Diagrama da rede informática ARPA para xuño de 1967. Un círculo baleiro é un ordenador con acceso compartido, un círculo cunha liña é un terminal para un usuario
Outros artigos da serie:
- Historia do relevo
- Historia dos ordenadores electrónicos
- Historia do transistor
- Historial de Internet
A finais de 1966 con diñeiro de ARPA, lanzou un proxecto para conectar moitos ordenadores nun único sistema, inspirado na idea "» .
Taylor trasladou a responsabilidade da execución do proxecto a mans capaces . No ano seguinte, Roberts tomou varias decisións críticas que repercutirían na arquitectura técnica e na cultura de ARPANET e os seus sucesores, nalgúns casos durante décadas. A primeira decisión en importancia, aínda que non na cronoloxía, foi a determinación dun mecanismo para enrutar as mensaxes dun ordenador a outro.
problema
Se o ordenador A quere enviar unha mensaxe ao ordenador B, como pode esa mensaxe atopar o seu camiño dun a outro? En teoría, podería permitir que todos os nodos dunha rede de comunicacións se comuniquen con todos os outros nodos conectando cada nodo a todos os outros nodos con cables físicos. Para comunicarse con B, o ordenador A simplemente enviará unha mensaxe ao longo do cable de saída que o conecta con B. A tal rede chámase rede de malla. Non obstante, para calquera tamaño de rede significativo, este enfoque faise rapidamente impracticable xa que o número de conexións aumenta segundo o cadrado do número de nodos (como (n2 - n)/2 para ser precisos).
Polo tanto, requírese algunha forma de construír unha ruta de mensaxes que, ao chegar a mensaxe ao nodo intermedio, a enviaría máis aló ao destino. A principios dos anos 1960, había dous enfoques básicos para resolver este problema. O primeiro é o método de almacenamento e reenvío de cambio de mensaxes. Este enfoque foi utilizado polo sistema telegráfico. Cando unha mensaxe chegaba a un nodo intermedio, almacenábase temporalmente alí (xeralmente en forma de cinta de papel) ata que se podía transmitir máis lonxe ao obxectivo, ou a outro centro intermedio situado máis preto do obxectivo.
Entón chegou o teléfono e foi necesario un novo enfoque. Un atraso de varios minutos despois de cada enunciado realizado por teléfono, que tiña que ser descifrado e transmitido ata o seu destino, daría a sensación dunha conversación cun interlocutor situado en Marte. Pola contra, o teléfono utilizou a conmutación de circuítos. A persoa que chamaba comezaba cada chamada enviando unha mensaxe especial indicando a quen quería chamar. Primeiro facíano falando co operador, e logo marcando un número, que era procesado por equipos automáticos da centralita. O operador ou o equipo estableceu unha conexión eléctrica dedicada entre a persoa que chama e a persoa chamada. No caso de chamadas de longa distancia, isto podería requirir varias iteracións para conectar a chamada a través de varios interruptores. Unha vez establecida a conexión, a propia conversación podía comezar, e a conexión mantívose ata que unha das partes a interrompeu colgando.
Comunicación dixital, que se decidiu utilizar en ARPANET para conectar ordenadores que funcionan segundo o esquema , utilizou funcións tanto do telégrafo como do teléfono. Por unha banda, as mensaxes de datos transmitíanse en paquetes separados, como no telégrafo, máis que como conversas continuas por teléfono. Non obstante, estas mensaxes poden ser de diferentes tamaños para diferentes propósitos, desde comandos de consola de varios caracteres de lonxitude ata grandes ficheiros de datos transferidos dun ordenador a outro. Se os ficheiros se atrasaban no tránsito, ninguén se queixaba diso. Pero a interactividade remota requiría unha resposta rápida, como unha chamada telefónica.
Unha diferenza importante entre as redes de datos informáticos, por un lado, e o teléfono e o telégrafo, por outro, era a sensibilidade aos erros nos datos procesados polas máquinas. Un cambio ou perda durante a transmisión dun carácter nun telegrama, ou a desaparición dunha parte dunha palabra nunha conversación telefónica dificilmente podería perturbar seriamente a comunicación de dúas persoas. Pero se o ruído na liña cambiaba un só bit de 0 a 1 nun comando enviado a un ordenador remoto, podería cambiar completamente o significado do comando. Polo tanto, tivo que comprobarse cada mensaxe para detectar erros e reenviar se se atopaba algún. Esas repeticións serían demasiado caras para mensaxes grandes e tiñan máis probabilidades de causar erros porque tardaban máis en transmitirse.
