Gambar rajah rangkaian komputer ARPA untuk Jun 1967. Bulatan kosong ialah komputer dengan akses dikongsi, bulatan dengan garisan ialah terminal untuk seorang pengguna
Artikel lain dalam siri ini:
- Sejarah relay
- Sejarah komputer elektronik
- Sejarah transistor
- sejarah internet
Menjelang akhir tahun 1966 dengan wang ARPA, beliau melancarkan projek untuk menyambungkan banyak komputer ke dalam satu sistem, diilhamkan oleh idea "Β» .
Taylor memindahkan tanggungjawab untuk pelaksanaan projek ke tangan yang berkebolehan . Pada tahun berikutnya, Roberts membuat beberapa keputusan kritikal yang akan bergema di seluruh seni bina teknikal dan budaya ARPANET dan penggantinya, dalam beberapa kes untuk beberapa dekad yang akan datang. Keputusan pertama yang penting, walaupun tidak dalam kronologi, adalah penentuan mekanisme untuk menghalakan mesej dari satu komputer ke komputer yang lain.
masalah
Jika komputer A ingin menghantar mesej ke komputer B, bagaimanakah mesej itu boleh mencari laluan dari satu ke yang lain? Secara teori, anda boleh membenarkan setiap nod dalam rangkaian komunikasi berkomunikasi dengan setiap nod lain dengan menyambungkan setiap nod ke setiap nod dengan kabel fizikal. Untuk berkomunikasi dengan B, komputer A hanya akan menghantar mesej di sepanjang kabel keluar yang menyambungkannya ke B. Rangkaian sedemikian dipanggil rangkaian mesh. Walau bagaimanapun, untuk mana-mana saiz rangkaian yang ketara, pendekatan ini menjadi tidak praktikal dengan cepat kerana bilangan sambungan meningkat apabila kuasa dua bilangan nod (sebagai tepat (n2 - n)/2).
Oleh itu, beberapa cara untuk membina laluan mesej diperlukan, yang, apabila tiba mesej di nod perantaraan, akan menghantarnya lebih jauh ke sasaran. Pada awal 1960-an, terdapat dua pendekatan asas untuk menyelesaikan masalah ini. Yang pertama ialah kaedah stor-dan-forward penukaran mesej. Pendekatan ini digunakan oleh sistem telegraf. Apabila mesej tiba di nod perantaraan, ia disimpan sementara di sana (biasanya dalam bentuk pita kertas) sehingga ia boleh dihantar lebih jauh ke sasaran, atau ke pusat perantaraan lain yang terletak lebih dekat dengan sasaran.
Kemudian telefon datang dan pendekatan baru diperlukan. Kelewatan beberapa minit selepas setiap ujaran yang dibuat melalui telefon, yang perlu ditafsirkan dan dihantar ke destinasinya, akan memberikan perasaan perbualan dengan rakan bicara yang terletak di Marikh. Sebaliknya, telefon menggunakan pensuisan litar. Pemanggil memulakan setiap panggilan dengan menghantar mesej khas yang menunjukkan siapa yang ingin dihubungi. Mula-mula mereka melakukan ini dengan bercakap dengan operator, dan kemudian mendail nombor, yang diproses oleh peralatan automatik pada papan suis. Pengendali atau peralatan mewujudkan sambungan elektrik khusus antara pemanggil dan pihak yang dipanggil. Dalam kes panggilan jarak jauh, ini mungkin memerlukan beberapa lelaran yang menyambungkan panggilan melalui berbilang suis. Setelah sambungan diwujudkan, perbualan itu sendiri boleh dimulakan, dan sambungan kekal sehingga salah satu pihak mengganggunya dengan menutup telefon.
Komunikasi digital, yang diputuskan untuk digunakan dalam ARPANET untuk menyambungkan komputer yang berfungsi mengikut skema , menggunakan ciri kedua-dua telegraf dan telefon. Di satu pihak, mesej data dihantar dalam paket yang berasingan, seperti pada telegraf, dan bukannya sebagai perbualan berterusan di telefon. Walau bagaimanapun, mesej ini mungkin mempunyai saiz yang berbeza untuk tujuan yang berbeza, daripada arahan konsol dengan panjang beberapa aksara, kepada fail data besar yang dipindahkan dari satu komputer ke komputer yang lain. Jika fail telah ditangguhkan dalam transit, tiada siapa yang mengadu mengenainya. Tetapi interaktiviti jauh memerlukan respons pantas, seperti panggilan telefon.
