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Dans la première moitié des années 1970, l'écologie des réseaux informatiques s'est éloignée de son ancêtre ARPANET et a évolué en plusieurs dimensions différentes. Les utilisateurs d'ARPANET ont découvert une nouvelle application, le courrier électronique, qui est devenu l'activité principale sur le réseau. Des entrepreneurs ont lancé leurs propres versions d'ARPANET pour servir des utilisateurs commerciaux. Des chercheurs du monde entier, des Hawaï aux Européens, ont développé de nouveaux types de réseaux pour satisfaire des besoins ou corriger des erreurs négligées par ARPANET.
Presque tous les participants à ce processus se sont éloignés de l'objectif initialement défini d'ARPANET – fournir un accès commun aux ordinateurs et aux programmes pour un éventail hétérogène de centres de recherche, chacun ayant ses propres ressources particulières. Les réseaux informatiques sont devenus avant tout un moyen de relier les gens entre eux ou à des systèmes distants, servant de sources ou de dépôts d'informations lisibles par les humains, comme des bases de données d'informations ou des imprimantes.
Cette possibilité avait été envisagée par Licklider et Robert Taylor, même si ce n'était pas cet objectif qu'ils essayaient d'atteindre en lançant les premières expériences en réseau. Leur article de 1968, « L'ordinateur comme dispositif de communication », n'a pas l'énergie ni la qualité intemporelle d'une étape prophétique de l'histoire des ordinateurs que l'on trouve dans les articles de Vannevar Bush sur «» ou de Turing sur « Machines de calcul et intelligence ». Néanmoins, il contient un fragment prophétique concernant le tissu de l'interaction sociale tissé par des systèmes informatiques. Licklider et Taylor décrivaient un avenir proche dans lequel :
Vous n'enverrez pas de lettres ou de télégrammes ; vous définirez simplement les personnes dont les fichiers doivent être reliés aux vôtres, ainsi que les parties des fichiers à relier, et peut-être déterminerez-vous un coefficient d'urgence. Vous n'appellerez que très rarement par téléphone, vous demanderez au réseau de relier vos consoles.
Les fonctionnalités et services seront disponibles en ligne auxquels vous pourrez vous abonner, ainsi que d'autres services que vous utiliserez selon vos besoins. Le premier groupe comprendra des consultations sur les investissements et la fiscalité, une sélection d'informations dans votre domaine d'activité, des annonces sur des événements culturels, sportifs et de divertissement correspondant à vos intérêts, etc.
(Cependant, leur article décrivait également comment le chômage disparaîtrait sur la planète, car finalement, toutes les personnes deviendraient des programmeurs, répondant aux besoins du réseau, et s'occuperaient du débogage interactif des programmes.)
Le premier et le plus important composant de cet avenir géré par des ordinateurs – le courrier électronique – s'est répandu comme un virus sur l'ARPANET dans les années 1970, commençant à conquérir le monde entier.
Pour comprendre comment le courrier électronique s'est développé sur l'ARPANET, il est d'abord nécessaire de saisir quel changement important a envahi les systèmes de calcul de tout le réseau au début des années 1970. Lorsque l'ARPANET a été initialement conçu au milieu des années 1960, l'équipement et les programmes de gestion présents à chaque point avaient très peu en commun. De nombreux points se concentraient sur des systèmes spéciaux, existant en un seul exemplaire, comme Multics au MIT, TX-2 au laboratoire Lincoln, ou ILLIAC IV, en cours de construction à l'Université de l'Illinois.
Mais dès 1973, le paysage des systèmes informatiques connectés au réseau a acquis une uniformité significative, grâce au succès fulgurant de la société Digital Equipment Corporation (DEC) et à sa pénétration sur le marché du calcul scientifique (c'était l'œuvre de Ken Olsen et Harlan Anderson, fondée sur leur expérience avec le TX-2 au laboratoire Lincoln). DEC a développé le système central , lancé en 1968, et qui assurait un fonctionnement fiable de partage de temps pour les petites organisations, fournissant un ensemble complet d'outils et de langages de programmation intégrés pour faciliter l'adaptation du système aux besoins spécifiques. C'est exactement ce dont avaient besoin les centres scientifiques et les laboratoires de recherche de l'époque.
