Други статии от цикъла:
- История на релето
- История на електронните компютри
- История на транзистора
- История на интернет
Към средата на 60-те години първите изчислителни системи с времево разделение на практика повтарят ранната история на първите телефонни комутатори. Предприемачите създават тези комутатори, за да позволят на абонатите да ползват услуги като такси, лекар или пожарна команда. Въпреки това, абонатите бързо разбираят, че местните комутатори също успешно служат за комуникация и социализация помежду им. По същия начин системите с времево разделение, първоначално създадени, за да позволят на потребителите да „извикват“ изчислителни мощности, скоро се трансформират в комунални комутатори с вградена система за обмен на съобщения. В следващото десетилетие компютрите преминават през следващия етап от историята на телефоните – появата на взаимовръзките между комутаторите, образуващи регионални и междуградски мрежи.
Протосетка
Първата опит за обединяване на няколко компютъра в по-голямо цяло е проектът за мрежа от интерактивни компютри , системата на американската ПВО. Понеже всеки от 23-те контролни центъра на SAGE покрива определена географска област, е необходим механизъм за предаване на радарни следи от един център в друг, когато чуждото въздухоплавателно средство пресича границата между тези области. Разработчиците на SAGE наричат тази задача „междуговорна“ [cross-telling] и я решават, създавайки линии за предаване на данни на базата на специализирани телефонни линии на AT&T, разположени между всички съседни контролни центрове. Роналд Ентикнап, част от малка делегация на Кралските въоръжени сили, изпратена в SAGE, ръководи разработването и внедряването на тази подсистема. За съжаление, не намерих подробни описания на „междуговорната“ система, но очевидно компютърът в всеки от контролните центрове определя моментa, когато следът на радара преминава в друг сектор, и изпраща записките си по телефонната линия на компютъра на сектора, където те биха могли да бъдат приети от оператор, следящ тамошния терминал.
SAGE системата трябваше да преобразува цифрови данни в аналогов сигнал на телефонната линия (а след това обратно на приемника), което предостави на AT&T възможността да разработи модема "Bell 101" (или dataset, както първоначално го наричаха), способен да предава скромните 110 бита в секунда. По-късно това устройство беше наречено , за неговата способност да модулира аналоговия телефонен сигнал с помощта на набор от изходящи цифрови данни и да демодулира битове от входящата вълна.
Bell 101 dataset
Така SAGE заложи важна техническа основа за по-късни компютърни мрежи. Но първата компютърна мрежа, чието наследство е дълготрайно и влиятелно, беше мрежата с име, познато и днес: ARPANET. В отличие от SAGE, тя обединяваше разнообразен набор от компютри, както с времево разделение на потребителите, така и с пакетна обработка на данни, всеки от които имаше свой уникален набор от програми. Мрежата беше замислена като универсална по мащаб и функциониране, и трябваше да задоволи всички нужди на потребителите. Проектът беше финансиран от офиса за технологии за обработка на информация (Information Processing Techniques Office, IPTO), начело с директора , който беше отделът за компютърни изследвания в ARPA. Но самата идея за подобна мрежа бе измислена от първия директор на този отдел, Джоузеф Карл Робнет Ликлайдер.
Идеята
Както разузнахме , Ликлайдер, или "Лик" за своите колеги, по образование беше психолог. Но когато работеше с радари в лабораторията Линкълн в края на 50-те години, той беше очарован от интерактивните компютри. Тази страст го накара да финансира някои от първите експерименти с компютри с времеви достъп, когато през 1962 г. стана директор на току-що създадения IPTO.
До това време той вече мечтаеше за възможността да свърже изолираните интерактивни компютри в по-голяма супраструктура. В своя труд от 1960 година за "симбиозата между човек и компютър" той пишеше:
Разумно е да си представим "мозъчен център", който ще обедини функциите на съвременните библиотеки и вероятните пробиви в областта на съхранението и извличането на информация, както и симбиотичните функции, описани по-горе в тази работа. Тази картина лесно може да се мащабира в мрежа от такива центрове, свързани с широколентови комуникационни линии, и достъпна за индивидуални потребители чрез наемани телефонни линии.
