Diagrama de red informática ARPA de junio de 1967. Un círculo vacío es una computadora con acceso compartido, un círculo con una línea es una terminal para un usuario
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A finales de 1966 del año. Con dinero de ARPA, lanzó un proyecto para conectar muchas computadoras en un solo sistema, inspirado en la idea “» .
Taylor transfirió la responsabilidad de la ejecución del proyecto a manos capaces. . En el año siguiente, Roberts tomó varias decisiones críticas que reverberarían en toda la arquitectura técnica y la cultura de ARPANET y sus sucesores, en algunos casos durante las próximas décadas. La primera decisión en importancia, aunque no en cronología, fue la determinación de un mecanismo para enrutar mensajes de una computadora a otra.
problema
Si la computadora A quiere enviar un mensaje a la computadora B, ¿cómo puede ese mensaje llegar de una a otra? En teoría, se podría permitir que cada nodo de una red de comunicaciones se comunique con todos los demás nodos conectando cada nodo entre sí con cables físicos. Para comunicarse con B, la computadora A simplemente enviará un mensaje a lo largo del cable saliente que la conecta a B. Esta red se llama red en malla. Sin embargo, para cualquier tamaño de red significativo, este enfoque rápidamente se vuelve poco práctico ya que el número de conexiones aumenta con el cuadrado del número de nodos (como (n2 - n)/2 para ser precisos).
Por lo tanto, se requiere alguna forma de construir una ruta de mensaje que, al llegar el mensaje al nodo intermedio, lo envíe hasta el destino. A principios de la década de 1960, había dos enfoques básicos para resolver este problema. El primero es el método de cambio de mensajes de almacenamiento y reenvío. Este enfoque fue utilizado por el sistema de telégrafo. Cuando un mensaje llegaba a un nodo intermedio, se almacenaba temporalmente allí (normalmente en forma de cinta de papel) hasta que podía transmitirse al objetivo o a otro centro intermedio situado más cerca del objetivo.
Entonces apareció el teléfono y fue necesario un nuevo enfoque. Un retraso de varios minutos después de cada declaración telefónica, que debía ser descifrada y transmitida a su destino, daría la sensación de una conversación con un interlocutor situado en Marte. En cambio, el teléfono utilizó conmutación de circuitos. La persona que llama comenzaba cada llamada enviando un mensaje especial indicando a quién quería llamar. Primero lo hicieron hablando con el operador y luego marcando un número, que fue procesado por un equipo automático en la centralita. El operador o el equipo estableció una conexión eléctrica dedicada entre la persona que llama y la persona llamada. En el caso de llamadas de larga distancia, esto podría requerir varias iteraciones conectando la llamada a través de múltiples conmutadores. Una vez establecida la conexión, la conversación en sí podía comenzar, y la conexión se mantenía hasta que una de las partes la interrumpía colgando.
Comunicación digital, que se decidió utilizar en ARPANET para conectar computadoras que funcionan según el esquema. , utilizó funciones tanto del telégrafo como del teléfono. Por un lado, los mensajes de datos se transmitían en paquetes separados, como en el telégrafo, y no como conversaciones continuas por teléfono. Sin embargo, estos mensajes pueden tener diferentes tamaños para diferentes propósitos, desde comandos de consola de varios caracteres de longitud hasta grandes archivos de datos transferidos de una computadora a otra. Si los archivos se retrasaban en tránsito, nadie se quejaba. Pero la interactividad remota requería una respuesta rápida, como una llamada telefónica.
Una diferencia importante entre las redes de datos informáticas, por un lado, y el teléfono y el telégrafo, por el otro, era la sensibilidad a los errores en los datos procesados por las máquinas. Un cambio o una pérdida durante la transmisión de un carácter en un telegrama, o la desaparición de parte de una palabra en una conversación telefónica difícilmente podrían perturbar gravemente la comunicación entre dos personas. Pero si el ruido en la línea cambiara un solo bit de 0 a 1 en un comando enviado a una computadora remota, podría cambiar completamente el significado del comando. Por lo tanto, cada mensaje tenía que ser revisado en busca de errores y reenviado si se encontraba alguno. Estas repeticiones serían demasiado costosas para mensajes grandes y era más probable que causaran errores porque tardaban más en transmitirse.
