交通部署案例集/2018/網際網路

定性分析

介紹

Ritchie 和 Roser (2018) 在他們的論文 “技術擴散和採用” 中，利用從世界銀行資料收集的證據，對技術採用趨勢進行了實證分析。從歷史上看，技術在採用過程中遵循 S 形曲線分佈，發達國家率先發生變化，而發展中國家則在整體上跳過了某些技術。隨著我們進入資訊時代，技術推動的思想傳播和快速擴散推動著社會朝著更高的發展速度前進。資訊驅動型社會的正外部性導致變化速度不斷加快，不僅體現在技術方面，還體現在價值觀和動機方面。雖然電力網路構成了所有現代資訊科技的支柱，但快速高效的資料傳輸的提供將隨著依賴技術的不斷發展而實現進一步的地理空間最佳化。

與其他分散式網路類似，網際網路接入受規模經濟和物理基礎設施部署的影響，因為“每個網路都必須依賴其他網路才能到達它本身無法服務的網際網路部分；不存在無處不在的網際網路骨幹網提供商”。TeleGeography (2018)，"State of the Network"，訪問時間 2018 年 5 月 14 日 https://blog.telegeography.com/the-state-of-the-network-2018-edition 這與鐵路的早期發展相似，當時的鐵路提供商就像今天的網際網路服務提供商一樣，各自擁有自己的網路，但達成協議以延長線路長度，並改善不同地點之間的整體連線。

網際網路使自動化和互聯互通成為可能，因為頻寬傳輸透過高速寬頻基礎設施對我們日常生活進行的無意識日常資訊注入，在全球範圍內徹底改變了社會、政治和文化景觀。數字化的物理和電子元件指令為現代社會中服務自動化和流程最佳化提供了框架，許多專家預測人工智慧和機器學習將在不久的將來興起。

技術概述

在歷史的某個時刻，網際網路這個詞是網際網路絡的合成詞，準確地描述了從一臺計算機到另一臺計算機的全球資訊傳輸系統。它最初是一個名為 ARPANET 的主要軍事專案，後來發展到連線全球和本地範圍的私人、公共、商業、學術和政府網路。我們所知道的網際網路的規模如果沒有構成其基礎的各種硬體和軟體技術將無法實現，這些技術包括路由器、網路接入點和光纖束，這些技術以大量的冗餘網路傳遞大量資料，以便在任何點的資料都具有多個重新路由選項，從而提高了傳輸的彈性。

網際網路骨幹網

網際網路骨幹網由大型公司擁有，目前全球僅存在 7 家。這些資料提供商被稱為一級提供商，包括 CenturyLink、Telia Carrier、NTT、Cogent、Level 3、GTT 和 Tata Communications。 所有其他網際網路服務提供商 (ISP) 必須從一級提供商購買傳輸協議，以利用其路由器和光纖主幹在全球範圍內無損傳輸資料。ISP 還利用各種電子、無線和光學技術為消費者提供網際網路服務。由於網際網路影響的範圍，美國的反托拉斯政策被暫停，以促進線上網路的發展。

分組交換

在網際網路出現之前，資料傳輸容易受到物理約束的影響，因此早期的資料傳輸技術笨重而脆弱。1975 年分組交換的出現取代了早期的網路系統，這些系統使用報文交換，報文交換依賴於沿著單一路徑進行路由，而這些路徑容易出現故障。這是現代網際網路發展的關鍵，它使用了快速的儲存轉發網路設計，允許將資訊分解成更小的“分組”，每個分組獨立路由，並在主機和節點之間的多個點進行完整性檢查，從而實現無損資料傳輸，因為接收節點可以簡單地從其之前的點請求另一個儲存副本，如果分組損壞。

網路協議

ISP：網際網路服務提供商，透過調變解調器撥打本地號碼連線到全球資訊網。LAN：區域網POP：接入點，本地使用者透過本地電話號碼或專用線路訪問公司網路。NAP：網路接入點，高階網路彼此連線。

