任何試圖徹底追蹤一件事情起源的做法,都被證明是極為睏難的。首先遇到的難題還不是如何做到真實可靠,而是很難確定從哪裏開始。這就象考察事物的原因,每一個原因又是另一個原因的結果。如此追溯下去,很多時候連我們自己也不知道會被歷史帶到哪裏。
正如許多時候歷史會因為時光的流逝而變得面目全非一樣,當我們今天打開電腦和世界各地的朋友聯繫,通過互聯網絡獲取各種信息的時候,也許很難相信,這個對人類産生如此巨大影響,給人類通信帶來如此巨大革命,使人們比以往任何時候都聯繫得更加緊密的互聯網,竟然是由美國的冷戰機器哺育起來的。
冷戰
從本世紀五、六十年代開始,我們的世界被按照意識形態信仰的不同劃分成了東西方兩大陣營。雙方為了實現各自的“理想”而進行着軍備競賽。與真槍真炮的“熱戰”相比較,這種不見硝煙的“冷戰”在激烈的程度上絲毫沒有減弱的跡象。
具有諷刺意味的是,在40年後,當人們慶幸預期中的世界大戰的陰雲終於煙消雲散的時候,冷戰的雙方卻發現各自都不得不面對自己造出的足以把人類(包括他們自己)毀滅多次的原子彈!
回顧冷戰的初期,美國作為西方陣營的代表在技術上並不占有多大的優勢。
翻開美國人寫的關於互聯網發展歷史的書,或者從互聯網上查找這方面的資料,都少不了提起1957年10月4日蘇聯發射的第一顆人造地球衛星:“Sputnik I”。這顆衛星重約80公斤,差不多每天都要在美國人的頭頂上飛過一次。
喜歡“惡作劇”的蘇聯人似乎覺得這一顆衛星還不過癮,僅僅在一個月之內,1957年11月3日,第二顆人造地球衛星“Sputnik II”又上天了。這顆重達500公斤的衛星,甚至還帶了一隻活狗進入太空做實驗。
再此期間,同樣處在社會主義陣營中的毛澤東主席率中國代表團訪問了蘇聯。
他在一次會上曾經不無譏諷地說:美國人有什麽了不起?蘇聯老大哥把人造地球衛星拋上了天,美國人哪怕拋個山藥蛋上去給我看看。
敏感的美國人把蘇聯的衛星看作是對自己技術落後的嚴重警告,當然要急起直追。1958年1月31日,他們終於把“山藥蛋”給拋了上去。
然而,與美國普通百姓聽到的衛星上天的“喜訊”不同,技術專傢們都非常清楚,這顆象徵意義遠遠大於實際意義的人造地球衛星“Explorer I”,的的確確衹是一個“山藥蛋”!比起蘇聯此前發射的衛星,美國的“Explorer I”實在是小得可憐。這顆衛星衹有8公斤,其重量也許還不如蘇聯第二顆衛星中攜帶的狗!
美國軍隊的通信網絡也令人擔憂。儘管這些網絡按照當時的標準是高水平的,但是,這種由中央控製的網絡從一開始就先天不足:稍有常識的人都會想到,衹要摧毀這種網絡的中心控製,就可以摧毀整個網絡。
因此,在這個意義上,軍隊通信聯絡的網絡化程度越高,受到破壞的可能性也就越大。更何況這種網絡在原子彈面前是如此脆弱,很可能用一顆原子彈就可以切斷整個美國軍隊的聯繫。
美國軍隊的威信和權威,甚至自信心,一下子降到了最低點。
與此同時,美國總統艾森豪威爾從一開始就對“內行領導內行”懷有戒心。
他的國防秘書,52歲的NeiMcElroy就不是軍人,而是個“賣肥皂的”──從一傢一戶推銷肥皂,直到當上能夠生産“一流好産品”的P&G公司的老闆。
也許對於艾森豪威爾將軍來說,與其重視軍人,還不如重視學者。他是第一位在白宮的晚宴中邀請科學家和工程師作佳賓的美國總統。而且,他還總是把這些人稱作“我的科學家們”。用國傢科學院院長D.W.Bronk的話說,總統“經常喜歡把自己當作是我們中的一員”。
在蘇聯的第一顆衛星上天後第10天,總統就召集他的科學顧問們進行了長時間的討論。
1957年11月20日,蘇聯的第二顆衛星上天後僅半個月,那個“賣肥皂的”正式對國會說,再也不能無組織、無計劃地行事了。他打算成立一個機構,總體負責對國防科學的研究。
1958年1月7日,在美國的“山藥蛋”被拋上天之前不到1個月,艾森豪威爾總統正式嚮國會提出要建立國防高級研究計劃署“DARPA”(Defense Advanced Research ProjectAgency,這個機構在開始的時候也經常被稱為“ARPA”)。希望通過這個機構的努力,確保不再發生毫無準備地看着蘇聯的衛星上天,這種讓美國人尷尬的事。
兩天以後,艾森豪威爾就在他的《國情咨文》中強調:
“我今天並不打算對危險的軍備競賽做出判斷。然而,有一件事是非常清楚的。不管他們現在怎樣,美國打算讓他們停住。”
美國國防高級研究計劃署
1958年初,52歲的Roy Johnson被任命為DARPA的第一位主任。僅僅5天之後,國會的資金就撥了來。520萬美元的撥款,2億美元的項目總預算!這是1958年初給DARPA開張的最好賀禮。當時的2億美元可是個天文數字,幾乎所有人都被驚着了。如果進一步考慮到當時的中國還處於“大躍進”時代,就可以更深刻地理解這筆資金的歷史意義。
毫無疑問,美國要確立自己在軍事上的絶對領先地位,他們的態度是極為認真的。
我們很難看到一傢機構,能夠象DARPA那樣對新科學技術如饑似渴到這種程度。
從成立的第一天起,DARPA就在不斷地為美國軍隊尋求最新的科學與技術。他們對此絲毫不加掩飾,衹要是新技術,衹要有可能用於軍事目的,就會引起他們的興趣。
即使我們今天通過互聯網訪問美國國防高級研究計劃署的網頁(http://www.arpa.mil/),仍然能夠看到這個部門公開強調其“首要職責是保持美國在技術上的領先地位,防止潛在的對手不可預見的技術進步。”他們公開宣稱,DARPA的任務就是:
“為美國國防部選擇一些基礎研究和應用研究以及發展計劃,並對這些研究計劃進行管理和指導。追蹤那些危險性和回報率都很高的研究和技術,而這些技術的成功將使傳統軍隊徹底改變面貌。”
值得註意的是,將近40年的成功努力並沒有使美國人掉以輕心。時至今日,儘管冷戰早已結束,儘管當時的“潛在對手”蘇聯在與美國的軍備競賽中被徹底打跨,但是美國國防部的高級研究計劃署仍然存在,並且還在卓有成效地工作。
而美國的下一個‘潛在對手’是誰,則是“司馬昭之心,路人皆知”的。
很清楚,DARPA的成功靠了3個基本法寶。首先是國傢對軍事科學與技術的研究投入了巨額資金,因此可以組織大型的、不一定立即取得成效的科學研究項目;
其次,對這些資金的使用和管理是公開進行的,大傢都有權力和機會為美國的強大獻計獻策,這樣就可以隨時吸納最新的思想和最新的技術;而DARPA的管理則是針對項目,而不是針對人來進行的,因此免去了人浮於事的弊病。
DARPA對軍事科學研究的投資一直是大手筆。因為他們知道,在科學技術領域投資的潛在回報要比直接生産領域的資金回報要高得多。況且,這種投資還事關美國在國際軍事力量對比中的地位。
即使是在冷戰早已結束的今天,DARPA也仍然保持着對軍事科學與技術的巨額投入。1996年,僅僅作為美國國防部中的許多部門之一,DARPA的整個研究經費居然達到22億69百多萬美元,其中用於電腦係統和通信技術3億61百多萬美元,用於信息科學領域22百多萬美元,如果再加上用於指令控製信息係統、導彈製導等領域的5億8千多萬美元,當年DARPA用於電子戰和信息技術方面研究的經費占到其總投資的40%以上!由此也可以看出DARPA對這類敏感技術的重視程度。
步入1997年,DARPA的預算經費仍然保持在一個相當高的水平,總預算金額達到21億4千萬美元以上。僅DARPA下屬的信息係統辦公室ISO(Information System Office)就有17個研究項目,其中有的項目需要1-3年完成。即使這些項目都不會提前完成,按3年的時間平均分配款項,1997年DARPA信息係統辦公室的研究經費至少也有1億26百萬美元。
凡是使用過互聯網的人都知道,目前的網絡已經非常擁擠。當世界上許多國傢還在設法瞭解和掌握目前的互聯網技術,有的國傢甚至對互聯網的內部技術知之不多的時候,美國的國防高級研究計劃署已經準備在1998年和1999年各投資4千萬美元來研究和開發下一代互聯網技術(Next Generation Internet)。
有了DARPA這樣的部門,許多本來需要高額投資,而又不一定立即得到回報的項目,就有了開發的可能。並且,由於這種開發屬於國傢行為,在資金和技術設備上都可以有相當可靠的保證。同樣,也正因為是國傢行為,纔可能有一個比較高的起點,而不至於僅僅是一種短期行為。這一切,正是美國軍隊保持在世界上的領先地位的技術基礎。
相比之下,就連英國的一些電腦專傢也在感嘆他們研究經費的不足。
本來,英國的信息技術産業應該比目前的狀況要好得多。互聯網的理論基礎是“包交換”(我們將在後面詳細介紹),最初提出這一理論的既有美國的一批科學家,也有英國國傢物理實驗室(NPL:National Physical Laboratory)的Donald Davies和RogerScantleburg。
就連“包交換”(Packet Switching)這個詞也是英國人首先提出來的。
而現在,儘管英國在電腦和互聯網技術方面比歐洲和亞洲的許多國傢要強得多,但是卻遠不如美國。BBC電視一臺1997年2月曾采訪曼徹斯特主持研製第一臺電腦的人,並且問起英國互聯網落後的原因。他當時不無感嘆地說,英國每周有無數的人花掉數百萬英鎊買六合彩(一種彩票),可就是沒有象美國那樣把大筆的資金投入到信息技術領域。這樣下去,英國當然會落後。而他本人所能做的,也衹是在這個喜歡懷舊、有着衆多世界一流博物館的國度裏,再設法建立一個電腦博物館,讓人們記住英國往日的輝煌。
顯然,思想是需要鼓勵的。新的思想、新的技術的産生,需要寬鬆的社會環境、良好的生活環境和具有充分資金保證的研究環境。
同時,DARPA的研究也一直保持着公開性,任何人都可以通過互聯網聯入DARPA的網頁,察看其研究項目。每一個項目都有詳細的說明,其中包括用途、要求,以及項目的預算金額等等。
這些項目的範圍也非常廣泛,既有真正用於軍事目的的項目,也有基礎科學的項目。其中不僅包括材料科學、海洋科學、物理學和化學這些有可能直接用於軍事的項目,甚至還包括數學這樣的基礎科學!
