Другие статьи цикла:
- История реле
- История электронных компьютеров
- История транзистора
- История интернета
- Эра фрагментации
В работе от 1968 года «Компьютер как устройство связи», написанной ещё во время разработки ARPANET,
Распространение сетей
Они проникали на различные носители, в институты и места. ALOHAnet была одной из нескольких новых академических сетей, получавших финансирование ARPA в начале 1970-х. Среди других была PRNET, объединявшая грузовики с пакетным радио, и спутниковая SATNET. Другие страны по схожим принципам разрабатывали собственные исследовательские сети, в особенности Британия и Франция. Местные сети благодаря более мелкому масштабу и меньшей стоимости плодились ещё быстрее. Кроме Ethernet от Xerox PARC можно было встретить Octopus в Радиационной лаборатории Лоуренса в Беркли, Калифорния; Ring в Кембриджском университете; Mark II в Британской национальной физической лаборатории.
Примерно в то же время коммерческие предприятия начали предлагать платный доступ к частным пакетным сетям. Это открыло новый национальный рынок вычислительных услуг онлайн. В 1960-х различные компании запускали предприятия, предлагавшие доступ к специализированным базам данных (юридическим и финансовым), или к компьютерам с разделением времени, всем, у кого был свой терминал. Однако доступ к ним через всю страну по обычной телефонной сети стоил несоизмеримо много, из-за чего этим сетям было тяжело распространяться за пределы местных рынков. Несколько более крупных фирм (к примеру, Tymshare) создавали собственные внутренние сети, но коммерческие пакетные сети снизили стоимость их использования до разумных уровней.
Первая такая сеть появилась из-за ухода экспертов ARPANET. В 1972 году несколько работников покинули компанию Болта, Беранека и Ньюмана (BBN), отвечавшую за создание и работу ARPANET, и сформировали Packet Communications, Inc. И хотя эта компания в итоге потерпела неудачу, внезапный шок послужил в BBN катализатором для создания собственной частной сети Telenet. С Ларри Робертсом, архитектором ARPANET во главе, Telenet успешно работала пять лет перед тем, как её купила GTE.
Учитывая зарождение таких разнообразных сетей, как могли Ликлайдер и Тейлор предвидеть появление единой унифицированной системы? Даже если бы с организационной точки зрения было возможным просто объединить все эти системы с ARPANET – чего сделать было нельзя – несовместимость их протоколов делала это невозможным. И всё же в итоге все эти разнородные сети (и их потомки) действительно соединились друг с другом во всеобщую коммуникационную систему, которая известна нам под именем интернета. Началось всё не с какого-либо гранта или глобального плана, а с забытого исследовательского проекта, над которым работал менеджер среднего звена из ARPA
Проблема Боба Кана
Кан защитил диссертацию по обработке электронных сигналов в Принстоне в 1964 году, параллельно поигрывая в гольф на полях рядом с учебным заведением. Немного проработав профессором в MIT, он устроился на работу в BBN, изначально с желанием взять отпуск на погружение в индустрию, чтобы узнать, как практичные люди решали, какие из проблем были достойны исследований. Случайно вышло так, что его работа в BBN была связана с исследованием возможного поведения компьютерных сетей – вскоре после этого BBN получила заказ на ARPANET. Кана затянул этот проект, и он выдал основную часть разработок, касающихся архитектуры сети.
Фото Кана из газеты 1974 года
Его «небольшой отпуск» превратился в шестилетнюю работу, где Кан был экспертом по сетям в BBN во время приведения ARPANET в полностью рабочее состояние. К 1972 году он устал от этой темы, и что более важно, устал бороться с постоянным политиканством и борьбой с главами подразделений BBN. Поэтому он принял предложение Ларри Робертса (ещё до того, как сам Робертс ушёл, чтобы создать Telenet) и стал менеджером программы в ARPA, для руководства разработкой технологии автоматического производства, с потенциалом управления миллионами долларов инвестиций. Он отказался от работы над ARPANET и решил начать всё с нуля в новой области.
