Další články cyklu:
- Historie relé
- Historie elektronických počítačů
- Historie tranzistoru
- Historie internetu
V první polovině 70. let se ekologie počítačových sítí odklonila od svého původního předka ARPANET a rozrostla se do několika různých dimenzí. Uživatelé ARPANET objevili novou aplikaci, elektronickou poštu, která se stala hlavní aktivitou v síti. Podnikatelé vydávali své varianty ARPANET pro obsluhu obchodních uživatelů. Výzkumníci po celém světě, od Havaje po Evropu, vyvíjeli nové typy sítí, aby vyhověli potřebám nebo napravili chyby, které nebyly zohledněny v ARPANET.
Téměř všichni účastníci tohoto procesu se odchýlili od původního cíle ARPANET – zajistit společný přístup k výpočetním strojům a programům pro různorodé spektrum výzkumných center, z nichž každé mělo své vlastní specifické zdroje. Počítačové sítě se staly především prostředkem propojení lidí mezi sebou nebo s vzdálenými systémy, které sloužily jako zdroje či skládky strojově čitelné informace, například s informačními databázemi nebo tiskárnami.
Tuto možnost předpověděli Licklider a Robert Taylor, i když se nesnažili o dosažení tohoto cíle, když spuštění prvních síťových experimentů. Jejich článek z roku 1968 „Počítač jako komunikační zařízení“ postrádá energii a nadčasovou kvalitu prorockého mezníku v historii počítačů, kterou lze nalézt v článcích Vannevara Bushe „“ nebo Turinga „Výpočetní stroje a inteligence“. Nicméně, obsahuje prorocký fragment ohledně tkaniny sociální interakce, kterou počítačové systémy splétají. Licklider a Taylor popsali blízkou budoucnost, ve které:
Nebudete posílat dopisy nebo telegramy; jednoduše určíte lidi, jejichž soubory je třeba propojit s vašimi, a které části souborů je třeba spojit, a možná určíte míru naléhavosti. Zřídka budete telefonovat, požádáte síť, aby spojila vaše konzole.
V síti budou dostupné funkce a služby, na které si budete moci předplatit, a další služby, které budete využívat podle potřeby. První skupina zahrnuje konzultace ohledně investic a daní, vyhledávání informací z vaší oblasti činnosti, oznámení o kulturních, sportovních a zábavních akcích odpovídajících vašim zájmům atd.
(Pravda, také v jejich článku bylo popsáno, jak na planetě zmizí nezaměstnanost, protože nakonec všichni lidé budou programátoři, kteří budou uspokojovat potřeby sítě a budou se zabývat interaktivním laděním programů.)
První a nejdůležitější komponenta této řízené budoucnosti s počítači – elektronická pošta – se šířila jako virus po ARPANETu v 70. letech, začala obsazovat celý svět.
Abychom pochopili, jak se v ARPANETu vyvíjela elektronická pošta, musíme nejprve pochopit, jaká důležitá změna pohltila výpočetní systémy celé sítě na začátku 70. let. Když byl ARPANET poprvé koncipován v polovině 60. let, vybavení a řídicí programy, které byly umístěny na každém z bodů, prakticky neměly nic společného. Mnoho bodů se soustředilo na specializované, existující v jediném exempláři systémy, například Multics na MIT, TX-2 v Lincolnově laboratoři, ILLIAC IV, který byl budován na Illinois University.
Ale už v roce 1973 získal krajinu počítačových systémů připojených k síti významnou jednotnost, díky obrovskému úspěchu společnosti Digital Equipment Corporation (DEC) a jejímu proniknutí na trh vědeckých výpočtů (bylo to dílo Kena Olsena a Harlana Andersena, založené na jejich zkušenostech s TX-2 v Lincolnově laboratoři). DEC vyvinula mainframe , který byl uveden na trh v roce 1968 a zajišťoval spolehlivý provoz sdílení času pro malé organizace, poskytujícím celou řadu nástrojů a programovacích jazyků integrováných do něj pro usnadnění přizpůsobení systému konkrétním potřebám. To bylo přesně to, co bylo potřeba vědeckým centrům a výzkumným laboratořím té doby.