Както TX-2 запали страстта на Лик към интерактивните компютри, така и SAGE, може би, го вдъхнови да си представи как различни интерактивни изчислителни центрове могат да бъдат свързани помежду си и да осигурят нещо подобно на телефонна мрежа за интелектуални услуги. Независимо от произхода на тази идея, Лик започна да я разпространява в общността от изследователи, създадена от него в IPTO, а най-известната от тези съобщения стана докладната записка от 23 април 1963 г., адресирана "На членовете и секциите на междугалактическата компютърна мрежа", т.е. на различни изследователи, получаващи финансиране от IPTO за компютърен достъп с разделено време и други изчислителни проекти.
Записката изглежда неорганизирана и хаотична, явно е диктувана на място и не е редактирана. Затова, за да разберем какво точно е искал да каже Лик относно компютърните мрежи, трябва да поразсъждаваме малко. Въпреки това, някои моменти веднага изпъкват. На първо място, Лик споменава, че "различните проекти", финансирани от IPTO, всъщност принадлежат към "една област". След това той обсъжда нуждата от оптимизиране на инвестирането на средства и проекти за максимизиране на предимствата на това предприятие, тъй като в мрежата от изследователи "за постигане на напредък на всеки активен изследовател е необходима софтуерна база и оборудване, по-сложно и всеобхватно, отколкото той самият може да създаде за разумно време". Лик заключава, че за постигане на тази глобална ефективност са нужни лични компромиси и жертви.
След това той започва да обсъжда в детайли компютърни (а не социални) мрежи. Пише за необходимостта от определен език за управление на мрежата (това, което по-късно ще бъде наречено протокол) и желанието си някога да види компютърната мрежа IPTO, състояща се от „най-малко четири големи компютъра, възможно шест до осем малки компютъра и голямо разнообразие от дискови и магнитни устройства – да не говорим за отдалечени конзоли и телетайп станции“. Накрая той в няколко страници описва конкретен пример за начина, по който в бъдеще може да се развие взаимодействието с такава компютърна мрежа. Лик си представя ситуация, в която прави анализ на някои експериментални данни. „Проблемът е, — пише той, — че нямам прилична програма за изграждане на графики. Има ли подходяща програма някъде в системата? Използвайки принципа на надмощие в мрежата, първо питам местния компютър, а след това и други центрове. Да кажем, че работя в SDC, и намирам изглежда подходяща програма на диска в Бъркли“. Искал е от мрежата да изпълни тази програма, предполагайки, че „със сложна система за управление на мрежата няма да се налага да решавам дали да предавам данни, за да бъдат обработвани някъде другаде, или да изтегля програми за себе си и да ги стартирам, за да работя с моите данни.
Всички тези фрагменти от идеи откриват по-голяма схема, замислена от Ликлайдер: на първо място, да раздели определени специалности и области на знание между изследователи, получаващи финансиране от IPTO, а след това да построи физическа мрежа от компютри IPTO на основата на това социално общество. Това физическо проявление на „общото дело“ на IPTO ще позволи на изследователите да споделят знания и да получават предимства от специализирано оборудване и софтуер на всяко работно място. По този начин IPTO ще може да избегне разточително дублиране, като същевременно усилва възможностите на всеки долар финансиране, давайки на всеки изследовател от всички проекти на IPTO достъп до пълен спектър от изчислителни възможности.
Тази идея за разделение на ресурсите между членовете на изследователската общност чрез комуникационна мрежа засади в IPTO семена, които няколко години по-късно израснаха под формата на създаването на ARPANET.
Въпреки военното си произход, ARPANET, създадена в Пентагона, не имала военно оправдание. Понякога се казва, че тази мрежа е разработена като комуникационна мрежа с военно значение, способна да оцелее след ядерна атака. Както ще видим по-късно, съществува непряка връзка между ARPANET и по-ранен проект с такова предназначение, и ръководителите на ARPA периодично говореха за "укрепени системи", за да оправдаят съществуването на своята мрежа пред Конгреса или министър на отбраната. Но всъщност IPTO е създала ARPANET изцяло за своите вътрешни нужди, за да подкрепи общността от изследователи – голяма част от които не можеха да оправдаят своята активност с работа по отбранителни цели.
Междувременно, в момента на публикуването на своята известна служебна записка, Ликлайдер вече е започнал да планира зародиша на својата междупланетна мрежа, чийто директор ще бъде от Университета на Калифорния в Лос Анджелис (UCLA).
Конзола за SAGE модел OA-1008, с комплект светлинен пистолет (на края на кабела, под прозрачния пластмасов капак), запалка и пепелник.
