Oto historia powstania ARPANET-u, rewolucyjnego poprzednika Internetu, opowiedziana przez uczestników wydarzeń
Po przybyciu do Instytutu Bolter Hall na Uniwersytecie Kalifornijskim w Los Angeles (UCLA) wspiąłem się po schodach na trzecie piętro w poszukiwaniu pokoju nr 3420. A potem w to wszedłem. Z korytarza nie wydawała się niczym specjalnym.
Ale 50 lat temu, 29 października 1969 roku, wydarzyło się coś monumentalnego. Absolwent Charlie Cline, siedząc przy terminalu teletypu ITT, dokonał pierwszego cyfrowego transferu danych dla Billa Duvalla, naukowca siedzącego przy innym komputerze w Instytucie Badawczym Stanford (dziś znanym jako SRI International), w zupełnie innej części Kalifornii. Tak zaczęła się ta historia , małej sieci komputerów akademickich, która stała się prekursorem Internetu.
Nie można powiedzieć, że w tamtym czasie ten krótki akt transmisji danych zagrzmiał na cały świat. Nawet Cline i Duvall nie mogli w pełni docenić ich osiągnięcia: „Nie pamiętam nic szczególnego z tej nocy i na pewno nie zdawałem sobie wtedy sprawy, że zrobiliśmy coś wyjątkowego” – mówi Cline. Jednak ich połączenie stało się dowodem na wykonalność koncepcji, która ostatecznie zapewniła dostęp do niemal wszystkich informacji na świecie każdemu posiadaczowi komputera.
Obecnie wszystko, od smartfonów po automatyczne bramy garażowe, jest węzłami sieci wywodzącej się z tej, którą Cline i Duvall testowali tego dnia. A historii o tym, jak ustalili pierwsze zasady przenoszenia bajtów po świecie, warto posłuchać – zwłaszcza gdy sami ją opowiadają.
„Żeby to się więcej nie powtórzyło”
W 1969 r. wiele osób pomogło Cline’owi i Duvallowi dokonać przełomu wieczorem 29 października – w tym profesor z UCLA , z którym oprócz Cline’a i Duvalla rozmawiałem z okazji 50. rocznicy. Tak powiedział Kleinrock, który nadal pracuje na uniwersytecie w pewnym sensie było to dziecko zimnej wojny. Kiedy w październiku 1957 r. Sowieci mignął na niebie nad Stanami Zjednoczonymi, fala uderzeniowa z niego przeszła zarówno przez społeczność naukową, jak i establishment polityczny.
Pokój nr 3420, odrestaurowany w całej okazałości z 1969 roku
Wystrzelenie Sputnika „zaskoczyło Stany Zjednoczone ze spuszczonymi spodniami, a Eisenhower powiedział: «Nie pozwólcie, żeby to się więcej powtórzyło»” – wspomina Kleinrock podczas naszej rozmowy w pokoju 3420, obecnie znanym jako Centrum Historii Internetu. Kleinrocka. „Dlatego w styczniu 1958 roku założył Agencję Zaawansowanych Projektów Badawczych, ARPA, w ramach Departamentu Obrony, aby wspierać STEM – nauki ścisłe studiowane na amerykańskich uniwersytetach i laboratoriach badawczych”.
W połowie lat sześćdziesiątych ARPA zapewniła fundusze na budowę dużych komputerów używanych przez badaczy na uniwersytetach i zespoły doradcze w całym kraju. Dyrektorem finansowym ARPA był Bob Taylor, kluczowa postać w historii komputerów, który później kierował laboratorium PARC w firmie Xerox. W ARPA niestety stało się dla niego jasne, że wszystkie te komputery mówiły różnymi językami i nie wiedziały, jak się ze sobą komunikować.
Taylor nie znosił konieczności używania różnych terminali do łączenia się z różnymi zdalnymi komputerami badawczymi, z których każdy działał na własnej, dedykowanej linii. Jego biuro było wypełnione telegrafami.
W 1969 roku takie terminale dalekopisowe były integralną częścią urządzeń komputerowych
„Powiedziałem, stary, to oczywiste, co należy zrobić. Zamiast trzech terminali powinien istnieć jeden, który można dojechać tam, gdzie jest potrzebny” – Taylor powiedział New York Times w 1999 roku. „Ten pomysł to ARPANET.”