Но через несколько месяцев после его прибытия в Вашингтон, О.К., Конгресс зарубил проект автоматического производства. Кан захотел сразу же собрать вещи и вернуться в Кембридж, но Робертс убедил его остаться и помогать разрабатывать новые сетевые проекты для ARPA. Кан, не в силах вырваться из пут собственных знаний, оказался менджером PRNET, пакетной радиосети, которая должна была обеспечить военные операции преимуществами сетей с коммутацией пакетов.
Проект PRNET, запущенный под покровительством Стенфордского исследовательского института (SRI), должен был расширить базовое техническое ядро ALOHANET, занимающееся передачи пакетов, чтобы поддерживать повторители и работу с несколькими станциями, включая движущиеся фургоны. Однако Кану сразу стало ясно, что пользы от такой сети не будет, поскольку это была компьютерная сеть, в которой практически не было компьютеров. Когда она заработала в 1975 году, в ней был один компьютер из SRI и четыре ретранслятора, расположенных вдоль залива Сан-Франциско. Мобильные полевые станции не могли за разумные средства работать с размером и энергопотреблением мейнфреймов 1970-х. Все значительные вычислительные ресурсы находились в рамках ARPANET, использовавшей совершенно другой набор протоколов, и не способной интерпретировать сообщение, полученное от PRNET. Ему стало интересно – как можно было бы соединить эту находящуюся в зародыше сеть с её куда как более зрелым кузеном?
Кан обратился к старому знакомому по ранним дням ARPANET, чтобы тот помог ему с ответом.
Фото Серфа из газеты 1974 года
Серф познакомился с Каном в начале 1970-х, когда последний прибыл в UCLA из BBN, чтобы проверить работу сети под нагрузкой. Он создавал в сети заторы при помощи ПО, созданного Серфом, которое генерировало искусственный трафик. Как и ожидал Кан, сеть не выдержала нагрузки, и он порекомендовал внести изменения для улучшения управления заторами. В последующие годы Серф продолжал свою деятельность, выглядевшую многообещающей академической карьерой. Примерно в то же время, когда Кан уехал из BBN в Вашингтон, Серф поехал на другое побережье, чтобы устроиться на должность адъюнкт-профессора в Стэнфорде.
Кан много знал о компьютерных сетях, но не имел никакого опыта в разработке протоколов – он занимался обработкой сигналов, а не информатикой. Он знал, что Серф идеально подойдёт для дополнения его навыков, и это будет критически важно при любой попытке связать ARPANET с PRNET. Кан связался с ним по поводу межсетевого взаимодействия, и в 1973 они встречались несколько раз перед тем, как забуриться в отель в Пало-Альто, чтобы выдать свою плодотворную работу «Протокол для межсетевой пакетной связи», опубликованную в мае 1974 в IEEE Transactions on Communications. Там был представлен проект «программы управления передачей» (Transmission Control Program, TCP) (вскоре П превратился в «протокол») – краеугольный камень для ПО современного интернета.
Внешнее влияние
Нет пары людей или момента, сильнее связанных с изобретением интернета, чем Серф с Каном и их работа 1974 года. И всё же создание интернета не было событием, случившимся в определённый момент времени – это был процесс, разворачивавшийся в течение многих лет развития. Изначальный протокол, описанный Серфом и Каном в работе 1974 года, был огромное количество раз исправлен и подстроен в последующие годы. Первая связь между сетями была испытана только в 1977 году; протокол был разделён на два слоя – вездесущих сегодня TCP и IP – только в 1978 году; ARPANET начала использовать его в своих целях только в 1982 (эту шкалу появления интернета можно продлить до 1995 года, когда правительство США устранило файервол между академическим интернетом, финансируемым из бюджета, и коммерческим). Список участников этого процесса изобретения расширился далеко за пределы двух этих имён. В ранние годы организация под названием «международная рабочая группа пакетных сетей» (INWG) служила главным органом для совместной работы.
