Dijagram računarske mreže ARPA za jun 1967. Prazan krug je računar sa zajedničkim pristupom, krug sa linijom je terminal za jednog korisnika
Ostali članci iz serije:
- Istorija štafete
- Istorija elektronskih računara
- Istorija tranzistora
- Internet istorija
Do kraja 1966 novcem ARPA-e pokrenuo je projekat povezivanja mnogih računara u jedan sistem, inspirisan idejom “» .
Taylor je prenio odgovornost za izvođenje projekta u sposobne ruke . U godini koja je uslijedila, Roberts je donio nekoliko kritičnih odluka koje će odjeknuti kroz tehničku arhitekturu i kulturu ARPANET-a i njegovih nasljednika, u nekim slučajevima u narednim decenijama. Prva odluka po važnosti, iako ne u hronologiji, bila je određivanje mehanizma za usmjeravanje poruka s jednog računala na drugi.
problem
Ako računar A želi da pošalje poruku računaru B, kako ta poruka može da pronađe put od jednog do drugog? U teoriji, svakom čvoru u komunikacijskoj mreži možete dopustiti da komunicira sa svakim drugim čvorom povezivanjem svakog čvora sa svakim čvorom fizičkim kablovima. Da bi komunicirao sa B, računar A će jednostavno poslati poruku duž odlaznog kabla koji ga povezuje sa B. Takva mreža se zove mesh mreža. Međutim, za bilo koju značajnu veličinu mreže, ovaj pristup brzo postaje nepraktičan jer se broj veza povećava kao kvadrat broja čvorova (kao (n2 - n)/2 da budemo precizni).
Stoga je potreban neki način konstruisanja rute poruke, koji bi je, po dolasku poruke u međučvor, poslao dalje do cilja. Početkom 1960-ih godina postojala su dva osnovna pristupa rješavanju ovog problema. Prvi je metoda memorisanja i prosljeđivanja poruka. Ovaj pristup je koristio telegrafski sistem. Kada je poruka stigla u posredni čvor, bila je tamo privremeno pohranjena (obično u obliku papirne trake) sve dok se nije mogla prenijeti dalje do cilja, ili do drugog srednjeg centra koji se nalazi bliže meti.
Onda je došao telefon i bio je potreban novi pristup. Kašnjenje od nekoliko minuta nakon svake izgovorene telefonske riječi, koju je trebalo dešifrirati i prenijeti na odredište, davalo bi osjećaj razgovora sa sagovornikom koji se nalazi na Marsu. Umjesto toga, telefon je koristio prebacivanje kola. Pozivalac je svaki poziv započeo slanjem posebne poruke u kojoj je naznačio koga želi da pozove. Prvo su to radili tako što su razgovarali sa operaterom, a zatim birali broj, koji je obrađen automatskim uređajima na centrali. Operater ili oprema uspostavili su namjensku električnu vezu između pozivatelja i pozvane strane. U slučaju međugradskih poziva, ovo bi moglo zahtijevati nekoliko iteracija povezivanja poziva preko više prekidača. Kada je veza uspostavljena, sam razgovor je mogao da počne, a veza je ostala sve dok je jedna od strana nije prekinula prekidom veze.
Digitalna komunikacija, za koju je odlučeno da se koristi u ARPANET-u za povezivanje računara koji rade po shemi , koristio karakteristike i telegrafa i telefona. S jedne strane, poruke podataka su se prenosile u zasebnim paketima, kao na telegrafu, a ne kao neprekidni razgovori na telefonu. Međutim, ove poruke mogu biti različitih veličina za različite svrhe, od naredbi konzole dužine nekoliko znakova, do velikih datoteka podataka koje se prenose s jednog računala na drugi. Ako su fajlovi kasnili u tranzitu, niko se na to nije žalio. Ali daljinska interaktivnost zahtijevala je brz odgovor, poput telefonskog poziva.
Jedna bitna razlika između računarskih mreža podataka s jedne strane, i telefona i telegrafa s druge strane, bila je osjetljivost na greške u podacima koje mašine obrađuju. Promena ili gubitak tokom prenosa jednog znaka u telegramu, ili nestanak dela reči u telefonskom razgovoru teško da može ozbiljno da poremeti komunikaciju dvoje ljudi. Ali ako bi šum na liniji prebacio jedan bit sa 0 na 1 u naredbi poslanoj udaljenom računaru, mogao bi potpuno promijeniti značenje naredbe. Zbog toga je svaka poruka morala biti provjerena da li ima grešaka i ponovo poslati ako je pronađena. Takvo ponavljanje bi bilo preskupo za velike poruke i vjerojatnije je da će uzrokovati greške jer im je za prijenos bilo potrebno više vremena.
