ARPA-tietokoneverkkokaavio kesäkuulta 1967. Tyhjä ympyrä on tietokone, jolla on jaettu pääsy, ympyrä, jossa on linja, on yhden käyttäjän pääte
Muut artikkelit sarjassa:
- Releen historia
- Elektronisten tietokoneiden historia
- Transistorin historia
- Internetin historia
Vuoden 1966 loppuun mennessä ARPA-rahoilla hän käynnisti projektin yhdistääkseen useita tietokoneita yhdeksi järjestelmään idean innoittamana "» .
Taylor siirsi vastuun projektin toteuttamisesta osaaviin käsiin . Seuraavana vuonna Roberts teki useita kriittisiä päätöksiä, jotka heijastuivat koko ARPANETin ja sen seuraajien tekniseen arkkitehtuuriin ja kulttuuriin, joissakin tapauksissa tulevina vuosikymmeninä. Ensimmäinen tärkeä päätös, vaikkakaan ei kronologisesti, oli mekanismin määrittäminen viestien reitittämiseksi tietokoneesta toiseen.
ongelma
Jos tietokone A haluaa lähettää viestin tietokoneelle B, kuinka se voi löytää tiensä yhdestä toiseen? Teoriassa voit sallia viestintäverkon jokaisen solmun kommunikoida kaikkien muiden solmujen kanssa yhdistämällä jokainen solmu jokaiseen solmuun fyysisten kaapeleiden avulla. Kommunikoidakseen B:n kanssa tietokone A lähettää yksinkertaisesti viestin pitkin lähtevää kaapelia, joka yhdistää sen B:hen. Tällaista verkkoa kutsutaan mesh-verkoksi. Kuitenkin minkä tahansa merkittävän verkkokoon kohdalla tämä lähestymistapa muuttuu nopeasti epäkäytännölliseksi, kun yhteyksien määrä kasvaa solmujen lukumäärän neliössä (tarkemmin sanottuna (n2 - n)/2).
Siksi tarvitaan jokin tapa rakentaa sanomareitti, joka viestin saapuessa välisolmuun lähettäisi sen edelleen kohteeseen. 1960-luvun alussa oli olemassa kaksi peruslähestymistapaa tämän ongelman ratkaisemiseksi. Ensimmäinen on tallenna ja välitä viestien vaihtamisen menetelmä. Tätä lähestymistapaa käytti lennätinjärjestelmä. Kun viesti saapui välisolmuun, se tallennettiin tilapäisesti sinne (yleensä paperinauhan muodossa), kunnes se voitiin välittää edelleen kohteeseen tai johonkin lähempänä kohdetta sijaitsevaan välikeskukseen.
Sitten tuli puhelin ja tarvittiin uusi lähestymistapa. Useiden minuuttien viive jokaisen puhelimessa tehdyn lausunnon jälkeen, joka oli purettava ja lähetettävä määränpäähänsä, antaisi tunteen keskustelusta Marsissa sijaitsevan keskustelukumppanin kanssa. Sen sijaan puhelin käytti piirikytkentää. Soittaja aloitti jokaisen puhelun lähettämällä erityisviestin, joka ilmoitti kenelle hän halusi soittaa. Ensin he tekivät tämän keskustelemalla operaattorin kanssa ja valitsivat sitten numeron, joka käsiteltiin vaihteen automaattisella laitteella. Käyttäjä tai laite loi erillisen sähköyhteyden soittajan ja soitettavan osapuolen välille. Kaukopuheluiden tapauksessa tämä voi vaatia useita iteraatioita yhdistämään puhelun useiden kytkimien kautta. Kun yhteys oli muodostettu, itse keskustelu saattoi alkaa ja yhteys jatkui, kunnes toinen osapuoli katkaisi sen katkaisemalla puhelun.
Digitaalinen viestintä, jota päätettiin käyttää ARPANETissa järjestelmän mukaan toimivien tietokoneiden yhdistämiseen , käytti sekä lennättimen että puhelimen ominaisuuksia. Toisaalta dataviestit välitettiin erillisinä paketteina, kuten lennättimessä, eikä jatkuvina keskusteluina puhelimessa. Nämä viestit voivat kuitenkin olla erikokoisia eri tarkoituksiin, useiden merkkien pituisista konsolikomennoista suuriin tietotiedostoihin, jotka siirretään tietokoneelta toiselle. Jos tiedostot viivästyivät kuljetuksessa, kukaan ei valittanut siitä. Mutta etävuorovaikutus vaati nopeaa vastausta, kuten puhelua.