Regardez combien de PDP il y a ici !
L'entreprise BBN, responsable du soutien à l'ARPANET, a rendu cet ensemble encore plus attrayant en créant le système d'exploitation Tenex, qui a introduit la mémoire virtuelle paginée sur le PDP-10. Cela a considérablement simplifié la gestion et l'utilisation du système, car il n'était plus nécessaire d'adapter l'ensemble des programmes en cours d'exécution à la mémoire disponible. BBN fournissait Tenex gratuitement à d'autres nœuds ARPA, et bientôt ce système d'exploitation est devenu dominant dans le réseau.
Mais quel est le lien avec l'email ? Les utilisateurs de systèmes à temps partagé étaient déjà familiers avec les messages électroniques, car à la fin des années 1960, la plupart de ces systèmes offraient des boîtes aux lettres de diverses sortes. Ils fournissaient une certaine forme de courrier interne, et seuls les utilisateurs d'un même système pouvaient échanger des lettres. La première personne à tirer parti du réseau pour transmettre des messages d'une machine à une autre fut Ray Tomlinson, ingénieur chez BBN et l'un des créateurs de Tenex. Il avait déjà écrit le programme SNDMSG pour envoyer des messages à un autre utilisateur du même système Tenex, ainsi que le programme CPYNET pour transférer des fichiers sur le réseau. Il ne restait plus qu'à laisser libre cours à son imagination, et il a réussi à combiner ces deux programmes pour créer le courrier réseau. Dans les programmes précédents, il suffisait d'indiquer le nom d'utilisateur pour désigner le destinataire, c'est pourquoi Tomlinson a eu l'idée de combiner le nom de l'utilisateur local et le nom de l'hôte (local ou distant), les reliant par le symbole @, ce qui a permis d'obtenir une adresse email unique pour tout le réseau (auparavant, le symbole @ était utilisé rarement, principalement pour désigner des prix : 4 pâtisseries @ 2 $ chacune).
Ray Tomlinson dans ses dernières années, avec son emblématique symbole @
Tomlinson a commencé à tester son nouveau programme localement en 1971, et en 1972, sa version réseau SNDMSG a été intégrée dans la nouvelle version de Tenex, ce qui a permis à la messagerie Tenex de dépasser le cadre d'un seul nœud et de se répandre sur l'ensemble du réseau. L'abondance des machines fonctionnant sous Tenex a donné accès au programme hybride de Tomlinson à la plupart des utilisateurs d'ARPANET, et l'email a immédiatement rencontré le succès. Rapidement, les dirigeants de l'ARPA ont intégré l'utilisation de l'email dans leur vie quotidienne. Stephen Lukasik, le directeur de l'ARPA, était l'un des premiers utilisateurs, tout comme Larry Roberts, qui était encore à la tête du département d'informatique de l'agence. Cette habitude s'est inévitablement transmise à leurs subordonnés, et bientôt, l'email est devenu un fait fondamental de la vie et de la culture d'ARPANET.
Le programme de messagerie de Tomlinson a engendré de nombreuses imitations et nouvelles développements, alors que les utilisateurs cherchaient des moyens d'améliorer ses fonctionnalités rudimentaires. La plupart des premières innovations se concentraient sur la correction des défauts du programme de lecture des messages. Lorsque la messagerie a dépassé le cadre d'un seul ordinateur, le volume des messages reçus par les utilisateurs actifs a commencé à croître avec l'expansion du réseau, et l'approche traditionnelle des messages entrants en tant que simple texte est devenue inefficace. Larry Roberts lui-même, submergé par le flot de messages entrants, a écrit son propre programme pour gérer le dossier « entrants » appelé RD. Mais au milieu des années 1970, le programme MSG, écrit par John Vittal de l'Université de Californie du Sud, était de loin le leader en popularité. La possibilité de remplir automatiquement les champs de sujet et de destinataire d'un message sortant en fonction d'un message entrant est considérée comme acquise. Cependant, c'est le programme de Vittal qui a d'abord présenté cette incroyable possibilité de « répondre » à un message en 1975 ; il était également inclus dans l'ensemble des programmes pour Tenex.
