Povijest interneta: ARPANET – podsustav

Ostali članci u seriji:

• Povijest releja
  • Metoda 'brzog prijenosa informacija', ili Rođenje releja
  • Daljinski pisač
  • Galvanizam
  • Poduzetnici
  • I evo ga, napokon, relej
  • Govoreći telegraf
  • Jednostavno spojite
  • Zaboravljena generacija relejnih računala
  • Elektronska era
• Povijest elektroničkih računala
  • Prolog
  • Kolos
  • ENIAC
  • Elektronska revolucija
• Povijest tranzistora
  • Kretanje u tami
  • Iz žrvnja rata
  • Višestruko ponovno izmišljanje
• Povijest interneta
  • Osnovna mreža
  • Raspad, dio 1
  • Raspad, d.2
  • Otvarajući interaktivnost
  • Proširujući interaktivnost
  • ARPANET — nastanak
  • ARPANET — paket
  • ARPANET — podmreža
  • Računalo kao komunikacijski uređaj
  • Povijest interneta: međusobna povezanost

Pomoću ARPANET-a Robert Taylor i Larry Roberts namjeravali su povezati mnoge različite istraživačke institute, od kojih je svaki imao svoje vlastito računalo, za čiju su programski i hardver odgovornost snosili. Međutim, softver i oprema same mreže nalazili su se u neodređenoj srednjoj zoni i nisu pripadali nijednom od tih mjesta. U razdoblju od 1967. do 1968. godine, Roberts, vođa mrežnog projekta Ureda za tehnologije obrade informacija (Information Processing Technology Office, IPTO), trebao je odrediti tko će konstruirati i održavati mrežu te gdje će prolaziti granice između mreže i institucija.

Skeptici

Problem strukturiranja mreže bio je, barem koliko i tehnički, isto tako politički. Znanstveni rukovoditelji istraživačkih centara ARPA općenito nisu odobravali ideju ARPANET-a. Neki su jasno pokazali potpunu nekontrolu želje za pridruživanjem mreži u bilo kojem trenutku; malo njih je goruće pokazalo entuzijazam. Svakom centru bilo bi potrebno uložiti velike napore kako bi omogućili drugima korištenje njihove vrlo skupe i rijetke računala. Takvo davanje pristupa pokazivalo je očite nedostatke (gubitak dragocjenog resursa), dok su potencijalne koristi ostajale neodređene i nejasne.

Isti skepticizam prema zajedničkom pristupu resursima potopio je mrežni projekt Kalifornijskog sveučilišta u Los Angelesu nekoliko godina ranije. Međutim, u ovom slučaju ARPA je imala mnogo više poluga utjecaja, budući da je izravno plaćala za sve te dragocjene računalne resurse i nastavljala zadržavati kontrolu nad svim financijskim tokovima povezanih istraživačkih programa. I iako nije bilo izravnih prijetnji, nijedno 'inače' nije bilo izrečeno, situacija je bila doista jasna – ARPA je bila odlučna izgraditi svoju mrežu, kako bi povezala strojeve koji su, praktično, još uvijek pripadali njoj.

Trenutak je došao na sastanku znanstvenih voditelja u Ette-Arboru, Michigan, u proljeće 1967. Roberts je predstavio svoj plan za stvaranje mreže koja će povezati razne računare u svakom od centara. Obznanio je da će svaki voditelj osigurati svoj lokalni računar posebnom mrežnom softveru koji će se koristiti za pozivanje drugih računara putem telefonske mreže (to je bilo još prije nego što je Robertsa saznao za ideju paketnog preusmjeravanja). Reakcija su bili rasprave i strahovi. Među najmanje sklonnima realizaciji ove ideje bili su najveći centri u kojima su već bili pokrenuti veliki projekti financirani od strane IPTO, među kojima je MIT bio glavni. Istraživači s MIT-a, koji su plivali u novcu dobivenom za razvoj sustava dijeljenja vremena Project MAC i laboratoriju umjetne inteligencije, nisu vidjeli nikakve koristi za sebe u dijeljenju teško zarađenih resursa s bilo kakvim nevažnima sa zapada.

