Diagram rhwydwaith cyfrifiadurol ARPA ar gyfer Mehefin 1967. Mae cylch gwag yn gyfrifiadur gyda mynediad a rennir, mae cylch gyda llinell yn derfynell ar gyfer un defnyddiwr
Erthyglau eraill yn y gyfres:
- Hanes y ras gyfnewid
- Hanes cyfrifiaduron electronig
- Hanes y transistor
- Hanes rhyngrwyd
Erbyn diwedd 1966 gydag arian ARPA, lansiodd brosiect i gysylltu llawer o gyfrifiaduron i mewn i un system, a ysbrydolwyd gan y syniad “» .
Trosglwyddodd Taylor y cyfrifoldeb am roi'r prosiect ar waith i ddwylo galluog . Yn y flwyddyn ddilynol, gwnaeth Roberts nifer o benderfyniadau tyngedfennol a fyddai’n atseinio drwy holl bensaernïaeth dechnegol a diwylliant ARPANET a’i olynwyr, mewn rhai achosion am ddegawdau i ddod. Y penderfyniad cyntaf o ran pwysigrwydd, er nad mewn cronoleg, oedd pennu mecanwaith ar gyfer llwybro negeseuon o un cyfrifiadur i'r llall.
problem
Os yw cyfrifiadur A eisiau anfon neges i gyfrifiadur B, sut gall y neges honno ganfod ei ffordd o un i'r llall? Mewn theori, fe allech chi ganiatáu i bob nod mewn rhwydwaith cyfathrebu gyfathrebu â phob nod arall trwy gysylltu pob nod i bob nod â cheblau ffisegol. Er mwyn cyfathrebu â B, bydd cyfrifiadur A yn anfon neges ar hyd y cebl sy'n mynd allan yn ei gysylltu â B. Gelwir rhwydwaith o'r fath yn rhwydwaith rhwyll. Fodd bynnag, ar gyfer unrhyw faint rhwydwaith sylweddol, mae'r dull hwn yn dod yn anymarferol yn gyflym wrth i nifer y cysylltiadau gynyddu wrth i sgwâr nifer y nodau (fel (n2 - n)/2 i fod yn fanwl gywir).
Felly, mae angen rhyw ffordd o lunio llwybr neges, a fyddai, ar ôl cyrraedd y neges yn y nod canolradd, yn ei hanfon ymhellach at y targed. Yn y 1960au cynnar, roedd dau ddull sylfaenol o ddatrys y broblem hon. Y cyntaf yw'r dull storio-ac-ymlaen o newid neges. Defnyddiwyd y dull hwn gan y system telegraff. Pan gyrhaeddodd neges nod canolradd, fe'i storiwyd yno dros dro (fel arfer ar ffurf tâp papur) nes y gellid ei drosglwyddo ymhellach i'r targed, neu i ganolfan ganolraddol arall a leolir yn agosach at y targed.
Yna daeth y ffôn ac roedd angen ymagwedd newydd. Byddai oedi o rai munudau ar ôl pob gair a wneir dros y ffôn, y bu'n rhaid ei ddehongli a'i drosglwyddo i'w gyrchfan, yn rhoi'r teimlad o sgwrs gyda interlocutor a leolir ar y blaned Mawrth. Yn lle hynny, defnyddiodd y ffôn newid cylched. Dechreuodd y galwr bob galwad trwy anfon neges arbennig yn nodi pwy yr oedd am ei ffonio. Yn gyntaf fe wnaethant hyn trwy siarad â'r gweithredwr, ac yna deialu rhif, a oedd yn cael ei brosesu gan offer awtomatig ar y switsfwrdd. Sefydlodd y gweithredwr neu'r offer gysylltiad trydanol pwrpasol rhwng y galwr a'r parti a elwir. Yn achos galwadau pellter hir, gallai hyn olygu bod angen sawl iteriad i gysylltu'r alwad trwy switshis lluosog. Unwaith y bydd y cysylltiad wedi'i sefydlu, gallai'r sgwrs ei hun ddechrau, ac arhosodd y cysylltiad nes i un o'r partïon dorri ar ei draws trwy hongian.