La diversité de ces tentatives a nécessité l'introduction de normes. Et ce fut le premier, mais loin d'être le dernier cas, où la communauté informatique a dû élaborer des normes a posteriori. Contrairement aux protocoles de base de l'ARPANET, avant l'apparition de normes pour le courrier électronique, de nombreuses variantes existaient déjà dans la nature sauvage. Inévitablement, des contradictions et des tensions politiques sont apparues, centrées sur les principaux documents décrivant la norme du courrier électronique, RFC 680 et 720. En particulier, les utilisateurs de systèmes d'exploitation autres que Tenex s'étaient indignés que les hypothèses présentes dans les propositions soient liées aux particularités de Tenex. Le conflit ne s'est jamais intensifié trop fort - tous les utilisateurs de l'ARPANET dans les années 1970 faisaient encore partie d'une communauté scientifique relativement réduite, et les désaccords étaient loin d'être majeurs. Cependant, cela était un exemple des batailles à venir.
Le succès inattendu du courrier électronique est devenu l'événement le plus important dans l'évolution de la couche logicielle du réseau dans les années 1970 – la couche la plus détachée des détails physiques du réseau. En même temps, d'autres ont décidé de redéfinir la couche fondamentale de "communication", où les bits circulaient d'une machine à une autre.
ALOHA
En 1968, Norma Abramson est arrivé de l'Université de Californie à l'Université d'Hawaï pour occuper un poste conjoint de professeur d'ingénierie électrique et d'informatique. Son université avait un campus principal à Oahu et un autre à Hilo, ainsi que plusieurs collèges communautaires et centres de recherche dispersés sur les îles Oahu, Kauai, Maui et Hawaï. Entre eux s'étendaient des centaines de kilomètres d'eau et de terrains montagneux. Sur le campus principal, un puissant IBM 360/65 était en fonctionnement, mais commander une ligne dédiée auprès d'AT&T pour relier un terminal situé dans l'un des collèges communautaires n'était pas aussi simple que sur le continent.
Abramson était un expert en systèmes radar et en théorie de l'information, ayant travaillé un temps comme ingénieur chez Hughes Aircraft à Los Angeles. Son nouvel environnement, avec tous ses problèmes physiques liés à la transmission de données par câble, l'a inspiré à une nouvelle idée : que se passerait-il si la radio était un meilleur moyen de connecter des ordinateurs que le système téléphonique, qui, après tout, avait été conçu pour transmettre des voix, non des données ?
Pour tester son idée et créer un système qu'il a nommé ALOHAnet, Abramson a obtenu un financement de Bob Taylor de l'ARPA. Dans sa forme initiale, ce n'était pas du tout un réseau informatique, mais un environnement de communication pour relier des terminaux distants à un seul système de division du temps, développé pour un ordinateur IBM sur le campus d'Oahu. Comme dans l'ARPANET, il y avait un mini-ordinateur dédié pour traiter les paquets reçus et envoyés par la machine 360/65 – Menehune, l'équivalent hawaïen de l'IMP. Cependant, ALOHAnet ne compliquait pas la vie avec le routage de paquets entre différents points, comme c'était le cas dans l'ARPANET. Au lieu de cela, chaque terminal souhaitant envoyer un message le diffusait simplement sur une fréquence dédiée.
ALOHA-Net, entièrement déployé à la fin des années 1970, avec plusieurs ordinateurs dans le réseau.
La méthode traditionnelle pour traiter une bande passante commune était de la découper en segments avec une séparation par le temps ou la fréquence, et d’attribuer à chaque terminal un segment. Cependant, pour gérer les messages de centaines de terminaux selon ce schéma, il aurait fallu limiter chacun d’eux à une petite part de la capacité disponible, alors qu'en réalité, seuls quelques-uns pouvaient être en fonctionnement simultanément. Au lieu de cela, Abramson a décidé de ne pas interférer avec l'envoi simultané des messages par les terminaux. Si deux messages ou plus se chevauchaient, l'ordinateur central le détectait grâce aux codes de correction d'erreurs et refusait simplement ces paquets. Ne recevant pas de confirmation de réception, les expéditeurs tentaient de les renvoyer après un délai aléatoire. Abramson a estimé qu'un tel protocole simple pourrait soutenir plusieurs centaines de terminaux fonctionnant simultanément, et en raison des nombreux chevauchements de signaux, 15 % de la capacité de la bande serait utilisée. Cependant, selon ses calculs, avec l’expansion du réseau, tout le système basculerait dans un chaos de bruit.
