Други статии от цикъла:
- История на релето
- История на електронните компютри
- История на транзистора
- История на интернет
С помощта на ARPANET Робърт Тейлър и Лари Робъртс множество различни изследователски институти, всеки от които имаше свой собствен компютър, за софтуера и хардуера на който той носеше пълната отговорност. Въпреки това софтуерът и оборудването на самата мрежа се намираха в неопределена зона и не принадлежаха на нито едно от тези места. В периода от 1967 до 1968 година Робъртс, ръководител на мрежовия проект в бюрото за технологии за обработка на информация (Information Processing Technology Office, IPTO), трябваше да определи на кого да построи и поддържа мрежата и къде да преминават границите между мрежата и институтите.
Скептиците
Проблемът с структурирането на мрежата беше поне толкова политически, колкото и технически. Научните ръководители на изследователските центрове на ARPA по принцип не одобряваха идеята за ARPANET. Някои ясно демонстрираха всякакво нежелание да се присъединят към мрежата, когато и да било; малцина от тях бяха ентусиазирани. На всеки център ще му се наложи да положи значителни усилия, за да позволи на другите да използват техния много скъп и много рядък компютър. Такова предоставяне на достъп демонстрираше очевидни недостатъци (загуба на ценен ресурс), при това потенциалните му предимства остават неясни и размити.
Същият скептицизъм относно общия достъп до ресурсите потопи мрежовия проект на Калифорнийския университет в Лос Анджелис няколко години по-рано. Въпреки това, в този случай ARPA имаше много повече важни средства за влияние, тъй като тя директно плащаше за всичките тези ценни компютърни ресурси и продължаваше да контролира всички финансови потоци, свързани с тях. И въпреки че не бяха отправяни пряко заплахи, нямаше и „иначе“, ситуацията беше напълно ясна – по един или друг начин, ARPA беше решила да построи своята мрежа, за да обедини машините, които, на практика, все още ѝ принадлежаха.
Моментът настъпи по време на срещата на научните ръководители в Етт-Арбор, Мичиган, през пролетта на 1967 година. Робъртс представи своя план за създаването на мрежа, свързваща различни компютри във всеки от центровете. Той обяви, че всеки ръководител ще оборудва своя местен компютър с специален мрежов софтуер, който да използва за обаждания на други компютри през телефонната мрежа (това беше преди Робъртс да научи за идеята) ). Отговорът бяха спорове и страхове. Сред най-малко склонните да изпълнят тази идея се оказаха най-големите центрове, в които вече работеха големи проекти, финансирани от IPTO, като основен сред тях беше MIT. Изследователите от MIT, потопени в парите, получени за разработката на системата за времево разделение Project MAC и лабораторията по изкуствен интелект, не виждаха никакви предимства за себе си в споделянето на трудно заслужените ресурси с всякаква недостойна сган от запад.
И, независимо от своя статус, всеки център култивираше собствените си идеи. Всеки имаше свои уникални програми и оборудване и беше трудно да се разбере как би могло да се постигне дори елементарно свързване помежду им, камо ли истинска съвместна работа. Единственото написване и стартиране на мрежови програми за техния компютър щеше да отнеме значителна част от тяхното време и изчислителни ресурси.
Иронично, но и удивително подходящо, беше, че решението на тези социални и технически проблеми, прието от Робъртс, идваше от Уес Кларк, човек, който с неодобрение гледаше както на времевото разделение, така и на мрежите. Кларк, защитник на донкихотовата идея да се даде персонален компютър на всеки човек, изобщо не беше склонен да споделя компютърни ресурси с никого и задържаше своя собствен кампус, Вашингтонския университет в Сент Луис, далеч от мрежата ARPANET още много години. Така че не е изненадващо, че именно той разработи проект за мрежа, който не добавя значителна товарност към изчислителните ресурси на всеки от центровете и не изискваше от всеки от тях да се труди за създаването на специален софтуер.