網際網路是相互同意在 NAP 上相互通訊的公司網路的集合。透過這種方式，網際網路上的每臺計算機都與其他每臺計算機連線。

IP 地址用於識別使用者，並進一步分為 IPv4 和 IPv6 技術。每個 IPv4 地址都包含一組 4 個數字，每個數字包含 8 個二進位制值，總共 32 個二進位制位，允許 2³² = 43 億個獨立的 IPv4 組合。對於人類來說，這被簡化為 4 個以 256 為基數的數字的字串（例如，216.27.61.137）。第一個八位位元組代表網路標識，表示計算機所屬的網路，而最後一個八位位元組包含主機或網路中單個計算機的標識。IPv6 地址系統使用十六進位制（以 16 為基數）數字，並新增 a、b、c、d、e、f，以及標準整數（0-9）。這允許 2¹²⁸ = 3.4*1038 個 IPv6 組合。如今，大多數人使用動態 IP，這是一種由路由器或專用 DHCP 伺服器透過動態主機配置協議 (DHCP) 監管的系統。在 DHCP 系統中，動態 IP 地址是透過租賃頒發的，遵循以下流程：1）連線的計算機透過廣播訊息發現 DHCP。2）DHCP 響應計算機，提供其服務。3）計算機選擇一個 DHCP 提供商，然後請求一個 IP 地址。4）選定的 DHCP 確認計算機並頒發一個未使用的 IP 地址。

整合應用

前身技術面臨的問題包括盜版、廣告、儲存和可訪問性的間接成本。在音訊的情況下，媒體儲存技術一直在向更輕的重量和更大程度的交叉整合發展，從音訊磁帶到 CD，再到 MP3 技術。Spotify 和 Amazon 等線上服務集中了現有的儲存技術，使便攜性和可訪問性成為可能，同時也降低了間接費用，以便更多利潤能流向內容創作者。數字網路分發透過實施數字版權管理 (DRM) 技術，取代了物理分發，解決了這些問題，從而為內容創作者提供了更大的激勵，並直接導致了利基市場的開發。透過這種方式，網際網路軟體簡化了資料的傳輸，並允許對過去整合不佳的現有政策進行監管。透過各種社交媒體平臺，提高了連線性，也使人們能夠進入新的利基市場。

時間線

早期研究和開發

• 1965 年：NPL 網路規劃開始

• 1966 年：梅里特網路成立

• 1966 年：ARPANET 規劃開始

• 1967 年：NPL 網路分組交換試點實驗

• 1969 年：ARPANET 傳輸了第一個資料包

• 1971 年：Tymnet 分組交換網路

• 1972 年：梅里特網路的分組交換網路投入運營

• 1972 年：網際網路號碼分配機構 (IANA) 成立

• 1973 年：CYCLADES 網路演示

• 1974 年：Telenet 分組交換網路

• 1976 年：X.25 協議獲批

• 1978 年：Minitel 問世

• 1979 年：網際網路活動委員會 (IAB)

• 1980 年：使用 UUCP 的 USENET 新聞

• 1980 年：乙太網標準釋出

• 1981 年：BITNET 建立

合併網路，建立網際網路

• 1982 年：TCP/IP 協議套件正式化

• 1982 年：簡單郵件傳輸協議 (SMTP)

• 1983 年：域名系統 (DNS)

• 1983 年：MILNET 從 ARPANET 分離

• 1985 年：第一個 .COM 域名註冊

• 1986 年：NSFNET，連線速度為 56 kbit/s

• 1986 年：網際網路工程任務組 (IETF)

• 1987 年：UUNET 成立

• 1988 年：NSFNET 升級到 1.5 Mbit/s (T1)

• 1989 年：邊界閘道器協議 (BGP)

• 1989 年：聯邦網際網路交換 (FIXes)

• 1990 年：ARPANET 退役

• 1991 年：全球資訊網 (WWW)

• 1992 年：NSFNET 升級到 45 Mbit/s (T3)

• 1994 年：全文字網頁搜尋引擎

商業化、私有化、更廣泛的訪問導致了現代網際網路

• 1995 年：新的網際網路架構，商業 ISP 在 NAP 連線

• 1995 年：超高速骨幹網服務 (vBNS)

• 1995 年：IPv6 提案

• 2000 年：網際網路泡沫破裂

• 2001 年：新的頂級域名啟用

• 2003 年：聯合國資訊社會世界峰會 (WSIS) 第一階段

• 2004 年：聯合國網際網路治理工作組 (WGIG)

