英国计算机科学家、互联网名人堂入选者彼得·科尔斯坦于2020年1月去世，享年86岁，此前他在伦敦大学学院工作了近50年。在他去世前几年，他是委任的到那时需要对话技术编辑迈克尔·帕克（现为运营总监）撰写了一篇深度文章，原本打算作为互联网特别系列的一部分。这本书当时没有出版，因为这个系列被推迟了，但现在是为了纪念柯尔斯顿教授的成功我们很高兴能够发表他对他所面临的挑战的思考将20世纪70年代初的英国与现代互联网的前身联系起来。这篇文章由Michael编辑，由Kirstein教授的同事Jon Crowcroft教授提供监督。
互联网已经成为世界上最普遍的通信技术。虽然有更多的固定电话和移动电话连接，但它们的核心也使用互联网技术。尽管互联网今天有许多用途，但它的起源是冷战时期，当时需要一个能够在核打击中幸存下来的国防通信网络。但那个国防通信网络很快就被用于一般通信，在第一次传输的短短几年内，今天互联网的前身的流量已经有75%是电子邮件。
阿帕网是当今互联网的重要前身，由美国国防高级研究计划局（Darpa）于1969年委托。1970年至1975年担任Darpa局长的斯蒂芬·卢卡西奇（Stephen Lukasic）在他关于阿帕网诞生原因的有趣描述中写道，如果人们意识到它的真实性质和影响，那么在当时的美国政府结构下，阿帕网是永远不会被允许的。在核攻击中幸存的分散通信技术的概念将超出Darpa的职权范围（因为国防通信专门分配给了不同的机构），因此重点转向如何将计算机连接在一起，以便主要应用程序可以在最合适的系统上运行。
那是分时电脑时代。如今，人们熟悉的“个人电脑”随处可见的时代已经过去了几十年。这一时期的计算机通常非常大，占据了整个房间，而且相对较少。在连接的终端上工作的用户将作业提交给计算机，计算机将在可用时为作业分配处理时间。他们的想法是，如果这些计算机联网在一起，即使用户附近的计算机已满，可用的远程计算机也可以处理作业。由此产生的网络被称为阿帕网，第一个数据包于1969年9月通过网络。
当时，计算机行业由少数几家大公司主导，这些公司生产的产品只能与同一家公司的其他公司兼容。然而，阿帕网的概念包含了一个关于网络如何运作的重要决定：它将承载通信的技术和媒介（卫星链路、铜缆、光纤）、网络层（管理不同计算机之间通信的软件）和应用程序（用户在网络上运行以完成工作的程序）彼此区分开来。
这与当时计算机制造商坚持的垂直“炉管”哲学形成了鲜明对比，在这种哲学中，任何存在的网络都只适用于特定的情况和特定的计算机系统。例如，IBM计算机可以使用IBM的SNA协议进行通信，但不能与非IBM设备进行通信。阿帕网的发展方向与制造商无关，不同类型的计算机可以联网在一起。
1970年，英国伦敦国家物理实验室（NPL）由唐纳德?戴维斯（Donald Davies）领导的一个小组在美国以外进行了领先的网络研究。戴维斯建立了一个与阿帕网概念相似的网络，作为分组交换的发明者之一，他的工作影响了阿帕网的发展方向。但是，尽管他计划建立一个全国性的数字网络，但由于当时垄断电信业务的英国邮局的压力，他无法将项目扩展到实验室之外。
大约在这个时候，阿帕网项目的负责人拉里·罗伯茨提议将阿帕网与戴维斯在英国国家物理实验室的网络连接起来。这是可能的，因为几年前，挪威研究人员为Darpa运行的一个大型地震阵列已经通过专用的2.4 Kbps连接到华盛顿的阿帕网。由于当时的跨大西洋技术，这是通过卫星连接，通过欧洲唯一的卫星通信地面站，在康沃尔郡的goonhill，从那里通过电缆到奥斯陆。拉里提议中断伦敦的连接，连接国家物理实验室的网络，然后继续到挪威。
由于国际通信是主要费用，这似乎很简单。不幸的是，英国当时正在就加入共同市场（Common Market）进行谈判，英国政府担心与美国的密切联系会危及谈判。当我在伦敦大学计算机科学研究所（University of London’s Institute of Computer Science）以及随后在伦敦大学学院（UCL）从事相关研究时，政府拒绝了NPL的参与许可，我显然成了替代人选。
从一开始我就提出了一个双管齐下的方法。我将把伦敦大学的大型计算机与牛津郡的卢瑟福和阿普尔顿实验室（RAL）连接起来，这两个实验室是英国其他计算机网络的枢纽，我还将提供服务，使英国的研究人员能够利用这些网络与美国的同事进行合作。
这种新颖的方法意味着，当时英国最强大的计算机——伦敦皇家空军基地的IBM 360/195系统，将作为远程主机提供给跨大西洋链路另一端的美国人使用，而无需直接连接到接口消息处理器——在Arapanet节点之间发送和接收消息的设备，该设备将安装在伦敦大学学院。
