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Mit ARPANET Robert Taylor und Larry Roberts viele verschiedene Forschungsinstitute, von denen jedes über einen eigenen Computer verfügte, für dessen Soft- und Hardware er die volle Verantwortung trug. Die Soft- und Hardware des Netzwerks selbst befand sich jedoch im nebligen Mittelbereich und gehörte zu keinem dieser Orte. Im Zeitraum von 1967 bis 1968 musste Roberts, Leiter des Netzwerkprojekts Information Processing Technology Office (IPTO), festlegen, wer das Netzwerk aufbauen und pflegen sollte und wo die Grenzen zwischen dem Netzwerk und den Institutionen liegen sollten.
Skeptiker
Das Problem der Strukturierung des Netzwerks war mindestens ebenso politisch wie technisch. ARPA-Forschungsdirektoren lehnten die ARPANET-Idee im Allgemeinen ab. Einige zeigten eindeutig, dass sie zu keinem Zeitpunkt dem Netzwerk beitreten wollten. wenige von ihnen waren begeistert. Jedes Zentrum müsste ernsthafte Anstrengungen unternehmen, um anderen die Nutzung ihres sehr teuren und sehr seltenen Computers zu ermöglichen. Diese Bereitstellung des Zugangs wies klare Nachteile auf (Verlust einer wertvollen Ressource), während ihre potenziellen Vorteile vage und vage blieben.
Die gleiche Skepsis gegenüber dem gemeinsamen Zugriff auf Ressourcen hat vor einigen Jahren das UCLA-Netzwerkprojekt zum Scheitern gebracht. Allerdings hatte ARPA in diesem Fall einen viel größeren Einfluss, da es alle diese wertvollen Computerressourcen direkt bezahlte und weiterhin an allen Cashflows der zugehörigen Forschungsprogramme beteiligt war. Und obwohl keine direkten Drohungen ausgesprochen wurden, kein „oder sonst“ ausgesprochen wurde, war die Situation äußerst klar: Auf die eine oder andere Weise würde ARPA sein Netzwerk aufbauen, um Maschinen zu vereinen, die in der Praxis noch dazu gehörten.
Der Moment kam bei einem Treffen der wissenschaftlichen Direktoren in Att Arbor, Michigan, im Frühjahr 1967. Roberts stellte seinen Plan vor, ein Netzwerk zu schaffen, das die verschiedenen Computer in jedem der Zentren verbindet. Er kündigte an, dass jede Führungskraft ihren lokalen Computer mit einer speziellen Netzwerksoftware ausstatten würde, mit der sie andere Computer über das Telefonnetz anrufen würde (dies geschah, bevor Roberts von der Idee wusste). ). Die Antwort war Kontroverse und Angst. Am wenigsten geneigt, diese Idee umzusetzen, waren die größten Zentren, die bereits an großen, vom IPTO gesponserten Projekten arbeiteten, von denen das MIT das wichtigste war. Die MIT-Forscher, die über Geld aus ihrem Time-Sharing-System Project MAC und dem Labor für künstliche Intelligenz verfügten, sahen keinen Nutzen darin, ihre hart erarbeiteten Ressourcen mit westlichem Gesindel zu teilen.
Und unabhängig von seinem Status hegte jedes Zentrum seine eigenen Ideen. Jeder hatte seine eigene einzigartige Software und Ausrüstung, und es war schwer zu verstehen, wie sie überhaupt eine grundlegende Kommunikation untereinander aufbauen konnten, geschweige denn tatsächlich zusammenarbeiten konnten. Allein das Schreiben und Ausführen von Netzwerkprogrammen für ihren Computer wird einen erheblichen Teil ihrer Zeit und Rechenressourcen in Anspruch nehmen.
Es war ironisch, aber auch überraschend passend, dass Roberts‘ Lösung für diese sozialen und technischen Probleme von Wes Clark stammte, einem Mann, der weder Time-Sharing noch Netzwerke mochte. Clark, ein Befürworter der weltfremden Idee, jedem einen Personal Computer zu geben, hatte nicht die Absicht, Computerressourcen mit irgendjemandem zu teilen, und hielt seinen eigenen Campus, die Washington University in St. Louis, noch viele Jahre lang vom ARPANET fern. Daher ist es nicht verwunderlich, dass er das Netzwerkdesign entwickelt hat, das die Rechenressourcen der einzelnen Zentren nicht wesentlich belastet und nicht von jedem von ihnen den Aufwand für die Erstellung spezieller Software erfordert.