La solución a este problema llegó a través de dos eventos independientes que ocurrieron en 1960, pero el que vino después fue notado primero por Larry Roberts y ARPA.
Él sacudió
En el otoño de 1967, Roberts llegó a Gatlinburg, Tennessee, desde más allá de los picos boscosos de las Grandes Montañas Humeantes, para entregar un documento que describía los planes de red de ARPA. Llevaba casi un año trabajando en la Oficina de Tecnología de Procesamiento de la Información (IPTO), pero muchos de los detalles del proyecto de red aún eran muy vagos, incluida la solución al problema de enrutamiento. Aparte de vagas referencias a los bloques y sus tamaños, la única referencia a ellos en el trabajo de Roberts fue un comentario breve y evasivo al final: "Parece necesario mantener una línea de comunicación utilizada intermitentemente para obtener respuestas en la proporción de una décima a una". Se requiere la segunda vez para la operación interactiva. Esto es muy costoso en términos de recursos de la red y, a menos que podamos hacer llamadas más rápido, el cambio de mensajes y la concentración serán muy importantes para los participantes de la red”. Obviamente, en ese momento, Roberts aún no había decidido si abandonaría el enfoque que había utilizado con Tom Marrill en 1965, es decir, conectar computadoras a través de una red telefónica conmutada mediante marcación automática.
Casualmente, otra persona estuvo presente en el mismo simposio con una idea mucho mejor para resolver el problema del enrutamiento en redes de datos. Roger Scantlebury cruzó el Atlántico llegando del Laboratorio Nacional de Física Británico (NPL) con un informe. Scantlebury llamó a Roberts aparte después de su informe y le contó su idea. . Esta tecnología fue desarrollada por su jefe en NPL, Donald Davis. En los Estados Unidos, los logros y la historia de Davis son poco conocidos, aunque en el otoño de 1967 el grupo de Davis en la NPL estaba al menos un año por delante de ARPA en sus ideas.
Davis, como muchos de los primeros pioneros de la informática electrónica, era físico de formación. Se graduó en el Imperial College de Londres en 1943, a los 19 años, e inmediatamente fue reclutado en un programa secreto de armas nucleares cuyo nombre en código era . Allí supervisó un equipo de calculadores humanos que utilizaban calculadoras mecánicas y eléctricas para producir rápidamente soluciones numéricas a problemas relacionados con la fusión nuclear (su supervisor era , un físico alemán expatriado que en ese momento ya había comenzado a transferir los secretos de las armas nucleares a la URSS). Después de la guerra, escuchó del matemático John Womersley sobre un proyecto que dirigía en NPL: se trataba de la creación de una computadora electrónica que se suponía debía realizar los mismos cálculos a una velocidad mucho mayor. llamado ACE, "motor de computación automática".
Davis aceptó la idea y firmó con NPL lo más rápido que pudo. Habiendo contribuido al diseño detallado y la construcción de la computadora ACE, permaneció profundamente involucrado en el campo de la informática como líder de investigación en NPL. En 1965 se encontraba en Estados Unidos para asistir a una reunión profesional relacionada con su trabajo y aprovechó la oportunidad para visitar varios sitios importantes de informática de tiempo compartido para ver a qué se debía tanto alboroto. En el entorno informático británico, se desconocía el tiempo compartido en el sentido estadounidense de compartir interactivamente una computadora entre múltiples usuarios. En cambio, compartir el tiempo significaba distribuir la carga de trabajo de la computadora entre varios programas de procesamiento por lotes (de modo que, por ejemplo, un programa funcionara mientras otro estaba ocupado leyendo una cinta). Entonces esta opción se llamará multiprogramación.
Las andanzas de Davis lo llevaron al Proyecto MAC en el MIT, el Proyecto JOSS en RAND Corporation en California y el Dartmouth Time Sharing System en New Hampshire. De camino a casa, uno de sus colegas sugirió realizar un taller sobre compartir para educar a la comunidad británica sobre las nuevas tecnologías que habían aprendido en Estados Unidos. Davis estuvo de acuerdo y recibió a muchas de las principales figuras del campo de la informática estadounidense, entre ellas (creador del “Sistema Interoperable de Tiempo Compartido” en el MIT) y el propio Larry Roberts.