而且,DARPA的基本態度是:不管公司大小,衹要對某個項目感興趣就可以參加申請,衹要你有新的想法,他們就想聽。他們甚至還專門為中小公司設立了欄目,以便這些中小公司能夠用自己的成果為美國軍隊服務。
DARPA的管理也具有特色。作為一個政府的研究機構,DARPA既沒有正式的研究室,也沒有實驗室,更沒有廠房,然而卻吸引着大批科學家在各自的實驗室裏為DARPA的科研項目進行研究,並且有着大量的科研成果,不斷地為美國軍隊提供着最新的技術。
由此可以看出,DARPA實質上是一個研究管理部門,起着組織、管理軍事科學研究的作用。這是一種“對事不對人”的管理,也就是說,DARPA管理的是科研項目,而不是管理人。雖然已經有了非常雄厚的資金保證,然而“好鋼用在刀刃上”卻是放之四海而皆準的道理。花錢來雇人,得到的是一種可能性,也許能把研究的項目做好,也許卻不能。而花錢來做事,就往往能收到事倍功半的效果。
而這種對科研的管理,衹需要既有科學技術的洞見,又有組織能力的人來牽頭就可以有很高的效率。從後來互聯網的發展可以看出,DARPA確實找到了合適的人選。
利剋裏德爾
1962年10月,成立剛4年的DARPA,請來了J.C.R.利剋裏德爾(Joseph CarlRobnett Licklider),領導對指令和控製技術的研究(CCR:Command and ControlResearch)。
不同尋常的是,作為一個指導電腦科學研究的部門,CCR辦公室的第一位主任利剋裏德爾卻根本不是電腦專業出身。
他1915年生於聖路易斯,是個受到溺愛的獨生子。6英尺高,長了一頭棕色的頭髮和一對藍藍的大眼睛。他從小喜歡模型飛機,立志長大要當科學家。
然而,要當哪方面的科學家卻拿不定主意。利剋裏德爾興趣廣泛,先是化學,然後是物理學,後來又對美術感興趣。最後,纔迷上了行為心理學。他的興趣廣泛是出了名的。後來,他甚至經常對年輕人提議,千萬不要簽署超過5年的合同--誰知道5年後興趣又在什麽地方。
1942年,利剋裏德爾在羅切斯特大學(University of Rochester)獲得行為心理學博士學位,先在斯沃思莫爾學院(Swarthmore College)擔任助理研究人員,後來又到哈佛大學當上了心理聲學實驗室(Psycho-acoustic Laboratory)的研究人員。在那裏,一直擔任講師的職務到1951年。隨後,他又去了麻省理工學院,在那裏從事對“聽”和“說”的研究。
他的辦公室在林肯實驗室的地下室。當時,這個地下室的所有房間都開着門,衹有一間例外。一個年輕的電腦專傢Wesley Clark,經過許多天的猶豫之後,終於决定開門進去看看。結果,利剋裏德爾正在裏面做心理測驗的實驗。Clark告訴利剋裏德爾,用他的TX-2電腦也可以得出同樣的結果。
一下子,他們成了好朋友,利剋裏德爾的興趣也轉到了電腦上。這臺TX-2電腦有64K的內存,相當於我們今天放在口袋裏的小計算器。可是在當時,電腦操作人員衹能穿行在它的“肚子”-因為,這臺電腦占了整整兩個房間!即使對於象利剋裏德爾這樣高智商的人來說,操作一臺電腦也不是一件容易的事。有許多東西需要學習。
看來,利剋裏德爾是個非常有遠見的人。許多發達國傢直到90年代初還一直圍繞着模擬設備進行研究。而利剋裏德爾的興趣,從1957年開始,就從模擬設備轉嚮了數字化設備。在此期間,他加入了BBN公司(BoltBeranek and Newman,Inc.),正是這個公司後來為互聯網設計和製造了最早用來聯網的電腦。
連利剋裏德爾决定到DARPA就任的過程也頗具傳奇色彩。Katie Hafner和MatthewLyon在《留住魔跡(?)的地方-互聯網的起源》(“Where Wizards Stay Up Late──The Origins of the Internet”,Simon &Schuster公司1996年版)一書中,介紹了當時的情況。
1962年,DARPA的第三位主任,Jack Ruina,叫上了正在BBN工作的利剋裏德爾以及他的朋友和同事,正在林肯實驗室工作的Fred Frick討論在DARPA建立一個部門來研究“指令與控製”技術。
利剋裏德爾本來衹是想去聽一聽的。可是很快就被這個問題吸引住了。在他看來,“指令與控製”的問題,也就是“人-機交互作用”(Human-Computer Interaction)的問題。而這正是他感興趣的問題。
然而,感興趣是一回事,從事這方面的工作則是另一回事。不管是利剋裏德爾還是Frick都很忙,都有自己的工作,脫不開身。而“指令與控製研究”又那麽重要,在Ruina的堅持下,兩人衹好靠扔硬幣來决定誰放下手頭的工作去領導這個部門。
說起來,利剋裏德爾是“命該”去國防部。在由硬幣“决定”了他的新工作之後,利剋裏德爾提出了兩個條件:第一,他衹在DARPA工作兩年,隨後還要回BBN。第二,他需要能夠全權處理這個部門的事,別人不得干涉。
後來的事實證明,DARPA找他挂帥這個關鍵部門可真是找對了人。
利剋裏德爾為人隨和。所有初次見他的人都被告知不必叫他的全名,衹要稱他“利剋”就行。許多人都對他容易相處的性格留有極為深刻的印象。
作為國防部的一個官員,利剋裏德爾和軍方有着廣泛的聯繫,這使他可以從軍事預算中為學術研究搞到大筆的資金;而作為一個學者,他又和學術界密不可分,他的學術背景,使他有可能給紀律森嚴的美國軍隊帶來校園中學術自由的空氣。正是利剋裏德爾的努力,直接推動了DARPA對信息技術領域持久而有效的大筆投資。正是由於他的影響,使一批精英能夠聚集在DARPA的旗幟之下;也正是由於他的影響,DARPA纔可能信任這批精英,並且不對他們規定具體的研究目標,使天才們有了自由發揮的可能。
當時的一位研究人員Alan Perlis後來回憶道:
“我想,我們都應該對ARPA很滿意。因為,ARPA並沒有專門要求我們做這做那──比如讓我們做工作站。從來沒有這樣的訂單:‘我們需要一個關於工作站的計劃’。天知道,要是他們真的那麽要求的話,他們會收到一大堆關於工作站的計劃。我想,一定是由於利剋裏德爾,纔使ARPA明白了衹要讓一些出色的人在一起研究電腦,就會得出優異的成果。”所以,“我們都欠ARPA很多,因為他們並沒有硬性規定我們的任務。我願意相信,軍隊的目的就是支持ARPA,而ARPA的目的則是支持學術。”(http://www.cs.columbia.edu/~hauben/netbook/eh4_Arpa2Uesnet.html)
後來,利剋裏德爾本人在回憶當時的情況時也說:
“我認為最主要的是ARPA讓一些優秀的人聚集在一起。我想,就是這麽一回事。這比單純聚集一批人來做某一件具體的事重要得多。這種組織本身就很重要,使大傢有了競爭,也有了合作。而這種競爭與合作在具體的研究領域中就發揮了作用。”(同上)
1962年10月1日,當利剋裏德爾第一天到DARPA走馬上任的時候,秘書告訴他,今天有一個約會。原來,約見的是預算辦公室的官員。不僅利剋裏德爾沒有準備,就連那些官員們也沒有準備。他們甚至不知道利剋裏德爾是第一天上班,當然沒有什麽好匯報的。
儘管如此,利剋裏德爾還是興致勃勃地嚮他們介紹了自己的想法和抱負。而預算官員們則告訴他,可以按計劃給他9百萬美元,另外還有5百萬美元的機動款!
後來利剋裏德爾回憶這次會見:
“我告訴他們我所激動的事情。看來這起到了作用,因為他們都對此感興趣。
並且,當我們結束會談的時候,他們一分錢也沒有削減我的預算。”
寬鬆的環境,使得思想可以展開翅膀。有的時候,“外行領導內行”也確實可能成為行之有效的辦法。利剋裏德爾本人的行為心理學的背景,使他有可能超越當時對“計算機”的狹隘理解,對電腦提出了全新的概念。
電腦不是計算機!
即使是現在,中國許許多多的報刊、雜志、書籍仍然把“Computer”翻譯成“計算機”,中國的大學中也不乏“計算機係”。然而,早在60年代,利剋裏德爾就強調,電腦(Computer)不是計算機(Calculator)。
作為一個行為心理學家,利剋裏德爾極為重視電腦的重要性,始終強調人類利用電腦的美好遠景。他的理想就是要讓電腦更好地幫助人們思考和解决問題。
1960年,利剋裏德爾發表了題為“人-機共生(Man-Computer Symbiosis)”的一篇文章。在文章中他寫道:“用不了多少年,人腦和電腦將非常緊密地聯繫在一起。”利剋裏德爾的預言簡直讓人吃驚,他甚至認為,在不遠的將來,“人通過機器的交流將變得比人與人、面對面的交流更加有效。(着重號是由引用者加上的)”要不是有當時的文章為證,誰能相信,早在1960年,就有人這樣想?如果不是信息技術和互聯網發展到了今天,他的這些預言對於一般人來說,也許更象是天方夜譚。而利剋裏德爾則始終認為,通過電腦網絡,人與人的交流將比以往任何時候都更加容易得多,當“心靈碰撞的時候,新的思想就産生了。”(IRE Transactions on Human Factors in Electronics,March 1960,第4-11頁)
也正因為重視電腦在人類交流中的作用,利剋裏德爾對於當時DARPA請他指導完成的“指令與控製研究”(CCR)計劃並不滿意,對於擔任這項技術開發研究的係統發展公司(SDC:System Development Corporation)也極為不滿。他後來在一次采訪中談到,“我感興趣的是要建立一種全新的工作方式,而係統發展公司的研究衹是在改善我們已經做的事情。”
按照後來“結束DARPA的報告”(DARPA停止使用ARPANET時寫的一個報告)中的說法,利剋裏德爾是要從事“在高技術領域中最基礎的研究”(“DARPA原始資料”Ⅲ-7),而不僅僅是要改造舊的係統。為了轉變他在DARPA所領導的辦公室的工作方式和作風,他甚至把該辦公室也更名為“信息處理技術辦公室”(IPTO:
Information Processing Techniques Office)。
用了不到半年的時間,利剋裏德爾就把全美國最好的電腦專傢們聯繫起來了。
其中包括斯坦福大學、麻省理工學院、加州大學洛山磯分校、加州大學伯剋利分校,以及一批公司。大傢都圍繞在DARPA的周圍。在當時,不僅沒有互聯網,就連建立ARPANET的想法也還沒有出現。利剋裏德爾就已經給他的這批人馬起了個“綽號”叫作:“銀河間的網絡”(Intergalactic Network)。
後來接替利剋裏德爾在IPTO的職務的Robert Taylor回憶道:
“利剋裏德爾是最早理解到用戶在分時係統中可以建立起團體精神的人之一。……
他使大傢很容易地想到了團體中的交互關聯。”(“DARPA原始資料”,Ⅲ-21)
有的研究資料認為,利剋裏德爾開始並沒有意識到電腦對於人類交流的作用。
這顯然言之無據。作為一個行為心理學家,利剋裏德爾從一開始就註重電腦對於人類交流的影響,強調通過電腦來建立人們的“團體精神”(spirit of community),他與一般的電腦專傢的區別也正在於此。利剋裏德爾和Robert Taylor還專門寫過一篇“電腦作為一種交流的設備”(The Computer as a Communication Device)的文章,討論電腦在人類交流中的作用。他的這些思想無疑對建立DARPA最初的指導思想起了重要作用。
“信息處理技術辦公室”與一般電腦研究部門的區別,也可以從另一個角度得到證明。1963年,“信息處理技術辦公室”剛成立的時候,DARPA的負責人曾經對這個部門的作用有過疑問。在他們看來,如果電腦工業部門能做,DARPA就沒有必要去做了。“如果這件事值得做的話,電腦工業部門就會去做。那麽我們也就沒有必要支持這樣的事。”(DARPA原始資料,Ⅲ-23)
他們顯然沒有理解到,“信息處理技術辦公室”的工作從一開始就不是電腦工業部門想到要做的。因為,這個辦公室不僅僅是研究電腦技術問題,而是要使電腦成為人類交流的工具。正如“結束ARPANET的報告”中寫的那樣:
“ARPA的目標是使電腦成為人們進行交流的中介,”而“電腦工業主要還是把電腦看成是運算的工具。這一成見甚至在他們最近設計的通信係統中也有所表現。”……“哪怕是在大學中,或者至少是在一部分大學中,很多人仍然堅持把電腦看作是運算工具的概念。”(DARPA原始資料,Ⅲ-24)
所謂“交流”當然不可能是一臺電腦的交流。要想交流,就必須建立網絡。
1964年9月,在弗吉尼亞召開了第二屆信息係統科學大會。會議期間,Larry Roberts和利剋裏德爾、Fernando Corbato以及Alan Perlis進行了非正式的交談,確認了這樣一個基本原則:
“我們目前在計算機領域面臨的最重要的問題是網絡,這也就是指能夠方便地、經濟地從一臺電腦連接到另一臺電腦上,實現資源共享。”(http://www.cs.columbia.edu/~hauben/netbook/ch.4_Arpa2Usenet.html)
實現這一理想的光榮使命,歷史性地落到了美國國防部的高級研究計劃署、信息處理技術辦公室(IPTO)的肩上。在當時,為DARPA建立網絡期間擔任IPTO主任的有:利剋裏德爾(1962-1964年)、Ivan Sutherland(1964-1966年)、Robert Taylor(1966-1969年)和LawrenceRoberts(1969-1973)。在1974-1976年期間,利剋裏德爾又殺了個回馬槍。而這次接替他的則是C.Russell(1976-1979年)。
1966年對於DARPA來說,是個重要的年頭。Robert Taylor擔任了IPTO的主任。
而DARPA的主任也換成了來自奧地利的物理學家Charles Herzfeld。這個Herzfeld是個出名大方的人。有笑話說,如果你對研究計劃有好想法,衹要去找Herzfeld,用不了30分鐘就可以弄到錢!
《關住魔跡的地方-互聯網的起源》一書介紹了DARPA建設網絡的第一筆資金是怎麽來的。1966年中的一天,Robert Taylor去找Herzfeld。問題很明顯:與IPTO合作的人都越來越要求有更多的電腦。已經不可能花這麽多錢了。況且,大傢也需要互相瞭解各自的工作,並且最好能互相合作。這就需要想辦法把電腦連起來。
Herzfeld問:“這是不是很難?”
回答:“哦,倒並不難。我們已經知道該怎麽做了。
“好主意!接着往下做吧。現在已經為你的預算又增加了100萬美元。趕緊去幹吧!”
當Robert Taylor從Herzfeld的辦公室出來的時候,多少帶有一點遺憾,自言自語地說:“這纔談了不到20分鐘啊!”