Rješenje ovog problema došlo je kroz dva nezavisna događaja koji su se desili 1960. godine, ali su onaj koji je uslijedio kasnije prvi primijetili Larry Roberts i ARPA.
Sastanak
U jesen 1967. Roberts je stigao u Gatlinburg, Tennessee, izvan šumovitih vrhova Great Smoky Mountains, da dostavi dokument koji opisuje planove mreže ARPA-e. Radio je u Uredu za tehnologiju obrade informacija (IPTO) skoro godinu dana, ali mnogi detalji mrežnog projekta su još uvijek bili vrlo nejasni, uključujući rješenje problema rutiranja. Osim nejasnih referenci na blokove i njihove veličine, jedina referenca na to u Robertsovom radu bila je kratka i izbjegavajuća primjedba na samom kraju: „Čini se da je potrebno održavati povremeno korištenu komunikacijsku liniju kako bi se dobili odgovori u jednoj desetini prema jedan. drugi put potreban za interaktivni rad. Ovo je veoma skupo u smislu mrežnih resursa, a ukoliko ne budemo mogli da telefoniramo brže, prebacivanje poruka i koncentracija će postati veoma važni za učesnike u mreži.” Očigledno, do tada Roberts još nije odlučio da li da napusti pristup koji je koristio sa Tomom Marrillom 1965. godine, odnosno povezivanje računara preko komutirane telefonske mreže pomoću automatskog biranja.
Igrom slučaja, na istom simpozijumu je bila prisutna još jedna osoba sa mnogo boljom idejom za rješavanje problema rutiranja u mrežama podataka. Roger Scantlebury prešao je Atlantik, stigavši iz Britanske nacionalne fizičke laboratorije (NPL) sa izvještajem. Scantlebury je odveo Robertsa u stranu nakon njegovog izvještaja i ispričao mu svoju ideju. . Ovu tehnologiju je razvio njegov šef u NPL-u, Donald Davis. U Sjedinjenim Državama, Davisova dostignuća i istorija su slabo poznati, iako je u jesen 1967. Davisova grupa u NPL-u bila najmanje godinu dana ispred ARPA-e sa svojim idejama.
Davis je, kao i mnogi rani pioniri elektronskog računarstva, po obrazovanju bio fizičar. Diplomirao je na Imperial College London 1943. u dobi od 19 godina i odmah je regrutovan u tajni program nuklearnog oružja kodnog imena . Tamo je nadgledao tim ljudskih kalkulatora koji su koristili mehaničke i električne kalkulatore da brzo proizvedu numerička rješenja problema vezanih za nuklearnu fuziju (njegov supervizor je bio , njemački fizičar iz inostranstva koji je u to vrijeme već počeo prenositi tajne nuklearnog oružja u SSSR). Nakon rata je od matematičara Johna Womersleya čuo za projekat koji je vodio u NPL-u - bilo je to stvaranje elektronskog računara koji je trebao obavljati iste proračune mnogo većom brzinom. nazvan ACE, "automatski računarski motor".
Davis je odmah prihvatio tu ideju i potpisao ugovor sa NPL što je brže mogao. Pošto je doprineo detaljnom dizajnu i konstrukciji ACE računara, ostao je duboko uključen u oblast računarstva kao vođa istraživanja u NPL-u. Godine 1965. slučajno je bio u Sjedinjenim Državama na stručnom sastanku koji se odnosio na njegov rad i iskoristio priliku da posjeti nekoliko velikih kompjuterskih sajtova koji dijele vrijeme kako bi vidio oko čega je bila frka. U britanskom računarskom okruženju, podjela vremena u američkom smislu interaktivnog dijeljenja računara od strane više korisnika nije bila poznata. Umjesto toga, podjela vremena je značila raspodjelu radnog opterećenja računara između nekoliko programa za grupnu obradu (tako da bi, na primjer, jedan program radio dok je drugi bio zauzet čitanjem trake). Tada će se ova opcija zvati multiprogramiranje.
Davisova lutanja dovela su ga do projekta MAC na MIT-u, projekta JOSS u RAND korporaciji u Kaliforniji i Dartmouth Time Sharing Systema u New Hampshireu. Na putu kući, jedan od njegovih kolega predložio je održavanje radionice o razmjeni kako bi se britanska zajednica obrazovala o novim tehnologijama o kojima su naučili u SAD-u. Davis se složio i ugostio mnoge od vodećih ličnosti u američkom računarskom polju, uključujući (kreator „Interoperabilnog sistema za dijeljenje vremena” na MIT-u) i sam Larry Roberts.