A solución a este problema veu a través de dous acontecementos independentes acontecidos en 1960, pero o que veu despois foi notado primeiro por Larry Roberts e ARPA.
Reunión
No outono de 1967, Roberts chegou a Gatlinburg, Tennessee, desde máis aló dos picos boscosos das Grandes Montañas Fumeantes, para entregar un documento no que se describían os plans de rede de ARPA. Levaba case un ano traballando na Oficina de Tecnoloxía de Procesamento da Información (IPTO), pero moitos dos detalles do proxecto de rede aínda eran moi vagos, incluída a solución ao problema de enrutamento. Ademais de vagas referencias aos bloques e aos seus tamaños, a única referencia a ela na obra de Roberts foi unha breve e evasiva observación ao final: “Parece necesario manter unha liña de comunicación usada de forma intermitente para obter respostas no décimo a un. segunda vez necesaria para a operación interactiva. Isto é moi caro en termos de recursos de rede e, a menos que poidamos facer chamadas máis rápido, o cambio de mensaxes e a concentración serán moi importantes para os participantes da rede. Obviamente, nese momento, Roberts aínda non decidira se abandonaba o enfoque que utilizara con Tom Marrill en 1965, é dicir, conectar ordenadores a través da rede telefónica conmutada mediante a marcación automática.
Casualmente, no mesmo simposio estivo presente outra persoa cunha idea moito mellor para resolver o problema do enrutamento nas redes de datos. Roger Scantlebury cruzou o Atlántico, chegando do British National Physical Laboratory (NPL) cun informe. Scantlebury levou a Roberts aparte despois do seu informe e faloulle da súa idea. . Esta tecnoloxía foi desenvolvida polo seu xefe na NPL, Donald Davis. Nos Estados Unidos, os logros e a historia de Davis son pouco coñecidos, aínda que no outono de 1967 o grupo de Davis na NPL estaba polo menos un ano por diante de ARPA coas súas ideas.
Davis, como moitos dos primeiros pioneiros da computación electrónica, era físico de formación. Graduouse no Imperial College de Londres en 1943 aos 19 anos e inmediatamente foi aceptado nun programa secreto de armas nucleares co nome en clave . Alí supervisou un equipo de calculadoras humanas que utilizaban calculadoras mecánicas e eléctricas para producir rapidamente solucións numéricas a problemas relacionados coa fusión nuclear (o seu supervisor era , un físico alemán expatriado que por aquel entón xa comezara a trasladar os segredos das armas nucleares á URSS). Despois da guerra, escoitou ao matemático John Womersley sobre un proxecto que dirixía na NPL: era a creación dun ordenador electrónico que se supón que debía realizar os mesmos cálculos a unha velocidade moito maior. chamado ACE, "motor de computación automática".
Davis saltou coa idea e asinou coa NPL o máis rápido que puido. Despois de contribuír ao deseño detallado e á construción da computadora ACE, mantívose profundamente implicado no campo da informática como líder de investigación en NPL. En 1965 estivo nos EE. UU. para unha reunión profesional relacionada co seu traballo e aproveitou a oportunidade para visitar varios grandes sitios de ordenadores para compartir tempo para ver de que se trataba todo o alboroto. No entorno informático británico, descoñecíase o tempo compartido no sentido americano de compartir un ordenador por varios usuarios interactivos. Pola contra, o tempo compartido significaba distribuír a carga de traballo do ordenador entre varios programas de procesamento por lotes (de xeito que, por exemplo, un programa funcionaría mentres outro estaba ocupado lendo a cinta). Entón esta opción chamarase multiprogramación.
As andanzas de Davis levouno ao Proxecto MAC no MIT, ao Proxecto JOSS da RAND Corporation en California e ao Dartmouth Time Sharing System en New Hampshire. De camiño a casa, un dos seus colegas suxeriu realizar un obradoiro sobre compartir para educar á comunidade británica sobre as novas tecnoloxías que coñeceran en EE. Davis estivo de acordo e acolleu a moitas das principais figuras do campo da computación estadounidense, entre elas (creador do “Interoperable Time Sharing System” no MIT) e o propio Larry Roberts.
