网络的产生和发展：网络的哲学解读

一、网络的产生和发展

在信息时代，人们获取信息的主要工具，就是网络。

按照惯常的思路，要解读某一事物或某一现象，首先应该是对它的含义、内涵的解析，这样做的目的是为了让人们在一个较为一致的基础上开始其他内容的探讨。对于网络的解读，需要从网络的产生和发展即它的起源入手，这是因为对网络的界定需要追溯它的历史，才能够深入把握它的本质。

网络的基础是计算机，计算机起源于对计算器的改造和发展。在世界历史上，人们认为第一台计算器产生于古希腊。一个多世纪前，从希腊Antikythera小岛附近的沉船中发现了一个物件，当时只剩下82个零散的碎片。经考古学家和科学家考证、研究、复制，破译了其上的铭文，重建了机器上青铜齿轮。最新研究透露了仪器背面刻度盘的细节，它包含了古代日历中所有12个月的名字，认为这是古希腊的遗物，被称为安提基特拉机器（Antikythera Mechanism），这种设备是古希腊人用于测算日食和计算4年一个周期的奥林匹克运动大会（Olympiad）的机器，是世界上第一种类似计算机的设备。制造时间约在公元前140年到公元前100年。而在古代使用比较广泛的计算器，当推中国的算盘。算盘是由我国春秋时期已普通使用的筹算逐渐演变而来的。珠算最早见于文献的当推东汉《数术记遗》一书。

中世纪末期，随着欧洲数学与工程学的发展，1623年，德国博学家Wilhelm Schickard率先研制出了欧洲第一台使用转动齿轮来进行操作的计算设备，能进行六位数以内的加减法，并能通过铃声输出答案，被称为“计算钟”。而他们往往都需要借助某些机械计算设备或模拟计算机。1642年法国数学家布莱士·帕斯卡在英国数学家William Oughtred所制作的“计算尺”的基础上，将其加以改进，使能进行八位计算。还卖出了许多制品，成为当时一种时髦的商品。1801年，法国人Joseph Marie Jacquard对织布机的设计进行改进，使用一系列打孔的纸卡片来作为编织复杂图案的程序。尽管这种被称作“Jacquard式织布机”的机器并不被认为是一台真正的计算机，但是其可编程性质使之被视为现代计算机发展过程中重要的一步。

1820年，查尔斯·巴比奇（Charles Babbage）构想和设计了第一台完全可编程计算机。但由于技术条件、经费限制，以及无法忍耐对设计不停的修补，这台计算机在他有生之年始终未能问世。约到19世纪晚期，许多后来被证明对计算机科学有着重大意义的技术相继出现，包括打孔卡片以及真空管。德裔美籍统计学家Hermann Hollerith设计了一台制表用的机器，其中便应用打孔卡片来进行大规模自动数据处理。

20世纪前半叶，为了迎合科学计算的需要，许多专门用途的、复杂度不断增长的模拟计算机被研制出来。这些计算机都是用它们所针对的特定问题的机械或电子模型作为计算基础。20世纪30、40年代，计算机的性能逐渐强大并且通用性得到提升，现代计算机的关键特色被不断地加入进来。

1937年，年仅21岁的麻省理工学院研究生克劳德·香农（Claude Shannon）发表了他的论文《对继电器和开关电路中的符号分析》，文中首次提及数字电子技术的应用。他向人们展示了如何使用开关来实现逻辑和数学运算。

1941年5月12日，德国工程师Konrad Zuse完成了他的图灵完全机电一体计算机“Z3”，这是第一台具有自动二进制数学计算特色以及可行的编程功能的计算机，但还不是“电子”计算机。

在第二次世界大战中，为训练轰炸机飞行员，美国海军曾向麻省理工学院探询，是否能够开发出一款可以控制飞行模拟器的计算机。军方当初的设想只是希望通过该计算机将飞行员模拟操作产生的数据实时反映到仪表盘上。与之前的模拟设备不同，军方要求该计算机应基于空气动力学设计，与实物无限接近，以便进行各种航空训练。同时，出于研制和开发新型大炮和导弹的需要，美国陆军军械部在马里兰州的阿伯丁设立了“弹道研究实验室”，要求该实验室每天为陆军炮弹部队提供6张火力表以便对导弹的研制进行技术鉴定。为此，麻省理工学院建立了由四位科学家和工程师埃克特（24岁）、莫奇利、戈尔斯坦、博克斯组成的“莫尔小组”，承担开发任务。开发需要进行大量的数学方程组模型进行数字计算，为计算这些方程组，在1945年，莫奇利和埃克特设计和研制出世界上第一台能够实时处理数据的“旋风电子计算机”，并发明了磁芯存储器。这台计算机取名ENIAC（Electronic Numerical Integrator And Computer，埃尼阿克），又称“旋风计算机”。

