[转]技术往事：改变世界的TCP/IP协议

原文链接 :
http://www.52im.net/thread-520-1-1.html

1、前言

作为应用层开发人员，接触最多的网络协议通常都是传输层的TCP（与之同处一层的另一个重要协议是UDP协议），但对于IP协议，对于应用程序员来说更多的印象还是IP地址这个东西，再往深一点也就很难说的清楚。

本文将简要回故TCP/IP协议的过去、简单介绍TCP/IP协议族的关系，并与大家一起直观地分享由TCP/IP协议族所构建的虚拟网络与真实世界的“连接”情况。

2、TCP/IP协议简介

互联网协议族（英语：Internet Protocol Suite，缩写为IPS），是一个网络通信模型，以及一整个网络传输协议家族，为互联网的基础通信架构。它常被通称为TCP/IP协议族（英语：TCP/IP Protocol Suite，或TCP/IP Protocols），简称TCP/IP协议。因为这个协议家族的两个核心协议，包括TCP（传输控制协议）和IP（网际协议），为这个家族中最早通过的标准。

对于应用层开发人员，接触最多的网络协议通常都是传输层的TCP，为什么这么说，因为再往上的应用层协议，如：HTTP、HTTPS、POP3、SMTP、RPC、FTP、TELNET等等都是基于TCP传输层协议。但对于IP协议，对于应用程序员来说更多的印象还是IP地址这个东西，实际上IP协议是位于TCP协议之下的网络层，对于应用层程序员来说很难直接接触。

下面这张图，直接的反映了TCP/IP协议族的关系情况:

3、TCP/IP协议之父

维基百科对于罗伯特·卡恩的介绍：

常称鲍勃·卡恩（Bob Kahn），生于美国纽约州纽约市布鲁克林区，发明了TCP协议，并与文特·瑟夫一起发明了IP协议；这两个协议成为互联网存在基石。

维基百科对于文顿·瑟夫的介绍：

文顿·格雷·瑟夫（英语：Vinton Gray Cerf，1943年6月23日－），昵称为文特·瑟夫（Vint Cerf ），生于美国康涅狄格州纽黑文，计算机科学家，因与罗伯特·卡恩设计了TCP/IP协议和互联网基础架构而被共同称为“互联网之父”。

文顿·瑟夫的履历：

生于1943年，童年时酷爱算术和科学，1965年在斯坦福大学获得了数学学士学位。
曾就职于IBM公司，1967年，考取了美国加州大学研究生院，取得计算机科学博士学位。
1972年-1976年，任教斯坦福大学，其间与罗伯特·卡恩一道领导TCP/IP协议的研发小组。
1997年12月，获得美国国家技术勋章。
现任ICANN(互联网名字和号码分配机构)主席，兼任美国MCI公司技术战略高级副总裁。

布什总统为罗伯特·卡恩（中者）和文特·瑟夫（左者）颁发勋章：

4、见证互联网诞生

1969年8月30日，由BBN公司制造的第一台“接口信息处理机”IMP1，在预定日期前2天运抵UCLA。美国加州大学洛杉矶分校（UCLA）计算机系教授、著名的网络先驱人物克兰罗克带着40多名工程技术人员和研究生进行安装和调试。10月初，第二台IMP2运到阿帕网试验的第二节点斯坦福研究院（SRI）。

经过数百人一年多时间的紧张研究，阿帕网远程联网试验即将正式实施。

不久后，1969年11月，第三台IMP3抵达阿帕网第三节点——加州大学圣巴巴拉分校（UCSB）；1969年12月，最后一台供试验的IMP4在阿帕网第四节点——犹他大学（Utah）安装成功，基本实现了罗伯茨规划的设计蓝图。于是，具有4个节点阿帕网（ARPANet）正式启用，人类社会从此跨进了网络时代。

BBN程序员团队合影：

见证首次互联网连接实验的工作日志：

当时IMP1与主机Sigma-7的连接现场：

5、TCP/IP让网络变成真正的“互联网”

早期的网络并不实用

把两台计算机连在一起，只是迈出了建立互联网的一小步。人们很快发现，如果要把更多的不同型号的计算机，通过不同规格的网络连接在一起，还要让它们能共享内容，就非得发明一套更先进的技术不可。

假如看到互联网发明之初的那股子混乱劲儿，熟练操作着智能手机、利用无线信号进行视频对话的现代人可能会觉得难以置信。阿帕网问世之后，美国军方很快采纳了这一技术，但是，接入网络的电脑越来越多，造成发送信息的计算机很难在庞杂的网络中定位目标计算机。并且，最初的网络缺少纠错功能，数据在传输过程中一旦出现错误，网络就可能停止运行。出错电脑增多，使得网络运行效率大打折扣。
TCP/IP协议诞生

