🥇Histoire d'Internet : ARPANET — les débuts

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Au milieu des années 1960, les premiers systèmes informatiques à temps partagé ont globalement reproduit l'histoire des premiers commutateurs téléphoniques. Les entrepreneurs ont créé ces commutateurs pour permettre aux abonnés d'utiliser les services de taxi, de médecins ou de pompiers. Cependant, les abonnés ont rapidement découvert que les commutateurs locaux étaient tout aussi adaptés à la communication et à la socialisation entre eux. De même, les systèmes à temps partagé, initialement conçus pour permettre aux utilisateurs de "faire appel" à des capacités informatiques, se sont rapidement transformés en commutateurs communautaires dotés d'un système de messagerie intégré. Au cours de la décennie suivante, les ordinateurs vont traverser une nouvelle étape de l'histoire du téléphone - l'émergence de l'interconnexion des commutateurs, formant des réseaux régionaux et interurbains.

Protosystème

La première tentative de rassembler plusieurs ordinateurs en un tout plus vaste fut le projet de réseau d'ordinateurs interactifs SAGE, un système de défense aérienne américain. Puisque chacun des 23 centres de contrôle SAGE couvrait une zone géographique définie, un mécanisme était nécessaire pour transmettre les traces radar d'un centre à un autre, dans les cas où un aéronef étranger traversait la frontière entre ces zones. Les développeurs de SAGE ont qualifié cette tâche de "transfert inter-commutateur" [cross-telling], et l'ont résolue en créant des lignes de transmission de données basées sur des lignes téléphoniques dédiées AT&T, tirées entre tous les centres de contrôle voisins. Ronald Enteknaap, membre d'une petite délégation des Forces armées royales envoyée à SAGE, a dirigé le développement et l'implémentation de ce sous-système. Malheureusement, je n'ai pas trouvé de description détaillée du système de "transfert inter-commutateur", mais il est évident qu'un ordinateur dans chaque centre de contrôle déterminait le moment où une trace radar passait dans un autre secteur, et envoyait ses enregistrements par ligne téléphonique vers l'ordinateur de ce secteur, où un opérateur pouvait les recevoir, suivant le terminal là-bas.

Le système SAGE devait convertir les données numériques en signal analogique pour les lignes téléphoniques (et ensuite inversement à la station réceptrice), ce qui a permis à AT&T de développer le modem « Bell 101 » (ou dataset, comme on l'appelait à l'origine), capable de transmettre modestes 110 bits par seconde. Plus tard, ce dispositif a été nommé modem, en raison de sa capacité à moduler le signal téléphonique analogique à l'aide d'un ensemble de données numériques sortantes, et à démoudre les bits de l'onde entrante.

Bell 101 dataset

Ainsi, SAGE a jeté une base technique importante pour les réseaux informatiques ultérieurs. Cependant, le premier réseau informatique dont l'héritage a duré et exercé une influence significative est celui dont le nom est encore connu aujourd'hui : ARPANET. Contrairement à SAGE, il reliait un ensemble hétéroclite d'ordinateurs, tant avec un accès de temps partagé qu'avec un traitement par paquets, chacun ayant son propre ensemble de programmes distincts. Le réseau était conçu pour être universel à la fois en termes d'échelle et de fonctionnement, et devait satisfaire à tous les besoins des utilisateurs. Le projet était financé par le bureau de traitement de l'information (Information Processing Techniques Office, IPTO), dirigé par le directeur Robert Taylor, qui était le département de recherche informatique de l'ARPA. Mais l'idée même d'un tel réseau a été conçue par le premier directeur de ce département, Joseph Carl Robnett Licklider.

Idée

Comme nous l'avons appris précédemment, Licklider, ou « Lick » pour ses collègues, était diplômé en psychologie. Cependant, lorsqu'il travaillait avec des systèmes radar au laboratoire Lincoln à la fin des années 1950, il a été fasciné par les ordinateurs interactifs. Cette passion l'a conduit à financer certaines des premières expériences avec des ordinateurs à accès partagé dans le temps, lorsqu'en 1962, il est devenu directeur du nouvellement formé IPTO.

