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纵观网络技术发展历程，大量的网络协议涌现出来。网络协议的代际发展与当时的时代背景和实际需求是分不开的，每一代的发展都有其成功之处，每一代的演替都有其内在逻辑。网络协议发展阶段如图2-1所示，本书根据网络协议设计的核心目标与主要矛盾，将网络协议发展历程分为3个阶段。
图2-1 网络协议发展阶段
第一个阶段为主机互联阶段，以20世纪60年代末阿帕网（ARPANET）诞生为开端。此阶段的特点为少数主机互联为局域网，网络协议的主要设计目标是为有限个主机之间提供互联互通。在这一时期的代表性协议为网络控制程序（Network Control Program，NCP），其作为ARPANET终端主机协议栈的中间层，控制主机之间的数据传输，动态分配主机地址，实现小范围同构的计算机间信息交互。NCP在小型局域网中运行稳定，但随着ARPANET用户的增多，NCP逐渐暴露多种缺陷：NCP只是一台主机对另一台主机的网络协议，并未给网络中的每台计算机设置唯一的地址，结果造成计算机在越来越庞大的网络中难以准确定位需要传输数据的对象；NCP缺乏有效的纠错功能，在数据传输过程中一旦出现错误，网络就可能停止运行；NCP仅能用于同构环境中，所谓同构环境是网络上的所有计算机都运行相同的操作系统，“同构”的限制不应被加到一个分布广泛的网络上，这限制了网络快速拓展、异构互联的需求。此时，网络发展的主要矛盾为当前的网络协议无法满足多用户多网络互联的需求，因此，网络协议向下一个阶段演进。
第二个阶段为计算机网络互联阶段。此阶段的特点为除了主机与主机之间互联，网络和网络之间也需要互联，网络协议的主要设计目标是为大规模网络提供互联互通。在这一时期的代表性协议为TCP/IP，以及X.25、异步传输模式（Asynchronous Transfer Mode，ATM）等协议。
TCP/IP是在网络使用中最基本的通信协议，对互联网中各部分通信的标准和方法进行了规定。TCP/IP能够用于“异构”网络环境，即可以在各种硬件和操作系统上实现互操作。并且，TCP/IP是保证网络数据信息及时、完整传输的两个重要协议。严格来说，TCP/IP是一个4层的体系结构，包括应用层、传输层、网络层和数据链路层。X.25是一个使用电话或者综合业务数字网（Integrated Services Digital Network，ISDN）设备作为网络硬件设备来架构广域网的国际电信联盟电信标准部（ITU-T）网络协议。它的实体层、数据链路层和网络层（1～3层）都是按照开放系统互联（Open System Interconnection，OSI）通信参考模型来架构的。ATM协议是以高速分组传送模式为主，综合电路传输模式优先的一种宽带传输模式。结合了电路交换和分组交换的优点，即ATM具有统计复用、灵活高效和传输时延小、实时性好的优点，能在单一的主体网络中携带多种信息媒体，承载多种通信业务，并且能够保证QoS。为了简化网络的控制，ATM将差错控制和流量控制交给终端去做，不需要逐段链路的差错控制和流量控制，可以提高处理速度、保证质量、降低时延和信元丢失率。
TCP/IP不同于X.25、ATM协议，是面向无连接的，因其开放性、中立性和简洁的技术体系得以迅速推广，成为现代通信的基础协议。TCP/IP可以很好地实现全球网络互联互通，但是未来万物互联的智能社会发展需求对现有IP网络提出了安全性、灵活性、服务质量、确定性、大连接等方面的挑战。当前，网络发展的主要矛盾已经转变为当前的网络协议无法满足千行百业万物互联的需求，因此，网络协议需要向下一个阶段演进。
第三个阶段为人—机—物互联阶段。此阶段的特点为消费互联网、工业互联网、物联网等异构网络的多元主体共存，网络协议的主要设计目标是为千行百业的人—机—物多元主体提供互联互通，并满足内生安全可信、差异化确定性性能保障、海量信息传输、大连接下的资源感知与管控、泛在移动性支持、网络主权管理等需求。在这一时期，未来万物互联智能社会对网络有新的需求。网络发展需求如图2-2所示。
图2-2 网络发展需求
（1）网络环境越来越复杂
应用的端到端连接需要面临的网络条件越来越复杂。例如，一段端到端的传输可能涉及无线接入段、有线网络段、卫星网络段等多段异构传输路径，其网络特性（如丢包特征、时延特征等）具有很大差异，仅靠端侧“猜”不可能适应所有网络条件。
（2）应用要求越来越高
IP网络“尽力而为”的转发方式难以满足业务复杂需求，应用层需要做更多的工作才能满足应用需求，甚至无法满足应用需求。同时，应用层的单方面努力，如应用层优化，往往给网络带来更大的负担。
（3）终端类型越来越多
更多的弱终端（物联网）、专有终端（工业互联网）接入网络，这些终端受限于处理能力、供电等因素，只能高度专用化设计，处理专用化业务，无法胜任复杂的连接管理、性能优化等任务。
进入第三个阶段，网络生产力从通用的消费互联网向专业性的产业互联网升级发展，各类面向行业的产业互联网以及面向场景的各类边缘网络不断涌现。网络生产力发展的需求已从“广泛互联”向“能力泛在”满足千行百业差异化性能需求转换。需要通过一个具有共性基础的、可面向多需求演进的协议框架，在满足全球万网互联的基础上，弹性地满足面向行业的专用网络差异化的需求。网络需要提供更多的能力，供终端应用使用，这就是新阶段网络发展的内在动力，即面向网络能力建设，以网络能力为中心，网络协议需要在最基本的互联能力基础上，具有适应各垂直行业差异化网络需求的能力，通过提供内生安全、确定性转发、多语义寻址等丰富的网络能力，满足各垂直行业对网络性能的需求。