ARPA arvutivõrgu skeem juuni 1967. Tyhi ring – arvuti jagatud ligipääsuga, ring, millel on joon – üheaegselt kasutatav terminal.
Teised tsükli artiklid:
- Relay ajalugu
- Elektrooniliste arvutite ajalugu
- Transistori ajalugu
- Internet ajalugu
1966. aasta lõpuks ARPA rahadega käivitati projekt, mis sidus paljusid arvuteid ühte süsteemi, inspireerituna ideest „» .
Projekti teostamise vastutuse andis Taylor oskuslike käte kätte . Järgmisel aastal tegi Roberts mitu kriitiliselt olulist otsust, millel on hiljem oluline mõju ARPANETi tehnilisele arhitektuurile ja kultuurile ning mõnedes juhtumites isegi aastakümnete jooksul. Esimene otsus olulisuse järgi, kuigi mitte cronoloogiliselt, oli sõnumite marsruutimise mehhanismi määratlemine ühest arvutist teise.
Probleem
Kui arvuti A tahab saata sõnumi arvutile B, kuidas leiab see sõnum tee ühest teiseni? Teoreetiliselt võiks lubada, et iga võrgu sõlm suhtleb kõigi teistega, ühendades iga sõlme füüsiliste juhtmetega. Arvuti A saadab sõnumi lihtsalt välja mineva kaabli kaudu, mis ühendab teda B-ga. Sellist võrku nimetatakse täielikult ühendatuks. Kuid igasuguste suurte võrkude puhul muutub selline lähenemine kiiresti ebaefektiivseks, kuna ühenduste arv suureneb nagu sõlmede arv ruudus (täpsemalt, nagu (n2 — n) / 2).
Seetõttu on vajalik mingi meetod sõnumite marsruudi koostamiseks, mis saatab sõnumi sihtkohta jõudes edasi. 1960. aastate alguses olid teada kaks põhilist lähenemist selle probleemi lahendamiseks. Esimene on „salvestamise ja edastamise“ kaudu sõnumite lülitamise meetod. Seda lähenemist kasutas telegraafisüsteem. Kui sõnum jõudis vahepunkti, salvestati see ajutiselt (tavaliselt paberilindina), kuni tekkis võimalus edastada see edasi sihtkohta või veel ühte vahepunkti, mis on sihtkoha lähedal.
Hiljem tuli telefon ning tekkis vajadus uue lähenemise järele. Mitme minuti pikkune viivitus pärast iga telefonikõne avaldust, mis tuli dešifreerida ja sihtkohta edastada, oleks andnud mulje kõnest kaasvestlejaga, kes viibis Marsil. Selle asemel kasutas telefon kanalite ühendamise süsteemi. Helistaja alustas iga kõnet erilise sõnumiga, mis tähendas, kellele ta soovib helistada. Alguses tehti seda rääkides operaatoriga, hiljem aga numbrit valides, mida töötas üles automaatse seadme kaudu lülituspunktis. Operaator või seade kehtestas pühendatud elektrilise ühenduse helistaja ja vastuvõtva abonendi vahel. Edasi-tagasi kõnede jaoks võis see vajada mitmeid iteratsioone, mis ühendasid kõne läbi mitme lülituspunkti. Pärast ühenduse loomist võis alata ise kõne ja ühendus püsis, kuni üks pooltest katkestas selle, riputades vai.
Digitaalne side, mida otsustati kasutada ARPANET-is arvutite ühendamiseks, töötas skeemi , omadustel, kasutades nii telegraafi kui ka telefoni elemente. Ühest küljest edastati andmesõnumid eraldi paketidena, nagu telegraafis, mitte nagu pidevad kõned telefonis. Kuid need sõnumid võisid olla erineva suurusega erinevateks otstarveteks, alates mõne tähemärgiga konsooli käskudest kuni suurte andmefailideni, mis edastati ühest arvutist teise. Kui failid viibisid teel, ei olnud keegi selle üle nurisenud. Kuid kauguseline interaktiivsus nõudis kiiret reageerimist, nagu telefonikõnes.
