(重建)互联网的简史

2020-09-21 16:27:21

互联网的发展很大程度上是由经济驱动的,并且是由于原始设计无法将支付与信息一起本地路由的缘故。

  分布式系统, 联网互联网最初是为应对核攻击而设计的具有韧性的军事网络。没错,您用来查看朋友并分享猫照片的同一个网络的核心结构是一种模式,该模式旨在在核交换中生存足够长的时间,以确保与苏联的相互毁灭。互联网在不断变化。它是一种活着的、正在成长的有机体,已经超越了分类的范畴,并且已经超越了最初的概念。互联网采用了多种形式,值得了解我们如何到达自己的位置。自从印刷机问世以来,互联网连接在使信息访问民主化方面做得更多。它也极大地侵犯了隐私,使我们走上了更大的贫富悬殊的道路。这些都不是意外。互联网的发展很大程度上是由经济驱动的,并且是由于原始设计无法将支付与信息一起本地路由的缘故。让我们探讨一下如何到达当前的互联网以及它的发展方向。


互联网


  ✦创建

  最初的Internet诞生于1969年,是高级研究计划局网络(ARPANET)。ARPANET的首次传输是UCLA和斯坦福研究所之间的一条简单消息。该网络在启动时几乎立即崩溃,但是新网络中包含的可能性使这些早期的技术难题迎刃而解,并且网络继续增长。鲍勃·卡恩(Bob Kahn)和温特·瑟夫(Vint Cerf)一起设计了在请求注释675中描述的规范IP(互联网协议)和TCP(传输控制协议)耦合。该技术规范文档描述了端到端数据通信的协议,这是首次将“ Internet”用作网络间的门户。

  1981年,美国国家科学基金会(NSF)创建了与ARPANET互连的计算机科学网络(CSNET)。显然,互联网具有更广泛的潜在应用,ARPANET的军事部分于1983年中断,并成为MILNET。NSF在1986年正式创建了NSFNET,这是一个Internet骨干网,具有56 kb / s的链路,旨在支持NSF资助的超级计算中心之间的连接。这是互联网从研究项目转换为实用网络的开始。随着网络在80年代后期的普及,很明显,最终用户与NSFNET交互需要某种标准。文件传输和电子邮件很流行,但是万维网将成为最常用的应用程序。到1990年底,欧洲核子研究组织(CERN)的蒂姆·伯纳斯·李(Tim Berners-Lee)


  ✦采用

  互联网的前万维网阶段以学术和军事研究为特征。万维网将商业引入了Internet,但Internet并未做好准备:它旨在传递信息,而不是传递价值。有影响力的互联网开发人员David Clark在他的《设计互联网》一书中分享了一个有趣的互动:

  经济学家:互联网是关于金钱的传递。路由数据包是一个副作用。您搞砸了资金路由协议。

  [David Clark]:我没有设计任何货币兑换协议!

  经济学家:我就是这么说的。

  为了更好地理解路由货币和路由数据包之间的区别,让我们研究两个Internet功能,即服务质量(QoS)组播。QoS和多播都未能获得主流采用,因为即使路由信息很好,但路由金钱却很差。

  服务质量是一个简单的概念。它本质上是Internet的优先邮件。不幸的是,商业互联网的模型与良好实现的QoS功能直接冲突。

  互联网是单独拥有的网络的互连层。作为最终用户,这并不明显。当我从ISP购买Internet服务时,便可以访问开放Internet的任何部分。但是,我的ISP并不拥有连接到开放Internet所需的所有物理硬件。

  ISP大致分为三层。第1层ISP位于Internet的中心。它们免费互连(称为对等互连)。这意味着,第1层ISP将相互路由流量,而无需花钱。他们彼此凝视,以便允许最终用户连接到Internet的其余部分。第2层和第3层ISP也互连。根据经验,ISP会为通过较高层ISP路由数据包付费,并代表较低层ISP收取路由数据包费用。这些协议范围很广,并不反映最终用户的个人流量。他们为长期(例如一个月或一年)内的总流量支付费用。

