1.1.1 網絡發展歷程

20世紀50年代，計算機和通信技術發展迅速，但那時，各個計算機還是一個個分散的個體。科學家意識到，可以通過組建連通性的網絡來實現不同計算機之間的遠程通信。由此，學術界展開了對數據分組交換、分布式網絡、排隊論等一系列技術的探索和研究。

1962年，麻省理工學院的Leonard Kleinrock首次提出了分組交換的概念。在分組交換網中，用戶發送的信息被拆分成一個一個的數據包（即分組），數據包是分組交換數據網傳送的基本單元。與傳統的電路交換的通信方式不同，分組交換的工作模式不是面向連接的，這使得數據包在通信信道上傳送時才會占用網絡資源，不傳送時則不占用網絡資源。只要網絡的通信資源能滿足業務的資源需求，業務的服務質量就能得到保證，因此網絡資源的利用率也得到了提高。分組交換技術后來成為互聯網的標準通信方式。

1969年，美國國防部啟動了計算機網絡開發計劃——高級研究計劃署網絡（Advanced Research Projects Agency Network，ARPANET）。該網絡連接了加利福尼亞大學洛杉磯分校、加州大學圣巴巴拉分校、斯坦福大學、猶他大學4所大學的4臺大型計算機。ARPANET雖然規模很小，但已具備網絡的基本形態和功能，其成功運行標志著互聯網的誕生。

1974年，國際標準化組織（International Organization for Standardization，ISO）發布了著名的ISO/IEC 7498標準，首次提出和定義了網絡分層模型，即我們通常所說的開放式系統互聯（Open System Interconnect，OSI）七層參考模型。1974年12月，斯坦福大學的研究小組提出了著名的傳輸控制協議/網際協議（Transmission Control Protocol/Internet Protocol，TCP/IP），真正實現了不同網絡間的互聯，奠定了構建大規模數據網絡的基礎。1983年，ARPANET將網絡控制協議（Network Control Protocol，NCP）向TCP/IP過渡。TCP/IP從此成為互聯網體系架構的核心。

1980年，歐洲粒子物理研究中心（CERN）的Tim Berners?Lee博士為解決由于CERN主機不兼容而無法共享文件的問題，提出了一個構想：創建一個以超文本系統為基礎的項目，以方便研究人員分享及更新信息。同時，他還開發了一個叫作“ENQUIRE”的原型系統。同一年，Tim Berners?Lee離開了CERN，轉而就職于約翰·普爾圖形計算機系統有限公司，并參與了遠程過程調用計劃，從而獲得了計算機網絡的相關經驗。4年后，他又以研究員的身份重返CERN。1989年，CERN成為全歐洲最大的互聯網節點，Tim Berners-Lee看到了將超文本系統與互聯網結合的契機。于是，他使用與ENQUIRE系統相似的概念來創建萬維網（World Wide Web，WWW），為此，他設計并構建了第一個網頁瀏覽器，還設計了世界上第一個網頁服務器。1991年，世界上第一個網站在CERN誕生。之后，Web應用發展迅猛，經過不斷演進，最終形成了享譽盛名的萬維網。Tim Berners?Lee因此被視作“萬維網的發明者”，榮登《時代》雜志的“時代100人”。

1996年，隨著萬維網的廣泛應用，互聯網（Internet）一詞開始流行。在之后的10年里，互聯網以海納百川、包容萬象之勢，成功容納了各種不同的底層網絡技術和極為豐富的上層應用，給整個世界帶來了巨變。

由此我們看到，互聯網在設計之初的目標很簡單，即連接分散的計算機，以實現單純的端到端的數據傳送，滿足用戶對資源共享的需求。互聯網后來的大規模應用是當初的網絡設計者始料未及的。

互聯網發展初期，一家企業、一所大學或者一個研究機構都可以通過網絡組織自己的計算機資源，為內部人員提供小規模的實驗環境和輔助性的服務。例如，一些中小型企業通常會構建一個專有機房，以支持自身業務的開展。這些設備主要為企業員工所用，為員工提供電子郵件、數據庫及其他功能型服務，服務規模較小，設備數量不多，因此維護成本較少，運營和管理成本尚可接受。但隨著企業規模的擴大及對外服務的增多，企業需要擴容機房，這直接導致運維難度的增大和成本的增加，傳統數據中心由此誕生。企業將部分業務托管到數據中心，可有效降低自身的IT運維成本。

后來，隨著業務的增加、數據中心的擴大及硬件性能的提升，服務器的計算資源得不到充分利用，于是虛擬化技術出現了。虛擬化技術的核心思想是：一臺主機上虛擬出多個邏輯主機，這些邏輯主機共享底層物理資源。各個邏輯主機之間相互獨立、互不干擾，且能運行不同的操作系統。虛擬化技術的另一特點是靈活性：管理人員可通過文件復制把應用從一臺物理機上遷移到另一臺機器上，還可以復制一套虛擬機的文件來快速創建一臺新的虛擬機。這使得管理人員可根據用戶的訪問需求、流量的負載情況以及電力制冷甚至經濟杠桿等因素合理分配和管理資源。

虛擬機的這種靈活性促進了云計算的誕生。云計算是一種新的商業模式。一些大型企業為支持峰值業務需求，保障用戶的服務體驗，會購置足夠多的設備來支撐峰值時的業務量。但在閑暇時刻，這些設備卻處于閑置狀態，造成資源的嚴重浪費；此外，這些設備還需要電力和物理空間，這也是一筆不小的開支。亞馬遜針對此情況提出了虛擬化技術，在閑暇時刻將資源出租，在業務繁忙時則減少出租。基于此，云計算隨之誕生。

隨著物聯網、確定性時延網絡、工業互聯網等技術的發展，上層業務變得愈加豐富，用戶對網絡提出的要求在不斷增加，這給當前網絡帶來了諸多新的挑戰。