ARPA számítógépes hálózati diagram 1967 júniusára. Az üres kör megosztott hozzáférésű számítógép, a vonalas kör pedig egy felhasználó terminálja
A sorozat további cikkei:
- A váltó története
- Az elektronikus számítógépek története
- A tranzisztor története
- Internet történelem
1966 végére az ARPA pénzéből elindított egy projektet, melynek célja, hogy sok számítógépet egyetlen rendszerbe kapcsoljon, az ötlet inspirálva.» .
Taylor hozzáértő kezekbe adta át a felelősséget a projekt végrehajtásáért . A következő évben Roberts számos kritikus döntést hozott, amelyek az ARPANET és utódai műszaki architektúrájában és kultúrájában, egyes esetekben az elkövetkező évtizedekben is visszaköszönnek. Az első fontos döntés, bár nem időrendi sorrendben, az üzenetek egyik számítógépről a másikra történő továbbítására szolgáló mechanizmus meghatározása volt.
probléma
Ha az A számítógép üzenetet akar küldeni a B számítógépnek, hogyan juthat el az üzenet az egyiktől a másikig? Elméletileg lehetővé teheti, hogy a kommunikációs hálózat minden csomópontja kommunikáljon az összes többi csomóponttal, ha minden csomópontot fizikai kábelekkel csatlakoztat minden csomóponthoz. A B-vel való kommunikációhoz az A számítógép egyszerűen üzenetet küld a B-vel összekötő kimenő kábelen. Az ilyen hálózatot mesh hálózatnak nevezik. Azonban bármilyen jelentős hálózatméret esetén ez a megközelítés gyorsan kivitelezhetetlenné válik, mivel a kapcsolatok száma a csomópontok számának négyzetével nő (pontosabban (n2 - n)/2).
Emiatt szükség van valamilyen módon egy üzenetút kialakítására, amely az üzenet közbülső csomóponthoz való megérkezésekor továbbküldi azt a célponthoz. Az 1960-as évek elején két alapvető megközelítés létezett a probléma megoldására. Az első az üzenetváltás tárolási és továbbítási módszere. Ezt a megközelítést alkalmazta a távírórendszer. Amikor egy üzenet egy közbenső csomóponthoz érkezett, azt ideiglenesen ott tárolták (általában papírszalag formájában), amíg tovább nem tudták továbbítani a célponthoz, vagy egy másik, a célhoz közelebb lévő köztes központba.
Aztán jött a telefon, és új megközelítésre volt szükség. Minden telefonon elhangzott kijelentés után néhány perces késés, amelyet meg kellett fejteni és a célállomásra továbbítani, olyan érzést kelt, mintha egy Marson tartózkodó beszélgetőpartnerrel beszélgetnének. Ehelyett a telefon áramkörváltást használt. A hívó minden hívást egy speciális üzenet küldésével kezdte, amelyben jelezte, kit akar hívni. Ezt először úgy tették, hogy beszéltek a kezelővel, majd tárcsáztak egy számot, amit a kapcsolótábla automata berendezése dolgozott fel. A kezelő vagy a berendezés külön elektromos kapcsolatot hozott létre a hívó és a hívott fél között. Távolsági hívások esetén ez több iterációt igényelhet, amelyek a hívást több kapcsolón keresztül kapcsolják össze. A kapcsolat létrejötte után kezdődhetett maga a beszélgetés, és a kapcsolat addig maradt, amíg valamelyik fél le nem szakította.
Digitális kommunikáció, amelyet úgy döntöttek, hogy az ARPANET-ben használnak a séma szerint működő számítógépek összekapcsolására , mind a távíró, mind a telefon funkcióit használta. Egyrészt az adatüzeneteket külön csomagokban továbbították, mint a távírón, nem pedig folyamatos telefonos beszélgetésként. Ezek az üzenetek azonban különböző célokra különböző méretűek lehetnek, a több karakter hosszúságú konzolparancsoktól az egyik számítógépről a másikra átvitt nagy adatfájlokig. Ha a fájlok továbbítása késett, senki sem panaszkodott rá. A távoli interaktivitás azonban gyors választ igényel, például egy telefonhívást.