然而,僅僅有了錢還不夠,需要找到一個能夠完全領會利剋裏德爾建立網絡的思想,並且能夠把這一思想貫徹到底的,優秀的、有遠見的電腦工程師
三顧茅廬
儘管Taylor的心裏早已盤算好,Larry Roberts就是為DARPA設計網絡的最佳人選;可是,後來的事實卻證明,請Roberts來為DARPA工作,要比當年劉備“三顧茅廬”請諸葛亮還難。
Larry Roberts是耶魯大學一位化學家的兒子。先到麻省理工學院,學會了擺弄那裏的電腦TX-0。後來,又去了林肯實驗室,為當時最先進的電腦TX-2編了全套的操作係統程序。
在他時常害羞的表情後面,往往藏着深邃的思想。他不善交往,即使是在他身邊工作的人,也幾乎不知道他的個人生活。然而,大傢都承認,他是一個天才。
許多人努力工作一輩子也無法達到他28歲就達到的成就。
不少人曾經有這樣的經歷:他們對Roberts解釋自己多年來的工作,而Roberts衹需要用幾分鐘就把問題的要害弄清楚了。然後,晃幾下腦袋,把自己對這一工作的看法和建議講出來。
他喜歡接受挑戰。他的一個同事介紹說,儘管Roberts的閱讀速度非常快,他還是參加了專業的快速閱讀訓練。經過訓練,他的閱讀速度達到每分鐘3千個英文字。“他可以拾起一本精裝書,10分鐘就讀完。這就是典型的Roberts風格。”
可是,當Taylor專程到位於波士頓的林肯實驗室請Roberts的時候,Roberts的態度卻不那麽積極。條件是夠優厚的了:Roberts可以有足夠的錢來“自行其事”,並且有可能擔任IPTO辦公室未來的主任。但是,他的回答衹是“讓我再想一想。”
Taylor當然明白,這是婉言拒絶的意思。本來,可以再找其他的人選,可是他心裏也非常清楚,再沒有什麽人比Roberts更合適的了。
幾個星期後,Taylor再次請Roberts出山,而得到的回答卻更加明確:林肯實驗室的工作已經夠令人滿意了,沒有必要去華盛頓。
Taylor找他們這個領域的精神領袖利剋裏德爾討論除Roberts之外的最佳人選。
可是,想來想去,這個職位還是非Roberts莫屬。
在此之後,Taylor幾乎每兩個月要給Roberts打一次電話,苦口婆心地勸他為國傢效力。
在所有這一切努力都失敗之後,1966年底,Taylor又來到他的上司,Herzfeld的辦公室。這次談話不是為了要錢,而是為了要人,並且,這次談話的時間也超過了20分鐘。看來,找一個合適的人選來工作,比找錢還要難得多。
幸好,求賢若渴的Herzfeld不僅出手大方,而且把人調過來工作的本事也很大。
Taylor問他的上司:“DARPA是不是每年把自己50%以上的資金都給了林肯實驗室?”
Herzfeld感到這個問題有點莫名其妙,反問道:“是又怎樣?”
Taylor把自己多次屈尊求Roberts出山的經歷講了一遍。Herzfeld是個明白人,當然一聽就知道了。他拿起電話,撥通了林肯實驗室主任的辦公室。道理再簡單不過了,讓Roberts來國防部工作,既符合國傢的利益,也符合林肯實驗室的利益。
國傢每年給林肯實驗室那麽多錢,當然是為了實驗室的工作,如果Roberts真的不能來,那麽……。
這聽起來簡直就是訛詐。可是,為了國傢的利益也就顧不上許多了。兩個星期以後,Roberts就坐在了美國國防部高級研究計劃署信息處理技術辦公室的桌前,開始了新的工作。
在利剋裏德爾重視網絡的思想指導下,Larry Roberts積極策劃建立網絡的工作。1967年10月,在ACM關於“操作係統原理研討會”上,刊印了L.Roberts寫的第一份建立網絡的計劃。當時,為了建立這個網絡,一共有16個小組在進行研究。
最初的目標主要有兩個:一個是建立這16個工作小組都能接受的電腦接口協議;另一個是設計一項新的通信技術,使當時16個網站上的35臺電腦相互之間可以每天傳輸50萬份信件。
1968年6月3日,“信息處理技術辦公室”DARPA遞交了“資源共享的電腦網絡”(Resource Sharing Computer Networks)研究計劃。僅僅過了不到20天,在當月的21日,DARPA就正式批準了這個計劃。預算金額達50萬美元。該計劃將使聯入網絡的電腦中心和軍隊都能獲益。
當時他們有一批很好的電腦來進行實驗和研究。如果說DARPA對整個研究項目還有一個總體計劃、而不是放任自流的話,這個計劃的近期目標就是圍繞“資源共享的研究計劃”,讓DARPA的電腦都能夠互相聯絡起來。因此使大傢可以相互分享研究成果。既然整個研究是在美國國防高級研究計劃署的組織下進行的,那麽,這個網就叫做“ARPANET”,也就是“國防高級研究計劃網”。而Larry Roberts後來也就當之無愧地被人們稱作是“ARPANET之父”。
阿帕網
就象打開了潘朵拉的魔盒,就象亞當和夏娃偷吃了禁果,就象嬰孩被註入了生命,ARPANET一旦投入運營就有其自身發展的規律,而後來發生的一切事情就幾乎都是順理成章的了。
最早的ARPANET是1969年在加州大學和斯坦福研究院的4個節點(node)之間正式運行的。兩年之後就有19個節點、30個網站聯了進來。再過兩年,也就是1973年,ARPANET上的節點又增加一倍,達到了40個。
1975年,ARPANET交由國防通信署(DCA:Defense Communications Agency)
進行管理。
到了70年代末,負責DARPA關於ARPANET項目的是Vinton Cerf。他被一些人稱為“互聯網之父”。為了使大傢更好地配合工作,Vinton Cerf意識到需要建立相關的組織來管理開發研究工作。於是,一係列組織也相繼建立起來。首先是由加州大學的PeterKirstein負責的國際合作處(ICB:International Cooperation Board),協調與歐洲一些合作夥伴關於衛星包交換(Packet Satellite)的研究;然後,又建立了互聯網研究小組(Internet Research Group),研究總的信息交換環境;以及在Dave Clark領導下的互聯網設置管理處(ICCB:Internet Configuration Control Board),幫助Vinton Cerf來管理互聯網。
1983年,當Barry Leiner接替Vinton Cerf的工作之後,看到迅速增長的互聯網需要更進一步加強管理。於是又建立了互聯網活動處(IAB:Internet Activity Board),並且解散了互聯網設置管理處(ICCB),原來在ICCB任主席的Dave Clark,還繼續在IAB任主席。
1985年又建立了Phill Gross領導下的互聯網工程任務處(IETF:InternetEngineering Task Force)。這個處同時也隸屬於互聯網活動處。
1986年,美國國傢基金會建立了國傢科學基金網NSFNET。互聯網開始了擺脫戰爭機器,成為人類通信幫手的歷程。
如果說,在1986年以前,互聯網還處於實驗階段,在慢慢地起步,發展速度還不夠快的話,那麽,1986年應該是一個轉折點。而從1988年至今,互聯網一直是在以每年翻一番的驚人速度增加其主機的數量!
1990年,是ARPANET的20歲的生日,也是東西方結束冷戰的一年。ARPANET終於完成自己的歷史使命,退出了歷史舞臺。這個時候,整個互聯網上大約有30萬臺主機,900個網絡聯在了一起,共同分享着各自的成果。
如果從今天的角度看,ARPANET在歷史上的作用實質上衹是一個實驗性的網絡,真正的互聯網的迅猛發展還是近幾年的事。然而,正是由於在ARPANET上完成了卓有成效的實驗,纔會有後來的美國國傢科學基金網和今天我們所說的“互聯網”。
而互聯網的基本的理論和基本的網絡功能也都是在ARPANET期間就已經完成的。
從1969年到1990年的二十年期間,美國人完成了自己的信息高速公路的奠基任務。其中,美國國防高級研究計劃署的計劃、管理和資金、技術的支持無疑起了非常重要的作用從下面的表格可以更加直觀地瞭解ARPANET從1969年到1990年這20多年的大致發展過程:
時間主機數
1969.104
1971.113
1972.423
1973.135
1974.1049
1976.163
1981.8213
1982.5235
1983.8562
1984.101,024
1985.101,961
1986.105,000
1987.1025,000
1988.1056,000
1989.10159,000
1990.10313,000
(參見《關註網絡-從ARPANET到INTERNET及其他》(“Casting The Net──From
ARPANET to INTETNET
and Beyond”,Peter H.Salus著,Addison-Wesley出版公司1995年版,第218-219頁)
被稱做“互聯網之父”的Vinton Cerf曾作詩描述當年創建ARPANET時的情況:
象遠方的島嶼被海洋分開,
我們沒想過能合到一起來。
我們工作、生活都不在一道,
哪知別人也在把我們找。
遠方的ARPA把我們激勵,
我們一邊工作一邊測試
新的電腦藝術思想和理論;
雖然這剛開始,還不是科學。
每當有人生産、銷售新機器,
我們就把它加到購買清單裏,
告訴給我們出錢的人:
電腦房裏不能把它少。
可是,這些新傢夥能否聯到一起?
我們重建聯繫,把人和電腦共同修理。
我們的障礙不再是距離,
ARPANET將由我們製造、設計。
(英文原詩可參見
http://www.cs.columbia.edu/~hauben/netbook/ch.4_Arpa2Usenet.html。
全詩可參見《關註網絡-從ARPANET到INTERNET及其他》,第213頁)
正如許多時候歷史會因為時光的流逝而變得面目全非一樣,當我們今天打開電腦和世界各地的朋友聯繫,通過互聯網絡獲取各種信息的時候,也許很難相信,這個對人類産生如此巨大影響,給人類通信帶來如此巨大革命,使人們比以往任何時候都聯繫得更加緊密的互聯網,竟然是由美國的冷戰機器哺育起來的。
冷戰
從本世紀五、六十年代開始,我們的世界被按照意識形態信仰的不同劃分成了東西方兩大陣營。雙方為了實現各自的“理想”而進行着軍備競賽。與真槍真炮的“熱戰”相比較,這種不見硝煙的“冷戰”在激烈的程度上絲毫沒有減弱的跡象。
具有諷刺意味的是,在40年後,當人們慶幸預期中的世界大戰的陰雲終於煙消雲散的時候,冷戰的雙方卻發現各自都不得不面對自己造出的足以把人類(包括他們自己)毀滅多次的原子彈!
回顧冷戰的初期,美國作為西方陣營的代表在技術上並不占有多大的優勢。
翻開美國人寫的關於互聯網發展歷史的書,或者從互聯網上查找這方面的資料,都少不了提起1957年10月4日蘇聯發射的第一顆人造地球衛星:“Sputnik I”。這顆衛星重約80公斤,差不多每天都要在美國人的頭頂上飛過一次。
喜歡“惡作劇”的蘇聯人似乎覺得這一顆衛星還不過癮,僅僅在一個月之內,1957年11月3日,第二顆人造地球衛星“Sputnik II”又上天了。這顆重達500公斤的衛星,甚至還帶了一隻活狗進入太空做實驗。
再此期間,同樣處在社會主義陣營中的毛澤東主席率中國代表團訪問了蘇聯。
他在一次會上曾經不無譏諷地說:美國人有什麽了不起?蘇聯老大哥把人造地球衛星拋上了天,美國人哪怕拋個山藥蛋上去給我看看。
敏感的美國人把蘇聯的衛星看作是對自己技術落後的嚴重警告,當然要急起直追。1958年1月31日,他們終於把“山藥蛋”給拋了上去。
然而,與美國普通百姓聽到的衛星上天的“喜訊”不同,技術專傢們都非常清楚,這顆象徵意義遠遠大於實際意義的人造地球衛星“Explorer I”,的的確確衹是一個“山藥蛋”!比起蘇聯此前發射的衛星,美國的“Explorer I”實在是小得可憐。這顆衛星衹有8公斤,其重量也許還不如蘇聯第二顆衛星中攜帶的狗!