Satu perbezaan penting antara rangkaian data komputer di satu pihak, dan telefon dan telegraf di pihak yang lain, adalah kepekaan terhadap ralat dalam data yang diproses oleh mesin. Perubahan atau kehilangan semasa penghantaran satu aksara dalam telegram, atau kehilangan sebahagian daripada perkataan dalam perbualan telefon hampir tidak boleh mengganggu komunikasi dua orang secara serius. Tetapi jika bunyi pada talian menukar satu bit daripada 0 kepada 1 dalam arahan yang dihantar ke komputer jauh, ia boleh mengubah sepenuhnya maksud arahan itu. Oleh itu, setiap mesej perlu disemak untuk ralat dan marah jika ada yang ditemui. Tayangan semula sedemikian akan menjadi terlalu mahal untuk mesej yang besar dan lebih berkemungkinan menyebabkan ralat kerana ia mengambil masa yang lebih lama untuk dihantar.
Penyelesaian kepada masalah ini datang melalui dua peristiwa bebas yang berlaku pada tahun 1960, tetapi yang datang kemudian disedari terlebih dahulu oleh Larry Roberts dan ARPA.
Mesyuarat
Pada musim luruh tahun 1967, Roberts tiba di Gatlinburg, Tennessee, dari luar puncak hutan Great Smoky Mountains, untuk menyampaikan dokumen yang menerangkan rancangan rangkaian ARPA. Beliau telah bekerja di Pejabat Teknologi Pemprosesan Maklumat (IPTO) selama hampir setahun, tetapi banyak butiran projek rangkaian masih sangat kabur, termasuk penyelesaian kepada masalah penghalaan. Selain daripada rujukan yang samar-samar kepada blok dan saiznya, satu-satunya rujukan kepadanya dalam karya Roberts ialah kenyataan ringkas dan mengelak pada penghujungnya: "Nampaknya perlu untuk mengekalkan talian komunikasi yang digunakan secara berselang-seli untuk mendapatkan respons dalam satu persepuluh hingga satu. kali kedua diperlukan untuk operasi interaktif. Ini sangat mahal dari segi sumber rangkaian, dan melainkan kita boleh membuat panggilan dengan lebih pantas, penukaran mesej dan penumpuan akan menjadi sangat penting untuk peserta rangkaian.β Jelas sekali, pada masa itu, Roberts masih belum memutuskan sama ada untuk meninggalkan pendekatan yang telah digunakannya dengan Tom Marrill pada tahun 1965, iaitu menyambungkan komputer melalui rangkaian telefon tersuis menggunakan autodail.
Secara kebetulan, seorang lagi hadir pada simposium yang sama dengan idea yang lebih baik untuk menyelesaikan masalah penghalaan dalam rangkaian data. Roger Scantlebury menyeberangi Atlantik, tiba dari Makmal Fizikal Kebangsaan British (NPL) dengan laporan. Scantlebury mengetepikan Roberts selepas laporannya dan memberitahunya tentang ideanya. . Teknologi ini dibangunkan oleh bosnya di NPL, Donald Davis. Di Amerika Syarikat, pencapaian dan sejarah Davis kurang diketahui, walaupun pada musim gugur 1967 kumpulan Davis di NPL sekurang-kurangnya setahun mendahului ARPA dengan idea-ideanya.
Davis, seperti kebanyakan perintis awal pengkomputeran elektronik, adalah seorang ahli fizik melalui latihan. Dia lulus dari Imperial College London pada tahun 1943 pada usia 19 tahun dan segera direkrut ke dalam program senjata nuklear rahsia yang diberi nama kod. . Di sana dia menyelia sepasukan kalkulator manusia yang menggunakan kalkulator mekanikal dan elektrik untuk cepat menghasilkan penyelesaian berangka kepada masalah yang berkaitan dengan pelakuran nuklear (penyelianya ialah , seorang ahli fizik ekspatriat Jerman yang pada masa itu sudah mula memindahkan rahsia senjata nuklear ke USSR). Selepas perang, dia mendengar daripada ahli matematik John Womersley tentang projek yang dipimpinnya di NPL - ia adalah penciptaan komputer elektronik yang sepatutnya melakukan pengiraan yang sama pada kelajuan yang lebih tinggi. dipanggil ACE, "enjin pengkomputeran automatik".