Yksi tärkeä ero toisaalta tietokonetietoverkkojen ja toisaalta puhelimen ja lennätin välillä oli herkkyys virheille koneiden käsittelemissä tiedoissa. Yhden merkin muutos tai menetys sähkeen lähetyksen aikana tai sanan osan katoaminen puhelinkeskustelussa voisi tuskin häiritä vakavasti kahden henkilön viestintää. Mutta jos linjan kohina vaihtoi yhden bitin 0:sta 1:een etätietokoneelle lähetetyssä komennossa, se voi muuttaa komennon merkityksen kokonaan. Siksi jokainen viesti oli tarkistettava virheiden varalta ja lähetettävä uudelleen, jos sellaisia löytyi. Tällaiset toistot olisivat liian kalliita suurille viesteille ja aiheuttavat todennäköisemmin virheitä, koska niiden lähettäminen kesti kauemmin.
Ratkaisu tähän ongelmaan tuli kahdesta itsenäisestä tapahtumasta, jotka tapahtuivat vuonna 1960, mutta myöhemmin tapahtuneen huomasivat ensin Larry Roberts ja ARPA.
kokous
Syksyllä 1967 Roberts saapui Gatlinburgiin Tennesseen osavaltioon Great Smoky Mountainsin metsäisten huippujen takaa toimittamaan asiakirjan, joka kuvaa ARPA:n verkkosuunnitelmia. Hän oli työskennellyt Tietojenkäsittelyteknologiatoimistossa (IPTO) lähes vuoden, mutta monet verkkoprojektin yksityiskohdat olivat vielä hyvin epämääräisiä, mukaan lukien reititysongelman ratkaisu. Lukuun ottamatta epämääräisiä viittauksia lohkoihin ja niiden kokoihin, ainoa viittaus siihen Robertsin työssä oli lyhyt ja välttelevä huomautus aivan lopussa: "Näyttää siltä, että on tarpeen ylläpitää ajoittain käytettyä viestintälinjaa, jotta saadaan vastaukset kymmenesosasta yhteen. toisen kerran tarvitaan interaktiiviseen toimintaan. Tämä on erittäin kallista verkkoresurssien kannalta, ja ellemme pysty soittamaan nopeammin, viestien vaihtaminen ja keskittyminen ovat erittäin tärkeitä verkon osallistujille." Ilmeisesti siihen mennessä Roberts ei ollut vielä päättänyt, hylkääkö hän vuonna 1965 Tom Marrillin kanssa käyttämänsä lähestymistavan, eli tietokoneiden yhdistämisen puhelinverkon kautta automaattivalintaa käyttäen.
Sattumalta samassa symposiumissa oli läsnä toinen henkilö, jolla oli paljon parempi idea ratkaista tietoverkkojen reititysongelma. Roger Scantlebury ylitti Atlantin saapuessaan British National Physical Laboratorysta (NPL) raportin kanssa. Scantlebury vei Robertsin sivuun raportin jälkeen ja kertoi hänelle ideastaan. . Tämän tekniikan kehitti hänen pomonsa NPL:ssä Donald Davis. Yhdysvalloissa Davisin saavutukset ja historia ovat huonosti tunnettuja, vaikka syksyllä 1967 Davisin ryhmä NPL:ssä oli ideaillaan ainakin vuoden ARPA:ta edellä.