美國軍隊的通信網絡也令人擔憂。儘管這些網絡按照當時的標準是高水平的,但是,這種由中央控製的網絡從一開始就先天不足:稍有常識的人都會想到,衹要摧毀這種網絡的中心控製,就可以摧毀整個網絡。
因此,在這個意義上,軍隊通信聯絡的網絡化程度越高,受到破壞的可能性也就越大。更何況這種網絡在原子彈面前是如此脆弱,很可能用一顆原子彈就可以切斷整個美國軍隊的聯繫。
美國軍隊的威信和權威,甚至自信心,一下子降到了最低點。
與此同時,美國總統艾森豪威爾從一開始就對“內行領導內行”懷有戒心。
他的國防秘書,52歲的NeiMcElroy就不是軍人,而是個“賣肥皂的”──從一傢一戶推銷肥皂,直到當上能夠生産“一流好産品”的P&G公司的老闆。
也許對於艾森豪威爾將軍來說,與其重視軍人,還不如重視學者。他是第一位在白宮的晚宴中邀請科學家和工程師作佳賓的美國總統。而且,他還總是把這些人稱作“我的科學家們”。用國傢科學院院長D.W.Bronk的話說,總統“經常喜歡把自己當作是我們中的一員”。
在蘇聯的第一顆衛星上天後第10天,總統就召集他的科學顧問們進行了長時間的討論。
1957年11月20日,蘇聯的第二顆衛星上天後僅半個月,那個“賣肥皂的”正式對國會說,再也不能無組織、無計劃地行事了。他打算成立一個機構,總體負責對國防科學的研究。
1958年1月7日,在美國的“山藥蛋”被拋上天之前不到1個月,艾森豪威爾總統正式嚮國會提出要建立國防高級研究計劃署“DARPA”(Defense Advanced Research ProjectAgency,這個機構在開始的時候也經常被稱為“ARPA”)。希望通過這個機構的努力,確保不再發生毫無準備地看着蘇聯的衛星上天,這種讓美國人尷尬的事。
兩天以後,艾森豪威爾就在他的《國情咨文》中強調:
“我今天並不打算對危險的軍備競賽做出判斷。然而,有一件事是非常清楚的。不管他們現在怎樣,美國打算讓他們停住。”
美國國防高級研究計劃署
1958年初,52歲的Roy Johnson被任命為DARPA的第一位主任。僅僅5天之後,國會的資金就撥了來。520萬美元的撥款,2億美元的項目總預算!這是1958年初給DARPA開張的最好賀禮。當時的2億美元可是個天文數字,幾乎所有人都被驚着了。如果進一步考慮到當時的中國還處於“大躍進”時代,就可以更深刻地理解這筆資金的歷史意義。
毫無疑問,美國要確立自己在軍事上的絶對領先地位,他們的態度是極為認真的。
我們很難看到一傢機構,能夠象DARPA那樣對新科學技術如饑似渴到這種程度。
從成立的第一天起,DARPA就在不斷地為美國軍隊尋求最新的科學與技術。他們對此絲毫不加掩飾,衹要是新技術,衹要有可能用於軍事目的,就會引起他們的興趣。
即使我們今天通過互聯網訪問美國國防高級研究計劃署的網頁(http://www.arpa.mil/),仍然能夠看到這個部門公開強調其“首要職責是保持美國在技術上的領先地位,防止潛在的對手不可預見的技術進步。”他們公開宣稱,DARPA的任務就是:
“為美國國防部選擇一些基礎研究和應用研究以及發展計劃,並對這些研究計劃進行管理和指導。追蹤那些危險性和回報率都很高的研究和技術,而這些技術的成功將使傳統軍隊徹底改變面貌。”
值得註意的是,將近40年的成功努力並沒有使美國人掉以輕心。時至今日,儘管冷戰早已結束,儘管當時的“潛在對手”蘇聯在與美國的軍備競賽中被徹底打跨,但是美國國防部的高級研究計劃署仍然存在,並且還在卓有成效地工作。
而美國的下一個‘潛在對手’是誰,則是“司馬昭之心,路人皆知”的。
很清楚,DARPA的成功靠了3個基本法寶。首先是國傢對軍事科學與技術的研究投入了巨額資金,因此可以組織大型的、不一定立即取得成效的科學研究項目;
其次,對這些資金的使用和管理是公開進行的,大傢都有權力和機會為美國的強大獻計獻策,這樣就可以隨時吸納最新的思想和最新的技術;而DARPA的管理則是針對項目,而不是針對人來進行的,因此免去了人浮於事的弊病。
DARPA對軍事科學研究的投資一直是大手筆。因為他們知道,在科學技術領域投資的潛在回報要比直接生産領域的資金回報要高得多。況且,這種投資還事關美國在國際軍事力量對比中的地位。
即使是在冷戰早已結束的今天,DARPA也仍然保持着對軍事科學與技術的巨額投入。1996年,僅僅作為美國國防部中的許多部門之一,DARPA的整個研究經費居然達到22億69百多萬美元,其中用於電腦係統和通信技術3億61百多萬美元,用於信息科學領域22百多萬美元,如果再加上用於指令控製信息係統、導彈製導等領域的5億8千多萬美元,當年DARPA用於電子戰和信息技術方面研究的經費占到其總投資的40%以上!由此也可以看出DARPA對這類敏感技術的重視程度。
步入1997年,DARPA的預算經費仍然保持在一個相當高的水平,總預算金額達到21億4千萬美元以上。僅DARPA下屬的信息係統辦公室ISO(Information System Office)就有17個研究項目,其中有的項目需要1-3年完成。即使這些項目都不會提前完成,按3年的時間平均分配款項,1997年DARPA信息係統辦公室的研究經費至少也有1億26百萬美元。
凡是使用過互聯網的人都知道,目前的網絡已經非常擁擠。當世界上許多國傢還在設法瞭解和掌握目前的互聯網技術,有的國傢甚至對互聯網的內部技術知之不多的時候,美國的國防高級研究計劃署已經準備在1998年和1999年各投資4千萬美元來研究和開發下一代互聯網技術(Next Generation Internet)。
有了DARPA這樣的部門,許多本來需要高額投資,而又不一定立即得到回報的項目,就有了開發的可能。並且,由於這種開發屬於國傢行為,在資金和技術設備上都可以有相當可靠的保證。同樣,也正因為是國傢行為,纔可能有一個比較高的起點,而不至於僅僅是一種短期行為。這一切,正是美國軍隊保持在世界上的領先地位的技術基礎。
相比之下,就連英國的一些電腦專傢也在感嘆他們研究經費的不足。
本來,英國的信息技術産業應該比目前的狀況要好得多。互聯網的理論基礎是“包交換”(我們將在後面詳細介紹),最初提出這一理論的既有美國的一批科學家,也有英國國傢物理實驗室(NPL:National Physical Laboratory)的Donald Davies和RogerScantleburg。
就連“包交換”(Packet Switching)這個詞也是英國人首先提出來的。
而現在,儘管英國在電腦和互聯網技術方面比歐洲和亞洲的許多國傢要強得多,但是卻遠不如美國。BBC電視一臺1997年2月曾采訪曼徹斯特主持研製第一臺電腦的人,並且問起英國互聯網落後的原因。他當時不無感嘆地說,英國每周有無數的人花掉數百萬英鎊買六合彩(一種彩票),可就是沒有象美國那樣把大筆的資金投入到信息技術領域。這樣下去,英國當然會落後。而他本人所能做的,也衹是在這個喜歡懷舊、有着衆多世界一流博物館的國度裏,再設法建立一個電腦博物館,讓人們記住英國往日的輝煌。
顯然,思想是需要鼓勵的。新的思想、新的技術的産生,需要寬鬆的社會環境、良好的生活環境和具有充分資金保證的研究環境。
同時,DARPA的研究也一直保持着公開性,任何人都可以通過互聯網聯入DARPA的網頁,察看其研究項目。每一個項目都有詳細的說明,其中包括用途、要求,以及項目的預算金額等等。
這些項目的範圍也非常廣泛,既有真正用於軍事目的的項目,也有基礎科學的項目。其中不僅包括材料科學、海洋科學、物理學和化學這些有可能直接用於軍事的項目,甚至還包括數學這樣的基礎科學!
而且,DARPA的基本態度是:不管公司大小,衹要對某個項目感興趣就可以參加申請,衹要你有新的想法,他們就想聽。他們甚至還專門為中小公司設立了欄目,以便這些中小公司能夠用自己的成果為美國軍隊服務。
DARPA的管理也具有特色。作為一個政府的研究機構,DARPA既沒有正式的研究室,也沒有實驗室,更沒有廠房,然而卻吸引着大批科學家在各自的實驗室裏為DARPA的科研項目進行研究,並且有着大量的科研成果,不斷地為美國軍隊提供着最新的技術。
由此可以看出,DARPA實質上是一個研究管理部門,起着組織、管理軍事科學研究的作用。這是一種“對事不對人”的管理,也就是說,DARPA管理的是科研項目,而不是管理人。雖然已經有了非常雄厚的資金保證,然而“好鋼用在刀刃上”卻是放之四海而皆準的道理。花錢來雇人,得到的是一種可能性,也許能把研究的項目做好,也許卻不能。而花錢來做事,就往往能收到事倍功半的效果。
而這種對科研的管理,衹需要既有科學技術的洞見,又有組織能力的人來牽頭就可以有很高的效率。從後來互聯網的發展可以看出,DARPA確實找到了合適的人選。
利剋裏德爾
1962年10月,成立剛4年的DARPA,請來了J.C.R.利剋裏德爾(Joseph CarlRobnett Licklider),領導對指令和控製技術的研究(CCR:Command and ControlResearch)。
不同尋常的是,作為一個指導電腦科學研究的部門,CCR辦公室的第一位主任利剋裏德爾卻根本不是電腦專業出身。
他1915年生於聖路易斯,是個受到溺愛的獨生子。6英尺高,長了一頭棕色的頭髮和一對藍藍的大眼睛。他從小喜歡模型飛機,立志長大要當科學家。
然而,要當哪方面的科學家卻拿不定主意。利剋裏德爾興趣廣泛,先是化學,然後是物理學,後來又對美術感興趣。最後,纔迷上了行為心理學。他的興趣廣泛是出了名的。後來,他甚至經常對年輕人提議,千萬不要簽署超過5年的合同--誰知道5年後興趣又在什麽地方。
1942年,利剋裏德爾在羅切斯特大學(University of Rochester)獲得行為心理學博士學位,先在斯沃思莫爾學院(Swarthmore College)擔任助理研究人員,後來又到哈佛大學當上了心理聲學實驗室(Psycho-acoustic Laboratory)的研究人員。在那裏,一直擔任講師的職務到1951年。隨後,他又去了麻省理工學院,在那裏從事對“聽”和“說”的研究。
他的辦公室在林肯實驗室的地下室。當時,這個地下室的所有房間都開着門,衹有一間例外。一個年輕的電腦專傢Wesley Clark,經過許多天的猶豫之後,終於决定開門進去看看。結果,利剋裏德爾正在裏面做心理測驗的實驗。Clark告訴利剋裏德爾,用他的TX-2電腦也可以得出同樣的結果。
一下子,他們成了好朋友,利剋裏德爾的興趣也轉到了電腦上。這臺TX-2電腦有64K的內存,相當於我們今天放在口袋裏的小計算器。可是在當時,電腦操作人員衹能穿行在它的“肚子”-因為,這臺電腦占了整整兩個房間!即使對於象利剋裏德爾這樣高智商的人來說,操作一臺電腦也不是一件容易的事。有許多東西需要學習。
看來,利剋裏德爾是個非常有遠見的人。許多發達國傢直到90年代初還一直圍繞着模擬設備進行研究。而利剋裏德爾的興趣,從1957年開始,就從模擬設備轉嚮了數字化設備。在此期間,他加入了BBN公司(BoltBeranek and Newman,Inc.),正是這個公司後來為互聯網設計和製造了最早用來聯網的電腦。
連利剋裏德爾决定到DARPA就任的過程也頗具傳奇色彩。Katie Hafner和MatthewLyon在《留住魔跡(?)的地方-互聯網的起源》(“Where Wizards Stay Up Late──The Origins of the Internet”,Simon &Schuster公司1996年版)一書中,介紹了當時的情況。
1962年,DARPA的第三位主任,Jack Ruina,叫上了正在BBN工作的利剋裏德爾以及他的朋友和同事,正在林肯實驗室工作的Fred Frick討論在DARPA建立一個部門來研究“指令與控製”技術。
利剋裏德爾本來衹是想去聽一聽的。可是很快就被這個問題吸引住了。在他看來,“指令與控製”的問題,也就是“人-機交互作用”(Human-Computer Interaction)的問題。而這正是他感興趣的問題。
然而,感興趣是一回事,從事這方面的工作則是另一回事。不管是利剋裏德爾還是Frick都很忙,都有自己的工作,脫不開身。而“指令與控製研究”又那麽重要,在Ruina的堅持下,兩人衹好靠扔硬幣來决定誰放下手頭的工作去領導這個部門。
說起來,利剋裏德爾是“命該”去國防部。在由硬幣“决定”了他的新工作之後,利剋裏德爾提出了兩個條件:第一,他衹在DARPA工作兩年,隨後還要回BBN。第二,他需要能夠全權處理這個部門的事,別人不得干涉。
後來的事實證明,DARPA找他挂帥這個關鍵部門可真是找對了人。
利剋裏德爾為人隨和。所有初次見他的人都被告知不必叫他的全名,衹要稱他“利剋”就行。許多人都對他容易相處的性格留有極為深刻的印象。
作為國防部的一個官員,利剋裏德爾和軍方有着廣泛的聯繫,這使他可以從軍事預算中為學術研究搞到大筆的資金;而作為一個學者,他又和學術界密不可分,他的學術背景,使他有可能給紀律森嚴的美國軍隊帶來校園中學術自由的空氣。正是利剋裏德爾的努力,直接推動了DARPA對信息技術領域持久而有效的大筆投資。正是由於他的影響,使一批精英能夠聚集在DARPA的旗幟之下;也正是由於他的影響,DARPA纔可能信任這批精英,並且不對他們規定具體的研究目標,使天才們有了自由發揮的可能。
當時的一位研究人員Alan Perlis後來回憶道:
“我想,我們都應該對ARPA很滿意。因為,ARPA並沒有專門要求我們做這做那──比如讓我們做工作站。從來沒有這樣的訂單:‘我們需要一個關於工作站的計劃’。天知道,要是他們真的那麽要求的話,他們會收到一大堆關於工作站的計劃。我想,一定是由於利剋裏德爾,纔使ARPA明白了衹要讓一些出色的人在一起研究電腦,就會得出優異的成果。”所以,“我們都欠ARPA很多,因為他們並沒有硬性規定我們的任務。我願意相信,軍隊的目的就是支持ARPA,而ARPA的目的則是支持學術。”(http://www.cs.columbia.edu/~hauben/netbook/eh4_Arpa2Uesnet.html)
後來,利剋裏德爾本人在回憶當時的情況時也說:
“我認為最主要的是ARPA讓一些優秀的人聚集在一起。我想,就是這麽一回事。這比單純聚集一批人來做某一件具體的事重要得多。這種組織本身就很重要,使大傢有了競爭,也有了合作。而這種競爭與合作在具體的研究領域中就發揮了作用。”(同上)
1962年10月1日,當利剋裏德爾第一天到DARPA走馬上任的時候,秘書告訴他,今天有一個約會。原來,約見的是預算辦公室的官員。不僅利剋裏德爾沒有準備,就連那些官員們也沒有準備。他們甚至不知道利剋裏德爾是第一天上班,當然沒有什麽好匯報的。
儘管如此,利剋裏德爾還是興致勃勃地嚮他們介紹了自己的想法和抱負。而預算官員們則告訴他,可以按計劃給他9百萬美元,另外還有5百萬美元的機動款!
後來利剋裏德爾回憶這次會見:
“我告訴他們我所激動的事情。看來這起到了作用,因為他們都對此感興趣。
並且,當我們結束會談的時候,他們一分錢也沒有削減我的預算。”
寬鬆的環境,使得思想可以展開翅膀。有的時候,“外行領導內行”也確實可能成為行之有效的辦法。利剋裏德爾本人的行為心理學的背景,使他有可能超越當時對“計算機”的狹隘理解,對電腦提出了全新的概念。
電腦不是計算機!
