Další články cyklu:
- Historie relé
- Historie elektronických počítačů
- Historie tranzistoru
- Historie internetu
V polovině 60. let první počítačové systémy s časovým dělením v zásadě zopakovaly raný příběh prvních telefonních switchů. Podnikatelé vytvářeli tyto switchy, aby umožnili uživatelům přístup k taksíkům, lékařům nebo hasičům. Uživatelé však brzy zjistili, že místní switche jsou stejně tak vhodné pro komunikaci a socializaci mezi sebou. Podobně systémy s časovým dělením, původně vytvořené k tomu, aby uživatelé mohli "vypisovat" výpočetní výkon, se brzy proměnily v komunikační switche se zabudovaným systémem pro výměnu zpráv. V následujícím desetiletí počítače prodělají další fázi v historii telefonu - vznik vzájemných propojení switchů, tvořících regionální a meziměstské sítě.
Protosíť
První pokus o spojení několika počítačů do většího celku byl projekt sítě interaktivních počítačů , systém americké PVO. Vzhledem k tomu, že každé z 23 řídicích center SAGE pokrývalo určitou geografickou oblast, byl potřeba mechanismus pro přenos radarových stop z jednoho centra do druhého, když cizí vzdušné plavidlo překročilo hranici mezi těmito oblastmi. Vývojáři SAGE tuto úlohu nazvali "meziúrovňová" [cross-telling] a vyřešili ji vytvořením datových linek na základě vyhrazených telefonních linek AT&T, které byly vedeny mezi všemi sousedními řídicími centry. Ronald Enticknap, který byl součástí malé delegace Královských ozbrojených sil odeslané do SAGE, vedl vývoj a implementaci tohoto subsystému. Bohužel jsem nenašel podrobný popis "meziúrovňového" systému, ale zjevně počítač v každém z řídicích center určil moment, kdy radarový signál přešel do jiného sektoru, a poslal své záznamy po telefonní lince počítači v tom sektoru, kde je mohl přijmout operátor, který sledoval tamní terminál.
Systému SAGE bylo třeba převádět digitální data na analogový signál telefonní linky (a poté zpět na přijímané stanici), což AT&T umožnilo vyvinout modem „Bell 101“ (nebo dataset, jak se mu zpočátku říkalo), schopný přenášet skromných 110 bitů za sekundu. Později bylo toto zařízení nazváno , pro svou schopnost modulovat analogový telefonní signál pomocí sady odchozích digitálních dat a demodulovat bity z příchozí vlny.
Bell 101 dataset
Tím SAGE položil důležitý technický základ pro pozdější počítačové sítě. První počítačovou sítí, jejíž dědictví bylo dostatečně dlouhé a vlivné, se však stala síť s názvem, který je dnes známý: ARPANET. Na rozdíl od SAGE sdružovala různorodou skupinu počítačů, jak s časovým dělením uživatelů, tak s paketovým zpracováním dat, z nichž každý měl svůj unikátní soubor programů. Síť byla navržena jako univerzální z hlediska rozsahu a fungování, a měla splňovat jakékoli potřeby uživatelů. Projekt financoval úřad informačních technologií (Information Processing Techniques Office, IPTO), vedený ředitelem , který byl oddělením počítačových výzkumů v ARPA. Ale samotnou myšlenku takové sítě vyvinul první ředitel tohoto oddělení, Joseph Carl Robnett Licklider.
Nápad
Jak jsme se dozvěděli , Licklider, nebo „Lick“ pro své kolegy, měl vzdělání psychologa. Když však pracoval se radarovými systémy v Lincolnově laboratoři na konci 50. let, okouzlily ho interaktivní počítače. Tato vášeň ho přiměla financovat některé z prvních experimentů s počítači s časovým dělením, když v roce 1962 se stal ředitelem právě vytvořeného IPTO.
