交通部署案例集/2018/互联网

定性分析

介绍

Ritchie 和 Roser (2018) 在他们的论文 “技术扩散和采用” 中，利用从世界银行数据收集的证据，对技术采用趋势进行了实证分析。从历史上看，技术在采用过程中遵循 S 形曲线分布，发达国家率先发生变化，而发展中国家则在整体上跳过了某些技术。随着我们进入信息时代，技术推动的思想传播和快速扩散推动着社会朝着更高的发展速度前进。信息驱动型社会的正外部性导致变化速度不断加快，不仅体现在技术方面，还体现在价值观和动机方面。虽然电力网络构成了所有现代信息技术的支柱，但快速高效的数据传输的提供将随着依赖技术的不断发展而实现进一步的地理空间优化。

与其他分布式网络类似，互联网接入受规模经济和物理基础设施部署的影响，因为“每个网络都必须依赖其他网络才能到达它本身无法服务的互联网部分；不存在无处不在的互联网骨干网提供商”。TeleGeography (2018)，"State of the Network"，访问时间 2018 年 5 月 14 日 https://blog.telegeography.com/the-state-of-the-network-2018-edition 这与铁路的早期发展相似，当时的铁路提供商就像今天的互联网服务提供商一样，各自拥有自己的网络，但达成协议以延长线路长度，并改善不同地点之间的整体连接。

互联网使自动化和互联互通成为可能，因为带宽传输通过高速宽带基础设施对我们日常生活进行的无意识日常信息注入，在全球范围内彻底改变了社会、政治和文化景观。数字化的物理和电子组件指令为现代社会中服务自动化和流程优化提供了框架，许多专家预测人工智能和机器学习将在不久的将来兴起。

技术概述

在历史的某个时刻，互联网这个词是互联网络的合成词，准确地描述了从一台计算机到另一台计算机的全球信息传输系统。它最初是一个名为 ARPANET 的主要军事项目，后来发展到连接全球和本地范围的私人、公共、商业、学术和政府网络。我们所知道的互联网的规模如果没有构成其基础的各种硬件和软件技术将无法实现，这些技术包括路由器、网络接入点和光纤束，这些技术以大量的冗余网络传递大量数据，以便在任何点的数据都具有多个重新路由选项，从而提高了传输的弹性。

互联网骨干网

互联网骨干网由大型公司拥有，目前全球仅存在 7 家。这些数据提供商被称为一级提供商，包括 CenturyLink、Telia Carrier、NTT、Cogent、Level 3、GTT 和 Tata Communications。 所有其他互联网服务提供商 (ISP) 必须从一级提供商购买传输协议，以利用其路由器和光纤主干在全球范围内无损传输数据。ISP 还利用各种电子、无线和光学技术为消费者提供互联网服务。由于互联网影响的范围，美国的反托拉斯政策被暂停，以促进在线网络的发展。

分组交换

在互联网出现之前，数据传输容易受到物理约束的影响，因此早期的数据传输技术笨重而脆弱。1975 年分组交换的出现取代了早期的网络系统，这些系统使用报文交换，报文交换依赖于沿着单一路径进行路由，而这些路径容易出现故障。这是现代互联网发展的关键，它使用了快速的存储转发网络设计，允许将信息分解成更小的“分组”，每个分组独立路由，并在主机和节点之间的多个点进行完整性检查，从而实现无损数据传输，因为接收节点可以简单地从其之前的点请求另一个存储副本，如果分组损坏。

网络协议

ISP：互联网服务提供商，通过调制解调器拨打本地号码连接到万维网。LAN：局域网POP：接入点，本地用户通过本地电话号码或专用线路访问公司网络。NAP：网络接入点，高级网络彼此连接。