Clark schlug vor, in jedem der Zentren einen Mini-Computer zu platzieren, der alle direkt mit dem Netzwerk verbundenen Funktionen übernehmen sollte. Jedes Zentrum musste nur herausfinden, wie es eine Verbindung zu seinem lokalen Assistenten (später Schnittstellen-Nachrichtenprozessoren genannt) herstellen konnte ), der die Nachricht dann über die richtige Route sendete, sodass sie den entsprechenden IMP am Empfangsort erreichte. Im Wesentlichen schlug er vor, dass ARPA jedem Zentrum zusätzliche kostenlose Computer zur Verfügung stellen sollte, was den größten Teil der Ressourcen des Netzwerks beanspruchen würde. Zu einer Zeit, als Computer noch selten und sehr teuer waren, war dieser Vorschlag gewagt. Doch gerade zu diesem Zeitpunkt tauchten Minicomputer auf, die statt mehrerer Hundert nur ein paar Zehntausend Dollar kosteten, und am Ende erwies sich der Vorschlag als prinzipiell machbar (jeder IMP kostete am Ende 45 Dollar, also etwa 000 Dollar). heutiges Geld).
Der IMP-Ansatz zerstreute zwar die Bedenken wissenschaftlicher Leiter hinsichtlich der Netzwerkbelastung ihrer Rechenleistung, löste aber auch ein weiteres politisches Problem für ARPA. Im Gegensatz zu den übrigen Projekten der Agentur zu dieser Zeit war das Netzwerk nicht auf ein einziges Forschungszentrum beschränkt, wo es von einem einzigen Chef geleitet wurde. Und ARPA selbst verfügte nicht über die Kapazitäten, ein großes technisches Projekt unabhängig und direkt zu erstellen und zu verwalten. Dafür müsste sie externe Firmen beauftragen. Das Vorhandensein von IMP führte zu einer klaren Aufteilung der Verantwortung zwischen dem von einem externen Agenten verwalteten Netzwerk und dem lokal gesteuerten Computer. Der Auftragnehmer würde die IMPs und alles dazwischen kontrollieren, und die Zentren würden weiterhin für die Hardware und Software auf ihren eigenen Computern verantwortlich bleiben.
IMP
Roberts musste dann diesen Auftragnehmer auswählen. Lickliders altmodischer Ansatz, seinen Lieblingsforscher direkt zu einem Vorschlag zu überreden, kam in diesem Fall nicht zur Anwendung. Das Projekt musste wie jeder andere Regierungsauftrag öffentlich versteigert werden.
Erst im Juli 1968 gelang es Roberts, die endgültigen Einzelheiten des Angebots festzulegen. Etwa sechs Monate sind vergangen, seit das letzte technische Puzzleteil zusammengefügt wurde, als das Paketvermittlungssystem auf einer Konferenz in Gatlinburg angekündigt wurde. Zwei der größten Computerhersteller, Control Data Corporation (CDC) und International Business Machines (IBM), lehnten die Teilnahme sofort ab, da sie nicht über kostengünstige Minicomputer verfügten, die für die IMP-Rolle geeignet waren.
Honeywell DDP-516
Unter den übrigen Teilnehmern entschied sich die Mehrheit für einen neuen Computer von Honeywell, obwohl einige dazu neigten, es zu befürworten . Die Option von Honeywell war besonders attraktiv, da sie über eine I/O-Schnittstelle verfügte, die speziell für Echtzeitsysteme für Anwendungen wie industrielle Steuerungen entwickelt wurde. Natürlich erforderte die Kommunikation auch eine entsprechende Genauigkeit – wenn der Computer eine eingehende Nachricht verpasste, während er mit anderen Arbeiten beschäftigt war, gab es keine zweite Chance, sie abzufangen.
