Други статии от цикъла:
- История на релето
- История на електронните компютри
- История на транзистора
- История на интернет
През първата половина на 70-те години екологията на компютърните мрежи се отдели от своя предшественик ARPANET и се разрасна в няколко различни измерения. Потребителите на ARPANET откриха ново приложение, електронната поща, която стана основна дейност в мрежата. Предприемачи започнаха да създават свои собствени версии на ARPANET, за да обслужват комерсиалните потребители. Изследователи от цял свят, от Хаваите до Европа, разработваха нови типове мрежи, за да задоволят нуждите или да поправят пропуските, които не бяха взети под внимание от ARPANET.
Почти всички участници в този процес се отклониха от първоначално поставената цел на ARPANET – да осигури общ достъп до изчислителни машини и програми за разнороден спектър изследователски центрове, всеки от които разполагаше със свои специфични ресурси. Компютърните мрежи се превърнаха предимно в средство за свързване на хора помежду им или с отдалечени системи, които служат като източник или сметище на четима информация, например, с информационни бази данни или принтери.
Тази възможност беше предвидена от Ликлайдер и Робърт Тейлър, макар че те не целяха именно това, когато стартираха първите мрежови експерименти. В тяхната статия от 1968 година „Компютърът като комуникационно устройство“ липсва енергия и извечната привлекателност на пророческата веха в историята на компютрите, както можем да я намерим в статии на Венивара Буш „Как можем да мислим“ или на Тюринг „Изчислителни машини и интелект“. Въпреки това, тя съдържа пророчески фрагмент относно тъканта на социалното взаимодействие, която се плете от компютърни системи. Ликлайдер и Тейлър описаха близкото бъдеще, в което:n/a
n/a
В мрежата ще бъдат достъпни функции и услуги, за които ще можете да се абонирате, както и други услуги, от които ще се възползвате при необходимост. В първата група ще влязат консултации по инвестиции и данъци, извличане на информация от вашата област на дейност, обяви за културни, спортни и развлекателни събития, съответстващи на вашите интереси и т.н.
(Вярно, също така в тяхната статия беше описано как на планетата ще изчезне безработицата, тъй като в крайна сметка всички хора ще станат програмисти, обслужващи нуждите на мрежата, и ще се занимават с интерактивна отстраняване на грешки в програмите.)
Първият и най-важен компонент на това управлявано от компютри бъдеще – електронната поща – се разпространи вирусно по ARPANET през 1970-те години, започвайки да завладява целия свят.
За да разберем как се развива електронната поща в ARPANET, първо трябва да разберем какво важно изменение завладя изчислителните системи на цялата мрежа в началото на 1970-те. Когато ARPANET беше замислен за първи път в средата на 1960-те, оборудването и управляващите програми, стоящи на всяка от точките, почти не бяха свързани помежду си. Много точки се концентрираха на специализирани, съществуващи в единствено число системи, например Multics в MIT, TX-2 в Линкълнската лаборатория, ILLIAC IV, който се строеше в Иллинойския университет.
Но вече през 1973 година ландшафтът на компютърните системи, свързани с мрежата, придоби значително единство, благодарение на бясния 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 Линкълнската лаборатория). DEC разработи мейнфрейм , излязъл през 1968 година и осигуряващ надеждна работа на споделено време за малки организации, предоставяйки цял набор от инструменти и програмни езици, вградени в него за улесняване на адаптацията на системата към конкретни нужди. Именно това беше необходимо на научните центрове и изследователските лаборатории по онова време.
Вижте колко много PDP има тук!
Компания BBN, която отговаряше за поддръжката на ARPANET, направи комплекта още по-привлекателен, създавайки операционна система Tenex, която добави странична виртуална памет в PDP-10. Това сериозно опрости управлението и използването на системата, тъй като вече не беше необходимо да се съобразяват стартираните програми с наличния обем памет. BBN разпространяваше Tenex безплатно на други възли ARPA и скоро тази ОС стана доминираща в мрежата.
