促成互联网络科技的先锋人物Donald W. Davies, 2000年5月18日前去世,享年75岁。 生前在国家物理实验室工作的 Davies 被公认为是在1966年领先创出所谓的“分组交换”技术(packet switching),此技术是互联网的基础。因此也享有“互联网络之父”之称。
数据包交换——1950
发明人:Paul Baran和Donald Davies
发明故事:Baran是数据包交换技术的幕后主脑,他利用此技术研制的包封装Modem取代了线路交换网络。他在兰德公司工作的结果是一个分布式网状网的出现。这个项目得到了美国政府的关注,并被用于冷战时期防御苏联第一次打击的防御网络系统。在Baran和Davies的包交换网络内,数据被分拆成数据包来传输,然后在目的地或者其他节点进行重新组装,如此一来,数据便可在很多可选的路径上进行传输。
封包交换由Donald Davies和保罗·巴兰 在1960年代早期发明。有人认为伦纳德·克兰罗克也是封包交换的发明者,但是Davies在去世之前争辩这一点并指出,克兰罗克的研究实际上是关於排队论,也就是封包交换的关键理论基础。克兰罗克出版的著作中未显著提到过把用户消息分割成段,并通过网路分别发送他们,这是巴兰和Davies最重要的创新。
个人简介编辑本段回目录
Donald Watts Davies, CBE FRS (June 7, 1924 – May 28, 2000) was a Welsh computer scientist who was a co-inventor of packet switching (and originator of the term), along with Paul Baran in the US.
Davies was born in Treorchy in the Rhondda Valley, Wales. He received a BSc degree in physics (1943) at Imperial College London, and then joined the war effort working on the nuclear weapons Tube Alloys project at Birmingham University[1]. He then returned to Imperial taking a first class degree in mathematics (1947); he was also awarded the Lubbock memorial Prize as the outstanding mathematician of his year.
In 1955, he married Diane Burton.
From 1947, he worked at the National Physical Laboratory where Alan Turing was designing the Automatic Computing Engine (ACE) computer. It is said that Davies spotted mistakes in Turing's seminal 1936 paper On Computable Numbers, much to Turing's annoyance. These were perhaps some of the first "programming" errors in existence, even if they were for a theoretical computer, the universal Turing machine. The ACE project was overambitious and foundered, leading to Turing's departure [1]. Davies took the project over and concentrated on delivering the less ambitious Pilot ACE computer, which first worked in May 1950. A commercial spin-off, DEUCE was manufactured by English Electric Computers and became one of the best-selling machines of the 1950s[1].
Davies then worked for a while on applications such as traffic simulation and machine translation. In the early 1960s, he worked on Government technology initiatives designed to stimulate the British computer industry.
In 1966 he returned to the NPL at Teddington just outside London, where he headed and transformed its computing activity. He became interested in data communications following a visit to the Massachusetts Institute of Technology, where he saw that a significant problem with the new time-sharing computer systems was the cost of keeping a phone connection open for each user[1]. He first presented his ideas on packet switching at a conference in Edinburgh on 5 August 1968.[2]
In 1970, Davies helped build a packet switched network called the Mark I to serve the NPL in the UK. It was replaced with the Mark II in 1973, and remained in operation until 1986, influencing other research in the UK and Europe[3]. Larry Roberts of the Advanced Research Projects Agency in the United States became aware of the idea, and built it into the Arpanet, which evolved into the Internet[1].
Davies relinquished his management responsibilities in 1979 to return to research. He became particularly interested in computer network security. He retired from the NPL in 1984, becoming a security consultant to the banking industry[1].
Davies was appointed a Distinguished Fellow of the British Computer Society in 1975, a CBE in 1983 and a Fellow of the Royal Society in 1987.
著作
With D. Barber: Communication Networks for Computers, Wiley, 1973.
With W. Price, D. Barber, C. Solomonides: Computer Networks and Their Protocols, Wiley, 1979.
With W. Price: Security for Computer Networks, Wiley, 1984.
