ARPA arvutivõrgu skeem juuniks 1967. Tühi ring on jagatud juurdepääsuga arvuti, joonega ring on ühe kasutaja terminal
Sarja teised artiklid:
- Relee ajalugu
- Elektrooniliste arvutite ajalugu
- Transistori ajalugu
- Interneti ajalugu
1966. aasta lõpuks ARPA rahaga käivitas ta ideest inspireeritud projekti paljude arvutite ühendamiseks üheks süsteemiks.» .
Taylor andis vastutuse projekti elluviimise eest võimekatesse kätesse . Järgmisel aastal tegi Roberts mitu kriitilist otsust, mis kajavad kogu ARPANETi ja selle järglaste tehnilises arhitektuuris ja kultuuris, mõnel juhul aastakümneteks. Esimene oluline otsus, kuigi mitte kronoloogias, oli sõnumite ühest arvutist teise suunamise mehhanismi kindlaksmääramine.
probleem
Kui arvuti A soovib saata sõnumit arvutile B, siis kuidas saab see sõnum leida tee ühest teise? Teoreetiliselt võiksite lubada kõigil sidevõrgu sõlmedel suhelda kõigi teiste sõlmedega, ühendades iga sõlme kõigi teiste sõlmedega füüsiliste kaablitega. B-ga suhtlemiseks saadab arvuti A lihtsalt sõnumi mööda väljuvat kaablit, mis ühendab selle B-ga. Sellist võrku nimetatakse võrkvõrguks. Kuid mis tahes olulise võrgu suuruse korral muutub see lähenemisviis kiiresti ebapraktiliseks, kuna ühenduste arv suureneb sõlmede arvu ruuduga (täpsemalt (n2 - n)/2).
Seetõttu on vaja mingit sõnumimarsruudi konstrueerimise viisi, mis sõnumi saabumisel vahesõlme saadaks selle edasi sihtmärgini. 1960. aastate alguses oli selle probleemi lahendamiseks kaks peamist lähenemisviisi. Esimene on sõnumite vahetamise salvestamise ja edastamise meetod. Seda lähenemist kasutas telegraafisüsteem. Kui teade saabus vahesõlme, hoiti seda seal ajutiselt (tavaliselt paberlindi kujul), kuni seda sai edastada edasi sihtmärgile või sihtmärgile lähemal asuvasse mõnda teise vahekeskusesse.
Siis tuli telefon ja oli vaja uut lähenemist. Mitmeminutiline viivitus pärast igat telefoni teel tehtud lausungit, mis tuli dešifreerida ja sihtkohta edastada, tekitaks tunde, nagu oleks vestlus Marsil asuva vestluskaaslasega. Selle asemel kasutas telefon vooluringi vahetamist. Helistaja alustas iga kõnet spetsiaalse sõnumi saatmisega, mis näitas, kellele ta helistada soovib. Esmalt tegid nad seda operaatoriga vesteldes ja seejärel numbri valides, mida töötles elektrikilbi automaatsed seadmed. Operaator või seade lõi spetsiaalse elektriühenduse helistaja ja helistaja vahel. Kaugkõnede puhul võib see nõuda mitut iteratsiooni, mis ühendavad kõne mitme lüliti kaudu. Kui ühendus oli loodud, võis vestlus ise alata ja ühendus püsis seni, kuni üks osapooltest selle toru katkestas.
Digitaalne side, mida otsustati ARPANETis kasutada skeemi järgi töötavate arvutite ühendamiseks , kasutas nii telegraafi kui telefoni funktsioone. Ühelt poolt edastati andmesõnumeid eraldi pakettidena, nagu telegraafis, mitte pidevate telefonivestlustena. Need sõnumid võivad aga erinevatel eesmärkidel olla erineva suurusega, alates mitme tähemärgi pikkustest konsoolikäskudest kuni suurte andmefailideni, mis edastatakse ühest arvutist teise. Kui failide edastamine viibis, ei kurtnud keegi selle üle. Kuid kauginteraktiivsus nõudis kiiret reageerimist, näiteks telefonikõnet.
Üheks oluliseks erinevuseks ühelt poolt arvuti andmevõrkude ning teiselt poolt telefoni ja telegraafi vahel oli tundlikkus masinate poolt töödeldavate andmete vigade suhtes. Vaevalt, et telegrammi ühe tähemärgi muutumine või kadumine või mõne sõna kadumine telefonivestluses võib kahe inimese suhtlust tõsiselt häirida. Kuid kui liini müra muutis kaugarvutisse saadetud käsus ühe biti 0-lt 1-le, võib see käsu tähendust täielikult muuta. Seetõttu tuli iga sõnumit kontrollida vigade suhtes ja uuesti saata, kui neid leiti. Sellised kordused oleksid suurte sõnumite jaoks liiga kallid ja põhjustasid tõenäolisemalt vigu, kuna nende edastamine võttis kauem aega.