互联网是相互同意在 NAP 上相互通信的公司网络的集合。通过这种方式，互联网上的每台计算机都与其他每台计算机连接。

IP 地址用于识别用户，并进一步分为 IPv4 和 IPv6 技术。每个 IPv4 地址都包含一组 4 个数字，每个数字包含 8 个二进制值，总共 32 个二进制位，允许 2³² = 43 亿个独立的 IPv4 组合。对于人类来说，这被简化为 4 个以 256 为基数的数字的字符串（例如，216.27.61.137）。第一个八位字节代表网络标识，表示计算机所属的网络，而最后一个八位字节包含主机或网络中单个计算机的标识。IPv6 地址系统使用十六进制（以 16 为基数）数字，并添加 a、b、c、d、e、f，以及标准整数（0-9）。这允许 2¹²⁸ = 3.4*1038 个 IPv6 组合。如今，大多数人使用动态 IP，这是一种由路由器或专用 DHCP 服务器通过动态主机配置协议 (DHCP) 监管的系统。在 DHCP 系统中，动态 IP 地址是通过租赁颁发的，遵循以下流程：1）连接的计算机通过广播消息发现 DHCP。2）DHCP 响应计算机，提供其服务。3）计算机选择一个 DHCP 提供商，然后请求一个 IP 地址。4）选定的 DHCP 确认计算机并颁发一个未使用的 IP 地址。

集成应用

前身技术面临的问题包括盗版、广告、存储和可访问性的间接成本。在音频的情况下，媒体存储技术一直在向更轻的重量和更大程度的交叉集成发展，从音频磁带到 CD，再到 MP3 技术。Spotify 和 Amazon 等在线服务集中了现有的存储技术，使便携性和可访问性成为可能，同时也降低了间接费用，以便更多利润能流向内容创作者。数字网络分发通过实施数字版权管理 (DRM) 技术，取代了物理分发，解决了这些问题，从而为内容创作者提供了更大的激励，并直接导致了利基市场的开发。通过这种方式，互联网软件简化了数据的传输，并允许对过去整合不佳的现有政策进行监管。通过各种社交媒体平台，提高了连接性，也使人们能够进入新的利基市场。

时间线

早期研究和开发

• 1965 年：NPL 网络规划开始

• 1966 年：梅里特网络成立

• 1966 年：ARPANET 规划开始

• 1967 年：NPL 网络分组交换试点实验

• 1969 年：ARPANET 传输了第一个数据包

• 1971 年：Tymnet 分组交换网络

• 1972 年：梅里特网络的分组交换网络投入运营

• 1972 年：互联网号码分配机构 (IANA) 成立

• 1973 年：CYCLADES 网络演示

• 1974 年：Telenet 分组交换网络

• 1976 年：X.25 协议获批

• 1978 年：Minitel 问世

• 1979 年：互联网活动委员会 (IAB)

• 1980 年：使用 UUCP 的 USENET 新闻

• 1980 年：以太网标准发布

• 1981 年：BITNET 建立

合并网络，创建互联网

• 1982 年：TCP/IP 协议套件正式化

• 1982 年：简单邮件传输协议 (SMTP)

• 1983 年：域名系统 (DNS)

• 1983 年：MILNET 从 ARPANET 分离

• 1985 年：第一个 .COM 域名注册

• 1986 年：NSFNET，连接速度为 56 kbit/s

• 1986 年：互联网工程任务组 (IETF)

• 1987 年：UUNET 成立

• 1988 年：NSFNET 升级到 1.5 Mbit/s (T1)

• 1989 年：边界网关协议 (BGP)

• 1989 年：联邦互联网交换 (FIXes)

• 1990 年：ARPANET 退役

• 1991 年：万维网 (WWW)

• 1992 年：NSFNET 升级到 45 Mbit/s (T3)

• 1994 年：全文本网页搜索引擎

商业化、私有化、更广泛的访问导致了现代互联网

• 1995 年：新的互联网架构，商业 ISP 在 NAP 连接

• 1995 年：超高速骨干网服务 (vBNS)

• 1995 年：IPv6 提案

• 2000 年：互联网泡沫破裂

• 2001 年：新的顶级域名激活

• 2003 年：联合国信息社会世界峰会 (WSIS) 第一阶段

• 2004 年：联合国互联网治理工作组 (WGIG)

