Diagrama de xarxa informàtica ARPA per al juny de 1967. Un cercle buit és un ordinador amb accés compartit, un cercle amb una línia és un terminal per a un usuari
Altres articles de la sèrie:
- Història del relleu
- Història dels ordinadors electrònics
- Història del transistor
- Història d'Internet
A finals de 1966 amb diners de l'ARPA, va llançar un projecte per connectar molts ordinadors en un sol sistema, inspirat en la idea "» .
Taylor va transferir la responsabilitat de l'execució del projecte a mans capaços . L'any següent, Roberts va prendre diverses decisions crítiques que repercutiran en l'arquitectura tècnica i la cultura d'ARPANET i els seus successors, en alguns casos durant les dècades següents. La primera decisió en importància, encara que no en cronologia, va ser la determinació d'un mecanisme per encaminar missatges d'un ordinador a un altre.
problema
Si l'ordinador A vol enviar un missatge a l'ordinador B, com pot aquest missatge trobar el seu camí d'un a l'altre? En teoria, podríeu permetre que tots els nodes d'una xarxa de comunicacions es comuniquin amb tots els altres nodes connectant cada node a cada node amb cables físics. Per comunicar-se amb B, l'ordinador A simplement enviarà un missatge al llarg del cable de sortida que el connecta a B. Aquesta xarxa s'anomena xarxa de malla. Tanmateix, per a qualsevol mida de xarxa significativa, aquest enfocament esdevé poc pràctic a mesura que el nombre de connexions augmenta a mesura que el quadrat del nombre de nodes (com (n2 - n)/2 per ser exactes).
Per tant, es requereix alguna manera de construir una ruta de missatges, que, a l'arribada del missatge al node intermedi, l'enviaria més a l'objectiu. A principis dels anys 1960, hi havia dos enfocaments bàsics per resoldre aquest problema. El primer és el mètode d'emmagatzematge i reenviament de canvi de missatges. Aquest enfocament va ser utilitzat pel sistema de telègraf. Quan un missatge arribava a un node intermedi, s'hi emmagatzemava temporalment (normalment en forma de cinta de paper) fins que es podia transmetre més a l'objectiu, o a un altre centre intermedi situat més a prop de l'objectiu.
Llavors va arribar el telèfon i calia un nou enfocament. Un retard de diversos minuts després de cada enunciat fet per telèfon, que s'havia de desxifrar i transmetre al seu destí, donaria la sensació d'una conversa amb un interlocutor situat a Mart. En lloc d'això, el telèfon va utilitzar la commutació de circuits. La persona que trucava començava cada trucada enviant un missatge especial indicant a qui volia trucar. Primer ho van fer parlant amb l'operador, i després marcant un número, que era processat per equips automàtics a la centralita. L'operador o l'equip va establir una connexió elèctrica dedicada entre la persona que truca i la persona trucada. En el cas de trucades de llarga distància, això podria requerir diverses iteracions per connectar la trucada mitjançant diversos commutadors. Un cop establerta la connexió, es podia començar la conversa en si, i la connexió es mantenia fins que una de les parts la va interrompre penjant.
Comunicació digital, que es va decidir utilitzar a ARPANET per connectar ordinadors que funcionin segons l'esquema , utilitzava característiques tant del telègraf com del telèfon. D'una banda, els missatges de dades es transmetien en paquets separats, com al telègraf, més que com a converses contínues per telèfon. Tanmateix, aquests missatges podrien ser de diferents mides per a diferents propòsits, des d'ordres de consola de diversos caràcters de longitud, fins a grans fitxers de dades transferits d'un ordinador a un altre. Si els fitxers es van retardar en el trànsit, ningú es va queixar. Però la interactivitat remota requeria una resposta ràpida, com una trucada telefònica.
Una diferència important entre les xarxes de dades informàtiques, d'una banda, i el telèfon i el telègraf de l'altra, era la sensibilitat als errors en les dades processades per les màquines. Un canvi o pèrdua durant la transmissió d'un caràcter en un telegrama, o la desaparició d'una part d'una paraula en una conversa telefònica difícilment podrien interrompre seriosament la comunicació de dues persones. Però si el soroll a la línia canviés un sol bit de 0 a 1 en una comanda enviada a un ordinador remot, podria canviar completament el significat de l'ordre. Per tant, s'havia de revisar cada missatge per detectar errors i reenviar-lo si se'n trobava. Aquestes repeticions serien massa cares per als missatges grans i tenien més probabilitats de causar errors perquè trigaven més a transmetre's.