Davis melompat pada idea itu dan menandatangani NPL secepat mungkin. Setelah menyumbang kepada reka bentuk terperinci dan pembinaan komputer ACE, beliau terus terlibat dalam bidang pengkomputeran sebagai peneraju penyelidikan di NPL. Pada tahun 1965 dia kebetulan berada di AS untuk mesyuarat profesional yang berkaitan dengan kerjanya dan menggunakan peluang itu untuk melawat beberapa tapak komputer perkongsian masa yang besar untuk melihat apa yang menjadi kekecohan. Dalam persekitaran pengkomputeran British, perkongsian masa dalam pengertian Amerika iaitu perkongsian interaktif komputer oleh berbilang pengguna tidak diketahui. Sebaliknya, perkongsian masa bermakna mengagihkan beban kerja komputer di antara beberapa program pemprosesan kelompok (supaya, sebagai contoh, satu program akan berfungsi manakala yang lain sedang sibuk membaca pita). Kemudian pilihan ini akan dipanggil multiprogramming.
Pengembaraan Davis membawanya ke Projek MAC di MIT, Projek JOSS di RAND Corporation di California, dan Sistem Perkongsian Masa Dartmouth di New Hampshire. Dalam perjalanan pulang, salah seorang rakannya mencadangkan mengadakan bengkel perkongsian untuk mendidik masyarakat British tentang teknologi baharu yang mereka pelajari di AS. Davis bersetuju, dan menjadi tuan rumah kepada ramai tokoh terkemuka dalam bidang pengkomputeran Amerika, termasuk (pencipta "Sistem Perkongsian Masa Interoperable" di MIT) dan Larry Roberts sendiri.
Semasa seminar itu (atau mungkin sejurus selepas itu), Davis terpegun dengan idea bahawa falsafah perkongsian masa boleh digunakan pada talian komunikasi komputer, bukan hanya pada komputer itu sendiri. Komputer perkongsian masa memberikan setiap pengguna sedikit masa CPU dan kemudian beralih kepada yang lain, memberikan setiap pengguna ilusi mempunyai komputer interaktif mereka sendiri. Begitu juga, dengan memotong setiap mesej kepada kepingan bersaiz standard, yang Davis panggil "paket," satu saluran komunikasi boleh dikongsi di kalangan banyak komputer atau pengguna komputer tunggal. Selain itu, ia akan menyelesaikan semua aspek penghantaran data yang suis telefon dan telegraf tidak sesuai. Pengguna yang mengendalikan terminal interaktif menghantar arahan pendek dan menerima balasan pendek tidak akan disekat oleh pemindahan fail yang besar kerana pemindahan akan dipecahkan kepada banyak paket. Sebarang rasuah dalam mesej besar sedemikian akan menjejaskan satu paket, yang boleh dihantar semula dengan mudah untuk melengkapkan mesej.
Davis menerangkan ideanya dalam makalah 1966 yang tidak diterbitkan, "Cadangan untuk Rangkaian Komunikasi Digital." Pada masa itu, rangkaian telefon yang paling maju berada di ambang suis pengkomputeran, dan Davis mencadangkan memasukkan pensuisan paket ke dalam rangkaian telefon generasi akan datang, mewujudkan rangkaian komunikasi jalur lebar tunggal yang mampu melayani pelbagai permintaan, daripada panggilan telefon mudah kepada jarak jauh. akses kepada komputer. Pada masa itu, Davis telah dinaikkan pangkat kepada pengurus NPL dan membentuk kumpulan komunikasi digital di bawah Scantlebury untuk melaksanakan projeknya dan mencipta demo yang berfungsi.