Cyfathrebu digidol, y penderfynwyd ei ddefnyddio yn ARPANET i gysylltu cyfrifiaduron sy'n gweithio yn unol â'r cynllun , defnyddio nodweddion y telegraff a'r ffôn. Ar y naill law, trosglwyddwyd negeseuon data mewn pecynnau ar wahân, fel ar y telegraff, yn hytrach nag fel sgyrsiau parhaus ar y ffôn. Fodd bynnag, gallai'r negeseuon hyn fod o wahanol feintiau at wahanol ddibenion, o orchmynion consol o sawl nod o hyd, i ffeiliau data mawr a drosglwyddir o un cyfrifiadur i'r llall. Pe bai ffeiliau'n cael eu hoedi wrth eu cludo, nid oedd neb yn cwyno amdano. Ond roedd rhyngweithio o bell yn gofyn am ymateb cyflym, fel galwad ffôn.
Un gwahaniaeth pwysig rhwng rhwydweithiau data cyfrifiadurol ar y naill law, a'r ffôn a'r telegraff ar y llaw arall, oedd y sensitifrwydd i wallau yn y data a broseswyd gan y peiriannau. Go brin y gallai newid neu golled wrth drosglwyddo un nod mewn telegram, neu ddiflaniad rhan o air mewn sgwrs ffôn amharu’n ddifrifol ar gyfathrebu dau berson. Ond pe bai sŵn ar y llinell yn newid un did o 0 i 1 mewn gorchymyn a anfonwyd at gyfrifiadur anghysbell, gallai newid ystyr y gorchymyn yn llwyr. Felly, roedd yn rhaid gwirio pob neges am wallau a'u digio os oedd rhai wedi'u canfod. Byddai ailchwarae o'r fath yn rhy ddrud ar gyfer negeseuon mawr ac yn fwy tebygol o achosi gwallau oherwydd eu bod yn cymryd mwy o amser i'w darlledu.
Daeth yr ateb i'r broblem hon trwy ddau ddigwyddiad annibynnol a ddigwyddodd ym 1960, ond sylwodd Larry Roberts ac ARPA yr un a ddaeth yn ddiweddarach yn gyntaf.
Cyfarfod
Yng nghwymp 1967, cyrhaeddodd Roberts Gatlinburg, Tennessee, o'r tu hwnt i gopaon coediog y Mynyddoedd Mwg Mawr, i gyflwyno dogfen yn disgrifio cynlluniau rhwydwaith ARPA. Roedd wedi bod yn gweithio yn y Swyddfa Technoleg Prosesu Gwybodaeth (IPTO) am bron i flwyddyn, ond roedd llawer o fanylion y prosiect rhwydwaith yn dal yn amwys iawn, gan gynnwys yr ateb i'r broblem llwybro. Ar wahân i gyfeiriadau annelwig at flociau a’u maint, yr unig gyfeiriad ato yng ngwaith Roberts oedd sylw byr a diarddel ar y diwedd: “Ymddengys bod angen cynnal llinell gyfathrebu a ddefnyddir yn ysbeidiol i gael ymatebion yn y degfed ran i un. angen yr ail dro ar gyfer gweithrediad rhyngweithiol. Mae hyn yn ddrud iawn o ran adnoddau rhwydwaith, ac oni bai y gallwn wneud galwadau’n gyflymach, bydd newid negeseuon a chanolbwyntio yn dod yn bwysig iawn i gyfranogwyr y rhwydwaith.” Yn amlwg, erbyn hynny, nid oedd Roberts wedi penderfynu eto a ddylid rhoi’r gorau i’r dull yr oedd wedi’i ddefnyddio gyda Tom Marrill ym 1965, hynny yw, cysylltu cyfrifiaduron drwy’r rhwydwaith ffôn switsh gan ddefnyddio awtodeialu.
