ProHoster > Blogs > Administrācija > Interneta vēsture: ARPANET - pakotne

Interneta vēsture: ARPANET - pakotne

Interneta vēsture: ARPANET - pakotne
ARPA datortīkla diagramma 1967. gada jūnijam. TukŔs aplis ir dators ar kopīgu piekļuvi, aplis ar līniju ir terminālis vienam lietotājam

Citi sērijas raksti:

LÄ«dz 1966. gada beigām Roberts Teilors ar ARPA naudu viņŔ uzsāka projektu, lai savienotu daudzus datorus vienā sistēmā, iedvesmojoties no idejas "starpgalaktiskais tÄ«klsĀ» Džozefs Kārlis Robnets Likliders.

Teilors atbildÄ«bu par projekta izpildi nodeva spējÄ«gās rokās Lerijs Robertss. Nākamajā gadā Roberts pieņēma vairākus kritiskus lēmumus, kas atbalsosies visā ARPANET un tā pēcteču tehniskajā arhitektÅ«rā un kultÅ«rā, dažos gadÄ«jumos arÄ« turpmākajos gadu desmitos. Pirmais svarÄ«gais lēmums, kaut arÄ« ne hronoloÄ£ijā, bija mehānisma noteikÅ”ana ziņojumu marÅ”rutÄ“Å”anai no viena datora uz citu.

problēma

Ja dators A vēlas nosÅ«tÄ«t ziņojumu datoram B, kā Å”is ziņojums var nokļūt no viena uz otru? Teorētiski jÅ«s varētu ļaut katram sakaru tÄ«kla mezglam sazināties ar visiem citiem mezgliem, savienojot katru mezglu ar katru mezglu ar fiziskiem kabeļiem. Lai sazinātos ar B, dators A vienkārÅ”i nosÅ«tÄ«s ziņojumu pa izejoÅ”o kabeli, kas savieno to ar B. Šādu tÄ«klu sauc par tÄ«kla tÄ«klu. Tomēr jebkuram nozÄ«mÄ«gam tÄ«kla izmēram Ŕī pieeja ātri kļūst nepraktiska, jo savienojumu skaits palielinās, palielinoties mezglu skaita kvadrātam (precÄ«zāk kā (n2 - n)/2).

Tāpēc ir nepiecieÅ”ams kāds ziņojuma marÅ”ruta konstruÄ“Å”anas veids, kas, ziņai nonākot starpmezglā, nosÅ«tÄ«tu to tālāk uz mērÄ·i. SeÅ”desmito gadu sākumā Ŕīs problēmas risināŔanai bija divas pamata pieejas. Pirmā ir ziņojumu pārsÅ«tÄ«Å”anas saglabāŔanas un pārsÅ«tÄ«Å”anas metode. Å o pieeju izmantoja telegrāfa sistēma. Kad ziņojums nonāca starpmezglā, tas tika uz laiku saglabāts tur (parasti papÄ«ra lentes veidā), lÄ«dz to varēja pārsÅ«tÄ«t tālāk uz mērÄ·i vai uz citu starpposma centru, kas atrodas tuvāk mērÄ·im.

Tad parādÄ«jās telefons, un bija nepiecieÅ”ama jauna pieeja. Vairāku minÅ«Å”u aizkavÄ“Å”anās pēc katra pa telefonu izskanējuŔā izteikuma, kas bija jāatÅ”ifrē un jānosÅ«ta galamērÄ·im, radÄ«tu sarunas sajÅ«tu ar sarunu biedru, kas atrodas uz Marsa. Tā vietā tālrunis izmantoja ķēdes pārslēgÅ”anu. ZvanÄ«tājs sāka katru zvanu, nosÅ«tot Ä«paÅ”u ziņojumu, norādot, kam viņŔ vēlas zvanÄ«t. Vispirms viņi to izdarÄ«ja, sarunājoties ar operatoru un pēc tam sastādot numuru, ko apstrādāja automātiskā iekārta sadales skapÄ«. Operators vai iekārta izveidoja Ä«paÅ”u elektrisko savienojumu starp zvanÄ«tāju un izsaukto pusi. Tālsatiksmes zvanu gadÄ«jumā var bÅ«t nepiecieÅ”amas vairākas iterācijas, savienojot zvanu, izmantojot vairākus slēdžus. Kad savienojums bija izveidots, pati saruna varēja sākties, un savienojums saglabājās lÄ«dz brÄ«dim, kad kāda no pusēm to pārtrauca, noliekot klausuli.

