一、互聯(lián)網(wǎng)（Internet）的起源

1、關(guān)于ARPANET網(wǎng)絡(luò)

互聯(lián)網(wǎng)（Internet）的發(fā)展源自于計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展；而計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展起始于20世紀(jì)60年代，它基于分組交換理論。最早將分組交換的理論應(yīng)用于計(jì)算機(jī)通信中的實(shí)驗(yàn)是1966年由美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃署（ARPA，Advanced Research Project Agency，后稱DARPA（Defense Advanced Research Project Agency）進(jìn)行的。當(dāng)時(shí)為了冷戰(zhàn)的需要，美國(guó)軍事科研機(jī)構(gòu)試圖開發(fā)一個(gè)能夠抵擋核打擊的通信基礎(chǔ)設(shè)施。這個(gè)通信基礎(chǔ)設(shè)施以分組交換為基礎(chǔ)，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)報(bào)（datagram）采用目的尋址方式。

ARPA在20世紀(jì)60年代后期投資推進(jìn)這個(gè)網(wǎng)絡(luò)的研究和開發(fā)，1969年建成了著名的阿帕網(wǎng)（ARPANET），即Internet的前身。最初的ARPANET也沒有完整的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議結(jié)構(gòu)。節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)傳輸規(guī)程被稱為網(wǎng)絡(luò)控制程序（NCP，Network Ccontrol Program），后來ARPANET開始在接口上使用標(biāo)準(zhǔn)的X. 25技術(shù)。直到在20世紀(jì)70年代（1973年）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)最重要的進(jìn)展之一是以以太網(wǎng)（Ethernet）為代表的局域網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展。硬件網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷分化和新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，促使DARPA開始推進(jìn)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)問題研究，解決不同硬件網(wǎng)絡(luò)技術(shù)構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)問題，并最終導(dǎo)致了一系列的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)協(xié)議的產(chǎn)生，NCP也逐步被替代，這就是后來的TCP/ IP協(xié)議體系。TCP/ IP協(xié)議體系的完備，預(yù)示著互聯(lián)網(wǎng)（Internet）的正式應(yīng)用。

互聯(lián)網(wǎng)（Internet）技術(shù)的起源、推廣與發(fā)展，與ARPA的大力推動(dòng)和ARPANET網(wǎng)絡(luò)的研究發(fā)展密不可分，作用極大。后期的ARPANET網(wǎng)絡(luò)絕對(duì)是互聯(lián)網(wǎng)（Internet）的雛形。

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2、關(guān)于TCP/ IP協(xié)議體系

互聯(lián)網(wǎng)（Internet）的正式應(yīng)用，是以TCP/ IP協(xié)議代替ARPANET的網(wǎng)絡(luò)控制程序（NCP）為標(biāo)志。TCP/ IP通信協(xié)議不僅解決了計(jì)算機(jī)終端之間的通信問題，同時(shí)解決了不同計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)之間的互聯(lián)互通問題（如起始的ARPANET與Ethernet間的互通）。這正是“互聯(lián)網(wǎng)（Internet）”名稱的來歷。

TCP/ IP協(xié)議是IP和TCP兩個(gè)協(xié)議的合稱，在互聯(lián)網(wǎng)中，TCP和IP協(xié)議習(xí)慣上放在一起統(tǒng)稱為TCP/IP協(xié)議。因?yàn)?/span>TCP與IP是支持互聯(lián)網(wǎng)的最基本的通信協(xié)議，是計(jì)算機(jī)和相關(guān)設(shè)備組成互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議體系中最關(guān)鍵的兩個(gè)。互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議（IP，Internet Protocol）負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)報(bào)從一處傳往另一處；傳輸控制協(xié)議（TCP，Transmission Control Protocol）負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的流量控制，并保證傳輸?shù)恼_性，如此構(gòu)成了一個(gè)相對(duì)完整的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)模型。TCP/IP協(xié)議具有廣泛的兼容性和可伸縮性，可連接不同的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和不同的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。