Предпоследите
Клейнрок беше син на източноевропейски емигранти от работническата класа и израсна на Манхатън в сянката [който свързва северната част на Манхатън в Ню Йорк и Форт Ли в окръг Берген, Ню Джърси / бел. прев.]. Докато учеше в училище, вечер той посещаваше допълнителни уроки по електротехника в Градския колеж на Ню Йорк. Когато чу за възможността да учи в MIT с последващ семестър работа в Лабораторията на Линкълн на пълен работен ден, той с радост се възползва от нея.
Лабораторията беше създадена, за да обслужва нуждите на SAGE, но оттогава се разширява до много други изследователски проекти, често само косвено свързани с ПВО, ако изобщо имат отношение към отбраната. Сред тях беше проектът 'изследване Барнстейбъл', предложена концепция от Въздушните сили за създаване на орбитална лента от метални ленти (подобно на ), които да бъдат използвани като глобална система за комуникация. Клейнрок беше впечатлен от авторитета от MIT, затова той реши да се съсредоточи върху теорията на комуникационните мрежи. Изследването на Барнстейбъл предостави на Клейнрок първата възможност да приложи теорията на информацията и теорията на опашките към мрежа за предаване на данни, и той разширява този анализ до цяла дисертация за мрежи за обмен на съобщения, комбинирайки математически анализ с експериментални данни, събрани от симулации, работещи на компютри TX-2 в лабораториите на Линкълн. Сред близките колеги на Клейнрок в лабораторията, които също използваха компютри с времево разделение, бяха и , с които ще се запознаем по-късно.
До 1963 година Клейнрок прие предложение за работа в UCLA, и Ликлайдер видя в него възможност. Пред него стоеше експерт по мрежи за предаване на данни, работещ близо до три локални компютърни центрове: главния изчислителен център, център за здравеопазване, Западния център за обработка на данни (кооперация от тридесет института, имали достъп до компютър IBM). Освен това, шест института от Западния център за обработка на данни имаха отдалечена връзка с компютъра чрез модем, а компютърът на System Development Corporation (SDC), финансиран от IPTO, се намираше само на няколко километра от Санта Моника. IPTO поръча на UCLA да обедини тези четири центъра в първия експеримент за изграждане на компютърна мрежа. По-късно, според плана, връзката с Беркли щеше да може да проучи проблемите, свързани с предаването на данни на големи разстояния.
Въпреки обещаващата ситуация, проектът се провали и мрежата никога не беше построена. Директорите на различните центрове на UCLA не се доверяваха един на друг и не вярваха в проекта, поради което отказаха да предадат контрол над изчислителните ресурси на потребителите помежду си. IPTO практически нямаше лостове за влияние върху тази ситуация, тъй като нито един от изчислителните центрове не получаваше пари от ARPA. Тази политическа проблема подчертава един от основните въпроси в историята на интернет. Как е възможно да убедиш различни участници, че организирането на връзка помежду им и кооперацията работят в полза на всички страни, е много трудно, как изобщо се появи интернет? В следващите статии неведнъж ще се връщаме към тези въпроси.
Втората опит за IPTO да изгради мрежа се оказа по-успешна, вероятно, защото беше значително по-малка – това беше проста експериментална проверка. През 1965 година психологът и ученик на Ликлайдер на име Том Мерил напусна лабораторията на Линкълн, за да се опита да спечели от всеобщата суета около интерактивните компютри, започвайки собствен бизнес за предоставяне на споделен достъп. Въпреки че не успя да привлече достатъчно платени клиенти, той започна да търси други източници на доход, и в крайна сметка предложи на IPTO да го наеме за проучване на компютърни мрежи. Новият директор на IPTO, Айвън Сазърленд, реши да привлече крупна и уважавана фирма като партньор, и предаде подизпълнението на работата на компанията на Мерил чрез лабораторията на Линкълн. От страна на лабораторията, проектът беше поверен на друг стар колега на Клейнрок, Лорънс (Лари) Робъртс.
Робъртс, будейки се студент в MIT, стана умел в работата с компютъра TX-0, построен от лабораторията на Линкълн. Той с часове загледан с fascination пред светещия екран на конзолата, и в крайна сметка написа програма, която (зле) разпознаваше ръкописни символи чрез невронни мрежи. Както и Клейнрок, той в крайна сметка започна да работи в лабораторията за аспирантски заслуги, решавайки задачи, свързани с компютърна графика и компютърно зрение, например, разпознаване на ръбове и генериране на триизмерни изображения, на по-голямата и мощна TX-2.
