科技与文明

劲舞狂歌五十年

温江涛:回看从TCP、DCT发表至今的研究历程,多媒体和网络技术已然奔腾发展了半个世纪。在这些技术革命的背后,是一群专注且坚韧的艺术家、数学家和工程师。

某瑞士名表品牌曾使用过一则广告语“Very famous, to a very small group of people”,显示品牌在“小圈层”中卓尔不群的定位。今天这个万物都视觉化的世界,也有两个发表在半个世纪前、只为小圈子所知的研究成果。

Summer of 69

《Summer of 69》是歌手Bryan Adams的一首名曲,讲述了作者那在满溢着夏日干草味道的热风里被肆意消耗的荷尔蒙和音乐中的青春。

歌手所追忆的60年代末期的美国,正处于与苏联的冷战高峰。1968年10月11日,阿波罗七号完成第一次载人飞行。同年,唐纳德•戴维斯(Donald Davies)提出了现代互联网建立基础的“包交换(packet switch)”概念;拉里•罗伯茨(Larry Roberts)和巴里•韦斯勒(Barry Wessler)制定了世界上第一个广域包交换网络ARPANET(The Advanced Research Projects Agency Network)接口信息处理器(Interface Message Processor,简称 IMP,即网络路由器的前身)运行规范。

1969年人类完成登月,图片:GettyImages

1969年7月20日阿波罗十一号完成人类首次登月之后的3个多月,即1969年10月29日晚,作为互联网前身的ARPANET首次实现端到端链接,利用包交换方式实现了ARPANET上两个IMP即洛杉矶加州大学(UCLA)和斯坦福研究所(Stanford Research Institute, SRI)之间的通信。此次通信的记录至今仍保留在洛杉矶加州大学。

“互联网诞生地”–UCLA 3420 Boelter Hall
洛杉矶加州大学IMP项目负责人Kleinrock教授
洛杉矶加州大学保存的ARPANET首次通信记录

虽然互联网的诞生没有电视直播和阿姆斯特朗“一个人的一小步,全人类的一大步”这样的豪言壮语,但是它对人类社会生活的影响可能是更为深刻的,而且这种影响甚至在重塑或改变人们传统行为模式、价值观念上起到了潜移默化的作用。

知天命的TCP

ARPANET从最早连接美国西岸的四个IMP的非商用网络,逐步演变成了今天无所不在的互联网和互联网产业:从Internet到Web,再到社交网络 (Web 2.0)并快速进入智能社交网络 (AIoT、Web3)时代。

互联网作为一种分布式网络,由用户自主向网络发送数据,接入网络的设备数目和设备发送和接收数据的情况千变万化。我们可以把互联网想象成高速公路,网络上各种用户传输的数据想象成公路上行驶的汽车。而每一台设备控制着其向网络发送数据的速度,就好像高速入口的红绿灯,通过红绿灯自身对高速局部行驶速度的观察,猜测几条街或者几十公里内的高速运行情况,控制车辆上路的频率,防止路网拥堵。

互联网的高速公路的入口红绿灯控制算法就是TCP传输协议(Transmission Control Protocol)。假如协议的发明者是今天万物皆可包装的时代先锋,也许会将他们的研究成果命名成“WOW”、“COOL”之类的网红名称。但是一方面,两位发明人Vincent Cerf和Robert Kahn不但只用了TCP这样朴实的名字,甚至这么重要的成果也只发表在了CCF-B类期刊《IEEE Transaction on Communications》上。该文没有一个公式和一段伪代码,文字简明扼要,是优秀科研论文的典范。

从1973年到1974年Cerf和Kahn发明TCP时代只有四十几个使用NCP协议节点的ARPANET,发展到21世纪的今天接入了170亿个设备运行TCP的巨大网络,Cerf和Kahn的发明承受了时代的考验。虽然随着时代和技术的发展,后人们对TCP做了不同的补充,其中包括作者本人与团队学生发明的TCP-FIT算法,但是其核心设计仍然屹立不倒,如今已入天命之年。

1974年5月 TCP协议发表于IEEE Trans on Communications

历史上获得大奖的学者,大多数因一项突破性贡献获奖,还有的因众多非常好的贡献获奖,也有一些不知道为什么获奖。只有极少数如爱因斯坦,是因众多突破性贡献中一项(甚至是相对最不起眼的一项)获奖。

TCP协议的两位发明者Vincent Cerf和Robert Kahn2004年获得图灵奖,而这个大奖可能竟也是他们两人所获无数荣誉无数中最“不起眼”的那个。Kahn于普林斯顿大学获得博士学位,因机缘巧合在其博士论文期间做了两个不同研究方向,都取得了很好的成果,被评价为同时完成了两个博士论文。其中一项工作的导师,是华人信号处理领域的泰斗和先驱,同样获奖无数的刘必治(Bede Liu)教授。

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