Taylor miał także bardziej praktyczne powody, aby chcieć stworzyć sieć. Stale otrzymywał prośby od badaczy z całego kraju o sfinansowanie zakupu większego i szybszego . Wiedział, że znaczna część mocy obliczeniowej finansowanej przez rząd jest niewykorzystana, wyjaśnia Kleinrock. Na przykład badacz może maksymalizować możliwości systemu komputerowego w SRIin w Kalifornii, podczas gdy w tym samym czasie komputer mainframe w MIT może stać bezczynnie, powiedzmy po godzinach pracy na wschodnim wybrzeżu.
Może być też tak, że komputer mainframe zawiera w jednym miejscu oprogramowanie, które może być przydatne w innych miejscach — na przykład pierwsze oprogramowanie graficzne finansowane przez ARPA na Uniwersytecie Utah. Bez takiej sieci „jeśli będę na Uniwersytecie Kalifornijskim w Los Angeles i będę chciał zajmować się grafiką, poproszę ARPA, aby kupiła mi tę samą maszynę” – mówi Kleinrock. „Wszyscy potrzebowali wszystkiego.” W 1966 roku ARPA była już zmęczona takimi żądaniami.
Leonarda Kleinrocka
Problem polegał na tym, że wszystkie te komputery mówiły różnymi językami. W Pentagonie informatycy Taylora wyjaśnili, że wszystkie te komputery badawcze korzystają z różnych zestawów kodów. Nie było wspólnego języka sieciowego ani protokołu, za pomocą którego komputery znajdujące się daleko od siebie mogłyby łączyć się i udostępniać treści lub zasoby.
Wkrótce sytuacja się zmieniła. Taylor przekonał dyrektora ARPA Charlesa Hertzfielda do zainwestowania miliona dolarów w rozwój nowej sieci łączącej komputery z MIT, UCLA, SRI i innych miejsc. Hertzfield uzyskał pieniądze, pobierając je z programu badań nad rakietami balistycznymi. Departament Obrony uzasadniał ten koszt faktem, że ARPA miała za zadanie stworzyć „przetrwającą” sieć, która będzie działać nawet po zniszczeniu jednej z jej części – na przykład w wyniku ataku nuklearnego.
ARPA zatrudniła Larry'ego Robertsa, starego przyjaciela Kleinrocka z MIT, do zarządzania projektami ARPANET. Roberts sięgnął do prac brytyjskiego informatyka Donalda Davisa i Amerykanina Paula Barana oraz wynalezionych przez nich technologii transmisji danych.
Wkrótce Roberts zaprosił Kleinrocka do pracy nad teoretyczną częścią projektu. O transmisji danych w sieciach myślał już od 1962 roku, kiedy był jeszcze na MIT.
„Jako student MIT postanowiłem zmierzyć się z następującym problemem: otaczają mnie komputery, ale one nie wiedzą, jak się ze sobą komunikować i wiem, że prędzej czy później będą musiały” – Kleinrock mówi. – I nikt nie był zaangażowany w to zadanie. Wszyscy studiowali teorię informacji i kodowania”.
Głównym wkładem Kleinrocka w ARPANET było . W tamtych czasach linie były analogowe i można je było dzierżawić od AT&T. Działały poprzez przełączniki, co oznaczało, że centralny przełącznik ustanawiał dedykowane połączenie między nadawcą a odbiorcą, niezależnie od tego, czy były to dwie osoby rozmawiające przez telefon, czy terminal łączący się ze zdalnym komputerem mainframe. Na tych liniach dużo czasu spędzano w czasie bezczynności – kiedy nikt nie wypowiadał słów ani nie przesyłał bitów.
Rozprawa Kleinrocka na MIT przedstawiła koncepcje, na których opierał się projekt ARPANET.
Kleinrock uznał to za szalenie nieefektywny sposób komunikacji między komputerami. Teoria kolejkowania umożliwiła dynamiczne dzielenie linii komunikacyjnych pomiędzy pakietami danych z różnych sesji komunikacyjnych. Kiedy jeden strumień pakietów zostanie przerwany, inny strumień może korzystać z tego samego kanału. Pakiety tworzące jedną sesję danych (powiedzmy jedną wiadomość e-mail) mogą dotrzeć do odbiorcy czterema różnymi trasami. Jeśli jedna trasa zostanie zamknięta, sieć będzie przekierowywać pakiety przez inną.
Podczas naszej rozmowy w pokoju 3420 Kleinrock pokazał mi swoją pracę dyplomową oprawioną na czerwono na jednym ze stołów. Wyniki swoich badań opublikował w formie książkowej w 1964 r.