Digitālā komunikācija, kuru tika nolemts izmantot ARPANET, lai savienotu datorus, kas darbojas saskaņā ar shēmu laika dalÄ«Å”ana, izmantoja gan telegrāfa, gan telefona funkcijas. No vienas puses, datu ziņojumi tika pārraidÄ«ti atseviŔķās paketēs, kā telegrāfā, nevis kā nepārtrauktas sarunas pa telefonu. Tomēr Å”ie ziņojumi var bÅ«t dažāda izmēra dažādiem mērÄ·iem, sākot no konsoles komandām, kuru garums ir vairākas rakstzÄ«mes, lÄ«dz lieliem datu failiem, kas tiek pārsÅ«tÄ«ti no viena datora uz citu. Ja faili tranzÄ«tā aizkavējās, neviens par to nesÅ«dzējās. Taču attālinātai interaktivitātei bija nepiecieÅ”ama ātra atbilde, piemēram, tālruņa zvans.

Viena bÅ«tiska atŔķirÄ«ba starp datoru datu tÄ«kliem, no vienas puses, un telefonu un telegrāfu, no otras puses, bija jutÄ«gums pret kļūdām iekārtu apstrādātajos datos. Viena rakstzÄ«mes maiņa vai zaudÄ“Å”ana telegrammas rakstzÄ«mes pārraides laikā vai vārda daļas pazuÅ”ana telefona sarunā diez vai varētu nopietni traucēt divu cilvēku saziņu. Bet, ja troksnis lÄ«nijā pārslēdza vienu bitu no 0 uz 1 komandā, kas nosÅ«tÄ«ta uz attālo datoru, tas varētu pilnÄ«bā mainÄ«t komandas nozÄ«mi. Tāpēc katrs ziņojums bija jāpārbauda, ā€‹ā€‹ā€‹ā€‹vai nav kļūdu, un, ja tādas tika atrastas, tas jānosÅ«ta atkārtoti. Šāda atkārtoÅ”ana bÅ«tu pārāk dārga lieliem ziņojumiem un, visticamāk, izraisÄ«tu kļūdas, jo to pārsÅ«tÄ«Å”ana prasÄ«ja ilgāku laiku.

Å Ä«s problēmas risinājums tika panākts ar diviem neatkarÄ«giem notikumiem, kas notika 1960. gadā, bet vēlāk notikuÅ”o vispirms pamanÄ«ja Lerijs Robertss un ARPA.

TikŔanās

1967. gada rudenÄ« Roberts ieradās Getlinburgā, TenesÄ« Å”tatā, no aiz mežainajām Lielo dÅ«mu kalnu virsotnēm, lai piegādātu dokumentu, kurā aprakstÄ«ti ARPA tÄ«kla plāni. ViņŔ gandrÄ«z gadu strādāja Informācijas apstrādes tehnoloÄ£iju birojā (IPTO), taču daudzas tÄ«kla projekta detaļas joprojām bija ļoti neskaidras, tostarp marÅ”rutÄ“Å”anas problēmas risinājums. Ja neskaita neskaidras atsauces uz blokiem un to izmēriem, vienÄ«gā atsauce uz to Robertsa darbā bija Ä«sa un izvairÄ«ga piezÄ«me paŔās beigās: ā€œÅ Ä·iet, ka ir nepiecieÅ”ams uzturēt periodiski lietotu sakaru lÄ«niju, lai saņemtu atbildes desmitdaļās pret vienu. otro reizi nepiecieÅ”ama interaktÄ«vai darbÄ«bai. TÄ«kla resursu ziņā tas ir ļoti dārgi, un, ja vien nevarēsim veikt zvanus ātrāk, ziņu pārslēgÅ”ana un koncentrÄ“Å”anās bÅ«s ļoti svarÄ«ga tÄ«kla dalÄ«bniekiem. AcÄ«mredzot lÄ«dz tam laikam Roberts vēl nebija izlēmis, vai atteikties no pieejas, ko viņŔ izmantoja kopā ar Tomu Marrilu 1965. gadā, tas ir, datoru savienoÅ”anu, izmantojot komutācijas telefonu tÄ«klu, izmantojot automātisko zvanu.