À ce moment-là, il rêvait déjà de la possibilité de relier des ordinateurs interactifs isolés dans une structure plus grande. Dans son travail de 1960 sur le « symbiose homme-ordinateur », il écrivait :

Il semble judicieux d'imaginer un "centre de réflexion" qui pourrait intégrer les fonctions des bibliothèques modernes et les percées envisagées dans le domaine du stockage et de l'extraction de données, ainsi que les fonctions symbiotiques décrites ci-dessus dans ce travail. Cette vision se prête facilement à une mise en réseau de tels centres, reliés par des lignes de communication haut débit, accessibles aux utilisateurs individuels par le biais de lignes téléphoniques louées.

Tout comme le TX-2 a éveillé la passion de Lick pour les ordinateurs interactifs, le SAGE a peut-être également suscité chez lui l'idée de relier différents centres de calcul interactif et d'établir quelque chose semblable à un réseau téléphonique pour des services intellectuels. Peu importe d'où vient cette idée, Lick a commencé à la diffuser au sein de la communauté de chercheurs qu'il avait créée à l'IPTO, et la communication la plus connue à ce sujet est un mémo daté du 23 avril 1963, adressé aux "Membres et départements du réseau informatique intergalactique", c'est-à-dire à divers chercheurs financés par l'IPTO pour un accès informatique par partage de temps et d'autres projets de calcul.

Le mémo apparaît désordonné et chaotique, clairement dicté sur le vif et non édité. Donc, pour comprendre ce que Lick voulait réellement dire sur les réseaux informatiques, il faut réfléchir un peu. Cependant, certains points ressortent immédiatement. Tout d'abord, Lick a indiqué que les "différents projets" financés par l'IPTO appartiennent en réalité à "un seul domaine". Ensuite, il aborde la nécessité de canaliser l'argent et les projets pour maximiser les avantages de cette entreprise, car parmi le réseau de chercheurs, "pour progresser, chaque chercheur actif a besoin d'une base logicielle et d'un matériel plus complexe et complet que ce qu'il peut créer raisonnablement en temps voulu". Lick conclut qu'un certain compromis personnel et des sacrifices sont nécessaires pour atteindre cette efficacité globale.

Il commence alors à discuter en détail des réseaux informatiques (et non sociaux). Il écrit sur la nécessité d'un certain langage de gestion de réseau (ce qui sera plus tard appelé protocole) et son souhait de voir un jour un réseau informatique IPTO composé « d'au moins quatre grands ordinateurs, peut-être six à huit petits ordinateurs, et d'une large gamme de dispositifs de stockage sur disque et de bandes magnétiques – sans parler des consoles distantes et des stations de télétypage ». Enfin, il détaille sur plusieurs pages un exemple concret de la façon dont les interactions avec un tel réseau informatique pourraient évoluer à l'avenir. Lick s'imagine en train d'analyser certaines données expérimentales. « Le problème, écrit-il, est que je n'ai pas de programme correct pour réaliser des graphiques. Y a-t-il un programme approprié quelque part dans le système ? En utilisant la doctrine de domination du réseau, je commence par interroger l'ordinateur local, puis d'autres centres. Supposons que je travaille à SDC, et que je trouve un programme apparemment approprié sur un disque à Berkeley. » Il demande au réseau d'exécuter ce programme, en supposant qu'« avec un complexe système de gestion de réseau, je n'aurai pas à décider s'il faut transmettre des données pour que les programmes les traitent ailleurs, ou télécharger des programmes pour les exécuter sur mes données ».

Ensemble, ces fragments d'idées ouvrent un schéma plus large imaginé par Licklider : d'abord, séparer certaines spécialités et domaines de connaissance entre les chercheurs financés par l'IPTO, puis construire sur cette base une communauté sociale d'ordinateurs IPTO. Cette manifestation physique de « l'affaire commune » de l'IPTO permettra aux chercheurs de partager leurs connaissances et de bénéficier d'équipements et de logiciels spécialisés à chaque poste de travail. Ainsi, l'IPTO pourra éviter le gaspillage de duplications tout en augmentant les capacités de chaque dollar de financement, donnant à chaque chercheur de tous les projets de l'IPTO accès à l'ensemble des capacités de calcul.