Do té doby snil o možnosti propojit izolované interaktivní počítače do větší nadstruktury. Ve své práci z roku 1960 o „symbióze člověka a počítače“ napsal:
Zdá se rozumné představit si 'myslící centrum', které by mohlo zahrnout funkce moderních knihoven a očekávané průlomy v oblasti ukládání a vyhledávání informací, stejně jako symbiotické funkce popsané výše v této práci. Tento obraz se snadno škáluje do sítě takových center, propojených linkami širokopásmové komunikace, a dostupných jednotlivým uživatelům prostřednictvím pronajímaných telefonních linek.
Tak jako TX-2 zažehnul vášnivé zaujetí Lika pro interaktivní počítače, tak také SAGE možná povzbudila jeho představy o propojení různých interaktivních výpočetních center a zajištění něčeho jako telefonní sítě pro inteligentní služby. Odkudkoliv tato myšlenka vznikla, Lik ji začal šířit v komunitě výzkumníků, kterou vytvořil v IPTO, a nejznámějším takovým sdělením byla zpráva z 23. dubna 1963 adresovaná 'Členům a oddělením mezihvězdné počítačové sítě', tedy různým výzkumníkům, kteří byli financováni z IPTO na přístup k počítačům s časovým dělením a dalšími výpočetními projekty.
Poznámka vypadá neuspořádaně a chaoticky, zjevně byla nadiktována za běhu a neprošla editací. Proto, abychom pochopili, co přesně měl Lik na mysli ohledně počítačových sítí, musíme o tom trochu pouvažovat. Nicméně některé body se okamžitě vyplavují na povrch. Za prvé, Lik uvedl, že 'různé projekty' financované IPTO ve skutečnosti patří do 'jedné oblasti'. Poté diskutuje o nutnosti umístit peníze a projekty tak, aby se maximalizovaly výhody tohoto podniku, protože v rámci sítě výzkumníků 'pro dosažení pokroku potřebuje každý aktivní výzkumník softwarovou základnu a zařízení složitější a komplexnější, než je schopen sám vytvořit v rozumném čase'. Lik uzavírá, že k dosažení této globální efektivity jsou zapotřebí určité osobní ústupky a oběti.
Poté začíná podrobně diskutovat o počítačových (nikoli sociálních) sítích. Píše o potřebě nějakého jazyka pro správu sítí (to, co později nazvou protokolem) a o svém přání někdy vidět počítačovou síť IPTO, skládající se z „nejméně čtyř velkých počítačů, možná šesti-osmi malých počítačů a velkého sortimentu diskových a magnetofonových pamětí – nemluvě o vzdálených konzolích a teletypech“. Nakonec na několika stránkách podrobně popisuje konkrétní příklad toho, jak by v budoucnu mohlo probíhat interakce s takovou počítačovou sítí. Lick si představuje situaci, kdy provádí analýzu některých experimentálních dat. „Problém je v tom, že nemám pořádný program pro tvorbu grafů. Existuje někde v systému vhodný program? Používající síťovou doktrínu, nejprve dotazuji místní počítač a pak další centra. Předpokládejme, že pracuji v SDC a nacházím jakýsi vhodný program na disku v Berkeley.“ Požaduje od sítě spuštění tohoto programu, předpokládaje, že „s komplikovaným systémem správy sítě nebudu muset řešit, zda přenášet data, aby je programy zpracovávaly někde jinde, nebo si stáhnout programy a spustit je, abych pracoval se svými daty.“
Tyto fragmenty myšlenek dohromady odhalují rozsáhlejší schéma, které navrhl Licklider: nejprve rozdělit určité specializace a oblasti znalostí mezi výzkumníky, kteří dostávají financování od IPTO, a poté na tomto základě vybudovat fyzickou síť počítačů IPTO. Tato fyzická manifestace „společného díla“ IPTO umožní výzkumníkům sdílet znalosti a využívat výhod specializovaného vybavení a softwaru na každém pracovním místě. Tímto způsobem bude mít IPTO možnost vyhnout se plýtvání duplicitami, zatímco posílí možnosti každého dolaru financování, poskytující každému výzkumníkovi ze všech projektů IPTO přístup k plnému spektru výpočetních schopností.