Nachdem Roberts ernsthaft über Raytheon nachgedacht hatte, übertrug er die Aufgabe Ende des Jahres dem wachsenden Cambridge-Unternehmen, das von Bolt, Beranek und Newman gegründet wurde. Der Stammbaum des interaktiven Computings war zu diesem Zeitpunkt bereits sehr tief verwurzelt, und man konnte Roberts leicht Vetternwirtschaft vorwerfen, weil er sich für BBN entschieden hatte. Licklider brachte interaktives Computing zu BBN, bevor er der erste Direktor von IPTO wurde, den Grundstein für sein intergalaktisches Netzwerk legte und Menschen wie Roberts betreute. Ohne den Einfluss von Leake wären ARPA und BBN weder interessiert noch in der Lage gewesen, das ARPANET-Projekt zu unterstützen. Darüber hinaus kam ein wichtiger Teil des von BBN zusammengestellten Teams zum Aufbau des IMP-basierten Netzwerks direkt oder indirekt von Lincoln Labs: Frank Hart (Teamleiter), Dave Walden, und Nord-Ornstein. In den Laboren besuchte Roberts selbst sein Graduiertenstudium, und dort weckte Leakes zufällige Begegnung mit Wes Clark sein Interesse an interaktiven Computern.
Auch wenn die Situation wie eine Absprache aussah, war das BBN-Team in Wirklichkeit genauso gut für Echtzeitarbeiten geeignet wie der Honeywell 516. In Lincoln arbeiteten sie an Computern, die mit Radarsystemen verbunden waren – ein weiteres Beispiel für eine Anwendung, bei der Die Daten warten nicht, bis der Computer bereit ist. Hart arbeitete beispielsweise in den 1950er Jahren als Student am Whirlwind-Computer, schloss sich dem SAGE-Projekt an und verbrachte insgesamt 15 Jahre an den Lincoln Laboratories. Ornstein arbeitete am SAGE-Kreuzprotokoll, das Radarverfolgungsdaten von einem Computer auf einen anderen übertrug, und später an Wes Clarks LINC, einem Computer, der Wissenschaftler dabei unterstützen soll, direkt im Labor mit Online-Daten zu arbeiten. Crowther, heute vor allem als Autor des Textspiels bekannt , verbrachte zehn Jahre damit, Echtzeitsysteme zu bauen, darunter das Lincoln Terminal Experiment, eine mobile Satellitenkommunikationsstation mit einem kleinen Computer, der die Antenne steuerte und eingehende Signale verarbeitete.
IMP-Team bei BBN. Frank Hart ist der Mann im Seniorenzentrum. Ornstein steht am rechten Rand neben Crowther.
IMP war dafür verantwortlich, die Weiterleitung und Übermittlung von Nachrichten von einem Computer an einen anderen zu verstehen und zu verwalten. Der Computer könnte zusammen mit der Zieladresse bis zu 8000 Bytes gleichzeitig an den lokalen IMP senden. Anschließend zerteilte der IMP die Nachricht in kleinere Pakete, die unabhängig über von AT&T gemietete 50-kbit/s-Leitungen an den Ziel-IMP übertragen wurden. Der empfangende IMP setzte die Nachricht zusammen und übermittelte sie an seinen Computer. Jeder IMP führte eine Tabelle, die aufzeichnete, welcher seiner Nachbarn den schnellsten Weg hatte, um ein mögliches Ziel zu erreichen. Es wurde basierend auf den von diesen Nachbarn empfangenen Informationen dynamisch aktualisiert, einschließlich der Information, dass der Nachbar nicht erreichbar war (in diesem Fall wurde die Verzögerung für das Senden in diese Richtung als unendlich angesehen). Um die Geschwindigkeits- und Durchsatzanforderungen von Roberts für die gesamte Verarbeitung zu erfüllen, erstellte Harts Team Code auf Kunstniveau. Das gesamte Verarbeitungsprogramm für IMP belegte nur 12 Bytes; Der Teil, der sich mit Routing-Tabellen befasste, nahm nur 000 ein.
Das Team traf außerdem mehrere Vorsichtsmaßnahmen, da es unpraktisch war, jedem IMP vor Ort ein Support-Team zuzuweisen.