Cette idée de partage des ressources entre les membres de la communauté de recherche par le biais d'un réseau de communication a semé dans l'IPTO les graines qui, quelques années plus tard, ont abouti à la création de l'ARPANET.

Malgré son origine militaire, ARPANET, qui est née au Pentagone, n'avait pas de justification militaire. On dit parfois que ce réseau a été développé comme un réseau de communication militaire capable de survivre à une attaque nucléaire. Comme nous le verrons plus tard, il existe une connexion indirecte entre ARPANET et un projet antérieur ayant un tel objectif, et les responsables de l'ARPA ont périodiquement évoqué des « systèmes renforcés » pour justifier l'existence de leur réseau devant le Congrès ou le ministre de la Défense. Mais en réalité, l'IPTO a créé ARPANET uniquement pour ses besoins internes, pour soutenir la communauté des chercheurs – dont la plupart ne pouvaient justifier leur activité par des objectifs de défense.

Entre-temps, au moment de la publication de sa célèbre note de service, Licklider avait déjà commencé à planifier l'éclosion de son réseau intergalactique, dont il serait le directeur. Leonard Kleinrock de l'Université de Californie à Los Angeles (UCLA).

Console SAGE modèle OA-1008, avec un pistolet à lumière (au bout d'un fil, sous un couvercle en plastique transparent), un briquet et un cendrier.

Prérequis

Kleinrock était le fils d'émigrants d'Europe de l'Est issus de la classe ouvrière, et il a grandi à Manhattan à l'ombre de le pont George Washington [connectant la partie nord de l'île de Manhattan à New York et Fort Lee dans le comté de Bergen, New Jersey.En étudiant à l'école, il prenait des cours supplémentaires d'électrotechnique le soir au City College de New York. En entendant parler d'une possibilité de formation au MIT avec un semestre de travail à plein temps au Lincoln Laboratory, il s'y est précipité avec enthousiasme.

Le laboratoire a été créé pour répondre aux besoins de SAGE, mais il s'est depuis étendu à de nombreux autres projets de recherche, souvent seulement indirectement liés à la défense aérienne, si tant est qu'ils aient eu un rapport avec la défense. Parmi eux, il y avait le projet « étude Barnstable », une proposition de l'Air Force pour créer une ceinture orbitale de bandes métalliques (comme des réflecteurs dipolaires), qui pourraient être utilisées comme un système de communication global. Kleinrock a été fasciné par l'autorité de Claude Shannon de MIT, il a donc décidé de se concentrer sur la théorie des réseaux de communication. L'étude de Barnstable a offert à Kleinrock sa première occasion d'appliquer la théorie de l'information et la théorie des files d'attente à un réseau de transmission de données, et il a élargi cette analyse dans une thèse entière sur les réseaux d'échange de messages, alliant analyse mathématique et données expérimentales recueillies lors de simulations exécutées sur les ordinateurs TX-2 dans les laboratoires de Lincoln. Parmi les proches collègues de Kleinrock dans le laboratoire, qui, comme lui, utilisaient des ordinateurs sur un système de partage de temps, se trouvaient Lawrence Roberts et Ivan Sutherland, que nous rencontrerons un peu plus tard.

En 1963, Kleinrock a accepté une offre d'emploi à UCLA, et Licklider y a vu une opportunité. Il avait devant lui un expert des réseaux de transmission de données, travaillant à proximité de trois centres informatiques locaux : le centre de calcul principal, le centre de calcul pour la santé, et le Centre de traitement de données de l'Ouest (un consortium de trente instituts ayant accès à l’ordinateur IBM). De plus, six instituts du Centre de traitement de données de l'Ouest avaient une connexion à distance avec l'ordinateur par modem, tandis que l'ordinateur de la System Development Corporation (SDC), sponsorisée par l'IPTO, n'était qu'à quelques kilomètres de Santa Monica. L'IPTO a commandé à UCLA l'intégration de ces quatre centres comme première expérience de création d'un réseau informatique. Plus tard, selon le plan, la connexion avec Berkeley pourrait étudier les problèmes inhérents à la transmission de données sur de longues distances.

