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因特网的故事7
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        列奥纳德·克莱因洛克(Leonard Kleinrock)出身在纽约市的曼哈顿岛上。他对科学的兴趣是从看小人书得来的。
        克莱因洛克六岁的时候看过一本《超人》的漫画书,书中描写了如何构造晶体管收音机。于是,克莱因洛克从父亲那儿找到一个用过的剃胡刀片、一段铅笔芯、一卷卫生纸筒和一些导线。但有两样东西家里找不到。一件是耳机,克莱因洛克从大街上的电话亭里“借”了一个。另一件是“可变电容器”,克莱因洛克劝说母亲与他一起到唐人街附近坚尼街的电子市场买了一个。用这些东西,克莱因洛克根据漫画书上的指示,制造出了一个既不需要交流电源也不用电池的收音机。当他听到音乐和播音员的声音时,科学就在他心中生根萌芽了。
        克莱因洛克家里很穷。高中毕业后,家里没钱供他上大学。纽约市为了鼓励本市居民接受高等教育,特别开设了一个“纽约城市学院”,对家庭经济窘迫的学生免收学费。但就连城市学院克莱因洛克也上不起,因为他必须赚钱谋生。于是,克莱因洛克白天在一家公司做技术员和工程师,晚上参加城市学院的夜校课程。他一共花了五年半的时间才念完大学课程,并获得了麻省理工学院的全额奖学金,攻读电气工程的研究生学位。
        1957年的夏天,克莱因洛克刚进入麻省理工学院不久,数字设备公司(DEC)的创始人邀请他一同创建DEC。克莱因洛克拒绝了,因为他想完成自己的博士学位。DEC后来成长为世界著名的大公司,90年代被康柏公司以数十亿美元的价格收购。克莱因洛克失去了一个成为亿万富翁的机会,但他一点也不后悔,因为他的博士学业在因特网的发明中发挥了关键作用。
        1962年底,克莱因洛克完成了他的博士论文,从而奠定了因特网通信机理的理论基础。
        那个时候的电话通信都采用“独占线路”(circuit switching)的办法。假设洛杉矶的客户A想与旧金山的客户B通话。A首先用他的电话拨通B的电话。在这个过程中,电信局通过自动交换机临时建通了一条从A到B的线路。于是,电话“通”了。客户B拿起电话与A通话。在整个通话时间,这条线一直被A和B独占,直到双方挂上电话。
        独占线路的效率是很低的。有人研究过,只有2%左右的通信能力被用上了。但是,在60年代,人们只知道独占线路的方法。这个方法已经被用了几十年,能够满足人们的需求。渐渐地,人们把独占线路想像成理所当然的通信方法。
        但这种方式搬到电脑网络里来做数据通信就很不合适了。除了明显的效率低的缺点外,它还无法支持多个用户的交互式计算。假设结点计算机A上有100个用户,他们都需要使用结点计算机C的资源。如果采用独占线路的方法,他们只能一个一个地循环排队等候,让排在前面的99个用户做完他们的操作后再使用A和C之间的线路做自己的操作。哪怕一个用户的操作一共只有两分钟,用户会感觉到200分钟的延迟。
        结点计算机可以采用时间共享的办法把用户的操作分解成很多子操作,把延迟时间缩短很多。但是,要缩短到半秒钟以下是很难的。
        克莱因洛克的思想叫“分组交换”(packet switching)。它的原理是很简单的。一个用户的消息被分成很多小的单元,称为“包”。通信线路每个时候只能传输一个包。但在1秒钟的时间内,它可以传输很多包,而这些包可以来自不同的用户。这样,从人的角度看,100个用户的消息是同时在一条线路上传播的。这不仅提高了线路的利用率,也增加了用户感觉的实时性和交互性。
        克莱因洛克的主要贡献是用被称为概率论和排队论的数学工具,研究出了一整套分组交换数据通信的数学理论,对电脑网络的很多具体技术问题给出了理论指导。比如,包应该多大,分组交换到底能提高性能多少,如何控制通信交通堵塞,如何优化通信流量和延迟时间,等等。
        今天,世界上的绝大多数电子通信采用了分组交换的技术。即使是我们打电话,电信局的主干网上也采用了分组交换。一条线路实际上是很多客户的谈话在同时进行,不过我们感觉不到罢了。
 
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