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Na metade da década de 1960, os primeiros sistemas computacionais com divisão de tempo repetiram, de maneira geral, a história inicial dos primeiros switches telefônicos. Empresários criaram esses switches para permitir que os assinantes acessassem serviços de táxi, médicos ou bombeiros. No entanto, os assinantes logo descobriram que os switches locais também eram adequados para se comunicar e socializar uns com os outros. Da mesma forma, os sistemas com divisão de tempo, inicialmente criados para que os usuários pudessem "chamar" poder computacional, logo se transformaram em switches comunitários com um sistema de mensagens integrado. Na década seguinte, os computadores passariam por mais um estágio na história do telefone – o surgimento da interconexão de switches, formando redes regionais e interurbanas.
Proto-rede
A primeira tentativa de unir vários computadores em um todo maior foi o projeto da rede de computadores interativos , o sistema de defesa aérea americano. Como cada um dos 23 centros de controle SAGE cobria uma determinada área geográfica, era necessário um mecanismo para transferir as trilhas de radar de um centro para outro, quando uma aeronave não identificada cruzava a fronteira entre essas áreas. Os desenvolvedores do SAGE chamaram essa tarefa de "entrecomunicação" [cross-telling], e a resolveram criando linhas para transmissão de dados baseadas em linhas telefônicas dedicadas da AT&T, estendidas entre todos os centros de controle vizinhos. Ronald E. Kintner, que fazia parte de uma pequena delegação das Forças Armadas Reais enviadas ao SAGE, liderou o desenvolvimento e a implementação desse subsistema. Infelizmente, não encontrei uma descrição detalhada do sistema de "entrecomunicação", mas, evidentemente, o computador em cada um dos centros de controle determinava o momento em que a trilha no radar passava para outro setor e enviava seus registros pela linha telefônica para o computador daquele setor, onde um operador poderia recebê-los, monitorando o terminal local.
O sistema SAGE precisava converter dados digitais em um sinal analógico de linha telefônica (e depois de volta na estação receptora), o que deu à AT&T a oportunidade de desenvolver o modem "Bell 101" (ou dataset, como era inicialmente chamado), capaz de transmitir modestas 110 bits por segundo. Mais tarde, esse dispositivo foi chamado , devido à sua capacidade de modular o sinal analógico telefônico usando um conjunto de dados digitais de saída e demodular bits da onda de entrada.
Bell 101 dataset
Dessa forma, o SAGE estabeleceu uma base técnica importante para redes de computadores posteriores. No entanto, a primeira rede de computadores cujo legado foi suficientemente duradouro e influente foi uma rede conhecida até hoje: ARPANET. Ao contrário do SAGE, ela unia um conjunto variado de computadores, tanto com tempo compartilhado entre usuários quanto com processamento em pacotes, cada um com seu conjunto único de programas. A rede foi projetada para ser universal em escala e funcionamento, devendo atender a todas as necessidades dos usuários. O projeto foi financiado pelo escritório de técnicas de processamento de informações (Information Processing Techniques Office, IPTO), sob a direção de , que era o departamento de pesquisas em computação da ARPA. Mas a própria ideia de tal rede foi concebida pelo primeiro diretor desse departamento, Joseph Carl Robnett Licklider.
Ideia
Como aprendemos , Licklider, ou "Lick" para seus colegas, era formado em psicologia. No entanto, quando trabalhou com sistemas de radar no Laboratório Lincoln no final da década de 1950, ele ficou fascinado pelos computadores interativos. Essa paixão o levou a financiar alguns dos primeiros experimentos com computadores de acesso dividido por tempo, quando em 1962 ele se tornou diretor do IPTO recém-formado.
Naquela época, ele já sonhava em conectar computadores interativos isolados em uma estrutura maior. Em seu trabalho de 1960 sobre "o simbiose entre homem e computador", ele escreveu:
Parece razoável imaginar um "centro de pensamento" que poderia incorporar as funções das bibliotecas modernas e as inovações esperadas no armazenamento e recuperação de informações, além das funções simbióticas descritas acima neste trabalho. Essa imagem se escala facilmente em uma rede de tais centros interconectados por linhas de comunicação de banda larga, acessível a usuários individuais através de linhas telefônicas alugadas.