Pada tahun yang membawa kepada persidangan Gatlinburg, pasukan Scantlebury telah menyelesaikan semua butiran untuk mencipta rangkaian bertukar paket. Kegagalan nod tunggal boleh diselamatkan oleh penghalaan adaptif yang boleh mengendalikan berbilang laluan ke destinasi, dan kegagalan paket tunggal boleh ditangani dengan menghantarnya semula. Simulasi dan analisis mengatakan bahawa saiz paket optimum ialah 1000 bait - jika anda menjadikannya lebih kecil, maka penggunaan lebar jalur bagi baris untuk metadata dalam pengepala akan menjadi terlalu banyak, lebih banyak lagi - dan masa tindak balas untuk pengguna interaktif akan meningkat terlalu kerap kerana mesej yang besar.
Kerja Scantlebury termasuk butiran seperti format pakej...
...dan analisis kesan saiz paket pada kependaman rangkaian.
Sementara itu, pencarian Davis dan Scantlebury membawa kepada penemuan kertas penyelidikan terperinci yang dilakukan oleh seorang lagi warga Amerika yang telah mengemukakan idea yang sama beberapa tahun sebelum mereka. Tetapi pada masa yang sama , seorang jurutera elektrik di RAND Corporation, tidak memikirkan sama sekali tentang keperluan pengguna komputer yang berkongsi masa. RAND ialah badan pemikir yang dibiayai Jabatan Pertahanan di Santa Monica, California, yang dicipta selepas Perang Dunia II untuk menyediakan perancangan jangka panjang dan analisis masalah strategik untuk tentera. Matlamat Baran adalah untuk menangguhkan perang nuklear dengan mewujudkan rangkaian komunikasi ketenteraan yang sangat dipercayai yang mampu bertahan walaupun serangan nuklear berskala besar. Rangkaian sedemikian akan menjadikan serangan awal oleh USSR menjadi kurang menarik, kerana ia akan menjadi sangat sukar untuk memusnahkan keupayaan AS untuk menyerang beberapa titik sensitif sebagai tindak balas. Untuk melakukan ini, Baran mencadangkan sistem yang memecahkan mesej kepada apa yang dipanggilnya blok mesej yang boleh dihantar secara bebas merentasi rangkaian nod berlebihan dan kemudian dipasang bersama pada titik akhir.
ARPA mempunyai akses kepada laporan besar Baran untuk RAND, tetapi kerana ia tidak berkaitan dengan komputer interaktif, kepentingannya kepada ARPANET tidak jelas. Roberts dan Taylor, nampaknya, tidak pernah menyedari mereka. Sebaliknya, hasil daripada satu peluang pertemuan, Scantlebury menyerahkan segala-galanya kepada Roberts di atas pinggan perak: mekanisme pensuisan yang direka dengan baik, kebolehgunaan kepada masalah mencipta rangkaian komputer interaktif, bahan rujukan daripada RAND, dan juga nama "pakej". Kerja NPL juga meyakinkan Roberts bahawa kelajuan yang lebih tinggi diperlukan untuk menyediakan kapasiti yang baik, jadi dia menaik taraf rancangannya kepada pautan 50 Kbps. Untuk mencipta ARPANET, bahagian asas masalah penghalaan telah diselesaikan.
Benar, terdapat versi lain tentang asal usul idea penukaran paket. Roberts kemudian mendakwa bahawa dia sudah mempunyai pemikiran yang sama di kepalanya, terima kasih kepada kerja rakannya, Len Kleinrock, yang didakwa menggambarkan konsep itu pada tahun 1962, dalam disertasi kedoktorannya mengenai rangkaian komunikasi. Walau bagaimanapun, adalah sangat sukar untuk mengeluarkan idea sedemikian daripada kerja ini, dan selain itu, saya tidak dapat mencari sebarang bukti lain untuk versi ini.
Rangkaian yang tidak pernah wujud
Seperti yang kita dapat lihat, dua pasukan mendahului ARPA dalam membangunkan pensuisan paket, teknologi yang terbukti sangat berkesan sehingga kini menjadi asas kepada hampir semua komunikasi. Mengapakah ARPANET merupakan rangkaian penting pertama yang menggunakannya?