През по-голямата част от 1964 година Робертс основно се концентрира на работа с изображения. След това обаче среща Лик. През ноември същата година той посещава конференция за бъдещето на компютрите, спонсорирана от BBC, провеждаща се в санаториум с горещи извори в Хомстед, Западна Вирджиния. Там той разговаря до късна нощ с останалите участници в конференцията и за първи път чува как Лик представя идеята си за междубордовата мрежа. У Робертс нещо се раздвижва в главата му – той отлично се справя с обработката на компютърна графика, но по същество е ограничен само с един уникален компютър TX-2. Дори и да можеше да сподели софтуера си, никой друг не би могъл да го използва, тъй като никой не притежаваше еквивалентно оборудване за изпълнението му. Единственият начин да разшири влиянието на работите си за него беше да разказва за тях в научни труда, в надеждата, че някой ще може да ги възпроизведе някъде другаде. Той реши, че Лик е прав – мрежата беше именно следващата стъпка, която трябваше да бъде направена за ускоряване на изследванията в областта на компютърните технологии.
И Робертс в крайна сметка започва да работи с Мерил, опитвайки се да свърже TX-2 от Линкълнската лаборатория с компютъра SDC в Санта Моника, Калифорния, през телефонна линия, минаваща през цялата страна. В експерименталния проект, изглеждащ сякаш е копиран от доклада на Лик за "междубордова мрежа", те планират да накарат TX-2 да спре работа в средата на изчисленията, да използва автоматичен набирач за повикване на SDC Q-32, да стартират на този компютър програма за умножение на матрици и след това да продължат първоначалните изчисления, използвайки отговора му.
Освен смисъла от използването на скъпа и напреднала технология за предаване на резултатите от най-простата математическа операция през целия континент, трябва да се отбележи и ужасно малката скорост на този процес поради използването на телефонната мрежа. За осъществяване на обаждане е било необходимо да се настрои специална връзка между обаждащия се и получателя, която обикновено минавала през няколко различни телефонни станции. През 1965 година практически всички те били електромеханични (точно през тази година AT&T пуснала първата напълно електрическа станция в град Сакасуна, Ню Джърси). Магнити преместили метални блокчета от едно място на друго, за да осигурят контакт във всеки от възлите. Целият процес отнемал няколко секунди, през които TX-2 било принудено просто да седи и чака. Освен това, линиите, отлично пригодени за разговори, били твърде шумни за предаване на отделни битове и осигурявали много малка пропускателна способност (няколко стотин бита в секунда). За наистина ефективна междублокова интерактивна мрежа бил нужен друг подход.
Експериментът на Мерил-Робъртс не продемонстрирал практичността или полезността на междуградската мрежа, показвайки само нейната теоретична жизнеспособност. Но дори и това се оказало достатъчно.
Решение
В средата на 1966 Робърт Тейлър стана новият, трети директор на IPTO, след Айвън Сазърленд. Той бил ученик на Ликлайдър, също психолог, и се присъединил към IPTO, благодарение на предходното си управление на изследванията в компютърните технологии в НАСА. Очевидно, почти веднага след пристигането си, Тейлър решил, че е време да осъществи мечтата за междублоковата мрежа; именно той стартира проекта, дал начало на ARPANET.
Паритеството на ARPA все още течеше, така че Тейлър нямаше проблеми с получаването на допълнително финансиране от шефа си, Чарлз Херцфелд. Въпреки това, този подход носеше значителен риск от провал. Освен това, през 1965 година броят на линиите, свързващи противоположните краища на страната, беше доста малък, а никой преди това не се опитвал да направи нещо подобно на ARPANET. Можем да си спомним и за други ранни експерименти по изграждане на компютърни мрежи. Например, Принстън и Карнеги-Мелън изградиха мрежа от компютри с общ достъп в края на 1960-те съвместно с IBM. Основната разлика на този проект беше неговата хомогенност – в него се използваха напълно идентични по хардуер и софтуер компютри.
От друга страна, ARPANET трябваше да се справи с разнообразие. Към средата на 1960-те IPTO финансираше над десет организации, всяка от които разполагаше с компютър, а те работеха на различен хардуер и софтуер. Възможността за споделяне на софтуер рядко съществуваше дори между различни модели на един производител – такова нещо беше осъществено само с най-новата линия IBM System/360.
