Interneta vēsture: ARPANET — apakštīkls

Citi sērijas raksti:

• Stafetes vēsture
  • “Ātrās informācijas pārraides” metode jeb releja dzimšana
  • Tālsatiksmes rakstnieks
  • Galvānisms
  • Uzņēmēji
  • Un šeit, visbeidzot, ir stafete
  • Runājošs telegrāfs
  • Vienkārši savienojiet
  • Aizmirstā releja datoru paaudze
  • Elektronikas laikmets
• Elektronisko datoru vēsture
  • Prologs
  • Koloss
  • ENIAC
  • Elektroniskā revolūcija
• Tranzistora vēsture
  • Taustoties tumsā
  • No kara tīģeļa
  • Daudzkārtēja izgudrošana
• Interneta vēsture
  • Mugurkaula tīkls
  • Sabrukšana, 1. daļa
  • Sabrukšana, 2. daļa
  • Interaktivitātes atbloķēšana
  • Interaktivitātes paplašināšana
  • ARPANET - dzimšana
  • ARPANET - iepakojums
  • ARPANET - apakštīkls
  • Dators kā komunikācijas ierīce
  • Interneta vēsture: Interneta darbs

Izmantojot ARPANET Robert Taylor un Larry Roberts grasījās apvienoties daudzi dažādi pētniecības institūti, no kuriem katram bija savs dators, par kura programmatūru un aparatūru tā bija pilnībā atbildīga. Taču paša tīkla programmatūra un aparatūra atradās miglainajā vidus zonā un nepiederēja nevienai no šīm vietām. Laika posmā no 1967. līdz 1968. gadam Informācijas apstrādes tehnoloģiju biroja (IPTO) tīkla projekta vadītājam Robertam bija jānosaka, kam būtu jāveido un jāuztur tīkls un kur jāatrodas robežām starp tīklu un iestādēm.

Skeptiķi

Tīkla strukturēšanas problēma bija vismaz tikpat politiska, cik tehniska. ARPA pētījumu direktori kopumā noraidīja ARPANET ideju. Daži nepārprotami nevēlējās pievienoties tīklam jebkurā laikā; daži no viņiem bija entuziasma pilni. Katram centram būtu jāpieliek nopietnas pūles, lai ļautu citiem izmantot savu ļoti dārgo un ļoti reto datoru. Šī piekļuves nodrošināšana parādīja nepārprotamus trūkumus (vērtīga resursa zaudēšanu), bet tās potenciālie ieguvumi palika neskaidri un neskaidri.

Tāda pati skepse par kopīgu piekļuvi resursiem pirms dažiem gadiem nogremdēja UCLA tīkla projektu. Tomēr šajā gadījumā ARPA bija daudz lielāka svira, jo tā maksāja tieši par visiem šiem vērtīgajiem datoru resursiem un turpināja iesaistīties visās saistīto pētniecības programmu naudas plūsmās. Un, lai gan netika izteikti nekādi tiešie draudi, netika izteikts neviens “vai citādi”, situācija bija ārkārtīgi skaidra - tā vai citādi ARPA gatavojās būvēt savu tīklu, lai apvienotu mašīnas, kas praksē tai joprojām piederēja.

Šis brīdis pienāca zinātnisko direktoru sanāksmē Atārborā, Mičiganas štatā, 1967. gada pavasarī. Roberts iepazīstināja ar savu plānu izveidot tīklu, kas savienotu dažādus datorus katrā no centriem. Viņš paziņoja, ka katrs vadītājs nodrošinās savam lokālajam datoram īpašu tīkla programmatūru, ko tas izmantos, lai telefona tīklā piezvanītu uz citiem datoriem (tas bija pirms Roberts uzzināja par ideju pakešu komutācija). Atbilde bija pretrunas un bailes. Starp mazākajiem šīs idejas īstenošanai bija lielākie centri, kas jau strādāja pie lieliem IPTO sponsorētiem projektiem, no kuriem galvenais bija MIT. MIT pētnieki, kuriem bija daudz naudas no savas Project MAC laika dalīšanas sistēmas un mākslīgā intelekta laboratorijas, nesaskatīja nekādu labumu, daloties ar saviem grūti nopelnītajiem resursiem ar Rietumu riffraff.

