1. 概述
1. 概述
1.1 因特网及技术催生新时代
本节围绕 “信息社会” 背景，介绍了推动时代变革的关键技术及各国相关国家战略，强调因特网及 TCP/IP 协议的核心地位。
1.1.1 信息化时代
- 技术社会形态演变：渔猎社会→农业社会→工业社会→信息社会（以信息为基础，依赖信息基础设施）。
- 信息社会相关峰会：
- 2003 年、2005 年分两阶段举办 “信息社会世界峰会”，聚焦缩小数字鸿沟和互联网管理改革，通过《日内瓦原则宣言》《突尼斯议程》等文件。
- 联合国将每年 5 月 17 日定为 “世界电信和信息社会日”。
- 中国信息化进程：2015 年信息社会指数 0.4351，处于工业社会向信息社会转型阶段；2020 年前后整体进入信息社会初级阶段。
- 三网融合：电信网、计算机网、有线电视网融合为统一信息基础设施。
1.1.2 关键技术
| 技术 | 定义与特征 | 核心要点 |
|---|---|---|
| 物联网（IoT） | 由 ITU 2005 年提出，实现人 - 人、人 - 物、物 - 物互联，通过感知、网络、应用层架构实现物理世界的智能化管理 | 架构：感知层（感知识别）、网络层（传输互联）、应用层（计算处理） |
| 移动互联网 | 以移动网络为接入的互联网，三要素为移动终端、移动网络、应用服务 | 涉及六大技术领域：应用服务平台、网络平台、终端软硬件、原材料、安全控制 |
| 大数据 | 规模巨大到无法用主流工具在合理时间处理的数据集合，具有 5V 特征（Volume、Variety、Velocity、Value、Veracity） | 核心是从海量数据中提取价值，支撑决策 |
| 云计算 | 2006 年谷歌提出，通过网络按需访问可配置计算资源池（网络、服务器、存储等） | 服务模式：IaaS（基础设施即服务）、PaaS（平台即服务）、SaaS（软件即服务） |
1.1.3 国家战略
- 数字鸿沟：因 ICT 发展不平衡导致的国家 / 群体间差距，本质是创造财富能力的差距。
- 各国战略举例：
- 美国：1993 年 “国家信息基础设施（NII）”、1994 年 “全球信息基础设施（GII）”、2009 年 “智慧地球”、2012 年大数据国家战略。
- 欧盟：2009 年《物联网 —— 欧洲行动计划》、2010 年云计算框架计划。
- 中国：2013 年《“宽带中国” 战略》、2015 年 “互联网 +” 行动计划（11 项重点行动，如互联网 + 协同制造、现代农业）、《中国制造 2025》、2015 年《促进大数据发展行动纲要》等。
1.2 网络互联的动机和技术
本节解释网络互联的核心需求及实现技术，强调 TCP/IP 协议的关键作用。
1.2.1 网络互联的动机
- 分布式系统需求：源于军事需求（如 ARPANET），确保局部破坏不导致全局瘫痪。
- 资源共享需求：局域网因独立性、硬件技术差异、应用目的不同，需互联实现跨网络资源共享。
1.2.2 网络互联技术
- 概念区分：
- 网络互连（interconnecting）：物理层面的连接（底层）。
- 网络互联（internetworking）：物理 + 逻辑连接，使多网络形成有机整体，实现跨网络互操作。
- 核心问题：解决网络异构性（硬件、协议、应用差异）。
- TCP/IP 协议：
- 是因特网协议簇的总称，核心为 TCP（传输控制协议）和 IP（因特网协议）。
- 功能：支持不同硬件、操作系统、分组交换网络的通信，既可用于网络互联，也可用于局域网内部联网。
1.3 因特网的形成和发展
本节按国际和中国两条线，梳理因特网从起源到成熟的关键历程。
1.3.1 国际因特网发展轨迹
- 起源（1960s）：
- 1957 年苏联发射首颗人造卫星后，美国成立 ARPA（高级研究项目署），推动 “分时计算机合作网络” 研究。
- 1969 年 ARPANET 启动，连接加州大学洛杉矶分校等 4 个节点，采用分组交换技术。
- 关键节点：
- 1972 年：NCP（网络控制协议）启用，电子邮件发明，INWG（国际网络工作组）成立（Vinton Cerf 任主席）。
