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Nella prima metà degli anni '70, l'ecosistema delle reti informatiche si è distaccato dal suo progenitore originale ARPANET e si è espanso in diverse dimensioni. Gli utenti di ARPANET hanno scoperto una nuova applicazione, l'email, che è diventata l'attività principale della rete. Gli imprenditori hanno lanciato le loro versioni di ARPANET per servire gli utenti commerciali. Ricercatori da tutto il mondo, dalle Hawaii all'Europa, hanno sviluppato nuovi tipi di reti per soddisfare le esigenze o correggere le lacune non considerate da ARPANET.
Quasi tutti i partecipanti a questo processo si sono allontanati dall'obiettivo inizialmente definito di ARPANET: garantire l'accesso comune a computer e programmi per un variegato spettro di centri di ricerca, ognuno dei quali aveva risorse particolari. Le reti informatiche sono diventate prima di tutto un mezzo per connettere le persone tra loro o a sistemi remoti, che fungevano da fonti o depositi di informazioni leggibili dall'uomo, ad esempio, con database informativi o stampanti.
Questa possibilità era stata anticipata da Licklider e Robert Taylor, sebbene non fosse questo l'obiettivo che cercavano di raggiungere quando avviarono i primi esperimenti di rete. Il loro articolo del 1968 "Il computer come dispositivo di comunicazione" manca dell'energia e della qualità senza tempo di un'invenzione profetica nella storia dei computer, che si possono trovare nei lavori di Vannevar Bush "" o di Turing "Macchine computazionali e intelligenza". Tuttavia, contiene un frammento profetico riguardante il tessuto dell'interazione sociale, intrecciato dai sistemi informatici. Licklider e Taylor descrissero un futuro prossimo in cui:
Non invierete lettere o telegrammi; semplicemente identificherete le persone i cui file devono essere collegati ai vostri, e quali parti dei file devono essere collegate, e, forse, definirete il coefficiente di urgenza. Rare volte farete una telefonata, chiederete alla rete di collegare le vostre console.
Funzioni e servizi a cui ci si potrà abbonare saranno disponibili online, insieme ad altre prestazioni accessibili secondo necessità. Il primo gruppo comprenderà consulenze su investimenti e tasse, raccolta di informazioni nel proprio campo, annunci su eventi culturali, sportivi e di intrattenimento che corrispondono ai propri interessi, ecc.
(In effetti, nel loro articolo si parlava anche di come la disoccupazione scomparirà sulla terra, poiché alla fine tutte le persone diventeranno programmatori al servizio delle esigenze della rete, occupandosi del debugging interattivo dei programmi.)
Il primo e più importante componente di questo futuro gestito da computer – l'email – si è diffusa come un virus su ARPANET negli anni '70, iniziando a conquistare il mondo.
Per comprendere come si sia sviluppato l'email su ARPANET, è necessario prima capire quale importante cambiamento ha colpito i sistemi informatici di tutta la rete all'inizio degli anni '70. Quando ARPANET fu concepita per la prima volta a metà degli anni '60, l'hardware e i programmi di controllo presenti in ciascun nodo avevano praticamente poco in comune. Molti nodi si concentravano su sistemi specializzati, esistenti in un'unica copia, come ad esempio Multics al MIT, TX-2 nel Lincoln Laboratory, ILLIAC IV, costruito presso l'Università dell'Illinois.
Ma già nel 1973 il panorama dei sistemi informatici connessi alla rete aveva acquisito una notevole uniformità, grazie al grande successo della Digital Equipment Corporation (DEC) e alla sua penetrazione nel mercato del calcolo scientifico (creata da Ken Olsen e Harlan Anderson basandosi sulla loro esperienza con il TX-2 nel Lincoln Laboratory). DEC ha sviluppato il mainframe , rilasciato nel 1968, garantiva un affidabile funzionamento della gestione del tempo per piccole organizzazioni, fornendo un insieme completo di strumenti e linguaggi di programmazione incorporati per semplificare l'adattamento del sistema alle esigenze specifiche. Questo era esattamente ciò di cui avevano bisogno i centri di ricerca e i laboratori scientifici dell'epoca.
