科学使人着迷。在其中我们可以通过对少量事实进行研究而获得大量的猜想。 —Mark Twain, Life on the Mississippi 0.1 七个未解的问题 我们并不打算用一本书的篇幅来进行阐述。这里只是要提炼我们对网络的认识。我们能够提炼出哪些原理、经验法则和指导原则呢？如何用尽可能少的限制描述它们？可以引入一些更宽松的约束吗？什么实际上没有变？ 这些年来，我看到有些思想没有得到发展，而且发展的方向也不太正确，但是这些思想很可能会成为发现更重要观点的转折点。人们常常抱怨说“某些地方简化只会增加其他地方的复杂性。”真的是这样吗？ 在我进行这种近似堂吉珂德式的追求时，模式却以我前所未见的形式发展起来。它使网络的复杂性大大降低，其结构比我们想象的要简单。事实证明像多链路、移动性和可伸缩性这样的功能是最终结构的产物，它们不会增加复杂性，而且不需要复杂的机制。该结构也让其他问题的解决方案变得更简单、更直接。从表面上看，出现的情况似乎与我们的想法相同，因此有人只凭第一印象就说“是的，我们都知道。”但随着研究的深入，情况则完全不同，这时就需要进行认知转换。要进行这种转换很难，因为不是所有与转换相关的关键概念都为大家所熟知。 除了系统化原理和经验法则之外，还有一些未解决的重要问题，理解这些问题需要一种自由的思想，但这种思想在产品开发或标准审议中是不可能出现的。 我经常半开玩笑地说“ARPANET最大的问题就是我们一开始就准备得太充分”。意思就是说，对于以前没有经验的项目而言，对于能否运行还存在大量质疑的项目而言，有一些杰出的观点，这就“足够”了，不需要解决它存在的所有问题(也就是说不要钻牛角尖)。早期ARPANET最显著的现象之一就是多次出现“油和水”的问题，他们找到了一种完美的简单综合，同时没有走极端。在这种综合中，极端“只是”一般情况(同时告诉我们以前不理解的东西)1。 人们会作各种初次尝试，有些是错误的，有的走了一些捷径，有些领域没有研究到等等。但即使是这样，网络发展的还是比预期要好。ARPANET几乎立即从研究课题变成了必需且有用的资源2。 在网络的开发过程中，不变的导向隐喻是操作系统。我们总是通过研究操作系统，来了解问题的解决方案和应该构建什么(许多人将ARPANET的成功主要归结为它是由人们使用操作系统构建的这一点，而不是通信，遗憾的是情况不再如此)。1974年，随着网络的运行，人们对Net实现的功能欢欣鼓舞3(20世纪90年代早期有些人看到Net时，还是有些兴奋)。然而，我们知道它有一些突出问题，也采取了一些仍需进一步完善的权宜之计(每个人在现实项目中都会这么做)。它们是： ● 取代NCP 提到ARPANET，很可能在我们脑海中首先出现的是这样一种认识：主机-主机协议(Host-Host Protocol)不适用于“大型”网络，这里“大型”指的是包含数千台主机。所有主机共享的单独控制信道就是瓶颈所在。协议非常复杂，它与IMP子网的联系过于紧密。我们应该使用哪种类型的协议取代它？ ● 清除结构 考虑到操作系统在早期思想中已经出现，所以使用分层来实现功能。然而，很难说ARPANET最初实现方式的分层是很清楚的。在设计中仍然有许多串珠4。主机-主机协议和IMP子网的交互并不清楚。但是到了1974年，物理层、数据链路层、网络层和传输层的思想——可能在CYCLADES的实现方式中体现得更加明显，它能够清楚区分CIGALE和TS——被广泛接受。后来，我们发现下面四层不是很“合适”，而且有点复杂。但我们仍然不能说已经很好地理解了层的定义5。对于异类资源共享网络而言，采用什么体系结构更合适呢？ ● 上层 利用操作系统为向导，我们认为有三种基本应用程序。我们只是在网络中复制了操作系统的结构：固定一个(Telnet)、一个需要进一步研究(FTP)、放弃了一个(RJE)。结果还不坏。人们通常认为上层中有更多我们尚未了解的“结构”。即使有些人认为有Telnet和FTP就足够了6，但还有人对其他应用程序有各种各样的想法。我们需要更好地理解哪些应用程序有用且如何构造上层，以及它们怎样与系统的其他部分一起运行。事实证明，这就是操作系统模型不适用的地方，这三个应用程序都是特例。奇怪的是，在Net开发中这可能是重要的接合点。那么上层是什么样子？ ● 应用程序名称和目录 在开发早期，操作系统模型告诉我们，应该有应用程序名称和网络地址。和操作系统一样，应用程序名应该与位置无关，而地址应该依赖于位置。但实际上，当宣布著名的套接字被用作权宜之计而不是用来定义应用程序和目录时，我感到有点失望，这一点可以理解。提出命名计划并构建目录需要大量时间。我们只有三个应用程序，在各主机中只有各应用程序的一个实例。应用程序名和目录并不是目前急需的。最后，在大量应用程序出现之前，我们必须重新定义它。在网络中命名和寻址是什么样子？ ● 多链路 通过让主机地址变成IMP端口号(例如命名接口而不是节点)，路由选择算法不能说明这两个地址是同一个地方，这是我们的第一个错误7。但是解决方案也显而易见!如果使用操作系统模型，很明显我们需要逻辑地址空间而非物理地址空间，对于节点和接口需要单独的地址空间。问题是不知道这些地址空间是什么样子。从操作系统中可以知道，命名和寻址是一个难题。如果对这个难题理解正确，许多事情就会变得很简单；如果理解错误，事情就会变得更难。我们知道正确和错误只有一线之隔，因此必须小心谨慎。这种“逻辑”寻址的本质是什么？ ● 位置相关的地址 我们根本不知道位置相关对网络地址意味着什么。在操作系统中这是一个简单的问题，内存地址的位置相关很容易理解，在网格上构建城市也很好理解。但数据网络通常不是规则的网格。在没有路由相关的普通网状网络中，位置相关的意义并不清晰。它与网络图没有联系，因为它经常改变。它应该是图的某种抽象化，表示“在哪里”而不是表示“如何到那里”。但不清楚如何抽象图。在网络中，位置相关是什么意思？ ● 采用无连接 ARPANET起初是面向连接的网络。与IP相比，ARPANET IMP子网与X.25有更多共同点，这是首次尝试的合理选择，因为当时我们不知道它实际上如何运行，也不知道如何构建网络。重组、流程控制的经验显示严格控制的确定性网络有严重问题。控制越少(越不可靠)就越有效，这种观点虽然奇怪，但很有意义。CYCLADES在网络中使用无连接数据报，用不可靠机制创建可靠通信，这非常完美、简单而又令人信服8。然而，还需要更好地理解无连接模型的行为。因为这只是在相对较小的网络中以较低的带宽使用它，随着范围的增大，还要更好地理解其运行原理。毕竟，任何事物的单纯形式在现实世界中能正常运行的情况还是很少见。无连接的新范例很简单，并且为取代主机-主机协议提供了一些概念。我们需要深入理解连接模型和无连接模型之间的差别。尽管我们对无连接很有兴趣，但也不得不承认连接有时也很有意义。然而，我们有些人(包括我自己在内)需要很长时间才会承认这一点。无连接模型的属性是什么？它与连接有什么关系？它如何满足生产系统要求？有没有一种模型能够将二者合并为一般情况？ 这些是我们从ARPANET转向Internet时网络存在的一些主要问题。下面讨论Internet如何解决这些问题。