分组交换的故事编辑本段回目录
60年代中期,英国国家物理实验室(NPL)计算科学部主管Donald Davies正在研究分时概念。他那时开始意识到当时数据通信能力不足的问题。在电话通话中,要保持持续通 话,必须使用固定的电路和带宽。同电话通话不同的是,计算机通信更具突发性,待用时 间更长。
另外,美国加利福尼亚州Santa Monica的Rand公司此前几年就收到Advanced Research Projects Agency(ARPA)的请求,希望该公司开发能经受核攻击的通信网络。Paul Baran在Rand公司促成了这一网络设想的成型,他说:“当时正处于冷战的最紧张时 期,前苏联的任何攻击都会连带损坏美国的整个电话系统,倘若如此,我们将丧失军事通 信能力。”电话系统是高度集中式的,即使主要系统的一小部分遭到损坏,所有的长途通 信也都会被中断。
Baran和Davies两个人分别从事截然不同的项目,但是,他们得出的结论却惊人地相 似。两人都分别提出了我们现在称为“分组交换”的概念,这一术语是Davies在1965年创 造出来的。Baran的术语是“分布式自适应信息块交换”。如Baran所说的那样:“Davies 造出了一个非常棒的名字。” 分组交换将大数据块分为称作数据包的较小单元。每个数 据包都分别在网络上能获得的最快的路径上传输。每个数据包都携带有关其起始地和目的 地的信息。一但所有的包都到达了目的地,它们将被重新编排恢复成原来的信息。
在基于电路交换的一般电话业务中,信息按顺序在专用线路上传输。对比之下,分组 交换网络抵御故障的能力较强,因为只有出问题的数据包、而不是全部信息才有必要重新 传输。此外,如果数据包遇到发生故障的计算机或中断了的线路,它们会另找其他的传输 路径。
Baran说,分组交换的价格也比较低廉,因为您可以利用不大可靠的部件建立网络, 而整个系统比其中的任何一个部件都要可靠得多。难怪现在的多数网络协议,包括TCP/IP 、X.25和帧中继都基于分组交换。
尽管Davies和Baran的工作具有相似性,但采取的途径截然不同。Baran在1962年具有 里程碑意义的报告《论分布式通信》中,介绍了他的设想,然后花了几年的时间解说和维 护其设想。Baran说,AT&T公司曾一度反对分组交换设想,尤其因为分组交换需要数字网 络。当时垄断通信领域的AT&T并不欢迎由数字网络提供商引发的竞争。他解释说,AT&T仅 仅进行了一些数字技术实验,但对使用这种技术没有多少经验。
1966年取得了重大突破。当时,ARPA的两名项目主管Robert Taylor和Lawrence Roberts决定建立一个网络,来连接该机构的所有大学和研发公司。Baran说:“他们本来 可以采用集中式分时技术完成这项工作,但却选择了分组交换技术。”最终的结果是, Arpanet为今天的Internet奠定了基础。
英格兰的Davies在1965年梦想建立一个全国性的分组交换网络,该网络能够为整个英 国提供成本低廉的数据通信。不过,由于他的资金比2000万美元的Arpanet项目要少得多 ,他不得不将他的工作局限于在NPL内建立只有一个交换节点的原型网络。该网络于1969 年建成并且一直保存到1986年。Davies还举办了分组交换讲座。正是听了他在美国田纳西 州Gatlinburg举办的讲座后,ARPA的Roberts才首次为分组交换这个设想而激动不已。
分组交换编辑本段回目录
在计算机网络和通讯中,分组交换(英文packet switching)是一种通信范例,分组(消息或消息碎片)在结点间单独路由,不需要先前建立的通信路径。
封包交换是数据通信中一种新的且重要的概念,现在是世界上数据和语音通信中最重要的基础。先前,数据通信是基于电路交换的想法,就像在传统的电话电路一样,在通话中需要占用专有的电路,通信双方要在电路的两端。
概述
分组交换由Donald Davies和保罗·巴兰在1960年代早期发明。有人认为伦纳德·克兰罗克也是分组交换的发明者,但是Davies在去世之前争辩这一点并指出,克兰罗克的研究实际上是关于排队论,也就是分组交换的关键理论基础。克兰罗克出版的著作中未显著提到过把用户消息分割成段,并通过网络分别发送他们,这是巴兰和Davies最重要的创新。
分组是由一块用户数据和必要的地址和管理信息组成,保证网络能够将数据传递到目标。类似于从邮局发送的包裹上注明的地址一样,只有提供给网络这些信息,网络(邮局)才能把分组(包裹)往正确的地址传送。
分组通过最佳路径(取决于 路由算法)路由到目标。但并不是所有在相同两个主机之间传送的分组(即使是来自同一消息的那些分组)一定要沿着相同的路径传送。
一个数据连接通常传送数据的分组流,它们将不必全部以相同的方式路由过物理网络。目的计算机把收到的所有报文按照适当的顺序重新排列,就能合并恢复出原来的内容。