Üks oluline erinevus arvutivõrkude ja telefonide ning telegraafide vahel oli masinate poolt töödeldavate andmete vale tundlikkus. Ühe sümboli muutumine või kadumine telegraafi edastamisel või sõna osa kadumine telefonikõnes ei saanud tõsiselt rikkuda kahe inimese vahel suhtlemist. Kuid kui lineaarses müra vahetas ainulaadse biidi 0-lt 1-le kaugkompuuteri saadetavas käsus, võis see käsu tähenduse täielikult muuta. Seetõttu pidi igat sõnumit kontrollima vigade tuvastamiseks ja neid uuesti saatma, kui need tuvastati. Need kordused oleksid olnud liiga kulukad suurte sõnumite jaoks ning tõenäosus, et vigade esinemine nendes oleks suurem, kuna need edastati kauem.
Selle probleemi lahendus tuli kahe sõltumatu sündmuse kaudu, mis toimusid 1960. aastal, kuid hiljem ilmunud sündmusest teatas esimesena Larry Roberts ja ARPA.
Kohtumine
1967. aasta sügisel saabus Roberts Gatlinburgi, Tennessee, Suure Smoky Mountaini metsast kaetud tippude tõttu, et esitada dokument, mis käsitles ARPA plaane võrgu juurutamiseks. Ta oli juba peaaegu aasta töötanud Teabe töötluse tehnoloogia büroos (Information Processing Technology Office, IPTO), kuid võrgu projekti paljusid detaile oli ikka veel üsna udused, sealhulgas marsruutimise probleemide lahendamine. Lisaks hägusele viitele plokkidele ja nende suurustele, oli Robertselt ainus viide sellele tema töös lühike ja ebamugav märkis lõpus: "Tundub vajalik hoida perioodiliselt kasutatavat sideühendust vastuste saamiseks ajaga ühe kümnendiku kuni ühe sekundi vältel, mis on vajalik interaktiivseks tööks. See on võrgu ressursside seisukohalt üsna kulukas, ja kui meil ei ole võimalust helistada kiiremini, siis sõnumite lülitamine ja kontsentreerumine muutuvad võrgu osaliste jaoks väga oluliseks." Ilmselgelt Roberts ei olnud sel hetkel veel otsustanud, kas loobuda lähenemisest, mida ta koos Tom Merrilliga kasutas 1965. aastal, st arvutite ühendamisest kommutatiivse telefonivõrgu kaudu automaatse valimise teel.
Samal sümpoosiumil viibis ka teine inimene, kellel oli oluliselt paremini läbimõeldud lahendus andmeside marsruutimise probleemile. Roger Scantlebury ületas Atlanti, saabudes Briti Riiklikust Füüsikalaboratooriumist (British National Physical Laboratory, NPL) ettekandega. Scantlebury viis pärast oma ettekannet Robertsi kõrvale ja rääkis talle oma ideest. . Selle tehnoloogia arendas välja tema juhendaja NPL-is, Donald Davies. Ameerikas on Davies saavutused ja ajalugu halvasti tuntud, kuigi 1967. aasta sügisel oli Davies NPL-ist vähemalt aasta võrra ees ARPA-st oma ideedega.
Davies, nagu paljud varased elektrooniliste arvutite pioneerid, oli koolituselt füüsik. Ta lõpetas Londoni Imperiaal Kolledži 1943. aastal 19-aastaselt ja ta kaasati kohe salajasse aatomirelvade arendamise programmsse, mille koodnimi oli . Seal juhtis ta rühma arvutajaid, kes kasutasid mehaanilisi ja elektrilisi kalkulaatoreid numbriliste lahenduste kiireks leidmiseks tuumasünteesi probleemidega seotud ülesannetes (tema juhendajaks oli , Saksamaa päritolu füüsik, kes oli juba varasemalt hakanud tuumasalaseid saladusi Nõukogude Liidule edasi andma). Pärast sõda kuulis matemaatik John Womersley Daviese juhitud projektist NPL-is – see oli elektroonilise arvuti loomine, mis pidi läbi viima samu arvutusi palju suurema kiirusel. kandis nime ACE, "automaatne arvutusmasin".