Tato myšlenka rozdělení zdrojů mezi členy výzkumné komunity prostřednictvím komunikační sítě zasela v IPTO semena, která o několik let později vyklíčila ve formě vytvoření ARPANET.
I přes svůj vojenský původ ARPANET, který vznikl v Pentagonu, neměl vojenské odůvodnění. Někdy se říká, že tato síť byla vyvinuta jako komunikační síť vojenského zaměření, schopná přežít jaderný útok. Jak uvidíme později, mezi ARPANET a dřívějším projektem s tímto zaměřením existuje nepřímá vazba a vedoucí pracovníci ARPA občas mluvili o "zpevněných systémech", aby ospravedlnili existenci své sítě před Kongresem nebo ministrem obrany. Ve skutečnosti však IPTO vytvořilo ARPANET čistě pro své vnitřní potřeby, aby podpořilo komunitu výzkumníků – většina z nich nemohla ospravedlnit svou činnost prací na obranné cíle.
Mezitím, v době vydání své slavné pracovní poznámky, Licklider již začal plánovat zárodek své mezihvězdné sítě, jejímž ředitelem se stane z Kalifornské univerzity v Los Angeles (UCLA).
Konzole pro SAGE model OA-1008, dodávaná s světelnou pistolí (na konci kabelu, pod průhledným plastovým krytem), zapalovačem a popelníkem.
Předpoklady
Kleinrock byl synem východoevropských emigrantů z dělnické třídy a vyrostl na Manhattanu ve stínu [který spojuje severní část Manhattanu v New Yorku a Fort Lee v okrese Bergen v New Jersey.Když byl na škole, večer bral další hodiny elektrotechniky na městské vysoké škole v New Yorku. Když uslyšel o možnosti studovat na MIT s následným semestrem práce v Lincolnově laboratoři na plný úvazek, s radostí se jí chopil.
Laboratoř byla vytvořena pro potřeby SAGE, ale od té doby se rozšířila na řadu dalších výzkumných projektů, které byly často jen nepřímo spojeny s PVO, pokud vůbec měly jakýkoli vztah k obraně. Mezi nimi byl projekt "výzkum Barnstable", navržená letectvem koncepce pro vytvoření orbitálního pásu kovových pruhů (jako ), které by mohly být použity jako globální komunikační systém. Kleinrocka okouzlil autorita z MIT, proto se rozhodl zaměřit na teorii komunikačních sítí. Výzkum Barnstable dal Kleinrokovi první příležitost aplikovat teorii informace a teorii front na síť datového přenosu, a on rozšířil tuto analýzu do celé disertace o sítích pro výměnu zpráv, kombinující matematickou analýzu s experimentálními daty, která byla shromážděna na simulacích běžících na počítačích TX-2 v Lincolnových laboratořích. Mezi blízkými kolegy Kleinrocka v laboratoři, kteří také používali počítače v režimu sdílení času, byli a , se kterými se seznámíme o něco později.
V roce 1963 Kleinrock přijal nabídku práce na UCLA a Licklider v něm viděl příležitost. Před ním stál expert na datové přenosové sítě, který pracoval v těsné blízkosti tří místních počítačových center: hlavního výpočetního centra, výpočetního centra pro zdravotnictví a Západního datového centra (kooperativy třiceti institucí, které měly společný přístup k počítači IBM). Navíc mělo šest institucí ze Západního datového centra vzdálené spojení s počítačem přes modem, a počítač System Development Corporation (SDC), sponsorovaný IPTO, se nacházel jen pár kilometrů od Santa Moniky. IPTO požádala UCLA o spojení těchto čtyř center jako první experiment k vytvoření počítačové sítě. Později, podle plánu, by spojení s Berkleyem mohlo prozkoumat problémy spojené s přenosem dat na velké vzdálenosti.
