🥇インターネットの歴史: ARPANET - 誕生

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1960 年代半ばまでに、最初のタイムシェアリングコンピューティングシステムは、最初の電話交換機の初期の歴史をほぼ再現していました。起業家たちは、加入者がタクシー、医師、消防団のサービスを利用できるようにするためにこれらのスイッチを作成しました。しかし、加入者はすぐに、ローカル交換機が相互に通信したり交流したりするのに同様に適していることに気づきました。同様に、タイムシェアリングシステムは、最初はユーザーが自分でコンピューティングパワーを「呼び出す」ことができるように設計されましたが、すぐにメッセージングが組み込まれたユーティリティスイッチに進化しました。次の XNUMX 年で、コンピュータは電話の歴史の新たな段階を経るでしょう。それは、交換機の相互接続の出現であり、地域ネットワークと長距離ネットワークを形成することです。

プロトネット

複数のコンピューターを組み合わせて XNUMX つの大きなユニットにする最初の試みは、対話型コンピューターネットワークプロジェクトでした。 SAGE, アメリカの防空システム。 SAGE の 23 の管制センターはそれぞれ特定の地理的エリアをカバーしていたため、外国航空機がこれらのエリア間の境界を越えた場合に、あるセンターから別のセンターにレーダー追跡を送信するメカニズムが必要でした。 SAGE の開発者はこの問題を「クロステリング」と名付け、隣接するすべてのコントロールセンター間に張られた AT&T の専用電話回線に基づいてデータ回線を作成することでこの問題を解決しました。 Ronald Enticknap は、SAGE に派遣された英国軍の小規模な代表団の一員として、このサブシステムの開発と実装を主導しました。残念ながら、「インタートーク」システムの詳細な説明は見つかりませんでしたが、どうやら各管制センターのコンピューターがレーダー追跡が別のセクターに移動した瞬間を特定し、その記録を電話回線を介して管制局に送信したようです。それを受信できるセクターのコンピューター、オペレーターがそこで端末を監視しています。

SAGE システムは、電話回線上でデジタルデータをアナログ信号に変換する必要があり (その後、受信局に戻される)、これにより AT&T に、控えめな 101 ビット/秒で送信します。この装置は後にこう呼ばれるようになりましたモデム、一連の送信デジタルデータを使用してアナログ電話信号を変調し、受信波からビットを復調する機能のため。

ベル 101 データセット

そうすることで、SAGE は後のコンピュータネットワークの重要な技術的基盤を築きました。しかし、その遺産が長く影響力を持った最初のコンピュータネットワークは、今日でも知られている名前を持つネットワーク、ARPANET でした。 SAGE とは異なり、タイムシェアリングとバッチ処理の両方で、それぞれが独自のプログラムのセットを持つ雑多なコンピューターの集合を統合しました。ネットワークは規模と機能において普遍的なものとして考えられており、あらゆるユーザーのニーズを満たすものと想定されていました。このプロジェクトは、所長が所長を務める情報処理技術局 (IPTO) によって資金提供されました。ロバート・テイラー、ARPAのコンピュータ研究部門でした。しかし、そのようなネットワークのアイデア自体は、この部門の初代ディレクターであるジョセフ・カール・ロブネット・リックライダーによって発明されました。

アイデア

どうやって知ったのですか前リックライダー（同僚にとっては「リック」）は、訓練を受けた心理学者でした。しかし、1950 年代後半にリンカーン研究所でレーダーシステムに取り組んでいたとき、対話型コンピューターに魅了されました。この情熱により、1962 年に新しく設立された IPTO のディレクターに就任したとき、彼はタイムシェアリングコンピューターの最初の実験の一部に資金を提供することができました。

その時までに、彼はすでに、孤立した対話型コンピューターをより大きな上部構造にリンクする可能性を夢見ていました。「人間とコンピュータの共生」に関する 1960 年の著作の中で、彼は次のように書きました。

現代の図書館の機能と、情報の保存と検索において提案されているブレークスルー、そしてこの研究の前半で説明した共生機能を組み込むことができる「思考センター」を想像するのは合理的であるように思われます。この状況は、ブロードバンド通信回線によって統合され、専用電話回線を通じて個々のユーザーがアクセスできる、このようなセンターのネットワークに簡単に拡張できます。