Davis, kuten monet varhaiset elektronisen tietojenkäsittelyn pioneerit, oli koulutukseltaan fyysikko. Hän valmistui Imperial Collegesta Lontoossa vuonna 1943 19-vuotiaana ja hänet hyväksyttiin välittömästi salaiseen ydinaseohjelmaan koodinimeltään. . Siellä hän johti ihmislaskimien ryhmää, joka käytti mekaanisia ja sähköisiä laskimia tuottaakseen nopeasti numeerisia ratkaisuja ydinfuusioon liittyviin ongelmiin (hänen esimiehenä oli , saksalainen ulkomaalainen fyysikko, joka oli siihen mennessä jo alkanut siirtää ydinaseiden salaisuuksia Neuvostoliitolle). Sodan jälkeen hän kuuli matemaatikko John Womersleylta projektista, jota hän johti NPL:ssä - se oli elektronisen tietokoneen luominen, jonka piti suorittaa samat laskelmat paljon suuremmalla nopeudella. nimeltään ACE, "automaattinen laskentakone".
Davis hyppäsi ideaan ja teki sopimuksen NPL:n kanssa niin nopeasti kuin pystyi. Osallistuttuaan ACE-tietokoneen yksityiskohtaiseen suunnitteluun ja rakentamiseen hän pysyi syvästi mukana tietojenkäsittelyssä NPL:n tutkimusjohtajana. Vuonna 1965 hän sattui olemaan Yhdysvalloissa ammattikokouksessa, joka liittyi hänen työhönsä ja käytti tilaisuutta vierailla useilla suurilla aikajakotietokonesivustoilla nähdäkseen, mistä meteli johtuu. Brittiläisessä tietokoneympäristössä ajan jakamista amerikkalaisessa mielessä, jolloin useat käyttäjät voivat jakaa tietokoneen interaktiivisesti, ei tunneta. Sen sijaan ajan jakaminen merkitsi tietokoneen työtaakan jakamista useiden eräkäsittelyohjelmien kesken (jotta esimerkiksi yksi ohjelma toimisi toisen nauhan lukemisen aikana). Sitten tätä vaihtoehtoa kutsutaan moniohjelmoimiseksi.
Davisin vaellus johti hänet Project MAC:iin MIT:ssä, JOSS-projektiin RAND Corporationissa Kaliforniassa ja Dartmouth Time Sharing Systemiin New Hampshiressa. Kotimatkalla yksi hänen kollegoistaan ehdotti jakamistyöpajan järjestämistä, jotta brittiläinen yhteisö saisi tietoa uusista teknologioista, joista he olivat oppineet Yhdysvalloissa. Davis suostui ja isännöi monia amerikkalaisen tietojenkäsittelyalan johtavia henkilöitä, mukaan lukien (Interoperable Time Sharing Systemin luoja MIT:ssä) ja Larry Roberts itse.
Seminaarin aikana (tai kenties heti sen jälkeen) Davis järkyttyi ajatuksesta, että aikajakofilosofiaa voitaisiin soveltaa tietokoneiden viestintälinjoihin, ei vain itse tietokoneisiin. Aikajakotietokoneet antavat jokaiselle käyttäjälle pienen osan suorittimen ajasta ja siirtyvät sitten toiseen, antaen jokaiselle käyttäjälle illuusion omasta interaktiivisesta tietokoneestaan. Samoin leikkaamalla jokainen viesti vakiokokoisiksi paloiksi, joita Davis kutsui "paketteiksi", yksi viestintäkanava voidaan jakaa useiden tietokoneiden tai yhden tietokoneen käyttäjien kesken. Lisäksi se ratkaisisi kaikki tiedonsiirron osa-alueet, joihin puhelin- ja lennätinkeskukset eivät sovellu. Vuorovaikutteista päätelaitetta käyttävää käyttäjää, joka lähettää lyhyitä komentoja ja vastaanottaa lyhyitä vastauksia, ei estä suuri tiedostonsiirto, koska siirto hajotetaan useiksi paketeiksi. Tällaisten suurten viestien korruptio vaikuttaa yhteen pakettiin, joka voidaan helposti lähettää uudelleen viestin viimeistelemiseksi.
Davis kuvaili ajatuksiaan julkaisemattomassa 1966-paperissa "Ehdotus digitaaliseen viestintäverkkoon". Tuolloin kehittyneimmät puhelinverkot olivat kytkimien tietokoneistamisen partaalla, ja Davis ehdotti pakettivälityksen upottamista seuraavan sukupolven puhelinverkkoon, jolloin luodaan yksi laajakaistaviestintäverkko, joka pystyy palvelemaan erilaisia pyyntöjä yksinkertaisista puheluista etäpuheluihin. pääsy tietokoneisiin. Siihen mennessä Davis oli ylennetty NPL:n johtajaksi ja perusti digitaalisen viestinnän ryhmän Scantleburyn alaisuudessa toteuttaakseen projektinsa ja luodakseen toimivan demon.