La solució a aquest problema va arribar a través de dos esdeveniments independents que van passar l'any 1960, però el que va venir després va ser notat primer per Larry Roberts i ARPA.
Reunió
A la tardor de 1967, Roberts va arribar a Gatlinburg, Tennessee, des de més enllà dels cims boscosos de les Great Smoky Mountains, per lliurar un document que descrivia els plans de xarxa de l'ARPA. Feia gairebé un any que treballava a l'Oficina de Tecnologia de Processament de la Informació (IPTO), però molts dels detalls del projecte de xarxa encara eren molt vagues, inclosa la solució al problema d'encaminament. A part de les vagues referències als blocs i les seves mides, l'única referència a això a l'obra de Roberts va ser una observació breu i evasiva al final: “Sembla necessari mantenir una línia de comunicació usada de manera intermitent per obtenir respostes d'una dècima a una. segona vegada necessària per al funcionament interactiu. Això és molt car pel que fa als recursos de la xarxa i, tret que puguem fer trucades més ràpidament, el canvi de missatges i la concentració seran molt importants per als participants de la xarxa". Òbviament, en aquell moment, Roberts encara no havia decidit si abandonava l'enfocament que havia utilitzat amb Tom Marrill el 1965, és a dir, connectar ordinadors a través de la xarxa telefònica commutada mitjançant el marcatge automàtic.
Casualment, una altra persona va estar present al mateix simposi amb una idea molt millor per resoldre el problema de l'encaminament a les xarxes de dades. Roger Scantlebury va creuar l'Atlàntic, arribant del British National Physical Laboratory (NPL) amb un informe. Scantlebury va prendre Roberts a part després del seu informe i li va explicar la seva idea. . Aquesta tecnologia va ser desenvolupada pel seu cap de NPL, Donald Davis. Als Estats Units, els èxits i la història de Davis són poc coneguts, tot i que a la tardor de 1967 el grup de Davis a NPL va estar almenys un any per davant d'ARPA amb les seves idees.
Davis, com molts dels primers pioners de la informàtica electrònica, va ser físic de formació. Es va graduar a l'Imperial College de Londres el 1943 als 19 anys i immediatament va ser reclutat per a un programa secret d'armes nuclears amb nom en clau. . Allà va supervisar un equip de calculadores humanes que utilitzaven calculadores mecàniques i elèctriques per produir ràpidament solucions numèriques a problemes relacionats amb la fusió nuclear (el seu supervisor era , un físic alemany expatriat que en aquell moment ja havia començat a transferir els secrets de les armes nuclears a l'URSS). Després de la guerra, va sentir del matemàtic John Womersley parlar d'un projecte que liderava a NPL: era la creació d'un ordinador electrònic que se suposava que havia de realitzar els mateixos càlculs a una velocitat molt més alta. anomenat ACE, "motor de computació automàtica".
Davis va saltar a la idea i va signar amb NPL tan ràpidament com va poder. Després d'haver contribuït al disseny i construcció detallats de l'ordinador ACE, es va mantenir profundament implicat en el camp de la informàtica com a líder de recerca a NPL. L'any 1965 es trobava als Estats Units per a una reunió professional relacionada amb la seva feina i va aprofitar l'oportunitat per visitar diversos grans llocs d'ordinadors de temps compartit per veure de què anava tot l'enrenou. A l'entorn informàtic britànic, es desconeixia el temps compartit en el sentit nord-americà de compartir un ordinador interactiu per part de diversos usuaris. En canvi, compartir temps significava distribuir la càrrega de treball de l'ordinador entre diversos programes de processament per lots (de manera que, per exemple, un programa funcionés mentre un altre estava ocupat llegint la cinta). Aleshores aquesta opció s'anomenarà multiprogramació.
Les errades de Davis el van portar al Projecte MAC al MIT, al Projecte JOSS a la RAND Corporation a Califòrnia i al Dartmouth Time Sharing System a New Hampshire. De camí a casa, un dels seus col·legues va proposar fer un taller sobre compartir per educar la comunitat britànica sobre les noves tecnologies que havien après als EUA. Davis va estar d'acord i va acollir moltes de les principals figures del camp de la informàtica nord-americà, entre elles (creador del “Interoperable Time Sharing System” al MIT) i el mateix Larry Roberts.