Zunächst rüsteten sie jeden Computer mit Geräten zur Fernüberwachung und -steuerung aus. Zusätzlich zu dem automatischen Neustart, der nach jedem Stromausfall startete, waren die IMPs so programmiert, dass sie Nachbarn neu starten konnten, indem sie ihnen neue Versionen der Betriebssoftware schickten. Um beim Debuggen und bei der Analyse zu helfen, könnte IMP auf Befehl damit beginnen, in regelmäßigen Abständen Schnappschüsse seines aktuellen Zustands zu erstellen. Außerdem wurde jedem IMP-Paket ein Teil zur Nachverfolgung beigefügt, was es ermöglichte, detailliertere Arbeitsprotokolle zu schreiben. Mit all diesen Möglichkeiten konnten viele Probleme direkt vom BBN-Büro aus gelöst werden, das als Kontrollzentrum diente, von dem aus der Status des gesamten Netzwerks eingesehen werden konnte.
Zweitens forderten sie von Honeywell eine Militärversion des 516, die mit einem dicken Gehäuse ausgestattet war, um sie vor Vibrationen und anderen Bedrohungen zu schützen. Im Grunde wollte BBN damit ein „Fernbleiben“-Zeichen für neugierige Studenten darstellen, aber nichts markierte die Grenze zwischen den lokalen Computern und dem von BBN betriebenen Subnetz so sehr wie diese gepanzerte Hülle.
Die ersten verstärkten Schränke, etwa so groß wie ein Kühlschrank, kamen am 30. August 1969 an der University of California, Los Angeles (UCLA) an, nur acht Monate nachdem BBN seinen Auftrag erhalten hatte.
Hosts
Roberts beschloss, das Netzwerk mit vier Hosts zu starten – zusätzlich zur UCLA sollte ein IMP direkt an der Küste an der University of California, Santa Barbara (UCSB) installiert werden, ein weiterer am Stanford Research Institute (SRI) in Nordkalifornien und das letzte an der University of Utah. Dabei handelte es sich allesamt um zweitklassige Institutionen an der Westküste, die versuchten, sich auf dem Gebiet des wissenschaftlichen Rechnens irgendwie zu beweisen. Familienbande arbeiteten weiterhin als zwei der wissenschaftlichen Betreuer, von der UCLA und von der University of Utah, waren auch alte Kollegen von Roberts in den Lincoln Laboratories.
Roberts gab den beiden Gastgebern zusätzliche netzwerkbezogene Funktionen. Bereits 1967 meldete sich Doug Englebart von SRI bei einem Führungstreffen freiwillig für die Einrichtung eines Netzwerkinformationszentrums. Mithilfe des hochentwickelten Informationsabrufsystems von SRI machte er sich daran, das ARPANET-Verzeichnis zu erstellen: eine organisierte Sammlung von Informationen über alle auf verschiedenen Knoten verfügbaren Ressourcen und machte sie allen im Netzwerk zugänglich. Angesichts der Fachkenntnisse von Kleinrock in der Netzwerkverkehrsanalyse ernannte Roberts die UCLA zum Netzwerkmesszentrum (Network Measurement Center, NMC). Für Kleinrock und die UCLA sollte ARPANET nicht nur ein praktisches Werkzeug sein, sondern auch ein Experiment, aus dem Daten extrahiert und zusammengestellt werden konnten, um die gewonnenen Erkenntnisse zur Verbesserung des Netzwerkdesigns und seiner Nachfolger nutzen zu können.
Wichtiger für die Entwicklung von ARPANET als diese beiden Ernennungen war jedoch eine informellere und lockerere Gemeinschaft von Doktoranden namens Network Working Group (NWG). Ein Subnetz von IMP ermöglichte es jedem Host im Netzwerk, eine Nachricht zuverlässig an jeden anderen zu übermitteln. Das Ziel der NWG bestand darin, eine oder mehrere gemeinsame Sprachen zu entwickeln, die Gastgeber zur Kommunikation nutzen können. Sie nannten sie „Host-Protokolle“. Der von Diplomaten entlehnte Name „Protokoll“ wurde erstmals 1965 von Roberts und Tom Marill auf Netzwerke angewendet, um sowohl das Datenformat als auch die Algorithmusschritte zu beschreiben, die bestimmen, wie zwei Computer miteinander kommunizieren.
