Други статии от цикъла:
- История на реле
- История на електронните компютри
- История на транзистора
- История на интернет
През първата половина на 70-те години на XX век, екологията на компютърните мрежи се отклонила от своя предшественик ARPANET и се разраснала в няколко различни измерения. Потребителите на ARPANET открили ново приложение - електронната поща, която била основна дейност в мрежата. Предприемачи създали свои версии на ARPANET за обслужване на търговски потребители. Изследователи от цял свят, от Хаваите до Европа, разработвали нови типове мрежи, за да посрещнат нуждите или да поправят грешки, които не били взети под внимание от ARPANET.
Почти всички участници в този процес се отклонили от първоначално зададена цел на ARPANET – да осигури общ достъп до изчислителни машини и програми за разнообразния спектър от изследователски центрове, всеки от които имал свои особени ресурси. Компютърните мрежи станали предимно средство за свързване на хора един с друг или с отдалечени системи, които служели за източник или за депо на информация, достъпна за четене от човека, например, от информационни бази данни или принтери.
Тази възможност била предвидена от Ликлайдер и Роберт Тейлтър, макар че не това била целта, която се опитвали да постигнат, стартирайки първоначалните мрежови експерименти. В тяхната статия от 1968 г. "Компютърът като средство за комуникация" липсва енергията и извечната същина на пророческия етап в историята на компютрите, която може да се намери в статиите на Вениамар Буш "" или на Тюринг "Изчислителни машини и интелект". Въпреки това, тя съдържа пророчески фрагмент относно структурата на социалното взаимодействие, изграждана от компютърните системи. Ликлайдер и Тейлтър описали близкото бъдеще, в което:
Няма да изпращате писма или телеграми; просто ще определяте хората, чиито файлове трябва да свържете с вашите, и с какви части от файловете да ги свържете, и, може би, да определяте степента на спешност. Рядко ще се обаждате по телефона, ще помолите мрежата да свърже вашите конзоли.
В мрежата ще бъдат достъпни функции и услуги, за които ще се абонирате, както и други услуги, които ще използвате при необходимост. Първата група ще включва консултации по инвестиции и данъци, подбор на информация от вашата област на дейност, обявления за културни, спортни и развлекателни събития, съобразени с вашите интереси и т.н.
(Обаче, в техния артикул също беше описано как на планетата ще изчезне безработицата, тъй като в крайна сметка всичките хора ще станат програмисти, обслужващи нуждите на мрежата, и ще се занимават с интерактивна отстраняване на грешки в програми.)
Първият и най-важен компонент на това управлявано от компютри бъдеще – електронната поща – се разпространи като вирус по ARPANET през 1970-те, като започна да завладява целия свят.
Имейл
За да разберем как електронната поща се е развивала в ARPANET, първо трябва да разберем какво важно изменение е завладяло изчислителните системи на цялата мрежа в началото на 1970-те. Когато ARPANET за първи път е била замислена в средата на 1960-те, оборудването и управляващите програми, стоящи на всяка от точките, практически не са имали нищо общо помежду си. Много точки се фокусираха върху специализирани, съществуващи в един екземпляр системи, например Multics в MIT, TX-2 в лабораторията на Линкълн, ILLIAC IV, който се изграждаше в университета в Илинойс.
Но до 1973 година пейзажът на компютърните системи, свързани с мрежата, придоби значително единство, благодарение на лудия успех на компанията Digital Equipment Corporation (DEC) и нейното проникване на пазара на научни изчисления (това беше дете на Кен Олсън и Харлан Андерсън, основано на техния опит с TX-2 в лабораторията на Линкълн). DEC разработи мейнфрейма , който излезе през 1968 година и осигуряваше надеждно работа в режим на разделяне на време за малки организации, предоставяйки цял набор от инструменти и езици за програмиране, вградени в него, за да улеснят настройката на системата според конкретните нужди. Именно това беше необходимо на научните центрове и изследователските лаборатории от онова време.
Погледнете колко много PDP има тук!
Компания BBN, която отговаряше за поддръжката на ARPANET, направи този комплект още по-привлекателен, като разработи операционната система Tenex, която добавя странична виртуална памет в PDP-10. Това сериозно улесни управлението и използването на системата, тъй като вече не беше необходимо да се съобразява наборът от стартирани програми с наличния обем памет. BBN предоставяше Tenex безплатно на други възли на ARPA и скоро тази ОС стана доминираща в мрежата.