Podívejte se, kolik zde PDP!
Společnost BBN, která se podílela na podpoře ARPANETu, učinila tuto sadu ještě atraktivnější vytvořením operačního systému Tenex, který přidal stránkovou virtuální paměť do PDP-10. To výrazně zjednodušilo správu a používání systému, protože už nebylo nutné přizpůsobovat sadu spuštěných programů dostupnému objemu paměti. BBN dodávala Tenex zdarma na další uzly ARPA a brzy se tento OS stal dominujícím v síti.
Ale jak to všechno souvisí s e-mailem? Uživatelé systémů s časovým dělením byli již obeznámeni s elektronickými zprávami, protože na konci 60. let většina těchto systémů poskytovala poštovní schránky různého druhu. Zajišťovali určitou formu vnitřní pošty, a zprávy si mohli vyměňovat pouze uživatelé jednoho systému. Prvním člověkem, který využil výhodu sítě pro odesílání pošty z jednoho stroje na druhý, byl Ray Tomlinson, inženýr z BBN a jeden z autorů Tenexu. Již napsal program SNDMSG pro odesílání pošty jinému uživateli téže systému Tenex a program CPYNET pro odesílání souborů po síti. Stačilo jen trochu zapojit fantazii a on dokázal vidět, jak zkombinovat tyto dva programy za účelem vytvoření síťové pošty. V předchozích programech bylo k označení příjemce potřeba pouze uživatelské jméno, a tak Tomlinson přišel s nápadem zkombinovat jméno místního uživatele a název hostitele (místního nebo vzdáleného), přičemž je spojil symbolem @, a tím vytvořil unikátní e-mailovou adresu pro celou síť (předtím se symbol @ používal zřídka, většinou pro označení ceny: 4 zákusky @ 2 $ za kus).
Ray Tomlinson v pozdějších letech, na pozadí jeho charakteristického znaku @
Tomlinson začal místně testovat svůj nový program v roce 1971, a v roce 1972 se jeho síťová verze SNDMSG dostala do nového vydání Tenex, díky čemuž se pošta Tenex mohla rozšířit za hranice jednoho uzlu a šířit se po celé síti. Obrovské množství strojů běžících na Tenexu dalo přístup k hybridnímu programu Tomlinsona okamžitě většině uživatelů ARPANETu, a email si okamžitě získal popularitu. Celkem brzy začali vedoucí ARPA zahrnovat používání emailu do každodenního života. Steven Lukasik, ředitel ARPA, byl jedním z prvních uživatelů, stejně jako Larry Roberts, který stále vedl oddělení informatiky v agentuře. Tento zvyk se nezbytně přenesl i na jejich podřízené, a brzy se email stal jedním z základních faktů života a kultury ARPANETu.
Poštovní program Tomlinsona vyvolal celou řadu různých imitací a nových vývojů, protože uživatelé hledali způsoby, jak zlepšit jeho primitivní funkčnost. Většina prvních inovací se zaměřovala na opravu nedostatků programu pro čtení zpráv. Když se pošta dostala za hranice jednoho počítače, objem přicházejících zpráv pro aktivní uživatele začal růst spolu s expanzí sítě, a tradiční přístup k příchozím zprávám jako k jednoduchému textu přestal být efektivní. Sam Larry Roberts, nezvládající příval příchozích zpráv, napsal svůj vlastní program pro práci s doručenou poštou nazvaný RD. Nicméně v polovině 70. let dominoval programu MSG, který napsal John Vital z Kalifornské univerzity v jižní Kalifornii, s velkým náskokem v popularitě. Možnost automaticky vyplňovat pole názvu a příjemce odesílané zprávy jedním kliknutím na základě příchozí zprávy považujeme za samozřejmost. Právě program MSG od Vitala poprvé představil tuto úžasnou možnost 'odpovědět' na zprávu v roce 1975; a také patřil do sady programů pro Tenex.
