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Durante la prima metà degli anni '1970, l'ecologia delle reti di computer si allontanò dal suo antenato originale ARPANET e si espanse in diverse dimensioni. Gli utenti di ARPANET hanno scoperto una nuova applicazione, la posta elettronica, che è diventata un'attività importante sulla rete. Gli imprenditori hanno rilasciato le proprie varianti di ARPANET per servire gli utenti commerciali. I ricercatori di tutto il mondo, dalle Hawaii all'Europa, hanno sviluppato nuovi tipi di reti per soddisfare esigenze o correggere bug non risolti da ARPANET.
Quasi tutti i soggetti coinvolti in questo processo si allontanarono dallo scopo originale di ARPANET: fornire potenza di calcolo e software condivisi attraverso uno spettro eterogeneo di centri di ricerca, ciascuno con le proprie risorse dedicate. Le reti di computer sono diventate principalmente un mezzo per connettere le persone tra loro o con sistemi remoti che fungevano da fonte o deposito di informazioni leggibili dall'uomo, ad esempio con database di informazioni o stampanti.
Licklider e Robert Taylor avevano previsto questa possibilità, anche se questo non era l'obiettivo che cercavano di raggiungere lanciando i primi esperimenti di rete. Il loro articolo del 1968 "The Computer as a Communication Device" manca dell'energia e della qualità senza tempo di una pietra miliare profetica nella storia dei computer che si trova negli articoli di Vannevar Bush ""o "Macchine informatiche e intelligenza" di Turing. Contiene però un passaggio profetico riguardo al tessuto di interazione sociale intessuto dai sistemi informatici. Licklider e Taylor hanno descritto un futuro prossimo in cui:
Non invierai lettere né telegrammi; identificherai semplicemente le persone i cui file devono essere collegati ai tuoi, e a quali parti dei file dovrebbero essere collegati, e forse determinerai il fattore di urgenza. Raramente farai telefonate; chiederai alla rete di collegare le tue console.
La rete fornirà funzionalità e servizi a cui ti iscriverai e altri servizi che utilizzerai secondo necessità. Il primo gruppo comprenderà consulenza in materia di investimenti e fiscale, selezione di informazioni dal vostro settore di attività, annunci di eventi culturali, sportivi e di intrattenimento che corrispondono ai vostri interessi, ecc.
(Tuttavia, il loro articolo descriveva anche come la disoccupazione scomparirà sul pianeta, poiché alla fine tutte le persone diventeranno programmatori al servizio dei bisogni della rete e saranno impegnati nel debug interattivo dei programmi.)
La prima e più importante componente di questo futuro guidato dai computer, la posta elettronica, si diffuse come un virus in ARPANET negli anni '1970, iniziando a conquistare il mondo.
Per capire come si è evoluta la posta elettronica su ARPANET, è necessario prima comprendere il grande cambiamento che ha interessato i sistemi informatici in tutta la rete all'inizio degli anni '1970. Quando ARPANET fu concepito per la prima volta a metà degli anni '1960, l'hardware e il software di controllo di ciascun sito non avevano praticamente nulla in comune. Molti punti si sono concentrati su sistemi speciali e unici, ad esempio Multics al MIT, TX-2 al Lincoln Laboratory, ILLIAC IV, costruito presso l'Università dell'Illinois.
Ma nel 1973, il panorama dei sistemi informatici in rete aveva acquisito una notevole uniformità, grazie al successo strepitoso della Digital Equipment Corporation (DEC) e alla sua penetrazione nel mercato dell’informatica scientifica (era il frutto di Ken Olsen e Harlan Anderson, sulla base del loro esperienza con TX-2 al Lincoln Laboratory). DEC ha sviluppato il mainframe , rilasciato nel 1968, forniva un time-sharing affidabile per le piccole organizzazioni fornendo una gamma di strumenti e linguaggi di programmazione integrati per facilitare la personalizzazione del sistema in base a esigenze specifiche. Questo è esattamente ciò di cui avevano bisogno i centri scientifici e i laboratori di ricerca dell'epoca.
Guarda quanti PDP ci sono!