Gatlinburgin konferenssia edeltävänä vuonna Scantleburyn tiimi työskenteli kaikki pakettivälitteisen verkon luomisen yksityiskohdat. Yksittäisen solmun vika voitaisiin selviytyä adaptiivisella reitityksellä, joka pystyisi käsittelemään useita polkuja määränpäähän, ja yksi pakettivirhe voitaisiin käsitellä lähettämällä se uudelleen. Simulaatio ja analyysi sanoi, että optimaalinen paketin koko olisi 1000 tavua - jos teet siitä paljon pienemmän, niin otsikon metatietojen rivien kaistanleveyden kulutus on liikaa, paljon enemmän - ja interaktiivisten käyttäjien vasteaika kasvaa. liian usein suurten viestien takia.
Scantleburyn työ sisälsi yksityiskohtia, kuten paketin muodon...
...ja analyysi paketin koon vaikutuksesta verkon latenssiin.
Sillä välin Davisin ja Scantleburyn etsintä johti toisen amerikkalaisen, joka oli keksinyt samanlaisen idean useita vuosia ennen heitä, yksityiskohtaisia tutkimuspapereita. Mutta samaan aikaan , RAND Corporationin sähköinsinööri, ei ollut ajatellut ollenkaan aikajakoisten tietokoneen käyttäjien tarpeita. RAND oli puolustusministeriön rahoittama ajatushautomo Santa Monicassa, Kaliforniassa. Se perustettiin toisen maailmansodan jälkeen tarjoamaan pitkän aikavälin suunnittelua ja strategisten ongelmien analysointia armeijalle. Baranin tavoitteena oli viivyttää ydinsotaa luomalla erittäin luotettava sotilaallinen viestintäverkko, joka pystyy selviytymään suurestakin ydinhyökkäyksestä. Tällainen verkosto tekisi Neuvostoliiton ennalta ehkäisevän iskun vähemmän houkuttelevaksi, koska olisi erittäin vaikeaa tuhota Yhdysvaltojen kyky iskeä useisiin herkkiin kohtiin vastauksena. Tätä varten Baran ehdotti järjestelmää, joka jakoi viestit niin sanotuiksi sanomalohkoiksi, jotka voitaisiin lähettää itsenäisesti redundanttien solmujen verkon yli ja sitten koota yhteen päätepisteessä.
ARPAlla oli pääsy Baranin laajoihin RAND-raportteihin, mutta koska ne eivät liittyneet interaktiivisiin tietokoneisiin, niiden merkitys ARPANETille ei ollut ilmeinen. Roberts ja Taylor eivät ilmeisesti koskaan huomanneet heitä. Sen sijaan yhden sattumanvaraisen tapaamisen seurauksena Scantlebury luovutti kaiken Robertsille hopealautasella: hyvin suunnitellun kytkentämekanismin, soveltuvuuden interaktiivisten tietokoneverkkojen luomiseen, RANDin viitemateriaalit ja jopa nimen "paketti". NPL:n työ vakuutti Robertsin myös siitä, että suuremmat nopeudet tarvittaisiin hyvän kapasiteetin takaamiseksi, joten hän päivitti suunnitelmansa 50 kbps:n linkkeihin. ARPANETin luomiseksi ratkaistiin olennainen osa reititysongelmaa.
Totta, pakettivaihdon idean alkuperästä on toinen versio. Myöhemmin Roberts väitti, että hänellä oli jo samanlaisia ajatuksia päässään, kiitos kollegansa Len Kleinrockin työn, joka väitti kuvailevan konseptia jo vuonna 1962 viestintäverkkoja koskevassa väitöskirjassaan. Tästä työstä on kuitenkin uskomattoman vaikeaa poimia sellaista ajatusta, enkä myöskään löytänyt muita todisteita tälle versiolle.