I, bez obzira na svoj status, svaki je centar njegovao svoje vlastite ideje. Svaki je imao svoje jedinstvene programe i opremu, i bilo je teško razumjeti kako bi ikako mogli uspostaviti barem osnovnu vezu jedni s drugima, a da ne govorimo o realnom zajedničkom radu. Samo pisanje i pokretanje mrežnih programa za njihov stroj oduzelo bi im značajan dio vremena i računalnih resursa.

Ironično, ali i izuzetno prikladno, bilo je to što je rješenje ovih društvenih i tehničkih problema, koje je predložio Roberts, došlo od Wesa Clarka, čovjeka koji je s prezirom gledao i na dijeljenje vremena i na mreže. Clark, zagovornik donkihotovske ideje da svaki čovjek dobije osobno računalo, nije imao namjeru dijeliti računalne resurse ni s kim i držao je svoj vlastiti kampus, Sveučilište u Washingtonu u St. Louisu, daleko od ARPANET mreže još mnogo godina. Stoga nije iznenađujuće da je upravo on razvio projekt mreže koji ne povećava značajno opterećenje računalnih resursa svakog od centara, i ne zahtijeva od njih da troše snagu na stvaranje posebnog softvera.

Clark je predložio postavljanje mini računala u svaki od centara, koje će obavljati sve funkcije izravno povezane s mrežom. Svakom centru je preostalo samo da smisli kako se povezati s lokalnim pomoćnikom (koji će kasnije biti nazvan processorem poruka ili IMP), koji bi zatim slao poruku putem potrebne rute kako bi ona stigla do odgovarajućeg IMP-a na odredištu. U suštini, predložio je da ARPA podijeli dodatna besplatna računala svakom centru, koja će preuzeti većinu mrežnih resursa. U vrijeme kada su računala još bila rijetka i vrlo skupa, ova ponuda bila je hrabra. Međutim, upravo su tada počela nastajati mini računala koja su koštala samo nekoliko desetaka tisuća dolara, umjesto nekoliko stotina, i na kraju je ponuda bila zapravo izvediva (na kraju je svako IMP koštalo 45 000 dolara, ili oko 314 000 dolara u današnjem novcu).

Pristup korištenja IMP-a, koji je smanjio zabrinutost znanstvenih vođa o opterećenju mreže na njihovim računalnim kapacitetima, rješavao je i još jedan, politički problem ARPA-e. Za razliku od drugih tadašnjih projekata agencije, mreža nije bila ograničena na samo jedan istraživački centar koji bi vodio jedan nadredeni. ARPA sama nije imala mogućnosti za samostalno stvaranje i upravljanje širokoinstalacijskim tehničkim projektom. Morala bi angažirati vanjske tvrtke za to. Imati IMP jasno je razdvajalo odgovornost između mreže koju upravlja vanjski agent i računala s lokalnim upravljanjem. Izvođač bi upravljao IMP-ovima i svime između njih, dok su centri ostali odgovorni za opremu i softver na svojim računalima.

IMP

Nakon toga, Robert je trebao odabrati tog izvođača. Staromodni pristup Lickliderovog privlačenja ponuda od omiljenog istraživača izravno ovdje nije bio prikladan. Projekt je trebao biti postavljen na javnu aukciju, kao bilo koji drugi vladin ugovor.

Tek u srpnju 1968. godine, Roberts je uspio konačno razjasniti detalje prijave za natječaj. Prošlo je gotovo pola godine otkako je posljednji tehnički komad slagalice postavljen, kada je na konferenciji u Gatlinburgu predstavljena sustav za paketsku preusmjeravanje. Dva najveća proizvođača računala, Control Data Corporation (CDC) i International Business Machines (IBM), odmah su se povukli jer nisu imali povoljne mini-računare prikladne za ulogu IMP-a.