• 2005 年：联合国 WSIS 第二阶段

互联网服务的例子

• 1989 年：AOL 拨号服务提供商，电子邮件、即时通讯和网页浏览器

• 1990 年：IMDb 互联网电影数据库

• 1995 年：亚马逊在线零售商

• 1995 年：eBay 在线拍卖和购物

• 1995 年：Craigslist 分类广告

• 1996 年：Hotmail 免费基于 Web 的电子邮件

• 1997 年：Babel Fish 自动翻译

• 1998 年：谷歌搜索

• 1998 年：雅虎！俱乐部（现为雅虎！群组）

• 1998 年：PayPal 互联网支付系统

• 1999 年：Napster 点对点文件共享

• 2001 年：BitTorrent 点对点文件共享

• 2001 年：维基百科，免费百科全书

• 2003 年：领英商务社交网络

• 2003 年：MySpace 社交网站

• 2003 年：Skype 互联网语音通话

• 2003 年：iTunes Store

• 2003 年：4Chan 匿名图片留言板

• 2003 年：海盗湾，种子文件主机

• 2004 年：Facebook 社交网站

• 2004 年：播客媒体文件系列

• 2004 年：Flickr 图片托管

• 2005 年：YouTube 视频共享

• 2005 年：Reddit 链接投票

• 2005 年：谷歌地球虚拟地球

• 2006 年：Twitter 微型博客

• 2007 年：维基解密匿名新闻和信息泄露

• 2007 年：谷歌街景

• 2007 年：Kindle，电子阅读器和虚拟书店

• 2008 年：亚马逊弹性计算云 (EC2)

• 2008 年：Dropbox 基于云的 文件托管

• 2008 年：生命百科全书，旨在记录所有生物物种的合作百科全书

• 2008 年：Spotify，基于 DRM 的 音乐流媒体服务

• 2009 年：必应搜索引擎

• 2009 年：谷歌文档，基于 Web 的 文字处理器、电子表格、演示文稿、表单和数据存储服务

• 2009 年：Kickstarter，门槛认捐系统

• 2009 年：比特币，一种数字货币

• 2010 年：Instagram，照片分享和社交网络

• 2011 年：谷歌+，社交网络

• 2011 年：Snapchat，照片分享

• 2012 年：Coursera，大规模开放在线课程

摘录自 互联网历史 并针对相关时间点进行了编辑。

前身技术和政策

在万维网开发之前，就存在几个利用 TCP/IP 和分组交换技术的网络系统。ARPANET 最初由国防高级研究计划局开发，作为冷战期间的军事信息网络，以应对对核攻击的恐惧。然而，在早期阶段，ARPANET 使用了一种现在已经过时的网络协议形式，称为 NCP（网络控制程序）。基于研究的 NPL 网络和基于军事的 ARPANET 的创建最终导致了对几种替代方案的探索，例如密歇根大学、韦恩州立大学和国家科学基金会的梅里特网络，这些网络侧重于网络在教育和经济发展中的作用。CYCLADES 是一个法国研究项目，最终影响了 ARPANET 架构中数据传输可靠性的提高。X.25 是第一个商用虚拟网络，它模拟了传统的电话连接。在英国邮政、西联汇款和 Tymnet 的合作下，国际分组交换服务 (IPSS) 是第一个全球分组交换网络。访问 IPSS 网络只需要一个专用调制解调器和线路，这将使任何人能够访问大量在线数据库和大型机系统。许多在线留言板网络最终将基于 Unix 通信协议发展起来，这些协议由私人和公共实体拥有。

互联网协议套件通过标准化最终导致 IPv4 协议的互联网络协议，从而使各种现有的网络统一起来。这导致 ARPANET 衍生出各种不同的网络，例如 MILNET、SIPRNET、NIPRNET 和 JWICS，每个网络都为不同政府部门提供连接范围。

NSFNET 的发展是由于对研究和教育的兴趣，NSFNET 是第一个支持 NSF 超级计算机的 56kbit/s 骨干网，由于对该网络的需求迅速超过了供应，该网络在与 MERIT 网络、IBM、MCI 和密歇根州的合作下升级到 1.5MBit/s 网络。最终，NSFNET 再次升级，然后退役，被商业 ISP 取代。

路由技术最终被开发出来以分散信息的传输，允许这样做 的策略或协议是文件传输协议 (FTP)、外部网关协议 (EGP) 和边界网关协议 (BGP)。

全球范围的推广是由欧洲核子研究组织在 1984 年到 1988 年之间发起的，1989 年，RIPE 成立，这是一个专注于互联网维护和发展的监管合作组织。同时，在亚洲，日本将建立 JUNET，TCP/IP IPv4 网络，该网络最终将在 1989 年连接到 NSFNET。政府资金和大学参与的研究将导致韩国、中国、新加坡和泰国也建立全球互联网连接。

诞生阶段和 Web 1.0 (1990-2000)