Malgré la situation prometteuse, le projet a échoué et le réseau n'a jamais été construit. Les directeurs des différents centres de UCLA ne se faisaient pas confiance et ne croyaient pas en ce projet, refusant ainsi de céder le contrôle des ressources informatiques aux utilisateurs des autres centres. L'IPTO avait peu de leviers d'influence sur cette situation, puisque aucun des centres de calcul ne recevait d'argent de l'ARPA. Ce problème politique soulève l'une des questions majeures de l'histoire d'Internet. Comment persuader différents acteurs que l'organisation des communications entre eux et la coopération profitent à toutes les parties est très difficile, alors comment Internet est-il apparu ? Dans les articles suivants, nous reviendrons à plusieurs reprises sur ces questions.

La deuxième tentative de l'IPTO pour construire un réseau s'est révélée plus réussie, peut-être parce qu'elle était beaucoup moins ambitieuse – il s'agissait d'une simple expérimentation. En 1965, un psychologue et élève de Licklider, nommé Tom Merrill, quitta le laboratoire de Lincoln pour tenter de tirer parti du battage médiatique autour des ordinateurs interactifs, en lançant sa propre entreprise de partage d'accès. Cependant, n'ayant pas réussi à attirer un nombre suffisant de clients payants, il a commencé à chercher d'autres sources de revenus et a finalement proposé à l'IPTO de l'engager pour mener une recherche sur les réseaux informatiques. Le nouveau directeur de l'IPTO, Ivan Sutherland, a décidé de s'associer à une grande et respectée entreprise comme ballast, et a sous-traité le travail à la société de Merrill par l'intermédiaire du laboratoire de Lincoln. Pour le laboratoire, la direction du projet a été confiée à un autre ancien collègue de Kleinrock, Lawrence (Larry) Roberts.

Roberts, étudiant au MIT, était devenu habile à travailler avec l'ordinateur TX-0, construit par le laboratoire de Lincoln. Il passait des heures, fasciné, devant l'écran lumineux de la console, et a finalement écrit un programme qui (malheureusement) reconnaissait les caractères manuscrits à l'aide de réseaux de neurones. Comme Kleinrock, il a ensuite travaillé pour le laboratoire à titre de mérite étudiant, s'attaquant à des problèmes liés à la graphisme informatique et à la vision par ordinateur, par exemple, la reconnaissance de bords et la génération d'images tridimensionnelles, sur le TX-2, plus grand et plus puissant.

Pendant la majeure partie de l'année 1964, Roberts se concentrait principalement sur le travail avec des images. Puis, il rencontra Lick. En novembre de cette année-là, il assista à une conférence sur l'avenir des ordinateurs, sponsorisée par la BBC, qui se tenait dans un sanatorium avec des sources chaudes à Homestead, en Virginie-Occidentale. Il y discuta jusqu'à tard dans la nuit avec d'autres participants à la conférence et entendit pour la première fois Lick exposer son idée de réseau intergalactique. Quelque chose se mit en mouvement dans l'esprit de Roberts – il était très compétent en traitement d'images informatiques, mais il était en réalité limité à un seul ordinateur unique, le TX-2. Même s'il avait pu partager son logiciel, personne d'autre n'aurait pu l'utiliser, car personne n'avait le matériel équivalent pour le faire fonctionner. La seule façon pour lui d'étendre l'influence de son travail était de parler de celui-ci dans des travaux de recherche, espérant que quelqu'un pourrait le reproduire ailleurs. Il décida que Lick avait raison – le réseau était exactement le prochain pas à faire pour accélérer la recherche en informatique.