Assim como o TX-2 acendeu a paixão fervorosa de Lick por computadores interativos, o SAGE, possivelmente, o inspirou a imaginar como diferentes centros de computação interativa poderiam se conectar entre si e oferecer algo semelhante a uma rede telefônica para serviços intelectuais. De qualquer forma, Lick começou a espalhar essa ideia pela comunidade de pesquisadores que ele criou no IPTO, e a mais famosa entre essas comunicações foi um memorando de 23 de abril de 1963, endereçado aos "Membros e Departamentos da Rede de Computadores Intergaláctica", ou seja, vários pesquisadores que recebiam financiamento do IPTO para acesso computacional com divisão de tempo e outros projetos computacionais.
O memorando parece desorganizado e caótico, claramente ditado de improviso e não editado. Portanto, para entender o que Lick realmente queria dizer sobre redes de computadores, é necessário refletir um pouco. No entanto, alguns pontos se destacam imediatamente. Primeiro, Lick afirmou que os "diversos projetos" financiados pelo IPTO pertencem, na verdade, à "mesma área". Em seguida, ele discute a necessidade de alocar recursos e projetos para maximizar os benefícios desta empresa, já que, entre a rede de pesquisadores, "para alcançar progresso, cada pesquisador ativo precisa de uma base de software e equipamentos mais sofisticados e abrangentes do que ele mesmo pode criar em um tempo razoável". Lick conclui que, para alcançar essa eficiência global, são necessárias certas concessões e sacrifícios pessoais.
Então ele começa a discutir detalhadamente as redes de computadores (e não sociais). Ele escreve sobre a necessidade de uma certa linguagem de controle de rede (o que mais tarde será chamado de protocolo) e seu desejo de algum dia ver uma rede de computadores IPTO composta por "pelo menos quatro grandes computadores, talvez de seis a oito pequenos computadores, e uma ampla variedade de unidades de disco e fita magnética – sem mencionar consoles remotos e estações de teletipo". Finalmente, ele descreve em várias páginas um exemplo específico de como a interação com tal rede de computadores pode se desenvolver no futuro. Lick imagina uma situação em que realiza uma análise de alguns dados experimentais. "O problema é que eu não tenho um programa adequado para gerar gráficos. Existe algum programa apropriado em algum lugar no sistema? Usando a doutrina da predominância da rede, primeiro eu consulto o computador local e depois outros centros. Suponha que eu esteja trabalhando na SDC e que eu encontre um programa aparentemente adequado no disco em Berkeley". Ele solicita à rede a execução desse programa, presumindo que "com um sistema de gerenciamento de rede complexo, não precisarei decidir se devo transferir dados para que os programas os processem em outro lugar, ou baixar programas para executá-los sobre meus dados".
Juntas, essas partes de ideias revelam um esquema maior elaborado por Licklider: primeiro, dividir certas especialidades e áreas de conhecimento entre os pesquisadores que recebem financiamento da IPTO, e depois construir com isso uma rede física de computadores IPTO. Essa manifestação física da "causa comum" da IPTO permitirá que os pesquisadores compartilhem conhecimentos e se beneficiem de equipamentos e software especializados em cada um dos locais de trabalho. Assim, a IPTO poderá evitar a duplicação desperdiciada, ao mesmo tempo que potencializa a capacidade de cada dólar de financiamento, dando a cada pesquisador de todos os projetos da IPTO acesso a todo o espectro de capacidades computacionais.
Essa ideia de dividir recursos entre os membros da comunidade de pesquisa por meio de uma rede de comunicação plantou na IPTO as sementes que, alguns anos depois, germinaram na forma da criação da ARPANET.
Apesar de sua origem militar, a ARPANET, que surgiu no Pentágono, não tinha justificativa militar. Às vezes, diz-se que essa rede foi desenvolvida como uma rede de comunicação militar capaz de sobreviver a um ataque nuclear. Como veremos mais tarde, existe uma ligação indireta entre a ARPANET e um projeto anterior com essa finalidade, e os líderes da ARPA periodicamente mencionavam 'sistemas reforçados' para justificar a existência de sua rede perante o Congresso ou o secretário de defesa. Mas, na verdade, o IPTO criou a ARPANET apenas para suas necessidades internas, para apoiar a comunidade de pesquisadores – a maior parte dos quais não conseguia justificar sua atividade trabalhando para objetivos de defesa.