Но как всичко това се свързва с електронната поща? Потребителите на системи с времево разделение вече бяха запознати с електронните съобщения, тъй като в края на 60-те години повечето от тези системи предлагаха пощенски кутии от една или друга форма. Те осигуряваха някакъв вид вътрешна поща и писмата можеха да се обменят само между потребителите на една и съща система. Първият човек, който се възползва от наличието на мрежа за предаване на поща от една машина на друга, беше Рей Томлинсън, инженер от BBN и един от авторите на Tenex. Той вече беше написал програмата SNDMSG за изпращане на поща на друг потребител от същата система Tenex и програмата CPYNET за изпращане на файлове по мрежата. Оставаше само малко да включи въображението си и той успя да види как да комбинира двете програми за създаване на мрежова поща. В предишните програми за обозначаване на получателя беше необходимо само името на потребителя, затова Томлинсън измисли да комбинира името на местния потребител и името на хоста (местен или отдалечен), свързвайки ги със символа @, и получавайки уникален за цялата мрежа адрес за електронна поща (преди символът @ се използваше рядко, основно за обозначаване на цени: 4 сладкиша @ $2 за брой).
Рей Томлинсън в по-късните години, на фона на неговия характерен знак @
Томлинсън започна да тества новата си програма локално през 1971 г., а през 1972 г. мрежовата версия SNDMSG влезе в новото издание на Tenex, в резултат на което имейлът на Tenex успя да излезе извън рамките на един възел и да се разпространи из цялата мрежа. Изобилието от машини, управлявани от Tenex, предостави достъп до хибридната програма на Томлинсън веднага на голяма част от потребителите на ARPANET, и имейлът бързо набра популярност. Много скоро ръководителите на ARPA започнаха да включват използването на имейл в ежедневието. Стивън Лукасик, директор на ARPA, беше един от първите потребители, както и Лари Робертс, все още ръководил отдела по компютърни науки в агенцията. Тази практика неизбежно премина и към техните подчинени, и скоро имейлът стана един от основните факти в живота и културата на ARPANET.
Имейл програмата на Томлинсън предизвика множество различни имитации и нови разработки, тъй като потребителите търсеха начини да подобрят нейната рудиментарна функционалност. Голямата част от първоначалните иновации бяха насочени към коригирането на недостатъците на програмата за четене на писма. Когато имейлът излезе извън единствената машина, обемът на получаваните активни потребители писма започна да нараства заедно с растежа на мрежата, а традиционният подход към входящите писма като просто текст спря да бъде ефективен. Дори Лари Робертс, несправящ се с потока от входящи съобщения, написа собствена програма за работа с папка „входящи“ на име RD. Но към средата на 1970-те години, с голяма преднина по популярност, програма MSG, написана от Джон Виттал от Южнокалифорнийския университет, водеше. Възможността с натискане на бутон автоматично да се запълват полетата на заглавието и получателя на изходящото съобщение на базата на входящото се приема за даденост. Въпреки това, именно програмата MSG на Витал за първи път представи тази удивителна възможност „да отговорите“ на писмо през 1975 г.; и тя също беше част от пакета програми за Tenex.
Разнообразието на подобни опити изискваше въвеждането на стандарти. И това беше първият, но далеч не и последният случай, когато компютърната мрежова общност трябваше да разработи стандарти постфактум. В отличие от основните протоколи на ARPANET, преди да се появят каквито и да било стандарти за имейл, в дива природа вече съществуваха множество варианти. Неизбежно се появиха противоречия и политически напрежения, съсредоточени около основните документи, описващи стандарта за имейл, RFC 680 и 720. В частност, потребителите на операционни системи, различни от Tenex, недоволстваха от факта, че предположенията, които се срещат в предложенията, бяха привързани към особеностите на Tenex. Конфликтът никога не се разгори твърде силно – всички потребители на ARPANET през 1970-те години все още бяха част от едно, сравнително малко научно общество, а и различията не бяха чак толкова значителни. Въпреки това, това беше пример за бъдещи битки.
Неочакваният успех на имейла стана най-значимото събитие в развитието на програмния слой на мрежата през 1970-те години – най-абстрактния слой, откъснат от физическите детайли на мрежата. В същото време, други хора решиха да преопределят основополагающия слой "комуникация", в който битове преминаваха от една машина на друга.