Tokom seminara (ili možda odmah nakon toga), Davis je bio pogođen idejom da se filozofija podjele vremena može primijeniti na kompjuterske komunikacijske linije, a ne samo na same računare. Računari koji dijele vrijeme daju svakom korisniku mali dio CPU vremena, a zatim se prebacuju na drugi, dajući svakom korisniku iluziju da ima svoj vlastiti interaktivni računar. Isto tako, rezanjem svake poruke na komade standardne veličine, koje je Davis nazvao "paketima", jedan komunikacijski kanal može se dijeliti među mnogim računarima ili korisnicima jednog računara. Štaviše, riješio bi sve aspekte prijenosa podataka za koje telefonski i telegrafski prekidači nisu bili pogodni. Korisnik koji koristi interaktivni terminal koji šalje kratke komande i prima kratke odgovore neće biti blokiran velikim prijenosom datoteke jer će prijenos biti razbijen na mnogo paketa. Bilo kakvo oštećenje u tako velikim porukama će uticati na jedan paket, koji se lako može ponovo prenijeti kako bi se poruka završila.
Davis je opisao svoje ideje u neobjavljenom radu iz 1966. godine, "Predlog za digitalnu komunikacijsku mrežu". U to vrijeme, najnaprednije telefonske mreže bile su na ivici kompjuterizacije komutatora, a Davis je predložio ugradnju komutacije paketa u telefonsku mrežu sljedeće generacije, stvarajući jedinstvenu širokopojasnu komunikacijsku mrežu sposobnu da opslužuje različite zahtjeve, od jednostavnih telefonskih poziva do udaljenih pristup kompjuterima. Do tada, Davis je unaprijeđen u menadžera NPL-a i formirao je digitalnu komunikacijsku grupu pod Scantleburyjem kako bi implementirao svoj projekat i napravio radni demo.
U godini koja je prethodila konferenciji u Gatlinburgu, Scantleburyjev tim je razradio sve detalje stvaranja mreže s komutacijom paketa. Neuspjeh jednog čvora mogao bi se preživjeti adaptivnim rutiranjem koje bi moglo rukovati više putanja do odredišta, a neuspjeh jednog paketa mogao bi se riješiti ponovnim slanjem. Simulacija i analiza su rekli da bi optimalna veličina paketa bila 1000 bajtova - ako ga učinite mnogo manjim, tada će potrošnja propusnog opsega linija za metapodatke u zaglavlju biti previše, mnogo više - a vrijeme odgovora za interaktivne korisnike će se povećati prečesto zbog velikih poruka.
Scantleburyjev rad uključivao je detalje kao što je format paketa...
...i analizu uticaja veličine paketa na kašnjenje mreže.
U međuvremenu, potraga Davisa i Scantleburyja dovela je do otkrića detaljnih istraživačkih radova drugog Amerikanca koji je došao na sličnu ideju nekoliko godina prije njih. Ali istovremeno , inženjer elektrotehnike u RAND Corporation, uopće nije razmišljao o potrebama korisnika računara koji dijele vrijeme. RAND je bio istraživački centar koji je finansirao Ministarstvo odbrane u Santa Monici u Kaliforniji, stvoren nakon Drugog svjetskog rata kako bi pružio dugoročno planiranje i analizu strateških problema za vojsku. Baranov cilj je bio odgoditi nuklearni rat stvaranjem visoko pouzdane vojne komunikacijske mreže sposobne preživjeti čak i nuklearni napad velikih razmjera. Takva mreža učinila bi preventivni udar SSSR-a manje atraktivnim, jer bi bilo vrlo teško uništiti sposobnost SAD-a da kao odgovor nanese više osjetljivih tačaka. Da bi to učinio, Baran je predložio sistem koji razbija poruke u ono što je on nazvao blokovima poruka koji se mogu nezavisno prenijeti preko mreže redundantnih čvorova i zatim sastaviti zajedno na krajnjoj točki.
ARPA je imala pristup Baranovim obimnim izvještajima za RAND, ali pošto oni nisu bili povezani s interaktivnim računarima, njihov značaj za ARPANET nije bio očigledan. Roberts i Tejlor ih, očigledno, nikada nisu primetili. Umjesto toga, kao rezultat jednog slučajnog susreta, Scantlebury je Robertsu predao sve na srebrnom pladnju: dobro osmišljen mehanizam za prebacivanje, primjenjivost na problem stvaranja interaktivnih kompjuterskih mreža, referentne materijale iz RAND-a, pa čak i naziv "paket". Rad NPL-a je također uvjerio Robertsa da će biti potrebne veće brzine da bi se obezbijedio dobar kapacitet, pa je svoje planove nadogradio na veze od 50 Kbps. Za kreiranje ARPANET-a, riješen je fundamentalni dio problema rutiranja.