Durant el seminari (o potser immediatament després), a Davis li va sorprendre la idea que la filosofia del temps compartit es podria aplicar a les línies de comunicació de l'ordinador, no només als ordinadors en si. Els ordinadors de temps compartit donen a cada usuari una petita part de temps de CPU i després canvien a un altre, donant a cada usuari la il·lusió de tenir el seu propi ordinador interactiu. De la mateixa manera, tallant cada missatge en peces de mida estàndard, que Davis va anomenar "paquets", es pot compartir un sol canal de comunicació entre molts ordinadors o usuaris d'un sol ordinador. A més, resoldria tots els aspectes de la transmissió de dades per als quals els interruptors de telèfon i telègraf no estaven adequats. Un usuari que utilitzi un terminal interactiu que envia ordres curtes i rep respostes breus no es veurà bloquejat per una transferència de fitxers gran perquè la transferència es dividirà en molts paquets. Qualsevol corrupció en missatges tan grans afectarà un sol paquet, que es pot retransmetre fàcilment per completar el missatge.
Davis va descriure les seves idees en un article inèdit de 1966, "Proposta per a una xarxa de comunicacions digitals". En aquell moment, les xarxes telefòniques més avançades estaven a punt d'informatitzar els commutadors, i Davis va proposar incrustar la commutació de paquets a la xarxa telefònica de nova generació, creant una única xarxa de comunicacions de banda ampla capaç d'atendre una varietat de peticions, des de simples trucades telefòniques fins a remotes. accés als ordinadors. Aleshores, Davis havia estat ascendit a gerent de NPL i va formar un grup de comunicacions digitals sota Scantlebury per implementar el seu projecte i crear una demostració de treball.
L'any anterior a la conferència de Gatlinburg, l'equip de Scantlebury va treballar tots els detalls de la creació d'una xarxa de commutació de paquets. Una fallada d'un sol node podria sobreviure mitjançant un encaminament adaptatiu que podria gestionar diversos camins cap a una destinació, i una fallada d'un sol paquet es podria resoldre tornant-la a enviar. La simulació i l'anàlisi van dir que la mida òptima del paquet seria de 1000 bytes; si el feu molt més petit, el consum d'ample de banda de les línies de metadades de la capçalera serà massa, molt més, i el temps de resposta per als usuaris interactius augmentarà. massa sovint a causa dels missatges grans.
El treball de Scantlebury incloïa detalls com el format del paquet...
...i anàlisi de l'impacte de la mida dels paquets en la latència de la xarxa.
Mentrestant, la recerca de Davis i Scantlebury va portar al descobriment de treballs de recerca detallats fets per un altre nord-americà que havia tingut una idea semblant uns quants anys abans que ells. Però al mateix temps , enginyer elèctric de la RAND Corporation, no havia pensat gens en les necessitats dels usuaris d'ordinadors que comparteixen temps. RAND va ser un think tank finançat pel Departament de Defensa a Santa Mònica, Califòrnia, creat després de la Segona Guerra Mundial per proporcionar una planificació i anàlisi a llarg termini de problemes estratègics per a l'exèrcit. L'objectiu de Baran era retardar la guerra nuclear mitjançant la creació d'una xarxa de comunicacions militars molt fiable capaç de sobreviure fins i tot a un atac nuclear a gran escala. Una xarxa d'aquest tipus faria menys atractiu un atac preventiu de l'URSS, ja que seria molt difícil destruir la capacitat dels EUA d'atacar múltiples punts sensibles com a resposta. Per fer-ho, Baran va proposar un sistema que dividia els missatges en el que va anomenar blocs de missatges que es podien transmetre de manera independent a través d'una xarxa de nodes redundants i després reunir-se al punt final.
ARPA va tenir accés als voluminosos informes de Baran per a RAND, però com que no estaven relacionats amb ordinadors interactius, la seva importància per a ARPANET no era òbvia. Roberts i Taylor, pel que sembla, mai no els van adonar. En canvi, com a resultat d'una trobada casual, Scantlebury va lliurar-ho tot a Roberts en un plat de plata: un mecanisme de commutació ben dissenyat, aplicabilitat al problema de crear xarxes d'ordinadors interactius, materials de referència de RAND i fins i tot el nom de "paquet". El treball de NPL també va convèncer a Roberts que es necessitarien velocitats més altes per proporcionar una bona capacitat, així que va actualitzar els seus plans a enllaços de 50 Kbps. Per crear l'ARPANET es va resoldre una part fonamental del problema d'encaminament.