La BBN, responsabile del supporto di ARPANET, rese questo kit ancora più attraente creando il sistema operativo Tenex, che aggiunse memoria virtuale paginata al PDP-10. Ciò ha semplificato notevolmente la gestione e l'utilizzo del sistema, poiché non era più necessario adattare l'insieme dei programmi in esecuzione alla quantità di memoria disponibile. BNN ha spedito Tenex gratuitamente ad altri nodi ARPA e presto è diventato il sistema operativo dominante sulla rete.
Ma cosa c’entra tutto questo con la posta elettronica? Gli utenti dei sistemi di time-sharing avevano già familiarità con la messaggistica elettronica, poiché la maggior parte di questi sistemi forniva qualche tipo di casella di posta già alla fine degli anni '1960. Fornivano una sorta di posta interna e le lettere potevano essere scambiate solo tra utenti dello stesso sistema. La prima persona ad approfittare della rete per trasferire la posta da una macchina all'altra fu Ray Tomlinson, un ingegnere della Bbn e uno degli autori di Tenex. Aveva già scritto un programma chiamato SNDMSG per inviare posta a un altro utente sullo stesso sistema Tenex, e un programma chiamato CPYNET per inviare file sulla rete. Tutto quello che doveva fare era usare un po' la sua immaginazione e avrebbe potuto vedere come combinare questi due programmi per creare la posta in rete. Nei programmi precedenti per identificare il destinatario era richiesto solo il nome utente, così Tomlinson ha avuto l'idea di unire il nome utente locale e il nome dell'host (locale o remoto), collegandoli con il simbolo @, e ottenendo un indirizzo email unico per tutta la rete (in precedenza il simbolo @ veniva utilizzato raramente, principalmente per indicare i prezzi: 4 torte a 2 dollari l'una).
Ray Tomlinson nei suoi ultimi anni, con la sua firma @ sullo sfondo
Tomlinson iniziò a testare il suo nuovo programma localmente nel 1971 e nel 1972 la sua versione di rete di SNDMSG fu inclusa in una nuova versione di Tenex, consentendo alla posta Tenex di espandersi oltre un singolo nodo e diffondersi nell'intera rete. L'abbondanza di macchine che eseguivano Tenex diedero al programma ibrido di Tomlinson un accesso immediato alla maggior parte degli utenti ARPANET e l'e-mail ebbe un successo immediato. Abbastanza rapidamente, i leader dell’ARPA hanno incorporato l’uso della posta elettronica nella vita di tutti i giorni. Steven Lukasik, direttore dell'ARPA, fu uno dei primi ad adottarlo, così come Larry Roberts, ancora a capo della divisione informatica dell'agenzia. Questa abitudine è inevitabilmente trasmessa ai loro subordinati e presto la posta elettronica è diventata uno dei fatti fondamentali della vita e della cultura di ARPANET.
Il programma di posta elettronica di Tomlinson ha dato origine a numerose imitazioni e nuovi sviluppi mentre gli utenti cercavano modi per migliorare le sue funzionalità rudimentali. Gran parte delle prime innovazioni si concentravano sulla correzione dei difetti del lettore di lettere. Man mano che la posta si spostava oltre i confini di un singolo computer, il volume delle email ricevute dagli utenti attivi cominciò a crescere insieme alla crescita della rete, e l’approccio tradizionale alle email in arrivo come testo normale non era più efficace. Lo stesso Larry Roberts, incapace di far fronte alla raffica di messaggi in arrivo, ha scritto il proprio programma per lavorare con la casella di posta chiamato RD. Ma verso la metà degli anni ’1970, il programma MSG, scritto da John Vittal della University of Southern California, aveva un ampio margine di popolarità. Prendiamo la possibilità di compilare automaticamente i campi del nome e del destinatario di un messaggio in uscita in base a quello in arrivo con un clic di un pulsante. Tuttavia, è stato il programma MSG di Vital a introdurre per primo questa straordinaria opportunità di "rispondere" a una lettera nel 1975; ed è stato inserito anche nel set di programmi della Tenex.