Istina, postoji još jedna verzija porijekla ideje o komutaciji paketa. Roberts je kasnije tvrdio da je već imao slične misli u svojoj glavi, zahvaljujući radu svog kolege Lena Kleinroka, koji je taj koncept navodno opisao još 1962. godine u svojoj doktorskoj disertaciji o komunikacijskim mrežama. Međutim, nevjerovatno je teško izvući takvu ideju iz ovog rada, a osim toga, nisam mogao pronaći nijedan drugi dokaz za ovu verziju.
Mreže koje nikada nisu postojale
Kao što vidimo, dva tima su bila ispred ARPA-e u razvoju komutacije paketa, tehnologije koja se pokazala toliko efikasnom da sada leži u osnovi gotovo svih komunikacija. Zašto je ARPANET bila prva značajna mreža koja ga je koristila?
Sve je u organizacionim suptilnostima. ARPA nije imala zvaničnu dozvolu za stvaranje komunikacione mreže, ali je postojao veliki broj postojećih istraživačkih centara sa sopstvenim kompjuterima, kulturom „slobodnog” morala koja je bila praktično bez nadzora i brdima novca. Taylorov prvobitni zahtjev iz 1966. za sredstva za stvaranje ARPANET-a zahtijevao je milion dolara, a Roberts je nastavio da troši toliko svake godine od 1. nadalje da bi mreža pokrenula i pokrenula. Istovremeno, za ARPA-u je takav novac bio sitniš, pa niko od njegovih šefova nije brinuo šta Roberts radi s njim, sve dok se nekako može vezati za potrebe nacionalne odbrane.
Baran u RAND-u nije imao ni ovlasti ni ovlaštenja da bilo šta učini. Njegov rad je bio isključivo istraživački i analitički i mogao se primijeniti na odbranu po želji. Godine 1965. RAND je zapravo preporučio svoj sistem Vazduhoplovnim snagama, koje su se složile da je projekat održiv. Ali njegova implementacija pala je na pleća Agencije za obrambene komunikacije, a oni se nisu posebno razumjeli u digitalne komunikacije. Baran je uvjerio nadređene u RAND-u da bi bilo bolje povući ovaj prijedlog nego dozvoliti da se na bilo koji način provede i uništi reputaciju distribuiranih digitalnih komunikacija.
Davis je, kao šef NPL-a, imao mnogo više moći od Barana, ali manji budžet od ARPA-e, a nije imao gotovu društvenu i tehničku mrežu istraživačkih kompjutera. Uspio je stvoriti prototip lokalne mreže sa komutacijom paketa (postojao je samo jedan čvor, ali mnogo terminala) u NPL-u kasnih 1960-ih, sa skromnim budžetom od £120 za tri godine. ARPANET je trošio otprilike polovinu tog iznosa godišnje na operacije i održavanje na svakom od mnogih čvorova mreže, isključujući početna ulaganja u hardver i softver. Organizacija sposobna da stvori veliku britansku mrežu za komutaciju paketa bila je Britanska pošta, koja je upravljala telekomunikacionim mrežama u zemlji, osim same poštanske službe. Dejvis je uspeo da zainteresuje nekoliko uticajnih zvaničnika svojim idejama za jedinstvenu digitalnu mrežu na nacionalnom nivou, ali nije uspeo da promeni pravac tako ogromnog sistema.
Licklider je kombinacijom sreće i planiranja pronašao savršen staklenik u kojem bi njegova međugalaktička mreža mogla procvjetati. Istovremeno, ne može se reći da se sve osim komutacije paketa svelo na novac. Realizacija ideje je također igrala ulogu. Štaviše, nekoliko drugih važnih dizajnerskih odluka oblikovalo je duh ARPANET-a. Stoga ćemo dalje pogledati kako je odgovornost bila raspoređena između računara koji su slali i primali poruke i mreže preko koje su te poruke slali.
Šta još čitati
- Janet Abbate, Izmišljanje interneta (1999.)
- Katie Hafner i Matthew Lyon, Gdje čarobnjaci ostaju do kasno (1996.)
- Leonard Kleinrock, “An Early History of the Internet”, IEEE Communications Magazine (avgust 2010.)
- Arthur Norberg i Julie O'Neill, Transformacija kompjuterske tehnologije: obrada informacija za Pentagon, 1962-1986 (1996)
- M. Mitchell Waldrop, Mašina snova: JCR Licklider i revolucija koja je računarstvo učinila osobnim (2001.)
izvor: www.habr.com