És cert que hi ha una altra versió de l'origen de la idea de la commutació de paquets. Més tard, Roberts va afirmar que ja tenia pensaments similars al cap, gràcies al treball del seu col·lega, Len Kleinrock, que suposadament va descriure el concepte l'any 1962, a la seva tesi doctoral sobre xarxes de comunicacions. Tanmateix, és increïblement difícil extreure aquesta idea d'aquest treball i, a més, no he pogut trobar cap altra evidència per a aquesta versió.
Xarxes que mai van existir
Com podem veure, dos equips van avançar a ARPA en el desenvolupament de la commutació de paquets, una tecnologia que ha demostrat ser tan eficaç que ara és la base de gairebé totes les comunicacions. Per què va ser ARPANET la primera xarxa important a utilitzar-la?
Tot es tracta de subtileses organitzatives. ARPA no tenia permís oficial per crear una xarxa de comunicacions, però hi havia un gran nombre de centres de recerca existents amb els seus propis ordinadors, una cultura de moral "lliure" que pràcticament no estava supervisada i muntanyes de diners. La sol·licitud de fons original de Taylor de 1966 per crear l'ARPANET va demanar 1 milió de dòlars, i Roberts va continuar gastant-ho cada any a partir de 1969 per posar la xarxa en funcionament. Al mateix temps, per a ARPA, aquests diners eren un petit canvi, de manera que cap dels seus caps es preocupava pel que Roberts n'estava fent, sempre que d'alguna manera pogués estar lligat a les necessitats de la defensa nacional.
Baran a RAND no tenia ni el poder ni l'autoritat per fer res. El seu treball era purament exploratori i analític, i es podia aplicar a la defensa si es desitjava. El 1965, RAND va recomanar el seu sistema a la Força Aèria, que va acceptar que el projecte era viable. Però la seva implementació va recaure sobre les espatlles de l'Agència de Comunicacions de Defensa, i no entenien especialment les comunicacions digitals. Baran va convèncer els seus superiors de RAND que seria millor retirar aquesta proposta que permetre que s'implementés de qualsevol manera i arruïnar la reputació de les comunicacions digitals distribuïdes.
Davis, com a cap de NPL, tenia molt més poder que Baran, però un pressupost més ajustat que l'ARPA, i no tenia una xarxa social i tècnica d'ordinadors de recerca preparada. Va aconseguir crear un prototip de xarxa local de commutació de paquets (només hi havia un node, però molts terminals) a NPL a finals dels anys 1960, amb un pressupost modest de 120 £ durant tres anys. ARPANET va gastar aproximadament la meitat d'aquesta quantitat anualment en operacions i manteniment de cadascun dels molts nodes de la xarxa, excloent les inversions inicials en maquinari i programari. L'organització capaç de crear una xarxa britànica de commutació de paquets a gran escala va ser la British Post Office, que gestionava les xarxes de telecomunicacions del país, excepte el mateix servei postal. Davis va aconseguir interessar a diversos funcionaris influents amb les seves idees per a una xarxa digital unificada a escala nacional, però no va poder canviar la direcció d'un sistema tan gran.
Licklider, mitjançant una combinació de sort i planificació, va trobar l'hivernacle perfecte on la seva xarxa intergalàctica podria florir. Al mateix temps, no es pot dir que tot, excepte la commutació de paquets, es reduís a diners. L'execució de la idea també va tenir un paper important. A més, diverses altres decisions importants de disseny van donar forma a l'esperit d'ARPANET. Per tant, a continuació veurem com es distribuïa la responsabilitat entre els ordinadors que enviaven i rebien missatges, i la xarxa per on enviaven aquests missatges.
Què més llegir
- Janet Abbate, Inventing the Internet (1999)
- Katie Hafner i Matthew Lyon, Where Wizards Stay Up Late (1996)
- Leonard Kleinrock, "An Early History of the Internet", IEEE Communications Magazine (agost de 2010)
- Arthur Norberg i Julie O'Neill, Transforming Computer Technology: Information Processing for the Pentagon, 1962-1986 (1996)
- M. Mitchell Waldrop, The Dream Machine: JCR Licklider and the Revolution That Made Computing Personal (2001)
Font: www.habr.com