Honeywell DDP-516

Među preostalim učesnicima, većina se odlučila za novi računar DDP-516 iz kompanije Honeywell, iako su neki naginjali ka Digital PDP-8. Opcija Honeywell bila je posebno privlačna jer je imala ulazno/izlazni sučelje posebno dizajnirano za rad s realnim sustavima, za aplikacije kao što je upravljanje industrijskim uređajima. Naravno, za komunikaciju je bila potrebna i odgovarajuća točnost – ako je računalo propustilo dolaznu poruku dok je bilo zauzeto nečim drugim, nije bilo drugog načina da je uhvati.

Do kraja godine, ozbiljno razmišljajući o kandidaturi Raytheon, Roberts je povjerio ovaj zadatak rastućoj firmi iz Cambridgea, koju su osnovali Bolt, Beranek i Newman. Obiteljsko stablo interaktivnih izračuna do tog trenutka bilo je izuzetno razgranato, i za odabir BBN-a Robertsa se moglo vjerovati da je to bilo zbog kumstva. Licklider je donio interaktivne izračune u BBN prije nego što je postao prvi direktor IPTO, posijao sjeme svoje međugalaktičke mreže i odgojio takve ljude kao Roberts. Bez Lickliderovog utjecaja, ARPA i BBN ne bi bile niti zainteresirane niti sposobne za podršku projektu ARPANET. Štoviše, ključni dio tima koji je BBN okupio za izgradnju mreže na temelju IMP-a, došao je iz laboratorija Lincoln: Frank Hart (vođa tima), Dave Walden, Will Crowther i Sever Ornstin. Upravo u laboratorijima je sam Roberts bio na postdiplomskom studiju, i upravo je tamo slučajni susret Licka s Wesom Clarkom pobudio njegov interes za interaktivne računare.

Iako je ova situacija mogla izgledati kao dogovor, tim BBN bio je jednako dobro prilagođen za rad u stvarnom vremenu kao Honeywell 516. U Lincoln-u su radili na računalima povezanim s radar sustavima – još jedan primjer primjene u kojoj podaci ne čekaju da računalo bude spremno. Hart je, na primjer, radio na računalu Whirlwind dok je bio student 1950-ih, pridružio se projektu SAGE i proveo ukupno 15 godina u laboratorijima Lincoln. Ornstein jeradio na križnom protokolu SAGE, koji je prenosio podatke o radar praćenju s jednog računala na drugo, a kasnije i na LINC Vesa Clarka, računalu razvijenom kako bi pomoglo znanstvenicima direktno u laboratoriju, radeći s podacima u realnom vremenu. Crowther, danas najpoznatiji kao autor tekstualne igre Colossal Cave Adventure, proveo je deset godina razvijajući sustave stvarnog vremena, uključujući eksperimentalni terminal Lincoln, mobilnu stanicu satelitske komunikacije s malim računalom koje je upravljalo antenom i obrađivalo ulazne signale.

Tim IMP u BBN. Frank Hart – stariji muškarac u središtu. Ornstein stoji s desne strane, pored Crowthera.

IMP je bio odgovoran za razumijevanje i upravljanje usmjeravanjem te dostavu poruka s jednog računala na drugo. Računalo je moglo poslati do 8000 bajtova odjednom lokalnom IMP-u, zajedno s adresom primatelja. Nakon toga, IMP je razdijelio poruku na manje pakete, koji su se neovisno slali ciljanom IMP-u preko linija koje su podržavale brzinu od 50 kbit/s, iznajmljenih od AT&T-a. Primateljski IMP je skupljao poruku komad po komad i dostavljao je svom računalu. Svaki IMP je imao tablicu u kojoj je pratilo koji od njegovih susjeda ima najbržu rutu za postizanje bilo kojeg mogućeg odredišta. Ova tablica se dinamički ažurirala na temelju informacija primljenih od tih susjeda, uključujući informacije o tome koji susjed nije dostupan (u tom slučaju je kašnjenje za slanje u tom smjeru smatrano beskonačnim). Kako bi se zadovoljili zahtjevi za brzinom i propusnošću koje je postavio Roberts za sve ove procese obrade, Hartov tim je stvorio kod na razini umjetničkog djela. Cijeli program obrade za IMP zauzimao je samo 12 000 bajtova; onaj dio koji se bavio tablicama usmjeravanja zauzimao je samo 300.