Un neatkarīgi no tā statusa katrs centrs loloja savas idejas. Katrai no tām bija sava unikāla programmatūra un aprīkojums, un bija grūti saprast, kā viņi var izveidot pamata saziņu savā starpā, nemaz nerunājot par reālu sadarbību. Tikai tīkla programmu rakstīšana un palaišana viņu mašīnai aizņems ievērojamu daļu laika un skaitļošanas resursu.

Tas bija ironiski, bet arī pārsteidzoši piemēroti, ka Robertsa risinājumu šīm sociālajām un tehniskajām problēmām sniedza Vess Klārks, vīrietis, kuram nepatika gan laika dalīšana, gan tīkli. Klārks, donkihotiskās idejas par personālo datoru dāvināšanas piekritējs, nedomāja ar kādu dalīties ar skaitļošanas resursiem, un daudzus gadus turēja savu pilsētiņu, Vašingtonas universitāti Sentluisā, prom no ARPANET. Tāpēc nav pārsteidzoši, ka tieši viņš izstrādāja tīkla dizainu, kas nerada ievērojamu slodzi katra centra skaitļošanas resursiem un neprasa katram no tiem tērēt pūles īpašas programmatūras izveidei.

Klārks ierosināja katrā no centriem ievietot minidatoru, lai veiktu visas ar tīklu tieši saistītās funkcijas. Katram centram vienkārši bija jāizdomā, kā izveidot savienojumu ar vietējo palīgu (kurus vēlāk sauca par interfeisa ziņojumu procesoriem vai IMP), kas pēc tam nosūtīja ziņojumu pa pareizo maršrutu, lai tas saņēmēja vietā sasniegtu atbilstošo IMP. Būtībā viņš ierosināja, ka ARPA katram centram sadala papildu bezmaksas datorus, kas pārņems lielāko daļu tīkla resursu. Laikā, kad datori vēl bija reti un ļoti dārgi, šis priekšlikums bija pārdroši. Tomēr tieši tobrīd sāka parādīties minidatori, kas maksāja tikai dažus desmitus tūkstošu dolāru, nevis vairākus simtus, un galu galā priekšlikums izrādījās principā īstenojams (katrs IMP maksāja 45 000 USD jeb aptuveni 314 000 USD šodienas nauda).

IMP pieeja, vienlaikus mazinot zinātnes vadītāju bažas par tīkla slodzi uz viņu skaitļošanas jaudu, risināja arī citu, politisku ARPA problēmu. Atšķirībā no pārējiem aģentūras projektiem tajā laikā tīkls neaprobežojās ar vienu pētniecības centru, kur to vadīs viens priekšnieks. Un pašai ARPA nebija iespēju patstāvīgi tieši izveidot un vadīt liela mēroga tehnisko projektu. Lai to izdarītu, viņai būtu jāpieņem darbā ārēji uzņēmumi. IMP klātbūtne radīja skaidru atbildības sadalījumu starp ārēja aģenta pārvaldīto tīklu un lokāli kontrolēto datoru. Darbuzņēmējs kontrolētu IMP un visu starp tiem, un centri paliktu atbildīgi par aparatūru un programmatūru savos datoros.

IMP

Pēc tam Robertsam vajadzēja izvēlēties šo darbuzņēmēju. Liklidera vecmodīgā pieeja, kas tieši pierunāja priekšlikumu no viņa iecienītā pētnieka, šajā gadījumā nebija piemērojama. Projekts bija jāizlaiž publiskajā izsolē tāpat kā jebkurš cits valdības līgums.

Tikai 1968. gada jūlijā Robertss spēja noskaidrot pēdējās piedāvājuma detaļas. Aptuveni seši mēneši ir pagājuši kopš pēdējā tehniskā puzles daļa nokļuva vietā, kad konferencē Gatlinburgā tika paziņota pakešu komutācijas sistēma. Divi no lielākajiem datoru ražotājiem Control Data Corporation (CDC) un International Business Machines (IBM) nekavējoties atteicās piedalīties, jo viņiem nebija lētu minidatoru, kas piemēroti IMP lomai.