Но как всичко това е свързано с електронната поща? Потребителите на системи с времево разделение вече бяха запознати с електронните съобщения, тъй като в края на 60-те повечето от тези системи предлагаха пощенски кутии от всякакъв род. Те осигуряваха някакъв вид вътрешна поща и писмата можеха да се обменят само между потребители 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 създателите на Tenex. Той вече беше написал програмата SNDMSG за изпращане на поща до друг потребител на същата система Tenex и програмата CPYNET за изпращане на файлове по мрежата. Просто трябваше да включи малко въображение и той успя да види как да комбинира двете тези програми за създаване на мрежова поща. В предишните програми за обозначаване на получателя беше нужно 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 така получи уникален за цялата мрежа адрес на електронна поща (преди символа @ рядко се използваше, основно за обозначаване на цени: 4 сладкиши @ $2 за парче).
Рей Томлинсън в по-късните години, на фона на характерния му знак @
Томлинсън започва да тества новата си програма на локален ниво през 1971 година, а през 1972 година мрежовата версия SNDMSG е включена в новото издание на Tenex, което позволява на пощата Tenex да излезе извън един узел и да се разпространи в цялата мрежа. Множеството машини, работещи под управлението на Tenex, осигуряват достъп на хибридната програма на Томлинсън до значителна част от потребителите на ARPANET и имейлът бързо набира популярност. Бързо след това ръководителите на ARPA включват използването на имейл в ежедневието си. Стивън Лукасик, директор на ARPA, е един от първите потребители, заедно с Лари Робъртс, който все още е ръководител на отдела за компютърни технологии в агенцията. Тази практика неизбежно преминава и към техните подчинени и скоро имейлът става един от основните факти в живота и културата на ARPANET.
Пощенската програма на Томлинсън вдъхновява множество различни имитации и нови разработки, тъй като потребителите търсят начини за подобряване на основната й функционалност. По-голямата част от ранните иновации се фокусират върху отстраняването на недостатъците в програмата за четене на писма. Когато пощата излиза извън рамките на един компютър, обемът на получаваните писма от активни потребители започва да нараства заедно с разширяването на мрежата, а традиционният подход към входящите писма като към обикновен текст спира да бъде ефективен. Самият Лари Робъртс, не успявайки да се справи с наплива от входящи съобщения, написва собствена програма за работа с папката „входящи“ на име RD. Но в средата на 1970-те години, с голямо предимство по популярност, водеща е програмата MSG, написана от Джон Витал от Южнокалифорнийския университет. Функцията за автоматично запълване на полетата за заглавие и получател на изходящо съобщение с данни от входящото съобщение си приемаме за даденост. Но именно програмата MSG на Витал за първи път предлага тази удивителна възможност за „отговор“ на писмо през 1975 година; тя също е част от комплекта програми за Tenex.
Разнообразието на подобни опити наложи необходимостта от въвеждане на стандарти. И това беше първият, но далеч не последният случай, когато компютърната мрежова общност трябваше да разработи стандарти постфактум. В противовес на основните протоколи на ARPANET, преди да бъдат установени каквито и да е стандарти, в дивата природа вече съществуваше множество варианти за имейл. Неизбежно възникнаха противоречия и политически търкания, съсредоточени около основните документи, описващи имейл стандарта, RFC 680 и 720. В частност, потребителите на операционни системи, различни от Tenex, се дразнеха от факта, че предположенията в предложенията бяха обвързани с особеностите на Tenex. Конфликтът никога не е бил твърде остър – всички потребители на ARPANET в 1970-те години все още бяха част от едно относително малко научно общество, така че разногласията не бяха чак толкова големи. Въпреки това, това беше пример за бъдещи битки.
Неочакваният успех на имейла стана най-важното събитие в развитието на програмния слой на мрежата през 1970-те години – най-абстрактният слой, отделен от физическите детайли на мрежата. В същото време други хора решиха да преформулират основния слой 'комуникация', в който битовете преминаваха от една машина на друга.
ALOHA
През 1968 година в Хавайския университет от Калифорния пристигна Норма Абрамсон, за да заеме съвместна длъжност на професор по електротехника и компютърни науки. Неговият университет имаше основен кампус на Оаху и допълнителен в Хило, както и няколко обществени колежа и изследователски центрове, разпръснати из островите Оаху, Кауаи, Мауи и Хавай. Между тях имаше стотици километри вода и планински терен. На основния кампус работеше мощен IBM 360/65, но поръчването на AT&T за специална линия, свързваща терминал в един от обществените колежи, не беше толкова лесно, колкото на континента.