Tim je također poduzeo nekoliko mjera opreza, s obzirom na to da je bilo nepraktično dodijeliti tim podrške svakom IMP-u na terenu.

Prvo, opskrbili su svaki računar uređajima za daljinsko praćenje i upravljanje. Osim automatskog ponovnog pokretanja, koji je započinjao nakon svakog prekida napajanja, IMP-ovi su bili programirani da imaju mogućnost ponovnog pokretanja susjeda slanjem novih verzija operativnog sustava. Kako bi pomogli u debagiranju i analizi, IMP je mogao po naredbi početi praviti snimke svog trenutnog stanja u redovitim intervalima. Također, svaki paket je imao dodatak za praćenje, što je omogućilo zapisivanje detaljnijih radnih dnevnika. Sa svim tim mogućnostima, mnogi problemi su se mogli rješavati iz ureda BBN-a, koji je služio kao kontrolni centar s kojeg se mogao pratiti status cijele mreže.

Drugo, zatražili su od Honeywella vojnu verziju računala 516, opremljenu debelim kućištem koje ga je štitilo od vibracija i drugih prijetnji. BBN je uglavnom želio da to bude znak 'držite se podalje' za radoznale postdiplomce, ali ništa nije tako jasno odvajalo lokalna računala od podmreže kojom je upravljao BBN kao to oklopno kućište.

Prvi ojačani ormari veličine približno hladnjaka stigli su na mjesto na Kalifornijskom sveučilištu u Los Angelesu (UCLA) 30. kolovoza 1969. godine, samo 8 mjeseci nakon što je BBN dobio svoj ugovor.

Hostovi

Roberts je odlučio početi mrežu s četiri hosta – osim UCLA, IMP će postaviti blizu duž obale na Kalifornijskom sveučilištu u Santa Barbari (UCSB), još jedan na Stanford Research Institute (SRI) na sjeveru Kalifornije, a posljednji – na Sveučilištu Utah. Sva su to bila drugorazredna sveučilišta sa Zapadne obale koja su pokušavala nekako istaknuti na području znanstvenog računalstva. Obiteljske veze su nastavile igrati ulogu, budući da su dvojica znanstvenih vođa, Len Kleinrock s UCLA i Ivan Sutherland s Sveučilišta Utah također bili stari Robertsovi kolege iz Lincoln laboratorija.

Dva hosta dobila su dodatne funkcije povezane s mrežom. Doug Engelbart iz SRI još 1967. godine na sastanku vođa ponudio je postaviti mrežni informacijski centar. Koristeći složen sustav izvlačenja informacija u SRI, planirao je stvoriti telefonski imenik ARPANET-a: uređenu zbirku informacija o svim resursima dostupnim na različitim čvorovima, i omogućiti pristup svima u mreži. Uzimajući u obzir Kleinrockovo iskustvo u analizi mrežnog prometa, Roberts je imenovao UCLA centrom za mjerenje aktivnosti mreže (NMC). Za Kleinrocka i UCLA ARPANET je trebao postati ne samo praktični alat, nego i eksperiment, podaci iz kojeg se mogu izvući i generalizirati kako bi se primijenjena saznanja poboljšala mrežni projekt i njegove sljedbenike.

No važnija stvar za razvoj ARPANET-a od ta dva zadatka bila je neformalna i nejasna zajednica postdiplomaca poznata kao „mrežna radna grupa“ (NWG). Podmreža IMP omogućila je svakom hostu u mreži pouzdano dostavljanje poruka bilo kojem drugom; zadatak NWG-a bio je razviti zajednički jezik ili niz jezika koje bi hostovi mogli koristiti za komunikaciju. Nazvali su ih „protokolima hostova“. Termin „protokol“, posuđen od diplomata, prvi su put korišten za mreže 1965. godine od strane Robertsa i Toma Marilla, kako bi opisali i format podataka i algoritamske korake koji određuju kako računala međusobno komuniciraju.