Lahendus sellele probleemile tuli kahe sõltumatu sündmuse kaudu, mis juhtusid 1960. aastal, kuid seda, mis tuli hiljem, märkasid kõigepealt Larry Roberts ja ARPA.
Kohtumine
1967. aasta sügisel saabus Roberts Great Smoky Mountainsi metsaga kaetud tippude tagant Tennessee osariiki Gatlinburgi, et edastada dokument, mis kirjeldab ARPA võrguplaane. Ta oli töötanud infotöötlustehnoloogia büroos (IPTO) ligi aasta, kuid paljud võrguprojekti üksikasjad olid endiselt väga ebamäärased, sealhulgas marsruutimisprobleemi lahendus. Peale ebamääraste viidete plokkidele ja nende suurustele oli Robertsi töös ainus viide sellele lühike ja kõrvalepõiklev märkus päris lõpus: „Tundub olevat vajalik säilitada katkendlikult kasutatavat sideliini, et saada vastuseid kümnendiku ja ühe vahel. interaktiivseks toimimiseks vajalik teine kord. See on võrguressursside osas väga kallis ja kui me ei saa kiiremini helistada, muutub sõnumite vahetamine ja keskendumine võrgus osalejate jaoks väga oluliseks. Ilmselgelt polnud Roberts selleks ajaks veel otsustanud, kas loobuda 1965. aastal Tom Marrilliga kasutatud lähenemisest ehk arvutite ühendamisest kommuteeritud telefonivõrgu kaudu automaatvalimise abil.
Juhuslikult oli samal sümpoosionil kohal veel üks inimene, kellel oli palju parem idee andmevõrkude marsruutimise probleemi lahendamiseks. Roger Scantlebury ületas Atlandi ookeani, saabudes Briti riiklikust füüsikalaborist (NPL) raportiga. Scantlebury võttis Robertsi pärast aruannet kõrvale ja rääkis talle oma ideest. . Selle tehnoloogia töötas välja tema ülemus NPLis Donald Davis. USA-s on Davise saavutused ja ajalugu vähe teada, kuigi 1967. aasta sügisel oli Davise grupp NPL-is oma ideedega ARPA-st vähemalt aasta võrra ees.
Davis, nagu paljud elektroonilise andmetöötluse varajased pioneerid, oli hariduselt füüsik. Ta lõpetas Londoni Imperial College'i 1943. aastal 19-aastaselt ja värvati kohe salajasse tuumarelvaprogrammi koodnimega. . Seal juhendas ta inimkalkulaatorite meeskonda, kes kasutasid mehaanilisi ja elektrilisi kalkulaatoreid, et kiiresti leida tuumasünteesi probleemidele numbrilisi lahendusi (tema juhendaja oli , saksa välisfüüsik, kes oli selleks ajaks juba alustanud tuumarelvade saladuste üleandmist NSV Liitu). Pärast sõda kuulis ta matemaatik John Womersleylt projektist, mida ta NPL-is juhtis – see oli elektroonilise arvuti loomine, mis pidi tegema samu arvutusi palju suurema kiirusega. nimega ACE, "automaatne arvutusmootor".
Davis tuli selle idee peale ja sõlmis NPL-iga nii kiiresti kui võimalik. Olles andnud oma panuse ACE arvuti detailsesse projekteerimisse ja ehitusse, jäi ta NPL-i uurimisjuhina sügavalt seotuks andmetöötluse valdkonnaga. 1965. aastal sattus ta USA-sse oma tööga seotud professionaalsele kohtumisele ja kasutas võimalust külastada mitut suurt ajajagamise arvutisaiti, et näha, millest see kära tekkis. Briti andmetöötluskeskkonnas oli aja jagamine Ameerika mõistes mitme kasutaja interaktiivse arvuti jagamise mõistes tundmatu. Aja jagamine tähendas hoopis arvuti töökoormuse jaotamist mitme pakktöötlusprogrammi vahel (nii et näiteks üks programm töötaks, samal ajal kui teine lindi lugemisega hõivatud oleks). Siis nimetatakse seda valikut multiprogrammeerimiseks.
Davise eksirännakud viisid ta MIT-i projekti MAC-i, Californias RAND Corporationi JOSS-projekti ja New Hampshire'i Dartmouthi ajajagamissüsteemi. Kojuteel soovitas üks tema kolleegidest korraldada jagamise teemaline töötuba, et harida Briti kogukonda uute tehnoloogiate kohta, mida nad olid USA-s õppinud. Davis nõustus ja võõrustas paljusid Ameerika arvutivaldkonna juhtivaid tegelasi, sealhulgas (MIT-i interoperable Time Sharing Systemi looja) ja Larry Roberts ise.
