【TCP/IP】1. 概述

1. 概述

1. 概述
- 1.1 因特網及技術催生新時代
- - 1.1.1 信息化時代
  - 1.1.2 關鍵技術
  - 1.1.3 國家戰略
- 1.2 網絡互聯的動機和技術
- - 1.2.1 網絡互聯的動機
  - 1.2.2 網絡互聯技術
- 1.3 因特網的形成和發展
- - 1.3.1 國際因特網發展軌跡
  - 1.3.2 中國互聯網發展
- 1.4 有關因特網的組織機構
- 1.5 請求注解（RFC）
- - 1.5.1 RFC 文檔類型與需要等級
  - 1.5.2 標準化過程
  - 1.5.3 RFC 獲取與狀態變化
- 1.6 下一代因特網
- - 1.6.1 國際計劃
  - 1.6.2 中國計劃
  - 1.6.3 關鍵技術方向
- 本章要點

1. 概述

1.1 因特網及技術催生新時代

本節圍繞 “信息社會” 背景，介紹了推動時代變革的關鍵技術及各國相關國家戰略，強調因特網及 TCP/IP 協議的核心地位。

1.1.1 信息化時代

技術社會形態演變：漁獵社會→農業社會→工業社會→信息社會（以信息為基礎，依賴信息基礎設施）。
信息社會相關峰會：
- 2003 年、2005 年分兩階段舉辦 “信息社會世界峰會”，聚焦縮小數字鴻溝和互聯網管理改革，通過《日內瓦原則宣言》《突尼斯議程》等文件。
- 聯合國將每年 5 月 17 日定為 “世界電信和信息社會日”。
中國信息化進程：2015 年信息社會指數 0.4351，處于工業社會向信息社會轉型階段；2020 年前后整體進入信息社會初級階段。
三網融合：電信網、計算機網、有線電視網融合為統一信息基礎設施。

1.1.2 關鍵技術

技術	定義與特征	核心要點
物聯網（IoT）	由 ITU 2005 年提出，實現人 - 人、人 - 物、物 - 物互聯，通過感知、網絡、應用層架構實現物理世界的智能化管理	架構：感知層（感知識別）、網絡層（傳輸互聯）、應用層（計算處理）
移動互聯網	以移動網絡為接入的互聯網，三要素為移動終端、移動網絡、應用服務	涉及六大技術領域：應用服務平臺、網絡平臺、終端軟硬件、原材料、安全控制
大數據	規模巨大到無法用主流工具在合理時間處理的數據集合，具有 5V 特征（Volume、Variety、Velocity、Value、Veracity）	核心是從海量數據中提取價值，支撐決策
云計算	2006 年谷歌提出，通過網絡按需訪問可配置計算資源池（網絡、服務器、存儲等）	服務模式：IaaS（基礎設施即服務）、PaaS（平臺即服務）、SaaS（軟件即服務）

1.1.3 國家戰略

數字鴻溝：因 ICT 發展不平衡導致的國家 / 群體間差距，本質是創造財富能力的差距。
各國戰略舉例：
- 美國：1993 年 “國家信息基礎設施（NII）”、1994 年 “全球信息基礎設施（GII）”、2009 年 “智慧地球”、2012 年大數據國家戰略。
- 歐盟：2009 年《物聯網 —— 歐洲行動計劃》、2010 年云計算框架計劃。
- 中國：2013 年《“寬帶中國” 戰略》、2015 年 “互聯網 +” 行動計劃（11 項重點行動，如互聯網 + 協同制造、現代農業）、《中國制造 2025》、2015 年《促進大數據發展行動綱要》等。

1.2 網絡互聯的動機和技術

本節解釋網絡互聯的核心需求及實現技術，強調 TCP/IP 協議的關鍵作用。

1.2.1 網絡互聯的動機

分布式系統需求：源于軍事需求（如 ARPANET），確保局部破壞不導致全局癱瘓。
資源共享需求：局域網因獨立性、硬件技術差異、應用目的不同，需互聯實現跨網絡資源共享。

1.2.2 網絡互聯技術

概念區分：
- 網絡互連（interconnecting）：物理層面的連接（底層）。
- 網絡互聯（internetworking）：物理 + 邏輯連接，使多網絡形成有機整體，實現跨網絡互操作。
核心問題：解決網絡異構性（硬件、協議、應用差異）。
TCP/IP 協議：
- 是因特網協議簇的總稱，核心為 TCP（傳輸控制協議）和 IP（因特網協議）。
- 功能：支持不同硬件、操作系統、分組交換網絡的通信，既可用于網絡互聯，也可用于局域網內部聯網。

1.3 因特網的形成和發展

本節按國際和中國兩條線，梳理因特網從起源到成熟的關鍵歷程。

1.3.1 國際因特網發展軌跡

起源（1960s）：
- 1957 年蘇聯發射首顆人造衛星后，美國成立 ARPA（高級研究項目署），推動 “分時計算機合作網絡” 研究。
- 1969 年 ARPANET 啟動，連接加州大學洛杉磯分校等 4 個節點，采用分組交換技術。
關鍵節點：
- 1972 年：NCP（網絡控制協議）啟用，電子郵件發明，INWG（國際網絡工作組）成立（Vinton Cerf 任主席）。
- 1974 年：TCP/IP 協議提出（Vinton Cerf 和 Bob Kahn），解決異構系統通信問題。
- 1982 年：TCP/IP 成為 ARPANET 標準，因特網正式誕生。
- 1986 年：NSFNET 建成（主干速率 56kbps），逐步取代 ARPANET 成為主干。
- 1990 年：ARPANET 退役，因特網進入實用階段。
- 1991 年：萬維網（WWW）由 Tim Berners Lee 發明，首個 Web 服務器和客戶機出現。
- 1993 年：NCSA 推出 MOSAIC 瀏覽器，WWW 通信量激增；美國頒布 “國家信息基礎設施法案”。
- 1995 年：NSFNET 被 VBNS 取代，WWW 成為最大服務；Java 語言推出。
- 1996 年：美國啟動 “下一代因特網（NGI）計劃”；企業網（Intranet）興起。
- 1998 年：Internet2 計劃啟動（UCAID 主導），建設高速試驗床 Abilene。
- 2000 年后：Web 2.0（博客、RSS、Wiki 等）、物聯網、云計算、大數據等技術相繼興起。