Ini semua tentang kehalusan organisasi. ARPA tidak mempunyai kebenaran rasmi untuk mencipta rangkaian komunikasi, tetapi terdapat sebilangan besar pusat penyelidikan sedia ada dengan komputer mereka sendiri, budaya moral "bebas" yang boleh dikatakan tanpa pengawasan, dan wang yang melimpah ruah. Permintaan asal Taylor pada 1966 untuk dana untuk mencipta ARPANET memerlukan $1 juta, dan Roberts terus membelanjakan sebanyak itu setiap tahun dari tahun 1969 dan seterusnya untuk mendapatkan rangkaian dan berjalan. Pada masa yang sama, bagi ARPA, wang sedemikian adalah perubahan kecil, jadi tiada seorang pun ketuanya bimbang tentang apa yang dilakukan Roberts dengannya, selagi ia boleh dikaitkan dengan keperluan pertahanan negara.
Baran di RAND tidak mempunyai kuasa mahupun kuasa untuk melakukan apa-apa. Kerja beliau adalah semata-mata penerokaan dan analitikal, dan boleh digunakan untuk pertahanan jika dikehendaki. Pada tahun 1965, RAND sebenarnya mengesyorkan sistemnya kepada Tentera Udara, yang bersetuju bahawa projek itu berdaya maju. Tetapi pelaksanaannya terletak di bahu Agensi Komunikasi Pertahanan, dan mereka tidak begitu memahami komunikasi digital. Baran meyakinkan pihak atasannya di RAND bahawa adalah lebih baik untuk menarik balik cadangan ini daripada membenarkan ia dilaksanakan walau bagaimanapun dan merosakkan reputasi komunikasi digital yang diedarkan.
Davis, sebagai ketua NPL, mempunyai kuasa yang jauh lebih besar daripada Baran, tetapi bajet yang lebih ketat daripada ARPA, dan dia tidak mempunyai rangkaian komputer penyelidikan sosial dan teknikal siap sedia. Dia berjaya mencipta prototaip rangkaian bertukar paket tempatan (hanya terdapat satu nod, tetapi banyak terminal) di NPL pada akhir 1960-an, dengan bajet sederhana Β£120 dalam tempoh tiga tahun. ARPANET membelanjakan kira-kira separuh daripada jumlah itu setiap tahun untuk operasi dan penyelenggaraan pada setiap satu daripada banyak nod rangkaian, tidak termasuk pelaburan awal dalam perkakasan dan perisian. Organisasi yang mampu mewujudkan rangkaian penukaran paket British berskala besar ialah Pejabat Pos British, yang menguruskan rangkaian telekomunikasi di negara ini, kecuali perkhidmatan pos itu sendiri. Davis berjaya menarik minat beberapa pegawai berpengaruh dengan ideanya untuk rangkaian digital bersatu pada skala nasional, tetapi dia tidak dapat mengubah hala tuju sistem yang begitu besar.
Licklider, melalui gabungan nasib dan perancangan, menemui rumah hijau yang sempurna di mana rangkaian intergalaksinya boleh berkembang. Pada masa yang sama, ia tidak boleh dikatakan bahawa segala-galanya kecuali penukaran paket datang kepada wang. Perlaksanaan idea juga memainkan peranan. Selain itu, beberapa keputusan reka bentuk penting lain membentuk semangat ARPANET. Oleh itu, seterusnya kita akan melihat bagaimana tanggungjawab diagihkan antara komputer yang menghantar dan menerima mesej, dan rangkaian di mana mereka menghantar mesej ini.
Apa lagi yang perlu dibaca
- Janet Abbate, Mencipta Internet (1999)
- Katie Hafner dan Matthew Lyon, Tempat Wizards Berjaga Lewat (1996)
- Leonard Kleinrock, "Sejarah Awal Internet," Majalah Komunikasi IEEE (Ogos 2010)
- Arthur Norberg dan Julie O'Neill, Mengubah Teknologi Komputer: Pemprosesan Maklumat untuk Pentagon, 1962-1986 (1996)
- M. Mitchell Waldrop, The Dream Machine: JCR Licklider and the Revolution That Made Computing Personal (2001)
Sumber: www.habr.com