万维网最初由通过超文本相互链接的文档组成，这些文档通过 Web 浏览器使用统一资源定位器 (URL) 访问。第一个 Web 浏览器的创建归功于蒂姆·伯纳斯-李，他在 1990 年在欧洲核子研究组织工作时创造了它。网页使用超文本标记语言 (HTML) 进行格式化和注释，并通过使用超文本传输协议 (HTTP) 的浏览器传输。 最终，开发了更好的浏览器、图形支持、在线消息传递和其他 Web 应用程序。1993 年的政策问题导致欧洲核子研究组织同意每个人都可以免费使用 Web 协议和代码。在 DARPA 和欧盟委员会的支持下，麻省理工学院成立了万维网联盟，使网络免费提供，并且还实施了符合 Web 利益的标准和建议。

很快，公开上市的公司开始使用网络来推销他们的产品，因此，兴趣和投机行为不断增长，导致了互联网泡沫的兴起，这反映了 过去运输技术激发的其他繁荣。虽然这导致了许多基于 Web 的企业破产，但他们之前对互联网基础设施的投资导致了普通用户能够负担得起的 高速互联网。

增长阶段和 Web 2.0 (2001-至今)

Web 2.0 推动了更加民主的互联网，因为人们发布了工具来提高人们对 曾经高度技术化的领域的访问权限，人们发布了许多网站，这些网站纯粹是为了作为用户提交内容的聚合器而存在的。消费者的连接已导致 谷歌、PayPal、YouTube、eBay、亚马逊、MySpace 和 Facebook 等基于 Web 的服务的商业成功。通过维基百科及其姊妹维基媒体项目等社区项目非商业性地传播信息，也导致了 社区准则的制定，即用户内容的行为准则。最重要的是，万维网导致了 在各种利基领域创建了 专业社区，因为全球各地的人们能够在 共同点上建立联系。

未来发展

通过传感器和物联网 (IoT) 技术，物理世界和数字世界进一步融合，导致智能设备管理的增加。遵循摩尔定律，预计计算处理能力的指数级增长与硬件成本的下降相结合，将导致我们日常生活中更多基于网络的集成。

定量分析

全球互联网用户图

使用回归模型的实际和预期互联网用户数量（实际数据解读自世界银行数据和Worldometer）

支持性证据

数据采集

用于实际互联网普及率的数值取自世界银行数据，该数据来自国际电信联盟的《信息通信技术发展报告》。采集到的数据以年度百分比的形式呈现，然后乘以Worldometers.info提供的年度世界人口统计数据，该网站详细阐述了联合国经济和社会事务部人口司的数据。然后使用Excel的整数函数对所有数据进行四舍五入，以达到反映现实世界人口的结果（因为人类数量只能是整数）。

数据表

年份	实际互联网用户	预测互联网用户
1990	2630451	9569156
1993	14073443	25061393
1994	25348069	34503237
1995	44714405	47455062
1996	77323780	65179866
1997	120708146	89358487
1998	188149558	122196166
1999	281388150	166528702
2000	414371495	225900278
2001	502635648	304561653
2002	664793769	407307409
2003	780700240	539045323
2004	912768925	703996685
2005	1028997937	904508579
2006	1158530018	1139655939
2007	1369732679	1404091342
2008	1558113567	1687792979
2009	1742741580	1977203779
2010	1999284178	2257649561
2011	2192167379	2516196140
2012	2437371434	2743829671
2013	2649049950	2936264530
2014	2904030948	3983432508
2015	3180563743	3218223104
2016	3418270979	3315103321

变量	变量值
K	3600000000
b	0.322369
t0	2008.4
RSQ	0.9636

结果解读

通过观察，可以推断出，虽然实际普及曲线与实际结果具有高度的相关系数，但没有足够的信息来确定互联网是否已进入成熟阶段。此外，应注意，此曲线仅直接测量普及率，而不是部署、性能或价格，而这些因素对于网络的运作也至关重要。目前已知的是，K值代表着市场饱和度，截至2016年为36亿，约占目前居住在城市地区的全球人口40亿的90%。虽然这可能表明，由于互联网在其最容易访问的市场中的广泛普及，互联网访问已达到饱和状态，但假设由于覆盖范围广阔且相对昂贵的基础设施服务于不断减少的人口密度，在农村地区建立互联网访问是禁止的。卫星互联网和无线互联网的进步可能会对改善偏远地区的访问产生重大影响。由于这种情况以及农村人口向城市数据中心的迁移趋势，在本分析的范围内，该网络的发展被归类为仍处于增长阶段。