Ačkoli byla situace slibná, projekt selhal a síť nikdy nebyla postavena. Ředitelé různých center UCLA si navzájem nedůvěřovali a nevěřili tomuto projektu, což vedlo k jejich odmítnutí přenechat kontrolu nad výpočetními zdroji uživatelům jiných center. IPTO mělo v podstatě žádné páky, jak ovlivnit tuto situaci, protože žádné z výpočetních center nedostávalo peníze od ARPA. Tento politický problém poukazuje na jednu z hlavních otázek v historii internetu. Jak je obtížné přesvědčit různé účastníky o tom, že organizace spojení mezi nimi a spolupráce hraje pro všechny strany do karet, když se vlastně internet zrodil? V následujících článcích se k těmto otázkám několikrát vrátíme.
Druhý pokus IPTO postavit síť byl úspěšnější, pravděpodobně proto, že byl mnohem méně rozsáhlý – šlo pouze o jednoduchou experimentální kontrolu. V roce 1965 psycholog a žák Licklidera jménem Tom Merrill opustil laboratoř Lincolnu, aby se pokusil zúročit všeobecný zmatek kolem interaktivních počítačů a založil vlastní podnikání zaměřené na poskytování sdíleného přístupu. Nicméně, když nezískal dostatek placených klientů, začal hledat další zdroje příjmů a nakonec nabídl IPTO, aby ho najali k provedení výzkumu počítačových sítí. Nový ředitel IPTO, Ivan Sutherland, se rozhodl vzít si pro tento projekt velkou a respektovanou firmu jako balast, a předal subdodávku Merrillově společnosti skrze laboratoř Lincolnu. Z laboratoře byl projekt svěřen dalšímu starému kolegovi Kleinrocka, Lawrence (Larry) Robertsu.
Roberts, jako student MIT, se zdokonalil v práci s počítačem TX-0, který postavila laboratoř Lincolnu. Hodiny seděl okouzlený před zářící obrazovkou konzole a nakonec napsal program, který (ne příliš úspěšně) rozpoznával ručně psané znaky pomocí neuronových sítí. Stejně jako Kleinrock nakonec začal pracovat v laboratoři prostřednictvím absolventských zásluh, zabýval se úkoly souvisejícími s počítačovou grafikou a počítačovým viděním, například rozpoznáváním hran a generováním trojrozměrných obrazů na větším a výkonnějším TX-2.
Většinu roku 1964 se Robert soustředil především na práci s obrazy. Poté se setkal s Lickem. V listopadu toho roku se zúčastnil konference o budoucnosti počítačů, kterou sponzorovala BBC a konala se v lázních s horkými prameny v Homsteadu ve Západní Virginii. Tam hovořil s dalšími účastníky konference až do pozdní noci a poprvé slyšel, jak Lick prezentuje svou myšlenku mezigalaktické sítě. Robertovi se v hlavě něco pohnulo – skvěle zvládal zpracování počítačové grafiky, ale v podstatě byl omezen jediným unikátním počítačem TX-2. I kdyby mohl sdílet svůj software, nikdo jiný by jej nemohl používat, protože nikdo neměl ekvivalentní vybavení pro jeho spuštění. Jediným způsobem, jak rozšířit vliv svých prací, bylo vyprávět o nich ve vědeckých publikacích, v naději, že je někdo bude moci reprodukovat jinde. Rozhodl se, že Lick má pravdu – síť byla právě tím dalším krokem, který bylo potřeba udělat pro urychlení výzkumu v oblasti výpočetní techniky.