Guarda quanti PDP ci sono!
L'azienda BBN, responsabile del supporto a ARPANET, rese questo kit ancora più attraente creando il sistema operativo Tenex, che introdusse la memoria virtuale paginata nel PDP-10. Questo semplificò notevolmente la gestione e l'utilizzo del sistema, poiché non era più necessario adattare il set di programmi in esecuzione alla quantità di memoria disponibile. BNN forniva Tenex gratuitamente ad altri nodi ARPA, e presto questo sistema operativo divenne dominante nella rete.
Ma come si collega tutto questo all'email? Gli utenti dei sistemi a tempo condiviso erano già familiari con i messaggi elettronici, poiché alla fine degli anni '60 la maggior parte di questi sistemi offriva cassette postali di qualche tipo. Fornivano una sorta di posta interna, e solo gli utenti dello stesso sistema potevano scambiarsi lettere. La prima persona a sfruttare i vantaggi di una rete per inviare posta da una macchina all'altra fu Ray Tomlinson, ingegnere di BBN e uno degli autori di Tenex. Aveva già scritto il programma SNDMSG per inviare posta ad un altro utente dello stesso sistema Tenex, e il programma CPYNET per inviare file attraverso la rete. Bastava un po' di immaginazione, e lui riuscì a vedere come combinare questi due programmi per creare la posta di rete. Nei programmi precedenti, per indicare il destinatario era necessario solo il nome utente, quindi Tomlinson ideò di combinare il nome dell'utente locale e il nome dell'host (locale o remoto), unendoli con il simbolo @, ottenendo così un indirizzo email unico per l'intera rete (prima il simbolo @ era usato raramente, principalmente per indicare prezzi: 4 dolci @ $2 ciascuno).
Ray Tomlinson negli ultimi anni, con il suo caratteristico segno @
Tomlinson iniziò a testare il suo nuovo programma in locale nel 1971 e nel 1972 la versione di rete SNDMSG fu inclusa in un nuovo rilascio di Tenex, permettendo così alla posta di Tenex di superare i limiti di un singolo nodo e di diffondersi attraverso l'intera rete. L'abbondanza di macchine con Tenex ha consentito a molti utenti di ARPANET di accedere al programma ibrido di Tomlinson, e l'email ottenne immediatamente un grande successo. Ben presto i dirigenti dell'ARPA iniziarono a integrare l'uso dell'email nella vita quotidiana. Stephen Lukasik, direttore dell'ARPA, fu uno dei primi utenti, così come Larry Roberts, che era ancora a capo del dipartimento di informatica dell'agenzia. Questa pratica si diffuse inevitabilmente ai loro subordinati, e presto l'email divenne uno dei fatti fondamentali della vita e della cultura di ARPANET.
Il programma di posta di Tomlinson ha dato vita a numerose imitazioni e nuove sviluppi, poiché gli utenti cercavano modi per migliorare la sua funzionalità rudimentale. Gran parte delle prime innovazioni si concentrava sulla correzione dei difetti del programma di lettura delle email. Man mano che la posta elettronica si diffondeva oltre il singolo computer, il volume delle email ricevute dagli utenti attivi iniziò a crescere insieme all'espansione della rete, e l'approccio tradizionale agli email in arrivo come semplici testi divenne inefficace. Lo stesso Larry Roberts, sopraffatto dal flusso di messaggi in arrivo, scrisse un proprio programma per gestire la cartella 'inbox' chiamato RD. Ma a metà degli anni '70, con grande distacco, il programma MSG, sviluppato da John Vittal dell'Università della California meridionale, dominava le preferenze. Consideriamo scontata la capacità di compilare automaticamente i campi del titolo e del destinatario del messaggio in uscita basandosi su quello in arrivo, ma fu proprio il programma MSG di Vittal a introdurre per la prima volta questa sorprendente possibilità di 'rispondere' a un'email nel 1975; ed era anche inclusa nel pacchetto di programmi per Tenex.