Rozmanitost podobných pokusů vedla k nutnosti zavést standardy. A to byl první, ale rozhodně ne poslední případ, kdy se počítačová síťová komunita musela zpětně vyvinout standardy. Na rozdíl od základních protokolů ARPANET existovalo v přírodě množství variant e-mailu ještě před zavedením jakýchkoli standardů. Nevyhnutelně se objevily rozpory a politické třenice, které se soustředily kolem hlavních dokumentů popisujících standard e-mailu, RFC 680 a 720. Zejména uživatelé operačních systémů odlišných od Tenex byli podrážděni tím, že předpoklady uvedené v návrzích byly spojeny s charakteristikami Tenexu. Konflikt nikdy nebyl příliš intenzivní – všichni uživatelé ARPANETu v 70. letech stále ještě byli součástí jednoho, relativně malého vědeckého společenství, a neshody nebyly tak zásadní. Nicméně to byl příklad budoucích bojů.
Neočekávaný úspěch e-mailu se stal nejvýznamnějším událostí ve vývoji softwarové vrstvy sítě v 70. letech – nejvíce odtažité vrstvy od fyzických detailů sítě. Zároveň se jiní lidé rozhodli předefinovat základní vrstvu „komunikace“, ve které data plynula z jednoho stroje na druhý.
ALOHA
V roce 1968 přišel na Havajskou univerzitu z Kalifornie Norma Abramson, aby zaujměl kombinovanou pozici profesora elektrotechniky a informatiky. Jeho univerzita měla hlavní kampus na Oahu a další na Hilo, stejně jako několik veřejných vysokoškolských a výzkumných center roztroušených po ostrovech Oahu, Kauai, Maui a Hawaii. Mezi nimi byla stovky kilometrů vody a hornaté krajiny. Na hlavním kampusu pracoval výkonný IBM 360/65, avšak objednat od AT&T vyhrazenou linku spojující s ním terminál umístěný na jednom z veřejných vysokoškolských zařízení nebylo tak snadné, jako na pevninské.
Abramson byl expertem na radarové systémy a teorii informace a nějakou dobu pracoval jako inženýr ve společnosti Hughes Aircraft v Los Angeles. Jeho nové prostředí, se všemi fyzickými problémy spojenými s drátovým přenosem dat, inspirovalo Abramsona k nové myšlence – co kdyby rádio bylo lepším způsobem propojení počítačů než telefonní systém, který byl nakonec vyvíjen pro přenos hlasu, nikoli dat?
Aby ověřil svou myšlenku a vytvořil systém, který nazval ALOHAnet, získal Abramson financování od Boba Taylora z ARPA. V původní podobě to vůbec nebyla počítačová síť, ale prostředí pro spojení vzdálených terminálů s jediným systémem časového sdílení, který byl navržen pro počítač IBM umístěný na kampusu Oahu. Stejně jako v ARPANETu měl vyhrazený mini-počítač pro zpracování paketů přijatých a odeslaných strojem 360/65 – Menehune, havajský ekvivalent IMP. Nicméně ALOHAnet si neusnadňoval život směrováním paketů mezi různými body, jaké se používalo v ARPANETu. Místo toho každý terminál, který chtěl odeslat zprávu, ji jednoduše vysílal do vzduchu na vyhrazené frekvenci.
Plně rozvinutá ALOHAnet na konci 70. let s několika počítači v síti.
Tradičním inženýrským způsobem zpracování takového obecného pásma bylo rozdělit jej na části s oddělením vědeckého vysílání nebo frekvencí a přidělit každému terminálu jednu část. Avšak pro zpracování zpráv od stovek terminálů podle takového schématu by bylo nutné omezit každý z nich na malý zlomek dostupné šířky pásma, přičemž skutečně by mohlo fungovat jen několik z nich. Místo toho se Abramson rozhodl nebránit terminálům, aby zprávy posílaly současně. Pokud dvě nebo více zpráv do sebe vnikly, centrální počítač to zjistil díky kódům pro opravu chyb a jednoduše tyto pakety nepřijal. Nepřijavši potvrzení o přijetí paketů, odesílatelé se pokusili je znovu odeslat po uplynutí náhodné doby. Abramson spočítal, že takový jednoduchý protokol může podpořit až několik stovek současně pracujících terminálů a kvůli četným překryvům signálů by bylo využito 15 % šířky pásma. Nicméně podle jeho výpočtů by s rozšiřováním sítě celý systém mohl upadnout do chaosu šumu.
