一、互聯網（Internet）的起源

1、關于ARPANET網絡

互聯網（Internet）的發展源自于計算機通信網絡的發展；而計算機網絡的發展起始于20世紀60年代，它基于分組交換理論。最早將分組交換的理論應用于計算機通信中的實驗是1966年由美國國防部高級研究計劃署（ARPA，Advanced Research Project Agency，后稱DARPA（Defense Advanced Research Project Agency）進行的。當時為了冷戰的需要，美國軍事科研機構試圖開發一個能夠抵擋核打擊的通信基礎設施。這個通信基礎設施以分組交換為基礎，傳輸的數據報（datagram）采用目的尋址方式。

ARPA在20世紀60年代后期投資推進這個網絡的研究和開發，1969年建成了著名的阿帕網（ARPANET），即Internet的前身。最初的ARPANET也沒有完整的網絡協議結構。節點之間的數據傳輸規程被稱為網絡控制程序（NCP，Network Ccontrol Program），后來ARPANET開始在接口上使用標準的X. 25技術。直到在20世紀70年代（1973年）計算機網絡技術最重要的進展之一是以以太網（Ethernet）為代表的局域網技術的發展。硬件網絡技術的不斷分化和新技術不斷涌現，促使DARPA開始推進網絡互聯問題研究，解決不同硬件網絡技術構成網絡的互聯問題，并最終導致了一系列的網絡互聯協議的產生，NCP也逐步被替代，這就是后來的TCP/ IP協議體系。TCP/ IP協議體系的完備，預示著互聯網（Internet）的正式應用。

互聯網（Internet）技術的起源、推廣與發展，與ARPA的大力推動和ARPANET網絡的研究發展密不可分，作用極大。后期的ARPANET網絡絕對是互聯網（Internet）的雛形。

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2、關于TCP/ IP協議體系

互聯網（Internet）的正式應用，是以TCP/ IP協議代替ARPANET的網絡控制程序（NCP）為標志。TCP/ IP通信協議不僅解決了計算機終端之間的通信問題，同時解決了不同計算機網絡之間的互聯互通問題（如起始的ARPANET與Ethernet間的互通）。這正是“互聯網（Internet）”名稱的來歷。

TCP/ IP協議是IP和TCP兩個協議的合稱，在互聯網中，TCP和IP協議習慣上放在一起統稱為TCP/IP協議。因為TCP與IP是支持互聯網的最基本的通信協議，是計算機和相關設備組成互聯網絡的協議體系中最關鍵的兩個。互聯網協議（IP，Internet Protocol）負責將數據報從一處傳往另一處；傳輸控制協議（TCP，Transmission Control Protocol）負責數據的流量控制，并保證傳輸的正確性，如此構成了一個相對完整的互聯網絡模型。TCP/IP協議具有廣泛的兼容性和可伸縮性，可連接不同的計算機網絡協議和不同的網絡設備。

互聯網協議（IP）是互聯網（Internet）通信的最基本、最根本的通信協議，它是專為在分組交換計算機通信網絡的互連系統中使用而設計的。IP提供了傳輸塊（稱為數據報（datagram））從源到目的地的傳輸，其中源和目的地是由固定長度地址標識的主機。有必要時，IP還提供了長數據報的分段和重組。

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二、互聯網的概述

1、定義與概念

實際上，“互聯網（Internet）”名稱在早期被ARPA稱為“Catenet”，意為“鏈式網絡”，在ARPA研究的過程中計算機網絡間的互聯（Internetworking）被凸顯，才被改稱“互聯網（Internet）”。“Internet”是“inter”和“net”兩個單詞的組合，在英語語境中“inter”有“…間”之意，與“net”組合即網間之意。互聯網（Internet）也有直譯為因特網的，也有人稱國際網絡的。事實上在我國國家標準GB/T 32402-2015《通信名詞術語 數據通信 因特網》中同時分別給出了互聯網（Internet）和因特網（Internet）的不同定義，具體詳見下表2-1。

表 2-1：互聯網和因特網的定義

需要指出的是，互聯網（Internet）與公用交換電話網（PSTN）、廣播電視網（CATV）等網絡一樣屬于電信網絡，它是電信網絡的一種應用形態；是電信系統的組成部分，只是近來才出現的一種電信系統。我們知道，電信網絡應用分類是同時從傳輸方式、復用方式、尋址方式和用戶終端的不同應用機理考慮的。互聯網（Internet）只是在這四種通信機理方面與PSTN、CATV等是不同的。然而，通過電信技術的發展，這三種電信網絡是在不斷融合的，尤其是互聯網（突出特點是分組交換）與傳統的電話通信網絡（突出特點是電路交換）的高度融合。

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2、互聯網的參考模型

互聯網（Internet）既是電信網絡的一種應用形態，它也應與國際標準化組織（ISO）定義的開放系統互連參考模型（OSI/RM）相對應。然而，由于互聯網重點在于分組網絡的互聯，它并不屬于“本地網絡”（如以太局域網等），因而它與OSI/RM有對應關系，但卻又不完全相對應，如下圖2-2-1所示，包括應用層、傳輸層、網絡層和網絡接口層四層，這四層是互聯網協議（IP）中（RFC 791）專門明確的內容。下表2-2給出了各層的釋義及與TCP/ IP協議體系的關系。下圖2-2-1給出了對應互聯網OSI/RM四層的互聯網協議層次模型。