ARPANET вышла в более широкий технический мир в октябре 1972 года на первой международной конференции по компьютерной связи, проходившей в отеле Washington Hilton с его модернистскими изгибами. В ней, кроме американцев типа Серфа и Кана, присутствовали несколько выдающихся сетевых экспертов из Европы, в частности
Среди важных ранних участников этой дискуссии, внесших свой вклад, был Роберт Меткалф, с которым мы уже встречались как с архитектором Ethernet в Xerox PARC. Хотя Меткалф не мог рассказать этого своим коллегам, к моменту публикации работы Серфа и Кана он уже давно разрабатывал собственный интернет протокол, PARC Universal Packet, или PUP.
Потребность в интернете в Xerox возросла, как только стала успешной Ethernet-сеть в Альто. У PARC была ещё одна локальная сеть из миникомпьютеров Data General Nova, и конечно, существовала ещё ARPANET. Лидеры PARC заглядывали в будущее, и догадались, что на каждой базе Xerox должен появиться свой Ethernet, и что их как-то придётся связать друг с другом (возможно, через собственный внутренний эквивалент ARPANET для Xerox). Чтобы уметь притвориться обычным сообщением, пакет PUP хранился внутри других пакетов любой сети, по которой путешествовал – допустим, PARC Ethernet. Когда пакет доходил до шлюзового компьютера между Ethernet и другой сетью (например, ARPANET), тот компьютер разворачивал пакет PUP, считывал его адрес, и вновь заворачивал его в пакет ARPANET с подходящими заголовками, отправляя его по адресу.
Хотя Меткалф не мог напрямую рассказывать, чем занимались в Xerox, полученный им практический опыт неизбежно просачивался в обсуждения в INWG. Свидетельства его влияния видны в том факте, что в работе 1974 года Серф и Кан признают его вклад, а позже Меткалф немного обидится из-за того, что не настоял на соавторстве. PUP, скорее всего, снова повлиял на схему современного интернета в 1970-х, когда
Ещё один источник влияния на ранние интернет-протоколы образовался в Европе, конкретно, в сети, разработанной в начале 1970-х, в результате внедрения Plan Calcul – программы, запущенной
Для контроля над выполнением Plan Calcul де Голль создал délégation à l’informatique (что-то вроде «делегации по информатике»), отчитывавшейся непосредственно его премьер-министру. В начале 1971 года эта делегация поставила инженера Луи Пузена отвечать за создание французской версии ARPANET. Делегация посчитала, что пакетные сети сыграют критически важную роль в вычислениях грядущих годов, поэтому технические познания непосредственно в этой области будут необходимы для того, чтобы Plan Calcul увенчался успехом.
Пузен на конференции в 1976 году
Пузен, выпускник Политехнической школы Парижа, главной инженерной школы Франции, в молодости работал на французского производителя телефонного оборудования, а потом перешёл в Bull. Там он убедил работодателей, что им нужно больше знать о передовых разработках США. Поэтому будучи сотрудником Bull, он два с половиной года, с 1963 по 1965 год, помогал создавать совместимую систему с разделением времени (Compatible Time-Sharing System, CTSS) в MIT. Этот опыт сделал его главным экспертом по интерактивным вычислениям с разделением времени во всей Франции – а, вероятно, и во всей Европе.
Архитектура сети Cyclades
Пузен назвал сеть, которую его попросили создать, Cyclades, в честь группы греческих островов Киклады в Эгейском море. Согласно названию, каждый компьютер в этой сети был, по большому счёту, отдельным островом. Основным вкладом Cyclades в сетевые технологии стала концепция
- Датаграммы независимы: в отличие данных в телефонном звонке или сообщении ARPANET, каждую датаграмму можно обрабатывать независимо. Она не полагается на предыдущие сообщения, ни на их порядок, ни на протокол установки соединения (типа набора телефонного номера).
- Датаграммы передаются от хоста к хосту – вся ответственность за надёжную отправку сообщения по адресу лежит на отправителе и получателе, а не на сети, которая в данном случае выступает просто «трубой».