Kancelář budoucnosti
Koncept „balíkového vysílání“ Abramsona nejprve nevzbudil velký rozruch. Ale pak se znovu zrodil — o několik let později, a to již na pevninské části. To souviselo s novým výzkumným centrem Xeroxu v Palo Altu (PARC), které bylo otevřeno v roce 1970 hned vedle Stanfordovy univerzity, v oblasti, která byla nedávno přezdívaná „Silicon Valley“. Některé patenty Xerox na xerografii měly brzy vypršet, což vyvolávalo riziko, že společnost uvázne ve vlastní slávě, pokud se nepřizpůsobí rozvoji výpočetní techniky a integrovaných obvodů. Jack Goldman, vedoucí výzkumného oddělení Xeroxu, přesvědčil vysoké šéfy, že nová laboratoř — odříznutá od vlivu centrály, zřízená v příjemném klimatu, s dobrými platy — přiláká talent, který je potřebný k tomu, aby společnost zůstala na špici pokroku, vyvíjející informační architekturu budoucnosti.
PARC se určitě zasloužil o přilákání nejlepších talentů ze světa informatiky, a to nejen díky pracovním podmínkám a štědře zaplaceným platům, ale také díky přítomnosti Roberta Taylora, který v roce 1966 zahájil projekt ARPANET jako vedoucí oddělení ARPA pro zpracování informací. , výbušný a ambiciózní mladý inženýr a odborník na informatiku z Brooklynu, byl jedním z těch, kteří se dostali do PARC díky vazbám s ARPA. Do laboratoře se připojil v červnu 1972 poté, co pracoval na částečný úvazek jako absolvent na ARPA, kde vynalezl rozhraní pro spojení MIT s touto sítí. Po příchodu do PARC se stále udržoval v roli "zprostředkovatele" ARPANET – cestoval po zemi, pomáhal připojovat nová místa do sítě a také se připravoval na prezentaci ARPA na mezinárodní konferenci o počítačových sítích v roce 1972.
Mezi projekty, které na PARC kolovaly v době Metcalfova příchodu, byl Taylorův plán připojit desítky, ne-li stovky malých počítačů do sítě. Rok za rokem ceny a velikosti počítačů klesaly, podléhající neúprosné vůli . Vize inženýrů z PARC předpovídala, že v blízké budoucnosti bude mít každý kancelářský pracovník svůj vlastní počítač. V rámci této myšlenky vyvinuli a vytvořili osobní počítač Alto, jehož kopie dostal každý výzkumník v laboratoři. Taylor, který během předchozích pěti let jen posílil víru v užitečnost počítačové sítě, také chtěl propojit všechny tyto počítače dohromady.
Alto. Samotný počítač je umístěn dole v skříni velikosti mini-ledničky.
Když Metcalfe dorazil do PARC, vzal si na starost připojení laboratorního klonu PDP-10 k ARPANET a rychle si vybudoval pověst "síťového experta". Proto, když Taylor potřeboval síť z Alto, obrátili se jeho asistenti na Metcalfa. Stejně jako počítače v ARPANET, ani počítače Alto v PARC neměly téměř co říct jedna druhé. Proto zajímavou aplikací sítě opět byla úloha umožnění komunikace mezi lidmi – tentokrát ve formě slov a obrazů, tisknutých laserem.
