🥇インターネットの歴史: 通信装置としてのコンピューター

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1970 年代前半、コンピュータネットワークの生態系は、元の ARPANET の祖先から離れ、いくつかの異なる次元に拡大しました。 ARPANET ユーザーは、新しいアプリケーションである電子メールを発見し、これがネットワーク上の主要なアクティビティになりました。起業家は、商用ユーザーにサービスを提供するために、ARPANET の独自のバージョンをリリースしました。ハワイからヨーロッパに至るまで、世界中の研究者が、ニーズに応えたり、ARPANET では対処できなかったバグを修正したりするために、新しいタイプのネットワークを開発してきました。

このプロセスに関与するほぼ全員が、ARPANET の本来の目的、つまりそれぞれが独自の専用リソースを持つさまざまな研究センターに共有のコンピューティング能力とソフトウェアを提供することから離れていきました。コンピュータネットワークは主に、人々を相互に接続したり、人間が判読できる情報のソースやダンプとして機能するリモートシステム (情報データベースやプリンタなど) を接続したりする手段になりました。

Licklider と Robert Taylor はこの可能性を予見していましたが、これは彼らが最初のネットワーク実験を開始したときに達成しようとしていた目標ではありませんでした。彼らの 1968 年の記事「通信装置としてのコンピュータ」には、ヴァネヴァーブッシュの記事に見られるコンピュータの歴史における預言的なマイルストーンのようなエネルギーと時代を超越した性質が欠けています。どのように考えることができますか」またはチューリングの「コンピューティング機械と知能」。しかし、この文書には、コンピュータシステムが織りなす社会的相互作用の構造に関する預言的な一節が含まれています。リックライダーとテイラーは、近い将来について次のように述べています。

手紙や電報は送らないでください。自分のファイルにリンクする必要があるユーザーを特定し、そのユーザーがファイルのどの部分にリンクする必要があるかを特定し、場合によっては緊急性の要因を判断するだけです。電話をかけることはめったになく、ネットワークにコンソールをリンクするよう依頼することになります。

ネットワークは、ユーザーが購読する機能やサービス、および必要に応じて使用するその他のサービスを提供します。最初のグループには、投資や税務に関するアドバイス、あなたの活動分野からの情報の選択、あなたの興味に合った文化、スポーツ、エンターテイメントイベントのお知らせなどが含まれます。

(ただし、彼らの記事では、最終的にはすべての人がネットワークのニーズに応えるプログラマーとなり、プログラムの対話型デバッグに従事するようになるため、地球上で失業がどのように解消されるかについても説明しています。)

このコンピュータ主導の未来の最初で最も重要なコンポーネントである電子メールは、1970 年代に ARPANET 全体にウイルスのように広がり、世界を席巻し始めました。

メール

ARPANET 上で電子メールがどのように進化したかを理解するには、まず 1970 年代初頭にネットワーク全体のコンピューティングシステムを引き継いだ大きな変化を理解する必要があります。 ARPANET が 1960 年代半ばに初めて考案されたとき、各サイトのハードウェアと制御ソフトウェアには実質的に共通点がありませんでした。多くのポイントは、MIT の Multics、リンカーン研究所の TX-2、イリノイ大学に建設された ILLIAC IV など、特別な XNUMX 回限りのシステムに集中していました。

しかし、1973 年までに、デジタルイクイップメントコーポレーション (DEC) の大成功と科学計算市場への浸透のおかげで、ネットワーク接続されたコンピュータシステムの状況はかなりの均一性を獲得しました (これは、ケンオルセンとハーランアンダーソンの発案であり、彼らの論文に基づいています)リンカーン研究所での TX-2 の経験)。 DEC がメインフレームを開発 PDP-10は 1968 年にリリースされ、特定のニーズに合わせてシステムを簡単にカスタマイズできるように、さまざまなツールとプログラミング言語が組み込まれており、小規模組織に信頼性の高いタイムシェアリングを提供しました。これはまさに当時の科学センターや研究所が必要としていたものです。