Az egyik fontos különbség egyrészt a számítógépes adathálózatok, másrészt a telefon és távíró között a gépek által feldolgozott adatok hibáira való érzékenysége volt. A táviratban egy karakter átvitele során bekövetkezett változás vagy elvesztés, vagy egy szó egy részének eltűnése egy telefonbeszélgetésben aligha zavarhatja komolyan két ember kommunikációját. De ha a vonal zaja egyetlen bitet 0-ról 1-re vált egy távoli számítógépnek küldött parancsban, az teljesen megváltoztathatja a parancs jelentését. Ezért minden üzenetet ellenőrizni kellett, hogy vannak-e hibák, és ha találtak, újra el kellett küldeni. Az ilyen visszajátszások túl drágák lennének a nagy üzenetekhez, és nagyobb valószínűséggel okoznának hibákat, mivel tovább tartanak.
A probléma megoldása két független eseményen keresztül jött létre, amelyek 1960-ban történtek, de a későbbire Larry Roberts és az ARPA figyelt fel először.
Találkozás
1967 őszén Roberts a Great Smoky Mountains erdős csúcsain túlról érkezett a Tennessee állambeli Gatlinburgba, hogy átadja az ARPA hálózati terveit leíró dokumentumot. Közel egy éve dolgozott az Information Processing Technology Office-ban (IPTO), de a hálózati projekt sok részlete még nagyon homályos volt, beleértve az útválasztási probléma megoldását is. A blokkokra és azok méretére való homályos utalásokon kívül Roberts munkájában az egyetlen utalás erre egy rövid és kitérő megjegyzés volt a legvégén: „Szükségesnek tűnik egy szakaszosan használt kommunikációs vonal fenntartása, hogy egytized-egy válaszokat kapjunk. másodszor szükséges az interaktív működéshez. Ez nagyon drága a hálózati erőforrások szempontjából, és ha nem tudunk gyorsabban hívni, az üzenetváltás és a koncentráció nagyon fontos lesz a hálózat résztvevői számára.” Nyilvánvaló, hogy addigra Roberts még nem döntötte el, hogy felhagy-e azzal a megközelítéssel, amelyet 1965-ben Tom Marrillnél alkalmazott, vagyis a számítógépek kapcsolt telefonhálózaton keresztül történő összekapcsolását automatikus tárcsázással.
Véletlenül egy másik személy is jelen volt ugyanazon a szimpóziumon egy sokkal jobb ötlettel az adathálózatok útválasztási problémájának megoldására. Roger Scantlebury átkelt az Atlanti-óceánon, a Brit Nemzeti Fizikai Laboratóriumból (NPL) érkezett jelentéssel. Scantlebury a jelentése után félrevette Robertst, és elmondta neki az ötletét. . Ezt a technológiát az NPL-nél dolgozó főnöke, Donald Davis fejlesztette ki. Az Egyesült Államokban Davis eredményeit és történelmét kevesen ismerik, bár 1967 őszén Davis csoportja az NPL-nél legalább egy évvel megelőzte az ARPA-t elképzeléseivel.
Davis az elektronikus számítástechnika sok korai úttörőjéhez hasonlóan fizikus volt. 1943 évesen, 19-ban diplomázott a londoni Imperial College-ban, és azonnal beszervezték egy titkos atomfegyver-programba. . Ott felügyelt egy humán számológép csapatot, akik mechanikus és elektromos számológépeket használtak, hogy gyorsan numerikus megoldásokat találjanak a magfúzióval kapcsolatos problémákra (felügyelője , egy emigráns német fizikus, aki addigra már elkezdte átadni az atomfegyverek titkait a Szovjetuniónak). A háború után John Womersley matematikustól hallott egy projektről, amelyet az NPL-nél vezetett – egy olyan elektronikus számítógép létrehozásáról volt szó, amelynek ugyanazokat a számításokat sokkal nagyobb sebességgel kellett volna elvégeznie. ACE-nek, "automatikus számítástechnikai motornak" nevezik.