A Robert nakonec začal spolupracovat s Merrill, pokusil se propojit TX-2 z Lincolnovy laboratoře přes telefonní linku pokrývající celou zemi s počítačem SDC v Santa Monice v Kalifornii. V experimentálním projektu, jakoby zkopírovaném z Lickovy zprávy o "mezigalaktické síti", plánovali přimět TX-2, aby přerušil provoz uprostřed výpočtů, použít automatického vytáčecího zařízení k zavolání SDC Q-32, spustit na tomto počítači program pro násobení matic a poté pokračovat v původních výpočtech s využitím jeho odpovědi.
Kromě smysluplnosti používání drahé a pokročilé technologie k přenosu výsledků jednoduché matematické operace přes celý kontinent je třeba také zmínit ohromně nízkou rychlost tohoto procesu způsobenou používáním telefonní sítě. Pro uskutečnění hovoru bylo nutné nastavit vyhrazené spojení mezi volajícím a volaným, které obvykle probíhalo přes několik různých telefonních stanic. V roce 1965 byly prakticky všechny tyto stanice elektromechanické (v tomto roce AT&T spustila první plně elektrickou stanici ve městě Sakasun, New Jersey). Magnety posouvaly kovové bloky z jednoho místa na druhé, aby zajistily kontakt v každém z uzlů. Celý proces trval několik sekund, během kterých musel TX-2 jednoduše sedět a čekat. Kromě toho byly linky, perfektně přizpůsobené pro hovory, příliš hlučné pro přenos jednotlivých bitů a měly velmi malou propustnost (pár set bitů za sekundu). Pro skutečně efektivní mezihvězdnou interaktivní síť bylo potřeba jiného přístupu.
Experiment Merrilla-Robertse nepředvedl praktičnost ani užitečnost meziměstské sítě, pouze ukázal její teoretickou funkčnost. Ale to stačilo.
Řešení
V polovině roku 1966 se Robert Taylor stal novým, třetím ředitelem IPTO, následovníkem Ivana Sutherland. Byl žákem Licklidera, také psychologa, a přišel do IPTO díky tomu, že dříve spravoval výzkum výpočetní techniky v NASA. Patrně skoro hned po příjezdu se Taylor rozhodl, že nastal čas uskutečnit sen o mezihvězdné síti; právě on zahájil projekt, který dal vzniknout ARPANETu.
Peníze z ARPA stále tečou jako řeka, takže Taylor měl bez problémů s dodatečným financováním od svého šéfa, Charlese Hertzfelda. Přesto toto rozhodnutí mělo výrazné riziko neúspěchu. Kromě toho, že v roce 1965 bylo velmi málo linek spojujících protilehlé konce země, nikdo se dosud nepokoušel udělat nic podobného jako ARPANET. Můžeme si vzpomenout na další rané experimenty v oblasti vytváření počítačových sítí. Například Princeton a Carnegie-Mellon postavily na konci 60. let síť počítačů s podíleným přístupem ve spolupráci s IBM. Hlavním rozdílem tohoto projektu byla jeho homogennost – používaly se zcela identické počítače co do hardwaru i softwaru.
Na druhou stranu, ARPANET by musel čelit rozmanitosti. V polovině 60. let IPTO financovalo více než deset organizací, z nichž každá měla počítač, přičemž všechny pracovaly na různém hardwaru a s různým softwarem. Možnost sdílet software byla zřídka i mezi různými modely od stejného výrobce – to se podařilo uskutečnit pouze s novou řadou IBM System/360.
Rozmanitost systémů byla rizikem, které přidávalo značnou technickou složitost k vývoji sítě a také možnost dělení zdrojů ve stylu Licklidera. Například na Illinoiské univerzitě se tehdy za peníze ARPA stavěl obrovský superpočítač . Taylorovi se zdálo nepravděpodobné, že místní uživatelé z Urbana-Champaign by mohli plně využít zdroje tohoto obrovského stroje. Dokonce i systémy mnohem skromnějších rozměrů – TX-2 v Lincoln Laboratory a Sigma-7 na UCLA – obvykle nemohly sdílet software mezi sebou kvůli fundamentální nekompatibilitě. Možnost překonat tato omezení získáním přímého přístupu k softwaru jednoho uzlu z jiného byla atraktivní.