PDP がいくつあるか見てください。

ARPANET のサポートを担当した BBN は、PDP-10 にページ仮想メモリを追加した Tenex オペレーティングシステムを作成することで、このキットをさらに魅力的なものにしました。これにより、実行中のプログラムのセットを利用可能なメモリ量に合わせて調整する必要がなくなったため、システムの管理と使用が大幅に簡素化されました。 BNN は Tenex を他の ARPA ノードに無料で配布し、すぐにネットワーク上の支配的な OS になりました。

しかし、これは電子メールとどのような関係があるのでしょうか? タイムシェアリングシステムのほとんどは 1960 年代後半までに何らかのメールボックスを提供していたため、タイムシェアリングシステムのユーザーはすでに電子メッセージングに慣れていました。彼らは一種の社内メールを提供し、手紙は同じシステムのユーザー間でのみ交換できました。ネットワークを利用してあるマシンから別のマシンにメールを転送した最初の人物は、BBN のエンジニアで Tenex の作者の 4 人である Ray Tomlinson でした。彼は、同じ Tenex システム上の別のユーザーにメールを送信するための SNDMSG というプログラムと、ネットワーク経由でファイルを送信するための CPYNET というプログラムをすでに作成していました。彼がしなければならなかったのは、少し想像力を働かせることだけで、これら 2 つのプログラムを組み合わせてネットワークメールを作成する方法が見えてきたのです。以前のプログラムでは、受信者を識別するにはユーザー名のみが必要でした。そのため、トムリンソンは、ローカルユーザー名とホスト名 (ローカルまたはリモート) を組み合わせ、それらを @ 記号で接続して、ネットワーク全体で一意の電子メールアドレス (以前は、@ 記号は主に価格表示に使用されることはほとんどありませんでした: ケーキ XNUMX 個 @ それぞれ XNUMX ドル)。

晩年のレイ・トムリンソン、署名の@サインを背景に

トムリンソンは 1971 年に新しいプログラムをローカルでテストし始め、1972 年に彼のネットワークバージョンの SNDMSG が新しい Tenex リリースに組み込まれ、Tenex メールが単一ノードを超えてネットワーク全体に広がることが可能になりました。 Tenex を実行するマシンが豊富にあったため、ほとんどの ARPANET ユーザーは Tomlinson のハイブリッドプログラムに即座にアクセスできるようになり、電子メールはすぐに成功しました。 ARPA のリーダーは、すぐに電子メールの使用を日常生活に取り入れました。 ARPA のディレクターである Steven Lukasik は、現在も同局のコンピューターサイエンス部門の責任者である Larry Roberts と同様に、早期導入者でした。この習慣は必然的に部下にも伝わり、すぐに電子メールは ARPANET の生活と文化の基本的な事実の XNUMX つになりました。

Tomlinson の電子メールプログラムは、ユーザーがその初歩的な機能を改善する方法を模索するにつれて、さまざまな模倣品や新しい開発を生み出しました。初期のイノベーションの多くは、レターリーダーの欠点を修正することに焦点を当てていました。メールが 1970 台のコンピュータの範囲を超えて移動するにつれて、アクティブユーザーが受信する電子メールの量はネットワークの成長とともに増加し始め、プレーンテキストとして受信する電子メールに対する従来のアプローチは効果的ではなくなりました。ラリー・ロバーツ自身も、大量の受信メッセージに対処できず、受信箱を操作するための RD と呼ばれる独自のプログラムを作成しました。しかし、1975 年代半ばまでに、南カリフォルニア大学のジョンヴィタルによって書かれた MSG プログラムが人気を大きくリードしていました。ボタンをクリックするだけで、受信メッセージに基づいて送信メッセージの名前と受信者のフィールドを自動的に入力する機能を採用しています。しかし、XNUMX 年に手紙に「答える」という素晴らしい機会を初めて導入したのは、Vital の MSG プログラムでした。そしてそれは Tenex の一連のプログラムにも含まれていました。