不幸的是，随后出现了许多非技术障碍。我试图让其他大学的计算机科学系支持这个项目，但这个项目失败了，因为科学研究委员会认为这个机会不值得资助。英国工业部（Department of Industry）希望在融资前获得工业界的一份意向书，但尽管我认识英国主要电脑制造商ICL的高管，但在几个月的苦苦挣扎之后，该部门还是拒绝了，称“去美国两周的收获要大于亲身体验”。结果，在来回折腾了一年之后，我一无所有。
然而，到1973年，这个项目成为了现实。到目前为止，挪威地震波阵列Norsar通过瑞典Tanum新开通的卫星地面站连接到阿帕网，因此不再有通过英国的连接。现在需要的是从伦敦大学学院到奥斯陆的连接。有了国家物理实验室的唐纳德·戴维斯（Donald Davies）提供的5000英镑的小额资助，以及英国邮局提供的一年内每秒9.6 Kbps的免费连接到奥斯陆的服务，我们有了继续进行下去的资源。
国防部高级研究计划局适时地运送了它的信息处理器，用来连接新的伦敦节点和阿帕网。它被迅速扣押在希思罗机场，以缴纳进口税和新引入的增值税。我设法通过宣布它是“贷款工具”来避免缴纳关税，但它花了我所有可用的资金来提供保证，使我能够在上诉期间获得设备。随着设备的最终安装，1973年7月，我将美国以外的第一批计算机连接到阿帕网，从伦敦通过挪威通过阿帕网向南加州大学信息科学研究所发送信息。
在三个月内，我的小组能够实现阿帕网网络协议，并将其转换为与RAL计算机通信所需的IBM协议。因此，一旦通过我们在伦敦大学学院的网关连接到更广泛的网络，RAL的IBM计算机就成为阿帕网上最强大的计算机之一。
当我在演讲中陈述这一事实时，RAL的工作人员起初不相信我；他们仍然只看到我的小型计算机，不知道它是连接另一边阿帕网其他部分的门户。在意识到这一点后，他们变得非常担心，不仅我可以访问他们的计算机服务，而且我也与整个美国研究界串通一气。
然而，我一直担心，我会以这种方式，因为不恰当地使用英国和美国的设施而受到批评。所以从一开始我就在我的网关上设置了密码保护。这样做的方式是，即使英国用户直接打电话到由Darpa在伦敦大学学院提供的通信计算机，他们也需要一个密码。
事实上，这是阿帕网的第一个密码。事实证明，在我经营这项服务的15年里，它让大西洋两岸的当局满意，这是无价的——在此期间，我的链接没有发生过安全漏洞。我还建立了一个管理体系，任何英国用户都必须得到一个委员会的批准，这个委员会由我担任主席，但也有英国政府和英国邮局的代表。
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跨大西洋连接包括终端服务（将用户连接到远程计算机以运行作业）、文件访问和后来的电子邮件服务。它立即非常受欢迎。在几年内，我得到了六个政府部门的支持，用租用的线路连接（一条专用线路）到五个远程站点——其中一些站点允许通过它们自己的网络访问。其他用户可以打电话到我的伦敦大学学院网站，或者使用我也提供的刚刚起步的邮局数据网络。
事实上，它的形象已经变得如此突出，以至于1976年，当女王在伍斯特郡马尔文的国防部皇家雷达研究所（该机构接管了奥斯陆的租用线路的资金）为大楼揭幕时，她还发送了一封电子邮件，开启了连接——这是第一封由国家元首发送的电子邮件。
随着阿帕网在英国的持续增长，必须进口额外的信息处理器，每一个都需要支付额外的增值税和关税，等待上诉的结果。最终在1976年上诉被驳回。但与财政部高级官员的一次会议随后达成了一项协议，允许我的研究小组免税进口设备。为了确保我们业务的独立性，这一裁决的重要性再怎么强调也不为过：在接下来的十年里，许多政府机构都考虑过试图接管它，但每次都因由此产生的巨额增值税和关税账单而受挫。
在1975年的论文中，Darpa的Bob Kahn和斯坦福大学的Vint Cerf为构建今天的互联网做出了下一个重要贡献，他们阐述了将不同的网络技术连接在一起的概念——比如由不同的计算机制造商定义的，或者为不同的通信媒体设计的，比如电缆、卫星链路或无线电波——用一个共同的网络间层，这就是后来被称为TCP/IP的网络。
传输控制协议（TCP）管理在计算机之间发送的数据的打包和解包，而互联网协议（IP）提供寻路以确保数据包到达预定目的地。IP的一个重要方面是它允许可扩展性：以前用于识别网络上只允许256个设备的计算机的8位数字突然增加到32位数字，允许40亿个设备。
我错误地判断了TCP/IP的成功程度。在最早的一篇关于网络互连的论文中，Cerf认为所有的计算机都应该采用TCP/IP，但我觉得这是不现实的，需要像接口消息处理器这样的网关来“翻译”网络之间的通信。虽然在最初的15年里，我的观点占了上风，但从长远来看，瑟夫的观点最终是正确的。