Trwy gyd-ddigwyddiad, roedd person arall yn bresennol yn yr un symposiwm gyda syniad llawer gwell ar gyfer datrys y broblem o lwybro mewn rhwydweithiau data. Croesodd Roger Scantlebury Fôr Iwerydd, gan gyrraedd o Labordy Ffisegol Cenedlaethol Prydain (NPL) gydag adroddiad. Cymerodd Scantlebury Roberts o'r neilltu ar ôl ei adroddiad a dweud wrtho am ei syniad. . Datblygwyd y dechnoleg hon gan ei fos yn NPL, Donald Davis. Yn yr Unol Daleithiau, nid yw cyflawniadau a hanes Davis yn hysbys iawn, er yng nghwymp 1967 roedd grŵp Davis yn NPL o leiaf flwyddyn ar y blaen i ARPA gyda'i syniadau.
Roedd Davis, fel llawer o arloeswyr cynnar cyfrifiadura electronig, yn ffisegydd trwy hyfforddiant. Graddiodd o Goleg Imperial Llundain yn 1943 yn 19 oed a chafodd ei recriwtio ar unwaith i raglen arfau niwclear gyfrinachol gyda'r enw cod arno. . Yno bu'n goruchwylio tîm o gyfrifianellau dynol a ddefnyddiodd gyfrifianellau mecanyddol a thrydanol i gynhyrchu atebion rhifiadol yn gyflym i broblemau'n ymwneud ag ymasiad niwclear (ei oruchwyliwr oedd , ffisegydd alltud o'r Almaen a oedd erbyn hynny eisoes wedi dechrau trosglwyddo cyfrinachau arfau niwclear i'r Undeb Sofietaidd). Ar ôl y rhyfel, clywodd gan y mathemategydd John Womersley am brosiect yr oedd yn ei arwain yn NPL - creu cyfrifiadur electronig oedd i fod i wneud yr un cyfrifiadau ar gyflymder llawer uwch. o'r enw ACE, "peiriant cyfrifiadurol awtomatig".
Neidiodd Davis at y syniad ac ymunodd ag NPL cyn gynted ag y gallai. Ar ôl cyfrannu at ddyluniad manwl ac adeiladwaith y cyfrifiadur ACE, parhaodd i ymwneud yn ddwfn â maes cyfrifiadura fel arweinydd ymchwil yn NPL. Ym 1965 digwyddodd bod yn yr Unol Daleithiau ar gyfer cyfarfod proffesiynol yn ymwneud â'i waith a manteisiodd ar y cyfle i ymweld â nifer o safleoedd cyfrifiaduron rhannu amser mawr i weld beth oedd yr holl ffwdan. Yn amgylchedd cyfrifiadura Prydain, roedd rhannu amser yn yr ymdeimlad Americanaidd o rannu cyfrifiadur yn rhyngweithiol gan ddefnyddwyr lluosog yn anhysbys. Yn lle hynny, roedd rhannu amser yn golygu dosbarthu llwyth gwaith y cyfrifiadur ymhlith sawl rhaglen swp-brosesu (fel y byddai un rhaglen, er enghraifft, yn gweithio tra bod un arall yn brysur yn darllen tâp). Yna gelwir yr opsiwn hwn yn aml-raglennu.
Arweiniodd crwydro Davis at Project MAC yn MIT, Prosiect JOSS yn y RAND Corporation yng Nghaliffornia, a System Rhannu Amser Dartmouth yn New Hampshire. Ar y ffordd adref, awgrymodd un o'i gydweithwyr gynnal gweithdy ar rannu i addysgu'r gymuned Brydeinig am y technolegau newydd yr oeddent wedi dysgu amdanynt yn yr Unol Daleithiau. Cytunodd Davis, a chynhaliodd lawer o'r ffigurau blaenllaw ym maes cyfrifiadura America, gan gynnwys (creawdwr y “Interoperable Time Sharing System” yn MIT) a Larry Roberts ei hun.
