ARPA computernetværksdiagram for juni 1967. En tom cirkel er en computer med delt adgang, en cirkel med en linje er en terminal for én bruger
Andre artikler i serien:
- Historien om stafetten
- Historien om elektroniske computere
- Transistorens historie
- Internet historie
Ved udgangen af 1966 med ARPA-penge lancerede han et projekt for at forbinde mange computere til et enkelt system, inspireret af ideen "» .
Taylor overdrog ansvaret for udførelsen af projektet til dygtige hænder . I det følgende år traf Roberts adskillige kritiske beslutninger, der ville give genlyd i hele den tekniske arkitektur og kultur af ARPANET og dets efterfølgere, i nogle tilfælde i årtier fremover. Den første beslutning af betydning, selv om den ikke var i kronologi, var bestemmelsen af en mekanisme til at dirigere beskeder fra en computer til en anden.
problem
Hvis computer A ønsker at sende en besked til computer B, hvordan kan den besked så finde vej fra den ene til den anden? I teorien kan du tillade hver node i et kommunikationsnetværk at kommunikere med hver anden node ved at forbinde hver node til hver node med fysiske kabler. For at kommunikere med B vil computer A blot sende en besked langs det udgående kabel, der forbinder den med B. Et sådant netværk kaldes et mesh-netværk. For enhver væsentlig netværksstørrelse bliver denne tilgang dog hurtigt upraktisk, da antallet af forbindelser stiger i takt med kvadratet på antallet af noder (som (n2 - n)/2 for at være præcis).
Derfor kræves der en eller anden måde at konstruere en meddelelsesrute på, som ved ankomsten af meddelelsen til den mellemliggende knude ville sende den videre til målet. I begyndelsen af 1960'erne var der to grundlæggende tilgange til at løse dette problem. Den første er gemme-og-send-metoden til meddelelsesskift. Denne tilgang blev brugt af telegrafsystemet. Når en besked ankom til en mellemliggende knude, blev den midlertidigt gemt der (normalt i form af et papirbånd), indtil den kunne sendes videre til målet, eller til et andet mellemliggende center, der var placeret tættere på målet.
Så kom telefonen og en ny tilgang var påkrævet. En forsinkelse på flere minutter efter hver ytring over telefonen, som skulle dechifreres og sendes til sin destination, ville give følelsen af en samtale med en samtalepartner på Mars. I stedet brugte telefonen kredsløbsskift. Den, der ringer, indledte hvert opkald med at sende en særlig besked, der angiver, hvem han ville ringe til. Det gjorde de først ved at tale med operatøren og derefter ringe til et nummer, som blev behandlet af automatisk udstyr på omstillingen. Operatøren eller udstyret etablerede en dedikeret elektrisk forbindelse mellem den, der ringer op og den kaldte part. I tilfælde af langdistanceopkald kan dette kræve flere iterationer, der forbinder opkaldet gennem flere switches. Når forbindelsen var etableret, kunne selve samtalen begynde, og forbindelsen forblev, indtil en af parterne afbrød den ved at lægge røret på.
Digital kommunikation, som det blev besluttet at bruge i ARPANET til at forbinde computere, der arbejder efter ordningen , brugte funktioner i både telegrafen og telefonen. På den ene side blev databeskeder transmitteret i separate pakker, som på telegrafen, snarere end som kontinuerlige samtaler på telefonen. Disse beskeder kan dog være af forskellig størrelse til forskellige formål, fra konsolkommandoer af flere tegn i længden til store datafiler, der overføres fra en computer til en anden. Hvis filer blev forsinket under transporten, var der ingen, der klagede over det. Men fjerninteraktivitet krævede et hurtigt svar, som et telefonopkald.
En vigtig forskel mellem computerdatanetværk på den ene side og telefon og telegraf på den anden var følsomheden over for fejl i de data, som maskinerne behandler. En ændring eller tab under transmission af et tegn i et telegram, eller forsvinden af en del af et ord i en telefonsamtale kan næppe alvorligt forstyrre kommunikationen mellem to personer. Men hvis støj på linjen skiftede en enkelt bit fra 0 til 1 i en kommando sendt til en fjerncomputer, kunne det fuldstændig ændre betydningen af kommandoen. Derfor skulle hver besked kontrolleres for fejl og sendes igen, hvis der blev fundet nogen. Sådanne afspilninger ville være for dyre for store beskeder og var mere tilbøjelige til at forårsage fejl, fordi de tog længere tid at transmittere.