如今大名鼎鼎的两位科学家、TCP/IP协议的发明者——罗伯特·卡恩和文顿·瑟夫就是在这时开始了他们的重要工作。他们恐怕也是这一群拥有“互联网之父”头衔的科学家中知名度最高的。他们都获得过“计算机科学界的诺贝尔奖”——图灵奖，瑟夫还曾任谷歌公司的全球副总裁和首席互联网专家。

两位科学家首先着眼于给每台电脑都分配一个唯一的确定的地址，就像住宅的门牌号一样，有了它快递员才能把包裹准确投递到位——这就是IP。而TCP则负责监督传输过程，一出现问题就发出信号，要求重新传输，直到所有数据安全正确地传输到目的地。这套思想直接导致了一种新设备——路由器的出现。

在1973年问世并被持续不断改进的TCP/IP协议至今仍然是全球互联网得以稳定运作的保证。通过这项技术，两位科学家使信息传输的可靠性完全由主机设备保障，而与连接这些主机的网络硬件的材质与形态无关。人们评价说，TCP/IP技术将最终可以运行在“两个罐子和一根弦”上，甚至可以用信鸽来代替网络。

1974年，人们亲眼见证了TCP/IP协议的成功。在这场实验中，科学家将数据包在卫星网络和陆地电缆之间反复传输，贯穿欧洲和美国的电脑系统，全程9.4万公里，没有丢失一个数据位。同年，美国政府无条件公布了TCP/IP协议的核心技术，世界范围内的互联网浪潮随之兴起。
假设：如果将TCP/IP申请专利，世界首富还会是盖茨吗？

“全世界已经有超过10亿人在使用互联网。” 文顿·瑟夫说，“坦率说，三十多年前研究TCP/IP的时候，我们没有想到这项技术会得到如此广泛的运用。”
“申请专利从实际的角度是行不通的，如果新技术不是无偿和免费的话，人们就会远离我们而去。” 文特·瑟夫坚持将今天互联网成功的原因之一归结于他和罗伯特·卡恩没有申请专利，把TCP/IP视为私有财产。

1973年，文特·瑟夫和罗伯特·卡恩在设计互联网的时候，做出一项重要决定，一定要让电脑和电脑之间的沟通敞开和透明；1975年，开始布设互联网的时候，两人一致决定要把这个礼物贡献给人们，让大家自由的分享。

TCP/IP协议发明人文顿·瑟夫：

6、如今的互联网

如今，TCP/IP协议让互联网越来越远，毫不夸张的说，没有这张“网”的世界将不能成为21世纪。“网”一直处于虑拟世界，看不见、摸不着，连接世界的互联网你有没有想过到底是什么样子的？一起来看看。

看起来是下面这个样子的（由Opte工程组绘制的互联网地图）:

2003年的“互联网”
2010年的“互联网”
2015年的“互联网”
以上图是根据什么绘制出来的？
是基于真实的世界互联网真实路由节点绘制出来的，具体流程如下图所示：

7、通过TCP/IP是如何缩短地球上人与人的距离？

答案是通过各国铺设在海地的通讯光缆实现的。下面一起来看看截至2015年国与国之间通过海底光缆的“连接”情况。

2015年全球互联网跨国通信光缆的连接情况图：

2015年全球互联网跨国通信光缆的连接情况图（中国部分放大显示）：

补充：这张图里可以看到，中国的跨国海底光缆并不多，连接国外的网站延迟这么大也就是情理之中的事了。

一张更吊炸天的全球互联网跨国通信光缆的连接情况图（2015年版）：

好吧，我要是麻花腾，也做一张类似的QQ、微信的连接情况，估计会有拿破仑征服欧洲那样的成就感。。。

8、TCP/IP重新定义了国与国、人与人之间的距离单位

对于互联网世界来说，网络之间的距离可以用“网络延迟”来衡量（单位通常是毫秒），从真实世界的角度讲，正是TCP/IP协议的威力，重新定义了国与国、人与人之间的距离单位，让“连接”变的没有距离感。

你可能会好奇，我们与世界各主要国家的通信延迟到底是多少呢？我们一起来看看下面几个图。

从香港发起的通信，与世界主要节点的延迟示意图：

说明：香港到美国的延迟大约是150ms、到英国超过200ms。

从英国发起的通信，与世界主要节点的延迟示意图：

说明：从英国到中国的延迟大约是200ms。

从美国发起的通信，与世界主要节点的延迟示意图：

说明：从美国到中国的延迟大约是120ms、到日本约80ms（果然是盟(er)友(zi)）。