La varietà di tali tentativi ha richiesto l'introduzione di standard. E questa è stata la prima, ma non l'ultima volta che la comunità informatica in rete ha dovuto sviluppare standard retroattivamente. A differenza dei protocolli ARPANET di base, prima che emergesse qualsiasi standard di posta elettronica, esistevano già molte varianti in circolazione. Inevitabilmente sono sorte polemiche e tensioni politiche, incentrate sui principali documenti che descrivono lo standard di posta elettronica, RFC 680 e 720. In particolare, gli utenti di sistemi operativi non Tenex si sono infastiditi dal fatto che i presupposti contenuti nelle proposte fossero legati alle caratteristiche di Tenex. Il conflitto non si inaspriva mai troppo: tutti gli utenti di ARPANET negli anni '1970 facevano ancora parte della stessa comunità scientifica relativamente piccola, e i disaccordi non erano così grandi. Tuttavia, questo era un esempio di battaglie future.
Il successo inaspettato della posta elettronica fu l'evento più importante nello sviluppo dello strato software della rete negli anni '1970: lo strato più astratto dai dettagli fisici della rete. Allo stesso tempo, altre persone decisero di ridefinire il sottostante livello di "comunicazione" in cui i bit fluivano da una macchina all'altra.
ALOHA
Nel 1968, Norma Abramson arrivò all'Università delle Hawaii dalla California per assumere una posizione combinata come professore di ingegneria elettrica e informatica. La sua università aveva un campus principale a Oahu e un campus satellite a Hilo, oltre a diversi college e centri di ricerca sparsi nelle isole di Oahu, Kauai, Maui e Hawaii. Tra di loro si stendevano centinaia di chilometri di acqua e terreno montuoso. Il campus principale disponeva di un potente IBM 360/65, ma ordinare una linea affittata da AT&T per collegarsi a un terminale situato in uno dei college della comunità non era facile come sulla terraferma.
Abramson era un esperto di sistemi radar e teoria dell'informazione e un tempo lavorava come ingegnere per la Hughes Aircraft a Los Angeles. E il suo nuovo ambiente, con tutti i suoi problemi fisici associati alla trasmissione dati via cavo, ispirò Abramson a proporre una nuova idea: e se la radio fosse un modo migliore per collegare i computer rispetto al sistema telefonico, che, dopo tutto, è stato progettato per trasportare? voce piuttosto che dati?
Per testare la sua idea e creare un sistema che chiamò ALOHAnet, Abramson ricevette finanziamenti da Bob Taylor dell'ARPA. Nella sua forma originale, non era affatto una rete di computer, ma un mezzo per comunicare tra terminali remoti con un unico sistema di time-sharing progettato per un computer IBM situato nel campus di Oahu. Come ARPANET, aveva un minicomputer dedicato per elaborare i pacchetti ricevuti e inviati dalla macchina 360/65 - Menehune, l'equivalente hawaiano di IMP. Tuttavia, ALOHAnet non ha reso la vita complicata come ARPANET instradando i pacchetti tra punti diversi. Invece, ogni terminale che voleva inviare un messaggio lo inviava semplicemente via etere su una frequenza dedicata.
ALOHAnet completamente distribuito alla fine degli anni '1970, con diversi computer in rete
Il metodo ingegneristico tradizionale per gestire una larghezza di banda di trasmissione così comune consisteva nel tagliarla in sezioni con una divisione del tempo di trasmissione o delle frequenze e allocare una sezione a ciascun terminale. Ma per elaborare i messaggi provenienti da centinaia di terminali utilizzando questo schema, sarebbe necessario limitare ciascuno di essi a una piccola frazione della larghezza di banda disponibile, nonostante il fatto che solo pochi di essi potrebbero effettivamente essere operativi. Invece Abramson ha deciso di non impedire ai terminali di inviare messaggi contemporaneamente. Se due o più messaggi si sovrapponevano, il computer centrale lo rilevava tramite codici di correzione degli errori e semplicemente non accettava questi pacchetti. Non avendo ricevuto conferma della ricezione dei pacchetti, i mittenti tentavano di inviarli nuovamente dopo che era trascorso un periodo di tempo casuale. Abramson ha stimato che un protocollo operativo così semplice potrebbe supportare fino a diverse centinaia di terminali operativi simultaneamente e, a causa delle numerose sovrapposizioni di segnali, verrebbe utilizzato il 15% della larghezza di banda. Tuttavia, secondo i suoi calcoli, si è scoperto che con un aumento della rete l'intero sistema sarebbe caduto nel caos del rumore.