このようなさまざまな試みには、標準の導入が必要でした。そして、ネットワーク化されたコンピュータコミュニティが遡って標準を開発しなければならなかったのはこれが最初であり、最後ではありませんでした。基本的な ARPANET プロトコルとは異なり、電子メールの標準が登場する前から、すでに多くのバリエーションが存在していました。必然的に、電子メール標準である RFC 680 および 720 を説明する主要文書を中心に、論争と政治的緊張が生じました。特に、非 Tenex オペレーティングシステムのユーザーは、提案に含まれる前提が Tenex の機能に関連付けられていることに腹を立てました。紛争が過度にエスカレートすることはありませんでした。1970 年代のすべての ARPANET ユーザーはまだ同じ、比較的小規模な科学コミュニティの一員であり、意見の相違はそれほど大きくありませんでした。しかし、これは将来の戦いの一例でした。

電子メールの予想外の成功は、1970 年代のネットワークのソフトウェア層 (ネットワークの物理的な詳細から最も抽象化された層) の開発における最も重要な出来事でした。同時に、他の人々は、あるマシンから別のマシンにビットが流れる、基礎となる「通信」層を再定義することを決定しました。

アロハ

1968 年、ノーマアブラムソンはカリフォルニアからハワイ大学に到着し、電気工学とコンピューターサイエンスの教授を兼任しました。この大学はオアフ島にメインキャンパス、ヒロにサテライトキャンパスを持ち、さらにオアフ島、カウアイ島、マウイ島、ハワイ島に点在するいくつかのコミュニティカレッジと研究センターを持っていました。それらの間には何百キロメートルもの水と山岳地帯が横たわっていました。メインキャンパスには強力な IBM 360/65 が設置されていましたが、コミュニティカレッジの XNUMX つにある端末に接続するために AT&T に専用回線を注文するのは、本土ほど簡単ではありませんでした。

アブラムソンはレーダーシステムと情報理論の専門家で、かつてはロサンゼルスのヒューズエアクラフトでエンジニアとして働いていました。そして、有線データ伝送に伴うあらゆる物理的問題を伴う彼の新しい環境は、エイブラムソンに新しいアイデアを思いつくように促しました。コンピュータに接続する手段として、電話システムよりも無線の方が優れているとしたらどうなるでしょうか。電話システムは結局のところ、通信するように設計されているのです。データではなく音声ですか？

自分のアイデアをテストし、ALOHAnet と呼ばれるシステムを作成するために、アブラムソンは ARPA のボブテイラーから資金提供を受けました。元の形式では、これはまったくコンピュータネットワークではなく、オアフ島キャンパスにある IBM コンピュータ用に設計された単一のタイムシェアリングシステムを使用してリモート端末と通信するための媒体でした。 ARPANET と同様に、360/65 マシン (ハワイの IMP に相当するメネフネ) によって送受信されるパケットを処理する専用のミニコンピューターがありました。ただし、ALOHAnet は、異なるポイント間でパケットをルーティングすることにより、ARPANET ほど複雑になりませんでした。代わりに、メッセージを送信したい各端末は、専用の周波数で無線送信するだけでした。

1970 年代後半に ALOHAnet が完全に展開され、ネットワーク上に複数のコンピュータが接続されました。

このような共通の伝送帯域幅を処理する従来の工学的方法は、放送時間または周波数を分割してセクションに分割し、各端末にセクションを割り当てることでした。しかし、このスキームを使用して何百もの端末からのメッセージを処理するには、実際に動作している端末は少数であるにもかかわらず、それぞれの端末を利用可能な帯域幅のごく一部に制限する必要があります。しかしその代わりに、アブラムソン氏は端末が同時にメッセージを送信することを妨げないことに決めた。 15 つ以上のメッセージが互いに重なった場合、中央コンピュータはエラー修正コードによってこれを検出し、単にこれらのパケットを受け入れませんでした。パケットが受信されたという確認を受け取らなかったので、送信者はランダムな時間が経過した後、パケットを再送信しようとしました。アブラムソン氏は、このような単純な動作プロトコルは最大数百の同時動作端末をサポートでき、多数の信号の重複により帯域幅の XNUMX% が使用されると推定しました。しかし、彼の計算によると、ネットワークが増加すると、システム全体がノイズの混乱に陥ることが判明しました。