TX-2 がリーク氏のインタラクティブコンピューティングへの情熱に火をつけたように、SAGE はさまざまなインタラクティブコンピューティングセンターをどのように連携させて、スマートサービスのための電話ネットワークのようなものを提供できるかを想像するよう彼に促したのかもしれません。このアイデアの起源がどこであれ、リークは IPTO で創設した研究者のコミュニティ全体にそれを広め始めました。これらのメッセージの中で最も有名なのは、「銀河間コンピュータネットワークのメンバーおよび部門」に宛てた 23 年 1963 月 XNUMX 日付けのメモでした。つまり、タイムシェアリングコンピュータアクセスやその他のコンピューティングプロジェクトのためにIPTOから資金提供を受けているさまざまな研究者です。

メモは整理されておらず混沌としているように見え、明らかにその場で書き取られ、編集されていません。したがって、Lik がコンピュータネットワークについて正確に何を言いたかったのかを理解するには、少し考える必要があります。ただし、すぐに目立つ点がいくつかあります。まずリーク氏は、IPTOが資金提供している「異なるプロジェクト」が実際には「同じ分野」にあることを明らかにした。次に、研究者のネットワークの中で、「進歩するためには、すべての現役の研究者が自分自身で作成できるよりも複雑で包括的なソフトウェアベースと機器を必要とするため、特定の企業の利益を最大化するために資金とプロジェクトを展開する必要性について説明します」妥当な時間だ。」リーク氏は、この世界的な効率性を達成するには、個人的な譲歩と犠牲が必要であると結論づけています。

次に、彼はコンピューター (ソーシャルではない) ネットワークについて詳しく説明し始めます。彼は、ある種のネットワーク管理言語 (後にプロトコルと呼ばれるようになる言語) の必要性と、いつか「少なくとも XNUMX 台の大型コンピュータ、おそらく XNUMX ～ XNUMX 台の小型コンピュータ、そして広範囲のコンピュータで構成される IPTO コンピュータネットワークを実現したい」という願望について書いています。リモートコンソールやテレタイプステーションは言うまでもなく、さまざまなディスクおよび磁気テープストレージデバイスが含まれます。」最後に、彼は数ページにわたって、そのようなコンピュータネットワークとの相互作用が将来どのように発展するかについての具体例を説明しています。リーク氏は、実験データを分析している状況を想像します。「問題は、私がまともなチャート作成プログラムを持っていないことです。システムのどこかに適切なプログラムはありますか? ネットワーク優勢の原則を使用して、最初にローカルコンピューターをポーリングし、次に他のセンターをポーリングします。私が SDC で働いていて、バークレーのディスク上で一見適切そうなプログラムを見つけたとしましょう。」彼は、「複雑なネットワーク管理システムを使用すると、プログラムのデータを転送して別の場所で処理するか、自分でプログラムをダウンロードして実行して自分のコンピュータで動作させるかを決定する必要がなくなる」と想定して、ネットワークにこのプログラムを実行するよう依頼します。データ。"

これらのアイデアの断片を総合すると、Licklider が構想するより大きな計画が明らかになります。まず、IPTO の資金提供を受けている研究者間で特定の専門分野と専門分野を分割し、次にこのソーシャルコミュニティの周囲に IPTO コンピューターの物理ネットワークを構築します。 IPTO の「共通の大義」が物理的に表れることで、研究者は知識を共有し、各現場で特殊なハードウェアとソフトウェアから恩恵を受けることができます。このようにして、IPTO は、すべての IPTO プロジェクトのすべての研究者があらゆるコンピューティング機能にアクセスできるようにすることで、無駄な重複を回避しながら、あらゆる資金を活用することができます。

通信ネットワークを通じて研究コミュニティのメンバー間でリソースを共有するというこのアイデアは、IPTO に種をまき、数年後に ARPANET の創設へと花開きました。

軍事的な起源にもかかわらず、国防総省から生まれた ARPANET には軍事的正当性がありませんでした。このネットワークは核攻撃にも耐えられる軍事通信ネットワークとして設計されたと言われることがあります。後で説明するように、ARPANET とそのような目的を持った初期のプロジェクトとの間には間接的なつながりがあり、ARPA の指導者たちは議会や国防長官に対してネットワークの存在を正当化するために「強化されたシステム」について定期的に話し合っていました。しかし実際には、IPTO は純粋にその内部ニーズのため、研究者のコミュニティをサポートするために ARPANET を作成しました。研究者のほとんどは防衛目的で活動することで自分たちの活動を正当化できませんでした。

一方、彼の有名なメモが公開された時点で、リックライダーはすでに銀河間ネットワークの初期の計画を開始しており、そのネットワークのディレクターとなる予定でした。レナード・クラインロックカリフォルニア大学ロサンゼルス校（UCLA）卒業。

