Internet 的基础:TCP/IP 迎来 40 周年

未分类 tobmac 3周前 (09-02) 21次浏览 已收录 0个评论 扫描二维码
Internet 的基础:TCP/IP 迎来 40 周年

40年前,在1981月DARPA公布了TCP / IP协议族,它定义了互联网如何工作的基本规则的最后确定的规范。虽然 TCP/IP 直到 1983 年才被广泛采用,但这个里程碑可以帮助我们理解 TCP/IP 为何如此重要。

什么是 TCP/IP?

TCP/IP 是由 Vint Cerf 和 Bob Kahn 构想的两个主要协议组成的协议套件,传输控制协议 (TCP) 和互联网协议 (IP)。Internet 协议定义了寻址和路由——数据包如何在网络中流动。传输控制协议处理建立连接并确保数据包到达其正确目的地。这两个协议共同创造了现代互联网的基础。

为什么创建 TCP/IP?

在互联网出现之前,美国国防部(通过 ARPA)创建了一个名为ARPANET的计算机网络,将美国政府和全国各地的大学计算机连接起来。ARPANET 于 1969 年上线。在 TCP 之前,ARPANET 使用称为NCP(网络控制程序)的协议在网络上的机器之间建立连接。

根据1981 年 11 月发布的 NCP/TCP 过渡计划 ( RFC801 ),对 TCP/IP 的需求来自多个方面。越来越多的实验性计算机网络开始使用无线电和卫星链接而不是物理线路。此外,组织越来越多地研究本地网络——在同一设施内而不是远距离通信的机器组。ARPANET 的架构师意识到,当时使用的底层协议“不足以”跨越所有这些不同的新型网络。

Internet 的基础:TCP/IP 迎来 40 周年
1980 年 ARPANET 的地理地图。DARPA

与此同时,在 1970 年代,IBM、DEC、AT&T 和 Xerox 等公司创建了自己专有的、不兼容的计算机网络,这些网络分散了信息共享。因此 TCP/IP 套件立即引人注目,因为它代表了一种非专有、免版税、开放式架构的解决方案,只要 TCP/IP 软件在系统上实现,它就允许任何类型的计算机通过任何介质进行通信.

1973 年,Vint Cerf 和 Bob Kahn 开始了 TCP 和 IP 的开发。经过 Cerf、Kahn 和其他人在 1970 年代的发展,DARPA 在1981 年 9 月的RFC文档791793 中发布了有关 TCP 和 IP 的规范,这代表了最终确定的 TCP/IP 框架的首次公开介绍。

TCP/IP 是如何工作的?

TCP 和 IP 是两种独立的技术,它们携手合作,通过异构(许多不同类型的计算机和链接)计算机网络实现可靠连接。

如前所述,IP 处理网络上的寻址机器以及数据块(称为“数据包”)如何到达正确的目的地。TCP 确保数据包无误地到达目的地,提前调用以确保有主机接收信息,如果信息在途中丢失或损坏,则重新传输数据,直到它安全到达目的地。

TCP/IP 的架构师有意将 TCP 和 IP 的实现分开,使网络更加灵活和模块化。事实上,TCP 可以替换为另一种称为UDP 的协议,该协议速度更快,但在不需要 100% 传输准确度的情况下(例如电话呼叫或视频广播)允许数据丢失。

网络工程师将这种模块化设计称为“协议栈”,它允许以最适合本地机器架构的方式独立处理栈中的一些较低层。然后上层可以在这些之上工作以相互通信。在互联网的情况下,这个堆栈通常由四层组成:

  • 链路层——与物理介质(如以太网)一起工作的低级协议
  • 互联网层– 路由数据包(例如 IP)
  • 传输层——建立和断开连接(例如 TCP)
  • 应用层——人们如何使用网络(网络、FTP 等)

处理 Web的协议(例如超文本传输​​协议或 HTTP)位于应用层,它们在 TCP 和 IP 之上工作。由于这个模型,HTTP 不需要知道如何在低级别建立或断开连接——所有这些都由堆栈中较低的协议处理。它构成了一个非常灵活的系统,这也是 TCP/IP 如此成功以及为什么它们仍然是当今互联网主干的原因。

TCP/IP 何时开始使用?

在开发过程中,TCP/IP 早在 1973 年就开始实验使用。随着它的创建者不断完善协议,到 1981 年,Internet 协议 (IP) 从版本 1 到版本 4,这仍然是仍然广泛使用的 IP 版本今天。

尽管 DARPA 在 1981 年 9 月推出了 TCP 和 IP 协议的第一个最终版本(第 4 版),但一些 ARPANET 计算机在一段时间内继续使用早期的 ARPANET 协议(例如 NCP)。与任何根深蒂固的技术一样,改变需要时间,该计划的设计者设计了NCP 和 TCP 之间的过渡期,该过渡期将于 1983 年 1 月 1 日结束。

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Vint Cerf 在 1996 年 8 月发行的 Boardwatch Magazine 的封面上穿着“IP on Everything”T 恤,当时 IP 并不是明显的协议赢家。看板杂志

1983 年 1 月 1 日的“国旗日”(计算发生巨大变化的一天),标志着 TCP/IP 的广泛使用和现代互联网的诞生。即便如此,其他网络协议仍然被广泛使用,直到 1990 年代中期,TCP/IP 才成为某些人所谓的协议大战的明显“赢家” 。

TCP/IP 的未来

目前,大多数互联网运行在 Internet 协议版本 4 上,通常称为“IPv4”。但是1998 年推出了一个名为“ IPv6 ”的更新版本,随着时间的推移,它正在慢慢推出(非常缓慢)。IPv6 最重要的特性之一是支持 128 位地址,允许340 万亿的设备在网络上拥有唯一的 IP 地址。

相比之下,IPv4 支持 32 位寻址,允许超过 42 亿个 IP 地址。虽然 42 亿听起来很多,但在 2010 年代的某个时候,我们已经达到了分配的 IPv4 地址的限制,这取决于您选择如何衡量它。

幸运的是,IPv4 和 IPv6 是可互操作的,因此随着时间的推移,计算机供应商、互联网主机和分配机构在过渡到 IPv6 时有一些喘息的空间。即使进行了所有改进,IPv6 仍将其架构追溯到由 Cerf 和 Evans 于 1973 年开始并于 1981 年完成的相同研究。这是一个相当大的遗产。


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