NejauÅ”i tajā paŔā simpozijā bija klāt cits cilvēks ar daudz labāku ideju, kā atrisināt datu tÄ«klu marÅ”rutÄ“Å”anas problēmu. Rodžers Skantlberijs Ŕķērsoja Atlantijas okeānu, ierodoties no Lielbritānijas Nacionālās fizikālās laboratorijas (NPL) ar ziņojumu. Scantlebury paņēma Robertsu malā pēc viņa ziņojuma un pastāstÄ«ja viņam par savu ideju. pakeÅ”u komutācija. Å o tehnoloÄ£iju izstrādāja viņa priekÅ”nieks NPL Donalds Deiviss. Amerikas Savienotajās ValstÄ«s Deivisa sasniegumi un vēsture ir maz zināmi, lai gan 1967. gada rudenÄ« Deivisa grupa NPL ar savām idejām apsteidza ARPA vismaz gadu.

Deiviss, tāpat kā daudzi pirmie elektroniskās skaitļoÅ”anas pionieri, pēc izglÄ«tÄ«bas bija fiziÄ·is. ViņŔ absolvēja Londonas Imperiālo koledžu 1943. gadā 19 gadu vecumā un nekavējoties tika savervēts slepenā kodolieroču programmā ar Å”ifrētu nosaukumu. Cauruļu sakausējumi. Tur viņŔ uzraudzÄ«ja cilvēku kalkulatoru komandu, kas izmantoja mehāniskos un elektriskos kalkulatorus, lai ātri izstrādātu skaitliskus risinājumus problēmām, kas saistÄ«tas ar kodolsintēzi (viņa vadÄ«tājs bija EmÄ«ls JÅ«lijs Klauss Fukss, vācu emigrantu fiziÄ·is, kurÅ” lÄ«dz tam laikam jau bija sācis nodot kodolieroču noslēpumus PSRS). Pēc kara viņŔ dzirdēja no matemātiÄ·a Džona Vomerslija par projektu, ko viņŔ vadÄ«ja uzņēmumā NPL ā€“ tā bija elektroniska datora izveide, kam vajadzēja veikt tos paÅ”us aprēķinus daudz lielākā ātrumā. Alans TjÅ«rings izstrādāja datoru sauc par ACE, "automātisko skaitļoÅ”anas dzinēju".

Deiviss saprata Å”o ideju un pēc iespējas ātrāk noslēdza lÄ«gumu ar NPL. PiedalÄ«jies ACE datora detalizētajā projektÄ“Å”anā un konstruÄ“Å”anā, viņŔ palika dziļi iesaistÄ«ts skaitļoÅ”anas jomā kā NPL pētniecÄ«bas vadÄ«tājs. 1965. gadā viņŔ gadÄ«jās ASV uz profesionālu tikÅ”anos, kas bija saistÄ«ta ar viņa darbu, un izmantoja iespēju apmeklēt vairākas lielas laika koplietoÅ”anas datoru vietnes, lai redzētu, par ko ir satraukums. Lielbritānijas skaitļoÅ”anas vidē laika dalÄ«Å”ana amerikāņu izpratnē, interaktÄ«va datora koplietoÅ”ana ar vairākiem lietotājiem, nebija zināma. Tā vietā laika dalÄ«Å”ana nozÄ«mēja datora darba slodzes sadali starp vairākām pakeÅ”apstrādes programmām (lai, piemēram, viena programma darbotos, kamēr cita nolasa lenti). Tad Ŕī opcija tiks saukta par daudzprogrammÄ“Å”anu.