Durante o seminario (ou quizais inmediatamente despois), a Davis chamou a atención a idea de que a filosofía do tempo compartido podería aplicarse ás liñas de comunicación informáticas, non só ás propias computadoras. Os ordenadores de tempo compartido danlle a cada usuario unha pequena parte de tempo de CPU e despois cambian a outro, dándolle a cada usuario a ilusión de ter o seu propio ordenador interactivo. Así mesmo, cortando cada mensaxe en anacos de tamaño estándar, que Davis chamou "paquetes", pódese compartir unha única canle de comunicación entre moitos ordenadores ou usuarios dun só ordenador. Ademais, resolvería todos os aspectos da transmisión de datos para os que os interruptores de teléfono e telégrafo non eran adecuados. Un usuario que utilice un terminal interactivo que envíe comandos curtos e reciba respostas curtas non se verá bloqueado por unha transferencia de ficheiros grande porque a transferencia dividirase en moitos paquetes. Calquera corrupción en mensaxes tan grandes afectará a un só paquete, que se pode retransmitir facilmente para completar a mensaxe.
Davis describiu as súas ideas nun artigo inédito de 1966, "Proposta para unha rede de comunicacións dixitais". Nese momento, as redes telefónicas máis avanzadas estaban a piques de informatizar os conmutadores, e Davis propuxo incorporar a conmutación de paquetes na rede telefónica de próxima xeración, creando unha única rede de comunicacións de banda ancha capaz de atender unha variedade de solicitudes, desde simples chamadas telefónicas ata remotas. acceso a ordenadores. Para entón, Davis fora ascendido a xerente de NPL e formou un grupo de comunicacións dixitais baixo Scantlebury para implementar o seu proxecto e crear unha demostración de traballo.
No ano anterior á conferencia de Gatlinburg, o equipo de Scantlebury traballou todos os detalles da creación dunha rede de conmutación de paquetes. Unha falla dun só nodo podería sobrevivir mediante un enrutamento adaptativo que podería manexar varias rutas a un destino, e un fallo dun só paquete podería resolverse reenviándoo. A simulación e a análise dixeron que o tamaño óptimo do paquete sería de 1000 bytes -se o fai moito máis pequeno, entón o consumo de ancho de banda das liñas de metadatos na cabeceira será demasiado, moito máis- e o tempo de resposta para os usuarios interactivos aumentará. con demasiada frecuencia debido a mensaxes grandes.
O traballo de Scantlebury incluía detalles como o formato do paquete...
...e análise do impacto do tamaño dos paquetes na latencia da rede.
Mentres tanto, a busca de Davis e Scantlebury levou ao descubrimento de traballos de investigación detallados feitos por outro estadounidense que tiña unha idea semellante varios anos antes. Pero ao mesmo tempo , enxeñeiro eléctrico da RAND Corporation, non pensara en absoluto nas necesidades dos usuarios de ordenadores que comparten tempo. RAND foi un think tank financiado polo Departamento de Defensa en Santa Mónica, California, creado despois da Segunda Guerra Mundial para proporcionar planificación e análise a longo prazo de problemas estratéxicos para os militares. O obxectivo de Baran era atrasar a guerra nuclear creando unha rede de comunicacións militares altamente fiable capaz de sobrevivir mesmo a un ataque nuclear a gran escala. Tal rede faría menos atractivo un ataque preventivo da URSS, xa que sería moi difícil destruír a capacidade de EEUU para atacar varios puntos sensibles como resposta. Para iso, Baran propuxo un sistema que dividía as mensaxes no que el chamou bloques de mensaxes que se podían transmitir de forma independente a través dunha rede de nós redundantes e logo ensamblarse no punto final.
ARPA tivo acceso aos voluminosos informes de Baran para RAND, pero como non estaban relacionados con ordenadores interactivos, a súa importancia para ARPANET non era obvia. Roberts e Taylor, ao parecer, nunca se decataron deles. En cambio, como resultado dunha reunión casual, Scantlebury entregoulle todo a Roberts nunha bandexa de prata: un mecanismo de conmutación ben deseñado, aplicabilidade ao problema de crear redes informáticas interactivas, materiais de referencia de RAND e ata o nome de "paquete". O traballo de NPL tamén convenceu a Roberts de que serían necesarias velocidades máis altas para proporcionar unha boa capacidade, polo que actualizou os seus plans a ligazóns de 50 Kbps. Para crear o ARPANET resolveuse unha parte fundamental do problema de enrutamento.