Yn ystod y seminar (neu efallai'n syth ar ôl hynny), trawyd Davis gan y syniad y gellid cymhwyso athroniaeth rhannu amser at linellau cyfathrebu cyfrifiadurol, nid dim ond i'r cyfrifiaduron eu hunain. Mae cyfrifiaduron rhannu amser yn rhoi darn bach o amser CPU i bob defnyddiwr ac yna'n newid i un arall, gan roi'r argraff i bob defnyddiwr o gael eu cyfrifiadur rhyngweithiol eu hunain. Yn yr un modd, trwy dorri pob neges yn ddarnau maint safonol, a alwodd Davis yn “bacedi,” gellir rhannu un sianel gyfathrebu ymhlith llawer o gyfrifiaduron neu ddefnyddwyr un cyfrifiadur. At hynny, byddai'n datrys pob agwedd ar drosglwyddo data nad oedd switshis ffôn a thelegraff yn addas ar eu cyfer. Ni fydd defnyddiwr sy'n gweithredu terfynell ryngweithiol sy'n anfon gorchmynion byr ac yn derbyn atebion byr yn cael ei rwystro gan drosglwyddiad ffeil fawr oherwydd bydd y trosglwyddiad yn cael ei rannu'n nifer o becynnau. Bydd unrhyw lygredd mewn negeseuon mor fawr yn effeithio ar un pecyn, y gellir ei ail-drosglwyddo'n hawdd i gwblhau'r neges.
Disgrifiodd Davis ei syniadau mewn papur heb ei gyhoeddi ym 1966, "Proposal for a Digital Communications Network." Bryd hynny, roedd y rhwydweithiau ffôn mwyaf datblygedig ar fin defnyddio switshis cyfrifiadurol, a chynigiodd Davis y dylid ymgorffori newid pecynnau i rwydwaith ffôn y genhedlaeth nesaf, gan greu un rhwydwaith cyfathrebu band eang a allai wasanaethu amrywiaeth o geisiadau, o alwadau ffôn syml i alwadau ffôn o bell. mynediad i gyfrifiaduron. Erbyn hynny, roedd Davis wedi'i ddyrchafu'n rheolwr NPL a ffurfiodd grŵp cyfathrebu digidol o dan Scantlebury i roi ei brosiect ar waith a chreu demo gweithredol.
Yn y flwyddyn yn arwain at gynhadledd Gatlinburg, gweithiodd tîm Scantlebury's holl fanylion creu rhwydwaith cyfnewid pecynnau. Gellid goroesi methiant un nod trwy lwybriad addasol a allai drin llwybrau lluosog i gyrchfan, a gellid delio ag un methiant pecyn trwy ei ail-wneud. Dywedodd efelychu a dadansoddi mai'r maint pecyn gorau posibl fyddai 1000 bytes - os ydych chi'n ei wneud yn llawer llai, yna bydd y defnydd o led band y llinellau ar gyfer metadata yn y pennawd yn ormod, llawer mwy - a bydd yr amser ymateb ar gyfer defnyddwyr rhyngweithiol yn cynyddu yn rhy aml oherwydd negeseuon mawr .
Roedd gwaith Scantlebury yn cynnwys manylion megis fformat y pecyn...
...a dadansoddiad o effaith meintiau pecynnau ar hwyrni rhwydwaith.
