ARPANET 工作原理

在 ARPANET 之前，大多数计算机系统都由一台巨大的计算机组成——有时大到一整个房间——用户终端直接硬连接到它。终端是某种形式的用户界面，通常由键盘或打孔卡阅读器组成。多个用户可以同时访问计算机，这种技术被称为分时。其他早期网络需要主机之间直接连接，这意味着信息流动的路径只有一条。直接连接限制了这些计算机网络的规模，这些网络被称为局域网（LAN）。

ARPA 希望构建一个能够横跨美国的网络系统，以前所未有的方式连接政府和科学组织。然而，ARPANET 的第一阶段要温和得多：四个位于不同地点的计算机系统将使用现有的电话线和四个接口信息处理器（IMP）连接起来。

ARPA 根据与美国政府预先存在的研究关系选择了最初的计算机站点。每个站点都有自己的工程师团队，负责将站点计算机连接到 ARPANET。最初 ARPANET 结构中的四台主机包括

1969年8月，加州大学洛杉矶分校团队将其主机连接到一台 IMP，即一台 霍尼韦尔 DDP 516 计算机，使其成为四个站点中第一个连接到 ARPANET 的站点。几天之内，这两台计算机就能交换信息。10月，斯坦福团队将第二个 IMP 和主机添加到系统中。10月29日晚上10:30，斯坦福大学和加州大学洛杉矶分校的计算机通过一条每秒50千比特（kbps）的电话线进行了通信。

第一次尝试时，系统在加州大学洛杉矶分校向斯坦福大学计算机发送完整命令之前崩溃了。幸运的是，第二次尝试一切顺利。另外两台主机在1969年底之前加入了网络。科学家们首次能够利用远程位置的多台计算机的力量。

我们大多数人认为互联网是理所当然的。我们可以登录我们的电子邮件并浏览万维网。但当 ARPANET 项目启动时，还没有任何程序或系统可以让不同的计算机共享信息。一切都必须从零开始发明。

ARPANET 团队做出的最重要的决定之一是创建一套主机和 IMP 将遵循的标准化协议系统。一个名为网络工作组的团队成立来承担这项任务。起初，创建过程混乱且脱节。ARPANET 团队开始通过其 RFC 设计和建立这些协议。

在早期阶段，团队认识到需要完成两项具体任务：创建一种让用户远程登录系统的方式，并实现文件在不同机器之间的移动。远程登录后来被称为 Telnet，文件的来回移动成为文件传输协议（FTP）的一部分。团队将这两项协议提交给了项目负责人拉里·罗伯茨 (Larry Roberts)。罗伯茨认为最初的协议不够宏伟，并告诉团队要包含更多功能和流程。

团队开始设计网络控制程序（NCP），这是一个对称的主机-主机协议。简单来说，这是允许计算机在网络内通信以及向网络添加更多主机以使其更大的程序。NCP 还控制 ARPANET 上的数据路径和流量。它确立了使用数字主机地址进行网络通信的实践，是当今域名服务器（DNS）的前身。

ARPANET 还利用了一种革命性的新数据发送方式：分组交换。在分组交换中，主机将每个计算机文件分割成称为数据包的更小片段。数据包传输完成后，这些片段会被重新组装成原始文件。

分组交换在今天的互联网上扮演着极其重要的角色。当计算机将文件分成更小的片段时，信息流经整个系统的速度会快得多。这是因为一个巨大的文件在某个路径中传输会占用大量带宽。而几个较小的数据包可以通过网络内的不同路径传输到同一目的地。如果某个路径因某种原因关闭，受阻的数据包可以找到另一条路径，而其余信息则继续在用户计算机上加载。

ARPANET 允许人们用计算机完成以前从未做过或只能在小得多规模上完成的事情，包括：

电子邮件在 ARPANET 上首次亮相后不久，一些团队成员开始尝试使用邮件列表软件应用程序。很快，ARPANET 上的某个人就可以一步将电子邮件发送给一群人。针对特定主题的邮件列表开始出现。第一个是 SF-LOVERS，这是一个连接 ARPANET 团队中科幻小说爱好者的列表。但 ARPA 不赞成人们将网络用于非官方目的，并要求列表所有者解散所有未经授权的邮件列表。用户后来指出这些列表有助于测试网络的邮件容量，从而说服 ARPA 允许这些列表 [来源：美国遗产杂志]。

1973年，罗伯特·卡恩 (Robert Kahn) 启动了一项他称之为互联网连接的实验——将两个或更多独立的网络组合成一个更大的网络。他开始研究如何将 ARPANET 与国防高级研究计划局（DARPA）的分组无线电网络集成，后者是一个使用无线电波从一台计算机向另一台计算机发送数据的网络。

1983年，ARPANET 正式从 NCP 切换到 TCP/IP 协议套件。正如 ARPANET 的架构和协议预示了互联网的结构一样，用户创建的用于导航和交互网络的应用程序也为当今许多互联网功能铺平了道路。

1969年至1977年间，ARPANET 从一个由四个计算机站点组成的网络发展成为一个拥有111台计算机的网络，这些计算机属于大学、研究机构和军队。ARPANET 使用卫星链路将美国大陆的计算机系统连接到夏威夷和欧洲的计算机。尽管网络不断壮大，但实际上很少有人能访问该系统。总的来说，公众仍然不知道 ARPANET 的存在。

其他 ARPANET 网络开始上线，包括 USENET、以太网、CSNET 和 BITNET。ARPANET 征求意见稿 827 建立了外部网关协议，使得独立的网络能够相互访问，尽管对 ARPANET 的访问仍然仅限于官方用途。1983年，ARPANET 的军事部分从网络中分离出来；它与更大网络的唯一连接是几个电子邮件网关。军方将其较小的网络重新命名为 MILNET，后来成为国防数据网络 (DDN) 的一部分 [来源：Living Internet]。

1986年，五个超级计算机中心组成了一个名为 NSFNET 的网络。不久，NSFNET 发展到将几所大学纳入其网络。其他网络也开始整合为更大的系统。人们将这种更大的网络和网关集合称为互联网。虽然个人计算机时代始于20世纪70年代末，但互联网仍然是大学、企业和政府的资源。

ARPANET 的基础设施开始显现出老旧的迹象。该系统的 IMP 不如其他网络中的计算机节点那样高效或强大。ARPANET 上的组织开始转向其他网络，主要是 NSFNET。1990年，DARPA 终止了 ARPANET 项目。该组织的目标已经实现。美国拥有了一个全国性的计算机网络，它不仅将强大的资源连接起来，而且即使网络的大部分停止工作也能继续运行。更令人印象深刻的是，这个网络现在已经遍布全球，将世界一端的计算机连接到另一端。