Ufficio del futuro
All'inizio il concetto di "trasmissione a pacchetto" di Abramson non suscitò molto entusiasmo. Ma poi è nata di nuovo, qualche anno dopo, e già sulla terraferma. Ciò è dovuto al nuovo Palo Alto Research Center (PARC) della Xerox, inaugurato nel 1970 proprio accanto all’Università di Stanford, in un’area che era stata recentemente soprannominata “Silicon Valley”. Alcuni dei brevetti sulla xerografia di Xerox stavano per scadere, quindi l'azienda rischiava di rimanere intrappolata nel proprio successo non essendo disposta o incapace di adattarsi alla crescita dell'informatica e dei circuiti integrati. Jack Goldman, capo del dipartimento di ricerca della Xerox, convinse i grandi capi che il nuovo laboratorio - separato dall'influenza della sede centrale, in un clima confortevole e con buoni stipendi - avrebbe attratto i talenti necessari per mantenere l'azienda all'avanguardia nello sviluppo dell'architettura dell'informazione. futuro.
Il PARC riuscì sicuramente ad attrarre i migliori talenti informatici, non solo per le condizioni di lavoro e gli stipendi generosi, ma anche per la presenza di Robert Taylor, che lanciò il progetto ARPANET nel 1966 come capo della divisione IT dell'ARPA. , un giovane ingegnere e informatico focoso e ambizioso di Brooklyn, fu uno di quelli portati al PARC attraverso i collegamenti con l'ARPA. Entrò nel laboratorio nel giugno 1972 dopo aver lavorato part-time come studente laureato per l'ARPA, inventando un'interfaccia per connettere il MIT alla rete. Dopo essersi stabilito al PARC, rimase comunque un "mediatore" di ARPANET: viaggiò in tutto il paese, aiutò a connettere nuovi punti alla rete e si preparò anche per la presentazione dell'ARPA alla Conferenza internazionale sulle comunicazioni informatiche del 1972.
Tra i progetti che fluttuavano intorno al PARC quando Metcalf arrivò c'era il piano proposto da Taylor per connettere dozzine o addirittura centinaia di piccoli computer a una rete. Anno dopo anno, il costo e le dimensioni dei computer diminuirono, obbedendo a una volontà indomabile . Guardando al futuro, gli ingegneri del PARC prevedevano che in un futuro non troppo lontano ogni impiegato avrebbe avuto il proprio computer. Nell'ambito di questa idea, progettarono e costruirono il personal computer Alto, copie del quale furono distribuite a ogni ricercatore del laboratorio. Anche Taylor, la cui fiducia nell'utilità della rete di computer si era rafforzata negli ultimi cinque anni, voleva collegare insieme tutti questi computer.
Alto. Il computer stesso si trova sotto, in un armadietto delle dimensioni di un mini-frigo.
Arrivato al PARC, Metcalf si assunse il compito di collegare il clone PDP-10 del laboratorio ad ARPANET e si guadagnò rapidamente la reputazione di "networker". Quindi, quando Taylor ebbe bisogno di una rete da Alto, i suoi assistenti si rivolsero a Metcalfe. Come i computer di ARPANET, i computer Alto del PARC non avevano praticamente nulla da dirsi. Pertanto, un'interessante applicazione della rete è diventata nuovamente il compito di comunicare tra le persone, in questo caso sotto forma di parole e immagini stampate al laser.