Deivisa klejojumi noveda pie projekta MAC MIT, JOSS projekta RAND korporācijā Kalifornijā un Dartmouth Time Sharing System ŅūhempŔīrā. Mājupceļā viens no viņa kolēģiem ieteica sarÄ«kot semināru par dalÄ«Å”anos, lai izglÄ«totu britu kopienu par jaunajām tehnoloÄ£ijām, par kurām viņi bija iemācÄ«juÅ”ies ASV. Deiviss piekrita un uzņēma daudzas vadoŔās figÅ«ras Amerikas skaitļoÅ”anas jomā, tostarp Fernando Hosē Korbato (ā€œInteroperable Time Sharing Systemā€ radÄ«tājs MIT) un pats Lerijs Robertss.

Semināra laikā (vai varbÅ«t uzreiz pēc tam) Deivisu pārsteidza doma, ka laika dalÄ«Å”anas filozofiju varētu attiecināt uz datoru sakaru lÄ«nijām, ne tikai uz paÅ”iem datoriem. Laika dalÄ«Å”anas datori katram lietotājam pieŔķir nelielu CPU laika daļu un pēc tam pārslēdzas uz citu, radot katram lietotājam ilÅ«ziju par savu interaktÄ«vo datoru. Tāpat, sagriežot katru ziņojumu standarta izmēra gabalos, ko Deiviss nosauca par "paketēm", vienu saziņas kanālu var koplietot starp daudziem datoriem vai viena datora lietotājiem. Turklāt tas atrisinātu visus datu pārraides aspektus, kuriem telefona un telegrāfa slēdži nebija piemēroti. Lietotāju, kas izmanto interaktÄ«vu termināli, kas sÅ«ta Ä«sas komandas un saņem Ä«sas atbildes, nebloķēs liela failu pārsÅ«tÄ«Å”ana, jo pārsÅ«tÄ«Å”ana tiks sadalÄ«ta daudzās paketēs. JebkurÅ” tik lielu ziņojumu bojājums ietekmēs vienu paketi, kuru var viegli pārsÅ«tÄ«t, lai pabeigtu ziņojumu.

Deiviss savas idejas aprakstÄ«ja nepublicētā 1966. gada rakstā "PriekÅ”likums digitālo sakaru tÄ«kla izveidei". Tajā laikā vismodernākie tālruņu tÄ«kli bija uz slēdžu datorizācijas robežas, un Deiviss ierosināja iegult pakeÅ”u komutāciju nākamās paaudzes telefonu tÄ«klā, izveidojot vienotu platjoslas sakaru tÄ«klu, kas spēj apkalpot dažādus pieprasÄ«jumus, sākot no vienkārÅ”iem tālruņa zvaniem lÄ«dz attāliem. piekļuve datoriem. LÄ«dz tam laikam Deiviss bija paaugstināts par NPL vadÄ«tāju un Scantlebury vadÄ«bā izveidoja digitālo komunikāciju grupu, lai Ä«stenotu savu projektu un izveidotu darba demonstrāciju.

Gadā pirms Getlinburgas konferences Scantlebury komanda izstrādāja visas detaļas, lai izveidotu pakeÅ”u komutācijas tÄ«klu. Viena mezgla kļūmi var izdzÄ«vot, izmantojot adaptÄ«vo marÅ”rutÄ“Å”anu, kas varētu apstrādāt vairākus ceļus uz galamērÄ·i, un vienas paketes kļūmi varētu novērst, to atkārtoti nosÅ«tot. Simulācijā un analÄ«zē teikts, ka optimālais paketes lielums bÅ«tu 1000 baiti ā€” ja padarÄ«sit to daudz mazāku, tad galvenē metadatu rindu joslas platuma patēriņŔ bÅ«s pārāk liels, daudz vairāk ā€” un interaktÄ«vo lietotāju reakcijas laiks palielināsies. pārāk bieži lielu ziņojumu dēļ.

Interneta vēsture: ARPANET - pakotne
Scantlebury darbā bija iekļauta tāda informācija kā iepakojuma formāts...

Interneta vēsture: ARPANET - pakotne
...un analīze par pakeŔu lieluma ietekmi uz tīkla latentumu.