Davis haaras selle idee külge ja palkas end NPL-i nii kiiresti, kui suutis. Panustades üksikasjalikku projekti ja ACE arvuti loomisse, jäi ta sügavalt seotud arvutusmasinate valdkonnaga NPL-is uurimistöö juhina. 1965. aastal juhtus nii, et ta viibis Ameerikas ametlikul kohtumisel, mis oli seotud tema tööga, ning kasutas seda võimalust külastada mitmeid suuri arvutibaase, kus kasutati jagatud aega, et näha, milles probleem seisneb. Briti arvutusmaailmas ei olnud jagatud aeg Ameerika tähenduses mitme kasutaja interaktiivset kasutamist arvutis tuttav. Selle asemel tähendas seal jagatud aeg arvuti koormuse jaotamist mitme andmeprotsessimise programmi vahel (näiteks, et üks programm töötaks, kui teine on teisel teel andmeid lugemas). Hiljem nimetatakse seda varianti multiprogrammeerimiseks.
Davis seiklused viisid ta Project MAC-i MIT-s, RAND Corporationi JOSS projekti Californias ning Dartmouthi jagatud aja süsteemi New Hampshire'is. Tagasi teel pakkus üks tema kolleege välja korraldada koosolek, et rääkida Briti kogukonnale uutest tehnoloogiatest, millest nad Ameerikas teadlikud olid. Davis nõustus ja võõrustas paljusid Ameerika arvutusvaldkonna juhtfiguure, sealhulgas (MIT-s "jagatud aja süsteemi" looja) ja Larry Robertsi endaga.
Seminari ajal (või võib-olla kohe pärast seda) tõi Davis välja idee, et ajajagamisteooriat saab rakendada ka arvutite sideliinidele, mitte ainult arvutitele endile. Ajal, mil arvutid rakendavad ajajagatust, antakse igale kasutajale väike jagu protsessori aega, seejärel vahetub see teise kasutaja vastu, luues igaühele illusiooni, et tal on oma interaktiivne arvuti. Samamoodi, jagades iga sõnum standardmõõtu tükkideks, mida Davis nimetas „pakettideks“, saab ühte sideliini jagada mitme arvuti või ühe arvuti kasutajate vahel. Veelgi enam, see lahendaks kõik andmete edastamise aspektid, mille jaoks telefonid ja telegraafikommutatsioonid olid halvasti kohandatud. Kasutaja, kes töötab interaktiivse terminaliga, edastades lühikesi käske ja saades lühikesi vastuseid, ei jää suure faili edastamise tõttu ummikusse, kuna see edastamine jagatakse mitmeks paketiks. Igasugune rikkumine suurtes sõnumites puudutab ainult ühte paketti, mida on lihtne uuesti edastada, et sõnum lõpetada.
Davis kirjeldas oma ideid 1966. aastal avaldamata töös „Pakkumine digitaalsest sidetehnoloogiast“. Toona olid kõige arenenumad telefonivõrgud kaotamas oma vahetussüsteemide traditsioonilist ülesehitust ja Davis pakkus, et pakettkommutatsioon tuleks integreerida uue põlvkonna telefonivõrku, luues ühise lairibavõrgu, mis suudaks tasakaalustada erinevad nõuded, alates lihtsatest telefonikõnedest kuni kaugjuurdepääsuni arvutitele. Sel ajal tõsteti Davis NPL-i juhiks ning ta moodustas digitaalsete sideteenuste rühma Scantlebury juhtimisel, et teostada oma projekti ja luua töödemonstratsioon.