La varietà di tali tentativi ha richiesto l'introduzione di standard. Questo è stato il primo, ma di certo non l'ultimo caso in cui la comunità informatica ha dovuto sviluppare standard retroattivamente. A differenza dei protocolli di base dell'ARPANET, prima che fossimo dotati di standard, esistevano già diverse varianti di email nel mondo reale. Inevitabilmente, sono emerse contraddizioni e attriti politici, concentrandosi sui documenti principali che descrivevano lo standard dell'email, RFC 680 e 720. In particolare, gli utenti di sistemi operativi diversi da Tenex erano irritati dal fatto che le assunzioni fatte nelle proposte fossero legate alle peculiarità di Tenex. Il conflitto non è mai cresciuto troppo – tutti gli utenti dell'ARPANET negli anni '70 facevano ancora parte di una comunità scientifica relativamente ristretta, e le divergenze non erano poi così significative. Tuttavia, questo è stato un esempio di future battaglie.
Il sorprendente successo dell'email è diventato l'evento più significativo nello sviluppo dello strato software della rete negli anni '70, il quale era il più distaccato dai dettagli fisici della rete. Allo stesso tempo, altre persone si sono preposte di ridefinire il fondamentale strato di "comunicazione", dove i bit fluivano da una macchina all'altra.
ALOHA
Nel 1968, Norm Abramson arrivò all'Università delle Hawaii dalla California, per assumere un incarico congiunto di professore di ingegneria elettrica e informatica. La sua università aveva un campus principale a Oahu e uno secondario a Hilo, oltre a diversi college e centri di ricerca distribuiti tra le isole di Oahu, Kauai, Maui e Hawaii. Tra di essi si estendevano centinaia di chilometri di acqua e terreni montuosi. Nel campus principale operava un potente IBM 360/65, tuttavia, ordinare una linea dedicata da AT&T per collegare un terminale situato in uno dei college pubblici non era così semplice come sulla terraferma.
Abramson era un esperto di sistemi radar e teoria dell'informazione, e per un certo periodo ha lavorato come ingegnere presso la Hughes Aircraft a Los Angeles. Il suo nuovo ambiente, con tutti i problemi fisici legati alla trasmissione dati via cavo, ispirò Abramson a elaborare una nuova idea: e se la radio fosse un modo migliore per connettere i computer rispetto al sistema telefonico, che, alla fine, era stato progettato per trasmettere la voce e non i dati?
Per verificare la sua idea e creare un sistema chiamato ALOHAnet, Abramson ha ottenuto finanziamenti da Bob Taylor dell'ARPA. Nella sua versione iniziale, non si trattava affatto di una rete computerizzata, ma di un ambiente per la comunicazione di terminali remoti con un'unica sistema di divisione del tempo, progettato per un computer IBM situato nel campus di Oahu. Come nell'ARPANET, c'era un mini-computer dedicato all'elaborazione dei pacchetti ricevuti e inviati dalla macchina 360/65 – Menehune, l'equivalente hawaiano dell'IMP. Tuttavia, ALOHAnet non si complicava la vita instradando i pacchetti tra diversi punti, come avveniva nell'ARPANET. Invece, ogni terminale che desiderava inviare un messaggio semplicemente lo trasmetteva in onda su una frequenza dedicata.
ALOHA-net completamente operativo alla fine degli anni '70, con diversi computer nella rete
Un metodo ingegneristico tradizionale per gestire una larghezza di banda comune sarebbe stato quello di suddividerla in segmenti con separazione temporale o di frequenza, assegnando a ciascun terminale una porzione. Tuttavia, per gestire i messaggi provenienti da centinaia di terminali con tale schema, sarebbe stato necessario limitare ogni terminale a una piccola frazione della larghezza di banda disponibile, mentre in realtà solo alcuni di essi potevano essere attivi contemporaneamente. Invece, Abramson decise di non ostacolare i terminali nel invio di messaggi simultaneamente. Se due o più messaggi si sovrapponevano, il computer centrale lo riconosceva grazie ai codici di correzione degli errori e semplicemente non accettava questi pacchetti. Non ricevendo conferma della ricezione dei pacchetti, i mittenti tentavano di rinviarli dopo un intervallo di tempo casuale. Abramson calcolò che un protocollo di funzionamento così semplice avrebbe potuto supportare fino a diverse centinaia di terminali attivi simultaneamente, e a causa delle numerose sovrapposizioni dei segnali sarebbe stata sfruttata solo il 15% della larghezza di banda. Tuttavia, le sue stime indicavano che all'aumentare della rete, l'intero sistema sarebbe crollato nel caos del rumore.