Абрамсон беше експерт по радиолокационни системи и теория на информацията, и известно време работеше като инженер в компанията Hughes Aircraft в Лос Анджелис. Новата му среда, с всички физически проблеми, свързани с проводимата предаване на данни, вдъхнови Абрамсон за нова идея – какво, ако радиото е по-добрият начин за свързване на компютри, отколкото телефонната система, която всъщност беше разработена за предаване на глас, а не на данни?
За да провери идеята си и да създаде система, наречена от него ALOHAnet, Абрамсон получи финансиране от Боб Тейлър от ARPA. Първоначално това не беше мрежа за компютри, а среда за свързване на отдалечени терминали с единствена система за разпределение на време, разработена за компютър IBM, разположен в кампуса на Оаху. Както и в ARPANET, съществуваше посветен мини-компютър за обработка на пакетите, получавани и изпращани от машината 360/65 – Menehune, хавайският еквивалент на IMP. Въпреки това ALOHAnet не усложняваше живота си, маршрутизирайки пакети между различни точки, каквато система се използваше в ARPANET. Вместо това всеки терминал, желаещ да изпрати съобщение, просто го изпращаше в ефира на определена честота.
ALOHAnet беше напълно развита в края на 1970-те, с няколко компютъра в мрежата.
Традиционният инженерен метод за обработка на подобна обща честотна лента е бил да я разделят на участъци с времево разделение или честоти и да назначат по един участък на всеки терминал. Но за обработка на съобщения от стотици терминали по тази схема би трябвало да се ограничи всеки от тях до малка част от наличната пропускателна способност, докато на практика само няколко от тях могат да бъдат активни едновременно. Вместо това Абрамсон решава да не ограничава терминалите в изпращането на съобщения едновременно. Ако две или повече съобщения се припокриват, централният компютър разпознава това благодарение на кодовете за корекция на грешки и просто не приема тези пакети. Не получавайки потвърждение за получаването на пакетите, изпращачите опитват да ги изпратят отново след изтичане на случайно количество време. Абрамсон изчислява, че така простият протокол на работа може да поддържа до стотици терминали, работещи едновременно, и поради многото припокривания на сигналите ще бъде изразходвана 15% от пропускателната способност на лентата. Въпреки това, неговите изчисления показват, че с увеличаването на мрежата цялата система ще се срине в хаос от шум.
Офис на бъдещето
Концепцията за "пакетно широковещаване" на Абрамсон в началото не предизвика много шум. Но след няколко години тя се възроди — вече на континента. Това беше свързано с новия изследователски център на Xerox в Пало Алто (PARC), който се откри през 1970 г., точно до Университета Стенфорд, в района, който не много преди това бяха нарекли "Силиконовата долина". Някои патенти на Xerox за ксерография скоро щяха да изтекат, затова компанията рискуваше да попадне в капан на собствения си успех, без да се адаптира поради нежелание или невъзможност да се приспособи към разцвета на компютърните технологии и интегралните схеми. Джак Голдман, ръководител на изследователския отдел на Xerox, убеди големите началници, че новата лаборатория — отделена от влиянието на главната квартира, разположена в комфортен климат с добри заплати — ще привлече нужния талант, за да остане компанията на преден план в прогреса, разработвайки информационната архитектура на бъдещето.
PARC определено успя да привлече най-добрите таланти в сферата на информатиката, не само поради условията на работа и щедрите заплати, но и благодарение на присъствието на Робърт Тейлър, който през 1966 г. стартира проекта ARPANET като ръководител на отдела на ARPA за технологии за обработка на информация. , импулсивен и амбициозен млад инженер и специалист по информатика от Бруклин, бе един от онези, които попаднаха в PARC благодарение на връзките си с ARPA. Той се присъедини към лабораторията през юни 1972 г. след като работи на половин работен ден за ARPA, изобретявайки интерфейс за свързване на MIT с мрежата. Работейки в PARC, той остана „посредник“ на ARPANET – пътуваше из страната, помагайки за свързването на нови точки към мрежата и да се подготви за презентацията на ARPA на международната конференция по компютърна свързаност през 1972 г.