Seminari ajal (või võib-olla kohe pärast seda) tabas Davist mõte, et ajajagamise filosoofiat võiks rakendada ka arvutisideliinidele, mitte ainult arvutitele endile. Ajajagamisarvutid annavad igale kasutajale väikese osa CPU aega ja lülituvad seejärel teisele, jättes igale kasutajale illusiooni, et tal on oma interaktiivne arvuti. Samamoodi, lõigates iga sõnumi standardsuuruses tükkideks, mida Davis nimetas "pakettideks", saab ühte sidekanalit jagada paljude arvutite või ühe arvuti kasutajate vahel. Lisaks lahendaks see kõik andmeedastuse aspektid, mille jaoks telefoni- ja telegraafikommutaatorid ei sobinud. Interaktiivset terminali kasutavat kasutajat, kes saadab lühikesi käske ja võtab vastu lühikesi vastuseid, ei blokeerita suur failiedastus, kuna ülekanne jagatakse paljudeks pakettideks. Nii suurte sõnumite rikkumine mõjutab ühte paketti, mille saab sõnumi lõpuleviimiseks hõlpsasti uuesti saata.
Davis kirjeldas oma ideid 1966. aasta avaldamata artiklis "Ettepanek digitaalse sidevõrgu kohta". Sel ajal olid kõige arenenumad telefonivõrgud kommutaatorite arvutistamise äärel ja Davis tegi ettepaneku manustada pakettkommutatsioon järgmise põlvkonna telefonivõrku, luues ühtse lairiba sidevõrgu, mis suudab teenindada mitmesuguseid päringuid alates lihtsatest telefonikõnedest kuni kaugkõnedeni. juurdepääs arvutitele. Selleks ajaks oli Davis edutatud NPL-i juhiks ja moodustanud Scantlebury alluvuses digitaalse suhtlusrühma, et viia ellu oma projekt ja luua töötav demo.
Gatlinburgi konverentsile eelnenud aastal töötas Scantlebury meeskond välja kõik pakettkommutatsioonivõrgu loomise üksikasjad. Ühe sõlme rike saab üle elada adaptiivse marsruutimise abil, mis suudab käsitleda mitut sihtkohta jõudvat teed, ja ühe paketi tõrget saab lahendada selle uuesti saatmisega. Simulatsioon ja analüüs ütlesid, et optimaalne paketi suurus oleks 1000 baiti – kui seda palju väiksemaks teha, on päises olevate metaandmete ridade ribalaiuse tarbimine liiga suur, palju suurem – ja interaktiivsete kasutajate reageerimisaeg pikeneb. liiga sageli suurte sõnumite tõttu.
Scantlebury töö sisaldas selliseid üksikasju nagu pakendi formaat...
...ja pakettide suuruse mõju analüüs võrgu latentsusele.
Vahepeal avastasid Davise ja Scantlebury otsingud üksikasjalikud uurimistööd, mille tegi teine ameeriklane, kes oli sarnase ideega välja tulnud mitu aastat enne neid. Aga samas , RAND Corporationi elektriinsener, polnud ajajagamise arvutikasutajate vajadustele üldse mõelnud. RAND oli kaitseministeeriumi rahastatud mõttekoda Santa Monicas Californias, mis loodi pärast Teist maailmasõda, et pakkuda sõjaväe strateegiliste probleemide pikaajalist planeerimist ja analüüsi. Barani eesmärk oli tuumasõda edasi lükata, luues ülimalt töökindla sõjalise sidevõrgu, mis suudab üle elada isegi ulatusliku tuumarünnaku. Selline võrgustik muudaks NSV Liidu ennetava löögi vähem atraktiivseks, kuna oleks väga raske hävitada USA võimet lüüa vastuseks mitut tundlikku punkti. Selleks pakkus Baran välja süsteemi, mis jagas sõnumid nn sõnumiplokkideks, mida saaks iseseisvalt üle koondatud sõlmede võrgu edastada ja seejärel lõpp-punktis kokku panna.
ARPA-l oli juurdepääs Barani mahukatele RAND-i aruannetele, kuid kuna need ei olnud seotud interaktiivsete arvutitega, ei olnud nende tähtsus ARPANETi jaoks ilmne. Ilmselt pole Roberts ja Taylor neid kunagi märganud. Selle asemel andis Scantlebury ühe juhusliku kohtumise tulemusena Robertsile hõbekandikul kõik: hästi läbimõeldud lülitusmehhanismi, interaktiivsete arvutivõrkude loomise probleemile rakendatavuse, RANDi võrdlusmaterjalid ja isegi nimetuse "pakett". NPL-i töö veenis Robertsit ka selles, et hea võimsuse tagamiseks on vaja suuremat kiirust, mistõttu ta uuendas oma plaanid 50 Kbps linkidele. ARPANETi loomiseks lahendati marsruutimise probleemi põhiosa.