L'ufficio del futuro
Il concetto di "broadcasting a pacchetto" di Abramson inizialmente non suscitò molto interesse. Ma poi rinacque — dopo alcuni anni, e già sul continente. Questo fu legato al nuovo centro di ricerca di Palo Alto della Xerox (PARC), aperto nel 1970 proprio accanto all'Università di Stanford, in un'area che era stata ribattezzata "Silicon Valley" poco prima. Alcuni brevetti della Xerox sulla xerografia stavano per scadere, quindi l'azienda rischiava di cadere nella trappola del proprio successo, non adattandosi a causa della riluttanza o dell'impossibilità di evolversi con il fiorire dell'informatica e dei circuiti integrati. Jack Goldman, capo del dipartimento di ricerca della Xerox, convinse i dirigenti che il nuovo laboratorio — separato dall'influenza della sede centrale, situato in un clima confortevole e con buoni stipendi — avrebbe attirato i talenti necessari affinché l'azienda rimanesse all'avanguardia nel progresso, sviluppando l'architettura informativa del futuro.
PARC ha sicuramente avuto successo nell'attrarre i migliori talenti nell'informatica, non solo per le condizioni di lavoro e gli stipendi generosi, ma anche grazie alla presenza di Robert Taylor, che nel 1966 avviò il progetto ARPANET, essendo a capo del dipartimento ARPA per la tecnologia delle informazioni. , giovane ingegnere ambizioso e impulsivo di Brooklyn, fu uno dei pochi a entrare in PARC grazie ai suoi legami con l'ARPA. Si unì al laboratorio nel giugno del 1972 dopo aver lavorato part-time come laureato per l'ARPA, inventando un'interfaccia per collegare il MIT alla rete. All'interno di PARC, rimase comunque un "intermediario" di ARPANET, viaggiando per il paese, aiutando a connettere nuovi punti alla rete e a preparare la presentazione dell'ARPA alla conferenza internazionale sulle comunicazioni informatiche del 1972.
Tra i progetti che circolavano in PARC al momento dell'arrivo di Metcalfe c'era il piano proposto da Taylor per connettere decine, se non centinaia, di computer di piccole dimensioni alla rete. Anno dopo anno, i costi e le dimensioni dei computer diminuivano, sottomettendosi alla volontà instancabile . Gli ingegneri visionari di PARC prevedevano che nel non troppo lontano futuro ogni impiegato d'ufficio avrebbe avuto il proprio computer. Su questa idea, svilupparono e crearono il computer personale Alto, le cui copie furono distribuite a ogni ricercatore del laboratorio. Taylor, che nei cinque anni precedenti aveva sempre più consolidato la sua convinzione nell'utilità delle reti di computer, desiderava anche collegare tutti questi computer insieme.
Alto. Il computer si trova in basso, in un armadietto delle dimensioni di un mini-frigorifero.
Arrivato al PARC, Metcalfe si assunse il compito di connettere un clone PDP-10 di proprietà del laboratorio ad ARPANET, guadagnandosi rapidamente la reputazione di 'networker'. Quindi, quando a Taylor servì una rete di Alto, i suoi assistenti si rivolsero a Metcalfe. Come con i computer di ARPANET, anche i computer Alto al PARC avevano praticamente poco da comunicare tra di loro. Pertanto, un'applicazione interessante della rete tornò a essere la possibilità di comunicazione tra persone – in questo caso, sotto forma di parole e immagini stampate al laser.
