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汉亡以后，晋朝迫于北方的军事压力，屡屡兴修北方防御工事，但是规模和秦汉相比略为逊色，主要是对秦汉长城及边塞的修缮以及再完善。如晋武帝时，监幽州诸军事的护乌桓校尉唐彬重修自温城至碣石县亘山谷长达三千多里的秦代长城及城塞，并分兵屯守，烽堠相望。
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待到北魏时期，北方少数民族鲜卑人占据中原，但也受到了当时北方最强盛的游牧民族“蠕蠕”即柔然的挑战。“蠕蠕”是鲜卑人对柔然的蔑称，意即像虫子一样无知渺小的民族。但讽刺的是，柔然后来成了北魏的心腹大患，带给了边疆地区无尽的噩梦。
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柔然部落原先隶属于北魏的前身——代国。当时，柔然部帅地粟袁死亡，柔然分作两个部分，地粟袁的长子匹候跋居东边，次子缊纥提别居西边。代国昭成皇帝死后（公元377年）不久，前秦军队再次发兵至云中，代国灭亡。缊纥提部背叛代国，改投当时匈奴支系铁弗部的首领刘卫辰。当时，前秦国力强盛，已先后灭掉了前燕、仇池氐杨氏、西南诸夷及前凉。前秦统一北方后，大有气吞猛虎，一统全国的架势。
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公元383年，野心急剧膨胀的前秦举兵八十万，进攻东晋。因为错误的战略部署，前秦在与东晋的淝水之战中，前锋被兵力仅七万的东晋军队打败，苻坚仓皇北逃，前秦军事实力大大减弱。前秦国内大乱，迫于武力而归附前秦的部族纷纷反抗，昭成皇帝拓跋什翼犍的嫡孙拓跋珪也因得到贺兰部的支持，于公元386年元月即位称代王，年号登国，同年四月改称魏王，建立北魏。登国六年（公元391年），北魏发兵讨伐柔然部，柔然部力不能敌，率部遁走，北魏军一路追赶至大碛南床山下，大破其众。匹候跋及部帅屋击各收余落遁走，道武帝派遣长孙嵩和长孙肥追击，大破之，并将两人斩首。另一边的缊纥提也是仓皇西遁，被道武帝追至跋那山，缊纥提投降，道武帝“抚慰如旧”。
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◎北魏道武帝拓跋珪
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北魏与柔然的第一次军事接触以北魏的大胜结束。但是好景不长，迁徙到北方的柔然残部首领社仑自称豆伐可汗，并建立了成建制的军队，军事力量十分强大。这个被北魏瞧不起的“蠕蠕”，甚至在太武帝始光元年（公元424年）包围住了前来讨伐的皇帝亲征军队。当时的战况十分惨烈，蠕蠕骑兵的兵锋直逼皇帝所骑的马匹，士卒大惧。到始光四年，柔然更是再逼云中，直接威胁京师平城。这么看来，中原王朝遭遇北方少数民族的威逼，在历史上并不鲜见。
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◎柔然骑兵
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为了防御柔然的南侵，北魏曾先后三次大修长城。
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第一次是明元帝泰常八年（公元423年），因为柔然屡犯北魏塞，北魏修筑起了自长川之南，起赤城，西至五原，延袤两千里的边墙，并派遣军士筑城戍边。此次工程量较为浩大。经现代学者李建丽先生考证，现存在河北地区的北魏长城总长393公里，其东端起点位于张家口市赤城县东南的四十里长蹉南段，向北经白草安梁、被高山至青虎沟村东北，转东北方向至骆驼砦，此后沿用原汉长城向南进入崇礼县，从宣化向西进入张家口市区，向北抵万全、张北；又转向西沿用原秦汉长城旧址，在怀安县桃沟村西入内蒙古兴和县。此北魏长城大部分墙段日后被明长城修缮利用，而未被利用的地方坍塌严重，大部分高不足一米，呈土垄、石堆状。
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北魏献文帝时期，征南将军刁雍提出了修筑长城及边塞的“五利”：“罢游防之苦，其利一也；北部放牧，无抄掠之患，其利二也；登城观敌，以逸待劳，其利三也；省境防之虞，息无时之备，其利四也；岁常游运，永得不匮，其利五也。”献文帝采纳其建议，收到了良好的效果。也就是说，修筑长城是非常有性价比的。
