網路架構大概論1－ARPANet歷史與MAC、IP、DNS 概念篇

60年代末期，美國政府與各大學研究機構，幾乎都擁有當時頂尖的電腦設備，但電腦設備之間訊息的傳遞相當複雜及不方便。美國國防部也意識到，把電腦全部擺在一起也不是個辦法，萬一不幸的被炸毀，美國就喪失戰爭主導權，是相當危險的事情，遂有將電腦分布在不同地區的想法。

就筆者寫過幾次網路專題後的感想，真心覺得有必要把網路這個部分向讀者說明白。因為許多網路產品設定的背後，其實需要大量的背景知識支撐；失去了背景理論，讀者也會很難了解為何需要這樣設定，而這些設定又影響了什麼地方？

我們不是要培養CCENT∕CCNA人才，所以內容也不會談到使用命令列操作Cisco路由器、查詢路由表、尋找網路節點錯誤這種較為艱深的部分。但封包的結構、如何繞送這些基礎知識一定會說清楚、講明白。話說正題之前一定要有個引言、主菜前一定有沙拉、教授第一堂課一定會講些五四三⋯⋯此次也將從較為輕鬆地方面開始講起，簡述網路發明的時空背景歷史，以及利用最簡單的例子，使大家概略了解網路是怎麼一回事。所以說，本系列為大概．論，不是大的概論，筆者可不想寫出一堆連自己也看不懂的符咒出來。

開始萌芽的網路

在江湖上有此一說「戰爭為科技之母」，雖然戰爭冷酷無情，多人死傷。但卻可加速經濟發展（前提是沒被打敗）、激發科學家的創意、帶領科技進步。

電腦就是個活生生的例子，現今公認第一台能夠自由改變線路（以現在的眼光來看，就是能夠執行不同的程式），執行通用計算的電子電腦ENIAC，就是戰爭之下的產物，美國陸軍在當時為其主要出資者。

60年代末期，美國政府與各大學研究機構，幾乎都擁有當時頂尖的電腦設備，但電腦設備之間訊息的傳遞相當複雜及不方便。美國國防部也意識到，把電腦全部擺在一起也不是個辦法，萬一不幸的被炸毀，美國就喪失戰爭主導權，是相當危險的事情，遂有將電腦分布在不同地區的想法，就算其中幾台電腦因為某些原因無法正常運作，也僅僅是失去了部分的運算能力，但這些分散在各地區的電腦連結卻又成了個大問題。

ARPANet

在許多時空背景因素之下，便展開了將電腦相互連接的研究。1962年，J.C.R.Licklider提出全球網路的構想，當年稍晚，便離開了麻省理工學院，加入國防部的ARPA部門。ARPANet在當時的架構為分封交換（現在的網路架構也是），算是個相當創新的設計。

當年的時空環境背景，大家對於相互連接這檔事還是以電話為基礎的迴路交換（circuit switching）上打轉。迴路交換的原理，主要建立在1條資源相斥的線路連結，在雙方建立通道、獲得線路使用權之前，是無法交流的。這條通道在建立之時、通訊途中，直到通訊結束，均屬於這2個終端節點所有，別人無法介入，也無法奪取這部分的資源；就算通訊途中沒有訊息傳遞，還是必須佔有2節點之間的線路資源。

分封交換（packet  switching）的出現，使得網路向前跨了一大步，現今以Paul  Baran和Donald  Davies並列分封交換的發明者。Paul  Baran當時任職於RAND公司，依據ARPA的要求，設計1個能夠在戰時存活下來的網路架構，而這個架構就是On Distributed Communications。當時美國軍方依靠高頻無線電溝通，相當容易受到核爆造成大氣中帶電粒子影響，無法通訊；On Distributed Communications的概念很簡單，利用調幅解調的方式，在許多地方鋪設中介器（relay），由於中介器的大量分布，使得節點可以相互支援，某個節點掛了還有另一個節點接手，且同時消滅這麼多個節點也不件容易的事；在實驗中，甚至能在50％的節點失效時，依然持續運作。訊息傳遞方式也因應此種傳播方式，將訊息切成小段，到目的地時再重新組合成有意義的內容。

英國人Donald Davies則是在一次參訪麻省理工學院時，感覺到目前基於電話概念的網路，必須在每2個節點之間維持不中斷的連線，付出成本過高。相對於人類的通話習慣而言，電腦之間的通訊比較接近於瞬間完成，然後一段長時間保持安靜，使用電話網路並不適合。於是心中便萌發出分封交換的構思。返回英國之後，替英國國家物理實驗室建造了第一個基於分封交換的網路。

之後ARPA的ARPANet吸收了這兩者的概念，發展出NCP（network control program）的網路協議，各地的電腦利用稱為IMP（interface  message processor）的分封交換節點進行連結。當然，聰明的你一定馬上就想到，NCP是今日TCP/IP的前身、IMP就是現在閘道器或是路由器的功能。

▲ARPANet草創初期的4個網路節點。（圖片擷取自Computer History Museum）

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