Tikmēr Deivisa un Skentlberija meklÄ“Å”anas rezultātā tika atklāti detalizēti pētÄ«jumi, ko veica cits amerikānis, kurÅ” bija nācis klajā ar lÄ«dzÄ«gu ideju vairākus gadus pirms viņiem. Bet tajā paŔā laikā Pauls Barans, korporācijas RAND elektroinženieris, nemaz nebija domājis par laika dalÄ«Å”anas datoru lietotāju vajadzÄ«bām. RAND bija AizsardzÄ«bas departamenta finansēta ideju laboratorija Santa Monikā, Kalifornijā, kas izveidota pēc Otrā pasaules kara, lai nodroÅ”inātu militāro stratēģisko problēmu ilgtermiņa plānoÅ”anu un analÄ«zi. Barana mērÄ·is bija aizkavēt kodolkaru, izveidojot ļoti uzticamu militāro sakaru tÄ«klu, kas spēj izdzÄ«vot pat liela mēroga kodoluzbrukumā. Šāds tÄ«kls padarÄ«tu PSRS preventÄ«vo triecienu mazāk pievilcÄ«gu, jo bÅ«tu ļoti grÅ«ti iznÄ«cināt ASV spēju reaģēt uz vairākiem jutÄ«giem punktiem. Lai to izdarÄ«tu, Barans ierosināja sistēmu, kas sadala ziņojumus tā dēvētajos ziņojumu blokos, kurus varēja neatkarÄ«gi pārsÅ«tÄ«t pa lieku mezglu tÄ«klu un pēc tam salikt kopā galapunktā.

ARPA bija piekļuve Barana apjomÄ«gajiem pārskatiem par RAND, taču, tā kā tie nebija saistÄ«ti ar interaktÄ«viem datoriem, to nozÄ«me ARPANET nebija acÄ«mredzama. AcÄ«mredzot Roberts un Teilore viņus nekad nav pamanÄ«juÅ”i. Tā vietā vienas nejauÅ”as tikÅ”anās rezultātā Skentlberijs Robertsam nodeva visu uz sudraba Ŕķīvja: labi izstrādātu pārslēgÅ”anas mehānismu, pielietojamÄ«bu interaktÄ«vo datortÄ«klu izveides problēmai, RAND atsauces materiālus un pat nosaukumu ā€œpaketeā€. NPL darbs arÄ« pārliecināja Robertsu, ka, lai nodroÅ”inātu labu jaudu, bÅ«s nepiecieÅ”ams lielāks ātrums, tāpēc viņŔ savus plānus uzlaboja lÄ«dz 50 Kbps saitēm. Lai izveidotu ARPANET, tika atrisināta bÅ«tiska marÅ”rutÄ“Å”anas problēmas daļa.

Tiesa, ir vēl viena pakeÅ”u komutācijas idejas izcelsmes versija. Roberts vēlāk apgalvoja, ka viņam jau bija lÄ«dzÄ«gas domas galvā, pateicoties viņa kolēģa Lena Kleinroka darbam, kurÅ”, domājams, aprakstÄ«ja Å”o koncepciju tālajā 1962. gadā savā doktora disertācijā par komunikāciju tÄ«kliem. Tomēr no Ŕī darba ir neticami grÅ«ti izvilkt Ŕādu ideju, turklāt es nevarēju atrast citus pierādÄ«jumus Å”ai versijai.

TÄ«kli, kas nekad nav pastāvējuÅ”i

Kā redzam, divas komandas apsteidza ARPA, izstrādājot pakeÅ”u komutāciju ā€” tehnoloÄ£iju, kas ir izrādÄ«jusies tik efektÄ«va, ka tagad ir gandrÄ«z visu sakaru pamatā. Kāpēc ARPANET bija pirmais nozÄ«mÄ«gais tÄ«kls, kas to izmantoja?

Tas viss ir saistÄ«ts ar organizatoriskām smalkumiem. ARPA nebija oficiālas atļaujas izveidot sakaru tÄ«klu, taču bija liels skaits esoÅ”o pētniecÄ«bas centru ar saviem datoriem, praktiski bez uzraudzÄ«bas "brÄ«vās" morāles kultÅ«ru un naudas kalniem. Teilora sākotnējais 1966. gada lÄ«dzekļu pieprasÄ«jums, lai izveidotu ARPANET, prasÄ«ja 1 miljonu ASV dolāru, un Robertss turpināja tērēt tik daudz katru gadu, sākot no 1969. gada, lai tÄ«kls sāktu darboties. Tajā paŔā laikā ARPA Ŕāda nauda bija maza nauda, ā€‹ā€‹tāpēc neviens no viņa priekÅ”niekiem neuztraucās par to, ko Roberts ar to dara, ja vien to varētu kaut kā piesaistÄ«t valsts aizsardzÄ«bas vajadzÄ«bām.