Klíčová myšlenka laserové tiskárny se neobjevil v PARC, ale na východním pobřeží, v původní laboratoři Xerox ve Websteru, New York. Fyzik Gary Starkweather dokázal, že koherentní laserový paprsek lze použít k deaktivaci elektrického náboje xerografického válce, stejně jako rozptýlené světlo, které se používalo ve fotokopírování do té doby. Paprsek, pokud je správně modulován, může na válci vytvořit obraz libovolné podrobnosti, který lze poté přenést na papír (protože pouze nenabitá místa válce zachycují toner). Takový stroj řízený počítačem by mohl produkovat jakékoli kombinace obrazů a textu, které by člověku přišly na mysl, a ne jen reprodukovat existující dokumenty, jako fotokopírovací stroj. Nicméně, odvážné myšlenky Starkweathera se nesetkaly s podporou jeho kolegů ani jeho nadřízených ve Websteru, a tak se v roce 1971 přestěhoval do PARC, kde se setkal s mnohem více zainteresovaným publikem. Možnost laserové tiskárny zobrazovat libovolné obrázky bod po bodu ji učinila ideálním partnerem pro pracovní stanici Alto s její pixelovou monochromatickou grafikou. Pomocí laserového tiskárny mohlo být půl milionu pixelů na displeji uživatele přímo vytisknuto na papír s dokonalou ostrostí.
Bitová grafika na Alto. Nic podobného na počítačových obrazovkách nikdo předtím neviděl.
Zhruba za rok Starkweather, se zapojením několika dalších inženýrů z PARC, odstranil hlavní technické problémy a postavil funkční prototyp laserové tiskárny na podvozku pracovní vynálezu Xerox 7000. Stránky se vytvářely stejnou rychlostí – jedna za sekundu – a s rozlišením 500 bodů na palec. Vestavěný generátor znaků v tiskárně tiskl text přednastavenými písmovými variantami. Náhodné obrázky (odlišné od těch, které bylo možné vytvořit z písem) zatím nebyly podporovány, takže síť nemusela přenášet 25 milionů bitů za sekundu pro tiskárnu. Nicméně, aby byla tiskárna zcela vyťažená, byla by vyžadována neuvěřitelná propustnost sítě pro tu dobu – kdy byl 50 000 bitů za sekundu maximem možností ARPANET.
Laserová tiskárna PARC druhé generace, Dover (1976)
Síť Alto Aloha
A jak se Metcalfeovi podařilo vyplnit tuto mezeru ve rychlosti? Zde se vracíme k ALOHAnet – ukázalo se, že Metcalfe rozuměl paketovému vysílání lépe než kdokoli jiný. O rok dříve, v létě, se v rámci ARPA nacházel ve Washingtonu se Stevem Crockerem a studoval materiály obecné podzimní počítačové konference, kde narazil na práci Abramsona o ALOHAnet. Okamžitě pochopil genialitu základní myšlenky a to, že její realizace nebyla dostatečně dobrá. Po provedení některých změn v algoritmu a jeho předpokladech – například udělal to tak, aby vysílatelé nejprve naslouchali vzduchu, čekajíce na uvolnění kanálu, než se pokusí odeslat zprávy, a také exponenciálně zvyšovali interval opětovného přenosu v případě, že byl kanál ucpaný – dokázal dosáhnout využití šířky pásma na 90 %, místo na 15 %, jak uváděly okamžité výpočty Abramsona. Metcalfe si vzal malou dovolenou, odjel na Havaj, kde zahrnul své myšlenky o ALOHAnet do přepracované verze své disertační práce poté, co Harvard odmítl její původní verzi pro nedostatek teoretického základu.
