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

进入电子计算机时代后，人们在计算机网络、与计算机通信的道路不断地探寻着。下面介绍几历史上的网络模式。

Leased Line

leased line ：专线网络，是使用电缆等使得两地直接建立起联系关系，例如过去使用铜线、现在使用光纤等，来提供信息互换、网络服务等。不像拨号上网那样每次上网都需要连接，专线是一直可用的。然而也有缺点，一就是线路总量是有限的，你占了一条别人就少一条；二是专线费用极高，人们也会因此去寻找别的方法

Bitnet

BITNET (Store and forward networks)：避免使用专线的高花费而使用的方法。有一个比较明显的缺点就是此网络系统使用类似于线性队列模拟的任务处理方式，有可能造成比较大容量的文件数据在传输时阻挡了比较小的文件进行传输。（下两图中，绿色和棕色小点代表比较小容量的数据，但因为代表比较大容量的数据的紫色原点堵在前面，所以每经过一个路径时都要被阻挡，很影响效率）

这种方法出现在20世纪80年代初期，常用语邮件的发送，因为上面提到的缺点，速度较慢，一封邮件可能要6h~2days的时间才能送到。

ARPANET

ARPANET：20世纪60年代到80年代，由美国国防部主持研发的网络研究项目——ARPANET，是 Advanced Research Projects Agency Network（高级研究计划局网络）的简称。美国军队提供资金去研究这ARPANET的目的是为了能让计算机能更好地为一些军事项目和目的去服务，更好地被使用。开发更先进的网络，也让人们有更多渠道去使用计算机，更高效地使用计算机。不过建成之后这是一个比较排外性的网络系统，基本上只能是军队的人或者有资助过的人能使用。

BITNET和ARPANET最主要的区别是什么？

是一种观点，叫做packet switching（分组交换网络技术）。实现手段比较复杂、但原理十分简单的一种技术。它允许同时有大量数据进入传输过程，可以解决上面提到的BITNET中有较大数据阻挡较小数据的问题。具体做法是将数据拆分，再由数据接收方将这些被分解的数据再进行组合获得传递过来的数据。

router：传递路径不再是线性队列模式，而是多方向动态模式。这里起控制作用的东西就叫router，路由器。特点是不一定是把数据往目的地传递，而是向下一个更靠近目的地的路由器传递，以实现多渠道传递数据。贴一段原文，其实很好理解。

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：在科学领域，对于能够进行快速计算的超级计算机的需求是越来越大，几乎每所有能力的大学都向NSF（National Science Foundation，美国国家科学基金会）提出要求拥有一台超级计算机的要求，因为价格不菲，所以NSF对此十分头痛。于是NSF提出一个观点：我们为什么不建造少部分的超级计算机，但却花一些钱去建造一个全国性的共享网络？

接下来我们要见到的人叫做Larry Smarr，来自NCSA（National Center for Supercomputing Applications，美国国家超级应用计算中心），他会带领我们领略当年的故事。

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Larry Smarr与NCSA，

Larry Smarr在之前是一位天文学家。

(ﾟДﾟ≡ﾟдﾟ)!?

都说三百六十行隔行如隔山，然而Larry Smarr的开场白就是如此的卧槽（当然后面讲的更厉害了，感觉下巴都要掉了），尤其是涉足这么两个“泾渭分明”的专业领域。

开头两人先叙了一下旧。记者同志向Larry Smarr提了几个问题：为什么作为天文学家的你能进入这个领域？NCSA是怎么样开展起来的？以及为何会这里（UIUC，美国伊利诺伊大学香槟分校）开展？

Larry Smarr一直以来就是一位相对论天体物理学家（relativistic astrophysicist），无论是phd或者毕业之后的工作都是在研究天体学。不过在上世纪七十年代时，Larry开始研究了一个数值广义相对论方向的课题，因此需要接触到计算能力超强的超级计算机。而且刚好在这个时期，超级计算机的使用情况是这样的，一半是军方去做一些军事方面的运算，另一半就给这些物理学家使用，计算天体轨道、行星运动什么的（抓住了历史的进程）

他接触了超级计算机。他发觉，超级计算机的计算能力能让我们解决问题，解决那些老祖宗留下来的问题，完成对大量工程细节的研究，完成对laws of physics的终极探索梦想，这是计算机带来的革命。

六十年代，美国政府大力投资了科技领域，联邦政府投资大学，建造科技楼，建立超级计算机中心。然而在七十年代由于越南战争，还有其他一些这样那样的破事，导致资助停止了。这让Smarr很苦恼，不过这时候UIUC已经拥有了一台超级计算机—— Cyber 175（前面说到，此时联邦政府都不资助大学金钱用于超级计算机了，这和大环境很不同），于是Smarr就来到了UIUC（我一个小小的副教授，怎么就来了UIUC了？）

在这里，他向别人解释超级计算机的强大；他与政府人员据理力争，不要让政府把高校排除在超级计算机的使用名单之外……最后，Smarr成功了，在大学里的超级计算机中心工程终于开展了。