Honeywell DDP-516

Starp atlikušajiem dalībniekiem lielākā daļa izvēlējās jaunu datoru DDP-516 no Honeywell, lai gan daži sliecās atbalstīt Digitālais PDP-8. Honeywell iespēja bija īpaši pievilcīga, jo tai bija I/O interfeiss, kas īpaši paredzēts reāllaika sistēmām tādām lietojumprogrammām kā rūpnieciskā kontrole. Saziņai, protams, bija nepieciešama arī atbilstoša precizitāte – ja dators, aizņemts ar citiem darbiem, palaida garām ienākošo ziņu, otrās iespējas to noķert nebija.

Līdz gada beigām, nopietni apsvēris Raytheon, Roberts uzticēja uzdevumu augošajam Kembridžas uzņēmumam, kuru dibināja Bolts, Beraneks un Ņūmens. Interaktīvās skaitļošanas ciltskoks šajā laikā bija ļoti iesakņojies, un Robertsu varēja viegli apsūdzēt nepotismā, izvēloties BBN. Likliders ieviesa interaktīvo skaitļošanu BBN, pirms kļuva par pirmo IPTO direktoru, sēja sava starpgalaktikas tīkla sēklas un vadīja tādus cilvēkus kā Roberts. Bez Leake ietekmes ARPA un BBN nebūtu ne ieinteresēti, ne spējīgi apkalpot ARPANET projektu. Turklāt galvenā BBN komandas daļa, lai izveidotu uz IMP balstītu tīklu, bija tieši vai netieši no Lincoln Labs: Frenks Hārts (komandas vadītājs), Deivs Valdens, Vils Kroters un Ziemeļornšteina. Laboratorijās pats Roberts mācījās augstskolā, un tieši tur Līka nejaušā tikšanās ar Vesu Klārku izraisīja viņa interesi par interaktīvajiem datoriem.

Bet, lai gan situācija varēja izskatīties pēc slepenas vienošanās, patiesībā BBN komanda bija tikpat labi piemērota reāllaika darbam kā Honeywell 516. Linkolnā viņi strādāja ar datoriem, kas bija savienoti ar radaru sistēmām — vēl viens lietojumprogrammas piemērs, kurā dati negaidīs, kamēr dators būs gatavs. Piemēram, Hārts kā students 1950. gados strādāja pie Whirlwind datora, pievienojās SAGE projektam un kopā Lincoln Laboratories pavadīja 15 gadus. Ornšteins strādāja pie SAGE krusteniskā protokola, kas pārsūtīja radara izsekošanas datus no viena datora uz otru, un vēlāk pie Vesa Klārka LINC, datora, kas paredzēts, lai palīdzētu zinātniekiem strādāt tieši laboratorijā ar datiem tiešsaistē. Crowther, tagad vislabāk pazīstams kā teksta spēles autors Kolosāls alas piedzīvojums, pavadīja desmit gadus, veidojot reāllaika sistēmas, tostarp Lincoln Terminal Experiment, mobilo satelītsakaru staciju ar nelielu datoru, kas kontrolēja antenu un apstrādāja ienākošos signālus.

IMP komanda BBN. Frenks Hārts ir vecākais centra cilvēks. Ornšteins stāv labajā malā, blakus Krouteram.

IMP bija atbildīgs par ziņojumu maršrutēšanas un piegādes no viena datora uz citu izpratni un pārvaldību. Dators vienlaikus var nosūtīt līdz 8000 baitiem vietējam IMP kopā ar mērķa adresi. Pēc tam IMP ziņojumu sadalīja mazākās paketēs, kas tika neatkarīgi pārsūtītas uz mērķa IMP, izmantojot 50 kb/s līnijas, kas nomātas no AT&T. Saņēmējs IMP salika ziņojumu un nogādāja to savā datorā. Katrs IMP saglabāja tabulu, kurā tika uzskaitīts, kuram no kaimiņiem bija ātrākais ceļš, lai sasniegtu jebkuru iespējamo mērķi. Tas tika dinamiski atjaunināts, pamatojoties uz informāciju, kas saņemta no šiem kaimiņiem, tostarp informāciju, ka kaimiņš nebija sasniedzams (tādā gadījumā nosūtīšanas kavēšanās šajā virzienā tika uzskatīta par bezgalīgu). Lai izpildītu Robertsa ātruma un caurlaidspējas prasības visai šai apstrādei, Hārta komanda izveidoja mākslas līmeņa kodu. Visa IMP apstrādes programma aizņēma tikai 12 000 baitu; daļa, kas nodarbojās ar maršrutēšanas tabulām, aizņēma tikai 300.