SAGE モデル OA-1008 用のコンソール。ライトガン (ワイヤーの端、透明なプラスチックのカバーの下)、ライター、灰皿が付属しています。

前提条件

クラインロックは労働者階級の東ヨーロッパ移民の息子であり、マンハッタンの日陰で育った。にちなんで名付けられた橋ジョージ・ワシントン [ニューヨーク市のマンハッタン島北部とニュージャージー州バーゲン郡のフォート・リーを結ぶ路線 / 約]。在学中、ニューヨーク市立大学で電気工学の追加授業を夜間に受講しました。 MIT で学び、その後リンカーン研究所で一学期フルタイムで働く機会があると聞いたとき、彼は飛びつきました。

この研究所は SAGE のニーズに応えるために設立されましたが、その後、他の多くの研究プロジェクトに拡張され、防衛に関連するとしても、多くの場合は防空に少しだけ関連するものでした。その中には、金属ストリップ（例えば、ダイポールリフレクター）、グローバル通信システムとして使用できる可能性があります。クラインロックは権威によって征服されたクロード・シャノン MIT で博士号を取得したため、通信ネットワーク理論に集中することにしました。バーンスタブルの研究は、クラインロックに情報理論とキュー理論をデータネットワークに適用する最初の機会を与え、彼はこの分析をメッセージングネットワークに関する論文全体に拡張し、数学的分析と研究室の TX-2 コンピューターで実行されているシミュレーションから収集した実験データを組み合わせました。 . リンカーン。クラインロックとタイムシェアリングコンピュータを共有していた研究室の親しい同僚の中には、次のような人がいた。ローレンス・ロバーツ и アイヴァン・サザーランド、それについては少し後ほど説明します。

1963 年までに、クラインロックは UCLA での仕事のオファーを受け入れ、リックライダーはチャンスを見つけました。ここにいたのは、メインコンピューターセンター、ヘルスケアコンピューティングセンター、ウェスタンデータセンター (IBM コンピューターへのアクセスを共有する XNUMX の機関の協同組合) の XNUMX つのローカルコンピューターセンターの近くで働くデータネットワークの専門家です。さらに、ウェスタンデータセンターの XNUMX つの研究機関がモデムを介してコンピュータにリモート接続しており、IPTO が後援するシステム開発会社 (SDC) のコンピュータはサンタモニカからわずか数キロメートルの場所にありました。 IPTO は、コンピュータネットワーク構築における最初の実験として、これら XNUMX つのセンターを接続するよう UCLA に委託しました。その後、計画によれば、バークレーとの通信により、長距離でのデータ送信に伴う問題を研究することが可能になるという。

有望な状況にもかかわらず、プロジェクトは失敗し、ネットワークは構築されませんでした。 UCLA のさまざまなセンターのディレクターはお互いを信頼しておらず、このプロジェクトを信じていませんでした。そのため、コンピューティングリソースの制御を互いのユーザーに譲渡することを拒否しました。どのコンピュータセンターも ARPA から資金を受け取っていなかったため、IPTO はこの状況に対して事実上影響力を持たなかった。この政治的問題は、インターネットの歴史における主要な問題の XNUMX つを示しています。さまざまな参加者の間でコミュニケーションを組織し、協力することがすべての当事者の手に委ねられることを、さまざまな参加者に納得させるのが非常に難しいのであれば、インターネットはどのようにして登場したのでしょうか? 今後の記事では、これらの問題について複数回取り上げます。

IPTO によるネットワーク構築の 1965 回目の試みは、おそらくはるかに小規模で、単純な実験テストだったため、より成功しました。そして XNUMX 年、トムマリルという名前の心理学者でリックライダーの学生がリンカーン研究所を去り、インタラクティブコンピューティングに関する誇大宣伝に乗じて、独自の共有アクセスビジネスを立ち上げようとしました。しかし、お金を払ってくれるクライアントが十分ではなかったので、彼は他の収入源を探し始め、最終的には IPTO が彼をコンピュータネットワークの研究のために雇うことを提案しました。 IPTO の新しい所長であるアイヴァン・サザーランドは、バラストとして評判の高い大企業と提携することを決定し、リンカーン研究所を通じてマリラに作業を下請けしました。研究室側では、クラインロックのもう一人の古い同僚、ローレンス（ラリー）・ロバーツがプロジェクトの責任者に任命された。

ロバーツ氏は、MIT の学生時代に、リンカーン研究所が製造した TX-0 コンピューターの操作に熟練しました。彼は、輝くコンソール画面の前で何時間も夢中で座り、最終的にはニューラルネットワークを使用して手書き文字を (下手ながら) 認識するプログラムを作成しました。クラインロックと同じように、彼も大学院生として研究室で働くことになり、より大型で強力な TX-2 で、エッジ認識や XNUMXD 画像生成など、コンピューターグラフィックスやコンピュータービジョンに関連する問題を解決しました。