Bureau du futur
Le concept de « diffusion en mode paquet » d'Abramson n'a d'abord pas suscité d'engouement. Mais il a ensuite fait son retour, quelques années plus tard, sur le continent. Cela était lié à un nouveau centre de recherche à Palo Alto de la société Xerox (PARC), ouvert en 1970 juste à côté de l'université de Stanford, dans une région qui avait été récemment surnommée « la vallée du silicium ». Certains brevets de Xerox en matière de photocopie allaient bientôt expirer, donc l'entreprise risquait de tomber dans le piège de son propre succès, ne s'adaptant pas à l'épanouissement de l'informatique et des circuits intégrés. Jack Goldman, le chef du département de recherche de Xerox, a convaincu les grands dirigeants que le nouveau laboratoire – éloigné de l'influence du siège, dans un climat confortable, avec de bons salaires – attirerait le talent nécessaire pour que l'entreprise demeure à la pointe du progrès en développant l'architecture de l'information du futur.
PARC a certainement réussi à attirer les meilleurs talents en informatique, non seulement grâce aux conditions de travail et à des salaires généreux, mais aussi grâce à la présence de Robert Taylor, qui a lancé le projet ARPANET en 1966 en tant que responsable du département ARPA dédié aux technologies de traitement de l'information. , un jeune ingénieur impulsif et ambitieux en informatique originaire de Brooklyn, faisait partie de ceux qui ont rejoint PARC grâce à ses liens avec ARPA. Il a intégré le laboratoire en juin 1972 après avoir travaillé à temps partiel pour ARPA en tant qu'étudiant diplômé, en inventant une interface pour connecter le MIT au réseau. Une fois chez PARC, il est resté « intermédiaire » d'ARPANET – parcourant le pays, aidant à connecter de nouveaux points au réseau et à préparer la présentation d'ARPA à la conférence internationale sur les communications informatiques de 1972.
Parmi les projets en cours à PARC lors de l'arrivée de Metcalfe se trouvait le plan proposé par Taylor de connecter des dizaines, voire des centaines, de petits ordinateurs au réseau. Année après année, les coûts et les tailles des ordinateurs tombaient, obéissant à la volonté indomptée . Les ingénieurs visionnaires de PARC prévoyaient que dans un avenir relativement proche, chaque employé de bureau disposerait de son propre ordinateur. Dans ce cadre, ils ont développé et construit l'ordinateur personnel Alto, dont des copies ont été distribuées à chaque chercheur du laboratoire. Taylor, qui s'était de plus en plus convaincu de l'utilité des réseaux informatiques au cours des cinq années précédentes, souhaitait également connecter tous ces ordinateurs ensemble.
Alto. L'ordinateur lui-même est en bas, dans un placard de la taille d'un mini-réfrigérateur.
À son arrivée à PARC, Metcalfe a pris la responsabilité de connecter un clone PDP-10 appartenant au laboratoire à ARPANET, et a rapidement gagné une réputation de « spécialiste des réseaux ». Ainsi, lorsque Taylor a eu besoin d'un réseau pour les Alto, ses assistants se sont tournés vers Metcalfe. Comme pour les ordinateurs d'ARPANET, les ordinateurs Alto à PARC n'avaient pratiquement rien à se dire. Par conséquent, une application intéressante du réseau consistait de nouveau à faciliter la communication entre les gens – dans ce cas, sous la forme de mots et d'images imprimés au laser.