Davis rápattant az ötletre, és amilyen gyorsan csak tudott, aláírt az NPL-hez. Az ACE számítógép részletes tervezésében és kivitelezésében közreműködve az NPL kutatásvezetőjeként továbbra is mélyen érintett a számítástechnika területén. 1965-ben véletlenül az Egyesült Államokban volt egy, a munkájával kapcsolatos szakmai találkozón, és kihasználta az alkalmat, hogy több nagy, időmegosztó számítógépes oldalt meglátogatott, hogy megnézze, mi a felhajtás. A brit számítástechnikai környezetben ismeretlen volt az amerikai értelemben vett időmegosztás a számítógép több felhasználó általi interaktív megosztásaként. Ehelyett az időmegosztás a számítógép munkaterhelésének több kötegelt feldolgozó program között történő felosztását jelentette (hogy például az egyik program működjön, míg a másik szalagolvasással van elfoglalva). Ezután ezt az opciót multiprogramozásnak hívják.
Davis vándorlásai elvezették a Project MAC-hoz az MIT-n, a JOSS Project-hez a RAND Corporationnél Kaliforniában és a Dartmouth Time Sharing System-hez New Hampshire-ben. Hazafelé az egyik kollégája azt javasolta, hogy tartsanak egy workshopot a megosztásról, hogy felvilágosítsák a brit közösséget az Egyesült Államokban megismert új technológiákról. Davis beleegyezett, és vendégül látta az amerikai számítástechnika számos vezető alakját, köztük (az MIT „Interoperable Time Sharing System” megalkotója) és maga Larry Roberts.
A szeminárium során (vagy talán közvetlenül utána) Davist megütötte az a gondolat, hogy az időmegosztási filozófiát a számítógépes kommunikációs vonalakra is alkalmazni lehetne, nem csak magukra a számítógépekre. Az időmegosztó számítógépek minden felhasználónak egy kis CPU-időt biztosítanak, majd átváltanak egy másikra, így minden felhasználónak azt az illúzióját keltve, hogy saját interaktív számítógépük van. Hasonlóképpen, ha minden egyes üzenetet szabvány méretű darabokra vágunk, amelyeket Davis „csomagoknak” nevezett, egyetlen kommunikációs csatorna megosztható több számítógép vagy egyetlen számítógép felhasználója között. Ezenkívül megoldaná az adatátvitel minden olyan területét, amelyre a telefon- és távírókapcsoló nem volt megfelelő. A rövid parancsokat küldő és rövid válaszokat fogadó interaktív terminált üzemeltető felhasználót nem akadályozza meg egy nagy fájlátvitel, mert az átvitel több csomagra oszlik. Az ilyen nagyméretű üzenetek bármilyen sérülése egyetlen csomagot érint, amely könnyen újraküldhető az üzenet befejezéséhez.
Davis egy kiadatlan 1966-os cikkben írta le elképzeléseit: "Javaslat digitális kommunikációs hálózatra". Abban az időben a legfejlettebb telefonhálózatok a kapcsolók számítógépesítésének küszöbén álltak, és Davis javasolta a csomagkapcsolt kapcsolás beágyazását a következő generációs telefonhálózatba, egyetlen szélessávú kommunikációs hálózat létrehozását, amely számos kérést képes kiszolgálni, az egyszerű telefonhívásoktól a távoli hívásokig. számítógépekhez való hozzáférés. Addigra Davist az NPL menedzserévé léptették elő, és Scantlebury alatt digitális kommunikációs csoportot alapított, hogy megvalósítsa projektjét és létrehozzon egy működő demót.