L'idea chiave per la stampante laser non è nata al PARC, ma sulla costa orientale, presso il laboratorio Xerox originale a Webster, New York. Il fisico locale Gary Starkweather dimostrò che un raggio laser coerente poteva essere utilizzato per disattivare la carica elettrica di un tamburo xerografico, proprio come la luce diffusa utilizzata fino a quel momento nelle fotocopie. Il raggio, se opportunamente modulato, può dipingere sul tamburo un'immagine con dettagli arbitrari, che può poi essere trasferita su carta (poiché solo le parti non caricate del tamburo assorbono il toner). Una macchina così controllata da un computer sarebbe in grado di produrre qualsiasi combinazione di immagini e testo a cui una persona possa pensare, piuttosto che limitarsi a riprodurre documenti esistenti, come una fotocopiatrice. Tuttavia, le idee folli di Starkweather non furono supportate dai suoi colleghi o dai suoi superiori alla Webster, così si trasferì al PARC nel 1971, dove incontrò un pubblico molto più interessato. La capacità della stampante laser di produrre immagini arbitrarie punto per punto l'ha resa un partner ideale per la workstation Alto, con la sua grafica monocromatica pixelata. Utilizzando una stampante laser, mezzo milione di pixel sul display dell'utente potrebbero essere stampati direttamente su carta con perfetta chiarezza.
Bitmap su Alto. Nessuno aveva mai visto nulla di simile prima sugli schermi dei computer.
In circa un anno, Starkweather, con l'aiuto di diversi altri ingegneri del PARC, eliminò i principali problemi tecnici e costruì un prototipo funzionante di una stampante laser sul telaio della stampante Xerox 7000. Produceva pagine alla stessa velocità. una pagina al secondo e con una risoluzione di 500 punti per pollice. Il generatore di caratteri integrato nella stampante stampava il testo con caratteri preimpostati. Le immagini arbitrarie (diverse da quelle che potevano essere create dai caratteri) non erano ancora supportate, quindi la rete non aveva bisogno di trasmettere 25 milioni di bit al secondo alla stampante. Tuttavia, per occupare completamente la stampante, sarebbe stata necessaria un'incredibile larghezza di banda di rete per quei tempi, quando 50 bit al secondo erano il limite delle capacità di ARPANET.
Stampante laser PARC di seconda generazione, Dover (1976)
Rete Alto Aloha
Allora come ha fatto Metcalf a colmare questo divario di velocità? Quindi siamo tornati su ALOHAnet: si è scoperto che Metcalf comprendeva la trasmissione a pacchetti meglio di chiunque altro. L'anno prima, durante l'estate, mentre era a Washington con Steve Crocker per affari dell'ARPA, Metcalfe stava studiando gli atti della conferenza generale autunnale sui computer e si imbatté nel lavoro di Abramson su ALOHAnet. Si rese subito conto della genialità dell'idea di base e che la sua attuazione non era abbastanza buona. Apportando alcune modifiche all'algoritmo e ai suoi presupposti, ad esempio facendo in modo che i mittenti ascoltino prima di attendere che il canale si liberi prima di tentare di inviare messaggi e anche aumentando esponenzialmente l'intervallo di ritrasmissione in caso di canale intasato, potrebbe ottenere una larghezza di banda l’utilizzo diminuisce del 90% e non del 15%, come indicato dai calcoli di Abramson. Metcalfe si prese un po' di tempo libero per recarsi alle Hawaii, dove incorporò le sue idee su ALOHAnet in una versione rivista della sua tesi di dottorato dopo che Harvard aveva rifiutato la versione originale per mancanza di basi teoriche.
Metcalfe inizialmente definì il suo piano di introdurre la trasmissione a pacchetto nel PARC "rete ALTO ALOHA". Poi, in una nota del maggio 1973, la ribattezzò Ether Net, in riferimento all'etere luminifero, un'idea fisica del XIX secolo di una sostanza che trasporta radiazioni elettromagnetiche. “Ciò promuoverà la diffusione della rete”, ha scritto, “e chissà quali altri metodi di trasmissione del segnale saranno migliori del cavo per una rete di trasmissione; forse saranno le onde radio, o i cavi telefonici, o la corrente elettrica, o la televisione via cavo multiplex a frequenza, o le microonde, o una combinazione di questi”.