即使是現在,中國許許多多的報刊、雜志、書籍仍然把“Computer”翻譯成“計算機”,中國的大學中也不乏“計算機係”。然而,早在60年代,利剋裏德爾就強調,電腦(Computer)不是計算機(Calculator)。
作為一個行為心理學家,利剋裏德爾極為重視電腦的重要性,始終強調人類利用電腦的美好遠景。他的理想就是要讓電腦更好地幫助人們思考和解决問題。
1960年,利剋裏德爾發表了題為“人-機共生(Man-Computer Symbiosis)”的一篇文章。在文章中他寫道:“用不了多少年,人腦和電腦將非常緊密地聯繫在一起。”利剋裏德爾的預言簡直讓人吃驚,他甚至認為,在不遠的將來,“人通過機器的交流將變得比人與人、面對面的交流更加有效。(着重號是由引用者加上的)”要不是有當時的文章為證,誰能相信,早在1960年,就有人這樣想?如果不是信息技術和互聯網發展到了今天,他的這些預言對於一般人來說,也許更象是天方夜譚。而利剋裏德爾則始終認為,通過電腦網絡,人與人的交流將比以往任何時候都更加容易得多,當“心靈碰撞的時候,新的思想就産生了。”(IRE Transactions on Human Factors in Electronics,March 1960,第4-11頁)
也正因為重視電腦在人類交流中的作用,利剋裏德爾對於當時DARPA請他指導完成的“指令與控製研究”(CCR)計劃並不滿意,對於擔任這項技術開發研究的係統發展公司(SDC:System Development Corporation)也極為不滿。他後來在一次采訪中談到,“我感興趣的是要建立一種全新的工作方式,而係統發展公司的研究衹是在改善我們已經做的事情。”
按照後來“結束DARPA的報告”(DARPA停止使用ARPANET時寫的一個報告)中的說法,利剋裏德爾是要從事“在高技術領域中最基礎的研究”(“DARPA原始資料”Ⅲ-7),而不僅僅是要改造舊的係統。為了轉變他在DARPA所領導的辦公室的工作方式和作風,他甚至把該辦公室也更名為“信息處理技術辦公室”(IPTO:
Information Processing Techniques Office)。
用了不到半年的時間,利剋裏德爾就把全美國最好的電腦專傢們聯繫起來了。
其中包括斯坦福大學、麻省理工學院、加州大學洛山磯分校、加州大學伯剋利分校,以及一批公司。大傢都圍繞在DARPA的周圍。在當時,不僅沒有互聯網,就連建立ARPANET的想法也還沒有出現。利剋裏德爾就已經給他的這批人馬起了個“綽號”叫作:“銀河間的網絡”(Intergalactic Network)。
後來接替利剋裏德爾在IPTO的職務的Robert Taylor回憶道:
“利剋裏德爾是最早理解到用戶在分時係統中可以建立起團體精神的人之一。……
他使大傢很容易地想到了團體中的交互關聯。”(“DARPA原始資料”,Ⅲ-21)
有的研究資料認為,利剋裏德爾開始並沒有意識到電腦對於人類交流的作用。
這顯然言之無據。作為一個行為心理學家,利剋裏德爾從一開始就註重電腦對於人類交流的影響,強調通過電腦來建立人們的“團體精神”(spirit of community),他與一般的電腦專傢的區別也正在於此。利剋裏德爾和Robert Taylor還專門寫過一篇“電腦作為一種交流的設備”(The Computer as a Communication Device)的文章,討論電腦在人類交流中的作用。他的這些思想無疑對建立DARPA最初的指導思想起了重要作用。
“信息處理技術辦公室”與一般電腦研究部門的區別,也可以從另一個角度得到證明。1963年,“信息處理技術辦公室”剛成立的時候,DARPA的負責人曾經對這個部門的作用有過疑問。在他們看來,如果電腦工業部門能做,DARPA就沒有必要去做了。“如果這件事值得做的話,電腦工業部門就會去做。那麽我們也就沒有必要支持這樣的事。”(DARPA原始資料,Ⅲ-23)
他們顯然沒有理解到,“信息處理技術辦公室”的工作從一開始就不是電腦工業部門想到要做的。因為,這個辦公室不僅僅是研究電腦技術問題,而是要使電腦成為人類交流的工具。正如“結束ARPANET的報告”中寫的那樣:
“ARPA的目標是使電腦成為人們進行交流的中介,”而“電腦工業主要還是把電腦看成是運算的工具。這一成見甚至在他們最近設計的通信係統中也有所表現。”……“哪怕是在大學中,或者至少是在一部分大學中,很多人仍然堅持把電腦看作是運算工具的概念。”(DARPA原始資料,Ⅲ-24)
所謂“交流”當然不可能是一臺電腦的交流。要想交流,就必須建立網絡。
1964年9月,在弗吉尼亞召開了第二屆信息係統科學大會。會議期間,Larry Roberts和利剋裏德爾、Fernando Corbato以及Alan Perlis進行了非正式的交談,確認了這樣一個基本原則:
“我們目前在計算機領域面臨的最重要的問題是網絡,這也就是指能夠方便地、經濟地從一臺電腦連接到另一臺電腦上,實現資源共享。”(http://www.cs.columbia.edu/~hauben/netbook/ch.4_Arpa2Usenet.html)
實現這一理想的光榮使命,歷史性地落到了美國國防部的高級研究計劃署、信息處理技術辦公室(IPTO)的肩上。在當時,為DARPA建立網絡期間擔任IPTO主任的有:利剋裏德爾(1962-1964年)、Ivan Sutherland(1964-1966年)、Robert Taylor(1966-1969年)和LawrenceRoberts(1969-1973)。在1974-1976年期間,利剋裏德爾又殺了個回馬槍。而這次接替他的則是C.Russell(1976-1979年)。
1966年對於DARPA來說,是個重要的年頭。Robert Taylor擔任了IPTO的主任。
而DARPA的主任也換成了來自奧地利的物理學家Charles Herzfeld。這個Herzfeld是個出名大方的人。有笑話說,如果你對研究計劃有好想法,衹要去找Herzfeld,用不了30分鐘就可以弄到錢!
《關住魔跡的地方-互聯網的起源》一書介紹了DARPA建設網絡的第一筆資金是怎麽來的。1966年中的一天,Robert Taylor去找Herzfeld。問題很明顯:與IPTO合作的人都越來越要求有更多的電腦。已經不可能花這麽多錢了。況且,大傢也需要互相瞭解各自的工作,並且最好能互相合作。這就需要想辦法把電腦連起來。
Herzfeld問:“這是不是很難?”
回答:“哦,倒並不難。我們已經知道該怎麽做了。
“好主意!接着往下做吧。現在已經為你的預算又增加了100萬美元。趕緊去幹吧!”
當Robert Taylor從Herzfeld的辦公室出來的時候,多少帶有一點遺憾,自言自語地說:“這纔談了不到20分鐘啊!”
然而,僅僅有了錢還不夠,需要找到一個能夠完全領會利剋裏德爾建立網絡的思想,並且能夠把這一思想貫徹到底的,優秀的、有遠見的電腦工程師
三顧茅廬
儘管Taylor的心裏早已盤算好,Larry Roberts就是為DARPA設計網絡的最佳人選;可是,後來的事實卻證明,請Roberts來為DARPA工作,要比當年劉備“三顧茅廬”請諸葛亮還難。
Larry Roberts是耶魯大學一位化學家的兒子。先到麻省理工學院,學會了擺弄那裏的電腦TX-0。後來,又去了林肯實驗室,為當時最先進的電腦TX-2編了全套的操作係統程序。
在他時常害羞的表情後面,往往藏着深邃的思想。他不善交往,即使是在他身邊工作的人,也幾乎不知道他的個人生活。然而,大傢都承認,他是一個天才。
許多人努力工作一輩子也無法達到他28歲就達到的成就。
不少人曾經有這樣的經歷:他們對Roberts解釋自己多年來的工作,而Roberts衹需要用幾分鐘就把問題的要害弄清楚了。然後,晃幾下腦袋,把自己對這一工作的看法和建議講出來。
他喜歡接受挑戰。他的一個同事介紹說,儘管Roberts的閱讀速度非常快,他還是參加了專業的快速閱讀訓練。經過訓練,他的閱讀速度達到每分鐘3千個英文字。“他可以拾起一本精裝書,10分鐘就讀完。這就是典型的Roberts風格。”
可是,當Taylor專程到位於波士頓的林肯實驗室請Roberts的時候,Roberts的態度卻不那麽積極。條件是夠優厚的了:Roberts可以有足夠的錢來“自行其事”,並且有可能擔任IPTO辦公室未來的主任。但是,他的回答衹是“讓我再想一想。”
Taylor當然明白,這是婉言拒絶的意思。本來,可以再找其他的人選,可是他心裏也非常清楚,再沒有什麽人比Roberts更合適的了。
幾個星期後,Taylor再次請Roberts出山,而得到的回答卻更加明確:林肯實驗室的工作已經夠令人滿意了,沒有必要去華盛頓。
Taylor找他們這個領域的精神領袖利剋裏德爾討論除Roberts之外的最佳人選。
可是,想來想去,這個職位還是非Roberts莫屬。
在此之後,Taylor幾乎每兩個月要給Roberts打一次電話,苦口婆心地勸他為國傢效力。
在所有這一切努力都失敗之後,1966年底,Taylor又來到他的上司,Herzfeld的辦公室。這次談話不是為了要錢,而是為了要人,並且,這次談話的時間也超過了20分鐘。看來,找一個合適的人選來工作,比找錢還要難得多。
幸好,求賢若渴的Herzfeld不僅出手大方,而且把人調過來工作的本事也很大。
Taylor問他的上司:“DARPA是不是每年把自己50%以上的資金都給了林肯實驗室?”
Herzfeld感到這個問題有點莫名其妙,反問道:“是又怎樣?”
Taylor把自己多次屈尊求Roberts出山的經歷講了一遍。Herzfeld是個明白人,當然一聽就知道了。他拿起電話,撥通了林肯實驗室主任的辦公室。道理再簡單不過了,讓Roberts來國防部工作,既符合國傢的利益,也符合林肯實驗室的利益。
國傢每年給林肯實驗室那麽多錢,當然是為了實驗室的工作,如果Roberts真的不能來,那麽……。
這聽起來簡直就是訛詐。可是,為了國傢的利益也就顧不上許多了。兩個星期以後,Roberts就坐在了美國國防部高級研究計劃署信息處理技術辦公室的桌前,開始了新的工作。
在利剋裏德爾重視網絡的思想指導下,Larry Roberts積極策劃建立網絡的工作。1967年10月,在ACM關於“操作係統原理研討會”上,刊印了L.Roberts寫的第一份建立網絡的計劃。當時,為了建立這個網絡,一共有16個小組在進行研究。
最初的目標主要有兩個:一個是建立這16個工作小組都能接受的電腦接口協議;另一個是設計一項新的通信技術,使當時16個網站上的35臺電腦相互之間可以每天傳輸50萬份信件。
1968年6月3日,“信息處理技術辦公室”DARPA遞交了“資源共享的電腦網絡”(Resource Sharing Computer Networks)研究計劃。僅僅過了不到20天,在當月的21日,DARPA就正式批準了這個計劃。預算金額達50萬美元。該計劃將使聯入網絡的電腦中心和軍隊都能獲益。
當時他們有一批很好的電腦來進行實驗和研究。如果說DARPA對整個研究項目還有一個總體計劃、而不是放任自流的話,這個計劃的近期目標就是圍繞“資源共享的研究計劃”,讓DARPA的電腦都能夠互相聯絡起來。因此使大傢可以相互分享研究成果。既然整個研究是在美國國防高級研究計劃署的組織下進行的,那麽,這個網就叫做“ARPANET”,也就是“國防高級研究計劃網”。而Larry Roberts後來也就當之無愧地被人們稱作是“ARPANET之父”。
阿帕網
就象打開了潘朵拉的魔盒,就象亞當和夏娃偷吃了禁果,就象嬰孩被註入了生命,ARPANET一旦投入運營就有其自身發展的規律,而後來發生的一切事情就幾乎都是順理成章的了。
最早的ARPANET是1969年在加州大學和斯坦福研究院的4個節點(node)之間正式運行的。兩年之後就有19個節點、30個網站聯了進來。再過兩年,也就是1973年,ARPANET上的節點又增加一倍,達到了40個。
1975年,ARPANET交由國防通信署(DCA:Defense Communications Agency)
進行管理。
到了70年代末,負責DARPA關於ARPANET項目的是Vinton Cerf。他被一些人稱為“互聯網之父”。為了使大傢更好地配合工作,Vinton Cerf意識到需要建立相關的組織來管理開發研究工作。於是,一係列組織也相繼建立起來。首先是由加州大學的PeterKirstein負責的國際合作處(ICB:International Cooperation Board),協調與歐洲一些合作夥伴關於衛星包交換(Packet Satellite)的研究;然後,又建立了互聯網研究小組(Internet Research Group),研究總的信息交換環境;以及在Dave Clark領導下的互聯網設置管理處(ICCB:Internet Configuration Control Board),幫助Vinton Cerf來管理互聯網。
1983年,當Barry Leiner接替Vinton Cerf的工作之後,看到迅速增長的互聯網需要更進一步加強管理。於是又建立了互聯網活動處(IAB:Internet Activity Board),並且解散了互聯網設置管理處(ICCB),原來在ICCB任主席的Dave Clark,還繼續在IAB任主席。
1985年又建立了Phill Gross領導下的互聯網工程任務處(IETF:InternetEngineering Task Force)。這個處同時也隸屬於互聯網活動處。
1986年,美國國傢基金會建立了國傢科學基金網NSFNET。互聯網開始了擺脫戰爭機器,成為人類通信幫手的歷程。
如果說,在1986年以前,互聯網還處於實驗階段,在慢慢地起步,發展速度還不夠快的話,那麽,1986年應該是一個轉折點。而從1988年至今,互聯網一直是在以每年翻一番的驚人速度增加其主機的數量!