1964 年のほとんどの間、ロバーツは主に画像を使った仕事に集中しました。そして彼はリクと出会った。同年2月、彼はウェストバージニア州ホームステッドの温泉リゾートで開催された、空軍主催のコンピューティングの未来に関する会議に出席した。そこで彼は他の会議参加者と夜遅くまで話し合い、リックが銀河間ネットワークについてのアイデアを発表するのを初めて聞いた。 Roberts の頭の中で何かがかき混ぜられました。彼はコンピューターグラフィックスの処理に優れていましたが、実際には XNUMX 台のユニークな TX-XNUMX コンピューターに限られていました。たとえ彼が自分のソフトウェアを共有できたとしても、それを実行するための同等のハードウェアを持っている人が誰もいなかったため、他の人はそれを使用できませんでした。彼にとって自分の研究の影響力を拡大する唯一の方法は、誰かがそれを他の場所で再現できることを期待して、科学論文でそれについて語ることでした。彼は、リークの意見が正しかったと判断しました。ネットワークはまさに、コンピューティングの研究を加速するために必要な次のステップでした。

そしてロバーツ氏は最終的にマリルと協力し、リンカーン研究所の TX-2 を国境を越えた電話回線を介してカリフォルニア州サンタモニカの SDC コンピューターに接続しようとした。リーク氏の「銀河間ネットワーク」メモからコピーしたとされる実験設計では、TX-2 を計算中に一時停止させ、自動ダイヤラを使用して SDC Q-32 を呼び出し、そのコンピュータ上で行列乗算プログラムを実行し、その後、彼の答えを使用して元の計算を続けます。

単純な数学的演算の結果を大陸中に送信するために高価で高度な技術を使用するという理論的根拠に加えて、電話ネットワークの使用によりこのプロセスの速度が非常に遅いことにも注目する価値があります。電話をかけるには、発信者と受信者の間に専用の接続を設定する必要があり、通常、この接続は複数の異なる電話交換機を経由します。 1965 年には、そのほとんどすべてが電気機械式でした (AT&T がニュージャージー州サカスナに最初の全電気式プラントを立ち上げたのもこの年でした)。磁石は金属棒をある場所から別の場所に移動させ、各ノードでの接触を確実にしました。プロセス全体には数秒かかりましたが、その間、TX-2 はただ座って待つ必要がありました。さらに、この回線は会話に最適ですが、個々のビットを送信するにはノイズが多すぎて、スループットが非常に低かった (XNUMX 秒あたり数百ビット)。真に効果的な銀河間インタラクティブネットワークには、別のアプローチが必要でした。

マリル・ロバーツの実験では、長距離ネットワークの実用性や有用性は実証されず、理論上の機能を示しただけでした。しかし、これで十分であることがわかりました。

ソリューション

1966 年半ば、ロバート・テイラーはアイヴァン・サザーランドに続き、IPTO の新しい XNUMX 番目の理事になりました。彼は同じく心理学者であるリックライダーの学生であり、NASA でコンピュータサイエンス研究を担当していた経験を経て IPTO に来ました。どうやら、テイラーは到着してすぐに、銀河間ネットワークの夢を実現する時期が来たと判断したようです。 ARPANET を誕生させたプロジェクトを立ち上げたのは彼でした。

ARPAの資金は依然として流入していたので、テイラーは上司のチャールズ・ハーツフェルドから追加の資金を得るのに問題はなかった。ただし、このソリューションには失敗する大きなリスクがありました。 1965 年には国の両端を結ぶかなりの数の路線が存在していたという事実を除けば、これまで ARPANET に似た取り組みをしようとした人は誰もいませんでした。コンピュータネットワークを作成する際の他の初期の実験を思い出すことができます。たとえば、プリンストン大学とカーネギーマロン大学は、1960 年代後半に IBM と共同で共有コンピューターのネットワークを開拓しました。このプロジェクトの主な違いはその同質性でした。ハードウェアとソフトウェアが完全に同一のコンピューターを使用していました。

一方で、ARPANET は多様性に対処する必要があります。 1960 年代半ばまでに、IPTO は 360 を超える組織に資金を提供していました。各組織はコンピューターを持ち、すべてが異なるハードウェアとソフトウェアを実行していました。ソフトウェアを共有する機能は、同じメーカーの異なるモデル間でもほとんど不可能でした。最新の IBM System/XNUMX 製品ラインでのみこれを行うことにしました。