Кларк предложи да се постави мини-компютър във всеки от центровете, който да обработва всички функции, свързани с мрежата. На всеки център оставало само да измисли как да се свърже със своя местен помощник (които по-късно нарекли интерфейсни процесори за съобщения, или ), който след това изпращал съобщение по необходимия маршрут, за да достигне до съответния IMP в мястото на получаване. Всъщност, той предложил ARPA да раздаде допълнителни безплатни компютри на всеки център, които да поемат голяма част от ресурсите на мрежата. Времето, когато компютрите все още били редки и много скъпи, това предложение било смело. Въпреки това, точно тогава започнали да се появяват мини-компютри, които стрували само няколко десетки хиляди долара, вместо стотици, и в крайна сметка предложението се оказало принципно осъществимо (в крайна сметка всеки IMP коствал $45 000, или около $314 000 в днешни пари).
Подходът с използване на IMP, който облекчаваше притесненията на научните ръководители относно натоварването на мрежата върху компютърните им мощности, решавал и друг, политически проблем на ARPA. За разлика от останалите проекти на агенцията по това време, мрежата не била ограничена до един единствен научен център, където да се ръководи от един единствен началник. И сама ARPA нямала възможностите да създаде и управлява самостоятелно мащабен технически проект. Трябвало да наеме трети компании за това. Наличието на IMP провеждало ясно разграничение на отговорностите между управляваната от външен агент мрежа и компютъра с местно управление. Подрядчикът контролирал IMP-ите и всичко между тях, а центровете оставали отговорни за оборудването и софтуера на собствените си компютри.
IMP
След това Робертс трябваше да избере този подрядчик. Старомодният подход на Ликлайдера да изнудва оферти от любимия си изследовател в случая не сработи. Проектът трябваше да бъде обявен на публичен търг, както всеки друг правителствен контракт.
Само през юли 1968 г. Робъртс успя да уточни окончателните детайли на заявката за търг. Около половин година измина, откакто последният технически елемент влезе в игра, когато на конференцията в Гатлинбърг беше представена системата за пакетна комутация. Двама от най-големите производители на компютри, Control Data Corporation (CDC) и International Business Machines (IBM), веднага се отказаха от участие, тъй като нямаше евтини мини-компютри, подходящи за ролята на IMP.
Honeywell DDP-516
Сред останалите участници повечето избраха новия компютър от компанията Honeywell, въпреки че някои залагаха на . Опцията на Honeywell беше особено привлекателна, тъй като разполагаше с интерфейс за вход/изход, специално проектиран за работа с реалновремеви системи, за приложения като управление на промишлени агрегати. За комуникации, разбира се, беше необходима подходяща точност – ако компютърът пропуснеше входящо съобщение, докато беше зает с друга работа, втори шанс да го улови вече нямаше.
В края на годината, сериозно обмисляйки кандидатурата на Raytheon, Робъртс възложи задачата на растящата кембриджка компания, основана от Болт, Беранек и Нюман. Родословното дърво на интерактивните изчисления по онова време беше изключително заплетено и за избора на BBN Робъртс можеше да бъде обвинен в кумовство. Ликлайдер внесе интерактивните изчисления в BBN, преди да стане първият директор на IPTO, да сеят семената на своята междугалактическа мрежа и да обучат такива хора като Робъртс. Без влиянието на Лик ARPA и BBN нямаше да бъдат заинтересовани или способни да обслужват проекта ARPANET. Освен това ключовата част от екипа, събрана от BBN за изграждане на мрежата на базата на IMP, пряко или косвено произхождаше от лабораториите на Линкълн: Франк Харт (ръководител на екипа), Дейв Уолдън, и Северо Орнщайн. Именно в лабораториите самият Робъртс беше в аспирантура и именно там случайната среща на Лик с Вес Кларк породи интереса му към интерактивните компютри.
