ARPA网：从试验性电脑网络到互联网

回想起来，人类历史上最大、最复杂的通讯系统的问世之路本来是可以更顺畅一些的。但当时所有相关的人都没有意识到他们做的事情的重大意义。那是1969年10 月29 日的晚上，加州大学洛杉矶分校（UCLA）21岁的学生查理·克莱恩（Charley Kline）正在电脑室加班。洛杉矶分校有一台SDS 西格玛7 号计算机，这台主机占满了一整个房间。这个庞然大物有几台分机，可供几个人同时使用，克莱恩每天都在分机上编写密码。那个晚上，负责电脑室的教授列昂纳多·克莱因洛克（Leonard Kleinrock）要克莱恩帮他测试一个新装置，把西格玛7 号和远在400 英里以外加州门洛帕克的斯坦福研究所的另一台电脑连接起来。

这个把不同电脑主机连接起来的项目之所以建立，是因为美国国防部的研究部门“高级研究计划局”（Advanced Research Projects Agency，缩写ARPA）的一位官员鲍勃·泰勒（Bob Taylor）对办公室里摆满了不同的电脑终端机不胜其烦。当时，加州大学伯克利分校、麻省理工学院和位于圣莫尼卡的一家新建软件公司“系统发展公司”都有受ARPA资助的电脑研发项目。泰勒的办公室安装了好几台终端机，以叫作“专线”（leased line）的固定电话线分别与那几个地方的电脑连接，使泰勒得以监督研发的情况。ARPA 资助的电脑项目越来越多，泰勒的办公室大有被电脑终端机湮没之势。更为不便的是，因为他的三台终端机是连接到不同电脑主机上的，如果他想把数据从一台终端机转到另一台，除了费时费力重新输入以外别无他法。后来他回忆说：“我想，嗐，该怎么做太清楚了。现在有三台终端机，应该合并成一台，想接哪里就能接哪里。”

泰勒认识到，凭借一台终端机使用远在四面八方的电脑主机还可以便利研究人员之间的沟通。20世纪60年代，第一代多用户计算机系统一问世，人们马上就开始用它彼此发送信息。坐拥三台终端机的泰勒对这样的“电子邮件”便利合作和信息交换的能力知道得太清楚了。1999年，他对《纽约时报》说：

我对这场演变印象最深的是这三个系统如何导致了围绕它们的社团的形成。过去素不相识的人现在使用同一个系统。因为这个系统可以让你分享文件，你就能发现某某人对某某题目感兴趣，而且掌握一些相关信息。你可以给他发个电子邮件，一下子就建立了新关系。

然而，早期的电子邮件系统只允许使用同一台计算机主机的人彼此交换信息。虽然围绕着每一台主机都形成了一个社团，但是无法给另一台主机上的人发信。泰勒建议ARPA出资建造一个试验性的电脑网络，把不同地方的电脑主机连接起来。这个新网络将起名“ARPA 网”，它若是成功，效用可不只是给泰勒的办公室腾出空间而已，它会鼓励不同研究机构的研究人员彼此沟通合作，使他们能够交流信息，让更多的研究者也能使用他们的大功率电脑。简言之，ARPA网的目的不仅是连接机器，而且把人也连接起来。

泰勒为ARPA网设计了一套详尽的计划，建议采用“封包交换”这一新的理论设想。它不是把网上的所有终端机通过专线直接连接起来，而是把数据分为一样大小的小包，从一台电脑转到另一台，直至到达目的地。这样一来，一台电脑就可以经由几个中转站同远方的另一台电脑交流，而无须直接连接。这大大减少了把若干电脑联系起来所需的专线，也通过多个来源地和目的地之间的交叉存取提高了对网络容量的利用效率。最初提出封包交换的概念是为了使网络在发生核打击的情况下仍然能够继续运作，因为如果封包交换网络的一部分被毁，可以绕过那个部分，通过另外的路由到达目的地。不过，在20世纪60年代，网络连接和电脑硬件成本昂贵，又不够可靠，计算机科学家于是想到，可以利用封包交换的方法建立可靠的网络，用于一般性的用途。

泰勒邀请了140 家公司来竞标合同，制造专门的接口盒，叫作“接口信息处理机”（IMP），将把它们插在不同地方的电脑上，用专线连接起来。计算机产业巨头，最大的电脑主机供应商IBM 和美国电讯垄断公司ATT 没有投标。IBM 设想的将来不是把不同的电脑连接起来分享信息，而是建造更大的主机，通过ATT 的线路与各处的终端机相连，认为这才是把众多用户连在一起的最好办法。制造IMP 的合同最终给了一个叫“博尔特、贝拉尼克和纽曼”的小公司。到1969年中期，它造出了四个碗柜大小的大型IMP，运到了四个测试场地，包括UCLA和斯坦福研究所。对封包交换理论进行过深入研究的克莱因洛克负责把一个IMP 和UCLA的电脑连接起来，然后与斯坦福建立联系，进行测试。他要克莱恩做他的助手。