这台计算机造价48万美元，占地面积170平方米，约相当于10间普通房间的大小，机身长30.48米，高2.44米，重30吨，使用了17，468个真空管，7，200个水晶二极管，1，500个中转，70，000个电阻器，10，000个电容器，1500个继电器，6000多个开关，设置有30个操作台，可在1秒钟内进行5000次加法运算和500次乘法运算，还能进行平方和立方运算，计算正弦和余弦等三角函数的值及其他一些更复杂的运算，这比当时最快的继电器计算机的运算速度快1000多倍，是手工计算的20万倍，耗电量150千瓦。虽然ENIAC体积庞大，耗电惊人，运算速度不过几千次（现在的超级计算机的速度最快每秒运算达万亿次），但它比当时已有的计算装置要快1000倍，属于电子识字计算机，而且还有按事先编好的程序自动执行算术运算、逻辑运算和存储数据的功能。从此，科学计算的大门打开了，电子计算机发展和应用的序幕揭开了。^[7]

第一代计算机的产生过程，可以说是战争的促使。事实上各种各样的社会需求中，战争期间的需求始终是最迫切的，因为事关生死存亡，政府和军方总是出手大方，将最新的科技成果应用到诸如战略和常规武器的研制工作上，以确保己方在军事上处于领先地位。在当时，原来需要20多分钟时间才能计算出来的一条弹道，有了电子计算机后，只要短短的30秒就可以完成，极大地缓解了当时极为严重的计算速度大大落后于实际要求的局面。

1958年9月12日在后来英特尔的创始人Robert Noyce的领导下，发明了集成电路。不久又推出了微处理器。1959年到1964年间设计的计算机一般被称为第二代计算机。到了60年代，晶体管计算机将其取而代之。晶体管体积更小，速度更快，价格更加低廉，性能更加可靠，这使得它们可以被商品化生产。1964年到1972年的计算机一般被称为第三代计算机。大量使用集成电路，典型的机型是IBM360系列。到了70年代，集成电路技术的引入极大地降低了计算机生产成本，计算机也从此开始走向千家万户。1972年以后的计算机习惯上被称为第四代计算机。基于大规模集成电路，及后来的超大规模集成电路。1972年4月1日INTEL推出8008微处理器。1976年，史蒂夫·乔布斯（Stephen Jobs）和斯蒂夫·沃兹尼亚克（Stephen Wozinak）创办苹果计算机公司，并推出其Apple I计算机。1977年5月Apple II型计算机发布。1979年6月1日INTEL发布了8位的8088微处理器。1982年，微电子计算机开始普及，大量进入学校和家庭。

计算机技术的发展并不会停止。计算机自问世以来，作为数字计算机，在速度和能力上有了可观的提升，但是迄今，仍有不少课题显得超出了当前计算机的能力所及。对于其中一部分课题，传统计算机是无论如何也不可能实现的，因为找到一个解决方法的时间还赶不上问题规模的扩展速度。因此，科学家开始将目光转向生物计算技术和量子理论来解决这一类问题。比如，人们计划用生物性的处理来解决特定问题（DNA计算）。由于细胞分裂的指数级增长方式，DNA计算系统很有可能具备解决同等规模问题的能力。当然，这样一个系统直接受限于可控制的DNA总量。量子计算机，是希望利用量子物理世界的超常特性。一旦能够造出量子计算机，那么它在速度上的提升将令一般计算机难以望其项背。当然，这种涉及密码学和量子物理模拟的下一代计算机还只是停留在构想阶段。