Durante el seminario (o tal vez inmediatamente después), a Davis le llamó la atención la idea de que la filosofía del tiempo compartido podría aplicarse a las líneas de comunicación informática, no sólo a las computadoras mismas. Las computadoras de tiempo compartido le dan a cada usuario una pequeña porción de tiempo de CPU y luego cambian a otra, dándole a cada usuario la ilusión de tener su propia computadora interactiva. Asimismo, al cortar cada mensaje en trozos de tamaño estándar, que Davis llamó “paquetes”, se puede compartir un único canal de comunicación entre muchas computadoras o usuarios de una sola computadora. Además, solucionaría todos los aspectos de la transmisión de datos para los que los conmutadores telefónicos y telegráficos no eran adecuados. Un usuario que opere un terminal interactivo enviando comandos cortos y recibiendo respuestas cortas no será bloqueado por una transferencia de archivos grande porque la transferencia se dividirá en muchos paquetes. Cualquier corrupción en mensajes tan grandes afectará a un solo paquete, que puede retransmitirse fácilmente para completar el mensaje.
Davis describió sus ideas en un artículo inédito de 1966, "Propuesta para una red de comunicaciones digitales". En ese momento, las redes telefónicas más avanzadas estaban a punto de computarizar los conmutadores, y Davis propuso incorporar la conmutación de paquetes en la red telefónica de próxima generación, creando una única red de comunicaciones de banda ancha capaz de atender una variedad de solicitudes, desde simples llamadas telefónicas hasta llamadas remotas. acceso a las computadoras. Para entonces, Davis había sido ascendido a gerente de NPL y formó un grupo de comunicaciones digitales bajo Scantlebury para implementar su proyecto y crear una demostración funcional.
En el año previo a la conferencia de Gatlinburg, el equipo de Scantlebury resolvió todos los detalles de la creación de una red de conmutación de paquetes. Se podría sobrevivir a una falla de un solo nodo mediante un enrutamiento adaptativo que pudiera manejar múltiples rutas hacia un destino, y una falla de un solo paquete podría solucionarse reenviándolo. La simulación y el análisis dijeron que el tamaño óptimo del paquete sería de 1000 bytes; si lo hace mucho más pequeño, entonces el consumo de ancho de banda de las líneas para los metadatos en el encabezado será demasiado, mucho mayor, y el tiempo de respuesta para los usuarios interactivos aumentará. con demasiada frecuencia debido a mensajes grandes.
El trabajo de Scantlebury incluía detalles como el formato del paquete...
...y análisis del impacto del tamaño de los paquetes en la latencia de la red.
Mientras tanto, la búsqueda de Davis y Scantlebury condujo al descubrimiento de artículos de investigación detallados realizados por otro estadounidense a quien se le había ocurrido una idea similar varios años antes que ellos. Pero al mismo tiempo , ingeniero eléctrico de RAND Corporation, no había pensado en absoluto en las necesidades de los usuarios de ordenadores de tiempo compartido. RAND era un grupo de expertos financiado por el Departamento de Defensa en Santa Mónica, California, creado después de la Segunda Guerra Mundial para proporcionar planificación y análisis a largo plazo de problemas estratégicos para el ejército. El objetivo de Baran era retrasar la guerra nuclear mediante la creación de una red de comunicaciones militares altamente confiable capaz de sobrevivir incluso a un ataque nuclear a gran escala. Una red de este tipo haría menos atractivo un ataque preventivo por parte de la URSS, ya que sería muy difícil destruir la capacidad de Estados Unidos de atacar múltiples puntos sensibles en respuesta. Para hacer esto, Baran propuso un sistema que dividía los mensajes en lo que él llamó bloques de mensajes que podían transmitirse de forma independiente a través de una red de nodos redundantes y luego ensamblarse en el punto final.
ARPA tuvo acceso a los voluminosos informes de Baran para RAND, pero como no estaban relacionados con computadoras interactivas, su importancia para ARPANET no era obvia. Al parecer, Roberts y Taylor nunca se dieron cuenta. En cambio, como resultado de un encuentro casual, Scantlebury le entregó todo a Roberts en bandeja de plata: un mecanismo de conmutación bien diseñado, aplicabilidad al problema de la creación de redes informáticas interactivas, materiales de referencia de RAND e incluso el nombre "paquete". El trabajo de NPL también convenció a Roberts de que se necesitarían velocidades más altas para proporcionar una buena capacidad, por lo que actualizó sus planes a enlaces de 50 Kbps. Para crear ARPANET se resolvió una parte fundamental del problema de enrutamiento.