Die NWG unter der informellen, aber effektiven Führung von Steve Crocker von der UCLA begann im Frühjahr 1969, etwa sechs Monate vor dem ersten IMP, regelmäßig zusammenzukommen. Crocker wurde in der Gegend von Los Angeles geboren und wuchs dort auf. Er besuchte die Van Nuys High School und war im gleichen Alter wie zwei seiner zukünftigen NWG-Bandkollegen, Vint Cerf und Jon Postel. Um die Ergebnisse einiger Treffen der Gruppe aufzuzeichnen, entwickelte Crocker einen der Eckpfeiler der ARPANET-Kultur (und des zukünftigen Internets): Bitte um Kommentare [Arbeitsvorschlag] (). Sein RFC 1, der am 7. April 1969 veröffentlicht und per klassischer Post an alle zukünftigen ARPANET-Knoten verteilt wurde, sammelte die frühen Diskussionen der Gruppe über das Design von Host-Protokoll-Software. In RFC 3 führte Crocker die Beschreibung fort und definierte den Entwurfsprozess für alle zukünftigen RFCs sehr vage:
Es ist besser, Kommentare rechtzeitig zu senden, als sie perfekt zu machen. Angenommen werden philosophische Meinungen ohne Beispiele oder sonstige Konkretisierungen, konkrete Vorschläge oder Umsetzungstechnologien ohne einleitende Beschreibung oder kontextbezogene Erläuterungen, konkrete Fragen ohne Antwortversuche. Die Mindestlänge für eine Notiz von NWG beträgt einen Satz. Wir hoffen, den Austausch und die Diskussion über informelle Ideen zu erleichtern.
Wie bei der Angebotsanfrage (RFQ), der Standardmethode zur Einholung von Angeboten für Regierungsaufträge, begrüßte RFC Rückmeldungen, aber im Gegensatz zu RFQ forderte es auch den Dialog. Jeder in der verteilten NWG-Community könnte einen RFC einreichen und diese Gelegenheit nutzen, um den vorherigen Vorschlag zu diskutieren, zu hinterfragen oder zu kritisieren. Natürlich wurden, wie in jeder Gemeinschaft, einige Meinungen höher geschätzt als andere, und in den frühen Tagen hatten die Meinungen von Crocker und seiner Kerngruppe von Mitarbeitern sehr große Autorität. Im Juli 1971 verließ Crocker die UCLA, als er noch im Aufbaustudium war, um eine Stelle als Programmmanager bei IPTO anzunehmen. Da ihm wichtige Forschungsstipendien der ARPA zur Verfügung standen, hatte er, wissentlich oder unwissentlich, unbestreitbaren Einfluss.
Jon Postel, Steve Crocker und Vint Cerf sind Klassenkameraden und Kollegen an der NWG; spätere Jahre
Der ursprüngliche NWG-Plan sah zwei Protokolle vor. Durch die Remote-Anmeldung (Telnet) konnte ein Computer als Terminal fungieren, das mit dem Betriebssystem eines anderen verbunden ist. Dadurch wurde die interaktive Umgebung jedes mit ARPANET verbundenen Systems erweitert, indem Tausende von Kilometern an jeden Benutzer im Netzwerk weitergegeben wurden. Das FTP-Dateiübertragungsprotokoll ermöglichte es einem Computer, eine Datei, beispielsweise ein nützliches Programm oder einen Datensatz, zum oder vom Speicher eines anderen Systems zu übertragen. Auf Drängen von Roberts fügte NWG jedoch ein drittes zugrunde liegendes Protokoll hinzu, um diese beiden zu untermauern und eine grundlegende Verbindung zwischen zwei Hosts herzustellen. Es hieß Network Control Program (NCP). Das Netzwerk verfügt nun über drei Abstraktionsebenen: ganz unten ein von IMP verwaltetes Paket-Subnetz, in der Mitte Host-zu-Host-Kommunikation, die von NCP bereitgestellt wird, und ganz oben Anwendungsprotokolle (FTP und Telnet).
Versagen?
Erst im August 1971 wurde NCP vollständig definiert und im gesamten Netzwerk implementiert, das zu diesem Zeitpunkt aus fünfzehn Knoten bestand. Bald folgten Implementierungen des Telnet-Protokolls, und die erste stabile Definition von FTP erschien ein Jahr später, im Sommer 1972. Wenn wir den Zustand des ARPANET zu diesem Zeitpunkt, einige Jahre nach seiner Einführung, bewerten, könnte dies der Fall sein wird im Vergleich zu dem Traum von Trennungsressourcen, den sich Licklider vorgestellt und von seinem Schützling Robert Taylor in die Tat umgesetzt hatte, als gescheitert angesehen.