Tõsi, pakettide vahetamise idee päritolust on veel üks versioon. Roberts väitis hiljem, et sarnased mõtted olid tal juba peas, tänu kolleegi Len Kleinrocki tööle, kes väidetavalt kirjeldas seda kontseptsiooni juba 1962. aastal oma sidevõrke käsitlevas doktoritöös. Sellist ideed on sellest tööst aga uskumatult raske välja tõmmata ja pealegi ei leidnud ma selle versiooni kohta muid tõendeid.
Võrgustikud, mida pole kunagi olnud
Nagu näeme, olid kaks meeskonda ARPA-st ees pakettkommutatsiooni arendamisel – tehnoloogia, mis on osutunud nii tõhusaks, et on nüüdseks peaaegu kogu suhtluse aluseks. Miks oli ARPANET esimene oluline võrk, mis seda kasutas?
See kõik on seotud organisatsiooniliste nüanssidega. ARPA-l ei olnud ametlikku luba sidevõrgu loomiseks, kuid seal oli suur hulk olemasolevaid uurimiskeskusi, millel olid oma arvutid, “vaba” moraali kultuur, mis oli praktiliselt järelevalveta, ja rahamäed. Taylori algne 1966. aasta rahataotlus ARPANETi loomiseks nõudis 1 miljonit dollarit ja Roberts kulutas nii palju igal aastal alates 1969. aastast, et võrk tööle panna. Samal ajal oli ARPA jaoks selline raha väike raha, nii et ükski tema ülemustest ei muretsenud selle pärast, mida Roberts sellega teeb, kui seda saab kuidagi riigikaitse vajadustega siduda.
Baranil RANDis ei olnud võimu ega volitusi midagi teha. Tema töö oli puhtalt uurimuslik ja analüütiline ning soovi korral sai seda rakendada kaitses. 1965. aastal soovitas RAND oma süsteemi õhujõududele, kes nõustusid, et projekt on elujõuline. Aga selle rakendamine langes Kaitsekommunikatsiooni Agentuuri õlgadele ja nad ei saanud digitaalsest sidest eriti aru. Baran veenis oma ülemusi RANDis, et parem oleks see ettepanek tagasi võtta, kui lubada seda igal juhul ellu viia ja rikkuda hajutatud digitaalse side mainet.
Davisel oli NPL-i juhina palju rohkem jõudu kui Baranil, kuid kitsam eelarve kui ARPA-l, samuti polnud tal valmis teadusarvutite sotsiaalset ja tehnilist võrgustikku. Tal õnnestus 1960. aastate lõpus luua NPL-is kohaliku pakettkommutatsioonivõrgu prototüüp (oli ainult üks sõlm, kuid palju terminale), mille eelarve oli kolme aasta jooksul tagasihoidlik 120 000 naela. ARPANET kulutas igal aastal umbes poole sellest summast võrgu kõigi paljude sõlmede toimimisele ja hooldusele, välja arvatud riist- ja tarkvara esialgsed investeeringud. Organisatsioon, mis oli võimeline looma laiaulatuslikku Briti pakettkommutatsioonivõrku, oli Briti postkontor, mis haldas riigis asuvaid telekommunikatsioonivõrke, välja arvatud postiteenus ise. Davisel õnnestus riigi mastaabis ühtse digivõrgu ideedega huvitada mitmeid mõjukaid ametnikke, kuid ta ei suutnud nii tohutu süsteemi suunda muuta.
Licklider leidis õnne ja planeerimise kombinatsiooni kaudu ideaalse kasvuhoone, kus tema galaktikatevaheline võrgustik võiks õitseda. Samas ei saa öelda, et kõik peale pakettvahetuse taandus rahale. Oma osa oli ka idee teostamisel. Veelgi enam, mitmed muud olulised disainiotsused kujundasid ARPANETi vaimu. Seetõttu vaatleme järgmisena, kuidas jaotus vastutus sõnumeid saatnud ja vastu võtnud arvutite vahel ning võrgu, mille kaudu nad neid sõnumeid saatsid.
Mida muud lugeda
- Janet Abbate, Interneti leiutamine (1999)
- Katie Hafner ja Matthew Lyon, Kui võlurid jäävad hiljaks (1996)
- Leonard Kleinrock, "Interneti varane ajalugu", IEEE Communications Magazine (august 2010)
- Arthur Norberg ja Julie O'Neill, Transforming Computer Technology: Information Processing for the Pentagon, 1962-1986 (1996)
- M. Mitchell Waldrop, Unistuste masin: JCR Licklider ja revolutsioon, mis muutis arvutite isiklikuks (2001)
Allikas: www.habr.com