随着计算机的产生和发展，出现了一个新学科即“计算机学科”。计算机学科专门深入地研究计算机本身的制造、编程和使用技术，诠释计算机学科内不同研究领域的各个学术名词不断发生变化的涵义，以及其领域层出不穷新学科。目前，全球有三个较大规模的致力于计算机科学的组织：英国电子计算机学会（BCS）；美国计算机协会（ACM）；美国电气电子工程师协会（IEEE）。(www.xing528.com)

网络，是随着计算机的使用而发展起来的信息交流层面的工具。

计算机再多，如果只是单台使用，充其量也不过是数字计算器、绘图机等功能单一的电子机器而已。计算机互相连接，带来了网络世界。

互联网的产生和发展大致经历了三个阶段。

第一阶段：ARPA阶段（20世纪60年代）。世界上的第一个局域网“阿帕网”，是由美国国防部高级研究计划署开发的。阿帕网的开发背景，与美苏冷战相关。

20世纪50、60年代的世界，被按照意识形态信仰的不同，划分成以苏联为代表的东方和以美国为代表的“西方”两大阵营。这两大阵营为了实现各自争霸世界的“理想”，展开了一场空前的军备竞赛，争取战略优势，人们称之为“冷战时期”。与真枪真炮的“热战”相比较，这种不见硝烟的“冷战”在激烈程度上丝毫没有减弱的迹象。冷战初期，美国作为西方阵营的代表，在技术上并不完全占有优势。这从当时苏联人试验成功原子弹并接连发射了两颗人造卫星的史实能得到证明。1949年，苏联继美国之后，试验成功原子弹。1957年10月4日苏联在太空技术上超过美国，发射了重约80公斤的第一颗人造地球卫星“斯布特尼克1号”。1957年11月3日苏联人又发射了重达500公斤的第二颗人造地球卫星“斯布特尼克2号”，并在这颗卫星上带了一条活狗进入太空做实验。在此期间，同属“东方”社会主义阵营的毛泽东主席率领中国代表团访问了苏联，他在一次会上曾经不无讽刺地说：美国人有什么了不起？苏联老大哥把人造地球卫星抛上了天，美国人哪怕抛个山药蛋上去给我看看？敏感的美国人把苏联的卫星看作是对自己技术落后的严重警告，是对美国的挑衅。于是，急起直追，于1958年1月31日发射升空了重约8公斤的人造地球卫星“探索者1号”。

冷战重新唤起美国军方对旋风计算机的重视。当时，美国军队的通讯网络“不容乐观”，尽管这些网络按照当时的标准是高水平的，但是，这种由中央控制的网络从一开始就先天不足，只要摧毁网络的控制中心，就可以摧毁整个网络。因此，在这个意义上，军队通讯联络的网络化程度越高，受到破坏的可能性也就越大。更何况这种网络在原子弹面前是如此脆弱。很可能用一颗原子弹摧毁网络的控制中心，就可以切断美国军队的所有电脑网络联系。鉴于这一切，美国亟须建立一个即使经历局部核攻击后，仍能正常传递军事命令和控制信息的计算机网络以适应战争需要。于是，为了确立美国在军事上的绝对领先地位，从20世纪60年代起，由美国国防部高级研究计划署（ARPA，AdvnacdeReseacrhProjecstAgency的缩写）投资，联合与军方有密切关系的一些科研机构和大学研究所，构成研究阿帕网的中坚力量。其中，麻省理工学院弗瑞斯特领导了SAGE项目（Semi－Automatic Ground Environment，即半自动防空系统），这个项目以旋风计算机为控制中心、把美国各地的防空雷达站连接在一起，组成实时防御系统，在1958年投入运行。1963年，这一系统的规模是把美国分为17个防区，每个防区的指挥中心装备两台IBM公司的AN／FSQ－7计算机，用通信线路把各防区内的雷达观察站、机场、防空导弹和高射炮阵地连接成为联机计算机系统。该系统全称Advanced Research Projects Agency Network，缩写为ARPANET，又称ARPA网，一直工作到20世纪80年代，是互联网的雏形。