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第二次是太武帝太平真君七年（公元446年），北魏因柔然犯塞，再起长城及沿边城塞。这次修筑，一共动员了司、幽、定、冀四州的十万人，长城起上谷，西至于河，广袤千里。修建的地点主要是河北，并沿用了大段原燕北长城。
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此次修建之后，在长期与柔然的战争中，北魏逐渐意识到单靠边墙是无法有效、长久地防御柔然的，必须要建成一个坚实可靠的长城防御体系，以形成一个弹性大、可持续性好、可恢复性强的防御链条。于是，在北魏正始元年（公元504年），源怀上书请筑边堡，这就是北魏的第三次大规模修建长城。
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长城的修筑，成了北魏的战略重心由塞北转向中原，对北方主要采取守势的转折点。
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总之，从北魏修筑长城防御体系的经验来看，长城作为单一的防线，无法长久地阻挡北方少数民族的骚扰和南侵。因此长城必须依托于军镇，构成统一的防御体系，才能充分发挥作用。
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此后，隋、唐、金都修建、完善过长城防御体系，不过规模已和汉唐及北魏时期相去甚远。
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时间进入到元朝，历代中原王朝所重视的北方防线建设进入了长时间的沉寂期。整个元代基本没有在北方大规模修筑军事设施，原有的军事堡垒也少有维护，甚至渐渐颓圮、消失。所以，元末明初，潜在威胁的消失，防御思想的改变，使北方防线上的军事堡垒基本丧失了原有功能，到了明末，一切从零开始。
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明帝国边防史：从土木堡之变到大凌河血战 [:1700122301]
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明帝国边防史：从土木堡之变到大凌河血战 从零开始的明初宣府防务
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元至正十一年四月，由于气候原因，黄河决口。元顺帝下诏开凿黄河故道，征发汴梁等地百姓十五万、庐州等戍十八翼军二万，修建新河堤八百五十多里，动用石料两千船。在工作强度巨大的徭役压迫下，“石人一只眼，挑动黄河天下反”，轰轰烈烈的反元起义迅速燃遍了整个中国大地，明太祖朱元璋乘势而起。十七年后，明军至通州攻占元朝都城元大都，元顺帝与三宫后妃、太子等逃往开平。自此，元朝结束了在中国九十七年的统治，政权退居北方，史称“北元”。
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虽然明帝国驱逐了元朝在大都的政权，但是避居开平的北元残余势力依然强大。心有不甘的北元政权不久就进行了疯狂的反扑。元帝命令扩廓帖木儿发兵燕京，扩廓帖木儿出雁门，欲寇保安和居庸地区。洪武二年春正月，参将傅有德大败故元脱列伯于宣德。在北元持续、强大的军事压力下，一向强势的朱元璋在洪武二年下诏命令吏民内迁至紫荆关内。之后，朱元璋又派遣傅有德、刘真等将领审视宣府要害，划定疆域。这便是九边重镇宣府的雏形。
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朱元璋为何要将宣府以北的百姓“尽徙关内”？其实此举也是朱元璋迫不得已的决定。从唐末开始，少数民族政权逐渐进入中国北方地区，到明朝初年，中国北方地区已经被北方民族统治了三百年之久，在这种情况下，北方遍地“胡风”，当地百姓对新兴明帝国所高呼的“驱逐胡虏”的口号是否认同，还是值得商榷的。再者，当时明帝国北方防线军事设施空虚，无力对战事做到有效的预警和防御。一旦有警，没有坚固工事保护的百姓很容易遭到北元势力的掳掠和杀戮。同时，明帝国在建国之初，也迫切地希望发展国内生产力，首要任务之一就是建立一个较为稳定的边防。从以上几点分析来看，明帝国迁徙民众，建立都司，划定疆界，最终设立著名的“九边”防御体系，也就是可以理解的了。