前面提到的ARPANET，可供使用的人员范围较小，主要是军事用途。化学、生物领域的人可能听都没听说过ARPANET。于是Smarr又干了件大事——直接去尝试说服国会为全国性的超级计算机工程拨款……这一次，他又成功了，第一个成果就是让NSF改变了思维，让NSF意识到要让科学界有机会使用到超级计算机。（个人的奋斗）

Smarr还打算构建新的网络，但在那时他遇到了来自华盛顿的telecom lobbyists的阻拦，这里我理解为就是那种顽固守旧之人的阻拦吧，好比英国工业时代，有的工人砸蒸汽机，是因为蒸汽机抢了他们的饭碗（还是要多提高自身知识水平）。然而技术的革命脚步是不会停止的。后来他就一步步走向成功了——建立起了NSFNET（美国国家科学基金会网络），使用了TCP/IP协议的网络。

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The First "Internet"

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

History Though NSFNet

后面老师说了一段很有道理的话，大意是：Internet绝对不是几个小伙伴突然站起来说“hey，伙计们，我们要网络”，不是说有就有的。其中有很大阻力，例如上面的telecom lobbyists。

老师是密歇根大学的，就有讲了讲密歇根大学没有在APRANET的研发过程中被包括进来，不过他们搭建了自己的网络，就是Merit。

接下来有三段采访资料，主题扣紧本小章的标题——The First "Internet"，虽然真正意义上的Internet还没有出现，标题里里打上了引号，但也代表，互联网的时代已经在大踏步子，很快就要来临了。

No.1 密歇根大学的 Doug Van Houweling

• NFSNet

刚来到密大时，密大在申请拥有超级计算机中心的计划失败了。为此需要另谋出路。

参观了NSF，知道了当前大环境下大学不太可能拥有自己的超级计算机。想到了一个法子——不如为已有的计算机建造一个网络，也是扩大计算机的使用面的好方法。

说干就干，Doug Van Houweling成为了Merit工程的总领导者，Merit是密歇根州范围内的一个网络，而且是基于ARPANET，也用的是Packet switching。那Houweling有做什么贡献吗？原本的预算只够56kb的线路，不过通过他的努力，接触了一些NSFNet的人，提出了产业化的想法；由于IBM公司的人协调，达成合作协议——IBM提供硬件和软件协议，然后IBM的前雇员，现在是MCI公司的网络总监的小伙伴也同意提供网络通讯设备方面的支持。最后克服重重苦难，最终交出了一份了令人满意的答卷：线路带宽1.5MBPS；TCP/IP对互联网协议作出很大贡献，NSFNet成为了最快的网络，代替了ARPANET，成为了新的主流；MCI和IBM都成为了大名鼎鼎的公司（不过也许人家以前也很大名鼎鼎）。

No.2 UCLA的Leonard Klienrock

• The First Two Packets on the Internet

如果你进入UCLA的Boelter Hall，会看到地上有特殊造型的图案。如果按照二进制编码的方式去阅读，会发现这是三个单词“lo and behold”的ASCII值，这是为了纪念1969年10月29日通过ARPANET，使用Packet switch方法，从UCLA发到斯坦福的第一封网络信息“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很多人都对计算机网络感兴趣，本次的被采访者Leonard Klienrock就是一位研究Packet Switching的人。而且Packet Switching技术的第一次实现也就是在UCLA。

这里发生了很有意思的一件事情，在1969年10月29日这一天的早上十点半，实验对象是距离UCLA400英里之外的Stanford，为了测验网络能不能使用，测试者同时拨打电话。这里他提到电话线是专线，所以也侧面证明了网络传输速度挺好。

Leonard Klienrock想发送一个单词“login”。以下是当时电话两头的对话：

• “我发了L，你收到了没？”
• “收到啦！”
• “我发O，你收到了吗？”
• “收到啦！”

当这边按下G的时候，boom，系统崩溃了。

这就是通过通过ARPANET发送的第一条信息——“LO”的故事。后来流传为“lo and behold！”的佳话。

这是40年前的现场：

No.3 《Where Wizards Stay Up Late》一书作者：Katie Hafner

Katie Hafner是一位记者，从六十年代关注互联网和计算机技术圈。曾经为此想写专题报道，名字叫Building Cyber Space，想想这名字可这够庞大的啊。见证过ARPANET的发展，采访过核心技术人物。

采访过Ray Tomlinson，这是@的发明者，对，就是邮件地址中的那个小老鼠。这对电子邮件领域来说是划时代的变革。这位记者用“huge legend”评价Ray和他的发明。

长期与Jon Postel共事，这是一位对互联网有很大影响的人物，在其wiki页面，更是被评价为“god of the Internet”！对计算机网络领域做出许多特别重要的贡献，尤其是对各种标准协议的贡献。最耳熟能详的是Internet Assigned Numbers Authority中的域名系统（Domain Name System）。

Jon Postel还是属于“鞠躬尽瘁死而后已”那种类型的人。

他实在是太了不起了！

小记

这次的内容挺多的，不过相比上次是颇有收获啊。采访资料里很多人的事迹没讲很详细，反而是我在百度或者wiki他们的名字之后才发现他们多么的牛批！！

而且我在梳理内容时get到了一个加速播放的技能，对视频材料熟悉之后，加到1.75倍速之后依然能听懂。