Yn y cyfamser, arweiniodd chwiliad Davis a Scantlebury at ddarganfod papurau ymchwil manwl a wnaed gan Americanwr arall a oedd wedi meddwl am syniad tebyg sawl blwyddyn o'u blaenau. Ond ar yr un pryd , peiriannydd trydanol yn y RAND Corporation, ddim wedi meddwl o gwbl am anghenion defnyddwyr cyfrifiaduron sy'n rhannu amser. Roedd RAND yn felin drafod a ariannwyd gan yr Adran Amddiffyn yn Santa Monica, California, a grëwyd ar ôl yr Ail Ryfel Byd i ddarparu cynllunio a dadansoddiad hirdymor o broblemau strategol ar gyfer y fyddin. Nod Baran oedd gohirio rhyfel niwclear trwy greu rhwydwaith cyfathrebu milwrol hynod ddibynadwy a allai oroesi hyd yn oed ymosodiad niwclear ar raddfa fawr. Byddai rhwydwaith o'r fath yn gwneud streic ragataliol gan yr Undeb Sofietaidd yn llai deniadol, gan y byddai'n anodd iawn dinistrio gallu UDA i daro sawl pwynt sensitif mewn ymateb. I wneud hyn, cynigiodd Baran system a oedd yn torri negeseuon i mewn i'r hyn a alwodd yn flociau negeseuon y gellid eu trosglwyddo'n annibynnol ar draws rhwydwaith o nodau segur ac yna eu cydosod gyda'i gilydd ar y pwynt terfyn.
Roedd gan ARPA fynediad at adroddiadau swmpus Baran ar gyfer RAND, ond gan nad oeddent yn gysylltiedig â chyfrifiaduron rhyngweithiol, nid oedd eu pwysigrwydd i'r ARPANET yn amlwg. Roberts a Taylor, mae'n debyg, erioed wedi sylwi arnynt. Yn lle hynny, o ganlyniad i un cyfarfod siawns, rhoddodd Scantlebury bopeth i Roberts ar blât arian: mecanwaith newid wedi'i ddylunio'n dda, cymhwysedd i'r broblem o greu rhwydweithiau cyfrifiadurol rhyngweithiol, deunyddiau cyfeirio gan RAND, a hyd yn oed yr enw "pecyn." Roedd gwaith NPL hefyd wedi argyhoeddi Roberts y byddai angen cyflymderau uwch i ddarparu capasiti da, felly uwchraddiodd ei gynlluniau i gysylltiadau 50 Kbps. Er mwyn creu'r ARPANET, cafodd rhan sylfaenol o'r broblem llwybro ei datrys.
Yn wir, mae fersiwn arall o darddiad y syniad o newid pecynnau. Honnodd Roberts yn ddiweddarach fod ganddo feddyliau tebyg yn ei ben eisoes, diolch i waith ei gydweithiwr, Len Kleinrock, a honnir iddo ddisgrifio’r cysyniad yn ôl yn 1962, yn ei draethawd hir doethuriaeth ar rwydweithiau cyfathrebu. Fodd bynnag, mae'n anhygoel o anodd tynnu syniad o'r fath o'r gwaith hwn, ac ar ben hynny, ni allwn ddod o hyd i unrhyw dystiolaeth arall ar gyfer y fersiwn hon.
Rhwydweithiau nad oeddent erioed wedi bodoli
Fel y gallwn weld, roedd dau dîm ar y blaen i ARPA o ran datblygu newid pecynnau, technoleg sydd wedi profi mor effeithiol fel ei bod bellach yn sail i bron bob cyfathrebiad. Pam mai ARPANET oedd y rhwydwaith arwyddocaol cyntaf i'w ddefnyddio?
Mae'n ymwneud â chynildeb sefydliadol. Nid oedd gan ARPA ganiatâd swyddogol i greu rhwydwaith cyfathrebu, ond roedd nifer fawr o ganolfannau ymchwil presennol gyda’u cyfrifiaduron eu hunain, diwylliant o foesau “rhydd” oedd bron heb oruchwyliaeth, a mynyddoedd o arian. Roedd cais gwreiddiol Taylor ym 1966 am arian i greu’r ARPANET yn galw am $1 miliwn, a pharhaodd Roberts i wario cymaint â hynny bob blwyddyn o 1969 ymlaen i roi’r rhwydwaith ar waith. Ar yr un pryd, i ARPA, newid bach oedd arian o'r fath, felly nid oedd yr un o'i benaethiaid yn poeni am yr hyn yr oedd Roberts yn ei wneud ag ef, cyn belled ag y gallai rywsut fod yn gysylltiedig ag anghenion amddiffyn cenedlaethol.