ALOHA
През 1968 година в Хавайския университет от Калифорния пристигна Норма Абрамсон, за да заеме комбинирана позиция на професор по електротехника и информатика. Неговият университет имаше основен кампус на Оаху и допълнителен в Хило, както и няколко обществените колежа и изследователски центрове, разпръснати по островите Оаху, Кауаи, Мауи и Хавай. Между тях имаше стотици километри вода и планинска местност. На основния кампус работеше мощен IBM 360/65, но поръчването на специална линия от AT&T, свързваща с него терминал, разположен в един от обществените колежи, не беше толкова лесно, колкото на континента.
Абрамсон беше експерт по радарни системи и теория на информацията, и в един момент работеше като инженер в компанията Hughes Aircraft в Лос Анджелис. Новото му обкръжение, с всички физически проблеми, свързани с проводно предаване на данни, вдъхнови Абрамсон за нова идея - какво, ако радиото е по-добрият начин за свързване на компютри, отколкото телефонната система, която по същество е разработвана за предаване на глас, а не на данни?
За да провери своята идея и да създаде система, наречена ALOHAnet, Абрамсон получи финансиране от Боб Тейлър от ARPA. В първоначалния си вид това не беше нищо повече от компютърна мрежа, а среда за свързване на отдалечени терминали с единствена система за разделяне на време, проектирана за компютър IBM, намиращ се в кампуса на Оаху. Както в ARPANET, имаше специален мини-компютър за обработка на пакети, получени и изпратени от машината 360/65 - Menehune, хавайския еквивалент на IMP. Но ALOHAnet не си усложняваше живота с маршрутизиране на пакети между различни точки, каквото се използваше в ARPANET. Вместо това всеки терминал, който желаеше да изпрати съобщение, просто го излъчваше в ефир на определена честота.
Пълноразвита ALOHAnet в края на 1970-те, с няколко компютъра в мрежата
Традиционният инженеринг метод за обработка на общ канал за предаване беше да се разреже на участъци с времеви или честотни разделения, като на всеки терминал се възлага един участък. Но за да се обработват съобщенията от стотици терминали по такъв начин, би било необходимо да се ограничи всеки от тях до малка част от наличната пропускна способност, въпреки че реално само няколко от тях биха били активни по едно и също време. Вместо това, Абрамсон реши да не пречи на терминалите да изпращат съобщения едновременно. Ако две или повече съобщения се накладат, централният компютър го установява чрез кодовете за корекция на грешки и просто не приема тези пакети. След като не получат потвърждение за получаването им, изпращачите опитват да ги изпратят отново след случайно количество време. Абрамсон изчисли, че този прост протокол може да поддържа до стотици активни терминали едновременно, а заради многобройните накладки на сигналите, 15% от пропускната способност на канала ще бъде използвана. Въпреки това, според неговите изчисления, с разширяване на мрежата, цялата система ще се срине в хаос от шум.
Офис на бъдещето
Концепцията за "пакетно широковещателно предаване" на Абрамсон първоначално не предизвика вълнение. Но след това тя отново се появи — след няколко години и вече на континента. Това беше свързано с новизната на изследователския център в Пало Алто на компанията Xerox (PARC), открит през 1970 г. съвсем до Станфордския университет, в район, който неотдавна беше наречен "Силиконовата долина". Някои патенти на Xerox за ксерография скоро изтичаха, затова компанията рискуваше да попадне в капана на собствения си успех, без да се адаптира поради нежелание или невъзможност за възхода на компютърната техника и интегралните схеми. Джак Голдман, ръководителят на изследователския отдел на Xerox, убеди големите шефове, че новата лаборатория – отделена от влиянието на централата, разположена в удобен климат с добри заплати – ще привлече таланта, необходим за поддържането на предния фронт на напредъка, разработвайки информационната архитектура на бъдещето.
PARC определено успя да привлече най-добрите таланти в сферата на информатиката, не само заради условията на работа и щедрата заплата, а и благодарение на присъствието на Робърт Тейлър, който през 1966 г. стартира проекта ARPANET, като ръководител на отдела за технологии за обработка на информация в ARPA. , импулсивен и амбициозен млад инженер и специалист по информатика от Бруклин, беше един от тези, които попаднаха в PARC благодарение на връзките си с ARPA. Той се присъедини към лабораторията през юни 1972 г., след като работи на половин ставка за ARPA като аспирант, изобретявайки интерфейс за свързване на MIT с мрежата. Когато се устройва в PARC, той все пак остана "посредник" на ARPANET – пътуваше из страната, помагайки за свързването на нови точки към мрежата, а също и при подготовката за презентацията на ARPA на международната конференция по компютърни комуникации през 1972 г.