互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議（IP）是互聯(lián)網(wǎng)（Internet）通信的最基本、最根本的通信協(xié)議，它是專為在分組交換計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)的互連系統(tǒng)中使用而設(shè)計(jì)的。IP提供了傳輸塊（稱為數(shù)據(jù)報(bào)（datagram））從源到目的地的傳輸，其中源和目的地是由固定長(zhǎng)度地址標(biāo)識(shí)的主機(jī)。有必要時(shí)，IP還提供了長(zhǎng)數(shù)據(jù)報(bào)的分段和重組。

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二、互聯(lián)網(wǎng)的概述

1、定義與概念

實(shí)際上，“互聯(lián)網(wǎng)（Internet）”名稱在早期被ARPA稱為“Catenet”，意為“鏈?zhǔn)骄W(wǎng)絡(luò)”，在ARPA研究的過程中計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)間的互聯(lián)（Internetworking）被凸顯，才被改稱“互聯(lián)網(wǎng)（Internet）”?！?/span>Internet”是“inter”和“net”兩個(gè)單詞的組合，在英語語境中“inter”有“…間”之意，與“net”組合即網(wǎng)間之意。互聯(lián)網(wǎng)（Internet）也有直譯為因特網(wǎng)的，也有人稱國(guó)際網(wǎng)絡(luò)的。事實(shí)上在我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 32402-2015《通信名詞術(shù)語 數(shù)據(jù)通信 因特網(wǎng)》中同時(shí)分別給出了互聯(lián)網(wǎng)（Internet）和因特網(wǎng)（Internet）的不同定義，具體詳見下表2-1。

表 2-1：互聯(lián)網(wǎng)和因特網(wǎng)的定義

需要指出的是，互聯(lián)網(wǎng)（Internet）與公用交換電話網(wǎng)（PSTN）、廣播電視網(wǎng)（CATV）等網(wǎng)絡(luò)一樣屬于電信網(wǎng)絡(luò)，它是電信網(wǎng)絡(luò)的一種應(yīng)用形態(tài)；是電信系統(tǒng)的組成部分，只是近來才出現(xiàn)的一種電信系統(tǒng)。我們知道，電信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用分類是同時(shí)從傳輸方式、復(fù)用方式、尋址方式和用戶終端的不同應(yīng)用機(jī)理考慮的。互聯(lián)網(wǎng)（Internet）只是在這四種通信機(jī)理方面與PSTN、CATV等是不同的。然而，通過電信技術(shù)的發(fā)展，這三種電信網(wǎng)絡(luò)是在不斷融合的，尤其是互聯(lián)網(wǎng)（突出特點(diǎn)是分組交換）與傳統(tǒng)的電話通信網(wǎng)絡(luò)（突出特點(diǎn)是電路交換）的高度融合。

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2、互聯(lián)網(wǎng)的參考模型

互聯(lián)網(wǎng)（Internet）既是電信網(wǎng)絡(luò)的一種應(yīng)用形態(tài)，它也應(yīng)與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）定義的開放系統(tǒng)互連參考模型（OSI/RM）相對(duì)應(yīng)。然而，由于互聯(lián)網(wǎng)重點(diǎn)在于分組網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)，它并不屬于“本地網(wǎng)絡(luò)”（如以太局域網(wǎng)等），因而它與OSI/RM有對(duì)應(yīng)關(guān)系，但卻又不完全相對(duì)應(yīng)，如下圖2-2-1所示，包括應(yīng)用層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層和網(wǎng)絡(luò)接口層四層，這四層是互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議（IP）中（RFC 791）專門明確的內(nèi)容。下表2-2給出了各層的釋義及與TCP/ IP協(xié)議體系的關(guān)系。下圖2-2-1給出了對(duì)應(yīng)互聯(lián)網(wǎng)OSI/RM四層的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議層次模型。

圖 2-2-1：互聯(lián)網(wǎng)（Internet）與OSI/RM的對(duì)應(yīng)關(guān)系

表 2-2：互聯(lián)網(wǎng)（Internet）的參考模型釋義及與TCP/ IP協(xié)議體系的關(guān)系描述

圖 2-2-2：對(duì)應(yīng)互聯(lián)網(wǎng)OSI/RM四層的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議層次模型