V práci popisující tento síťový experiment, Merrill a Roberts předpokládali, že taková výměna zdrojů povede k něčemu jako ricardovské pro výpočetní uzly:
Zřízení sítě může vést k určité specializaci spolupracujících uzlů. Pokud uzel X, díky zvláštnímu softwaru nebo hardwaru, například vynikne ve inverzi matic, lze očekávat, že uživatelé ostatních uzlů sítě využijí tuto možnost a budou inverzovat své matice na uzlu X, místo aby to dělali na svých domácích počítačích.
Taylor měl ještě další motivaci pro realizaci sítě se sdílenými zdroji. Pořízení nového počítače pro každý nový uzel IPTO, který by měl všechny funkce, které by výzkumníkům na tomto uzlu kdy mohly být potřeba, bylo finančně nákladné, a jak se do portfolia IPTO přidávaly další uzly, rozpočet se nebezpečně rozšiřoval. Spojením všech financovaných systémů IPTO do jedné sítě by bylo možné novým příjemcům grantů poskytnout skromnější počítače, nebo je dokonce vůbec nekupovat. Mohli by využívat potřebné výpočetní kapacity na vzdálených uzlech s přebytkem zdrojů, zatímco celá síť by fungovala jako veřejná nádrž softwaru a hardwaru.
Po spuštění projektu a zajištění jeho financování byl posledním významným příspěvkem Taylora k ARPANETU výběr osoby, která se konkrétně ujme vývoje systému a dohlédne na jeho realizaci. Očitý výběr padl na Robertse. Jeho inženýrské dovednosti byly nesporné, již byl respektovaným členem výzkumné komunity IPTO a patřil k málokterým lidem, kteří měli reálné zkušenosti s vývojem a vytvářením počítačových sítí fungujících na velké vzdálenosti. Proto na podzim roku 1966 Taylor zavolal Robertsu a požádal ho, aby přijel z Massachusetts, aby pracoval na ARPA ve Washingtonu.
Ale bylo těžké jej přesvědčit. Mnoho akademických vedoucích pracovníků IPTO bylo skeptických vůči vedení Roberta Taylora, považovali ho za nevážného. Ano, Licklider také byl psycholog a neměl inženýrské vzdělání, ale alespoň měl doktorát a určité zásluhy jako jeden z otců zakladatelů interaktivních počítačů. Taylor byl neznámý člověk s magisterským diplomem. Jak může řídit složitou technickou práci v komunitě IPTO? Roberts byl také mezi těmito skeptiky.
Ale kombinace biče a cukru zafungovala (většina zdrojů uvádí převahu biče při prakticky žádném cukru). Na jedné straně Taylor vyvinul určité tlaky na Robertsova šéfa v Lincoln Lab, připomněl mu, že většina financování laboratoře nyní pochází od ARPA, a proto by měl přesvědčit Robertse o výhodách tohoto návrhu. Na druhé straně Taylor nabídl Robertsu nově zřízený titul „vědecký pracovník senior“, který bude reportovat přímo přes hlavu Taylora zástupci ředitele ARPA, a také se stane Taylorovým nástupcem na pozici ředitele. Za těchto podmínek Roberts souhlasil, že se bude věnovat projektu ARPANET. Nastal čas přetvořit myšlenku sdílení zdrojů v realitu.
Co si ještě přečíst
- Janet Abbate, Vynález internetu (1999)
- Katie Hafner a Matthew Lyon, Kde čarodějové nespí (1996)
- Arthur Norberg a Julie O’Neill, Transformace počítačové technologie: Zpracování informací pro Pentagon, 1962-1986 (1996)
- M. Mitchell Waldrop, The Dream Machine: J.C.R. Licklider a revoluce, která učinila počítače osobními (2001)
Zdroj: habr.com