Verkostot, joita ei koskaan ollut olemassa
Kuten näemme, kaksi tiimiä oli ARPAa edellä pakettikytkentäisen teknologian kehittämisessä, joka on osoittautunut niin tehokkaaksi, että se on nyt lähes kaiken viestinnän taustalla. Miksi ARPANET oli ensimmäinen merkittävä verkko, joka käytti sitä?
Kyse on organisatorisista hienouksista. ARPAlla ei ollut virallista lupaa luoda viestintäverkkoa, mutta olemassa oli suuri määrä tutkimuskeskuksia, joissa oli omat tietokoneet, "vapaan" moraalin kulttuuri, jota ei käytännössä valvottu, ja rahavuoret. Taylorin alkuperäinen vuoden 1966 rahoituspyyntö ARPANETin luomiseksi vaati miljoona dollaria, ja Roberts jatkoi saman verran joka vuosi vuodesta 1 lähtien saadakseen verkon käyttöön. Samaan aikaan ARPA:lle tällainen raha oli pieni vaihtoraha, joten kukaan hänen pomoistaan ei ollut huolissaan siitä, mitä Roberts teki niillä, kunhan se voitaisiin jotenkin sitoa maanpuolustuksen tarpeisiin.
Baranilla RANDissa ei ollut valtaa eikä valtuuksia tehdä mitään. Hänen työnsä oli puhtaasti tutkivaa ja analyyttistä, ja sitä voitiin haluttaessa soveltaa puolustukseen. Vuonna 1965 RAND itse asiassa suositteli järjestelmäänsä ilmavoimille, jotka myönsivät, että hanke oli elinkelpoinen. Mutta sen toteuttaminen jäi Puolustusviestintäviraston harteille, eivätkä he ymmärtäneet digitaalista viestintää erityisemmin. Baran vakuutti esimiehensä RANDissa, että olisi parempi vetää tämä ehdotus pois kuin antaa sen toteuttaa joka tapauksessa ja pilata hajautetun digitaalisen viestinnän mainetta.
Davisilla NPL:n johtajana oli paljon enemmän valtaa kuin Baranilla, mutta tiukempi budjetti kuin ARPA:lla, eikä hänellä ollut valmiita sosiaalista ja teknistä tutkimustietokoneiden verkostoa. Hän onnistui luomaan prototyypin paikallisen pakettivälitteisen verkon (oli vain yksi solmu, mutta useita päätteitä) NPL:lle 1960-luvun lopulla vaatimattomalla budjetilla, 120 000 puntaa kolmen vuoden aikana. ARPANET käytti vuosittain noin puolet tästä summasta verkon jokaisen solmun toimintaan ja ylläpitoon, lukuun ottamatta alkuinvestointeja laitteistoihin ja ohjelmistoihin. Laajamittainen brittiläisen pakettivälitysverkon luomiseen kyennyt organisaatio oli British Post Office, joka hallinnoi maan tietoliikenneverkkoja itse postipalvelua lukuun ottamatta. Davis onnistui kiinnostamaan useita vaikutusvaltaisia virkamiehiä ideoillaan yhtenäisestä digitaalisesta verkosta kansallisessa mittakaavassa, mutta hän ei kyennyt muuttamaan niin valtavan järjestelmän suuntaa.
Licklider löysi onnen ja suunnittelun yhdistelmän avulla täydellisen kasvihuoneen, jossa hänen galaktisten verkostonsa voisi kukoistaa. Samalla ei voida sanoa, että kaikki paitsi pakettikytkentä olisi johtunut rahasta. Myös idean toteuttamisella oli oma roolinsa. Lisäksi useat muut tärkeät suunnittelupäätökset muovasivat ARPANETin henkeä. Siksi seuraavaksi tarkastellaan, kuinka vastuu jakautui viestejä lähettäneiden ja vastaanottaneiden tietokoneiden ja verkon, jonka kautta ne lähettivät viestit, välillä.
Mitä muuta luettavaa
- Janet Abbate, Inventing the Internet (1999)
- Katie Hafner ja Matthew Lyon, Where Wizards Stay Up Late (1996)
- Leonard Kleinrock, "Internetin varhainen historia", IEEE Communications Magazine (elokuu 2010)
- Arthur Norberg ja 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)
Lähde: will.com