L'idée clé du photocopieur laser n'est pas née au PARC, mais sur la côte est, dans le laboratoire initial de Xerox à Webster, New York. Le physicien Gary Starkweather a prouvé qu'un faisceau laser cohérent pouvait être utilisé pour désactiver la charge électrique d'un tambour xerographique, tout comme la lumière diffuse qui était utilisée dans la photocopie jusque-là. Un faisceau, correctement modulé, peut dessiner une image d'une précision quelconque sur le tambour, qui peut ensuite être transférée sur du papier (étant donné que seules les zones non chargées du tambour attrapent le toner). Une telle machine, contrôlée par un ordinateur, pourrait produire n'importe quelle combinaison d'images et de texte que l'on pourrait imaginer, et ne se contenterait pas simplement de reproduire des documents existants, comme le faisait un photocopieur. Cependant, les idées audacieuses de Starkweather n'ont pas trouvé de soutien ni chez ses pairs ni chez sa direction à Webster, il a donc déménagé au PARC en 1971, où il a rencontré un public beaucoup plus intéressé. La capacité du photocopieur laser à sortir des images arbitraires pixel par pixel en a fait un partenaire idéal pour la station de travail Alto, avec sa graphie monochrome pixelisée. Grâce au photocopieur laser, les 500 000 pixels de l'écran de l'utilisateur pouvaient être imprimés directement sur papier avec une clarté parfaite.
Image bitmap sur Alto. Rien de tel n'avait été vu auparavant sur les écrans d'ordinateurs.
Environ un an plus tard, Starkweather, avec l'aide de quelques autres ingénieurs du PARC, avait résolu les principaux problèmes techniques et construit un prototype fonctionnel du photocopieur laser sur le châssis du cheval de bataille Xerox 7000. Il produisait des pages à la même vitesse – une par seconde – et avec une résolution de 500 points par pouce. Le générateur de symboles intégré au photocopieur imprimaient le texte dans des polices préétablies. Les images arbitraires (différentes de celles pouvant être créées à partir de polices) n'étaient pas encore prises en charge, donc il n'était pas nécessaire de transmettre 25 millions de bits par seconde au photocopieur. Cependant, pour pleinement occuper le photocopieur, une bande passante incroyable pour l'époque serait nécessaire – lorsque 50 000 bits par seconde étaient le maximum d'ARPANET.
Photocopieur laser de deuxième génération PARC, Dover (1976)
Réseau Alto Aloha
Comment Metcalfe a-t-il pu combler cette lacune de vitesse ? Nous revenons à ALOHAnet – il s'est avéré que Metcalfe comprenait mieux que quiconque les principes de diffusion en mode paquet. Un an auparavant, cet été-là, alors qu'il était à Washington avec Steve Crocker pour des affaires de l'ARPA, Metcalfe avait étudié le matériel de la conférence informatique d'automne et était tombé sur un travail d'Abrahamson sur ALOHAnet. Il a immédiatement compris la génialité de l'idée fondamentale et que sa mise en œuvre n'était pas à la hauteur. En apportant certaines modifications à l'algorithme et à ses hypothèses – par exemple en faisant en sorte que les expéditeurs écoutent d'abord la bande, en attendant que le canal se libère avant d'essayer d'envoyer des messages, et en augmentant de manière exponentielle l'intervalle de retransmission en cas de congestion du canal – il a pu atteindre une utilisation de la bande passante de 90%, et non de 15%, comme le calcul d'Abrahamson le laissait supposer. Metcalfe a pris un petit congé, est allé à Hawaï, où il a intégré ses idées sur ALOHAnet dans une version remaniée de sa thèse, après que Harvard a rejeté sa version initiale pour manque de fondement théorique.