Løsningen på dette problem kom gennem to uafhængige begivenheder, der skete i 1960, men den, der kom senere, blev først bemærket af Larry Roberts og ARPA.
møde
I efteråret 1967 ankom Roberts til Gatlinburg, Tennessee, fra hinsides de skovklædte tinder i Great Smoky Mountains, for at levere et dokument, der beskrev ARPAs netværksplaner. Han havde arbejdet i Information Processing Technology Office (IPTO) i næsten et år, men mange af detaljerne i netværksprojektet var stadig meget vage, inklusive løsningen på routingproblemet. Bortset fra vage referencer til blokke og deres størrelser, var den eneste reference til det i Roberts' arbejde en kort og undvigende bemærkning til allersidst: "Det synes nødvendigt at opretholde en intermitterende brugt kommunikationslinje for at opnå svar i en tiendedel til en anden gang påkrævet for interaktiv drift. Dette er meget dyrt i forhold til netværksressourcer, og medmindre vi kan foretage opkald hurtigere, vil beskedskift og koncentration blive meget vigtigt for netværksdeltagere." Det er klart, at Roberts på det tidspunkt endnu ikke havde besluttet, om han skulle opgive den tilgang, han havde brugt med Tom Marrill i 1965, det vil sige at forbinde computere gennem det koblede telefonnetværk ved hjælp af autoopkald.
Tilfældigvis var en anden person til stede ved samme symposium med en meget bedre idé til at løse problemet med routing i datanetværk. Roger Scantlebury krydsede Atlanten og ankom fra British National Physical Laboratory (NPL) med en rapport. Scantlebury tog Roberts til side efter hans rapport og fortalte ham om hans idé. . Denne teknologi blev udviklet af hans chef hos NPL, Donald Davis. I USA er Davis' præstationer og historie dårligt kendt, selvom Davis' gruppe ved NPL i efteråret 1967 var mindst et år foran ARPA med sine ideer.
Davis, som mange tidlige pionerer inden for elektronisk databehandling, var fysiker af uddannelse. Han dimitterede fra Imperial College London i 1943 i en alder af 19 og blev straks optaget i et hemmeligt atomvåbenprogram med kodenavnet . Der overvågede han et team af menneskelige regnemaskiner, der brugte mekaniske og elektriske regnemaskiner til hurtigt at producere numeriske løsninger på problemer relateret til kernefusion (hans vejleder var , en tysk udlandsfysiker, som på det tidspunkt allerede var begyndt at overføre atomvåbens hemmeligheder til USSR). Efter krigen hørte han fra matematikeren John Womersley om et projekt, han stod i spidsen for på NPL - det var skabelsen af en elektronisk computer, der skulle udføre de samme beregninger med en meget højere hastighed. kaldet ACE, "automatic computing engine".
Davis hoppede på ideen og skrev under med NPL så hurtigt han kunne. Efter at have bidraget til det detaljerede design og konstruktion af ACE-computeren forblev han dybt involveret i computerområdet som forskningsleder ved NPL. I 1965 var han tilfældigvis i USA til et fagligt møde relateret til hans arbejde og benyttede lejligheden til at besøge flere store tidsdelingscomputersider for at se, hvad balladen handlede om. I det britiske computermiljø var tidsdeling i den amerikanske betydning af interaktiv deling af en computer mellem flere brugere ukendt. I stedet betød tidsdeling at fordele computerens arbejdsbyrde mellem flere batchbehandlingsprogrammer (så f.eks. et program ville fungere, mens et andet havde travlt med at læse bånd). Så vil denne mulighed blive kaldt multiprogrammering.
Davis' vandringer førte ham til Project MAC på MIT, JOSS-projektet hos RAND Corporation i Californien og Dartmouth Time Sharing System i New Hampshire. På vej hjem foreslog en af hans kolleger at holde en workshop om deling for at uddanne det britiske samfund om de nye teknologier, de havde lært om i USA. Davis var enig, og var vært for mange af de førende skikkelser inden for det amerikanske computerområde, bl.a (skaber af "Interoperable Time Sharing System" ved MIT) og Larry Roberts selv.