A gatlinburgi konferenciát megelőző évben Scantlebury csapata kidolgozta a csomagkapcsolt hálózat létrehozásának minden részletét. Egyetlen csomópont meghibásodása túlélhető adaptív útválasztással, amely több útvonalat is képes kezelni egy célhoz, és egyetlen csomaghiba is kezelhető annak újraküldésével. A szimuláció és elemzés azt mondta, hogy az optimális csomagméret 1000 bájt lenne - ha sokkal kisebbre csökkenti, akkor a fejlécben lévő metaadatok sorainak sávszélesség-fogyasztása túl sok, sokkal több lesz - és az interaktív felhasználók válaszideje megnő. túl gyakran a nagy üzenetek miatt.
Scantlebury munkája olyan részleteket tartalmazott, mint a csomagformátum...
...és a csomagméretek hálózati késleltetésre gyakorolt hatásának elemzése.
Eközben Davis és Scantlebury kutatása egy másik amerikai által készített részletes kutatási cikkek felfedezéséhez vezetett, aki több évvel előttük hasonló ötlettel állt elő. De ugyanakkor , a RAND Corporation villamosmérnöke, egyáltalán nem gondolt az időmegosztásos számítógép-felhasználók igényeire. A RAND a védelmi minisztérium által finanszírozott, a kaliforniai Santa Monicában működő agytröszt volt, amelyet a második világháború után hoztak létre azzal a céllal, hogy a hadsereg stratégiai problémáinak hosszú távú tervezését és elemzését végezze. Baran célja az volt, hogy késleltesse az atomháborút egy rendkívül megbízható katonai kommunikációs hálózat létrehozásával, amely képes túlélni egy nagyszabású nukleáris támadást is. Egy ilyen hálózat kevésbé vonzóvá tenné a Szovjetunió megelőző csapását, mivel nagyon nehéz lenne tönkretenni az Egyesült Államok azon képességét, hogy válaszként több érzékeny pontot is csapjon le. Ennek érdekében Baran olyan rendszert javasolt, amely az üzeneteket úgynevezett üzenetblokkokra bontja, amelyek egymástól függetlenül továbbíthatók redundáns csomópontok hálózatán, majd a végponton összeilleszthetők.
Az ARPA hozzáférhetett Baran terjedelmes RAND-jelentéseihez, de mivel ezek nem kapcsolódnak interaktív számítógépekhez, fontosságuk az ARPANET számára nem volt nyilvánvaló. Roberts és Taylor láthatóan soha nem vették észre őket. Ehelyett egy véletlen találkozás eredményeként Scantlebury mindent átadott Robertsnek egy ezüsttálcán: egy jól megtervezett kapcsolási mechanizmust, az interaktív számítógépes hálózatok létrehozásának problémájára való alkalmazhatóságot, a RAND referenciaanyagait, és még a „csomag” nevet is. Az NPL munkája arról is meggyőzte Robertst, hogy nagyobb sebességre lesz szükség a jó kapacitás biztosításához, ezért terveit 50 Kbps-os kapcsolatokra frissítette. Az ARPANET létrehozásához az útválasztási probléma alapvető részét megoldották.
Igaz, van egy másik változata a csomagváltás ötletének eredetének. Roberts később azt állította, hogy már korábban is jártak hasonló gondolatok a fejében, köszönhetően kollégája, Len Kleinrock munkájának, aki állítólag még 1962-ben leírta a koncepciót a kommunikációs hálózatokról szóló doktori disszertációjában. Hihetetlenül nehéz azonban ebből a munkából egy ilyen ötletet kiszedni, ráadásul nem találtam más bizonyítékot erre a verzióra.
Soha nem létező hálózatok
Amint látjuk, két csapat megelőzte az ARPA-t a csomagkapcsolás fejlesztésében, amely technológia olyan hatékonynak bizonyult, hogy mára szinte minden kommunikáció alapját képezi. Miért az ARPANET volt az első jelentős hálózat, amely ezt használta?