W tak nowym typie sieci ruchem danych kierował nie centralny przełącznik, ale urządzenia zlokalizowane w węzłach sieci. W 1969 roku urządzenia te nazwano , „procedury obsługi komunikatów interfejsu”. Każda taka maszyna była zmodyfikowaną, wytrzymałą wersją komputera Honeywell DDP-516, która zawierała specjalny sprzęt do zarządzania siecią.
Kleinrock dostarczył pierwszy IMP do UCLA w pierwszy poniedziałek września 1969 roku. Dziś stoi monolitycznie w rogu pokoju 3420 w Bolter Hall, gdzie przywrócono mu pierwotny wygląd, taki jaki miał podczas przetwarzania pierwszych transmisji internetowych 50 lat temu.
„15-godzinne dni pracy każdego dnia”
Jesienią 1969 roku Charlie Cline był studentem, który próbował zdobyć tytuł inżyniera. Jego grupa została przeniesiona do projektu ARPANET po tym, jak Kleinrock otrzymał fundusze rządowe na rozwój sieci. W sierpniu Kline i inni aktywnie pracowali nad przygotowaniem oprogramowania dla komputera mainframe Sigma 7 do współpracy z IMP. Ponieważ nie istniał standardowy interfejs komunikacyjny między komputerami a urządzeniami IMP — Bob Metcalfe i David Boggs wynaleźli Ethernet dopiero w 1973 r. — zespół stworzył od podstaw 5-metrowy kabel do komunikacji między komputerami. Teraz do wymiany informacji potrzebowali już tylko innego komputera.
Charliego Cline’a
Drugim ośrodkiem badawczym, który otrzymał IMP, był SRI (stało się to na początku października). Dla Billa Duvalla wydarzenie to zapoczątkowało przygotowania do pierwszego transferu danych z UCLA do SRI za pomocą urządzenia SDS 940. Powiedział, że zespoły w obu instytucjach ciężko pracowały, aby pierwszy pomyślny transfer danych odbył się do 21 października.
„Przystąpiłem do projektu, opracowałem i wdrożyłem wymagane oprogramowanie. Był to rodzaj procesu, który czasami ma miejsce przy tworzeniu oprogramowania – 15 godzin dziennie każdego dnia, aż do zakończenia pracy” – wspomina.
Wraz ze zbliżaniem się Halloween tempo rozwoju obu instytucji przyspiesza. A zespoły były gotowe jeszcze przed terminem.
„Teraz mieliśmy dwa węzły, dzierżawiliśmy linię od AT&T i spodziewaliśmy się niesamowitych prędkości 50 000 bitów na sekundę” – mówi Kleinrock. „I byliśmy gotowi to zrobić, zalogować się”.
„Pierwszy test zaplanowaliśmy na 29 października” – dodaje Duval. – W tamtym czasie była to wersja pre-alfa. Pomyśleliśmy: OK, mamy trzy dni testowe, aby wszystko uruchomić.
Wieczorem 29-go Kline pracował do późna – podobnie jak Duvall w SRI. Planowali spróbować przesłać pierwszą wiadomość przez ARPANET wieczorem, aby nikomu nie popsuć pracy w przypadku nagłej „awarii” komputera. W pokoju 3420 Cline siedział samotnie przed terminalem ITT Teletype podłączonym do komputera.
A oto, co wydarzyło się tego wieczoru – łącznie z jedną z historycznych awarii komputerów w historii informatyki – według słów samych Kline’a i Duvalla:
Kline: Zalogowałem się do systemu operacyjnego Sigma 7, a następnie uruchomiłem napisany przeze mnie program, który pozwolił mi wydać polecenie wysłania pakietu testowego do SRI. W międzyczasie Bill Duvall z SRI uruchomił program akceptowający połączenia przychodzące. I w tym samym czasie rozmawialiśmy przez telefon.
Na początku mieliśmy kilka problemów. Mieliśmy problem z tłumaczeniem kodu, ponieważ nasz system był używany (rozszerzony BCD), standard używany przez IBM i Sigmę 7. Ale komputer w SRI używany (Standard American Code for Information Interchange), który później stał się standardem dla ARPANET, a potem całego świata.
Po rozwiązaniu kilku z tych problemów próbowaliśmy się zalogować. Aby to zrobić, trzeba było wpisać słowo „login”. System w SRI został zaprogramowany tak, aby inteligentnie rozpoznawać dostępne polecenia. W trybie zaawansowanym, gdy najpierw wpisałeś L, potem O, a potem G, zrozumiała, że prawdopodobnie miałeś na myśli LOGIN, i sama dodała IN. Wszedłem więc do L.