Сред проектите, движещи се в PARC по времето на пристигането на Меткалф, бе предложен от Тейлър план за свързване на десетки, дори стотици малки компютри към мрежата. Година след година цените и размерите на компютрите намаляваха, подчинявайки се на непокорния . Инженерите от PARC, гледащи напред, предсказаха, че в не много далечно бъдеще всеки офисен работник ще има свой собствен компютър. В рамките на тази идея те разработиха и създадоха персоналния компютър Alto, копия от който разпределиха на всеки изследовател в лабораторията. Тейлър, който през предходните пет години само укрепи信信信信信信信信信信信信信信信信信信信信信信信信信信信信信信信信信信信信信信信信信信信信信信信信信信信信信信信信信信信тоя желание за полезността на компютърната мрежа, също желаеше да свърже всички тези компютри заедно.
Alto. Самият компютър е долу, в шкафче с размерите на мини-хладилник.
Когато пристигна в PARC, Меткалф пое задачата да свърже принадлежащия на лабораторията клон на PDP-10 към ARPANET и бързо си спечели репутация на „мрежов специалист“. Затова, когато на Тейлър му трябваше мрежа от Alto, неговите помощници се обърнаха към Меткалф. Както компютрите в ARPANET, компютрите Alto в PARC практически нямаха какво да си кажат един на друг. Затова, интересната употреба на мрежата отново стана задачата за осъществяване на комуникация 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 когерентен лазерен лъч може да се използва за деактивиране на електрическия заряд на ксерографския барабан, точно както разсеяният светлинен лъч, използван в фотокопирането до този момент. Лъчът, правилно модулиран, може да нарисува изображение с произволна детайлност върху барабана, което след това може да бъде пренесено на хартия (тъй като само незаредените части на барабана улавят тонера). Машина, управлявана от компютър, ще може да генерира всякакви комбинации от изображения и текст, каквито само могат да се появят в съзнанието на човек, а не просто да възпроизвежда съществуващи документи, както фотокопирната машина. Въпреки това, дивашките идеи на Старкуезер не получиха подкрепа нито от неговите колеги, нито от неговите началства в Уебстър, затова той се прехвърли в PARC през 1971 г., където срещна много по-заинтересована аудитория. Възможността на лазерния принтер да отпечатва произволни изображения проби в идеалната партньорска връзка с работната станция Alto, чиято пикселна монохромна графика. С помощта на лазерния принтер половин милион пиксела на дисплея на потребителя можеше да бъде пряко изведено на хартия с идеална яснота.
Битово изображение на Alto. Нищо подобно не е виждано на компютърни дисплеи преди.
Около година по-късно Старкуезер, с помощта на още няколко инженери от PARC, отстрани основните технически проблеми и построи работен прототип на лазерния принтер на шасито на работната коня Xerox 7000. Страниците се разпечатваха с такава скорост – по парче в секунда – и с резолюция от 500 точки на инч. Генераторът на символи, вграден в принтера, печаташе текст с предварително зададени шрифтове. Произволни изображения (различни от тези, които могат да се създадат от шрифтовете) не се поддържаха все още, така че мрежата не трябваше да предава 25 млн битове в секунда за принтера. Въпреки това, за да се заеме напълно принтерът, би била необходима невероятна за онези времена пропускателна способност на мрежата – когато 50 000 бита в секунда бяха пределът на възможностите на ARPANET.
Лазерен принтер PARC от второ поколение, Dover (1976)
Мрежа Alto Aloha
Как Меткалф успя да запълни тази пропаст в скоростта? Ето, връщаме се към ALOHAnet – както се оказа, Меткалф разбираше повече от всеки друг в пакетното широковещание. Година преди това, през лятото, докато беше във Вашингтон с Стив Крокер по работа за ARPA, Меткалф проучи материалите от общата есенна компютърна конференция и попадна на работата на Абрамсон относно ALOHAnet. Той веднага осъзна гениалността на основната идея и това, че нейното реализиране не е било достатъчно добро. Внасяйки някои промени в алгоритъма и неговите предположения – например, накарайки изпращачите първо да слушат етер, очаквайки да се освободи канала, преди да се опитат да изпратят съобщения, както и експоненциално увеличавайки интервала за повторно предаване в случай на запушен канал – той успя да постигне 90% използване на честотната лента, а не 15%, както излизаше от изчисленията на Абрамсон. Меткалф взе кратка почивка, отиде на Хаваите, където включи идеите си относно ALOHAnet в преработен вариант на дисертацията си, след като Харвард отказа първоначалната версия заради 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 година, той я преименува в Ether Net [ефирна мрежа], направявайки позоваване на светлинния етер, физическа идея от XIX век за субстанция, пренасяща електромагнитно излъчване. "Това ще помогне за разпространението на мрежата, – пише той, – и кой знае какви още методи за предаване на сигнала ще се окажат по-добри от кабела за широковещателна мрежа; може би това ще са радиовълни, телефонни проводници, електричество, кабелна телевизия с честотно компресиране, микровълни или комбинации от тях."