Et finalement, Roberts commença à travailler avec Merrill, cherchant à connecter le TX-2 du Laboratoire Lincoln via une ligne téléphonique traversant le pays avec l'ordinateur SDC à Santa Monica, Californie. Dans ce projet expérimental, qui semblait copié d'un mémo de Lick sur le « réseau intergalactique », ils prévoyaient de faire arrêter le TX-2 en milieu de calculs, d'utiliser un composeur automatique pour appeler le SDC Q-32, de lancer sur cet ordinateur un programme de multiplication de matrices, puis de reprendre les calculs initiaux en utilisant sa réponse.

En plus de la pertinence d'utiliser une technologie coûteuse et avancée pour transmettre à travers tout un continent les résultats d'une simple opération mathématique, il convient également de noter la terrible lenteur de ce processus en raison de l'utilisation du réseau téléphonique. Pour passer un appel, il était nécessaire de configurer une ligne dédiée entre l'appelant et la personne appelée, qui passait généralement par plusieurs stations téléphoniques différentes. En 1965, presque toutes étaient électromécaniques (c'est cette année-là qu'AT&T a lancé la première station entièrement électrique à Sakasuna, New Jersey). Des aimants déplaçaient des blocs métalliques d'un endroit à un autre pour établir le contact à chaque nœud. Tout le processus prenait plusieurs secondes, pendant lesquelles le TX-2 devait simplement s'asseoir et attendre. De plus, les lignes parfaitement adaptées aux conversations étaient trop bruyantes pour transmettre des bits individuels, offrant une très faible capacité (quelques centaines de bits par seconde). Pour un véritable réseau interactif intergalactique, une approche différente était nécessaire.

L'expérience de Merrill-Roberts n'a pas démontré la praticité ou l'utilité d'un réseau interurbain, ne montrant que sa faisabilité théorique. Mais cela suffisait.

Solution

Au milieu de 1966, Robert Taylor est devenu le nouveau troisième directeur de l'IPTO, succédant à Ivan Sutherland. Il était un ancien élève de Licklider, également psychologue, et a rejoint l'IPTO après avoir administré des recherches en informatique à la NASA. Apparemment, dès son arrivée, Taylor a décidé qu'il était temps de réaliser le rêve d'un réseau intergalactique ; c'est lui qui a lancé le projet à l'origine de l'ARPANET.

L'argent d'ARPA continuait d'affluer, donc Taylor n'avait pas de problème à obtenir un financement supplémentaire de son patron, Charles Herzfeld. Cependant, cette solution comportait un risque significatif d'échec. En 1965, il y avait assez peu de lignes reliant les extrémités opposées du pays, et personne n'avait auparavant tenté de faire quoi que ce soit de semblable à l'ARPANET. On peut évoquer d'autres expériences précoces de création de réseaux informatiques. Par exemple, Princeton et Carnegie-Mellon ont mis en place un réseau d'ordinateurs à accès partagé à la fin des années 1960 en collaboration avec IBM. La principale différence de ce projet était son homogénéité – il utilisait des ordinateurs ayant exactement le même matériel et logiciel.

D'un autre côté, l'ARPANET aurait dû faire face à la diversité. Au milieu des années 1960, l'IPTO finançait plus de dix organisations, chacune avec un ordinateur, et tous fonctionnaient sur du matériel et des logiciels différents. La possibilité de partager des logiciels était rarement envisageable même entre différents modèles d'un même fabricant – cela n'a été réalisé qu'avec les derniers modèles de la ligne IBM System/360.

La diversité des systèmes représentait un risque qui ajoutait une complexité technique significative au développement du réseau, ainsi qu'une possibilité de partage des ressources à la manière de Licklider. Par exemple, à l'Université de l'Illinois, un superordinateur massif était à l'époque construit avec l'argent d'ARPA. ILLIAC IV. Taylor pensait qu'il était peu probable que les utilisateurs locaux d'Urbana-Champaign puissent pleinement exploiter les ressources de cette énorme machine. Même des systèmes de portée beaucoup plus modeste – TX-2 au laboratoire Lincoln et Sigma-7 à UCLA – ne pouvaient généralement pas partager de logiciels entre eux en raison d'une incompatibilité fondamentale. La possibilité de surmonter ces limitations en accédant directement aux logiciels d'un nœud depuis un autre était séduisante.