- 1974 年：TCP/IP 协议提出（Vinton Cerf 和 Bob Kahn），解决异构系统通信问题。
- 1982 年：TCP/IP 成为 ARPANET 标准，因特网正式诞生。
- 1986 年：NSFNET 建成（主干速率 56kbps），逐步取代 ARPANET 成为主干。
- 1990 年：ARPANET 退役，因特网进入实用阶段。
- 1991 年：万维网（WWW）由 Tim Berners Lee 发明，首个 Web 服务器和客户机出现。
- 1993 年：NCSA 推出 MOSAIC 浏览器，WWW 通信量激增；美国颁布 “国家信息基础设施法案”。
- 1995 年：NSFNET 被 VBNS 取代，WWW 成为最大服务；Java 语言推出。
- 1996 年：美国启动 “下一代因特网（NGI）计划”；企业网（Intranet）兴起。
- 1998 年：Internet2 计划启动（UCAID 主导），建设高速试验床 Abilene。
- 2000 年后：Web 2.0（博客、RSS、Wiki 等）、物联网、云计算、大数据等技术相继兴起。
1.3.2 中国互联网发展
- 起步阶段：
- 1987 年：发出第一封电子邮件 “跨越长城，走向世界”。
- 1990 年：钱天白注册中国顶级域名 “.CN”，开通国际电子邮件服务。
- 1994 年：中关村教育与科研示范网络（NCFC）通过 64K 专线全功能接入因特网；中国科学院高能物理研究所设立首个 WEB 服务器。
- 骨干网建设：
- 1995 年：中国教育和科研计算机网（CERNET）启动；中国电信、中科院分别建立接入服务。
- 1996 年：中国公用计算机互联网（CHINANET）主干网开通；金桥信息网（CHINAGBN）提供服务。
- 1997 年：CNNIC（中国互联网络信息中心）成立，负责.CN 域名管理等。
- 快速发展：
- 2000 年：中国移动互联网（CMNET）、中国联通互联网（UNINET）投入运行。
- 2004 年：中国下一代互联网示范工程（CNGI）核心网 CERNET2 开通（支持 IPv6）。
- 2010 年：“. 中国” 域名纳入全球根域名体系；三网融合启动。
- 2014 年：首届世界互联网大会在乌镇召开，永久会址确立。
- 发展数据：截至 2016 年 7 月，中国网民 7.10 亿，手机网民 6.56 亿，域名总数 3698 万个，IPv4 地址 3.376 亿个，国际出口带宽 6220764 M。
1.4 有关因特网的组织机构
本节介绍负责因特网管理、标准制定的核心组织及其职能。
| 组织 | 成立时间 | 主要职能 |
|---|---|---|
| 因特网体系结构委员会（IAB） | 1983 年（前身为 ICCB） | 1992 年成为 ISOC 技术顾问，负责技术建议、标准监管、任命 IETF/IESG 成员等 |
| 因特网工程任务组（IETF） | 1986 年（IAB 下属） | 负责中短期技术标准和协议研发，划分为应用、传输、路由等领域，由 IESG 管理 |
| 因特网研究任务组（IRTF） | 1986 年（IAB 下属） | 负责长期技术研究，通过小型研究小组聚焦协议、结构等基础问题 |
| 因特网协会（ISOC） | 1992 年 | 全球因特网协调组织，推动开放性和有益发展，涵盖技术、政策、培训等 |
| 因特网网络信息中心（InterNIC） | 1993 年 | 管理.com、.org、.net 等顶级域名注册；.mil、.gov 由美国政府管理 |
| 中国互联网络信息中心（CNNIC） | 1997 年 | 管理.CN 域名和中文域名，分配 IP 地址和 AS 号码，发布互联网络统计报告等 |
| 因特网名称与数字地址分配机构（ICANN） | 1998 年 | 负责 IP 地址分配、协议标识符指派、顶级域名管理、根服务器管理，2009 年独立于美国政府 |
| WWW 协会（W3C） | 1994 年 | 制定万维网标准，由麻省理工学院、欧洲信息学与数学研究联合会等联合管理 |
1.5 请求注解（RFC）
RFC 是因特网技术文档的核心，记录协议、标准、观点等，是因特网标准制定的基础。