Aastal, mis eelnes Gatlinburgi konverentsile, töötas Scantlebury meeskond välja kõik detailid pakettdetailide võrgu loomiseks. Ühe sõlme rikke korral sai elada adaptiivse marsruutimise abil, mis suutis töötada mitme teega sihtpunkti, ja üksiku paketi rike sai lahendada selle uuesti saatmise kaudu. Simulatsioon ja analüüs näitasid, et optimaalne paketi suurus oleks 1000 baiti - kui teha see palju väiksemaks, jääb liinide kantavuse kohta metandmete peal liiga suur osakaal, ja kui see on liiga suur, suureneb interaktiivsete kasutajate reageerimisaeg liiga tihti suurte sõnumite tõttu.
Scantlebury töö sisaldas selliseid detaile nagu paketi formaat...
...ja analüüs paketi suuruste mõju suhtes võrgu viivitustele.
Samas viis Davies ja Scantlebury otsingud paljastama üksikasjalikke teaduslikke töid, mille tegi teine ameeriklane, kes tuli sarnasele ideele paar aastat enne neid. Kuid sellega , elektroonikainsener RAND Corporationist, ei mõelnud üldse arvutite ajajagamisse seotud vajadustele. RAND oli mõttekoja keskus, mis töötas USA kaitseministeeriumi rahadega Santa Monicas, Californias, asutatud pärast Teist maailmasõda, et tegeleda pikaajalise planeerimise ja strateegiliste probleemide analüüsiga sõjaliste vajaduste tarbeks. Barani eesmärk oli vähendada tuumasõda, luues äärmiselt usaldusväärse sõjavõrgu, mis suudaks ellu jääda isegi suure ulatusega tuumaärastsele rünnakule. Selline võrk muudaks eelneva otsuse tegemise Nõukogude Liidu poolt vähem atraktiivseks, kuna oleks väga keeruline hävitada USA võimet vastata mitmele tundlikule punktile. Selleks pakkus Baran välja süsteemi, mis jagas sõnumid osadeks, mida ta nimetas sõnumiblokkideks, mida saaks sõltumatult edastada võrgu sõlmede kaudu, millel on liialdatud ühendused, ja seejärel koguda need lõpp-punktis kokku.
ARPA-l oli ligipääs Bārani mahukatele aruanetele RAND-i jaoks, kuid kuna need ei olnud seotud interaktiivsete arvutitega, ei olnud nende tähtsus ARPANET-i jaoks ilmne. Roberts ja Taylor paistsid neid tõenäoliselt tähelepanuta jätma. Selle asemel, tänu ühele juhuslikule kohtumisele, esitles Scantlebury kogu informatsiooni Robertsile hõlpsasti: hästi läbimõeldud lülitamise mehhanism, rakendatavus interaktiivsete arvutivõrkude loomise ülesandele, RAND-i viidatud materjalid ja isegi nime „pakett“ olemasolu. NPL-i töö veenis samuti Robertsi selles, et hea läbilaskevõime saavutamiseks on vajalikud kõrgemad kiirused, mistõttu uuendas ta oma plaane 50 Kbit/s sidekiiruseni. ARPANET-i loomise oluline osa probleemist oli lahendatud.
Tõele au andes on olemas ka teine versioon pakettide lülitamise idee tekkimisest. Roberts väitis hiljem, et tal olid sarnased mõtted juba peas, tänu tema kolleegi Len Kleinrocki tööle, kes olevat selle kontseptsiooni kirjeldanud juba 1962. aastal oma doktoritöös sidevõrkude kohta. Kuid on erakordselt keeruline sellest tööst sarnast ideed välja tõmmata, ning peale selle ei leidnud ma selle versiooni jaoks mingeid muid tõendeid.
Võrgud, mida polnud olemas
Nagu näeme, kahe meeskonna jõudsid ARPA-le pakettide lülitamise tehnoloogia arendamisel ette, tehnoloogia, mis osutus nii tõhusaks, et nüüd on see peaaegu kõigi kommunikatsioonide aluseks. Miks siis sai ARPANET esimeseks oluliseks võrguks, mis seda kasutas?