Проект на докладна записка на Меткалф от 1973 година
От юни 1973 г. Меткалф работи с друг инженер от PARC, Дейвид Бугс, за реализирането на концепцията на нова високоскоростна мрежа в работеща система. Вместо да предава сигнали по въздуха, както прави ALOHA, той ограничава радиочестотния спектър до коаксиален кабел, което радикално увеличава пропускателната способност в сравнение с ограничената честотна лента на Menehune. Самата предавателна среда е напълно пасивна и не изисква рутиране на съобщения с маршрутизатори. Тя е евтина и лесно позволява свързването на стотици работни станции – инженерите на PARC просто провели коаксиален кабел през сградата и добавяли подключения, когато е необходимо – и е способна да предава до три милиона бита в секунда.
Робърт Меткалф и Дейвид Бугс, 1980-те години, няколко години след като Меткалф основа 3Com за продажба на технологията Ethernet
До есента на 1974 г. в Пало Алто бе разположен и работеше завършен прототип на офиса на бъдещето – първата партида компютри Alto, с програми за рисуване, имейл и текстови процесори, прототип на принтер от Старкуезер и Ethernet мрежа, която свързва всичко това. Централният файлов сървър, който съхраняваше данни, които не можеха да се поберат на локалния диск на Alto, беше единственият общ ресурс. Поначало PARC предложи Ethernet контролера като допълнителен аксесоар за Alto, но когато системата заработи, стана ясно, че той беше необходима част; по коаксиала тече постоянен поток от съобщения, много от които излизат от принтера – технически отчети, докладни записки или научни трудове.
Паралелно с разработките на Alto, друг проект от PARC се опита да напредне в нова посока с идеи за разделяне на ресурсите. „Онлайн офисна система PARC“ (POLOS), разработена и реализирана от Бил Инглиш и други участници от проекта на Дъг Енгелбарт „Онлайн система“ (NLS) на Стенфордския изследователски институт, се състоеше от мрежа от миникомпютри Data General Nova. Вместо да посвети всяка отделна машина на конкретни нужди на потребителя, в POLOS задачите се разпределяха между тях, за да обслужват интересите на системата като цяло по най-ефективен 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 прекалено големи и схемата се срина под собственото си тежест.
Междувременно, нищо друго не показваше емоционалното отхвърляне на мрежовия подход с разделяне на ресурсите от Тейлър по-добре от неговото приемане на проекта Alto. Алан Кей, Батлър Лемпсън и другите създатели на Alto донесоха цялата изчислителна мощ, която потребителят може да нуждае, на независимия си компютър на бюрото, който не трябваше да споделя с никого. Функцията на мрежата не беше да осигури достъп до разнообразие от компютърни ресурси, а да предава съобщения между тези независими острови или да ги съхранява на някакъв далечен бряг – за печат или дългосрочно архивиране.
Въпреки че и имейлът, и ALOHA бяха разработени под патронажа на ARPA, появата на Ethernet стана едно от няколките явления от 70-те години, които показаха, че компютърните мрежи станаха твърде големи и разнообразни, за да може една компания да доминира в тази сфера, и това свойство ще проследим в следващата статия.
Какво още да прочетете
- Майкъл Хилциг, Дилърите на светлина (1999)
- Джеймс Пелти, История на компютърните комуникации, 1968-1988 (2007) [http://www.historyofcomputercommunications.info/]
- М. Мичъл Уолдруп, Машината на мечтите (2001)
Източник: habr.com