Komanda arī veica vairākus piesardzības pasākumus, ņemot vērā to, ka bija nepraktiski veltīt atbalsta komandu katram IMP šajā jomā.

Pirmkārt, viņi aprīkoja katru datoru ar ierīcēm attālinātai uzraudzībai un kontrolei. Papildus automātiskajai restartēšanai, kas sākās pēc katra strāvas padeves pārtraukuma, IMP tika ieprogrammēti tā, lai varētu restartēt kaimiņus, nosūtot viņiem jaunas operētājsistēmas programmatūras versijas. Lai palīdzētu veikt atkļūdošanu un analīzi, IMP pēc komandas varētu sākt regulāri veikt sava pašreizējā stāvokļa momentuzņēmumus. Tāpat katrai IMP pakotnei bija pievienota detaļa tās izsekošanai, kas ļāva uzrakstīt detalizētākus darba žurnālus. Izmantojot visas šīs iespējas, daudzas problēmas varēja atrisināt tieši no BBN biroja, kas kalpoja kā vadības centrs, no kura varēja redzēt visa tīkla statusu.

Otrkārt, viņi no Honeywell pieprasīja 516 militāro versiju, kas aprīkota ar biezu korpusu, lai pasargātu to no vibrācijām un citiem draudiem. BBN būtībā vēlējās, lai tā būtu zīme "palikt prom" ziņkārīgajiem studentiem, taču nekas nenorādīja robežu starp vietējiem datoriem un BBN pārvaldīto apakštīklu gluži kā šis bruņu apvalks.

Pirmie pastiprinātie skapji, aptuveni ledusskapja lielumā, ieradās Kalifornijas Universitātē Losandželosā (UCLA) 30. gada 1969. augustā, tikai 8 mēnešus pēc tam, kad BBN saņēma līgumu.

Saimnieki

Roberts nolēma izveidot tīklu ar četriem saimniekiem — papildus UCLA IMP tiks uzstādīts tieši Kalifornijas Universitātes Santabarbaras (UCSB) krastā, vēl viens Stenfordas pētniecības institūtā (SRI) Kalifornijas ziemeļos, un pēdējais Jūtas Universitātē. Tās visas bija otršķirīgas iestādes no Rietumkrasta, kas mēģināja kaut kā pierādīt sevi zinātniskās skaitļošanas jomā. Ģimenes saites turpināja strādāt kā divi no zinātniskajiem vadītājiem, Lens Kleinroks no UCLA un Ivans Sazerlends no Jūtas universitātes, bija arī veci Robertsa kolēģi Linkolnas laboratorijās.

Roberts piešķīra abiem saimniekiem papildu ar tīklu saistītas funkcijas. 1967. gadā Dags Englebarts no SRI brīvprātīgi pieteicās izveidot tīkla informācijas centru vadības sanāksmē. Izmantojot SRI sarežģīto informācijas izguves sistēmu, viņš nolēma izveidot ARPANET direktoriju: organizētu informācijas kolekciju par visiem resursiem, kas pieejami dažādos mezglos, un padarīt to pieejamu ikvienam tīkla dalībniekam. Ņemot vērā Kleinrock zināšanas tīkla trafika analīzē, Roberts nosauca UCLA par tīkla mērījumu centru (NMC). Kleinrock un UCLA ARPANET bija paredzēts ne tikai praktiskam instrumentam, bet arī eksperimentam, no kura var iegūt un apkopot datus, lai iegūtās zināšanas varētu izmantot tīkla dizaina un tā pēcteču uzlabošanai.

Taču ARPANET attīstībā svarīgāka par šīm divām tikšanās reizēm bija neformālāka un brīvāka absolventu kopiena, ko sauca par tīkla darba grupu (NWG). IMP apakštīkls ļāva jebkuram tīkla resursdatoram droši piegādāt ziņojumu jebkuram citam; NWG mērķis bija izstrādāt kopīgu valodu vai valodu kopu, ko saimnieki varētu izmantot saziņai. Viņi tos sauca par "uzņēmēja protokoliem". Nosaukumu “protokols”, kas aizgūts no diplomātiem, 1965. gadā pirmo reizi tīkliem izmantoja Roberts un Toms Merils, lai aprakstītu gan datu formātu, gan algoritmiskās darbības, kas nosaka, kā divi datori sazinās viens ar otru.