ARPA网络的出现，标志着以资源共享为目的的广域网络的诞生。广域网（WAN，WideArea Network），是一种跨越大地域的网络，通常覆盖一个国家。网络上的计算机称为主机（Host），又称为端点系统（End System）。主机通过通信子网连接。通信子网的功能是把消息从一台主机传送到另一台主机。因此把网络的结构分成两部分：通信子网和资源子网。通信子网负责整个网络的通信，资源子网是各种网络资源（如主机、主机上的软件资源、打印机等）的集合。在大多数的广域网中，通信子网由两个不同的部件组成，即传输线和交换单元。构建局域网和广域网的方法不同，构建局域网时，必须由构建局域网的单位完成传输网络的建设，传输网络的传输速率可以很高，如吉位以太网。但是因为各种条件的限制，构建广域网时，必须借助于公共传输网络。用户并不关心公共传输网络的内部结构和工作机制，所关心的仅仅是公共传输网络提供的接口，以及实现和公共传输网络之间的连接，并通过公共传输网络实现远程站点之间的报文交换的方法，因此，广域网的设计前提在于掌握各种公共传输网络的特性，以及公共传输网络和用户之间的互联技术。

第二阶段是NSF网络阶段（1980～1995）。在20世纪70年代，军用计算机网ARPANET虽然将其触角伸进了美国的一些大学，但由于技术和经费等方面的原因，这个网络并没有引起人们太多的兴趣。因特网的真正发展是从20世纪80年代中期美国国家科学基金会（NSF）利用ARPANET的技术建立NSFnet开始的。20世纪80年代后期，NSF建立了全美五大超级计算机中心，为了使全国的科学家和工程师们能够共享以前仅供军事机构和少数科学家使用的超级计算机设施，NSF首先想到利用ARPANET。不过他们发觉与美国军方打交道不是一件容易的事情，于是他们决定利用ARPAnet发展出来的叫做TCP／IP的通信协议（TCP即通信控制协议，IP即网络协议）来建立自己的计算机网络NSFNET，通过56Kbps的线路将各大超级计算机中心连接起来。考虑到如果也将各大学通过电话线直接与超级计算机中心连接的话，费用就会太高（因为当时的电话线是按每公里收费的），所以NSF进而决定建立地区网，即在国家的每一个地区，使学校就近与它的近邻相连，构成一个通信链，把每个通信链连接到一个超级计算机中心，再把超级中心彼此互联起来。在这种结构中，任何计算机最终都能通过地区网转发会话而互相通信，于是，连接各地区网上主要通信节点计算机的高速数据专线便构成了NSFNET的主干网，这样，当某一用户的计算机与某一地区网相连后，它除了可以使用任一超级计算机中心的设施、同网上的任一用户进行通信以外，还可以获取网络提供的大量信息。NSFNET的成功设计，使它在建成后迅速取代ARPANET而成为Internet的主干网，所以1990年，ARPANET停止运行。

当NSF决定建立新的Internet广域网（即后来的NSF主干网）时，它采用了竞争激烈的招标方式。1987年，它选择了来自3个投标者——IBM（计算机制造商）、MCI通信公司（长途电话公司）和Merit（密执安州一个区域性网络服务机构）的一个联合方案。这3个组织合作建立新的广域网，由MCI提供了长途传输线路，由IBM提供了广域网中专用的计算机和软件，由Merit管理这一网络该广域网。在1988年，这三家公司组合的广域网成为Internet的主干网。

运行过程中，当新的广域网上的通信流量接近线路的设计负荷时，NSF批准对网络稍加调整，将每条传输线路的容量提高到原来的3倍。到1991年，Internet发展太快，NSFNET主干网无法满足越来越多的科研和教育机构的联网需要，意识到美国政府负担不起整个Internet，NSF便要求私营公司承担某些责任。为解决这一问题，IBM，MCI，Merit组建了高级网络和服务公司ANS（Advanced Networks and Services）。1992年，ANS建立了一个新的广域网，它所用的传输线的容量是被取代的NSFNET主干网容量的30倍。ANSNET与其前身NSFNET有显著的不同。组成ANSNET的传输线路和计算机归ANS而非联邦政府所有。这样一来，将Internet转给私营公司，就是Internet向商业化和私有化迈出的第一步。