Концепция датаграммы показалась ересью для коллег Пузена из французской организации, занимавшейся почтой, телефоном и телеграфом (PTT), которая в 1970-х создавала собственную сеть на основе соединений, похожих на телефонные, и подключений терминала к компьютеру (а не компьютера к компьютеру). Это происходило под надзором другого выпускника Политехнической школы, Реми Депре. Идея отказа от надёжности передач внутри сети была для PTT отталкивающей, поскольку десятилетия опыта заставляли её делать телефон и телеграф как можно более надёжными. При этом с экономической и политической точки зрения передача контроля над всеми приложениями и сервисами компьютерам-хостам, находящимся на периферии сети, угрожала превратить PTT в нечто совсем не уникальное и заменимое. Однако ничто не усиливает мнение, чем твёрдое продиводействие ему, поэтому концепция
Пузен и его коллеги из проекта Cyclades акивно участвовали в INWG и различных конференциях, где обсуждались идеи, лежащие в основе TCP, и не стеснялись высказывать своего мнения по поводу того, как должна работать сеть или сети. Как и Мелкаф, Пузен и его коллега Хьюберт Циммерман заслужили упоминания в работе по TCP от 1974 года, и, по крайней мере, ещё один их коллега, инженер Жерар ле Лан, также помогал Серфу отшлифовывать протоколы. Позднее Серф вспоминал, что "
«Скользящее окно» обозначает способ, которым TCP управляет потоком данных между отправителем и получателем. Текущее окно состоит из всех пакетов в исходящем потоке данных, которые отправитель может активно отправлять. Правый край окна сдвигается вправо, когда получатель сообщает об освобождении места в буфере, а левый край сдвигается вправо, когда получатель сообщает о получении предыдущих пакетов".
Концепция диаграммы отлично наложилась на поведение широковещательных сетей типа Ethernet и ALOHANET, волей-неволей отправляющих свои сообщения в шумный и безразличный эфир (по контрасту с больше похожей на телефон ARPANET, требовавшей для нормальной работы последовательной доставки сообщений между IMP по надёжной линии от AT&T). Имело смысл подгонять протоколы для внутрисетевой передачи к наименее надёжным сетям, а не к их более сложным родственникам, и именно это сделал протокол TCP Кана и Серфа.
Могу и дальше продолжать в этом духе, описывая британскую роль в разработке ранних этапов межсетевого взаимодействия, однако не стоит углубляться в излишние подробности, чтобы не упустить главного – два имени, наиболее тесно связанных с изобретение интернета, были не единственными, имевшими значение.
TCP покоряет всех
Что же произошло с этими ранними идеями о межконтинентальном сотрудничестве? Почему Серфа и Кана прославляют везде как отцов интернета, а о Пузене и Циммермане ничего не слышно? Чтобы понять это, для начала необходимо углубиться в процедурные подробности ранних лет INWG.
Следуя духу рабочей группы сети ARPA и её «запросам на комментарии» (Requests for Comment, RFC), INWG создала собственную систему «общих заметок». В рамках этой практики, после примерно года совместной работы Кан и Серф представили предварительный вариант TCP для INWG в виде заметки №39 в сентябре 1973. Это, по сути, был тот же документ, что они опубликовали в IEEE Transactions следующей весной. В апреле 1974 года команда Cyclades под руководством Хьюберта Циммермана и Мишеля Эли опубликовала встречное предложение, INWG 61. Разница состояла в разных взглядах на различные инженерные компромиссы, в основном на то, как делятся и заново собираются пакеты, пересекающие сети, в которых размер пакетов меньше.
Раскол был минимальным, однако необходимость как-то договориться обрела неожиданную срочность из-за планов по рассмотрению сетевых стандартов, объявленных Comité Consultatif International Téléphonique et Télégraphique (
Но на самом деле компромисс послужил последним вздохом международного сотрудничества в области межсетевого взаимодействия, и этот факт предваряло зловещее отсутствие Боба Кана на голосовании в INWG по поводу нового предложения. Оказалось, что результат голосования не уложился в сроки, установленные CCITT, а кроме того Серф ещё ухудшил ситуацию, отправив в CCITT письмо, где описал, что этому предложению не хватает полного консенсуса в INWG. Но любое предложение со стороны INWG всё равно бы наверняка не было принято, поскольку доминировавшие в CCITT руководители телекома не интересовались сетями с поддержкой датаграмм, придуманными компьютерными исследователями. Им нужен был полный контроль над трафиком в сети, а не делегирование этой власти к компьютерам на местах, контролировать которые они не могли. Они вообще проигнорировали вопрос межсетевого взаимодействия, и согласились принять протокол виртуальных соединений для отдельной сети, названный
Ирония в том, что протокол X.25 поддержал бывший босс Кана, Ларри Робертс. Когда-то он был лидером передовых сетевых исследований, но его новые интересы в роли бизнес-лидера привели его в CCITT для санкционирования тех протоколов, которые уже использовала его компания, Telenet.