分组交换模型最著名的使用是因特网,它是一个分组交换网络,在多种网络技术上运行网络层互联网协议。以太网,X.25和帧中继都是分组交换网的数据链路层国际标准。新的移动电话技术像GPRS和 i-mode也是使用分组交换。
分组交换也被称作无连接连网,因为与之相反的是电路交换或者面向连接的网络,虽然像MPLS这样的技术已经开始将二者的边界模糊化。ATM是另一种混合技术,使用的是信元中继(cell relay)而不是分组交换。
优势
在封包交换中,一个系统可以将数据组装到报文中使用一条通信链路与多台机器通信。不仅链路是可以共享的,而且每个报文可以独立于其他报文进行路由。这是封包交换最主要的优势。
Internet诞生的历史背景编辑本段回目录
Internet的出现,和计算机的问世一样,最初都是源于军事需求、用于军事目的。具体说来,其诞生的历史背景可归结为三个方面:
* 时代背景:自第二次世界大战结束以来,世界逐渐形成了以苏、美两个超级大国为首的东、西方两大阵营对垒的“冷战”格局。苏美两国一方面明里在国际政治舞台上角力,一方面暗中在国防军事领域内较劲,彼此都试图压倒对方,进而确立自己在全世界的领导地位。1957年,苏联成功地发射了世界上第一颗人造地球卫星,标志着其火箭、导弹技术已攀升到一个新的高度,引起美国政、军两界的莫大震惊和极度重视。对此美国作出的回应之一,就是在国防部内成立尖端科技开发总署(Advanced Research Project Agency,简称ARPA)这样一个机构,以加快国防尖端科技发展的的步伐,争夺在军用科学技术领域内的领先优势。
* 技术背景:自从电子计算机于本世纪中页问世以来,其发展十分迅速。计算机已由早先的单一用途的计算工具,演变成为适用于多种领域的功能强大的数据处理设备。计算机技术与电讯技术相结合,使其从单机独立工作的模式过渡到双机、多机相互通讯的联网工作模式成为可能。到60年代中期,数据通讯和实验性计算机网络已倪端初现。采用分布式计算、支持资源共享的计算机网络一方面可满足日益高涨的对数据处理效率的迫切要求,同时也可以使得战争情况下当网络某一部分遭到破坏时其他部分仍能维持正常运行。
* 人文背景:作为计算机的诞生地,美国不但拥有当今世界上高度发达的科学技术,而且云集了一大批优秀的高科技人才。在著名的高等学府MIT(麻省理工学院),早在60年代初期,便有人开始进行数据通讯和计算机网络方面的理论探索和实验研究,例如1961年7月莱昂纳多•克林洛克(Leonard Kleinrock)撰写的论文《大型通讯网络中的信息流》,首次提出了至今已被计算机网络广泛采用的分组交换理论,稍后美国兰德公司(Rand)的保罗•巴然(Paul Baran)和英国NPL的唐纳德•戴维斯( Donald Davies )、罗杰•斯堪布雷(Roger Scantlebury)也几乎同时分别独立地提出了分组交换原理。1962年8月黎克里德(J.C.R. Licklider)和克拉克(W. Clark)联名撰写的论文《在线人机通讯》,讨论了具有分布式人机对话功能的大型网络的概念,为建立这种网络打下了理论基础。
就在上述背景下,APAR网罗一批科技精英,成立研制组,由黎氏牵头,于1962年10月开始了研制大型网络的宏伟计划。这个网络被命名为ARPANET,后来在此基础上不断发展壮大,逐步形成了全美国乃至全球规模的Internet,由此引发了世界范围的社会信息化浪潮,其深远意义已远远超出了计算机网络技术的范畴。
经过长达 7 年的艰苦努力,美国国防部的试验性网络 ARPANET 于 1969 年 12 月初步建成,当时只有洛杉矶加州大学、斯坦福研究所、贝克莱加州大学和犹它州大学的四台节点主机互连,到 1977 年发展到上百个节点,已成为一个实用性网络。该网络采用分布式控制技术和分组交换技术,设有通讯控制处理机,其早期的通讯协议为 NCP ( Network Control Protocol )。到 1980 年发展成为由网间协议 IP ( Internet Protocol )和传输控制协议 TCP (Transmission Control Protocol) 两大部分组成, 1983 年美国军方将 TCP/IP 协议确定为网络协议标准,从此一发而不可收,沿用至今成为 Internet/Intranet 的网络协议标准。 ARPANET 网一开始就支持资源共享,除了用于军事目的之外,亦为参与建网的几所大学的计算机科研服务。 1983 年起,为了保证军事机密的安全起见, ARPANET 分裂成为公用性的 ARPANET 和纯军用性的 MILNET 两个网络,其相互之间亦可进行通讯和数据共享。由这两个网络互连构成的网际网络则被称为 DARPA Internet ,后又简称 Internet ,这就是 Internet 最早的起源。