NWG, pod neformalnim, ali stvarnim vođstvom Stevea Crockera iz UCLA, počela je redovito sastajati od proljeća 1969. godine, otprilike šest mjeseci prije pojave prvog IMP-a. Crocker je rođen i odrastao u području Los Angelesa, pohađao je školu Van Nuys, zajedno s dvojicom svojih budućih kolega iz NWG-a, Vintom Cerfom i Johnom Postelom. Kako bi zabilježio rezultate nekih sastanaka grupe, Crocker je razvio jedan od kamenova temeljaca kulture ARPANET-a (i budućeg interneta), request for comments [radna ponuda] (RFC). Njegov RFC 1, objavljen 7. travnja 1969. godine i distribuiran svim budućim čvorovima ARPANET-a klasičnom poštom, skupio je rane rasprave grupe o dizajniranju softvera za protokol hostova. U RFC 3, Crocker je nastavio s opisom, prilično nejasno definirajući proces oblikovanja svih budućih RFC-a:

Bolje primati komentare na vrijeme nego ih dovoditi do savršenstva. Prihvaćaju se filozofska mišljenja bez primjera ili druge specifičnosti, određene sugestije ili tehnologije implementacije bez uvodnog opisa ili kontekstualnih objašnjenja, konkretna pitanja bez pokušaja odgovaranja na njih. Minimalna duljina za bilješku od NWG-a je jedno rečenice. Nadamo se poticati razmjenu mišljenja i rasprave o neformalnim idejama.

Kao i zahtjev za ponudom [запрос котировок] (RFQ), standardni način traženja ponuda za vladine ugovore, RFC je pozdravio svaku reakciju, ali, za razliku od RFQ-a, također je pozivao na dijalog. Svaki član raspodijeljene zajednice NWG mogao je podnijeti RFC i iskoristiti ovu priliku za raspravu, postavljanje pitanja ili kritiku prethodne ponude. Naravno, kao u svakoj zajednici, neka su mišljenja bila cjenjenija od drugih, a u ranim danima mišljenje Crockera i njegove glavne grupe suradnika uživalo je veliki autoritet. U srpnju 1971. godine, Crocker je napustio UCLA, još kao postdiplomac, kako bi prešao na poziciju voditelja programa u IPTO-u. Imajući na raspolaganju ključne istraživačke potpore od ARPA-e, imao je, slobodno ili nesvjesno, neosporan utjecaj.

John Postel, Steve Crocker i Vint Cerf – razredni kolege i suradnici u NWG-u; kasniji godina

Izvorni plan NWG-a predviđao je uvođenje dvaju protokola. Udaljena prijava (telnet) omogućila je jednom računalu da djeluje kao terminal povezan s operacijskim sustavom drugog, šireći interaktivno okruženje bilo kojeg sustava unutar ARPANET-a s dijeljenjem vremena na tisućama kilometara do bilo kojeg korisnika mreže. Protokol za prijenos datoteka FTP omogućio je jednom računalu da prenese datoteku, na primjer, korisni program ili skup podataka, na skladište drugog sustava ili iz njega. Međutim, na inzistiranje Robertsa, NWG je dodao i treći osnovni protokol kao temelj za ova dva, uspostavljajući osnovnu vezu između dva hosta. Nazvan je programom upravljanja mrežom (NCP). Sada je mreža imala tri razine apstrakcije – podmrežu paketa, kojom upravlja IMP na dnu, vezu između hostova, koju osigurava NCP u sredini, i aplikacijske protokole (FTP i telnet) na vrhu.

Neuspjeh?