Es cierto que existe otra versión del origen de la idea de conmutación de paquetes. Roberts afirmó más tarde que ya tenía pensamientos similares en su cabeza, gracias al trabajo de su colega Len Kleinrock, quien supuestamente describió el concepto en 1962, en su tesis doctoral sobre redes de comunicación. Sin embargo, es increíblemente difícil extraer tal idea de este trabajo y, además, no pude encontrar ninguna otra evidencia para esta versión.
Redes que nunca existieron
Como podemos ver, dos equipos estaban por delante de ARPA en el desarrollo de la conmutación de paquetes, una tecnología que ha demostrado ser tan eficaz que ahora es la base de casi todas las comunicaciones. ¿Por qué ARPANET fue la primera red importante en utilizarlo?
Se trata de sutilezas organizativas. ARPA no tenía permiso oficial para crear una red de comunicaciones, pero había una gran cantidad de centros de investigación con sus propias computadoras, una cultura de moral "libre" que prácticamente no estaba supervisada y montañas de dinero. La solicitud original de Taylor de 1966 de fondos para crear ARPANET pedía 1 millón de dólares, y Roberts continuó gastando esa cantidad cada año desde 1969 en adelante para poner la red en funcionamiento. Al mismo tiempo, para ARPA, ese dinero era poco dinero, por lo que ninguno de sus jefes se preocupaba por lo que Roberts estaba haciendo con él, siempre y cuando de alguna manera pudiera vincularse a las necesidades de la defensa nacional.
Baran en RAND no tenía ni el poder ni la autoridad para hacer nada. Su trabajo fue puramente exploratorio y analítico, y podría aplicarse a la defensa si así se deseaba. En 1965, RAND recomendó su sistema a la Fuerza Aérea, quienes estuvieron de acuerdo en que el proyecto era viable. Pero su implementación recayó sobre los hombros de la Agencia de Comunicaciones de Defensa, que no entendía particularmente las comunicaciones digitales. Baran convenció a sus superiores en RAND de que sería mejor retirar esta propuesta que permitir que se implementara de todos modos y arruinar la reputación de las comunicaciones digitales distribuidas.
Davis, como jefe de NPL, tenía mucho más poder que Baran, pero un presupuesto más ajustado que ARPA, y no tenía una red social y técnica de computadoras de investigación ya preparada. Logró crear un prototipo de red local de conmutación de paquetes (había sólo un nodo, pero muchas terminales) en NPL a finales de la década de 1960, con un modesto presupuesto de 120 libras esterlinas durante tres años. ARPANET gastó aproximadamente la mitad de esa cantidad anualmente en operaciones y mantenimiento en cada uno de los muchos nodos de la red, excluyendo las inversiones iniciales en hardware y software. La organización capaz de crear una red británica de conmutación de paquetes a gran escala fue la Oficina de Correos británica, que gestionaba las redes de telecomunicaciones del país, excepto el propio servicio postal. Davis logró interesar a varios funcionarios influyentes con sus ideas para una red digital unificada a escala nacional, pero no pudo cambiar la dirección de un sistema tan enorme.
Licklider, gracias a una combinación de suerte y planificación, encontró el invernadero perfecto donde podría florecer su red intergaláctica. Al mismo tiempo, no se puede decir que todo, excepto la conmutación de paquetes, se haya reducido a dinero. La ejecución de la idea también influyó. Además, varias otras decisiones de diseño importantes dieron forma al espíritu de ARPANET. Por tanto, a continuación veremos cómo se distribuyó la responsabilidad entre las computadoras que enviaron y recibieron mensajes, y la red a través de la cual enviaron estos mensajes.
que mas leer
- Janet Abbate, Inventar Internet (1999)
- Katie Hafner y Matthew Lyon, Donde los magos se quedan despiertos hasta tarde (1996)
- Leonard Kleinrock, “An Early History of Internet”, Revista IEEE Communications (agosto de 2010)
- Arthur Norberg y Julie O'Neill, Transformación de la tecnología informática: procesamiento de información para el Pentágono, 1962-1986 (1996)
- M. Mitchell Waldrop, La máquina de los sueños: JCR Licklider y la revolución que hizo la informática personal (2001)
Fuente: habr.com