NWG neformālā, bet efektīvā Stīva Krokera no UCLA vadībā sāka regulāri tikties 1969. gada pavasarī, aptuveni sešus mēnešus pirms pirmā IMP. Dzimis un audzis Losandželosas apgabalā, Krokers apmeklēja Van Nuys vidusskolu un bija tikpat vecs kā divi viņa nākamie NWG grupas biedri Vints Serfs un Džons Postels. Lai fiksētu dažu grupas sanāksmju rezultātus, Krokers izstrādāja vienu no ARPANET kultūras (un nākotnes interneta) stūrakmeņiem, pieprasot komentārus [darba priekšlikums] (RFC). Viņa RFC 1, kas publicēts 7. gada 1969. aprīlī un izplatīts visiem turpmākajiem ARPANET mezgliem, izmantojot klasisko pastu, apkopoja grupas agrīnās diskusijas par resursdatora protokola programmatūras dizainu. RFC 3 versijā Crocker turpināja aprakstu, ļoti neskaidri definējot visu turpmāko RFC projektēšanas procesu:

Komentārus labāk sūtīt laicīgi, nekā veidot perfektus. Tiek pieņemti filozofiski viedokļi bez piemēriem vai citas specifikas, konkrēti priekšlikumi vai ieviešanas tehnoloģijas bez ievada apraksta vai kontekstuālajiem skaidrojumiem, konkrēti jautājumi bez mēģinājumiem uz tiem atbildēt. NWG piezīmes minimālais garums ir viens teikums. Mēs ceram veicināt apmaiņu un diskusijas par neformālām idejām.

Tāpat kā piedāvājuma pieprasījums (RFQ), kas ir standarta veids, kā pieprasīt piedāvājumus par valsts līgumiem, RFC atzinīgi novērtēja atsauksmes, taču atšķirībā no piedāvājuma pieprasījuma tas arī aicināja dialogu. Ikviens izplatītajā NWG kopienā var iesniegt RFC un izmantot šo iespēju, lai debatētu, apšaubītu vai kritizētu iepriekšējo priekšlikumu. Protams, tāpat kā jebkurā kopienā, daži viedokļi tika vērtēti augstāk par citiem, un pirmajās dienās Krokera un viņa domubiedru galvenās grupas viedokļiem bija ļoti liela autoritāte. 1971. gada jūlijā Krokers pameta UCLA, vēl būdams maģistrants, lai ieņemtu IPTO programmas vadītāja amatu. Tā kā viņa rīcībā bija galvenās pētniecības dotācijas no ARPA, viņam, apzināti vai neapzināti, bija nenoliedzama ietekme.

Jon Postel, Steve Crocker un Vint Cerf ir klasesbiedri un kolēģi NWG; vēlākos gados

Sākotnējais NWG plāns paredzēja divus protokolus. Attālā pieteikšanās (telnet) ļāva vienam datoram darboties kā terminālim, kas savienots ar cita operētājsistēmu, paplašinot jebkuras ar ARPANET savienotas sistēmas interaktīvo vidi, sadalot laiku tūkstošiem kilometru jebkuram tīkla lietotājam. FTP failu pārsūtīšanas protokols ļāva vienam datoram pārsūtīt failu, piemēram, noderīgu programmu vai datu kopu, uz citas sistēmas krātuvi vai no tās. Tomēr pēc Robertsa uzstājības NWG pievienoja trešo pamata protokolu, lai atbalstītu šos divus, izveidojot pamata savienojumu starp diviem saimniekiem. To sauca par tīkla vadības programmu (NCP). Tīklam tagad bija trīs abstrakcijas slāņi - pakešu apakštīkls, ko pārvalda IMP pašā apakšā, resursdatora-host sakari, ko nodrošina NCP, un lietojumprogrammu protokoli (FTP un telnet) augšpusē.

Neveiksme?