Въпреки че тази ситуация може да изглежда като заговор, екипът на BBN всъщност е бил също толкова добре подготвен за работа в реално време, колкото и Honeywell 516. В Линкълн те работили с компютри, свързани с радарни системи – още един пример за приложение, при което данните нямат време да чакат, докато компютърът бъде готов. Харт, например, работил над компютъра Whirlwind, когато бил студент през 50-те години, присъединил се към проекта SAGE и прекарал общо 15 години в лабораториите в Линкълн. Орнщейн работил върху кръстосания протокол SAGE, който предавал данни за радарно проследяване от един компютър на друг, а по-късно – над LINC на Уес Кларк, компютър, разработен, за да помага на учените директно в лабораторията, работещ с данни в реално време. Кроутър, известен най-вече като автор на текстова игра , прекарал десет години в разработването на системи за реално време, включително експериментален терминал в Линкълн, мобилна станция за спътникова връзка с малък компютър, управляващ антената и обработващ входящи сигнали.
Екипът IMP в BBN. Франк Харт – човекът в центъра на възраст. Орнщейн стои отдясно, до Кроутър.
IMP отговаряше за разбирането и управлението на маршрутизацията и доставката на съобщения от един компютър до друг. Компютърът можеше да изпрати до 8000 байта наведнъж до местния IMP, заедно с адреса на получателя. След това IMP разделяше съобщението на по-малки пакети, които независимо се предаваха на целевия IMP, по линии, поддържащи скорост от 50 кбит/с, наети от AT&T. Получаващият IMP събираше съобщението на парчета и го доставяше на своя компютър. Във всеки IMP имаше таблица, която проследяваше кой от съседите му имаше най-бърз маршрут за достигане на всяка възможна дестинация. Тя се актуализираше динамично въз основа на информацията, получена от тези съседи, включително информация за това, че съседът е недостъпен (в случай на такава забавяне за изпращане в тази посока се считаше за безкрайно). За да отговорят на изискванията за скорост и пропускателна способност, поставени от Робъртс за всички тези процеси, екипът на Харт създаде код на ниво произведение на изкуството. Цялата програма за обработка за IMP зае само 12 000 байта; частта, занимаваща се с маршрутизиращите таблици, зае само 300.
Екипът също така предприе няколко предпазни мерки, имайки предвид, че е непрактично да се назначава екип за поддръжка на всеки IMP на място.
Първо, те оборудваха всеки компютър с устройства за дистанционно наблюдение и управление. В допълнение към автоматичното рестартиране, което стартираше след всяко прекъсване на захранването, IMP бяха програмирани така, че да могат да рестартират съседите, изпращайки им нови версии на операционната система. За да помогнат с отстраняването на грешки и анализа, IMP можеше по команда да започне да прави снимки на текущото си състояние на равни интервали от време. Освен това всеки пакет IMP прикачваше част за негово проследяване, което позволяваше записването на по-подробни дневници на работата. С всичките тези възможности много проблеми можеха да се решават директно от офиса на BBN, служещ като контролен център, от който можеше да се види статуса на цялата мрежа.
Второ, те поискаха от Honeywell военната версия на компютър 516, осветен с дебел корпус, който го защитаваше от вибрации и други заплахи. BBN основно искаше да направи това знак "държете се далеч" за любопитните аспиранти, но нищо не очертаваше толкова ясно границата между местните компютри и подмрежата, управлявана от BBN, както този бронен корпус.
Първите подсилени шкафове с размери, подобни на хладилник, пристигнаха в Калифорнийския университет в Лос Анджелис (UCLA) на 30 август 1969 година, само 8 месеца след като BBN получи своя договор.
Хостове
Робъртс решава да стартира мрежата с четири хоста – освен UCLA, IMP ще бъде инсталиран недалеч по брега в Калифорнийския университет в Санта Барбара (UCSB), друг в Станфордския изследователски институт (SRI) в северна Калифорния и последен – в Университета на Юта. Всичките те бяха второкласни институции от Западното крайбрежие, опитващи се да се проявят в областта на научните изчисления. Семейните връзки продължаваха да работят, тъй като двама от научните ръководители, от UCLA и от Университета на Юта също бяха стари колеги на Робъртс от лабораториите на Линкълн.