Kõik sõltub organisatsioonilistest nüanssidest. ARPA-l ei olnud ametlikku luba sidevõrgu loomiseks, kuid seal oli palju juba olemasolevaid teadusasutusi oma arvutitega, „vabade” käitumistavade kultuur, mille üle praktiliselt ei valvatud, ja tohutult raha. Taylor algne 1966. aasta taotlus ARPANET-i loomiseks mainis summat 1 miljon dollari ulatuses ning Roberts jätkas selle võrgu loomise ja töö eest rahaga varustamist samas suurusjärgus aastast 1969 ja edaspidi. ARPA jaoks oli see raha siiski tähelepanuta jäetav, seega ei olnud ükski tema ülematest mures, mida Roberts nendega teeb, kui seda suudeti mingil viisil seotud hoida riiklike kaitse vajadustega.
Behrandil ei olnud RANDis ei võimalusi ega autoriteeti midagi teha. Tema töö oli puhtalt uurimistöö ja analüüsi iseloomuga ning selle sai vajadusel rakendada ka kaitse valdkonnas. 1965. aastal soovitas RAND tõepoolest tema lennuväe süsteemi, ja nad nõustusid projekti teostatavusega. Kuid selle rakendamine langes kaitsekommunikatsioonide agentuuri õlgadele, kus ei oldud väga kursis digitaalse ühendusega. Behrand suutis RANDi juhtkonda veenda, et see ettepanek oleks parem endale jätta, kui lubada selle teostamist suvaliselt ja hävitada, kahjustades jaotatud digitaalse ühenduse mainet.
Davis, olles NPL-i juht, omas palju suuremat võimu kui Behrand, kuid tema eelarve oli piiratum kui ARPA-l, ja tal ei olnud valmis sotsiaalset ega tehnilist võrgustikku uurimisarvutite jaoks. Tal õnnestus 1960ndate lõpus NPL-is luua pakettide vahetamise kohalik võrgu prototüüp (seal oli vaid üks sõlm, kuid palju terminale) tagasihoidliku eelarvega 120 000 naela kolme aasta jooksul. ARPANET kulutas umbes poole sellest summast igal aastal tegevuseks ja hoolduseks igaühel paljusid võrgu sõlmi, välja arvatud alginvesteeringud riistvarasse ja tarkvarasse. Briti post oli organisatsioon, mis suutis luua suurskaalalise Briti võrgu pakettide vahetamise süsteemi, hallates riigis sidevõrgustikke, välja arvatud otsepostis. Davis suutis veenda mitmeid mõjukaid ametnikke oma ideetes riiklikust digitaliseeritud ühtsest võrgust, kuid sellise tohutu süsteemi suuna muutmine ei olnud tema võimes.
Licklider, kombineerides õnne ja planeerimist, leidis suurepärase kasvuhoone, kus tema galaktikatevaheline võrgu ideed said õitseda. Ei saa väita, et kõik, välja arvatud pakettide vahetamine, sõltus rahast. Oluliseks teguriks olid ka ideede teostamine. Veelgi enam, ARPANET'i vaimu määrasid mitu muud olulist otsust projekteerimise etapis. Seetõttu vaatame järgmised, kuidas vastutus jagunes arvutite vahel, mis saatsid ja võtsid vastu sõnumeid, ning võrgu üle, mille kaudu neid sõnumeid saadeti.
Lisa lugemist
- Janet Abbate, Interneti leiutamine (1999)
- Katie Hafner ja Matthew Lyon, Kus nõiad öösel üleval on (1996)
- Leonard Kleinrock, “An Early History of the Internet,” IEEE Communications Magazine (august 2010)
- Arthur Norberg ja Julie O’Neill, Arvutitöötlustehnoloogia muutmine: Teabe töötlemine Pentagoni jaoks, 1962-1986 (1996)
- M. Mitchell Waldrop, The Dream Machine: J.C.R. Licklider and the Revolution That Made Computing Personal (2001)
Allikas: habr.com