1990年,是ARPANET的20歲的生日,也是東西方結束冷戰的一年。ARPANET終於完成自己的歷史使命,退出了歷史舞臺。這個時候,整個互聯網上大約有30萬臺主機,900個網絡聯在了一起,共同分享着各自的成果。
如果從今天的角度看,ARPANET在歷史上的作用實質上衹是一個實驗性的網絡,真正的互聯網的迅猛發展還是近幾年的事。然而,正是由於在ARPANET上完成了卓有成效的實驗,纔會有後來的美國國傢科學基金網和今天我們所說的“互聯網”。
而互聯網的基本的理論和基本的網絡功能也都是在ARPANET期間就已經完成的。
從1969年到1990年的二十年期間,美國人完成了自己的信息高速公路的奠基任務。其中,美國國防高級研究計劃署的計劃、管理和資金、技術的支持無疑起了非常重要的作用從下面的表格可以更加直觀地瞭解ARPANET從1969年到1990年這20多年的大致發展過程:
時間主機數
1969.104
1971.113
1972.423
1973.135
1974.1049
1976.163
1981.8213
1982.5235
1983.8562
1984.101,024
1985.101,961
1986.105,000
1987.1025,000
1988.1056,000
1989.10159,000
1990.10313,000
(參見《關註網絡-從ARPANET到INTERNET及其他》(“Casting The Net──From
ARPANET to INTETNET
and Beyond”,Peter H.Salus著,Addison-Wesley出版公司1995年版,第218-219頁)
被稱做“互聯網之父”的Vinton Cerf曾作詩描述當年創建ARPANET時的情況:
象遠方的島嶼被海洋分開,
我們沒想過能合到一起來。
我們工作、生活都不在一道,
哪知別人也在把我們找。
遠方的ARPA把我們激勵,
我們一邊工作一邊測試
新的電腦藝術思想和理論;
雖然這剛開始,還不是科學。
每當有人生産、銷售新機器,
我們就把它加到購買清單裏,
告訴給我們出錢的人:
電腦房裏不能把它少。
可是,這些新傢夥能否聯到一起?
我們重建聯繫,把人和電腦共同修理。
我們的障礙不再是距離,
ARPANET將由我們製造、設計。
(英文原詩可參見
http://www.cs.columbia.edu/~hauben/netbook/ch.4_Arpa2Usenet.html。
全詩可參見《關註網絡-從ARPANET到INTERNET及其他》,第213頁)
“人文電腦”
近、現代西方的人文思想大都建立在一個基本命題之上:“所有人生來都是平等的”。
也許是巧合,也許是因為有的時候技術需要會和人文理想保持某種神秘的一致性。從最初的ARPANET到今天的互聯網,我們都可以看到一個同樣的命題:“所有電腦生來都是平等的”。
這一“平等思想”不僅和古希臘的精英政治理論大相徑庭,甚至也和最初的電腦網絡原理相去甚遠。
“智者”
古希臘哲學家柏拉圖寫過一本《理想國》。在他看來,人是按照不同的等級劃分的。因此,平等和民主都是不可能實現的空話。一個國傢,應該由社會中最優秀的精英來統治;而“理想”國傢的權杖,更應該交給最有智慧的“哲學王”。
就象草原上的羊群,要有帶頭羊;就象戰場上的軍隊,要有指揮將領。如果從使用者的角度,我們也很容易把所有網絡都看成是由中央控製,然後發散到四方的係統。這樣的網絡安全可靠,容易管理,並且“令行禁止”。最初的電腦網絡也確實是按照這種原理設計的。
如果我們追溯今天復雜的網絡係統的原理,甚至可以把目光投到1940年的9月10日-13日。那是一次在達特茅茨學院召開的美國數學協會的會議。貝爾實驗室的GeorgeStibitz打算在這裏演示他們的“復雜計算機”(Complex Calculator)。
然而,這臺後來被稱為“貝爾實驗室模型1號”(Bell Labs MODEL 1)的機器,離會場實在太遠了。要想從紐約用卡車把這個龐然大物運過來,確實不是一件易事。最後想出來的“權益之計”就是在會場外的過道裏安放一個電傳(Teletype)終端,讓與會者通過這臺電傳機來轉達自己的指令。就這樣,用一種間接的方式,可以使用遠在370公裏以外的計算機(還不是電腦)。
儘管按照今天的標準,這遠遠不能算是電腦網絡。而且,這次實驗甚至比1946年美國賓西法尼亞州誕生第一臺電子管電腦還早了6年。但是,不少探討電腦網絡歷史的書仍然要首先提到這臺“模型1號”,因為這次實驗嚮人們提示了遠距離控製計算機的可能性。
10年以後,東西方正在醖釀一場冷戰。美國軍隊開始擔心俄國熊的飛機繞道北極前來空襲。為此,1951年,麻省理工學院成立了著名的林肯實驗室,專門研究防範蘇聯轟炸的措施。而他們的主要研究項目就是“遠距離預警”(DEW:Distant Early Warning)。
歷史的巧合有時候的確讓人忍俊不禁。這個最初的“遠距離預警”係統,正是那種由中央控製的網絡結構,而且它的名字也叫“智者”(SAGE)。當然,這個“智者”還遠不是真正的“哲學家”,而衹是一個“半自動基礎環境”(Semi-Automatic GroundEnvironment)。
按照專傢們的設計,這個“智者”必須完成三個任務:第一,採集從各個雷達站搜集來的信號;第二,通過計算判斷出是否有敵機來犯;第三,將防禦武器對準來犯的敵機。
毫無疑問,“智者”是第一個真正實時的人機交互作用的電腦網絡係統,它能接收網絡上各個節點傳送過來的數據,能夠按照鍵入的指令來處理這些數據。
由於在運行的過程中需要人的幹預,所以被稱作是“半自動”的係統。1952年,“智者”係統投入使用,成為當時遠距離訪問的電腦網絡的一個典型。
從此,“智者”一類的網絡就不斷涌現。到了60年代,已經開始廣泛應用於軍隊、機場和銀行等係統中。這類網絡的共同特點就是在中心有一臺大型電腦,用來存儲和處理數據,其它電腦作為終端通過一定的方式(比如,電纜或者電話綫)
連通這個數據中心。每個網絡都是為某種特殊用途專門設計的,並且衹允許係統授權的用戶進行訪問。
銀行係統就是這樣,每一個銀行的分行都有一臺電腦和中心銀行相連,在中心銀行則有一臺大型的電腦在那裏存儲和整理數據,並且不斷對各個分行提供信息和發出指令。如果不是銀行係統授權的人,就不可能使用銀行的電腦。直到現在,我們仍然能夠在機場、銀行和商場等地到處看到這種類型的電腦網絡為我們服務。
在電腦網絡理論中,通常把這種將數據從綫路的一端直接傳送到另一端的方式稱為“綫路交換”(Circuit Switching)。而這種由強大的網絡服務器管理的網絡則通常被稱為中央控製式網絡(Centralized Networks)。
我們平常理解的電子通信也都是這樣:在一個中央控製的係統之中,信號從出發點直接到達目的地。比如打電話,撥通了電話之後,信號從打電話的人那裏直接傳給接電話的人,並不需要中間有任何環節來接收和轉換這些信號,通話期間,整條綫路也要被獨占(綫路交換)。發電報和傳真也同樣是這個道理。這種通信方式當然是最直接的,也是最容易管理的──衹要在中央一級進行監控就行。
但是,這種方式也有一個致命的缺點,如果切斷了從出發點到目的地中的任何一處,都會使通信中斷。
本世紀60年代,當世界上已經有若幹國傢擁有原子彈和氫彈的時候,美國的中央控製式網絡已經達到相對發達的程度,美國軍隊的聯繫也開始依賴於電子通信。那些極為註重高新技術開發的國防高級研究計劃署的官員們,開始從另一個角度來考慮可能的核戰爭會給美國、尤其是給美國軍隊的通信帶來什麽樣的影響。
在他們當時考慮的諸多問題中,有一個問題顯得格外突出,這就是:“如何在受到核戰爭襲擊之後,保持軍隊中各個網絡之間的聯繫。”
時勢造英雄。為瞭解决這個對美國生死攸關的問題,人們期待着具有洞見的網絡專傢和嶄新的網絡理論。
保羅·巴倫
保羅·巴倫(Paul Baran)1926年生於波蘭,兩歲的時候,全家移居到了美國的波士頓。父親到一傢鞋廠做工。不久,他們又舉傢遷往費城,開了一傢小雜貨鋪維持生計。
一次,小巴倫問母親,傢裏算不算是有錢人。母親微笑着回答說:“我們是窮人。”後來,他又用同樣的問題問父親,而父親卻說:“我們是有錢人。”這一回答是巴倫有生以來遇到的第一個難解之謎,同時也使他幼小的心靈開始懂得,同一個問題可能會有不同的答案。
也許,巴倫遇到第二個較大的難題是在Drexel技術學院。學校對計算的要求極為嚴格,不管你是否已經真正理解題意,衹要在一次考試中出現兩次計算錯誤,就算不及格。許多很優秀的人在這個政策上栽了跟鬥。然而學校卻堅持認為,準確而快速的計算是成為科學家的前提。幸好,巴倫靠他的實力過了關,於1949年獲得了這裏的電器工程學士學位。
當時的工作不那麽容易找。經過幾次波折,他後來結了婚,和妻子一起搬到了洛山磯。在那裏,他為一傢飛機公司工作,同時參加了加州大學洛山磯分校的夜校。1959年,巴倫獲得了該校的工程碩士學位。
隨後,巴倫參加了蘭德公司的研究工作,同時繼續在加州大學洛山磯分校攻讀博士學位。他的導師也極力鼓勵他。可是仁慈的“上帝”卻對此有不同的安排。
一邊工作一邊讀書本來就是一個苦差事。而有的時候事情會比讀書本身更糟。
一次,巴倫照例開車趕到洛山磯分校上課,居然轉遍了所有地方還是找不到一個停車的地方。
“正是在那次偶然的事件,使我得出結論:一定是上帝的意願,不讓我繼續讀學位了。要不然,他怎麽會讓所有停車位都占滿了車?”