Tek u kolovozu 1971. godine NCP je bio potpuno definiran i implementiran kroz mrežu koja je tada imala petnaest čvorova. Ubrzo su uslijedile implementacije protokola telnet, a prva stabilna definicija FTP-a pojavila se godinu dana kasnije, ljetos 1972. Ako ocijenimo stanje ARPANET-a u to vrijeme, nekoliko godina nakon njegovog prvog pokretanja, moglo bi se smatrati neuspjehom, u usporedbi s vizijom dijeljenja resursa koju je zamislio Licklider i koju je u praksi realizirao njegov zaštitnik, Robert Taylor.

U početku je bilo jednostavno teško otkriti koji resursi postoje na mreži i koji se mogu koristiti. Informacijski centar mreže koristio je model dobrovoljne participacije – svaki čvor trebao je sam pružiti ažurirane informacije o dostupnosti svojih podataka i programa. Iako bi svi imali koristi od takvih akcija, svaki pojedinačni čvor nije imao snažnu motivaciju za oglašavanje svojih resursa i pružanje pristupa njima, a da ne spominjemo održavanje ažurirane dokumentacije ili konzultacija. Stoga NICl nije uspio postati mrežni direktorij. Najvažnija funkcija u ranim godinama bila je vjerojatno osiguranje elektroničkog objavljivanja rastućeg skupa RFC.

Čak i ako je, pretpostavimo, Alisa iz UCLA znala za prisutnost korisnog resursa na MIT-u, suočila bi se s ozbiljnijom preprekama. Telnet je omogućavao Alisi pristup ekranu za prijavu na MIT, ali ne i dalje. Da bi Alisa mogla stvarno pristupiti nekom programu na MIT-u, prvo je morala dogovoriti s MIT-om da joj otvore račun na njihovom računalu, što je obično zahtijevalo ispunjavanje papirologije u oba instituta i ugovor o financiranju za plaćanje korištenja MIT-ovih računalnih resursa. A zbog nespojivosti između opreme i sustavskog softvera među čvorovima, prijenos datoteka često nije imao poseban smisao, jer niste mogli izvršavati programe s udaljenih računala na svom.

Ironično je da je najznačajniji uspjeh dijeljenja resursa ležao ne u području interaktivnog dijeljenja vremena, zbog kojeg je ARPANET stvoren, već u području staromodnog neinteraktivnog obrade podataka. UCLA je dodala svoj neiskorišteni IBM 360/91 za grupnu obradu podataka u mrežu i pružala telefonske konzultacije za podršku udaljenim korisnicima, što je donijelo značajan prihod računarskom centru. Superračunalo ILLIAC IV sa Sveučilišta u Illinoisu, koje je financirao ARPA, i Datacomputer u Computer Corporation of America u Cambridgeu također su pronašli udaljene klijente putem ARPANET-a.

No, svi ti projekti ni približno nisu dosegli punu upotrebu mreže. Jeseni 1971. godine, s 15 hostova online, mreža je u cjelini prenosila kroz svaki čvor u prosjeku 45 milijuna bitova, ili 520 bitova/s preko mreže najamnih linija AT&T s propusnošću od 50.000 bitova/s. Štoviše, veći dio ovog prometa bio je provjeran i generirao ga je mrežni mjerni centar s UCLA. Osim entuzijazma nekih prvih korisnika (na primjer, Steve Kahn, koji je svaki dan koristio PDP-10 na Sveučilištu Utah iz Palo Alta), u ARPANET-u se malo toga događalo. S današnjeg stajališta, možda je najzanimljiviji događaj bio pokretanje digitalne knjižnice „Projekt Gutenberg“ u prosincu 1971. godine, koju je organizirao Michael Hart, student Sveučilišta Illinois.

No ubrzo je ARPANET spasio od optužbi za propadanje treći aplikativni protokol – mala stvar pod nazivom email.

Što još pročitati

• Janet Abbate, Izmišljanje interneta (1999)
• Katie Hafner i Matthew Lyon, Gdje čarobnjaci ostaju budni kasno: Podrijetlo interneta (1996)

Izvor: habr.com