É certo, hai outra versión da orixe da idea de conmutación de paquetes. Roberts afirmou máis tarde que xa tiña pensamentos similares na súa cabeza, grazas ao traballo do seu colega, Len Kleinrock, que supostamente describiu o concepto alá por 1962, na súa tese de doutoramento sobre redes de comunicación. Non obstante, é incriblemente difícil extraer tal idea deste traballo e, ademais, non puiden atopar ningunha outra evidencia para esta versión.
Redes que nunca existiron
Como podemos ver, dous equipos estaban por diante de ARPA no desenvolvemento da conmutación de paquetes, unha tecnoloxía que demostrou ser tan eficaz que agora subxace a case todas as comunicacións. Por que foi ARPANET a primeira rede significativa en usalo?
Todo se trata de sutilezas organizativas. ARPA non tiña permiso oficial para crear unha rede de comunicacións, pero había un gran número de centros de investigación existentes cos seus propios ordenadores, unha cultura de moral "libre" que estaba practicamente sen supervisión e montañas de diñeiro. A solicitude orixinal de Taylor de fondos en 1966 para crear ARPANET requería un millón de dólares, e Roberts continuou gastando ese diñeiro todos os anos a partir de 1 para poñer en marcha a rede. Ao mesmo tempo, para ARPA, tales cartos eran pequenos cambios, polo que ningún dos seus xefes se preocupaba polo que Roberts estaba facendo con el, sempre que puidese estar vinculado dalgún xeito ás necesidades da defensa nacional.
Baran en RAND non tiña nin o poder nin a autoridade para facer nada. O seu traballo era puramente exploratorio e analítico, e podía aplicarse á defensa se o desexaba. En 1965, RAND recomendou o seu sistema á Forza Aérea, quen aceptou que o proxecto era viable. Pero a súa implementación recaeu sobre os ombreiros da Axencia de Comunicacións de Defensa, e non entendían especialmente as comunicacións dixitais. Baran convenceu aos seus superiores de RAND de que sería mellor retirar esta proposta que permitir que se implementase de calquera xeito e arruinar a reputación das comunicacións dixitais distribuídas.
Davis, como xefe de NPL, tiña moito máis poder que Baran, pero un orzamento máis axustado que ARPA, e non tiña unha rede social e técnica preparada de ordenadores de investigación. Conseguiu crear un prototipo de rede local de conmutación de paquetes (só había un nodo, pero moitos terminais) en NPL a finais da década de 1960, cun orzamento modesto de 120 libras esterlinas durante tres anos. ARPANET gastou aproximadamente a metade desa cantidade anualmente en operacións e mantemento en cada un dos moitos nodos da rede, excluíndo os investimentos iniciais en hardware e software. A organización capaz de crear unha rede británica de conmutación de paquetes a gran escala foi a Oficina de Correos Británica, que xestionaba as redes de telecomunicacións do país, agás o propio servizo postal. Davis conseguiu interesar a varios funcionarios influentes coas súas ideas para unha rede dixital unificada a escala nacional, pero non puido cambiar a dirección dun sistema tan grande.
Licklider, a través dunha combinación de sorte e planificación, atopou o invernadoiro perfecto onde a súa rede intergaláctica podería florecer. Ao mesmo tempo, non se pode dicir que todo, excepto a conmutación de paquetes, se reduce a diñeiro. A execución da idea tamén xogou un papel. Ademais, outras decisións importantes de deseño moldearon o espírito de ARPANET. Polo tanto, a continuación analizaremos como se distribuía a responsabilidade entre os ordenadores que enviaban e recibiron mensaxes, e a rede pola que enviaron estas mensaxes.
Que máis ler
- Janet Abbate, Inventing the Internet (1999)
- Katie Hafner e Matthew Lyon, Where Wizards Stay Up Late (1996)
- Leonard Kleinrock, "An Early History of the Internet", IEEE Communications Magazine (agosto de 2010)
- Arthur Norberg e 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)
Fonte: www.habr.com