Under seminaret (eller måske umiddelbart efter) blev Davis slået af ideen om, at tidsdelingsfilosofi kunne anvendes på computerkommunikationslinjer, ikke kun på selve computerne. Time-sharing computere giver hver bruger en lille del af CPU-tid og skifter derefter til en anden, hvilket giver hver bruger illusionen af at have deres egen interaktive computer. På samme måde kan en enkelt kommunikationskanal deles mellem mange computere eller brugere af en enkelt computer ved at skære hver besked i stykker i standardstørrelse, som Davis kaldte "pakker". Desuden ville det løse alle aspekter af datatransmission, som telefon- og telegrafkontakter ikke var egnede til. En bruger, der betjener en interaktiv terminal, der sender korte kommandoer og modtager korte svar, vil ikke blive blokeret af en stor filoverførsel, fordi overførslen vil blive opdelt i mange pakker. Enhver korruption i så store beskeder vil påvirke en enkelt pakke, som nemt kan gentransmitteres for at fuldføre beskeden.
Davis beskrev sine ideer i et upubliceret papir fra 1966, "Proposal for a Digital Communications Network." På det tidspunkt var de mest avancerede telefonnetværk på grænsen til at computerisere switches, og Davis foreslog at indlejre pakkeskift i næste generations telefonnetværk, hvilket skabte et enkelt bredbåndskommunikationsnetværk, der var i stand til at betjene en række forskellige anmodninger, fra simple telefonopkald til fjernopkald. adgang til computere. På det tidspunkt var Davis blevet forfremmet til manager for NPL og dannede en digital kommunikationsgruppe under Scantlebury for at implementere sit projekt og skabe en fungerende demo.
I året op til Gatlinburg-konferencen udarbejdede Scantleburys team alle detaljerne i at skabe et pakkekoblet netværk. En enkelt knudefejl kunne overleves ved adaptiv routing, der kunne håndtere flere stier til en destination, og en enkelt pakkefejl kunne håndteres ved at sende den igen. Simulering og analyse sagde, at den optimale pakkestørrelse ville være 1000 bytes - hvis du gør den meget mindre, så vil båndbreddeforbruget af linjerne til metadata i headeren være for meget, meget mere - og responstiden for interaktive brugere vil stige for ofte på grund af store beskeder.
Scantleburys arbejde inkluderede detaljer såsom pakkeformatet...
...og analyse af indvirkningen af pakkestørrelser på netværksforsinkelse.
I mellemtiden førte Davis og Scantleburys søgning til opdagelsen af detaljerede forskningsartikler lavet af en anden amerikaner, som var kommet op med en lignende idé flere år før dem. Men samtidig , en elektroingeniør hos RAND Corporation, havde slet ikke tænkt over behovene hos time-sharing computerbrugere. RAND var en af forsvarsministeriet finansieret tænketank i Santa Monica, Californien, oprettet efter Anden Verdenskrig for at levere langsigtet planlægning og analyse af strategiske problemer for militæret. Barans mål var at forsinke atomkrig ved at skabe et yderst pålideligt militært kommunikationsnetværk, der var i stand til at overleve selv et storstilet atomangreb. Et sådant netværk ville gøre et forebyggende angreb fra USSR mindre attraktivt, da det ville være meget vanskeligt at ødelægge USA's evne til at angribe flere følsomme punkter som reaktion. For at gøre dette foreslog Baran et system, der brød beskeder op i, hvad han kaldte beskedblokke, der uafhængigt kunne transmitteres på tværs af et netværk af redundante noder og derefter samles ved endepunktet.
ARPA havde adgang til Barans omfangsrige rapporter for RAND, men da de ikke var relateret til interaktive computere, var deres betydning for ARPANET ikke indlysende. Roberts og Taylor har tilsyneladende aldrig lagt mærke til dem. I stedet, som et resultat af et tilfældigt møde, overrakte Scantlebury alt til Roberts på et sølvfad: en veldesignet koblingsmekanisme, anvendelighed til problemet med at skabe interaktive computernetværk, referencematerialer fra RAND og endda navnet "pakke." NPL's arbejde overbeviste også Roberts om, at højere hastigheder ville være nødvendige for at give god kapacitet, så han opgraderede sine planer til 50 Kbps links. For at skabe ARPANET blev en grundlæggende del af routingproblemet løst.