未来のオフィス

アブラムソン氏の「パケットブロードキャスト」コンセプトは、当初はあまり話題を呼びませんでした。しかしその後、彼女は再び生まれました - 数年後、すでに本土で。これは、スタンフォード大学のすぐ隣、最近「シリコンバレー」と呼ばれるようになった地域に、1970 年に開設されたゼロックスの新しいパロアルト研究センター (PARC) によるものです。ゼロックスの電子写真特許の一部は期限が切れようとしていたため、同社はコンピューティングや集積回路の発展に適応しようとしない、あるいは適応できないことで、自社の成功に囚われる危険にさらされていた。ゼロックスの研究部門責任者であるジャック・ゴールドマンは、本社の影響から離れ、快適な気候にあり、給与も高い新しい研究所が、会社を情報アーキテクチャ開発の最前線に保つために必要な人材を惹きつけるだろうと偉い人たちを説得した。。未来。

PARC がコンピュータサイエンスの最高の人材を引き付けることに確かに成功したのは、労働条件と寛大な給与だけでなく、1966 年に ARPA の情報処理技術部門の責任者として ARPANET プロジェクトを立ち上げたロバートテイラーの存在のおかげでもあります。ロバート・メトカーフブルックリン出身の情熱的で野心的な若いエンジニア兼コンピューター科学者である彼は、ARPA とのつながりを通じて PARC に連れてこられた者の 1972 人でした。彼は ARPA の大学院生としてパートタイムで働き、MIT をネットワークに接続するインターフェイスを発明した後、1972 年 XNUMX 月に研究室に加わりました。 PARC に定住した後も、彼は依然として ARPANET の「調停者」であり続けました。彼は国中を旅し、新しいポイントをネットワークに接続するのを手伝い、XNUMX 年の国際コンピュータ通信会議での ARPA プレゼンテーションの準備もしました。

メトカーフ氏が到着したときに PARC 周辺で浮上していたプロジェクトの中には、数十台、場合によっては数百台の小型コンピューターをネットワークに接続するというテイラー氏の提案された計画がありました。不屈の意志に従い、コンピュータのコストとサイズは年々低下しました。ゴードン・ムーア。 PARC のエンジニアは、将来に目を向けると、そう遠くない将来、すべてのオフィスワーカーが自分のコンピュータを持つようになるだろうと予測しました。このアイデアの一環として、彼らは Alto パーソナルコンピュータを設計および構築し、そのコピーが研究室内のすべての研究者に配布されました。テイラー氏は、過去 XNUMX 年間でコンピュータネットワークの有用性に対する確信を強めていましたが、これらすべてのコンピュータを相互にリンクしたいとも考えていました。

アルト。コンピューター自体は、ミニ冷蔵庫ほどの大きさのキャビネットの下にあります。

PARC に到着したメトカーフは、研究室の PDP-10 クローンを ARPANET に接続する仕事を引き受け、すぐに「ネットワーカー」としての評判を獲得しました。そのため、テイラーがアルトからのネットワークを必要としたとき、彼のアシスタントはメトカーフに頼った。 ARPANET 上のコンピュータと同様に、PARC 上の Alto コンピュータは、実質的に相互に通信することがありませんでした。したがって、ネットワークの興味深い応用は、再び人々の間で通信するタスクになりました。この場合は、レーザーで印刷された単語と画像の形で行われました。

