Da97c81b92d7a30e9eaf2cc9fca8335f 60年代末期,美國政府與各大學研究機構,幾乎都擁有當時頂尖的電腦設備,但電腦設備之間訊息的傳遞相當複雜及不方便。美國國防部也意識到,把電腦全部擺在一起也不是個辦法,萬一不幸的被炸毀,美國就喪失戰爭主導權,是相當危險的事情,遂有將電腦分布在不同地區的想法。

就筆者寫過幾次網路專題後的感想,真心覺得有必要把網路這個部分向讀者說明白。因為許多網路產品設定的背後,其實需要大量的背景知識支撐;失去了背景理論,讀者也會很難了解為何需要這樣設定,而這些設定又影響了什麼地方?

我們不是要培養CCENT∕CCNA人才,所以內容也不會談到使用命令列操作Cisco路由器、查詢路由表、尋找網路節點錯誤這種較為艱深的部分。但封包的結構、如何繞送這些基礎知識一定會說清楚、講明白。話說正題之前一定要有個引言、主菜前一定有沙拉、教授第一堂課一定會講些五四三⋯⋯此次也將從較為輕鬆地方面開始講起,簡述網路發明的時空背景歷史,以及利用最簡單的例子,使大家概略了解網路是怎麼一回事。所以說,本系列為大概.論,不是大的概論,筆者可不想寫出一堆連自己也看不懂的符咒出來。

開始萌芽的網路

在江湖上有此一說「戰爭為科技之母」,雖然戰爭冷酷無情,多人死傷。但卻可加速經濟發展(前提是沒被打敗)、激發科學家的創意、帶領科技進步。

電腦就是個活生生的例子,現今公認第一台能夠自由改變線路(以現在的眼光來看,就是能夠執行不同的程式),執行通用計算的電子電腦ENIAC,就是戰爭之下的產物,美國陸軍在當時為其主要出資者。

60年代末期,美國政府與各大學研究機構,幾乎都擁有當時頂尖的電腦設備,但電腦設備之間訊息的傳遞相當複雜及不方便。美國國防部也意識到,把電腦全部擺在一起也不是個辦法,萬一不幸的被炸毀,美國就喪失戰爭主導權,是相當危險的事情,遂有將電腦分布在不同地區的想法,就算其中幾台電腦因為某些原因無法正常運作,也僅僅是失去了部分的運算能力,但這些分散在各地區的電腦連結卻又成了個大問題。

ARPANet

在許多時空背景因素之下,便展開了將電腦相互連接的研究。1962年,J.C.R.Licklider提出全球網路的構想,當年稍晚,便離開了麻省理工學院,加入國防部的ARPA部門。ARPANet在當時的架構為分封交換(現在的網路架構也是),算是個相當創新的設計。

當年的時空環境背景,大家對於相互連接這檔事還是以電話為基礎的迴路交換(circuit switching)上打轉。迴路交換的原理,主要建立在1條資源相斥的線路連結,在雙方建立通道、獲得線路使用權之前,是無法交流的。這條通道在建立之時、通訊途中,直到通訊結束,均屬於這2個終端節點所有,別人無法介入,也無法奪取這部分的資源;就算通訊途中沒有訊息傳遞,還是必須佔有2節點之間的線路資源。

分封交換(packet  switching)的出現,使得網路向前跨了一大步,現今以Paul  Baran和Donald  Davies並列分封交換的發明者。Paul  Baran當時任職於RAND公司,依據ARPA的要求,設計1個能夠在戰時存活下來的網路架構,而這個架構就是On Distributed Communications。當時美國軍方依靠高頻無線電溝通,相當容易受到核爆造成大氣中帶電粒子影響,無法通訊;On Distributed Communications的概念很簡單,利用調幅解調的方式,在許多地方鋪設中介器(relay),由於中介器的大量分布,使得節點可以相互支援,某個節點掛了還有另一個節點接手,且同時消滅這麼多個節點也不件容易的事;在實驗中,甚至能在50%的節點失效時,依然持續運作。訊息傳遞方式也因應此種傳播方式,將訊息切成小段,到目的地時再重新組合成有意義的內容。

英國人Donald Davies則是在一次參訪麻省理工學院時,感覺到目前基於電話概念的網路,必須在每2個節點之間維持不中斷的連線,付出成本過高。相對於人類的通話習慣而言,電腦之間的通訊比較接近於瞬間完成,然後一段長時間保持安靜,使用電話網路並不適合。於是心中便萌發出分封交換的構思。返回英國之後,替英國國家物理實驗室建造了第一個基於分封交換的網路。

之後ARPA的ARPANet吸收了這兩者的概念,發展出NCP(network control program)的網路協議,各地的電腦利用稱為IMP(interface  message processor)的分封交換節點進行連結。當然,聰明的你一定馬上就想到,NCP是今日TCP/IP的前身、IMP就是現在閘道器或是路由器的功能。

▲ARPANet草創初期的4個網路節點。(圖片擷取自Computer History Museum)

下一頁:分封交換的好與壞

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NASA
1.  NASA (發表於 2013年12月05日 10:52)
謝謝RF寫這一系列的文章!
小妹大學是讀商管類組的,也從來沒碰過電腦(都請男性友人幫忙處理XD)。畢業後進入做網通的科技公司之後,試著要自學這些網路概念,但不管瀏覽了多少網路文章,都覺得像是天書一樣!
問公司裡的工程師這些入門概念或是路由器和閘道器和無線AP差在哪的這類問題,他們一時也無法解釋和分析其中的差異給一個外行人聽。
這系列的文章對我幫助很大,已加入最愛收藏囉<( ̄︶ ̄)>
希望以後還能看到更多這類深入淺出淺顯易懂的介紹文!^w^~
神風
2.  神風 (發表於 2013年12月05日 22:56)
謝謝RF寫的文章! (≧▽≦)

每次都剛好解決我的問題與疑惑 (≧▽≦)

感謝你 <( ̄︶ ̄)>

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