Сред проектите, които се развиваха в PARC по време на пристигането на Меткалф, беше предложението на Тейлър да свърже десетки или дори стотици малки компютри в мрежа. Година след година цената и размерите на компютрите падаха, подчинявайки се на неукротимата воля Инженерите от PARC, гледащи в бъдещето, предвиждаха, че в не много далечното бъдеще всеки офис работник ще има свой собствен компютър. В рамките на тази идея те разработиха и създадоха персоналния компютър Alto, копия от който раздадоха на всеки изследовател в лабораторията. Тейлър, който през предходните пет години само укрепи своята вяра в полезността на компютърната мрежа, също искаше да свърже всички тези компютри.
Alto. Самият компютър е разположен в долната част, в шкафче с размерите на мини-хладилник.
Пристигайки в PARC, Меткалф пое задачата да свърже принадлежащия на лабораторията клон на PDP-10 с ARPANET и бързо спечели репутацията на "мрежов експерт". Поради това, когато на Тейлър му стана нужен мрежа от Alto, неговите помощници се обърнаха към Меткалф. Както и компютрите в ARPANET, компютрите Alto в PARC почти нямаше какво да си кажат. Затова интересното приложение на мрежата отново стана задачата за осъществяване на общуване между хората – в този случай, под формата на думи и изображения, печатани с лазер.
Ключовата идея на лазерния принтер не се появи в PARC, а на източния бряг, в първоначалната лаборатория на Xerox в Уебстър, Ню Йорк. Там физикът Гари Старкуезер доказа, че когерентният лазерен лъч може да се използва за деактивиране на електрическия заряд на ксерографския барабан, точно както разсеяната светлина, използвана в фотокопията преди това. Лъчът, правилно модифициран, може да рисува изображение с произволна детайлност на барабана, което след това може да се прехвърли на хартия (тъй като само незаредените части на барабана улавят тонера). Тази машина под контрола на компютър ще може да осигурява всякакви комбинации от изображения и текст, каквито само могат да дойдат на ума на човек, а не просто да възпроизвежда съществуващи документи, както прави фотокопирната машина. Въпреки това, странните идеи на Старкуезер не получиха подкрепа нито от колегите му, нито от ръководството му в Уебстър, така че той се прехвърли в PARC през 1971 г., където срещна значително по-заинтересована аудитория. Възможността на лазерния принтер да изобразява произволни изображения направи него идеален партньор за работната станция Alto с нейния пикселен монохромен график. С помощта на лазерния принтер половин милион пиксели на дисплея на потребителя можеха да се изведат директно на хартия с идеална яснота.
Битовото изображение на Alto. Никой преди това не беше виждал нещо подобно на дисплеите на компютрите.
Около година след това Старкуезер, в сътрудничество с още няколко инженери от PARC, отстрани основните технически проблеми и построи работен прототип на лазерния принтер на шасито на работен кон Xerox 7000. Страниците се извеждаха със същата скорост – по една на секунда – и с резолюция от 500 точки на инч. Вграденият генератор на символи в принтера печаташе текст с предварително зададени шрифтове. Произволни изображения (различни от тези, които можеха да бъдат създадени от шрифтове) все още не се поддържаха, затова мрежата нямаше нужда да прехвърля 25 милиона бита в секунда за принтера. Въпреки това, за да заеме напълно принтера, би била необходима невероятна за онези времена пропускна способност на мрежата – когато 50 000 бита в секунда бяха пределът на възможностите на ARPANET.
Лазерният принтер PARC от второ поколение, Dover (1976)
Мрежа Alto Aloha
И как Меткалф успя да запълни тази празнота в скоростта? Ето ни отново при ALOHAnet – оказа се, че Меткалф разбираше пакетното широковещание по-добре от всеки друг. Година преди това, през лятото, докато беше във Вашингтон с Стив Крокър по работа за ARPA, Меткалф проучваше материали от общата есенна компютърна конференция и попадна на работата на Абрамсон относно ALOHAnet. Той веднага осъзна гениалността на основната идея и че реализацията ѝ не е достатъчно добра. Внедрявайки някои промени в алгоритъма и неговите предположения – например, за да накара изпращачите първо да слушат канала, чакейки той да се освободи, преди да опитат да изпратят съобщения, и също така експоненциално да увеличават интервала на повторна предаване при задръстване на канала – той успя да постигне 90% използване на пропускателната способност вместо 15%, както беше изчислено от Абрамсон. Меткалф взе кратка отпуска, отиде на Хавай, където вложи своите идеи относно ALOHAnet в преработена версия на своята дисертация, след като Харвард отхвърли първоначалния ѝ вариант за липса на теоретична основа.