レーザープリンターの重要なアイデアは、PARC ではなく、イースタンショア、ニューヨーク州ウェブスターにある最初のゼロックス研究所で生まれました。地元の物理学者ゲイリー・スタークウェザーは、それまで写真コピーに使用されていた散乱光と同じように、コヒーレントなレーザービームを使用して電子写真ドラムの電荷を非活性化できることを証明しました。ビームは、適切に変調されると、ドラム上に任意の詳細の画像を描画し、それを紙に転写することができます (ドラムの非帯電部分のみがトナーを拾うため)。このようなコンピュータ制御の機械は、コピー機のように既存の文書を単に複製するだけでなく、人間が思いつくような画像とテキストのあらゆる組み合わせを生成することができます。しかし、スタークウェザーの突飛なアイデアはウェブスターの同僚や上司によって支持されなかったため、1971 年に PARC に異動し、そこでより興味のある聴衆と出会いました。このレーザープリンタは、任意の画像を XNUMX 点ずつ出力できるため、ピクセル化されたモノクログラフィックスを備えた Alto ワークステーションの理想的なパートナーとなりました。レーザープリンタを使用すると、ユーザーのディスプレイ上の XNUMX 万ピクセルを、完全な鮮明さで紙に直接印刷できます。

Alto のビットマップ。これまでコンピューターのディスプレイでこのようなものを見たことのある人は誰もいませんでした。

約 7000 年で、Starkweather は、PARC の他の数名のエンジニアの協力を得て、主要な技術的問題を解決し、主力製品である Xerox 500 のシャーシ上に動作するレーザープリンタのプロトタイプを構築しました。それは、同じ速度でページを作成しました。 25 秒あたり 50 ページ、解像度は 000 ドット/インチです。プリンタに組み込まれている文字ジェネレータは、プリセットされたフォントでテキストを印刷します。任意の画像 (フォントから作成できる画像以外) はまだサポートされていなかったため、ネットワークは XNUMX 万ビット/秒をプリンタに送信する必要はありませんでした。ただし、プリンターを完全に占有するには、当時としては信じられないほどのネットワーク帯域幅が必要でした。当時は XNUMX ビット/秒が ARPANET の機能の限界でした。

第 1976 世代 PARC レーザープリンター、Dover (XNUMX 年)

アルトアロハネットワーク

では、メトカーフはどのようにしてそのスピードギャップを埋めたのでしょうか? そこで私たちは ALOHAnet に戻りました。Metcalf がパケットブロードキャストを他の誰よりもよく理解していることがわかりました。前年の夏、ARPA ビジネスでスティーブクロッカー氏とともにワシントンに滞在していたメトカーフ氏は、秋の一般コンピュータ会議の議事録を研究しており、ALOHAnet に関するアブラムソン氏の取り組みに出会いました。彼はすぐに、基本的なアイデアの天才性と、その実装が十分ではないことに気づきました。アルゴリズムとその前提にいくつかの変更を加えることで (たとえば、送信者がメッセージの送信を試行する前にチャネルが空くのを待つために最初にリッスンするようにしたり、チャネルが詰まった場合の再送信間隔を指数関数的に増加させたり)、帯域幅を達成することができました。アブラムソン氏の計算によれば、ストライプ使用率は 90% ではなく 15% 増加します。メトカーフ氏は休暇をとってハワイに旅行し、ハーバード大学が理論的根拠の欠如を理由に元のバージョンを拒否した後、博士論文の改訂版に ALOHAnet に関する自分のアイデアを組み入れました。

メトカーフ氏は当初、PARCにパケットブロードキャストを導入する計画を「ALTO ALOHAネットワーク」と呼んでいた。その後、1973 年 XNUMX 月のメモの中で、彼はそれをイーサネットと改名しました。これは、電磁放射を運ぶ物質に関する XNUMX 世紀の物理的概念である発光エーテルにちなんで付けられました。「これはネットワークの普及を促進するだろう」と彼は書いている。おそらくそれは、電波、電話線、電力、周波数多重ケーブルテレビ、マイクロ波、あるいはそれらの組み合わせになるでしょう。」