L'idea centrale della stampante laser non è emersa al PARC, ma sulla costa orientale, nel primo laboratorio della Xerox a Webster, New York. Qui, il fisico Gary Starkweather dimostrò che un raggio laser coerente può essere utilizzato per disattivare la carica elettrica del tamburo elettrostatico, proprio come la luce diffusa usata nella fotocopia fino a quel momento. Quando il raggio è correttamente modulato, può disegnare un'immagine di qualsiasi dettaglio sul tamburo, che poi può essere trasferita sulla carta (poiché solo le parti non cariche del tamburo catturano il toner). Una macchina controllata da un computer potrebbe produrre combinazioni di immagini e testo a piacere, invece di riprodurre semplicemente documenti esistenti come fa una fotocopiatrice. Tuttavia, le idee audaci di Starkweather non furono sostenute né dai suoi colleghi né dai suoi superiori a Webster, quindi si trasferì al PARC nel 1971, dove incontrò un pubblico molto più interessato. La possibilità della stampante laser di stampare direttamente immagini rasterizzate la rese un partner ideale per la workstation Alto, con la sua grafica in bianco e nero pixelata. Con la stampante laser, mezzo milione di pixel sullo schermo dell'utente potevano essere stampati direttamente su carta con una chiarezza perfetta.
Immagine bitmapped su Alto. Nessuno aveva mai visto nulla di simile sui monitor dei computer.
Circa un anno dopo, Starkweather, con l'aiuto di alcuni altri ingegneri del PARC, risolse i principali problemi tecnici e costruì un prototipo funzionante di stampante laser su un telaio Xerox 7000. Le pagine venivano stampate alla stessa velocità – una al secondo – e con una risoluzione di 500 punti per pollice. Il generatore di simboli integrato nella stampante stampava il testo con caratteri preimpostati. Immagini casuali (diverse da quelle che si potevano creare con i caratteri) non erano supportate, quindi non era necessario trasmettere 25 milioni di bit al secondo per la stampante. Tuttavia, per saturare completamente la stampante, sarebbe stata necessaria una larghezza di banda della rete incredibile per quei tempi – quando 50.000 bit al secondo erano il limite per ARPANET.
Stampante laser di seconda generazione PARC, Dover (1976)
Rete Alto Aloha
E come ha fatto Metcalfe a colmare questo divario di velocità? Siamo tornati a ALOHAnet: si è scoperto che Metcalfe era il migliore in fatto di broadcasting a pacchetto. Un anno prima, in estate, mentre si trovava a Washington con Steve Crocker per affari dell'ARPA, Metcalfe stava esaminando i materiali della conferenza informatica generale autunnale e si imbatté nel lavoro di Abramson su ALOHAnet. Ha immediatamente compreso la genialità dell'idea di base e che la sua realizzazione non era sufficientemente buona. Apportando alcune modifiche all'algoritmo e alle sue ipotesi – per esempio, facendo in modo che gli emissori ascoltassero prima l'aria, in attesa che il canale si liberasse, prima di tentare di inviare messaggi, e aumentando esponenzialmente l'intervallo di ritrasmissione in caso di congestione del canale – riuscì a ottenere un utilizzo della banda dell'90% e non del 15%, come emergeva dai calcoli di Abramson. Metcalfe si prese una breve vacanza, andò alle Hawaii, dove integrò le sue idee su ALOHAnet in una versione rielaborata della sua tesi di dottorato, dopo che Harvard aveva rifiutato la versione iniziale per mancanza di basi teoriche.
Inizialmente, Metcalfe chiamò il suo piano per l'implementazione del broadcasting a pacchetto al PARC "rete ALTO ALOHA". Poi, in una nota di maggio 1973, la rinominò in Ether Net [эфирная сеть], in riferimento all'etere luminoso, un'idea fisica del XIX secolo su una sostanza che trasmette radiazioni elettromagnetiche. "Questo faciliterà la diffusione della rete," scrisse, "e chi sa quali altri metodi di trasmissione del segnale potrebbero risultare migliori del cavo per una rete broadcast; potrebbero essere onde radio, o cavi telefonici, o alimentazione, o televisione via cavo con compressione di frequenza, o microonde, o le loro combinazioni."