• 2005 年：聯合國 WSIS 第二階段

網際網路服務的例子

• 1989 年：AOL 撥號服務提供商，電子郵件、即時通訊和網頁瀏覽器

• 1990 年：IMDb 網際網路電影資料庫

• 1995 年：亞馬遜線上零售商

• 1995 年：eBay 線上拍賣和購物

• 1995 年：Craigslist 分類廣告

• 1996 年：Hotmail 免費基於 Web 的電子郵件

• 1997 年：Babel Fish 自動翻譯

• 1998 年：谷歌搜尋

• 1998 年：雅虎！俱樂部（現為雅虎！群組）

• 1998 年：PayPal 網際網路支付系統

• 1999 年：Napster 點對點檔案共享

• 2001 年：BitTorrent 點對點檔案共享

• 2001 年：維基百科，免費百科全書

• 2003 年：領英商務社交網路

• 2003 年：MySpace 社交網站

• 2003 年：Skype 網際網路語音通話

• 2003 年：iTunes Store

• 2003 年：4Chan 匿名圖片留言板

• 2003 年：海盜灣，種子檔案主機

• 2004 年：Facebook 社交網站

• 2004 年：播客媒體檔案系列

• 2004 年：Flickr 圖片託管

• 2005 年：YouTube 影片共享

• 2005 年：Reddit 連結投票

• 2005 年：谷歌地球虛擬地球

• 2006 年：Twitter 微型部落格

• 2007 年：維基解密匿名新聞和資訊洩露

• 2007 年：谷歌街景

• 2007 年：Kindle，電子閱讀器和虛擬書店

• 2008 年：亞馬遜彈性計算雲 (EC2)

• 2008 年：Dropbox 基於雲的 檔案託管

• 2008 年：生命百科全書，旨在記錄所有生物物種的合作百科全書

• 2008 年：Spotify，基於 DRM 的 音樂流媒體服務

• 2009 年：必應搜尋引擎

• 2009 年：谷歌文件，基於 Web 的 文字處理器、電子表格、簡報、表單和資料儲存服務

• 2009 年：Kickstarter，門檻認捐系統

• 2009 年：比特幣，一種數字貨幣

• 2010 年：Instagram，照片分享和社交網路

• 2011 年：谷歌+，社交網路

• 2011 年：Snapchat，照片分享

• 2012 年：Coursera，大規模開放線上課程

摘錄自 網際網路歷史 並針對相關時間點進行了編輯。

前身技術和政策

在全球資訊網開發之前，就存在幾個利用 TCP/IP 和分組交換技術的網路系統。ARPANET 最初由國防高階研究計劃局開發，作為冷戰期間的軍事資訊網路，以應對對核攻擊的恐懼。然而，在早期階段，ARPANET 使用了一種現在已經過時的網路協議形式，稱為 NCP（網路控制程式）。基於研究的 NPL 網路和基於軍事的 ARPANET 的建立最終導致了對幾種替代方案的探索，例如密歇根大學、韋恩州立大學和國家科學基金會的梅里特網路，這些網路側重於網路在教育和經濟發展中的作用。CYCLADES 是一個法國研究專案，最終影響了 ARPANET 架構中資料傳輸可靠性的提高。X.25 是第一個商用虛擬網路，它模擬了傳統的電話連線。在英國郵政、西聯匯款和 Tymnet 的合作下，國際分組交換服務 (IPSS) 是第一個全球分組交換網路。訪問 IPSS 網路只需要一個專用調變解調器和線路，這將使任何人能夠訪問大量線上資料庫和大型機系統。許多線上留言板網路最終將基於 Unix 通訊協議發展起來，這些協議由私人和公共實體擁有。

網際網路協議套件透過標準化最終導致 IPv4 協議的網際網路絡協議，從而使各種現有的網路統一起來。這導致 ARPANET 衍生出各種不同的網路，例如 MILNET、SIPRNET、NIPRNET 和 JWICS，每個網路都為不同政府部門提供連線範圍。

NSFNET 的發展是由於對研究和教育的興趣，NSFNET 是第一個支援 NSF 超級計算機的 56kbit/s 骨幹網，由於對該網路的需求迅速超過了供應，該網路在與 MERIT 網路、IBM、MCI 和密歇根州的合作下升級到 1.5MBit/s 網路。最終，NSFNET 再次升級，然後退役，被商業 ISP 取代。

路由技術最終被開發出來以分散資訊的傳輸，允許這樣做 的策略或協議是檔案傳輸協議 (FTP)、外部閘道器協議 (EGP) 和邊界閘道器協議 (BGP)。

全球範圍的推廣是由歐洲核子研究組織在 1984 年到 1988 年之間發起的，1989 年，RIPE 成立，這是一個專注於網際網路維護和發展的監管合作組織。同時，在亞洲，日本將建立 JUNET，TCP/IP IPv4 網路，該網路最終將在 1989 年連線到 NSFNET。政府資金和大學參與的研究將導致韓國、中國、新加坡和泰國也建立全球網際網路連線。