Enquanto isso, na época da publicação de seu famoso memorando, Licklider já havia começado a planejar o embrião de sua rede intergaláctica, cuja direção caberá a da Universidade da Califórnia em Los Angeles (UCLA).
Console para o SAGE modelo OA-1008, completo com uma pistola de luz (na extremidade do cabo, sob a tampa de plástico transparente), um isqueiro e um cinzeiro.
Premissas
Kleinrock era filho de imigrantes do leste europeu da classe trabalhadora e cresceu em Manhattan, à sombra do [que conecta a parte norte da ilha de Manhattan na cidade de Nova York a Fort Lee, no condado de Bergen, no estado de Nova Jersey / nota do tradutor.]. Enquanto estava na escola, ele fazia cursos noturnos de eletroeletrônica no City College de Nova York. Ao ouvir sobre a possibilidade de estudar no MIT com um semestre subsequente de trabalho em tempo integral no Laboratório Lincoln, ele agarrou a oportunidade com entusiasmo.
O laboratório foi criado para atender às necessidades do SAGE, mas desde então se expandiu para muitos outros projetos de pesquisa, muitas vezes apenas indiretamente relacionados à defesa aérea, se é que tinham alguma relação com a defesa. Entre eles estava o projeto 'pesquisa Barnstable', uma proposta da Força Aérea para criar um cinturão orbital de tiras metálicas (semelhante a ), que poderiam ser usados como um sistema de comunicação global. Kleinrock ficou impressionado pela autoridade de vindo do MIT, ele decidiu se concentrar na teoria das redes de comunicação. A pesquisa de Barnstable deu a Kleinrock sua primeira oportunidade de aplicar a teoria da informação e a teoria de filas em uma rede de transmissão de dados, e ele expandiu essa análise para uma dissertação completa sobre redes de troca de mensagens, combinando análise matemática com dados experimentais coletados em simulações que rodavam em computadores TX-2 nos laboratórios de Lincoln. Entre os colegas próximos de Kleinrock no laboratório, que também usavam computadores em um sistema de compartilhamento de tempo, estavam e , com quem nos familiarizaremos um pouco mais tarde.
Em 1963, Kleinrock aceitou uma oferta de trabalho na UCLA, e Licklider viu uma oportunidade nele. Ele era um especialista em redes de transmissão de dados, trabalhando próximo a três centros de computação locais: o principal centro de computação, o centro de computação da saúde e o Centro de Processamento de Dados do Oeste (uma cooperativa de trinta instituições que tinham acesso compartilhado a um computador IBM). Além disso, seis instituições do Centro de Processamento de Dados do Oeste tinham comunicação remota com o computador através de modem, e o computador da System Development Corporation (SDC), financiado pela IPTO, estava a apenas alguns quilômetros de Santa Mônica. A IPTO encomendou à UCLA a integração desses quatro centros como o primeiro experimento para criar uma rede de computadores. Mais tarde, de acordo com o plano, a comunicação com Berkeley poderia explorar os problemas inerentes à transmissão de dados a longas distâncias.
Apesar da situação promissora, o projeto falhou, e a rede nunca foi construída. Os diretores dos vários centros da UCLA não confiavam uns nos outros e não acreditavam no projeto, o que os fez recusar o controle dos recursos computacionais uns para os outros. A IPTO tinha pouco poder de influência sobre essa situação, já que nenhum dos centros de computação recebia dinheiro da ARPA. Esse problema político ressalta uma das principais questões na história da internet. Como convencer diferentes participantes de que a organização da comunicação entre eles e a cooperação beneficia todas as partes é muito difícil, e como o próprio internet surgiu? Nas próximas matérias, voltaremos a essas questões várias vezes.