Bozza della nota di Metcalfe del 1973
Dal giugno 1973, Metcalfe ha collaborato con un altro ingegnere del PARC, David Boggs, per trasformare la sua teoria di una nuova rete ad alta velocità in un sistema funzionante. A differenza dell'ALOHA, che trasmetteva segnali attraverso l'aria, limitava lo spettro radio a un cavo coassiale, aumentando drasticamente la capacità rispetto alla limitata banda delle radiofrequenze dei Menehune. Il mezzo di trasmissione stesso era completamente passivo e non richiedeva router per instradare i messaggi. Era economico e permetteva di collegare facilmente centinaia di workstation — gli ingegneri del PARC semplicemente hanno fatto passare il cavo coassiale attraverso l'edificio, aggiungendo connessioni al bisogno — e poteva trasmettere fino a tre milioni di bit al secondo.
Robert Metcalfe e David Boggs, anni '80, alcuni anni dopo che Metcalfe fondò 3Com per vendere la tecnologia Ethernet
Entro l'autunno del 1974, a Palo Alto, fu implementato e funzionava un prototipo concluso dell'ufficio del futuro: il primo lotto di computer Alto, con programmi per il disegno, email e word processor, un prototipo di stampante dalla Xerox e una rete Ethernet per collegare tutto questo in un'unica rete. Il server centrale di archiviazione, che conteneva dati che non sarebbero potuti entrare nel disco locale dell'Alto, era l'unica risorsa condivisa. Inizialmente, il PARC offriva il controller Ethernet come accessorio aggiuntivo per l'Alto, ma quando il sistema fu avviato, divenne chiaro che era parte necessaria; attraverso il coassiale fluiva un flusso costante di messaggi, molti dei quali provenivano dalla stampante – rapporti tecnici, memorie o articoli di ricerca.
Contemporaneamente ai lavori per Alto, un altro progetto del PARC ha cercato di portare in una nuova direzione le idee sullo smistamento delle risorse. Il "Sistema di ufficio online PARC" (POLOS), sviluppato e implementato da Bill English e altri fuggitivi dal progetto di Doug Engelbart "Sistema online" (NLS) dell'Istituto di Santa Fe, consisteva in una rete di microcomputer Data General Nova. Ma invece di dedicare ogni singola macchina a specifiche esigenze dell'utente, in POLOS il lavoro veniva distribuito tra di esse per servire gli interessi del sistema nel suo complesso nel modo più efficiente possibile. Una macchina poteva dedicarsi alla generazione di immagini per gli schermi degli utenti, un'altra gestire il traffico ARPANET, la terza ai processori di testo. Ma la complessità e i costi di coordinamento di un approccio del genere si sono rivelati eccessivi, e lo schema è crollato sotto il proprio peso.
Nel frattempo, niente ha mostrato meglio il rifiuto emotivo di Taylor nei confronti dell'approccio alla rete con divisione delle risorse dell'adozione del progetto Alto. Alan Kay, Butler Lampson e altri autori di Alto hanno portato tutta la potenza di calcolo di cui un utente potrebbe aver bisogno sul proprio computer indipendente sulla scrivania, che non doveva condividere con nessuno. La funzione della rete non consisteva nell'assicurare l'accesso a un insieme eterogeneo di risorse informatiche, ma nella trasmissione di messaggi tra queste isole indipendenti, o nel loro deposito su qualche costa lontana – per la stampa o l'archiviazione a lungo termine.
Sebbene sia l'email che ALOHA siano stati sviluppati sotto l'egida dell'ARPA, l'emergere di Ethernet è diventato uno dei segnali emersi negli anni '70 che le reti informatiche stavano diventando troppo grandi e diversificate per essere dominate da un'unica azienda, e possiamo tracciare questa tendenza nel prossimo articolo.
Cosa leggere di più
- Michael Hiltzik, Dealers of Lightning (1999)
- James Pelty, The History of Computer Communications, 1968-1988 (2007) [http://www.historyofcomputercommunications.info/]
- M. Mitchell Waldrop, La macchina dei sogni (2001)
Fonte: habr.com