Schizzo dal promemoria di Metcalf del 1973
A partire dal giugno 1973, Metcalf lavorò con un altro ingegnere del PARC, David Boggs, per tradurre il suo concetto teorico di una nuova rete ad alta velocità in un sistema funzionante. Invece di trasmettere segnali via etere come ALOHA, ha limitato lo spettro radio al cavo coassiale, aumentando notevolmente la capacità rispetto alla larghezza di banda limitata della frequenza radio di Menehune. Il mezzo di trasmissione stesso era completamente passivo e non richiedeva alcun router per instradare i messaggi. Era economico, poteva collegare facilmente centinaia di postazioni di lavoro (gli ingegneri del PARC facevano semplicemente passare il cavo coassiale attraverso l'edificio e aggiungevano le connessioni secondo necessità) ed era in grado di trasportare tre milioni di bit al secondo.
Robert Metcalfe e David Boggs, anni '1980, pochi anni dopo che Metcalfe fondò 3Com per vendere la tecnologia Ethernet
Nell'autunno del 1974, a Palo Alto era installato e funzionante un prototipo completo dell'ufficio del futuro: il primo lotto di computer Alto, con programmi di disegno, elaboratori di posta elettronica ed elaboratori di testo, un prototipo di stampante Starkweather e una rete Ethernet per la rete. tutto. Il file server centrale, che memorizzava dati che non potevano essere contenuti nell'unità Alto locale, era l'unica risorsa condivisa. PARC inizialmente offriva il controller Ethernet come accessorio opzionale per l'Alto, ma quando il sistema venne lanciato divenne chiaro che era una parte necessaria; C'era un flusso costante di messaggi che scendevano lungo il cavo coassiale, molti dei quali uscivano dalla stampante: rapporti tecnici, promemoria o articoli scientifici.
Contemporaneamente agli sviluppi di Alto, un altro progetto PARC ha tentato di spingere le idee di condivisione delle risorse in una nuova direzione. Il PARC Online Office System (POLOS), sviluppato e implementato da Bill English e altri fuggitivi dal progetto Online System (NLS) di Doug Engelbart presso lo Stanford Research Institute, consisteva in una rete di microcomputer Data General Nova. Ma invece di dedicare ogni singola macchina alle specifiche esigenze degli utenti, POLOS ha trasferito il lavoro tra di loro per servire gli interessi del sistema nel suo insieme nel modo più efficiente. Una macchina potrebbe generare immagini per gli schermi degli utenti, un'altra potrebbe elaborare il traffico ARPANET e una terza potrebbe gestire elaboratori di testi. Ma la complessità e i costi di coordinamento di questo approccio si sono rivelati eccessivi e il sistema è crollato sotto il suo stesso peso.
Nel frattempo, niente mostrava il rifiuto emotivo di Taylor dell'approccio basato sulla rete di condivisione delle risorse meglio del suo abbraccio al progetto Alto. Alan Kay, Butler Lampson e gli altri autori di Alto hanno portato tutta la potenza di calcolo di cui un utente poteva aver bisogno nel proprio computer indipendente sulla sua scrivania, che non doveva condividere con nessuno. La funzione della rete non era quella di fornire accesso a un insieme eterogeneo di risorse informatiche, ma di trasmettere messaggi tra queste isole indipendenti, o di immagazzinarli su qualche spiaggia lontana - per la stampa o l'archiviazione a lungo termine.
Sebbene sia la posta elettronica che ALOHA siano stati sviluppati sotto gli auspici dell'ARPA, l'avvento di Ethernet fu uno dei numerosi segnali negli anni '1970 che le reti di computer erano diventate troppo grandi e diversificate perché una singola azienda potesse dominare il campo, una tendenza che seguiremo. lo diremo nel prossimo articolo.
Cos'altro leggere
- Michael Hiltzik, I commercianti di fulmini (1999)
- James Pelty, La storia delle comunicazioni informatiche, 1968-1988 (2007) [http://www.historyofcomputercommunications.info/]
- M. Mitchell Waldrop, La macchina dei sogni (2001)
Fonte: habr.com