Minden a szervezési finomságokon múlik. Az ARPA-nak nem volt hivatalos engedélye kommunikációs hálózat létrehozására, de nagyszámú létező kutatóközpont működött saját számítógéppel, a „szabad” erkölcsök kultúrájával, amely gyakorlatilag nem volt felügyelve, és pénzhegyekkel. Taylor eredeti, 1966-os pénzkérelme az ARPANET létrehozásához 1 millió dollárt igényelt, és Roberts 1969-től kezdve továbbra is évente ennyit költött a hálózat felállítására és működésére. Ugyanakkor az ARPA számára ez a pénz aprópénz volt, így egyik főnöke sem aggódott amiatt, hogy Roberts mit csinál vele, mindaddig, amíg ez valahogyan a honvédelem szükségleteihez köthető.
Barannak a RAND-nál nem volt sem hatalma, sem felhatalmazása semmit sem tenni. Munkája tisztán feltáró és elemző jellegű volt, és kívánt esetben a védelemben is alkalmazható volt. 1965-ben a RAND valóban ajánlotta a rendszerét a légierőnek, akik egyetértettek abban, hogy a projekt életképes. De megvalósítása a Védelmi Kommunikációs Ügynökség vállára esett, és nem értek különösebben a digitális kommunikációhoz. Baran meggyőzte feletteseit a RAND-nál, hogy jobb lenne visszavonni ezt a javaslatot, mint hagyni, hogy mindenképp végrehajtsák, és ezzel tönkretegyék az elosztott digitális kommunikáció hírnevét.
Davisnek az NPL vezetőjeként sokkal nagyobb hatalma volt, mint Barannak, de szűkösebb költségvetése volt, mint az ARPA-nak, és nem volt kész szociális és műszaki hálózata kutatószámítógépekből. Az 1960-as évek végén sikerült létrehoznia egy helyi csomagkapcsolt hálózat prototípusát (csak egy csomópont volt, de sok terminál) az NPL-nél, szerény, 120 000 GBP költségvetéssel három év alatt. Az ARPANET évente ennek az összegnek a felét költötte a hálózat minden csomópontjának üzemeltetésére és karbantartására, nem számítva a kezdeti hardver- és szoftverbefektetéseket. A nagyszabású brit csomagkapcsolt hálózat létrehozására képes szervezet a British Post Office volt, amely magát a postai szolgáltatást kivéve kezelte az ország távközlési hálózatait. Davisnek sikerült több befolyásos tisztviselőt is felkelteni az egységes, országos szintű digitális hálózatra vonatkozó elképzeléseivel, de egy ilyen hatalmas rendszer irányát nem tudta megváltoztatni.
Licklider a szerencse és a tervezés kombinációjával megtalálta a tökéletes üvegházat, ahol intergalaktikus hálózata virágozhat. Ugyanakkor nem lehet azt mondani, hogy a csomagváltáson kívül minden a pénzen múlott. Az ötlet megvalósítása is szerepet játszott. Emellett számos más fontos tervezési döntés is formálta az ARPANET szellemiségét. Ezért a következőkben megvizsgáljuk, hogyan oszlott meg a felelősség az üzeneteket küldő és fogadó számítógépek, valamint az üzeneteket küldő hálózat között.
Mit kell még olvasni
- Janet Abbate, Inventing the Internet (1999)
- Katie Hafner és Matthew Lyon: Ahol a varázslók későn maradnak (1996)
- Leonard Kleinrock, „An Early History of the Internet”, IEEE Communications Magazine (2010. augusztus)
- Arthur Norberg és Julie O'Neill, Számítógépes technológia átalakítása: Információfeldolgozás a Pentagon számára, 1962-1986 (1996)
- M. Mitchell Waldrop: Az álomgép: JCR Licklider és a forradalom, amely személyessé tette a számítástechnikát (2001)
Forrás: will.com