Baranam RAND nebija ne pilnvaru, ne pilnvaru kaut ko darÄ«t. Viņa darbs bija tikai pētniecisks un analÄ«tisks, un, ja nepiecieÅ”ams, to varēja izmantot aizsardzÄ«bā. 1965. gadā RAND faktiski ieteica savu sistēmu gaisa spēkiem, kuri piekrita, ka projekts ir dzÄ«votspējÄ«gs. Bet tā ievieÅ”ana gulēja uz AizsardzÄ«bas komunikāciju aÄ£entÅ«ras pleciem, un viņi digitālos sakarus Ä«paÅ”i nesaprata. Barans pārliecināja savus RAND priekÅ”niekus, ka labāk bÅ«tu atsaukt Å”o priekÅ”likumu, nevis ļaut to jebkurā gadÄ«jumā Ä«stenot un sabojāt izplatÄ«to digitālo sakaru reputāciju.

Deivisam kā NPL vadÄ«tājam bija daudz lielāka vara nekā Baranam, bet Å”aurāks budžets nekā ARPA, un viņam nebija gatava pētniecÄ«bas datoru sociālā un tehniskā tÄ«kla. Viņam izdevās izveidot vietējā pakeÅ”u komutācijas tÄ«kla prototipu (bija tikai viens mezgls, bet daudzi termināļi) uzņēmumā NPL 1960. gadu beigās ar pieticÄ«gu budžetu Ā£ 120 000 trÄ«s gadu laikā. ARPANET katru gadu iztērēja aptuveni pusi no Ŕīs summas katra tÄ«kla daudzajiem mezgliem, izņemot sākotnējos ieguldÄ«jumus aparatÅ«rā un programmatÅ«rā. Organizācija, kas spēja izveidot liela mēroga Lielbritānijas pakeÅ”u komutācijas tÄ«klu, bija Lielbritānijas pasts, kas pārvaldÄ«ja telekomunikāciju tÄ«klus valstÄ«, izņemot paÅ”u pasta pakalpojumu. Deivisam izdevās ieinteresēt vairākas ietekmÄ«gas amatpersonas ar savām idejām par vienotu digitālo tÄ«klu valsts mērogā, taču viņŔ nespēja mainÄ«t Ŕādas milzÄ«gas sistēmas virzienu.

Likliders, apvienojot veiksmi un plānoÅ”anu, atrada ideālu siltumnÄ«cu, kur viņa starpgalaktiskais tÄ«kls varētu uzplaukt. Tajā paŔā laikā nevar teikt, ka viss, izņemot pakeÅ”u komutāciju, bÅ«tu saistÄ«ts ar naudu. Savu lomu nospēlēja arÄ« idejas realizācija. Turklāt vairāki citi svarÄ«gi dizaina lēmumi veidoja ARPANET garu. Tāpēc tālāk mēs apskatÄ«sim, kā atbildÄ«ba tika sadalÄ«ta starp datoriem, kas nosÅ«tÄ«ja un saņēma ziņojumus, un tÄ«klu, pa kuru tie nosÅ«tÄ«ja Ŕīs ziņas.

Ko vēl lasīt

  • Dženeta Abate, Interneta izgudroÅ”ana (1999)
  • Keitija Hafnere un MetjÅ« Lions, Kur burvji paliek vēlu (1996)
  • Leonards Kleinroks, ā€œInterneta agrÄ«nā vēstureā€, IEEE Communications Magazine (2010. gada augusts)
  • ArtÅ«rs Norbergs un Džūlija O'NÄ«la, Datoru tehnoloÄ£iju pārveide: informācijas apstrāde Pentagonam, 1962-1986 (1996)
  • M. Mitchell Waldrop, Sapņu maŔīna: JCR Licklider un revolÅ«cija, kas padarÄ«ja skaitļoÅ”anu personisku (2001)

Avots: www.habr.com

Pievieno komentāru