Nid oedd gan Baran yn RAND y pŵer na'r awdurdod i wneud dim. Yr oedd ei waith yn gwbl archwiliadol a dadansoddol, a gellid ei gymhwyso i amddiffyn os dymunir. Ym 1965, argymhellodd RAND ei system i'r Awyrlu, a gytunodd fod y prosiect yn ymarferol. Ond disgynnodd ei weithrediad ar ysgwyddau'r Asiantaeth Cyfathrebu Amddiffyn, ac nid oeddent yn deall cyfathrebu digidol yn arbennig. Argyhoeddodd Baran ei uwch swyddogion yn RAND y byddai’n well tynnu’r cynnig hwn yn ôl na chaniatáu iddo gael ei weithredu beth bynnag a difetha enw da cyfathrebu digidol gwasgaredig.
Roedd gan Davis, fel pennaeth NPL, lawer mwy o bŵer na Baran, ond cyllideb dynnach nag ARPA, ac nid oedd ganddo rwydwaith cymdeithasol a thechnegol parod o gyfrifiaduron ymchwil. Llwyddodd i greu prototeip o rwydwaith cyfnewid pecynnau lleol (dim ond un nod oedd, ond llawer o derfynellau) yn NPL ar ddiwedd y 1960au, gyda chyllideb gymedrol o £120 dros dair blynedd. Gwariodd ARPANET tua hanner y swm hwnnw bob blwyddyn ar weithrediadau a chynnal a chadw ar bob un o nodau niferus y rhwydwaith, heb gynnwys buddsoddiadau cychwynnol mewn caledwedd a meddalwedd. Y sefydliad a oedd yn gallu creu rhwydwaith cyfnewid pecynnau Prydeinig ar raddfa fawr oedd Swyddfa'r Post Prydeinig, a oedd yn rheoli'r rhwydweithiau telathrebu yn y wlad, ac eithrio'r gwasanaeth post ei hun. Llwyddodd Davis i ddiddori nifer o swyddogion dylanwadol gyda'i syniadau am rwydwaith digidol unedig ar raddfa genedlaethol, ond ni allai newid cyfeiriad system mor enfawr.
Daeth Licklider, trwy gyfuniad o lwc a chynllunio, o hyd i'r tŷ gwydr perffaith lle gallai ei rwydwaith rhyngalaethol ffynnu. Ar yr un pryd, ni ellir dweud bod popeth heblaw am newid pecynnau yn dod i lawr i arian. Chwaraeodd gweithredu'r syniad rôl hefyd. At hynny, lluniodd nifer o benderfyniadau dylunio pwysig eraill ysbryd ARPANET. Felly, nesaf byddwn yn edrych ar sut y dosbarthwyd cyfrifoldeb rhwng y cyfrifiaduron a anfonodd ac a dderbyniodd negeseuon, a'r rhwydwaith y maent yn anfon y negeseuon hyn drosto.
Beth arall i'w ddarllen
- Janet Abbate, Dyfeisio'r Rhyngrwyd (1999)
- Katie Hafner a Matthew Lyon, Where Wizards Stay Up Late (1996)
- Leonard Kleinrock, “Hanes Cynnar y Rhyngrwyd,” Cylchgrawn IEEE Communications (Awst 2010)
- Arthur Norberg a Julie O'Neill, Trawsnewid Technoleg Gyfrifiadurol: Prosesu Gwybodaeth ar gyfer y Pentagon, 1962-1986 (1996)
- M. Mitchell Waldrop, The Dream Machine: JCR Licklider a'r Chwyldro a Wnaeth Cyfrifiadura yn Bersonol (2001)
Ffynhonnell: hab.com