這樣,巴倫一心一意地投入到蘭德公司的研究項目上去。
對於巴倫來說,也許最重要的就是對“指令”與“控製”理論的研究了。因為,這是軍隊指揮係統的生命綫。用巴倫的定義,“指令”就是“讓他們按你的意願做某件事”;而“控製”則正相反,是“讓他們按你的意願不做某件事”。
但是,如果敵人的一顆原子彈把“指令與控製係統”的中心破壞了,全國的軍隊就會立即癱瘓。
早在60年代初,美國空軍就與軍方的思想庫“蘭德公司”(RAND)簽有協議,研究如何在戰爭中保護他們的通信係統。巴倫感興趣的也正是這一點。
(模擬化還是數字化)
1962年,就在美國國防高級研究計劃署成立“指令與控製研究室(CCR)”的同一年,保羅·巴倫為蘭德公司寫了11份報告,討論了我們今天稱為“包交換”(PacketSwitching)以及“存儲和轉發”(Store and Forward)的工作原理。在這11篇報告中,影響最大的是1964年3月發表的“論分佈式通信網絡”(“On DistributedCommunications Networks”,IEEE Trans.Comm.Systems,March 1964)。在這篇報告中,他概括了“亢餘聯結”的原理,舉出了多種可能的網絡模型。
兩點之間不一定直綫最短
與傳統的中央控製的網絡理論完全不同,巴倫的設想聽起來就有點異想天開。他提出,要在每一臺電腦或者每一個網絡之間建立一種接口,使網絡之間可以相互連接。並且,這種連接完全不需要中央控製,衹是通過各個網絡之間的接口直接相連。
因此,在這種方式下,網絡通信不象由中央控製那樣簡單地把數據直接傳送到目的地,而是在網絡的不同站點之間像接力賽一樣地傳送。每一個網站並沒有整個網絡的“地圖”,更不受中央的控製。網站收到數據之後,衹是按當時最可能的路綫把信轉走。這雖然不一定是最近的路綫,但往往是最有效的。
用網絡理論專門一點的話來說,傳統的網絡是“中央控製式網絡”;而巴倫提出的網絡模型則是“分佈式的網絡”(Distributed Networks)。
比如,要在北京、上海、天津、重慶和廣州的網絡之間建立一種聯繫。一般的做法是在北京建立一個網絡的中心控製,由北京來控製整個網絡的運行。IBM公司1975年建立的SNA網絡就是這樣的係統。
就象我們平時打電話有時會聽到雜音,數據在網絡中傳送的時候也可能會遇到幹擾。電話中即使有雜音,還仍然能大致聽明白對方的意思;而如果在網絡通信中遇到幹擾,則會引起數據的丟失。在由中心控製的網絡裏,可以很好地控製這類差錯。
但是,按照巴倫的設想,在分佈式網絡中,每一個節點都可以相互連接。並不需要通過北京的控製。從表面上看,如果某一個節點出了差錯,不由中央的指令來控製修復,而是由各個節點自行修復的話,修復的時間也許會更長一些,並且不那麽及時。但是,無論如何,對於分佈式網絡來說,單個節點的重要性大大降低了。一條綫不通,完全可以走另一條綫。
況且,如果是中央控製的網絡,從廣州往重慶發一封信,仍然需要繞道北京來經過“批準”。而分佈式網絡倒反而更直接了當些。即使廣州通往重慶的綫路出了毛病,也衹需繞道上海,而不必到北京來。這樣,看起來效率最低的網絡,卻變成效率最高的網絡了。
還有,中央控製網絡中的綫路如果正在使用,會象打電話那樣“占綫”。而在分佈式網絡裏,根本不會有占綫的問題。“條條大路通羅馬”,這裏則是條條綫路都能夠送信到傢。在整個通信的過程中,分佈式網絡衹關心效果──最終把數據送到目的地,而不關心過程──從哪條路綫把數據送到。
最為重要的是,中央控製式網絡並不適合打仗。如果發生戰爭,衹要破壞了北京的中央控製,整個網絡就癱瘓了。分佈式網絡則把這幾個網站直接連接起來,不必經過北京。就象一個打不死的“變形金剛”,不管破壞了那裏,它都會自行修復。如果要從天津給廣州發一封信,這封信可能通過北京,也可能通過上海到達廣州。如果北京、上海都“占綫”,或者已經被破壞,這封信也仍然可以通過重慶發往廣州。
因此,巴倫在他的報告中提出,要建立一種沒有明顯中央管理和控製的通信係統。在這種通信係統中,每一個點都可以和另一個點建立聯繫。這樣,破壞網絡中的任何一個點都不至於破壞整個網絡。
更加令人不可思議的是,在巴倫的分佈式網絡理論中,不僅通信的綫路不是中央控製下的固定綫路;而且每一次傳送的數據也被規定了一定的長度。超過這個長度的數據就被分開來再傳。因此,同一個數據有可能要被分成不同的部分才能傳送。這聽起來似乎比分佈式的綫路更加不合常理。
在這樣的網絡裏,每個網站的工作就是接收和轉送。就象寄明信片。它規定了每一封信允許的長度,超過這個長度的信被分成不同的“塊”(block)。同一封信,從同一個節點發出,到達同一個目的地卻很可能要被拆散,並且也可能要走不同的路綫。。
因此,每一個“塊”都不僅有“塊”的內容,而且還必須做上標記:來自哪裏、傳往哪裏。這些“塊”在網絡中一站一站地傳遞,每一站都有記錄,直至到達目的地。如果某個“塊”沒有送達,最初的電腦還會重新發出這個“塊”。送達目的地後,收到“數據塊”的電腦將收到的所有“塊”“合而為一”,確認無誤後再將收到信件的信息反饋回去,這樣,最初發出數據的電腦就不用再往外寄了巴倫的想法由於適合戰爭的需要,所以正對軍方的胃口,因而受到了重視。同時,這一思想也體現了數據共享網絡的基本特點,直到現在仍然是互聯網最核心的設計思想。
當然,巴倫之所以能夠提出這一革命性的理論,不僅和他本人的才智有關,而且,當時的網絡理論也到了突破的階段。在許多時候,天才是在時代的需要中産生的。因此,不是“英雄造時勢”,而是“時勢造英雄”。從當時不同的人在不同的條件下得出同樣的結論,也可以證明這一點。
英雄所見略同
儘管“分佈式網絡”的想法有悖於常識,也有悖於傳統的網絡理論,然而卻符合科學。因此在當時提出這一理論的不僅僅是巴倫一個人。
如果追蹤朔源的話,首先提出這一思想的應該是美國麻省理工學院的LeonardKleinrock。早在1961年7月,Kleinrock就發表了第一篇有關這方面理論的文章,題目是:“大型通信網絡中的信息流”(Information Flow in Large Communication Nets,RLEQuarterly Progress Report,July 1961)。這比巴倫的報告至少早了半年多。而第一本關於分佈式網絡理論的書也是由L.Kleinrock在1964年完成的,這本書的題目就是:《通信網絡:隨機的信息流動與延遲》(Communication Nets:Stochastic Message Flow andDelay,Mcgraw-Hill,New York,1964)。
更加引人註目的是,就在巴倫提出“分佈式網絡”理論之後不久,1965年的秋天,遠在大西洋另一端的英國,41歲的物理學家D.W.戴維斯(Donald Watts Davies,見右圖)也在考慮建立一個嶄新的網絡理論。
戴維斯出生於一個工人階級的家庭。父親是英國的威爾士一傢煤礦的職工,在戴維斯很小的時候就去世了。母親帶着一傢人搬到樸次茅斯,自己在郵局做收款員。戴維斯從小就對物理感興趣。據他自己回憶,在他還不到14歲的時候,母親把一位先生忘在郵局裏的書帶回了傢。這是一本關於電話係統的結構和設計方法的技術書。他居然津津有味地讀了好幾個小時。
中學還沒有畢業,戴維斯就獲得了幾所大學的奬學金。為此,他所在的中學專門給全校放了半天假以資慶祝。經過幾年的努力,戴維斯在倫敦大學獲得了物理學和數學的學位。1947年,他加入了英國國傢物理實驗室(National Physical Laboratory)。在那裏,他對建造當時英國速度最快的電腦做出了重要貢獻。
1954年,戴維斯獲得了去美國做一年研究的資助,其中,他在麻省理工學院還工作了一段時間。然後,又回到了英國國傢物理實驗室。
如果不是因為戴維斯根本不認識巴倫,如果不是因為戴維斯事先完全不知道巴倫的工作的話,完全有理由認為他是在抄襲巴倫的思想。因為,他們提出的原理簡直如出一轍。不僅基本的理論框架完全一樣,甚至連數據被分成的每個“塊”的大小,以及數據傳送的速度也被設計得一模一樣。
也許,他們二人的理論的最大區別衹在於名字。在巴倫那裏,數據被分成了“塊”。巴倫還給這種把數據拆開來傳送的方法,起了一個非常饒口的名字:
“分佈式可適應信件塊交換”(distributed adaptive message block switching)。而戴維斯起的名字卻真正是經過深思熟慮的。他可以從很多名字中選一個,比如,“塊”、“單元”、“部分”、“節”或者“框”(block,unit,section,segment,frame)等等。但是,最後他還是用了“包”(packet)這個詞。他甚至專門為此請教了兩個語言學家!後來,戴維斯回憶道:
“我當時認為,給分成小塊傳送的數據起一個新名字很重要。因為,這樣可以更加方便地進行討論。我最後選中了“包”,用這個詞來指小的數據包。”直到現在,大傢一直沿用戴維斯起的名字,並且把這種數據傳送方式稱作“包交換”(packet switching,不少專業書都按意思譯為“分組交換”)。
也許在巴倫和戴維斯之間還有一個小小的不同。儘管兩人得出的結論是完全一樣的,但是兩人的出發點卻根本不同。巴倫的目的是要為美國的軍隊建立一個用來打仗的網,而戴維斯的目的則是要建立一個更加有效率的網絡,使更多的人能夠利用網絡來進行交流。
又經過半年多的思考,戴維斯確認自己的理論是正確的。於是,1966年春,他在倫敦的一次公開講座上描述了把數據拆成一個一個的小“包”(packet)傳送的可能性。
講座結束後,從聽衆中走出一個人,來到戴維斯的面前,告訴他,自己在英國國防部工作,他的美國同行正在做着與戴維斯一樣的工作,並且得出的結論也完全一樣。在美國主持這項工作的就是保羅·巴倫。
幾年以後,當戴維斯第一次見到巴倫的時候,風趣地對巴倫說:“噢,也許是你先得出結論。不過,是我給起的名字。”
這真是“無巧不成網”。三部分不同的人,在三個不同的地方,在互相完全不知底細的情況下竟然得出了完全相同的結論──遠距離網絡通信必須通過“包交換”來實現。而且,他們的工作幾乎是在同時進行的:Leonard Kleinrock領導的麻省理工學院的工作是在1961年至1967年;P.巴倫領導的蘭德公司的工作是在1962年至1965年;而D.W.戴維斯領導的英國國傢物理實驗室的工作則是在1964年至1967年。
這可以說是偶然,也可以說是巧合。但是,更加根本的原因還是在於“包交換”理論的正確。否則的話,三部分人同時犯同樣的錯誤的可能性幾乎是不存在的。而這樣一個正確的理論當然需要在實踐中獲得驗證,同時也需要拿到實踐中去應用。
有了“包交換”的理論,下面的工作就是要按照這一理論,實際建造一個網。
近、現代西方的人文思想大都建立在一個基本命題之上:“所有人生來都是平等的”。
也許是巧合,也許是因為有的時候技術需要會和人文理想保持某種神秘的一致性。從最初的ARPANET到今天的互聯網,我們都可以看到一個同樣的命題:“所有電腦生來都是平等的”。
這一“平等思想”不僅和古希臘的精英政治理論大相徑庭,甚至也和最初的電腦網絡原理相去甚遠。
“智者”
古希臘哲學家柏拉圖寫過一本《理想國》。在他看來,人是按照不同的等級劃分的。因此,平等和民主都是不可能實現的空話。一個國傢,應該由社會中最優秀的精英來統治;而“理想”國傢的權杖,更應該交給最有智慧的“哲學王”。
就象草原上的羊群,要有帶頭羊;就象戰場上的軍隊,要有指揮將領。如果從使用者的角度,我們也很容易把所有網絡都看成是由中央控製,然後發散到四方的係統。這樣的網絡安全可靠,容易管理,並且“令行禁止”。最初的電腦網絡也確實是按照這種原理設計的。
如果我們追溯今天復雜的網絡係統的原理,甚至可以把目光投到1940年的9月10日-13日。那是一次在達特茅茨學院召開的美國數學協會的會議。貝爾實驗室的GeorgeStibitz打算在這裏演示他們的“復雜計算機”(Complex Calculator)。
然而,這臺後來被稱為“貝爾實驗室模型1號”(Bell Labs MODEL 1)的機器,離會場實在太遠了。要想從紐約用卡車把這個龐然大物運過來,確實不是一件易事。最後想出來的“權益之計”就是在會場外的過道裏安放一個電傳(Teletype)終端,讓與會者通過這臺電傳機來轉達自己的指令。就這樣,用一種間接的方式,可以使用遠在370公裏以外的計算機(還不是電腦)。
儘管按照今天的標準,這遠遠不能算是電腦網絡。而且,這次實驗甚至比1946年美國賓西法尼亞州誕生第一臺電子管電腦還早了6年。但是,不少探討電腦網絡歷史的書仍然要首先提到這臺“模型1號”,因為這次實驗嚮人們提示了遠距離控製計算機的可能性。
10年以後,東西方正在醖釀一場冷戰。美國軍隊開始擔心俄國熊的飛機繞道北極前來空襲。為此,1951年,麻省理工學院成立了著名的林肯實驗室,專門研究防範蘇聯轟炸的措施。而他們的主要研究項目就是“遠距離預警”(DEW:Distant Early Warning)。
歷史的巧合有時候的確讓人忍俊不禁。這個最初的“遠距離預警”係統,正是那種由中央控製的網絡結構,而且它的名字也叫“智者”(SAGE)。當然,這個“智者”還遠不是真正的“哲學家”,而衹是一個“半自動基礎環境”(Semi-Automatic GroundEnvironment)。
按照專傢們的設計,這個“智者”必須完成三個任務:第一,採集從各個雷達站搜集來的信號;第二,通過計算判斷出是否有敵機來犯;第三,將防禦武器對準來犯的敵機。
毫無疑問,“智者”是第一個真正實時的人機交互作用的電腦網絡係統,它能接收網絡上各個節點傳送過來的數據,能夠按照鍵入的指令來處理這些數據。
由於在運行的過程中需要人的幹預,所以被稱作是“半自動”的係統。1952年,“智者”係統投入使用,成為當時遠距離訪問的電腦網絡的一個典型。
從此,“智者”一類的網絡就不斷涌現。到了60年代,已經開始廣泛應用於軍隊、機場和銀行等係統中。這類網絡的共同特點就是在中心有一臺大型電腦,用來存儲和處理數據,其它電腦作為終端通過一定的方式(比如,電纜或者電話綫)
連通這個數據中心。每個網絡都是為某種特殊用途專門設計的,並且衹允許係統授權的用戶進行訪問。
銀行係統就是這樣,每一個銀行的分行都有一臺電腦和中心銀行相連,在中心銀行則有一臺大型的電腦在那裏存儲和整理數據,並且不斷對各個分行提供信息和發出指令。如果不是銀行係統授權的人,就不可能使用銀行的電腦。直到現在,我們仍然能夠在機場、銀行和商場等地到處看到這種類型的電腦網絡為我們服務。
在電腦網絡理論中,通常把這種將數據從綫路的一端直接傳送到另一端的方式稱為“綫路交換”(Circuit Switching)。而這種由強大的網絡服務器管理的網絡則通常被稱為中央控製式網絡(Centralized Networks)。
我們平常理解的電子通信也都是這樣:在一個中央控製的係統之中,信號從出發點直接到達目的地。比如打電話,撥通了電話之後,信號從打電話的人那裏直接傳給接電話的人,並不需要中間有任何環節來接收和轉換這些信號,通話期間,整條綫路也要被獨占(綫路交換)。發電報和傳真也同樣是這個道理。這種通信方式當然是最直接的,也是最容易管理的──衹要在中央一級進行監控就行。
但是,這種方式也有一個致命的缺點,如果切斷了從出發點到目的地中的任何一處,都會使通信中斷。
本世紀60年代,當世界上已經有若幹國傢擁有原子彈和氫彈的時候,美國的中央控製式網絡已經達到相對發達的程度,美國軍隊的聯繫也開始依賴於電子通信。那些極為註重高新技術開發的國防高級研究計劃署的官員們,開始從另一個角度來考慮可能的核戰爭會給美國、尤其是給美國軍隊的通信帶來什麽樣的影響。
在他們當時考慮的諸多問題中,有一個問題顯得格外突出,這就是:“如何在受到核戰爭襲擊之後,保持軍隊中各個網絡之間的聯繫。”
時勢造英雄。為瞭解决這個對美國生死攸關的問題,人們期待着具有洞見的網絡專傢和嶄新的網絡理論。
保羅·巴倫
保羅·巴倫(Paul Baran)1926年生於波蘭,兩歲的時候,全家移居到了美國的波士頓。父親到一傢鞋廠做工。不久,他們又舉傢遷往費城,開了一傢小雜貨鋪維持生計。
一次,小巴倫問母親,傢裏算不算是有錢人。母親微笑着回答說:“我們是窮人。”後來,他又用同樣的問題問父親,而父親卻說:“我們是有錢人。”這一回答是巴倫有生以來遇到的第一個難解之謎,同時也使他幼小的心靈開始懂得,同一個問題可能會有不同的答案。
也許,巴倫遇到第二個較大的難題是在Drexel技術學院。學校對計算的要求極為嚴格,不管你是否已經真正理解題意,衹要在一次考試中出現兩次計算錯誤,就算不及格。許多很優秀的人在這個政策上栽了跟鬥。然而學校卻堅持認為,準確而快速的計算是成為科學家的前提。幸好,巴倫靠他的實力過了關,於1949年獲得了這裏的電器工程學士學位。
當時的工作不那麽容易找。經過幾次波折,他後來結了婚,和妻子一起搬到了洛山磯。在那裏,他為一傢飛機公司工作,同時參加了加州大學洛山磯分校的夜校。1959年,巴倫獲得了該校的工程碩士學位。
隨後,巴倫參加了蘭德公司的研究工作,同時繼續在加州大學洛山磯分校攻讀博士學位。他的導師也極力鼓勵他。可是仁慈的“上帝”卻對此有不同的安排。
一邊工作一邊讀書本來就是一個苦差事。而有的時候事情會比讀書本身更糟。
一次,巴倫照例開車趕到洛山磯分校上課,居然轉遍了所有地方還是找不到一個停車的地方。
“正是在那次偶然的事件,使我得出結論:一定是上帝的意願,不讓我繼續讀學位了。要不然,他怎麽會讓所有停車位都占滿了車?”