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3、互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/span>

互聯(lián)網(wǎng)（Internet）將數(shù)據(jù)報(bào)（datagram）從一個(gè)應(yīng)用程序傳輸?shù)搅硪粋€(gè)應(yīng)用程序的操作模型如下圖2-3-1所示，其過程描述詳見下表2-3。圖中的互聯(lián)網(wǎng)模塊（internet module）是主機(jī)、或網(wǎng)關(guān)、或路由器等的統(tǒng)稱。注意：圖中的網(wǎng)關(guān)可以實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議（IP），在網(wǎng)絡(luò)之間轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)報(bào)。網(wǎng)關(guān)也實(shí)現(xiàn)網(wǎng)關(guān)到網(wǎng)關(guān)協(xié)議（GGP）來協(xié)調(diào)路由和其它互聯(lián)網(wǎng)控制信息。在網(wǎng)關(guān)中，不需要實(shí)現(xiàn)更高層的協(xié)議，在互聯(lián)網(wǎng)模塊中增加GGP功能即可。

圖 2-3-1：互聯(lián)網(wǎng)（Internet）數(shù)據(jù)報(bào)（datagram）的傳輸路徑

表 2-3：互聯(lián)網(wǎng)（Internet）數(shù)據(jù)報(bào)（datagram）的傳輸過程描述

鑒于上述互聯(lián)網(wǎng)（Internet）將數(shù)據(jù)報(bào)（datagram）的傳輸過程，下圖2-3-2給出了基于TCP/ IP協(xié)議體系的互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?；下圖2-3-3給出了基于互聯(lián)網(wǎng)模塊（internet module）的互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹?/span>

圖 2-3-2：基于TCP/ IP協(xié)議體系的互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/span>

圖 2-3-3：基于互聯(lián)網(wǎng)模塊的互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/span>

4、互聯(lián)網(wǎng)支持的業(yè)務(wù)

互聯(lián)網(wǎng)提供的業(yè)務(wù)涉及到互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用層及相關(guān)應(yīng)用程序或協(xié)議。互聯(lián)網(wǎng)提供的業(yè)務(wù)的種類及發(fā)展，刺激了互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用與普及。早期的互聯(lián)網(wǎng)當(dāng)初的阿帕網(wǎng)（ARPANET），提供的業(yè)務(wù)主要是文件傳送（包括文件傳輸協(xié)議FTP和簡(jiǎn)單文件傳送協(xié)議TFTP）和登錄服務(wù)（Telnet）。在1972年發(fā)明了電子郵件（E-mail）業(yè)務(wù)（簡(jiǎn)單郵件傳輸協(xié)議SMTP及郵局協(xié)議POP3），E-mail曾經(jīng)在ARPANET中占據(jù)了業(yè)務(wù)量的絕大部分；同樣E-mail也為ARPANET吸引了更多的用戶。1992年發(fā)明的WEB業(yè)務(wù)為互聯(lián)網(wǎng)帶來了爆炸性應(yīng)用。WEB是一項(xiàng)基于超文本傳輸協(xié)議（HTTP）的技術(shù)，可以提供分布式超媒體瀏覽服務(wù)。第一個(gè)基于文本的WEB瀏覽器在1991年發(fā)布。而WEB業(yè)務(wù)真正的發(fā)展則始于從第一個(gè)圖形界面WEB瀏覽器Mosaic的推出。

另外，互聯(lián)網(wǎng)還提供有其它的基本業(yè)務(wù)，這些是互聯(lián)網(wǎng)本身所提供的業(yè)務(wù)，如果通過IP承載網(wǎng)就可以支持更多的通信業(yè)務(wù)，包括各類寬帶業(yè)務(wù)。

三、互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展演進(jìn)