システムの多様性はリスクであり、ネットワーク開発に大幅な技術的複雑さと、Licklider スタイルのリソース共有の可能性の両方を追加しました。たとえば、当時イリノイ大学では、ARPAの資金を使って巨大なスーパーコンピューターが構築されていました。イリアック IV。テイラー氏には、Urbana-Campain の地元ユーザーがこの巨大なマシンのリソースを最大限に活用できるとは考えられませんでした。リンカーン研究所の TX-2 や UCLA の Sigma-7 など、はるかに小規模なシステムであっても、基本的な非互換性のため、通常はソフトウェアを共有できませんでした。あるノードのソフトウェアに別のノードから直接アクセスすることで、これらの制限を克服できる機能は魅力的でした。

このネットワーク実験を説明した論文の中で、マリルとロバーツは、そのようなリソースの交換がリカードのようなものにつながるだろうと示唆しました。比較優位計算ノードの場合:

ネットワークの配置により、連携するノードが特定の特殊化につながる可能性があります。たとえば、特定のノード X が特殊なソフトウェアまたはハードウェアのおかげで行列の反転に特に優れている場合、ネットワーク上の他のノードのユーザーが、ノード X 上で行列を反転することによってこの機能を利用することが期待できます。自宅のコンピュータで実行します。

Taylor 氏には、リソース共有ネットワークを実装する別の動機がありました。新しい IPTO ノードごとに、そのノードの研究者が必要とするすべての機能を備えた新しいコンピューターを購入するのは高価であり、IPTO ポートフォリオにノードが追加されるにつれて、予算が危険なほど膨らみました。 IPTO が資金提供するすべてのシステムを XNUMX つのネットワークにリンクすることで、新しい受領者に、より控えめなコンピューターを提供することも、あるいはまったく購入しないことも可能になります。必要なコンピューティング能力を余剰リソースのあるリモートノードで使用でき、ネットワーク全体がソフトウェアとハードウェアの公共の貯蔵庫として機能します。

プロジェクトを立ち上げて資金を確保した後、ARPANET に対するテイラーの最後の重要な貢献は、システムを直接開発し、それが実装されるよう管理する人を選ぶことでした。ロバーツは当然の選択だった。彼のエンジニアリングスキルには疑いの余地がなく、すでに IPTO 研究コミュニティの尊敬されるメンバーであり、長距離で動作するコンピュータネットワークの設計と構築の実際の経験を持つ数少ない人物の 1966 人でした。そこでXNUMX年の秋、テイラーはロバーツに電話して、ワシントンでARPAに取り組むためにマサチューセッツから来てほしいと頼んだ。

しかし、彼を誘惑するのは難しいことが判明しました。 IPTO の科学責任者の多くは、ロバート・テイラーのリーダーシップに懐疑的であり、ロバート・テイラーは軽薄であると考えていた。はい、リックライダーは心理学者でもあり、工学教育を受けていませんでしたが、少なくとも博士号を取得しており、対話型コンピューターの創始者の一人として一定の功績を持っていました。テイラーは修士号を取得した無名の男でした。彼は IPTO コミュニティにおける複雑な技術的作業をどのように管理するのでしょうか? ロバーツ氏もそうした懐疑論者の一人だった。

しかし、アメとムチの組み合わせはその役割を果たしました（ほとんどの情報源は、アメが実質的に存在せず、ムチが優勢であることを示しています）。一方で、テイラーはリンカーン研究所のロバーツの上司に圧力をかけ、研究所の資金のほとんどは現在ARPAから出ているので、この提案のメリットをロバーツに説得する必要があることを思い出させた。一方、テイラーはロバーツに対し、ARPAの副所長直属でテイラーの直属となる「上級科学者」という新設の称号を提案し、所長としてテイラーの後継者となることも提案した。これらの条件の下で、ロバーツ氏は ARPANET プロジェクトを引き受けることに同意しました。リソース共有のアイデアを現実にする時が来ました。

他に何を読むべきか

ジャネット・アベート、インターネットの発明 (1999)
ケイティ・ハフナーとマシュー・ライアン、魔法使いたちが夜更かしする場所 (1996)
アーサー・ノーバーグとジュリー・オニール、コンピュータ技術の変革: 国防総省の情報処理、1962 ～ 1986 年 (1996)
M. ミッチェルウォルドロップ、『ドリームマシン: JCR リックライダーとコンピューティングをパーソナルにした革命』 (2001)

出所： habr.com

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