誕生階段和 Web 1.0 (1990-2000)

全球資訊網最初由透過超文字相互連結的文件組成，這些文件透過 Web 瀏覽器使用統一資源定位器 (URL) 訪問。第一個 Web 瀏覽器的建立歸功於蒂姆·伯納斯-李，他在 1990 年在歐洲核子研究組織工作時創造了它。網頁使用超文字標記語言 (HTML) 進行格式化和註釋，並透過使用超文字傳輸協議 (HTTP) 的瀏覽器傳輸。 最終，開發了更好的瀏覽器、圖形支援、線上訊息傳遞和其他 Web 應用程式。1993 年的政策問題導致歐洲核子研究組織同意每個人都可以免費使用 Web 協議和程式碼。在 DARPA 和歐盟委員會的支援下，麻省理工學院成立了全球資訊網聯盟，使網路免費提供，並且還實施了符合 Web 利益的標準和建議。

很快，公開上市的公司開始使用網路來推銷他們的產品，因此，興趣和投機行為不斷增長，導致了網際網路泡沫的興起，這反映了 過去運輸技術激發的其他繁榮。雖然這導致了許多基於 Web 的企業破產，但他們之前對網際網路基礎設施的投資導致了普通使用者能夠負擔得起的 高速網際網路。

增長階段和 Web 2.0 (2001-至今)

Web 2.0 推動了更加民主的網際網路，因為人們釋出了工具來提高人們對 曾經高度技術化的領域的訪問許可權，人們釋出了許多網站，這些網站純粹是為了作為使用者提交內容的聚合器而存在的。消費者的連線已導致 谷歌、PayPal、YouTube、eBay、亞馬遜、MySpace 和 Facebook 等基於 Web 的服務的商業成功。透過維基百科及其姊妹維基媒體專案等社群專案非商業性地傳播資訊，也導致了 社群準則的制定，即使用者內容的行為準則。最重要的是，全球資訊網導致了 在各種利基領域建立了 專業社群，因為全球各地的人們能夠在 共同點上建立聯絡。

未來發展

透過感測器和物聯網 (IoT) 技術，物理世界和數字世界進一步融合，導致智慧裝置管理的增加。遵循摩爾定律，預計計算處理能力的指數級增長與硬體成本的下降相結合，將導致我們日常生活中更多基於網路的整合。

定量分析

全球網際網路使用者圖

使用迴歸模型的實際和預期網際網路使用者數量（實際資料解讀自世界銀行資料和Worldometer）

支援性證據

資料採集

用於實際網際網路普及率的數值取自世界銀行資料，該資料來自國際電信聯盟的《資訊通訊技術發展報告》。採集到的資料以年度百分比的形式呈現，然後乘以Worldometers.info提供的年度世界人口統計資料，該網站詳細闡述了聯合國經濟和社會事務部人口司的資料。然後使用Excel的整數函式對所有資料進行四捨五入，以達到反映現實世界人口的結果（因為人類數量只能是整數）。

資料表

年份	實際網際網路使用者	預測網際網路使用者
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

變數	變數值
K	3600000000
b	0.322369
t0	2008.4
RSQ	0.9636

結果解讀

透過觀察，可以推斷出，雖然實際普及曲線與實際結果具有高度的相關係數，但沒有足夠的資訊來確定網際網路是否已進入成熟階段。此外，應注意，此曲線僅直接測量普及率，而不是部署、效能或價格，而這些因素對於網路的運作也至關重要。目前已知的是，K值代表著市場飽和度，截至2016年為36億，約佔目前居住在城市地區的全球人口40億的90%。雖然這可能表明，由於網際網路在其最容易訪問的市場中的廣泛普及，網際網路訪問已達到飽和狀態，但假設由於覆蓋範圍廣闊且相對昂貴的基礎設施服務於不斷減少的人口密度，在農村地區建立網際網路訪問是禁止的。衛星網際網路和無線網際網路的進步可能會對改善偏遠地區的訪問產生重大影響。由於這種情況以及農村人口向城市資料中心的遷移趨勢，在本分析的範圍內，該網路的發展被歸類為仍處於增長階段。