Rozmawiałem przez telefon z Duvallem ze SRI i zapytałem: „Czy dostałeś literę L?” On mówi: „Tak”. Powiedziałem, że widziałem, jak L wrócił i wydrukował się na moim terminalu. Nacisnąłem O i wyświetliło się „O” przyszło. Nacisnąłem G, a on powiedział: „Poczekaj chwilę, mój system się zawiesił”.
Billa Duvalla
Po kilku literach nastąpiło przepełnienie bufora. Znalezienie i naprawienie problemu było bardzo łatwe, po czym w zasadzie wszystko wróciło do normy. Wspominam o tym, bo nie o tym jest cała ta historia. Historia działania ARPANET.
Kline: Miał mały błąd, uporał się z nim w ciągu około 20 minut i próbował zacząć wszystko od nowa. Musiał ulepszyć oprogramowanie. Musiałem ponownie sprawdzić oprogramowanie. Oddzwonił do mnie i spróbowaliśmy ponownie. Zaczęliśmy od nowa, wpisałem L, O, G i tym razem dostałem odpowiedź „IN”.
„Tylko inżynierowie w pracy”
Pierwsze połączenie odbyło się o wpół do dziesiątej wieczorem czasu pacyficznego. Kline mógł następnie zalogować się na konto komputerowe SRI, które utworzył dla niego Duvall, i uruchamiać programy, korzystając z zasobów systemowych komputera znajdującego się 560 km wzdłuż wybrzeża od UCLA. Niewielka część misji ARPANET została wykonana.
„Było już późno, więc wróciłem do domu” – powiedział mi Kline.
Znak w pokoju 3420 wyjaśnia, co się tutaj wydarzyło
Zespół wiedział, że osiągnął sukces, ale nie zastanawiał się zbytnio nad skalą osiągnięcia. „To byli po prostu inżynierowie w pracy” – powiedział Kleinrock. Duvall postrzegał 29 października po prostu jako jeden krok w większym, bardziej złożonym zadaniu połączenia komputerów w sieć. Prace Kleinrocka skupiały się na sposobie trasowania pakietów danych w sieciach, natomiast badacze z SRI pracowali nad tym, z czego składa się pakiet i jak zorganizowane są w nim dane.
„W zasadzie to tam po raz pierwszy powstał paradygmat, który widzimy w Internecie, z linkami do dokumentów i tak dalej” – mówi Duvall. „Zawsze wyobrażaliśmy sobie kilka stacji roboczych i połączonych ze sobą ludzi. Wtedy nazywaliśmy je centrami wiedzy, ponieważ nasza orientacja była akademicka”.
W ciągu kilku tygodni od pierwszej udanej wymiany danych między Cline i Duvall sieć ARPA powiększyła się o komputery z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Santa Barbara i Uniwersytetu Utah. Następnie sieć ARPANET rozszerzyła się na lata 70. i większą część lat 1980., łącząc ze sobą coraz więcej komputerów rządowych i akademickich. A następnie koncepcje opracowane w ARPANET zostaną zastosowane w Internecie, który znamy dzisiaj.
W 1969 roku w komunikacie prasowym Uniwersytetu Kalifornijskiego wychwalano nowy ARPANET. „Sieci komputerowe są wciąż w powijakach” – napisał wówczas Kleinrock. „Jednak w miarę wzrostu ich rozmiaru i złożoności prawdopodobnie będziemy świadkami rozprzestrzeniania się„ usług komputerowych ”, które podobnie jak dzisiejsze usługi elektryczne i telefoniczne będą obsługiwać indywidualne domy i biura w całym kraju”.
Dziś koncepcja ta wydaje się już dość staromodna – sieci danych przeniknęły nie tylko do domów i biur, ale także do najmniejszych urządzeń należących do Internetu Rzeczy. Jednak stwierdzenie Kleinrocka na temat „usług komputerowych” było zaskakująco trafne, biorąc pod uwagę, że nowoczesny komercyjny Internet pojawił się dopiero kilkadziesiąt lat później. Pomysł ten pozostaje aktualny w 2019 r., kiedy zasoby obliczeniowe osiągną ten sam wszechobecny, uważany za oczywistość stan, co energia elektryczna.
Być może takie rocznice jak ta to dobra okazja, aby nie tylko przypomnieć sobie, jak doszliśmy do tej ery wysoce połączonych sieci, ale także spojrzeć w przyszłość – tak jak zrobił to Kleinrock – i zastanowić się, w jakim kierunku sieć może dalej podążać.
Źródło: www.habr.com