Dans un travail décrivant cette expérience de réseau, Merrill et Roberts ont proposé qu'un tel échange de ressources conduirait à quelque chose comme un avantage comparatif ricardien pour les nœuds de calcul : pour les nœuds de calcul:

L'aménagement du réseau peut conduire à une certaine spécialisation des nœuds collaboratifs. Si un nœud X, en raison de la présence d'un logiciel ou d'un équipement spécial, par exemple, excelle particulièrement dans l'inversion de matrices, on peut s'attendre à ce que les utilisateurs d'autres nœuds du réseau utilisent cette opportunité en inversant leurs matrices sur le nœud X, plutôt que de le faire sur leurs ordinateurs personnels.

Taylor avait une autre motivation pour la mise en place d'un réseau avec partage des ressources. L'achat d'un nouvel ordinateur IPTO pour chaque nouveau nœud, doté de toutes les capacités dont les chercheurs sur ce nœud pourraient jamais avoir besoin, était coûteux, et à mesure que de nouveaux nœuds étaient ajoutés au portefeuille de l'IPTO, le budget devenait dangereusement extensible. En reliant tous les systèmes financés par l'IPTO en un seul réseau, il serait possible de fournir aux nouveaux bénéficiaires de subventions des ordinateurs plus modestes, voire de ne pas en acheter du tout. Ils pourraient utiliser les capacités informatiques nécessaires sur des nœuds distants avec des ressources excédentaires, et l'ensemble du réseau fonctionnerait comme un réservoir public de logiciels et d'équipements.

Après le lancement du projet et son financement, la dernière contribution significative de Taylor à l'ARPANET fut le choix de la personne qui s'occuperait directement du développement du système et veillerait à sa mise en œuvre. Le choix évident se porta sur Roberts. Ses compétences d'ingénieur ne faisaient aucun doute, il était déjà un membre respecté de la communauté de recherche IPTO et il était l'une des rares personnes ayant une expérience réelle dans le développement et la création de réseaux informatiques fonctionnant sur de longues distances. Ainsi, à l'automne 1966, Taylor appela Roberts et lui demanda de venir depuis le Massachusetts pour travailler sur l'ARPA à Washington.

Mais il s'est avéré difficile de le séduire. De nombreux directeurs scientifiques de l'IPTO étaient sceptiques quant à la direction de Robert Taylor, le jugeant léger. Certes, Licklider était également psychologue, n'avait pas de formation d'ingénieur, mais au moins il avait un doctorat et certaines contributions en tant que l'un des pères fondateurs des ordinateurs interactifs. Taylor était un inconnu avec un diplôme de master. Comment pourrait-il diriger un travail technique complexe au sein de la communauté IPTO ? Roberts faisait également partie de ces sceptiques.

Mais la combinaison de la carotte et du bâton a porté ses fruits (la plupart des sources indiquent que les bâtons prédominaient alors que les carottes étaient pratiquement absentes). D'une part, Taylor a exercé une certaine pression sur le supérieur de Roberts au laboratoire Lincoln, lui rappelant que la majeure partie du financement du laboratoire provenait maintenant de l'ARPA, et qu'il devait donc convaincre Roberts des avantages de cette proposition. D'autre part, Taylor a proposé à Roberts le titre récemment créé de « chercheur senior », qui rapporterait directement au directeur adjoint de l'ARPA, contournant ainsi la hiérarchie par le biais de Taylor, et deviendrait également l'héritier de Taylor en tant que directeur. Dans ces conditions, Roberts a accepté de s'occuper du projet ARPANET. Il était temps de transformer l'idée de partage des ressources en réalité.

Histoire d'Internet : ARPANET - les débuts

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