Na začátku Metcalfe nazval svůj plán na zavedení paketového vysílání v PARC „síť ALTO ALOHA“. Poté, ve zprávě z května 1973, ji přejmenoval na Ether Net [éterová síť], odkazující na svítící éter, fyzikální myšlenku z 19. století o substance přenášející elektromagnetické záření. „To podpoří rozšíření sítě,“ napsal, „a kdo ví, jaké další způsoby přenosu signálu se ukážou být lepší než kabel pro vysílací síť; možná to budou rádiové vlny, telefonní dráty, nebo energie, nebo kabelová televize s frekvenčním zhušťováním, nebo mikrovlny, nebo jejich kombinace.“
Náčrt ze zprávy Metcalfa z roku 1973
Od června 1973 pracoval Metcalfe s dalším inženýrem z PARC, Davidem Boggsem, na realizaci své teoretické koncepce nové vysokorychlostní sítě v plně funkčním systému. Místo přenosu signálů vzduchem, jako u ALOHA, omezil rádiové spektrum koaxiálním kabelem, což radikálně zvýšilo propustnost ve srovnání s omezeným pásmem rádiových frekvencí u Menehune. Samotné přenosové médium bylo zcela pasivní a nevyžadovalo žádné směrovače pro směrování zpráv. Bylo levné a umožňovalo snadné připojení stovek pracovních stanic – inženýři PARC jednoduše provedli koaxiální kabel skrze budovu a přidávali připojení podle potřeby – a také bylo schopno přenášet až tři miliony bitů za sekundu.
Robert Metcalfe a David Bogg, 80. léta, několik let po založení 3Com, aby prodávali technologii Ethernet.
Na podzim 1974 byl v Palo Alto nasazen a fungoval hotový prototyp kanceláře budoucnosti – první série počítačů Alto s programy pro kreslení, e-mail a textové procesory, prototyp tiskárny od Starckwezera a síť Ethernet, která to vše spojila do sítě. Centrální souborový server, který uchovával data, jež se nevešla na místní disk Alto, byl jediným sdíleným zdrojem. Původně PARC nabízelo Ethernetový ovladač jako doplňkový příslušenství pro Alto, ale když se systém spustil, ukázalo se, že je to nezbytná součást; skrze koaxiál plynul neměnný tok zpráv, z nichž mnohé vycházely z tiskárny – technické zprávy, memorandum nebo vědecké práce.
Současně s pracemi na Altu se další projekt z PARC pokusil posunout myšlenky oddělení zdrojů novým směrem. „Online kancelářský systém PARC“ (POLOS), který vyvinul a implementoval Bill English s dalšími odpadlíky z projektu Douga Engelbarta „Online systém“ (NLS) na Stanfordském výzkumném institutu, se skládal ze sítě mikropočítačů Data General Nova. Místo toho, aby každá jednotlivá mašina byla věnována specifickým potřebám uživatele, byla v POLOS práce přenášena mezi nimi, aby co nejefektivněji sloužila zájmům systému jako celku. Jedna mašina mohla generovat obrázky na displeje uživatelů, jiná zpracovávala trafi k ARPANETu, třetí – textové procesory. Ale složitost a náklady na koordinaci v takovém přístupu se ukázaly být příliš vysoké a systém se zhroutil pod vlastní vahou.
Mezitím nic jiné neukazovalo emocionální odmítnutí Taylorem přístupu k síti s oddělením zdrojů lépe než jeho přijetí projektu Alto. Alan Kay, Butler Lampson a další tvůrci Altu přinesli veškerou výpočetní sílu, kterou by uživatel mohl potřebovat, na jeho nezávislý počítač na stole, který nemusel sdílet s nikým jiným. Funkcí sítě nebylo poskytovat přístup k různorodému souboru počítačových zdrojů, ale přenos zpráv mezi těmito nezávislými ostrovy, nebo jejich uchovávání na nějakém vzdáleném pobřeží – pro tisk nebo dlouhodobé archiving.
I když e-mail a ALOHA byly vyvinuty pod patronací ARPA, vznik Ethernetu se stal jedním z několika znaků, které se v 70. letech objevily, že počítačové sítě se staly příliš velkými a rozmanitými na to, aby na tomto poli mohla dominovat jedna společnost, a tento trend budeme sledovat v dalším článku.
Co si ještě přečíst
- Michael Hiltzik, Dealers of Lightning (1999)
- James Pelty, The History of Computer Communications, 1968-1988 (2007) [http://www.historyofcomputercommunications.info/]
- M. Mitchell Waldrop, The Dream Machine (2001)
Zdroj: habr.com