  跨Internet实施QoS需要对每个最终用户数据包负责,并需要对差异化服务收费。由于ISP对等模型,问责制在技术上既具有挑战性又昂贵。尽管可以实现QoS,但对QoS进行不同收费是不可行的。这意味着,尽管采用QoS可以提高联网应用程序的性能并增加其对用户的价值,但ISP(各方为改进而付出的代价)将无法获得增加的价值。相反,任何新收入将流向应用程序开发人员。

  尽管作为研究项目成功,但Internet规模的QoS在实际采用中失败了,因为它缺乏对ISP的经济激励。QoS可以提高最终用户应用程序的质量,但是ISP无法从网络质量的任何改善中成功提取租金。

  组播是商业互联网的另一个受害者。组播本质上提供了在Internet上进行广播的功能,例如电视源。发送方可以将数据包发送到接收方订阅的多播地址。发送数据包在网络中复制并传递到每个订阅的接收者。如果没有多播,发送方将不得不将相同的数据包分别发送给每个接收方,从而浪费了网络带宽。

  组播是一个成功的研究项目,但是失败了,因为它对ISP不利。最终用户从ISP购买Internet连接时,通常需要为上传和下载链接带宽付费。最终用户通常不为总流量或数据包延迟付费。组播可能会将单个数据包上传复制到许多数据包传递中,从而使最终用户无需购买额外的带宽即可在网络中创建大量数据包。例如,我可以通过ISP将10个上传数据包发送到多播地址。如果有很多人订阅该多播地址,则这10个数据包可能变成1000万。如果ISP对组播的收费没有变化,那么我可以大大增加通过ISP传输的流量,而无需购买更多的上传带宽。

  再次,可以为最终用户正确定价多播,并由哪个最终用户发送哪个数据包来承担适当的责任。但是,这在1990年代既无利可图,又在技术上难以实施。维护哪些用户订阅了哪些组播地址的列表会增加网络的开销状态复杂性。取而代之的是,内容分发网络已为大型ISP取代了此功能。当前,组播已部署在公司网络和边缘ISP中,这些公司的价值主张更加明确。

  CDN通过将多个副本存储在人口稠密的区域附近来复制内容。然后,CDN可以按需将请求的内容发送给每个用户。这不仅解决了网络流量重复的问题,还允许用户按需流式传输内容,而不是跟随广播。

  ISP可以提供CDN功能,但很大程度上不提供。对于要购买CDN功能的大型内容提供商,将要求他们与每个向内容提供商的消费者提供Internet服务的ISP保持合同。这种协调成本很高。取而代之的是,CDN服务通常由独立的公司(例如Akamai)提供,该公司与每个ISP进行一次交易,然后可以向每个客户提供全局CDN服务。这些星球级CDN提供商可从其规模和优势中受益,以更好地预测用户需求并调整其网络。为希望提供快速全球访问的内容提供商提供一站式界面,这使CDN能够获得可观的价值。

  QoS和组播说明了为什么Internet协议级别的创新如此困难。对于最终用户而言,更好的功能通常会给ISP带来高昂的价格。ISP由于其现有的业务模型而无法获得新的收入,因此它们缺乏投资创新的能力和意愿。这加强了互联网上更改的障碍,并阻止了最终用户体验的飞跃。


  ✦未来

  我们已经讨论过网上进行货币转账的失败,但是对于大多数人来说,互联网可能运行得很好。如果您正在阅读本文,那么您的Internet可以正常工作!

  但是,仅因为Internet具有功能性,并不意味着它无法改善。我们当前的Internet中的许多缺陷是由于金钱和数据包路由协议的不匹配引起的。互联网不是什么杂乱无章的东西,它是电缆,无线电和计算机的集合。有人必须拥有这些电缆,收音机和计算机。我们称这些所有者为Internet服务提供商。ISP和Internet用户都希望很好地路由数据包,但是ISP和用户在路由金钱方面有不同的目标。为用户和ISP调整资金路由激励措施,将是朝着更好的互联网迈出的一大步。

  本文中表达的观点和观点仅为作者的观点,并不一定反映协议实验室或协议实验室研究的观点。


  原文链接:https://research.protocol.ai/blog/2020/a-brief-history-of-rebuilding-the-internet/


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