Tikai 1971. gada augustā NCP tika pilnībā definēts un ieviests visā tīklā, kas tajā laikā sastāvēja no piecpadsmit mezgliem. Drīz vien sekoja telnet protokola ieviešana, un pirmā stabilā FTP definīcija parādījās gadu vēlāk, 1972. gada vasarā. Ja mēs novērtētu ARPANET stāvokli tajā laikā, dažus gadus pēc tā pirmās palaišanas, tas varētu būt uzskatīja par neveiksmi salīdzinājumā ar sapni par resursu atdalīšanu, ko Likliders bija paredzējis un īstenojis viņa protežē Roberts Teilors.

Iesācējiem bija vienkārši grūti izdomāt, kādi resursi pastāv tiešsaistē, ko mēs varētu izmantot. Tīkla informācijas centrā tika izmantots brīvprātīgas līdzdalības modelis – katram mezglam bija jāsniedz atjaunināta informācija par datu un programmu pieejamību. Lai gan visi gūtu labumu no šādas darbības, nevienam atsevišķam mezglam bija maz motivācijas reklamēt vai nodrošināt piekļuvi saviem resursiem, nemaz nerunājot par jaunākās dokumentācijas vai padomu sniegšanu. Tāpēc NIC neizdevās kļūt par tiešsaistes direktoriju. Iespējams, tā vissvarīgākā funkcija pirmajos gados bija nodrošināt pieaugoša RFC kopuma elektronisku mitināšanu.

Pat ja, teiksim, Alise no UCLA zināja par noderīga resursa esamību MIT, parādījās nopietnāks šķērslis. Telnet ļāva Alisei piekļūt MIT pieteikšanās ekrānam, bet ne tālāk. Lai Alise faktiski varētu piekļūt programmai MIT, viņai vispirms būtu jāvienojas bezsaistē ar MIT, lai izveidotu kontu savā datorā, kas parasti prasīja papīra veidlapu aizpildīšanu abās iestādēs un finansēšanas līgumu, lai par to samaksātu. MIT datoru resursu izmantošana. Un aparatūras un sistēmas programmatūras nesaderības dēļ starp mezgliem failu pārsūtīšanai bieži nebija lielas jēgas, jo jūs savā datorā nevarēja palaist programmas no attāliem datoriem.

Ironiski, ka visnozīmīgākie resursu koplietošanas panākumi bija nevis interaktīvās laika dalīšanas jomā, kurai tika izveidots ARPANET, bet gan vecmodīgas neinteraktīvās datu apstrādes jomā. UCLA pievienoja tīklam savu dīkstāves IBM 360/91 pakešu apstrādes iekārtu un sniedza konsultācijas pa tālruni, lai atbalstītu attālos lietotājus, radot ievērojamus ieņēmumus datoru centram. ARPA sponsorētais ILLIAC IV superdators Ilinoisas Universitātē un Datacomputer Amerikas Datoru korporācijā Kembridžā arī atrada attālos klientus, izmantojot ARPANET.

Taču visi šie projekti ne tuvu neļāva pilnībā izmantot tīklu. 1971. gada rudenī ar 15 resursdatoriem tiešsaistē, tīkls kopumā pārraidīja vidēji 45 miljonus bitu uz vienu mezglu jeb 520 b/s, izmantojot AT&T nomāto līniju tīklu ar ātrumu 50 000 b/s. Turklāt lielākā daļa šīs trafika bija testa trafiks, ko ģenerēja UCLA tīkla mērīšanas centrs. Neatkarīgi no dažu sākotnējo lietotāju entuziasma (piemēram, Stīvs Kara, PDP-10 ikdienas lietotājs Jūtas Universitātē Palo Alto), ARPANET notika maz. No mūsdienu perspektīvas, iespējams, visinteresantākā attīstība bija projekta Guttenberg digitālās bibliotēkas atklāšana 1971. gada decembrī, ko organizēja Maikls Hārts, Ilinoisas universitātes students.

Taču drīz vien ARPANET no apsūdzībām par sabrukšanu paglāba trešais lietojumprogrammas protokols - maza lieta, ko sauc par e-pastu.

Ko vēl lasīt

• Dženeta Abate, Interneta izgudrošana (1999)
• Keitija Hafnere un Metjū Lions, Kur burvji paliek vēlu: Interneta izcelsme (1996)

Avots: www.habr.com