在这一阶段，互联网从军用通信网络起步，通过NSFnet进而发展成为全国性的技术研究和教育网络，并开始向更广阔的领域和更广大的区域扩展，走上了为了人类通讯做帮手的新历程。NSFnet对INTERNET的最大贡献就是使INTERNET向全社会开放，而不像以前那样仅仅供计算机研究人员、政府职员和政府承包商使用。这标志着国际互联网由军用转向民用，网络走上了支持科研、学术交流、教育、新闻宣传、经济发展等角色。1995年美国国家科学基金网完成了互联网私有化工作，不再为主干网提供资金援助。

第三阶段是Internet网络阶段（1996～）。这是从地区网络发展到目前的国际互联网的阶段，也是国际互联网得以普及的阶段。自从80年代出现个人电脑以来，信息技术迈着快捷而又坚定的步伐走进个人家庭，但个人上网仍不容易，因为当时电脑显示不清晰。人们上网还要事先学习一些枯燥的电脑命令和术语，这对一般人可不是容易的事，但这一切从1993年开始突然发生了惊人的变化。也就是从那以后，通过互联网看到的不再仅仅是文字，互联网开始有了图片，现在又有了声音和动画，甚至可以根本不懂电脑，可以不熟悉如何用键盘打字，只要用一只手操纵一个小小的鼠标，在非常直观的图标上点几下就能把丰富多彩的世界展现在眼前。把我们带入这个美丽世界的人，就是总部设在日内瓦的“欧洲核研究中心”的蒂莫西·伯纳·李。他创立了万维网（WWW），采用的是超文本标识语言，简称HTML。这其实是标记而不是语言，它就是给文本文件加上一系列的表示符号，让浏览器能识别并能形成网络文件，以让浏览器显示我们预期的设计。有了这些标志，用户在浏览器上看到的不再是呆板的纯文本，而是五彩缤纷的画面，因为HTML可以将I nternet上连接的不同地区的服务器上的信息文件链接起来：有的标示是链接一个文件，有的是形成表格，有的是接受用户的信息等等，这可以使一个人产生自己的图像页面（网址）。这时，上网才变得相应容易——用户只需用手指按住鼠标，在屏幕上一点击，想看的内容就会自动显示出来，而那些复杂的协议则在万维网里隐藏着。从此，随着网络技术的不断完善，人们上网越来越容易（手机可以上网、笔记本电脑也可以上网）。同时随着商业机构的介入，更促使了网络的普及程度。使今天的internet已不再是计算机人员和军事部门进行科研的领域，而是变成了一个开发和使用信息资源的覆盖全球的信息海洋。

作为对信息化浪潮的回应，我国也不甘落后。1987年，中国科学院高能物理研究所实现了中国与外部世界的第一个电子信箱连接。钱天白教授从北京发出了到德国卡尔斯鲁厄大学的第一封内容是“跨越长城，走向世界”的电子邮件，拉开了中国使用互联网的序幕。1994年，由中科院、清华、北大三单位共建的NCFC（中国国家计算机与网络实施工程），建立了第一条与国际互联网的连接线。同年，几个全国范围内的计算机网络相继建成，主要有：中国公用计算机互联网，中国金桥信息网（国家公用信息通信网），中国教育和科研计算机网和中国科学院技术网。1997年5月，中科院授权建立和管理中国互联网信息中心（CNNIC，行使国家互联网信息中心职责）。2009年1月13日，中国互联网信息中心（CNNIC）发布的《第23次中国互联网发展状况统计报告》显示，截至2008年底，我国互联网普及率以22.6%的比例首次超过21.9%的全球平均水平，我国网民数达到2.98亿，宽带网民数达到2.7亿，国家CN域名数达1357.2万，三项指标继续稳居世界排名第一。中国目前有五家具有独立国际出入口线路的商用性Internet骨干单位，还有面向教育、科技、经贸等领域的分营利性Internet骨干单位。现在有600多家网络接入服务提供商（ISP），其中跨省经营的有140家。随着网络基础的改善、用户接入方面新技术的采用、接入方式的多样化和运营商服务能力的提高，接入网速率慢形成的瓶颈问题将会得到进一步改善，上网速度将会更快，从而促进更多的应用在网上实现。

总之，随着社会的进一步发展，人类社会必将更加依赖因特网，家庭中的每一个物件都将可能进入网络世界，所有的一切都可以通过网络来调控。它带给人类的不仅仅是一种交流沟通的工具，它必将会渗透到人类生产、生活的方方面面。