“我们本该发个精彩难忘的信息。”多年后，克莱因洛克这样说，“塞缪尔·莫尔斯从《圣经》里引用的那句‘上帝创造了何等奇迹’就很美……阿姆斯特朗（Armstrong）在月球上说的‘全人类的一大步’也非常精彩。他们都是聪明人，知道怎么做公关。他们的话都是可以青史留名的。”可是，克莱恩为了在UCLA的终端机上进入斯坦福的电脑而从UCLA通过连线发往斯坦福的信息实在太普通了：就是一个词——“登录”（login）。晚上9点半左右，克莱因洛克打电话给斯坦福的年轻编程员比尔·杜瓦尔（Bill Duvall）说，他们已经做好准备，可以开始测试了。克莱恩在终端机的键盘上打下“L”。杜瓦尔在电话上确认这个字母路经两个IMP 到达了斯坦福的电脑。克莱恩又打了一个“O”。杜瓦尔又确认收到了。克莱恩打了“G”，但没有送出去，系统失灵了。所以，通过ARPA 网送出的第一个信息是“LO”。他们鼓捣修理了一番后开始重试，到晚上10点半，成功地建立了联系，克莱恩登录进了斯坦福的电脑。IMP 达到了要求，ARPA网就此诞生。

加州大学洛杉矶分校的接口信息处理机的工作记录，记的是经由ARPA 网发送第一个信息的过程。（由Flicker 上的FastLizard 4 提供，许可号码CC-BY-SA2.0 ）(www.chuimin.cn)

UCLA 和斯坦福的IMP 在1969年11月21 日正式连在了一起。12月初，它们又都和加州大学圣巴巴拉分校的第三个IMP 连接了起来。斯坦福的电脑还连接上了犹他州大学的第四个IMP。封包交换系统意味着这四个地方的用户可以使用连接在一起的四台电脑主机中的任何一台，即使他们各自的IMP 之间并没有直接的联系。（比如，UCLA 和犹他州大学之间的网络交通经由斯坦福或圣巴巴拉。）1970年3 月，ARPA 网扩大到美国东海岸，随着更多电脑由IMP 连接到网络上，面铺得越来越大。1975年，当ARPA 网宣布完成试验期，开始充分投入运作时，已经有了57 个IMP，其中一个跨越大西洋安装在伦敦。到1981年，网络上连接了213 台电脑，平均每20天就有一台电脑加入。1983年1 月，IMP使用的称为“NCP”（网络控制协议）的封包交换协议不再使用，采用了叫作“TCP/IP”（传输控制协议/网际协议）的更为健全的标准。那是由罗伯特·E.卡恩（Robert E.Kahn）和温顿·瑟夫（Vinton Cerf）在70年代初期开发出来的。它提供了一套通用的“互联网协议”来化解ARPA 网和届时出现的其他封包交换网络之间的差别。连接整个网络而不是各个电脑的做法被称为“网际连接”（internetworking/internetting）。到80年代初，相互连接、使用封包交换的电脑网络，包括最早的ARPA网，被统称为互联网。

ARPA 网建立之后，用户即可登录另一个地方的电脑，同那里的同事保持电子邮件通信。下一步自然而然就应该是建立一套能把信息从一处送到另一处的电子邮件系统，使人们不必在相距遥远的不同电脑上登录多个电邮账户。最早的这种“网络电邮”是1971年开发的，送出第一个邮件的人是制造了IMP 的“博尔特、贝拉奈克和纽曼”公司的程序员雷·汤姆林森（Ray Tomlinson）。他用一台电脑向同在一个房间通过ARPA 网相连的另一台电脑发送了几个测试信息。汤姆林森忘记了他在第一个信息里都写了些什么，很可能只是在键盘上随意打出的几个字母，如“QWERTYUIOP”。虽然汤姆林森发出的第一个信息的内容已经遗失，但他建立的系统的一个特点留存至今，那就是他采用的用来隔开收信人的用户名和载有收信人账户的电脑的“@”符号。这一“用户@载体”的公式自他开始使用以来始终在用。