這樣,巴倫一心一意地投入到蘭德公司的研究項目上去。
對於巴倫來說,也許最重要的就是對“指令”與“控製”理論的研究了。因為,這是軍隊指揮係統的生命綫。用巴倫的定義,“指令”就是“讓他們按你的意願做某件事”;而“控製”則正相反,是“讓他們按你的意願不做某件事”。
但是,如果敵人的一顆原子彈把“指令與控製係統”的中心破壞了,全國的軍隊就會立即癱瘓。
早在60年代初,美國空軍就與軍方的思想庫“蘭德公司”(RAND)簽有協議,研究如何在戰爭中保護他們的通信係統。巴倫感興趣的也正是這一點。
(模擬化還是數字化)
1962年,就在美國國防高級研究計劃署成立“指令與控製研究室(CCR)”的同一年,保羅·巴倫為蘭德公司寫了11份報告,討論了我們今天稱為“包交換”(PacketSwitching)以及“存儲和轉發”(Store and Forward)的工作原理。在這11篇報告中,影響最大的是1964年3月發表的“論分佈式通信網絡”(“On DistributedCommunications Networks”,IEEE Trans.Comm.Systems,March 1964)。在這篇報告中,他概括了“亢餘聯結”的原理,舉出了多種可能的網絡模型。
兩點之間不一定直綫最短
與傳統的中央控製的網絡理論完全不同,巴倫的設想聽起來就有點異想天開。他提出,要在每一臺電腦或者每一個網絡之間建立一種接口,使網絡之間可以相互連接。並且,這種連接完全不需要中央控製,衹是通過各個網絡之間的接口直接相連。
因此,在這種方式下,網絡通信不象由中央控製那樣簡單地把數據直接傳送到目的地,而是在網絡的不同站點之間像接力賽一樣地傳送。每一個網站並沒有整個網絡的“地圖”,更不受中央的控製。網站收到數據之後,衹是按當時最可能的路綫把信轉走。這雖然不一定是最近的路綫,但往往是最有效的。
用網絡理論專門一點的話來說,傳統的網絡是“中央控製式網絡”;而巴倫提出的網絡模型則是“分佈式的網絡”(Distributed Networks)。
比如,要在北京、上海、天津、重慶和廣州的網絡之間建立一種聯繫。一般的做法是在北京建立一個網絡的中心控製,由北京來控製整個網絡的運行。IBM公司1975年建立的SNA網絡就是這樣的係統。
就象我們平時打電話有時會聽到雜音,數據在網絡中傳送的時候也可能會遇到幹擾。電話中即使有雜音,還仍然能大致聽明白對方的意思;而如果在網絡通信中遇到幹擾,則會引起數據的丟失。在由中心控製的網絡裏,可以很好地控製這類差錯。
但是,按照巴倫的設想,在分佈式網絡中,每一個節點都可以相互連接。並不需要通過北京的控製。從表面上看,如果某一個節點出了差錯,不由中央的指令來控製修復,而是由各個節點自行修復的話,修復的時間也許會更長一些,並且不那麽及時。但是,無論如何,對於分佈式網絡來說,單個節點的重要性大大降低了。一條綫不通,完全可以走另一條綫。
況且,如果是中央控製的網絡,從廣州往重慶發一封信,仍然需要繞道北京來經過“批準”。而分佈式網絡倒反而更直接了當些。即使廣州通往重慶的綫路出了毛病,也衹需繞道上海,而不必到北京來。這樣,看起來效率最低的網絡,卻變成效率最高的網絡了。
還有,中央控製網絡中的綫路如果正在使用,會象打電話那樣“占綫”。而在分佈式網絡裏,根本不會有占綫的問題。“條條大路通羅馬”,這裏則是條條綫路都能夠送信到傢。在整個通信的過程中,分佈式網絡衹關心效果──最終把數據送到目的地,而不關心過程──從哪條路綫把數據送到。
最為重要的是,中央控製式網絡並不適合打仗。如果發生戰爭,衹要破壞了北京的中央控製,整個網絡就癱瘓了。分佈式網絡則把這幾個網站直接連接起來,不必經過北京。就象一個打不死的“變形金剛”,不管破壞了那裏,它都會自行修復。如果要從天津給廣州發一封信,這封信可能通過北京,也可能通過上海到達廣州。如果北京、上海都“占綫”,或者已經被破壞,這封信也仍然可以通過重慶發往廣州。
因此,巴倫在他的報告中提出,要建立一種沒有明顯中央管理和控製的通信係統。在這種通信係統中,每一個點都可以和另一個點建立聯繫。這樣,破壞網絡中的任何一個點都不至於破壞整個網絡。
更加令人不可思議的是,在巴倫的分佈式網絡理論中,不僅通信的綫路不是中央控製下的固定綫路;而且每一次傳送的數據也被規定了一定的長度。超過這個長度的數據就被分開來再傳。因此,同一個數據有可能要被分成不同的部分才能傳送。這聽起來似乎比分佈式的綫路更加不合常理。
在這樣的網絡裏,每個網站的工作就是接收和轉送。就象寄明信片。它規定了每一封信允許的長度,超過這個長度的信被分成不同的“塊”(block)。同一封信,從同一個節點發出,到達同一個目的地卻很可能要被拆散,並且也可能要走不同的路綫。。
因此,每一個“塊”都不僅有“塊”的內容,而且還必須做上標記:來自哪裏、傳往哪裏。這些“塊”在網絡中一站一站地傳遞,每一站都有記錄,直至到達目的地。如果某個“塊”沒有送達,最初的電腦還會重新發出這個“塊”。送達目的地後,收到“數據塊”的電腦將收到的所有“塊”“合而為一”,確認無誤後再將收到信件的信息反饋回去,這樣,最初發出數據的電腦就不用再往外寄了巴倫的想法由於適合戰爭的需要,所以正對軍方的胃口,因而受到了重視。同時,這一思想也體現了數據共享網絡的基本特點,直到現在仍然是互聯網最核心的設計思想。
當然,巴倫之所以能夠提出這一革命性的理論,不僅和他本人的才智有關,而且,當時的網絡理論也到了突破的階段。在許多時候,天才是在時代的需要中産生的。因此,不是“英雄造時勢”,而是“時勢造英雄”。從當時不同的人在不同的條件下得出同樣的結論,也可以證明這一點。
英雄所見略同
儘管“分佈式網絡”的想法有悖於常識,也有悖於傳統的網絡理論,然而卻符合科學。因此在當時提出這一理論的不僅僅是巴倫一個人。
如果追蹤朔源的話,首先提出這一思想的應該是美國麻省理工學院的LeonardKleinrock。早在1961年7月,Kleinrock就發表了第一篇有關這方面理論的文章,題目是:“大型通信網絡中的信息流”(Information Flow in Large Communication Nets,RLEQuarterly Progress Report,July 1961)。這比巴倫的報告至少早了半年多。而第一本關於分佈式網絡理論的書也是由L.Kleinrock在1964年完成的,這本書的題目就是:《通信網絡:隨機的信息流動與延遲》(Communication Nets:Stochastic Message Flow andDelay,Mcgraw-Hill,New York,1964)。
更加引人註目的是,就在巴倫提出“分佈式網絡”理論之後不久,1965年的秋天,遠在大西洋另一端的英國,41歲的物理學家D.W.戴維斯(Donald Watts Davies,見右圖)也在考慮建立一個嶄新的網絡理論。
戴維斯出生於一個工人階級的家庭。父親是英國的威爾士一傢煤礦的職工,在戴維斯很小的時候就去世了。母親帶着一傢人搬到樸次茅斯,自己在郵局做收款員。戴維斯從小就對物理感興趣。據他自己回憶,在他還不到14歲的時候,母親把一位先生忘在郵局裏的書帶回了傢。這是一本關於電話係統的結構和設計方法的技術書。他居然津津有味地讀了好幾個小時。
中學還沒有畢業,戴維斯就獲得了幾所大學的奬學金。為此,他所在的中學專門給全校放了半天假以資慶祝。經過幾年的努力,戴維斯在倫敦大學獲得了物理學和數學的學位。1947年,他加入了英國國傢物理實驗室(National Physical Laboratory)。在那裏,他對建造當時英國速度最快的電腦做出了重要貢獻。
1954年,戴維斯獲得了去美國做一年研究的資助,其中,他在麻省理工學院還工作了一段時間。然後,又回到了英國國傢物理實驗室。
如果不是因為戴維斯根本不認識巴倫,如果不是因為戴維斯事先完全不知道巴倫的工作的話,完全有理由認為他是在抄襲巴倫的思想。因為,他們提出的原理簡直如出一轍。不僅基本的理論框架完全一樣,甚至連數據被分成的每個“塊”的大小,以及數據傳送的速度也被設計得一模一樣。
也許,他們二人的理論的最大區別衹在於名字。在巴倫那裏,數據被分成了“塊”。巴倫還給這種把數據拆開來傳送的方法,起了一個非常饒口的名字:
“分佈式可適應信件塊交換”(distributed adaptive message block switching)。而戴維斯起的名字卻真正是經過深思熟慮的。他可以從很多名字中選一個,比如,“塊”、“單元”、“部分”、“節”或者“框”(block,unit,section,segment,frame)等等。但是,最後他還是用了“包”(packet)這個詞。他甚至專門為此請教了兩個語言學家!後來,戴維斯回憶道:
“我當時認為,給分成小塊傳送的數據起一個新名字很重要。因為,這樣可以更加方便地進行討論。我最後選中了“包”,用這個詞來指小的數據包。”直到現在,大傢一直沿用戴維斯起的名字,並且把這種數據傳送方式稱作“包交換”(packet switching,不少專業書都按意思譯為“分組交換”)。
也許在巴倫和戴維斯之間還有一個小小的不同。儘管兩人得出的結論是完全一樣的,但是兩人的出發點卻根本不同。巴倫的目的是要為美國的軍隊建立一個用來打仗的網,而戴維斯的目的則是要建立一個更加有效率的網絡,使更多的人能夠利用網絡來進行交流。
又經過半年多的思考,戴維斯確認自己的理論是正確的。於是,1966年春,他在倫敦的一次公開講座上描述了把數據拆成一個一個的小“包”(packet)傳送的可能性。
講座結束後,從聽衆中走出一個人,來到戴維斯的面前,告訴他,自己在英國國防部工作,他的美國同行正在做着與戴維斯一樣的工作,並且得出的結論也完全一樣。在美國主持這項工作的就是保羅·巴倫。
幾年以後,當戴維斯第一次見到巴倫的時候,風趣地對巴倫說:“噢,也許是你先得出結論。不過,是我給起的名字。”
這真是“無巧不成網”。三部分不同的人,在三個不同的地方,在互相完全不知底細的情況下竟然得出了完全相同的結論──遠距離網絡通信必須通過“包交換”來實現。而且,他們的工作幾乎是在同時進行的:Leonard Kleinrock領導的麻省理工學院的工作是在1961年至1967年;P.巴倫領導的蘭德公司的工作是在1962年至1965年;而D.W.戴維斯領導的英國國傢物理實驗室的工作則是在1964年至1967年。
這可以說是偶然,也可以說是巧合。但是,更加根本的原因還是在於“包交換”理論的正確。否則的話,三部分人同時犯同樣的錯誤的可能性幾乎是不存在的。而這樣一個正確的理論當然需要在實踐中獲得驗證,同時也需要拿到實踐中去應用。
有了“包交換”的理論,下面的工作就是要按照這一理論,實際建造一個網。