Европейцы, в основном под руководством Циммермана, сделали ещё одну попытку, обратившись к другой организации по стандартам, где доминирование телекомовского руководства было не таким сильным – к Международной организации по стандартизации,
Перейдём от битвы за стандарты к приземлённым, практическим вещам построения сетей на местах. Европейцы добросовестно взялись за реализацию INWG 96 для объединения Cyclades и национальной физической лаборатории в рамках создания европейской информационной сети. Но Кан и другие лидеры интернет-проекта ARPA не собирались спускать с рельсов поезд TCP ради международного сотрудничества. Кан уже выделил деньги на реализацию TCP в ARPANET и PRNET, и не хотел начинать всё заново. Серф попытался продвинуть в США поддержку того компромисса, который он выработал для INWG, но наконец сдался. Также он решил отказаться от стрессов жизни адъюнкт-профессора, и по примеру Кана стал менеджером программы в ARPA, уйдя от активного участия в INWG.
Почему же из желания европейцев основать единый фронт и официальный международный стандарт так мало получилось? В основном всё дело в разных позициях глав американских и европейских телекомов. Европейцам приходилось бороться с постоянным давлением на модель датаграмм со стороны их руководителей почты и телекома (PTT), работавших как административные департаменты соответствующих национальных правительств. Из-за этого у них было больше мотивации к нахождению консенсуса в официальных процессах по выработке стандартов. Быстрое падение Cyclades, потерявшей интерес у политиков в 1975 году и всё финансирование в 1978, представляет собой материал для изучения власти PTT. Пузен обвинял в её смерти администрацию
В США всё было по-другому. У AT&T не было такого политического влияния, как у её коллег за рубежом, она не была частью администрации США. Наоборот, правительство как раз в это время сильно ограничивало и ослабляло компанию, ей запретили вмешиваться в развитие компьютерных сетей и услуг, а вскоре и совсем разобрали на части. ARPA могла свободно развивать свою программу интернета под защитным зонтиком могущественного минобороны, без какого бы то ни было политического давления. Она финансировала реализацию TCP на различных компьютерах, и использовала влияние для того, чтобы заставить все хосты в ARPANET перейти на новый протокол в 1983. Поэтому самая влиятельная компьютерная сеть в мире, многие узлы которой были самыми влиятельными вычислительными организациями в мире, стала местом развития TCP/IP.
Таким образом TCP/IP стал краеугольным камнем интернета, и не только интернета, благодаря относительной политической и финансовой свободе ARPA по сравнению с любой другой организацией, занимавшейся компьютерными сетями. Несмотря на OSI, ARPA стала собакой, машущей возмущённым хвостом из сообщества сетевых исследований. С точки зрения 1974 года можно было заметить, что множество линий влияния, ведущих к работе Серфа и Кана по TCP, и множество потенциальных вариантов международного сотрудничества, которые могли бы появиться на их базе. Однако с точки зрения 1995 года все дороги ведут к единственному ключевому моменту, единственной американской организации и двум прославленным именам.
Что ещё почитать
- Janet Abbate, Inventing the Internet (1999)
- John Day, “The Clamor Outside as INWG Debated,” IEEE Annals of the History of Computing (2016)
- Andrew L. Russell, Open Standards and the Digital Age (2014)
- Andrew L. Russell and Valérie Schafer, “In the Shadow of ARPANET and Internet: Louis Pouzin and the Cyclades Network in the 1970s,” Technology and Culture (2014)
Источник: habr.com