1.5.1 RFC 文档类型与需要等级
- 技术规范（TS）：描述协议、服务、格式等（如 IP、TCP 定义）。
- 适用性陈述（AS）：定义 TS 的使用环境，为 TS 指定 5 个 “需要等级”：
- 必需的（Required）：如 RFC 791（IP），所有系统必须实现。
- 建议的（Recommended）：如 RFC 793（TCP），经验证明应实现。
- 可选的（Elective）：如 RFC 826（ARP），根据需求选择。
- 限制使用的（Limited Use）：仅特定环境适用。
- 不建议的（Not Recommended）：过时或功能有限，不建议实现。
1.5.2 标准化过程
- 前期准备：以 “因特网草案” 形式接受 6 个月非正式评论，未被采纳则移除。
- 标准轨迹（RFC 2026）：
- 提案标准（Proposed Standards）：经审查，可能大幅修改。
- 草案标准（Draft Standards）：稳定，可作为实现基础，需测试验证。
- 因特网标准（Standards）：通过有效实现和运行，获 STD 编号。
- 修订后标准轨迹（RFC 6410）：合并为 2 个成熟级 —— 提案标准→因特网标准（含原草案和标准）。
- 非标准轨迹：
- 实验性（Experimental）：研究开发记录。
- 信息性（Informational）：一般信息，如指南、FAQ（部分为 FYI）。
- 历史性（Historic）：被取代或过时的规范。
- 其他状态：当前最佳实现（BCP）、未知性（UNKNOWN，早期文档）。
1.5.3 RFC 获取与状态变化
- 获取方式：通过 RFC 编辑网站（https://www.rfc-editor.org）以 WWW、FTP 等方式获取。
- 状态关系：
- 新 RFC 可能 “废止（Obsoletes）” 旧 RFC，旧 RFC 编号保留。
- 成为标准的 RFC 获 “STD XXXX” 编号，成为 BCP 的获 “BCP XXXX” 编号。
1.6 下一代因特网
针对现有因特网带宽、安全、QoS 等局限，各国推进下一代网络研究，核心是高性能、高可靠、高安全。
1.6.1 国际计划
- 美国 NGI 计划（1996 年）：目标是将网络速度提高 100-1000 倍，试验床为 vBNS，推动高速网络技术研究。
- Internet2（1998 年）：由 UCAID 主导，为大学和科研机构建立高速网络，支持媒体集成、实时协作等功能。
- 其他国家：加拿大 CA*NET3（首个全国性光因特网）、英国 JANET2、欧盟 GEANT、亚太 APAN 等。
1.6.2 中国计划
- NSFCNET（1999 年）：基于 DWDM 光传输技术的高速试验网络，研究下一代互联技术，2000 年接入 Internet2。
- CNGI（中国下一代互联网示范工程）：由八部委联合领导，2003 年启动，聚焦 IPv6、高速互联等技术。
- CERNET2（2003 年）：纳入 CNGI，2004 年开通，是全国性下一代互联网，支持 IPv6，为科研提供实验环境。
1.6.3 关键技术方向
- 下一代 IP 协议（IPv6，解决 IPv4 地址耗尽等问题）。
- 多协议标签交换（MPLS，提升路由效率）。
- 组播（高效传输多媒体数据）。
- 服务质量（QoS）保证、网络安全、光因特网（IP over DWDM）等。
本章要点
- 物联网、移动互联网、大数据、云计算等技术依赖因特网，是信息社会的核心支撑。
- 网络互联的核心是解决异构性，TCP/IP 协议是实现互联的关键。
- 因特网起源于 ARPANET，经 TCP/IP 标准化、WWW 发明等节点发展为全球网络；中国从 1987 年起步，逐步建成多个骨干网。
- 关键组织如 IETF 负责标准制定，ICANN 管理域名和 IP 地址，CNNIC 负责中国互联网基础资源。
- RFC 是因特网技术文档的核心，标准化过程经历提案、草案（可选）、标准阶段，定义了协议的 “需要等级”。
- 下一代因特网聚焦更高性能、可靠性和安全性，关键技术包括 IPv6、光传输等。