На два хоста Робъртс даде допълнителни функции, свързани с мрежата. Даг Енглебарт от SRI още през 1967 година на среща на ръководители се предложи да създаде мрежов информационен център при него. Използвайки сложна система за извличане на информация в SRI, той планираше да създаде телефонен справочник на ARPANET: подредена селекция от информация за всички ресурси, достъпни на различни възли, и да я направи достъпна за всички участници в мрежата. Като се отчита опитът на Клейнрок в анализа на мрежовия трафик, Робъртс назначи UCLA за център за измерване на активността в мрежата (NMC). За Клейнрок и UCLA, ARPANET трябваше да се яви не само като практичен инструмент, но и като експеримент, данните от който можеха да се извлекат и обобщят, за да се приложат придобитите знания за подобряване на мрежовия проект и неговите последователи.
Но по-важност ценността на ARPANET, освен двата назначения, е неформалното и разширено общество на аспиранти, наречено „Мрежова работна група“ (NWG). Подмрежата на IMP позволявала на всеки хост в мрежата да доставя съобщение надеждно до всяка друга; задачата на NWG била да разработи общ език или набор от езици, които хостовете може да използват за комуникация. Те ги нарекоха „протоколи на хостовете“. Наименованието „протокол“, заимствано от дипломатите, било за първи път приложено към мрежите през 1965 година от Робъртс и Том Марил за описание на формата на данни, както и алгоритмичните стъпки, определящи как два компютъра комуникират помежду си.
NWG, под неформалното, но реално ръководство на Стив Крокър от UCLA, започна регулярно да се среща от пролетта на 1969 година, около шест месеца преди появата на първия IMP. Крокър се е родил и израснал в района на Лос Анджелис и е учил в училище Ван Нейс, в един клас с двама свои бъдещи колеги от NWG, Винт Сърф и Джон Постел. За записване на резултатите от някои срещи на групата, Крокър е разработил един от основните камъни на културата на ARPANET (и бъдещия интернет), request for comments [рабочее предложение] (). Неговото RFC 1, публикувано на 7 април 1969 година и разпространено до всички бъдещи възли на ARPANET по класическа поща, събра ранни дискусии на групата относно проектирането на софтуер за протокола на хостовете. В RFC 3 Крокър продължава описанието, като доста разтегливо определя процеса за формализиране на всички бъдещи RFC:
Забележките е по-добре да се изпращат навреме, отколкото да се усъвършенстват. Приемат се философски мнения без примери или друга специфика, определени предложения или технологии за внедряване без въвеждащо описание или контекстуални разяснения, конкретни въпроси без опити за отговор. Минималната дължина за бележка от NWG е едно изречение. Надяваме се да съдействаме за обмен на мнения и дискусии относно неформалните идеи.
Как и request for quotation [запрос котировок] (RFQ), стандартният начин за запитване на оферти за правителствени договори, RFC посреща всяка реакция, но, за разлика от RFQ, също така кани на диалог. Всеки от разпределената общност NWG можеше да подаде RFC и да използва тази възможност да дискутира, задава въпроси или да критикува предишно предложение. Разбира се, както във всяка общност, някои мнения бяха по-високо оценявани от други и в ранните дни мнението на Крокер и неговата основна група съратници имаше много голям авторитет. През юли 1971 г. Крокер напусна UCLA, все още като аспирант, за да се настани на длъжност мениджър на програма в IPTO. Имащи ключови изследователски грантове от ARPA, той, свободно или неволно, оказа неоспоримо влияние.
Джон Постел, Стив Крокер и Винт Серф – съученици и колеги в NWG; по-късни години
Първоначалният план на NWG предвиждаше въвеждането на два протокола. Отдалеченият логин (telnet) позволяваше на един компютър да действа като терминал, свързан с операционната система на друг, разпространявайки интерактивна среда на всяка система, свързана с ARPANET, разделяща времето на хиляди километри, до всички потребители на мрежата. Протоколът за предаване на файлове FTP позволяваше на един компютър да прехвърли файл, например полезна програма или набор от данни, на хранилището на друга система или от него. Въпреки това, по настояване на Робертс, NWG добави и трети основен протокол в основата на тези два, установяващ основна връзка между два хоста. Той беше наречен програма за управление на мрежа (NCP). Сега мрежата имаше три нива на абстракция – подсет от пакети, управлявани от IMP в най-ниското ниво, връзка между хостовете, осигурявана от NCP в средата и приложенията (FTP и telnet) отгоре.
