无线电信道来使用中心计算机,从而实现一点到多点的数据通信。

1972年,一个名叫梅特卡夫(全名:Bob Metcalfe)的学生获得麻省理工学院的学士学位后,搬到河对岸的哈佛大学攻读博士学位。梅特卡夫找到并纠正了1970年信息处理协会的会议论文集中关于Aloha网模型(基于无线电的计算机网)中的错误,并作为哈佛博士论文修改后的一部分,使他最终获得了哈佛的博士学位。梅特卡夫1972年来到世界著名的施乐帕洛阿尔托研究中心(Xerox Palo Alto Research Center,PARC)的计算机科学实验室工作。

1973年春天,另一位以太网发明者博格斯(全名:David Boggs)刚进入斯坦福大学攻读硕士和博士研究生,就开始在施乐PARC的实习。一天下午,在实验室的地下室,博格斯注意到另一位研究人员正在修理一根长长的电缆,这个人就是梅特卡夫,他正在探索在实验室的新计算机Alto之间发送和接收信息的方法。梅特卡夫试图通过电缆发送电脉冲,但他还没成功。博格斯主动提供了帮助。在接下来的两年里,两人设计了第一个版本的以太网。他们两个是完美搭档,梅特卡夫像是一名概念艺术家,而博格斯是一名在后台构建硬件的工程师。

1973年5月22日,麦卡夫发表了题为《 Alto以太网》的备忘录,里面有以太网如何工作的设计简图,那是EtherNet (以太网)作为一个完整的词第一次出现。1973年11月11日,以太网系统真正开始工作。

施乐公司1975年提交了一份专利申请。同年,梅特卡夫和博格斯发表了论文“以太网:本地计算机网络的分布式分组交换”。这是一项具有里程碑意义的研究。1982年,以太网成为了IEEE802标准。

在梅特卡夫和博格斯两人发明以太网后,1979年梅特卡夫创办了著名的以太网公司3com,后来因为思科的崛起而衰落,3com公司把目光投向了遥远的中国,与正想进军企业网的华为公司一拍即合,联合成立了华为3com公司拓展以太交换机企业市场。华为在美国遭受思科官司时给华为作证,使官司达成和解,这也是国内H3C公司的起源。H3C虽然几易其主,现在是紫光旗下最优质的资产了,名字中任然保留了华为和3com的烙印。

1990年,梅特卡夫成为专栏作家,并开始介入IDG的策略,他担任了IDG技术副总裁,并且成为IDG的董事。

博格斯则继续留在了施乐 PARC 担任研究员,后来去了微型计算机巨头 DEC,然后创办了一家名为 LAN Media 的以太网公司。今年(2022年)2月19日因心力衰竭去世,享年71岁。

以太网的发展

早期的以太网一般是一根同轴电缆连接多台终端,因此通过这种连接方式形成的网络叫做共享介质网络。共享介质型网络指的是多个设备共享一个通信介质。

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早期经典以太网

即然是共享介质网络,就存在如何解决数据发送冲突的问题。早期经典以太网坚持CSMA/CD算法,即当本站有帧要发送时要侦听介质,一旦介质变为空闲便立即发送。在它们发送的同时监测信道上是否有冲突。如果有冲突,则立即终止传输,并发出一个短冲突加强信号,再等待一段随机时间后重发。

以太网的每个版本都有电缆的最大长度限制(即无须放大的长度),这个范围内的信号可以正常传播,超过这个范围信号将无法传播。为了允许建设更大的网络,可以用中继器把多条电缆连接起来。中继器是一个物理层设备,它能接收、放大并在两个方向上重发信号。

以太网的发展很快,从单根长电缆的典型以太网结构开始演变。单根电缆存在的问题,比如找出断裂或者松动位置等连接相关的问题,驱使人们开发出一种不同类型的布线模式。在这种模式中,每个站都有一条专用电线连接到一个中央集线器。集线器只是在电气上简单地连接所有连接线,就像把它们焊接在一起。集线器不能增加容量,因为它们逻辑上等同于单根电缆的经典以太网。随着越来越多的站加入,每个站获得的固定容量共享份额下降。最终,LAN将饱和。

另一条出路便是交换式以太网的出现。交换式以太网的核心是一个交换机,它包含一块连接所有端口的高速背板。从外面看交换机很像集线器,它们都是一个盒子,通常拥有4-48个端口,每个端口都有一个标准连接器接口用来连接电缆或光纤,交换机只把帧输出到该帧想去的端口。通过简单的插入或者拔出线缆就能完成添加或者删除一台机器,而且由于片状电缆或者端口通常只影响到一台机器,因此大多数错误都很容易被发现。

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交换式以太网

如今,交换式以太网已经完全取代了共享介质以太网,以太网接口速率也从Mbps的速率发展到100/200/400Gbps,传输介质也相应发生着很大的变化。

以太网的优缺点

以太网为什么会成为主流,主要两个原因:

1、高性价比,可以说以太网是最廉价的组网模式。这也是以太网受到广泛青睐的最主要原因。

2、TCP/IP协议的推动。在以太网作为分组交换网诞生的同时,分组网络的通讯协议TCP/IP协议诞生了。众所周知,互联网起源于美国国防部的APPA网,为解决不同操作系统、不同编程语言、不同类型机器之间的通讯问题,美国国防部高级研究计划局担任信息处理技术办公室主任的罗伯特·卡恩,以及他的工作伙伴温特·瑟夫开始研究新的通讯协议。1974年,卡恩和瑟夫在IEEE期刊上发表了一篇题为《关于分组交换的网络通信协议》的论文,正式提出TCP/IP,用以实现计算机网络之间的互联。

注:IP技术得发展也造就了另一个网络巨头思科,在ATM与IP技术之争中,思科的IP路线取得完胜,IP与以太网相辅相成。也许正因为互联网技术起源于美国国防部,所以美国对于通讯技术的发展如此介意,当华为5G技术超越美国高通时,显得如此的紧张。

以太网的主要缺陷是传输的不可靠,不可靠在于网络中的拥塞和丢包造成的不确定性。这也是为什么数据中心还存在Fibre Channel和Infiniband的原因,以太网也向数据中心以太网(DCE)演进。数据中心以太网有三个特点:lossless,大吞吐量和低延时,虽然已经形成了PFC等相关技术标准,但相关拥塞控制等还是重要研究课题。

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