メトカーフの 1973 年のメモからのスケッチ

1973 年 XNUMX 月から、メトカーフは、別の PARC エンジニア、デビッドボッグスと協力して、新しい高速ネットワークの理論的概念を実用的なシステムに変換しました。 ALOHA のように無線で信号を送信する代わりに、無線スペクトルを同軸ケーブルに制限し、メネフネの限られた無線周波数帯域幅と比較して容量を劇的に増加させました。伝送媒体自体は完全に受動的であり、メッセージをルーティングするためにルーターを必要としませんでした。これは安価で、何百ものワークステーションを簡単に接続でき、PARC のエンジニアは建物内に同軸ケーブルを引き込み、必要に応じて接続を追加するだけで、毎秒 XNUMX 万ビットを伝送できました。

ロバート・メトカーフとデビッド・ボッグス、1980年代、メトカーフがイーサネット技術を販売するために3Comを設立してから数年後

1974 年の秋までに、未来のオフィスの完全なプロトタイプがパロアルトで稼動していました。これは、描画プログラム、電子メール、ワードプロセッサ、スタークウェザーのプロトタイププリンタ、およびネットワーク間のイーサネットを備えたアルトコンピュータの最初のバッチでした。それをすべて。ローカルの Alto ドライブに収まらないデータを保存する中央ファイルサーバーが唯一の共有リソースでした。 PARC は当初、Alto のオプションのアクセサリとしてイーサネットコントローラーを提供していましたが、システムが発売されると、それが必要な部品であることが明らかになりました。同軸ケーブルにはメッセージが絶えず流れており、その多くは技術レポート、メモ、科学論文など、プリンターから出力されていました。

Alto の開発と同時に、別の PARC プロジェクトがリソース共有のアイデアを新しい方向に推し進めようとしました。 PARC オンラインオフィスシステム (POLOS) は、スタンフォード研究所のダグエンゲルバートのオンラインシステム (NLS) プロジェクトからビルイングリッシュとその他の逃亡者によって開発および実装され、Data General Nova マイクロコンピューターのネットワークで構成されていました。しかし、POLOS は、個々のマシンを特定のユーザーのニーズに特化させるのではなく、最も効率的な方法でシステム全体の利益に応えるためにマシン間で作業を転送しました。 XNUMX 台のマシンはユーザー画面用の画像を生成し、もう XNUMX 台は ARPANET トラフィックを処理し、XNUMX 台目はワードプロセッサを処理できます。しかし、このアプローチの複雑さと調整コストは過大であることが判明し、計画は自重で崩壊しました。

一方、リソース共有ネットワークのアプローチに対するテイラーの感情的な拒絶を示すものとして、アルトプロジェクトへの支持以上のものはない。アラン・ケイ、バトラー・ランプソン、その他の Alto の著者は、ユーザーが必要とするすべてのコンピューティング能力を、誰とも共有する必要のない、自分の机上の独立したコンピューターにもたらしました。ネットワークの機能は、異種のコンピューターリソースのセットへのアクセスを提供することではなく、これらの独立した島の間でメッセージを送信したり、印刷や長期アーカイブのためにメッセージを遠く離れた海岸に保存したりすることでした。

電子メールと ALOHA はどちらも ARPA の後援の下で開発されましたが、イーサネットの出現は、1970 年代にコンピュータネットワークが大規模かつ多様になりすぎて、単一の企業がこの分野を独占できないことを示すいくつかの兆候の XNUMX つであり、この傾向を追跡します。それは次の記事で。

他に何を読むべきか

マイケル・ヒルツィク、『Dealers of Lightning』 (1999)
James Pelty、コンピュータ通信の歴史、1968 ～ 1988 年 (2007) [http://www.historyofcomputercommunications.info/]
M・ミッチェル・ウォルドロップ『ドリーム・マシーン』 (2001)

出所： habr.com

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