Провал?
До август 1971 година NCP беше напълно определен и реализиран в цялата мрежа, която към този момент се състоеше от петнадесет възли. Скоро последваха реализации на протокола telnet, а първото стабилно определение на FTP се появи година по-късно, през лятото на 1972. Ако оценим състоянието на ARPANET през този период, само няколко години след неговото стартиране, то можеше да се счита за неуспех, в сравнение с мечтата за споделяне на ресурси, която Ликлайдер си представяше и осъществи на практика неговият протеже, Роберт Тейлор.
Първоначално беше просто трудно да се установи какви ресурси съществуват в мрежата, които могат да бъдат използвани. Информационният център на мрежата използваше модел на доброволно участие – всеки възел трябваше сам да предоставя актуална информация за наличието на данни и програми. И въпреки че от такива действия всички щяха да спечелят, мотивацията на всеки отделен възел да рекламира своите ресурси и да предоставя достъп до тях беше слаба, камо ли да осигури актуална документация или консултации. Затова NIC не успя да стане мрежов справочник. Вероятно най-важната й функция в ранните години беше да осигури електронно публикуване на нарастващия набор от RFC.
Дори ако приемем, че Алиса от UCLA знаеше за наличието на полезен ресурс в MIT, имаше по-сериозно препятствие. Telnet позволи на Алиса да влезе на екрана за логин в MIT, но не и по-нататък. За да може Алиса наистина да получи достъп до някаква програма в MIT, тя първо трябваше да се уговори с MIT извън мрежата, за да й създадат профил на техния компютър, което обикновено изискваше попълване на хартиени формуляри и споразумение за финансиране за платене за използването на компютърните ресурси на MIT. А поради несъвместимостта между оборудването и системния софтуер между възлите, преносът на файлове често нямаше особено значение, тъй като не можехте да изпълнявате програми от отдалечени компютри на вашия.
Иронично е, че най-забележимият успех на разделението на ресурсите не бе в областта на интерактивното разделяне на време, за което бе създадена ARPANET, а в областта на остарялата неинтерактивна обработка на данни. UCLA добави своята неработеща машина IBM 360/91 за пакетна обработка на данни към мрежата и осигуряваше телефонни консултации за подкрепа на отдалечени потребители, което донесе значителен доход на компютърния център. Суперкомпютърът ILLIAC IV от университета в Илинойс, спонсориран от ARPA, и Datacomputer в Computer Corporation of America в Кембридж също намериха отдалечени клиенти чрез ARPANET.
Но всички тези проекти не приближиха дори до пълното използване на мрежата. През есента на 1971 г., с 15 хоста онлайн, мрежата предаваше средно по 45 млн. бита на всяка възел, или 520 бита/с по мрежата от наетите линии от AT&T с капацитет от 50 000 бита/с. Освен това, повечето от този трафик беше тестов и генериран от центъра за измерване на мрежата от UCLA. Освен ентусиазма на някои от първите потребители (например, Стив Кара, който ежедневно ползваше PDP-10, намиращ се в университета в Юта, от Пало Алто), в ARPANET малко се случваше. От съвременна гледна точка, вероятно най-интересното събитие бе стартирането на цифровата библиотека „Проект Гутенберг“ през декември 1971 г., организирана от Майкъл Харт, студент от Университета в Илинойс.
Но скоро ARPANET бе спасен от обвинения в упадък от третия приложен протокол – малка джаджа, наречена имейл.
Какво още да прочетете
• Janet Abbate, Inventing the Internet (1999)
• Katie Hafner и Matthew Lyon, Where Wizards Stay Up Late: The Origins of the Internet (1996)
Източник: habr.com