Първоначално Меткалф нарече плана си за внедряване на пакетно широковещание в PARC "мрежа ALTO ALOHA". След това, в докладна записка от май 1973 г., той я преименува на Ether Net [етерна мрежа], с позоваване на светлинния етер, физическа идея от XIX век за субстанция, пренасяща електромагнитно излъчване. "Това ще спомогне за разпространението на мрежата," пише той, "и кой знае какви още методи за предаване на сигнал ще се окажат по-добри от кабела за широковещателната мрежа; може би това ще бъдат радиовълни, телефонни проводници, захранване, или кабелна телевизия с честотно уплътнение, или микровълни, или техни комбинации."
Скица от докладната записка на Меткалф от 1973 г.
От юни 1973 г. Меткалф работи с друг инженер от PARC, Дейвид Боггс, за осъществяване на своята теоретична концепция за нова високоскоростна мрежа в работеща система. Вместо да предава сигнали по въздуха, както прави ALOHA, той ограничава радиоспектъра до коаксиален кабел, което кардинално увеличава пропускната способност в сравнение с ограничената честотна лента на Menehune. Самата предаваща среда е напълно пасивна и не изисква никакви рутери за маршрутизиране на съобщения. Тя е евтина и позволява лесно свързване на стотици работни станции – инженерите от PARC просто прокарват коаксиален кабел през сградата и добавят връзки по необходимост – а освен това е в състояние да предава до три милиона бита в секунда.
Робърт Меткалф и Дейвид Боггс, 1980-те, след няколко години, след като Меткалф основава 3Com за продажба на технологията Ethernet.
До есента на 1974 г. в Пало Алто е разположен и работи завършеният прототип на офиса на бъдещето – първата партида компютри Alto, с програми за рисуване, имейл и текстови процесори, прототип принтер от Старкуейзър и мрежа Ethernet, свързваща всичко това в мрежа. Централният файлов сървър, който съхранява данни, които не могат да се поберат на локалния диск на Alto, е единственият общ ресурс. Първоначално PARC предлага контролер Ethernet като допълнителен аксесоар за Alto, но когато системата е стартирана, става ясно, че той е необходима част; през коаксиалния кабел протича постоянен поток от съобщения, много от които излизат от принтера – технически отчети, служебни записки или научни статии.
В същото време, един друг проект на PARC, наречен „Онлайн офисна система PARC“ (POLOS), разработен и внедрен от Бил Инглиш и други участници в проекта на Дъг Енгелбарт „Онлайн система“ (NLS) в Станфордския изследователски институт, се опита да прокара идеите за разделяне на ресурсите в нова посока. По същество, системата представляваше мрежа от микрокомпютри Data General Nova. Вместо да насочва всяка отделна машина към конкретни нужди на потребителите, в POLOS задачите се разпределяха между машините, за да служат на интересите на системата като цяло по най-ефективния начин. Една машина можеше да генерира изображения за екраните на потребителите, друга да обработва трафика на ARPANET, а трета – текстови процесори. Но сложността и разходите за координация в такъв подход се оказаха прекомерни и схемата пропадна под собственото си тегло.
И в същото време, нищо не показваше емоционалното отхвърляне на Тейлър към подхода на мрежата за споделяне на ресурси по-добре от неговото приемане на проекта Alto. Алан Кей, Батлър Лампсън и други автори на Alto предоставиха всичката изчислителна мощ, от която потребителят може да се нуждае, на независимия компютър на бюрото си, с който не трябваше да споделя с никого. Функцията на мрежата беше не да осигурява достъп до разнообразен набор от компютърни ресурси, а да предава съобщения между тези независими острови или да ги съхранява на някой далечен бряг – за печат или дългосрочно архивиране.
Въпреки че както имейлът, така и ALOHA бяха разработени под спонсорството на ARPA, появата на Ethernet стана един от няколкото знака в 1970-те години, че компютърните мрежи са станали твърде големи и разнообразни, за да може една компания да доминира в тази област, и тази тенденция ще проследим в следващата статия.
Какво още да прочета
- Michael Hiltzik, Dealers of Lightning (1999)
- James Pelty, История на компютърните комуникации, 1968-1988 (2007) [http://www.historyofcomputercommunications.info/]
- M. Mitchell Waldrop, Машината на мечтите (2001)
Източник: habr.com