Zunächst einmal war es einfach schwierig herauszufinden, welche Online-Ressourcen wir nutzen konnten. Das Informationszentrum des Netzwerks nutzte ein freiwilliges Beteiligungsmodell – jeder Knoten musste aktualisierte Informationen über die Verfügbarkeit von Daten und Programmen bereitstellen. Während jeder von einer solchen Aktion profitieren würde, gab es für einen einzelnen Knoten kaum einen Anreiz, seine Ressourcen bekannt zu machen oder Zugriff darauf zu gewähren, geschweige denn aktuelle Dokumentation oder Ratschläge bereitzustellen. Daher konnte NIC kein Online-Verzeichnis werden. Seine vielleicht wichtigste Funktion in den Anfangsjahren bestand darin, das elektronische Hosting einer wachsenden Anzahl von RFCs bereitzustellen.
Selbst wenn beispielsweise Alice von der UCLA von der Existenz einer nützlichen Ressource am MIT wusste, tauchte ein ernsteres Hindernis auf. Telnet erlaubte Alice, zum MIT-Anmeldebildschirm zu gelangen, aber nicht weiter. Damit Alice tatsächlich auf ein Programm am MIT zugreifen konnte, musste sie zunächst offline mit dem MIT verhandeln, um auf dessen Computer ein Konto für sie einzurichten. Dazu waren in der Regel das Ausfüllen von Papierformularen an beiden Institutionen und eine Finanzierungsvereinbarung zur Bezahlung erforderlich . Nutzung von MIT-Computerressourcen. Und aufgrund der Inkompatibilität zwischen Hardware und Systemsoftware zwischen Knoten machte die Übertragung von Dateien oft keinen großen Sinn, da Sie keine Programme von Remote-Computern auf Ihrem Computer ausführen konnten.
Ironischerweise lag der größte Erfolg der gemeinsamen Nutzung von Ressourcen nicht im Bereich des interaktiven Timesharings, für den das ARPANET geschaffen wurde, sondern im Bereich der altmodischen nicht-interaktiven Datenverarbeitung. Die UCLA fügte ihre ungenutzte IBM 360/91-Stapelverarbeitungsmaschine dem Netzwerk hinzu und bot telefonische Beratung zur Unterstützung von Remote-Benutzern an, was dem Rechenzentrum erhebliche Einnahmen bescherte. Auch der von der ARPA gesponserte Supercomputer ILLIAC IV an der University of Illinois und der Datacomputer der Computer Corporation of America in Cambridge fanden Remote-Clients über das ARPANET.
Bei all diesen Projekten wurde das Netzwerk jedoch nicht annähernd vollständig genutzt. Im Herbst 1971, als 15 Hosts online waren, übertrug das gesamte Netzwerk durchschnittlich 45 Millionen Bits pro Knoten oder 520 Bit/s über ein Netzwerk mit 50 Bit/s-Mietleitungen von AT&T. Darüber hinaus handelte es sich bei dem Großteil dieses Datenverkehrs um Testdatenverkehr, der vom Netzwerkmesszentrum der UCLA generiert wurde. Abgesehen von der Begeisterung einiger früher Benutzer (wie Steve Cara, ein täglicher Benutzer des PDP-000 an der University of Utah in Palo Alto), passierte im ARPANET wenig. Aus moderner Sicht war die vielleicht interessanteste Entwicklung der Start der digitalen Bibliothek Project Guttenberg im Dezember 10, organisiert von Michael Hart, einem Studenten der University of Illinois.
Doch bald wurde das ARPANET durch ein drittes Anwendungsprotokoll – ein kleines Ding namens E-Mail – vor den Vorwürfen des Verfalls bewahrt.
Was gibt es sonst noch zu lesen?
• Janet Abbate, Die Erfindung des Internets (1999)
• Katie Hafner und Matthew Lyon, Wo Zauberer lange wach bleiben: Die Ursprünge des Internets (1996)
Source: habr.com