1.1.1 网络发展历程

20世纪50年代，计算机和通信技术发展迅速，但那时，各个计算机还是一个个分散的个体。科学家意识到，可以通过组建连通性的网络来实现不同计算机之间的远程通信。由此，学术界展开了对数据分组交换、分布式网络、排队论等一系列技术的探索和研究。

1962年，麻省理工学院的Leonard Kleinrock首次提出了分组交换的概念。在分组交换网中，用户发送的信息被拆分成一个一个的数据包（即分组），数据包是分组交换数据网传送的基本单元。与传统的电路交换的通信方式不同，分组交换的工作模式不是面向连接的，这使得数据包在通信信道上传送时才会占用网络资源，不传送时则不占用网络资源。只要网络的通信资源能满足业务的资源需求，业务的服务质量就能得到保证，因此网络资源的利用率也得到了提高。分组交换技术后来成为互联网的标准通信方式。

1969年，美国国防部启动了计算机网络开发计划——高级研究计划署网络（Advanced Research Projects Agency Network，ARPANET）。该网络连接了加利福尼亚大学洛杉矶分校、加州大学圣巴巴拉分校、斯坦福大学、犹他大学4所大学的4台大型计算机。ARPANET虽然规模很小，但已具备网络的基本形态和功能，其成功运行标志着互联网的诞生。

1974年，国际标准化组织（International Organization for Standardization，ISO）发布了著名的ISO/IEC 7498标准，首次提出和定义了网络分层模型，即我们通常所说的开放式系统互联（Open System Interconnect，OSI）七层参考模型。1974年12月，斯坦福大学的研究小组提出了著名的传输控制协议/网际协议（Transmission Control Protocol/Internet Protocol，TCP/IP），真正实现了不同网络间的互联，奠定了构建大规模数据网络的基础。1983年，ARPANET将网络控制协议（Network Control Protocol，NCP）向TCP/IP过渡。TCP/IP从此成为互联网体系架构的核心。

1980年，欧洲粒子物理研究中心（CERN）的Tim Berners−Lee博士为解决由于CERN主机不兼容而无法共享文件的问题，提出了一个构想：创建一个以超文本系统为基础的项目，以方便研究人员分享及更新信息。同时，他还开发了一个叫作“ENQUIRE”的原型系统。同一年，Tim Berners−Lee离开了CERN，转而就职于约翰·普尔图形计算机系统有限公司，并参与了远程过程调用计划，从而获得了计算机网络的相关经验。4年后，他又以研究员的身份重返CERN。1989年，CERN成为全欧洲最大的互联网节点，Tim Berners-Lee看到了将超文本系统与互联网结合的契机。于是，他使用与ENQUIRE系统相似的概念来创建万维网（World Wide Web，WWW），为此，他设计并构建了第一个网页浏览器，还设计了世界上第一个网页服务器。1991年，世界上第一个网站在CERN诞生。之后，Web应用发展迅猛，经过不断演进，最终形成了享誉盛名的万维网。Tim Berners−Lee因此被视作“万维网的发明者”，荣登《时代》杂志的“时代100人”。

1996年，随着万维网的广泛应用，互联网（Internet）一词开始流行。在之后的10年里，互联网以海纳百川、包容万象之势，成功容纳了各种不同的底层网络技术和极为丰富的上层应用，给整个世界带来了巨变。

由此我们看到，互联网在设计之初的目标很简单，即连接分散的计算机，以实现单纯的端到端的数据传送，满足用户对资源共享的需求。互联网后来的大规模应用是当初的网络设计者始料未及的。

互联网发展初期，一家企业、一所大学或者一个研究机构都可以通过网络组织自己的计算机资源，为内部人员提供小规模的实验环境和辅助性的服务。例如，一些中小型企业通常会构建一个专有机房，以支持自身业务的开展。这些设备主要为企业员工所用，为员工提供电子邮件、数据库及其他功能型服务，服务规模较小，设备数量不多，因此维护成本较少，运营和管理成本尚可接受。但随着企业规模的扩大及对外服务的增多，企业需要扩容机房，这直接导致运维难度的增大和成本的增加，传统数据中心由此诞生。企业将部分业务托管到数据中心，可有效降低自身的IT运维成本。

后来，随着业务的增加、数据中心的扩大及硬件性能的提升，服务器的计算资源得不到充分利用，于是虚拟化技术出现了。虚拟化技术的核心思想是：一台主机上虚拟出多个逻辑主机，这些逻辑主机共享底层物理资源。各个逻辑主机之间相互独立、互不干扰，且能运行不同的操作系统。虚拟化技术的另一特点是灵活性：管理人员可通过文件复制把应用从一台物理机上迁移到另一台机器上，还可以复制一套虚拟机的文件来快速创建一台新的虚拟机。这使得管理人员可根据用户的访问需求、流量的负载情况以及电力制冷甚至经济杠杆等因素合理分配和管理资源。

虚拟机的这种灵活性促进了云计算的诞生。云计算是一种新的商业模式。一些大型企业为支持峰值业务需求，保障用户的服务体验，会购置足够多的设备来支撑峰值时的业务量。但在闲暇时刻，这些设备却处于闲置状态，造成资源的严重浪费；此外，这些设备还需要电力和物理空间，这也是一笔不小的开支。亚马逊针对此情况提出了虚拟化技术，在闲暇时刻将资源出租，在业务繁忙时则减少出租。基于此，云计算随之诞生。

随着物联网、确定性时延网络、工业互联网等技术的发展，上层业务变得愈加丰富，用户对网络提出的要求在不断增加，这给当前网络带来了诸多新的挑战。