随着电邮系统实现了标准化和互相连接，人与人之间的信息传送正如泰勒预料的那样，成了ARPA网最突出、最吸引人的一个特点。温顿·瑟夫回忆说，汤姆林森发明的网络电邮刚刚问世，“人们就制定了不同的通讯录，一个专用于科幻小说，一个专用于餐馆点评。我们马上看出，电邮除了作办公室之间的备忘录传送系统外，还成了社交媒体”。通讯录使有同样兴趣的人群能够使用电邮系统分享信息，进行讨论。早期的通讯录种类包括科幻小说爱好者、品酒家和网络黑客。同时，餐馆点评汇编为一部叫作“YUMYUM”^[1]的协作性指南，由斯坦福人工智能实验室的研究人员负责维持更新。ARPA 网的任何用户都能提交对餐馆的评论，供指南收录，指南则供大家随意下载。给每一个评论者分发一个特有的认证号码，附在评论后面，这样，读者可以决定同意或不同意某个评论者的意见，但不知道评论者的真实身份。1976年，YUMYUM 在网页上说明了这种集体写作是如何进行的：

本刊YUMYUM 列出了旧金山湾区以及更远的一些地方的480家餐馆，有读者提出的1056 条意见。许多意见是彼此冲突的。我们并不试图在各种意见之间寻求“协商一致”，而是让它们百家争鸣。当然，不同的人注意的事情不同，餐馆也因时间的推移和主厨的更换而改变……你如果有一点经验，就能够对点评者作出评价，从这里登载的意见中得出较为可靠的结论。我们靠你们来提供餐馆情况的及时更新，以及关于值得注意的新餐馆的信息。为本指南撰写评论时，务请做到简洁准确……本指南的内容按地理区域和烹饪风格分门别类。所涵盖的地区面积约为离我们实验室距离的平方。

ARPA网最初的用途是把各个大学中ARPA资助项目的研究人员连接起来，这意味着所有的通信都应像学术同行间的交流一样彬彬有礼，为了商业或政治目的使用网络是不允许的。1982年，麻省理工学院人工智能实验室为新进工作人员写了一份须知手册，在“礼仪”这个标题下概述了使用“国防部ARAP 网/互联网”的通用规则：

除直接为政府工作提供支持以外，把ARPA 网用于其他用途被认为非法……给ARPA 网的其他用户发送个人信息（如安排会面或致意问候）一般不算有害……为了经商牟利或政治目的在ARPA 网上发送电子邮件不仅违规而且犯法。发送此类信息会使很多人不满，有可能使麻省理工学院在管理ARPA 网的政府机构手中遭遇严重的麻烦。

然而，不参与军方研发，没有和ARPA网相连接的大学不能参加这个新生的线上社区。这促使杜克大学的两名研究生吉姆·埃利斯（Jim Ellis）和汤姆·特拉斯科特（Tom Truscott）在1979年提出建议，要建立一个系统，通过大学电脑之间经常性的文档传递使身在不同地方的人们得以交流意见；电脑之间利用电话线建立临时性的连接，不像ARPA 网，连接各个点要使用高价专线。结果，建立了叫作“Netnews”的分散性讨论系统，后更名为“Usenet”。驱动系统的软件免费提供，很快即传遍北美的各个大学。Usenet 上的讨论大部分是技术性的，但也有关于许多其他题目的讨论，进一步细分为不同的论坛或新闻组。任何用户都可以在任何新闻组中发帖或回复已有的留言。在浏览某个新闻组的内容时，发帖和对它们的回复可以一起显示，使人能追踪讨论的进展。不同的电脑一旦连接到网络上，留言即传遍整个系统，发布着最新的情况。Usenet 的做法很快也扩展到了ARPA网。20世纪80年代，Usenet 网上的信息交流量迅猛增长，同时，军方的ARPA 网和更广泛的互联网之间的分别日益淡化。一些网上交流的用法和习惯是在新闻组中先普及开来的，如打口水战（网上的激烈争论），使用缩写（如LOL代表“laugh out loud”大笑），为“常见问题”（FAQs——frequently asked questions）汇编答案，以及使用像“ ：-）”这样的表情符号。

20世纪80年代期间，使用互联网的学者和19世纪的电报报务员一样，是享有特权的少数人，因为他们可以免费进入一个开放的讨论环境。但电报从未进入过家庭。相比之下，80年代，随着家用和办公用个人电脑不断增加，广大民众越来越经常地使用它们来作通讯工具。最开始的时候，用户需要拨打进入简单的电子公告牌系统（bulletin board system，BBS）去交流信息；后来要加入线上服务公司，如CompuServe和美国在线（America Online，AOL），这些公司通过拨打的方式连接上网，提供各种信息和服务；最后，到90年代初，终于可以通过服务提供商上网了。使用个人电脑直接上网非常费事，需要好多不同的软件来管理连接，传送文档，处理电子邮件，进入新闻组，等等。但是，有机会获得越来越多的信息，加之能够和志趣相投的人交流，这至少对有些人有足够的吸引力，使他们愿意费时费力做这件事情。然后，1993年，随着万维网（World Wide Web）进入主流，一切都豁然而通。