Sandt nok er der en anden version af oprindelsen af ideen om pakkeskift. Roberts hævdede senere, at han allerede havde lignende tanker i hovedet, takket være arbejdet fra hans kollega, Len Kleinrock, som angiveligt beskrev konceptet tilbage i 1962, i sin doktorafhandling om kommunikationsnetværk. Det er dog utroligt svært at uddrage en sådan idé fra dette arbejde, og desuden kunne jeg ikke finde andre beviser for denne version.
Netværk, der aldrig har eksisteret
Som vi kan se, var to teams foran ARPA med at udvikle pakkeskift, en teknologi, der har vist sig så effektiv, at den nu ligger til grund for næsten al kommunikation. Hvorfor var ARPANET det første vigtige netværk, der brugte det?
Det handler om organisatoriske finesser. ARPA havde ingen officiel tilladelse til at oprette et kommunikationsnetværk, men der var et stort antal eksisterende forskningscentre med deres egne computere, en kultur med "fri" moral, der praktisk talt var uden opsyn, og bjerge af penge. Taylors oprindelige anmodning fra 1966 om midler til at skabe ARPANET krævede $1 million, og Roberts fortsatte med at bruge så meget hvert år fra 1969 og frem for at få netværket op at køre. På samme tid, for ARPA, var sådanne penge småpenge, så ingen af hans chefer bekymrede sig om, hvad Roberts lavede med dem, så længe de på en eller anden måde kunne være bundet til det nationale forsvars behov.
Baran hos RAND havde hverken magt eller autoritet til at gøre noget. Hans arbejde var rent udforskende og analytisk og kunne anvendes til forsvar, hvis det ønskes. I 1965 anbefalede RAND faktisk sit system til luftvåbnet, som var enige om, at projektet var levedygtigt. Men implementeringen faldt på Forsvarets Kommunikationsstyrelsens skuldre, og de forstod ikke særlig digital kommunikation. Baran overbeviste sine overordnede hos RAND om, at det ville være bedre at trække dette forslag tilbage end at tillade det at blive implementeret alligevel og ødelægge omdømmet for distribueret digital kommunikation.
Davis havde som leder af NPL meget mere magt end Baran, men et strammere budget end ARPA, og han havde ikke et færdigt socialt og teknisk netværk af forskningscomputere. Han formåede at skabe en prototype lokalt pakkekoblet netværk (der var kun én node, men mange terminaler) ved NPL i slutningen af 1960'erne med et beskedent budget på £120 over tre år. ARPANET brugte omkring halvdelen af dette beløb årligt på drift og vedligeholdelse på hver af netværkets mange noder, eksklusive initialinvesteringer i hardware og software. Den organisation, der var i stand til at skabe et storstilet britisk pakkeswitch-netværk, var det britiske postkontor, som styrede telekommunikationsnetværkene i landet, bortset fra selve postvæsenet. Davis formåede at interessere flere indflydelsesrige embedsmænd med sine ideer til et samlet digitalt netværk på nationalt plan, men han var ude af stand til at ændre retningen på et så stort system.
Licklider fandt gennem en kombination af held og planlægning det perfekte drivhus, hvor hans intergalaktiske netværk kunne blomstre. Samtidig kan det ikke siges, at alt undtagen pakkeskift kom ned til penge. Udførelsen af idéen spillede også en rolle. Desuden formede flere andre vigtige designbeslutninger ARPANET-ånden. Derfor vil vi næste gang se på, hvordan ansvaret blev fordelt mellem de computere, der sendte og modtog beskeder, og det netværk, som de sendte disse beskeder over.
Hvad skal man ellers læse
- Janet Abbate, Inventing the Internet (1999)
- Katie Hafner og Matthew Lyon, Where Wizards Stay Up Late (1996)
- Leonard Kleinrock, "An Early History of the Internet," IEEE Communications Magazine (august 2010)
- Arthur Norberg og 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)
Kilde: www.habr.com