1.3.2 中國互聯網發展

起步階段：
- 1987 年：發出第一封電子郵件 “跨越長城，走向世界”。
- 1990 年：錢天白注冊中國頂級域名 “.CN”，開通國際電子郵件服務。
- 1994 年：中關村教育與科研示范網絡（NCFC）通過 64K 專線全功能接入因特網；中國科學院高能物理研究所設立首個 WEB 服務器。
骨干網建設：
- 1995 年：中國教育和科研計算機網（CERNET）啟動；中國電信、中科院分別建立接入服務。
- 1996 年：中國公用計算機互聯網（CHINANET）主干網開通；金橋信息網（CHINAGBN）提供服務。
- 1997 年：CNNIC（中國互聯網絡信息中心）成立，負責.CN 域名管理等。
快速發展：
- 2000 年：中國移動互聯網（CMNET）、中國聯通互聯網（UNINET）投入運行。
- 2004 年：中國下一代互聯網示范工程（CNGI）核心網 CERNET2 開通（支持 IPv6）。
- 2010 年：“. 中國” 域名納入全球根域名體系；三網融合啟動。
- 2014 年：首屆世界互聯網大會在烏鎮召開，永久會址確立。
發展數據：截至 2016 年 7 月，中國網民 7.10 億，手機網民 6.56 億，域名總數 3698 萬個，IPv4 地址 3.376 億個，國際出口帶寬 6220764 M。

1.4 有關因特網的組織機構

本節介紹負責因特網管理、標準制定的核心組織及其職能。

組織	成立時間	主要職能
因特網體系結構委員會（IAB）	1983 年（前身為 ICCB）	1992 年成為 ISOC 技術顧問，負責技術建議、標準監管、任命 IETF/IESG 成員等
因特網工程任務組（IETF）	1986 年（IAB 下屬）	負責中短期技術標準和協議研發，劃分為應用、傳輸、路由等領域，由 IESG 管理
因特網研究任務組（IRTF）	1986 年（IAB 下屬）	負責長期技術研究，通過小型研究小組聚焦協議、結構等基礎問題
因特網協會（ISOC）	1992 年	全球因特網協調組織，推動開放性和有益發展，涵蓋技術、政策、培訓等
因特網網絡信息中心（InterNIC）	1993 年	管理.com、.org、.net 等頂級域名注冊；.mil、.gov 由美國政府管理
中國互聯網絡信息中心（CNNIC）	1997 年	管理.CN 域名和中文域名，分配 IP 地址和 AS 號碼，發布互聯網絡統計報告等
因特網名稱與數字地址分配機構（ICANN）	1998 年	負責 IP 地址分配、協議標識符指派、頂級域名管理、根服務器管理，2009 年獨立于美國政府
WWW 協會（W3C）	1994 年	制定萬維網標準，由麻省理工學院、歐洲信息學與數學研究聯合會等聯合管理

1.5 請求注解（RFC）

RFC 是因特網技術文檔的核心，記錄協議、標準、觀點等，是因特網標準制定的基礎。

1.5.1 RFC 文檔類型與需要等級

技術規范（TS）：描述協議、服務、格式等（如 IP、TCP 定義）。
適用性陳述（AS）：定義 TS 的使用環境，為 TS 指定 5 個 “需要等級”：
- 必需的（Required）：如 RFC 791（IP），所有系統必須實現。
- 建議的（Recommended）：如 RFC 793（TCP），經驗證明應實現。
- 可選的（Elective）：如 RFC 826（ARP），根據需求選擇。
- 限制使用的（Limited Use）：僅特定環境適用。
- 不建議的（Not Recommended）：過時或功能有限，不建議實現。

1.5.2 標準化過程

前期準備：以 “因特網草案” 形式接受 6 個月非正式評論，未被采納則移除。
標準軌跡（RFC 2026）：
1. 提案標準（Proposed Standards）：經審查，可能大幅修改。
2. 草案標準（Draft Standards）：穩定，可作為實現基礎，需測試驗證。
3. 因特網標準（Standards）：通過有效實現和運行，獲 STD 編號。
修訂后標準軌跡（RFC 6410）：合并為 2 個成熟級 —— 提案標準→因特網標準（含原草案和標準）。
非標準軌跡：
- 實驗性（Experimental）：研究開發記錄。
- 信息性（Informational）：一般信息，如指南、FAQ（部分為 FYI）。
- 歷史性（Historic）：被取代或過時的規范。
其他狀態：當前最佳實現（BCP）、未知性（UNKNOWN，早期文檔）。

1.5.3 RFC 獲取與狀態變化

獲取方式：通過 RFC 編輯網站（https://www.rfc-editor.org）以 WWW、FTP 等方式獲取。
狀態關系：
- 新 RFC 可能 “廢止（Obsoletes）” 舊 RFC，舊 RFC 編號保留。
- 成為標準的 RFC 獲 “STD XXXX” 編號，成為 BCP 的獲 “BCP XXXX” 編號。