總的來說，截止到目前（2023年），互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)（Internet）的發(fā)展演進(jìn)，經(jīng)歷了三個(gè)階段，可用下圖3-0表示。第一階段是以IPv4技術(shù)為代表的Internet IP階段。該階段網(wǎng)絡(luò)屬于盡力而為型網(wǎng)絡(luò)，需要人工運(yùn)維。第二階段是以多協(xié)議標(biāo)簽交換（MPLS）技術(shù)為核心技術(shù)的全IP（All IP）階段，該階段網(wǎng)絡(luò)屬于靜態(tài)策略，半自動(dòng)運(yùn)維。而第三個(gè)階段就是以IPv6及IPv6+為核心技術(shù)的智能IP（Intelligent IP）階段，該階段網(wǎng)絡(luò)具有可編程路徑、快速業(yè)務(wù)發(fā)放、自動(dòng)化運(yùn)維、質(zhì)量可視化、SLA保障和應(yīng)用感知等特點(diǎn)，是我們正在經(jīng)歷的萬物互聯(lián)的智能階段。

圖 3-0：互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展演進(jìn)的三個(gè)階段

1、基于IPv4技術(shù)的互聯(lián)網(wǎng)

IPv4技術(shù)的互聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)的起始階段，起始于從國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組（IETF）在1981年9月發(fā)布RFC 791《Internet Protocol》標(biāo)準(zhǔn)。由于IETF指定該協(xié)議的版本號(hào)為4，因此該互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議（IP）稱為第4版本的IP，簡(jiǎn)稱IPv4。由于IPv4的基本技術(shù)特征（主要表現(xiàn)在報(bào)文（datagram）格式、協(xié)議結(jié)構(gòu)模型等），基于IPv4技術(shù)的互聯(lián)網(wǎng)，是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)安全和服務(wù)質(zhì)量（QoS）不受保障的網(wǎng)絡(luò)，人們戲稱是“盡力而為”型網(wǎng)絡(luò)。但它與傳統(tǒng)的采用電路交換的通信網(wǎng)絡(luò)相比，由于它采用的分組交換的機(jī)理，在復(fù)用方式、尋址方式、終端方式等表現(xiàn)不同，因此，IPv4技術(shù)的互聯(lián)網(wǎng)的一開始出現(xiàn)就受到了人們的青睞和重視，得到了迅速地應(yīng)用和普及。

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2、基于MPLS技術(shù)的互聯(lián)網(wǎng)

基于MPLS技術(shù)的互聯(lián)網(wǎng)是針對(duì)基于IPv4技術(shù)的互聯(lián)網(wǎng)存在的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)性能低下及服務(wù)質(zhì)量（QoS）難以保障的缺陷而專門提出的。多協(xié)議標(biāo)簽交換（MPLS，Multiprotocol Label Switching）技術(shù)是一種在IP骨干網(wǎng)上利用標(biāo)簽來指導(dǎo)數(shù)據(jù)報(bào)文高速轉(zhuǎn)發(fā)的隧道技術(shù)，也是由IETF提出。需要指出的是：MPLS最初的目的就是為了提升IPv4網(wǎng)絡(luò)中路由設(shè)備的轉(zhuǎn)發(fā)速率，從而改進(jìn)其QoS，但它并沒有對(duì)IPv4協(xié)議進(jìn)行本質(zhì)上的改變，目前已很少使用。

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3、基于IPv6技術(shù)的互聯(lián)網(wǎng)

基于IPv6技術(shù)的互聯(lián)網(wǎng)才是對(duì)基于IPv4技術(shù)的互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行了極大的改進(jìn)，它是IETF于1998年12月發(fā)布了RFC 2460《Internet Protocol, Version 6（IPv6）Specification》標(biāo)準(zhǔn)后，基于IPv6技術(shù)的互聯(lián)網(wǎng)于1999年開始部署的。它不僅是擁有巨大地址空間，同時(shí)，還具有更簡(jiǎn)單、更方便、更可擴(kuò)展、更安全、更高的QoS保證等特征，這些特有的特征，可以高效支撐移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)和人工智能等領(lǐng)域的快速發(fā)展。

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目前基于IPv6技術(shù)的互聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展應(yīng)用的主流，但處在基于IPv4技術(shù)的互聯(lián)網(wǎng)和基于IPv6技術(shù)的互聯(lián)網(wǎng)共存互通的時(shí)期。

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