在伦敦大学学院，我的小组参与了第一个独立的TCP/IP实现，在1977年第一次使用不同的技术连接到阿帕网。这就出现了三种不同类型的网络：阿帕网（Arpanet），卫星网络卫星网（Satnet）和PRNET（一种利用移动货车的无线电传输的分组无线网络），它们都使用同一种通用“语言”TCP/IP连接起来。从本质上讲，这是互联网的第一次展示——一个网络的网络。
后来，我们将美国以外的第一个多业务异构网络（Janet，英国连接大学的学术网络）连接到阿帕网，然后在20世纪80年代初连接到互联网。事实上，伦敦大学学院是阿帕网上第一个采用TCP/IP作为标准的组织。
在20世纪80年代，互联网方式占据了主导地位，计算机使用TCP/IP来管理自己与网络的连接。Darpa提供资金，将TCP/IP添加到当时选择的操作系统BSD中，这后来向公众开放。
在1981年IBM PC微型计算机发布之后，办公室中通过以太网相互连接的廉价（相对而言）个人电脑迅速增长。路由器（用于连接网络的小型设备）的开发使得原始阿帕网中使用的庞大而过时的接口消息处理器过时了。
通用协议的普遍采用提供了有用的服务，如虚拟终端（telnet）、文件传输（FTP）、目录（LDAP）和电子邮件（SMTP），使互联网成为研究人员的宝贵工具。随着光纤装置变得更加经济，它允许网络扩展到大量相互连接的计算机。互联网最广泛和最大的使用仍然是电子邮件，但许多共享的数据存储库和资源发展起来。
然后在1989年，随着万维网的发展，蒂姆·伯纳斯-李提供了杀手级应用程序，使互联网成为所有类型的商业和政府使用的必需品。web和web浏览器的简单易用，加上互联网作为其基础的分发机制，为我们今天普遍使用互联网奠定了基础。
当只有几百台计算机的时候，发现它们的地址并维护它们的目录是不切实际的。Bob Kahn，当时的Darpa相关办公室主任，通过委托域名服务解决了这个问题。这将IP地址映射到以层次结构组织的名称。其结果是一种连接互联网的计算机目录，其中顶级域名（如。com、。org、。uk、。fr）位于二级域名（如。ac）之上。英国,.co。Uk，或microsoft.com, wikipedia.org)，这些域名依次位于它们下面的域名(如www.microsoft.com或www.wikipedia.org，其中www。表示域下面的子域)。这个领域模型构成了我们今天在浏览器地址栏中输入的url的基础。
尽管在1974年，40亿个地址看起来几乎是无限的，但到20世纪90年代初，互联网很快就会用完IP （IPv4）地址，这是计算机连接到互联网所必需的。下一代IP， IPv6的工作是将可路由网络地址的数量从32位（232或40亿）增加到128位（或2128或3.4 × 1029亿）地址。技术修复设法延长了IPv4的生命周期，但在过去的几年里，转向IPv6的需求变得紧迫，现在采用的速度更快了。
在过去的二十年里，社交网络的出现、互联网流媒体的日益普及以及移动电话网络与互联网的整合极大地增加了对互联网容量的需求。这样的需求将需要大量的投资来满足，但可能不会对互联网的架构进行任何激进的反思。联网设备的数量正在显著增长，但我们可以假设它只会增长到世界人口的一小部分。因此，即使控制设备如何连接到互联网的协议必须改变以应对需求，这也可以在短短几年内实现。
监控人们活动的能力——无论他们是否知情——是如此多的人如此频繁地连接到网络的一个重要结果。未经授权的个人能够侵入私人系统，获取私人数据或破坏操作，这是非常令人担忧的事态发展。计算机和网络安全所需的进步需要大规模的研究和开发，以及新的法律和监管权力。一个更具颠覆性的发展正在逼近，那就是物联网。
在我们生活的各个方面，越来越多的设备和设备可能包含可以远程操作的传感器和执行器。预计联网设备的数量要大得多：十年内将达到数千亿。汽车（用于导航或自动驾驶）、家电（用于自动化、安防）、国家电网设备（监控和纠错）、智能建筑（温度或湿度控制、安防）、智慧城市（交通控制、服务供应、废物管理）、可穿戴和植入式医疗设备等。
这些设备的特性通常与当今互联网上的计算机大不相同。数据速率可能非常低，并且通常（但不一定）数据可能仅用于本地网络，而不是整个internet可用性。这些设备或它们的控制器可能有互联网接口，但它们可能不遵守其他互联网协议，并且可能需要保留数年或数十年。
他们可能无法自己执行复杂的安全行动，但如果他们不想成为敌对行为者潜在的入口点的庞大脆弱网络，确保他们的安全将是至关重要的。未来的互联网上的东西，而不是典型的计算设备，可能会促使人们彻底重新思考互联网的运作方式。
在最初的40年里，互联网对我们生活方式的影响是不可估量的。它以我们在1975年都没有想到的方式扩大和发展。虽然我们可能对未来几十年的预期有了更好的了解，但我敢肯定，我们大多数人都错了。