圖 2-2-1：互聯網（Internet）與OSI/RM的對應關系

表 2-2：互聯網（Internet）的參考模型釋義及與TCP/ IP協議體系的關系描述

圖 2-2-2：對應互聯網OSI/RM四層的互聯網協議層次模型

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3、互聯網的網絡拓撲

互聯網（Internet）將數據報（datagram）從一個應用程序傳輸到另一個應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。圖中的互聯網模塊（internet module）是主機、或網關、或路由器等的統稱。注意：圖中的網關可以實現互聯網協議（IP），在網絡之間轉發數據報。網關也實現網關到網關協議（GGP）來協調路由和其它互聯網控制信息。在網關中，不需要實現更高層的協議，在互聯網模塊中增加GGP功能即可。

圖 2-3-1：互聯網（Internet）數據報（datagram）的傳輸路徑

表 2-3：互聯網（Internet）數據報（datagram）的傳輸過程描述

鑒于上述互聯網（Internet）將數據報（datagram）的傳輸過程，下圖2-3-2給出了基于TCP/ IP協議體系的互聯網的網絡拓撲；下圖2-3-3給出了基于互聯網模塊（internet module）的互聯網的網絡拓撲。

圖 2-3-2：基于TCP/ IP協議體系的互聯網的網絡拓撲

圖 2-3-3：基于互聯網模塊的互聯網的網絡拓撲

4、互聯網支持的業務

互聯網提供的業務涉及到互聯網的應用層及相關應用程序或協議。互聯網提供的業務的種類及發展，刺激了互聯網的應用與普及。早期的互聯網當初的阿帕網（ARPANET），提供的業務主要是文件傳送（包括文件傳輸協議FTP和簡單文件傳送協議TFTP）和登錄服務（Telnet）。在1972年發明了電子郵件（E-mail）業務（簡單郵件傳輸協議SMTP及郵局協議POP3），E-mail曾經在ARPANET中占據了業務量的絕大部分；同樣E-mail也為ARPANET吸引了更多的用戶。1992年發明的WEB業務為互聯網帶來了爆炸性應用。WEB是一項基于超文本傳輸協議（HTTP）的技術，可以提供分布式超媒體瀏覽服務。第一個基于文本的WEB瀏覽器在1991年發布。而WEB業務真正的發展則始于從第一個圖形界面WEB瀏覽器Mosaic的推出。

另外，互聯網還提供有其它的基本業務，這些是互聯網本身所提供的業務，如果通過IP承載網就可以支持更多的通信業務，包括各類寬帶業務。

三、互聯網的發展演進

總的來說，截止到目前（2023年），互聯網絡（Internet）的發展演進，經歷了三個階段，可用下圖3-0表示。第一階段是以IPv4技術為代表的Internet IP階段。該階段網絡屬于盡力而為型網絡，需要人工運維。第二階段是以多協議標簽交換（MPLS）技術為核心技術的全IP（All IP）階段，該階段網絡屬于靜態策略，半自動運維。而第三個階段就是以IPv6及IPv6+為核心技術的智能IP（Intelligent IP）階段，該階段網絡具有可編程路徑、快速業務發放、自動化運維、質量可視化、SLA保障和應用感知等特點，是我們正在經歷的萬物互聯的智能階段。

圖 3-0：互聯網發展演進的三個階段

1、基于IPv4技術的互聯網

IPv4技術的互聯網是互聯網的起始階段，起始于從國際互聯網工程任務組（IETF）在1981年9月發布RFC 791《Internet Protocol》標準。由于IETF指定該協議的版本號為4，因此該互聯網協議（IP）稱為第4版本的IP，簡稱IPv4。由于IPv4的基本技術特征（主要表現在報文（datagram）格式、協議結構模型等），基于IPv4技術的互聯網，是一個網絡安全和服務質量（QoS）不受保障的網絡，人們戲稱是“盡力而為”型網絡。但它與傳統的采用電路交換的通信網絡相比，由于它采用的分組交換的機理，在復用方式、尋址方式、終端方式等表現不同，因此，IPv4技術的互聯網的一開始出現就受到了人們的青睞和重視，得到了迅速地應用和普及。

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2、基于MPLS技術的互聯網

基于MPLS技術的互聯網是針對基于IPv4技術的互聯網存在的數據包轉發性能低下及服務質量（QoS）難以保障的缺陷而專門提出的。多協議標簽交換（MPLS，Multiprotocol Label Switching）技術是一種在IP骨干網上利用標簽來指導數據報文高速轉發的隧道技術，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網絡中路由設備的轉發速率，從而改進其QoS，但它并沒有對IPv4協議進行本質上的改變，目前已很少使用。

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3、基于IPv6技術的互聯網

基于IPv6技術的互聯網才是對基于IPv4技術的互聯網進行了極大的改進，它是IETF于1998年12月發布了RFC 2460《Internet Protocol, Version 6（IPv6）Specification》標準后，基于IPv6技術的互聯網于1999年開始部署的。它不僅是擁有巨大地址空間，同時，還具有更簡單、更方便、更可擴展、更安全、更高的QoS保證等特征，這些特有的特征，可以高效支撐移動互聯網、物聯網、云計算、大數據和人工智能等領域的快速發展。

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目前基于IPv6技術的互聯網是互聯網發展應用的主流，但處在基于IPv4技術的互聯網和基于IPv6技術的互聯網共存互通的時期。

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