Au départ, Metcalfe a nommé son plan pour l'implémentation du broadcasting par paquet au PARC « réseau ALTO ALOHA ». Puis, dans une note de service de mai 1973, il l'a renommé Ether Net [réseau de l'éther], en référence à l'éther lumineux, une idée physique du XIXe siècle sur une substance transportant les radiations électromagnétiques. « Cela favorisera la propagation du réseau, écrivait-il, et qui sait quels autres moyens de transmission de signal s'avéreront meilleurs que le câble pour un réseau de diffusion ; peut-être ce seront des ondes radio, des fils téléphoniques, ou des lignes électriques, ou la télévision par câble avec compression de fréquence, ou des micro-ondes, ou leurs combinaisons. »
Esquisse de la note de service de Metcalfe de 1973
Depuis juin 1973, Metcalfe a travaillé avec un autre ingénieur de PARC, David Boggs, pour transformer son concept théorique d'un nouveau réseau à haute vitesse en un système fonctionnel. Au lieu de transmettre des signaux dans l'air comme le faisait ALOHA, il a limité le spectre radio avec un câble coaxial, ce qui a considérablement augmenté la bande passante par rapport à la bande passante radio limitée de Menehune. Le médium de transmission lui-même était entièrement passif et ne nécessitait aucun routeur pour le routage des messages. Il était peu coûteux et permettait de connecter facilement des centaines de stations de travail – les ingénieurs de PARC ont simplement tiré le câble coaxial à travers le bâtiment, ajoutant des connexions au besoin – et pouvait transmettre jusqu'à trois millions de bits par seconde.
Robert Metcalfe et David Boggs, années 1980, quelques années après que Metcalfe ait fondé 3Com pour vendre la technologie Ethernet
À l'automne 1974, un prototype achevé du bureau du futur avait été déployé et fonctionnait à Palo Alto – le premier lot d'ordinateurs Alto, dotés de programmes de dessin, de courriers électroniques et de traitements de texte, d'un prototype d'imprimante de Star Tapes et d'un réseau Ethernet pour tout relier ensemble. Le serveur de fichiers central, qui stockait des données qui ne pouvaient tenir sur le disque local de l'Alto, était la seule ressource commune. Au départ, PARC proposait le contrôleur Ethernet comme accessoire supplémentaire pour l'Alto, mais lorsque le système a été lancé, il est devenu clair qu'il était une partie essentielle ; un flux continu de messages circulait via le coaxial, dont beaucoup sortaient de l'imprimante – rapports techniques, notes de service ou travaux scientifiques.
En parallèle du développement d'Alto, un autre projet du PARC a essayé d'avancer des idées sur la séparation des ressources dans une nouvelle direction. Le « Système de bureau en ligne du PARC » (POLOS), conçu et mis en œuvre par Bill English et d'autres déserteurs du projet de Doug Engelbart « Système en ligne » (NLS) de l'Institut de recherche de Stanford, consistait en un réseau de micro-ordinateurs Data General Nova. Mais au lieu de consacrer chaque machine à des besoins spécifiques de l'utilisateur, dans POLOS, le travail était transféré entre elles afin de servir au mieux les intérêts du système dans son ensemble. Une machine pouvait se charger de générer des images pour les écrans des utilisateurs, une autre de traiter le trafic ARPANET, une troisième – de s'occuper des traitements de texte. Mais la complexité et les coûts de coordination d'une telle approche se sont révélés excessifs, et le système a fini par s'effondrer sous son propre poids.
Pendant ce temps, rien n'illustre mieux le rejet émotionnel par Taylor de l'approche réseau à séparation des ressources que son adoption du projet Alto. Alan Kay, Butler Lampson et d'autres concepteurs d'Alto ont apporté toute la puissance de calcul nécessaire à un ordinateur personnel sur le bureau, que l'utilisateur n'avait pas à partager avec qui que ce soit. La fonction du réseau n'était pas d'assurer l'accès à un ensemble varié de ressources informatiques, mais de transmettre des messages entre ces îles indépendantes ou de les stocker sur une rive éloignée – pour impression ou archivage à long terme.
Bien que l'email et ALOHA aient été développés sous l'égide de l'ARPA, l'apparition de l'Ethernet a été l'un des plusieurs signes apparus dans les années 1970 que les réseaux informatiques devenaient trop grands et diversifiés pour qu'une seule entreprise puisse dominer ce domaine, et cette tendance sera suivie dans l'article suivant.
À lire aussi
- Michael Hiltzik, Dealers of Lightning (1999)
- James Pelty, L'Histoire des communications informatiques, 1968-1988 (2007) [http://www.historyofcomputercommunications.info/]
- M. Mitchell Waldrop, The Dream Machine (2001)
Source : habr.com