Разнообразието на системите представляваше риск, който добавяше значителна техническа сложност при разработването на мрежата и възможност за разделяне на ресурсите по подобие на Ликлайдър. Например, в Университета на Илинойс по време на ARPA се строеше масивен суперкомпютър . Тейлър смяташе, че е малко вероятно местните потребители от Урбана-Кампейн да могат да използват напълно ресурсите на тази огромна машина. Дори системи с много по-скромен мащаб – TX-2 в Лабораторията на Линкълн и Sigma-7 в UCLA – обикновено не можеха да споделят софтуер помежду си поради фундаментална несъвместимост. Възможността да се преодолеят тези ограничения, получавайки пряк достъп до софтуера на един възел, докато се намираме в друг, беше привлекателна.
В работата, описваща този мрежов експеримент, Мерил и Робъртс предположиха, че подобен обмен на ресурси ще доведе до нещо като рикардовско за изчислителните възли:
Настройването на мрежата може да доведе до определена специализация на сътрудничещите възли. Ако определен възел Х, поради наличие на специфичен софтуер или оборудване, например, особено преуспее в инвертиране на матрици, можем да очакваме, че потребителите на другите възли в мрежата ще използват тази възможност, инвертирайки своите матрици на възел Х, вместо да правят това на своите домашни компютри.
Тейлър имаше още един мотив за реализиране на мрежа с разделени ресурси. Закупуването на нов компютър за всяка нова единица от IPTO, която имаше всички възможности, които биха могли да бъдат нужни на изследователите в този възел, беше скъпо, и тъй като портфолиото на IPTO нарастваше с нови възли, бюджетът се разширяваше опасно. Свързвайки всички финансирани системи на IPTO в една мрежа, ще бъде възможно да се предоставят на новите получатели на грантове по-скромни компютри или дори да не се купуват. Те могат да използват необходимите им компютърни ресурси на отдалечени възли с изобилие от ресурси, а цялата мрежа да работи като обществен резервоар за софтуер и оборудване.
След старта на проекта и осигуряването на неговото финансиране, последният значителен принос на Тейлър в ARPANET беше изборът на човек, който да се заеме с разработката на системата и да се увери, че тя ще бъде реализирана. Очевидният избор беше Робъртс. Неговите инженерни умения не подлежат на съмнение, той вече беше уважаван член на изследователската общност на IPTO, и беше един от малкото хора, имали реален опит в разработването и създаването на компютърни мрежи, работещи на големи разстояния. Затова през есента на 1966 година Тейлър се обади на Робъртс и го помоли да дойде от Масачусетс, за да работи по ARPA във Вашингтон.
Но да го примамим, се оказа сложно. Много научни ръководители в IPTO скептично се отнасяха към управлението на Робърт Тейлър, смятайки го за недостатъчно сериозен. Да, Ликлайдер също беше психолог, нямаше инженерно образование, но поне имаше докторска степен и определени заслуги като един от бащите на интерактивните компютри. Тейлър беше непознат човек с магистърска степен. Как ще може да ръководи сложната техническа работа в IPTO? Робъртс също беше сред тези скептици.
Но комбинацията от пръчка и морков свърши своята работа (повечето източници сочат, че преобладаваха пръчките с почти никакви моркови). От една страна, Тейлър оказа известно натиск върху началника на Робъртс в лабораторията в Линкълн, напомняйки му, че голяма част от финансирането на лабораторията сега идва от ARPA и затова той трябва да убеди Робъртс в предимствата на това предложение. От друга страна, Тейлър предложи на Робъртс новосъздадената титла „старши учен“, който ще докладва пряко на заместник-директора на ARPA, а също така ще стане наследник на Тейлър на поста директор. При тези условия Робъртс се съгласи да се заеме с проекта ARPANET. Време е да превърнем идеята за споделяне на ресурси в реалност.
Какво още да прочетете
- Janet Abbate, Изобретяването на интернет (1999)
- Кейти Хафнер и Матю Лион, Къде вещиците остават да стоят будни късно (1996)
- Артур Норберг и Джули О'Нийл, Преобразуване на компютърната технология: Обработка на информация за Пентагона, 1962-1986 (1996)
- М. Мичъл Уолдроп, Мечтата машина: Дж. К. Р. Ликлайдер и революцията, която направи компютрите лични (2001)
Източник: habr.com