A segunda tentativa do IPTO de construir uma rede foi mais bem-sucedida, possivelmente porque era muito menos ambiciosa – tratava-se de um simples teste experimental. Em 1965, o psicólogo e aluno de Licklider, Tom Merrill, deixou o Laboratório Lincoln para tentar lucrar com a crescente popularidade dos computadores interativos, começando seu próprio negócio de acesso compartilhado. No entanto, ao não conseguir um número suficiente de clientes pagantes, começou a buscar outras fontes de renda e, por fim, ofereceu ao IPTO que o contratasse para conduzir uma pesquisa sobre redes de computadores. O novo diretor do IPTO, Ivan Sutherland, decidiu formar uma parceria com uma grande e respeitável empresa como apoio e passou a subcontratar o trabalho para a empresa de Merrill através do Laboratório Lincoln. Na laboratório, o projeto foi confiado a outro antigo colega de Kleinrock, Lawrence (Larry) Roberts.
Roberts, sendo estudante do MIT, tornou-se proficiente no trabalho com o computador TX-0, construído pelo Laboratório Lincoln. Ele passava horas hipnotizado diante da tela iluminada do console e acabou escrevendo um programa que (de maneira precária) reconhecia caracteres manuscritos usando redes neurais. Assim como Kleinrock, ele eventualmente trabalhou no laboratório como parte de sua graduação, resolvendo problemas relacionados à gráficos computacionais e visão computacional, como o reconhecimento de bordas e a geração de imagens tridimensionais, no mais poderoso e avançado TX-2.
Na maior parte de 1964, Roberts concentrou-se principalmente em trabalhar com imagens. Então, ele encontrou Lick. Em novembro daquele ano, participou de uma conferência sobre o futuro dos computadores, patrocinada pela BBC, que ocorreu em um sanatório com fontes termais em Homestead, na Virgínia Occidental. Lá, ele conversou com outros participantes até altas horas da noite e ouviu pela primeira vez Lick expor sua ideia de uma rede intergaláctica. Algo começou a se mover na cabeça de Roberts – ele era muito bom em processar gráficos de computador, mas, essencialmente, estava limitado a um único computador único TX-2. Mesmo que pudesse compartilhar seu software, ninguém poderia utilizá-lo, pois ninguém tinha o equipamento equivalente para executá-lo. A única forma de expandir a influência de seu trabalho era escrevendo sobre ele em publicações científicas, na esperança de que alguém conseguisse reproduzi-lo em outro lugar. Ele decidiu que Lick estava certo – a rede era, de fato, o próximo passo necessário para acelerar a pesquisa em computação.
E Roberts, por fim, começou a trabalhar junto com Merrill, tentando conectar o TX-2 do Laboratório Lincoln por meio de uma linha telefônica que atravessava o país ao computador SDC em Santa Monica, Califórnia. No projeto experimental, quase como se fosse copiado do memorando de Lick sobre a 'rede intergaláctica', eles planejaram fazer o TX-2 interromper suas atividades no meio de cálculos, usar um discador automático para chamar o SDC Q-32, executar um programa de multiplicação de matrizes nesse computador e, em seguida, retomar os cálculos iniciais, utilizando sua resposta.
Além da lógica de usar uma tecnologia cara e avançada para transmitir os resultados de uma simples operação matemática por todo o continente, vale destacar a imensamente baixa velocidade deste processo devido ao uso da rede telefônica. Para fazer uma chamada, era necessário estabelecer uma conexão dedicada entre o chamador e o receptor, que geralmente passava por várias centrais telefônicas diferentes. Em 1965, quase todas elas eram eletromecânicas (foi nesse ano que a AT&T lançou a primeira central totalmente elétrica na cidade de Sucasunna, Nova Jérsia). Ímãs moviam blocos metálicos de um lugar para outro para garantir contato em cada um dos nós. Todo o processo levava alguns segundos, durante os quais o TX-2 tinha que simplesmente esperar. Além disso, as linhas, que eram perfeitamente adequadas para conversação, eram muito barulhentas para transmitir bits individuais e ofereciam uma largura de banda muito baixa (poucas centenas de bits por segundo). Para uma rede intergaláctica verdadeiramente eficaz, era necessário um outro approach.
O experimento Merrill-Roberts não demonstrou a praticidade ou utilidade de uma rede de longa distância, mostrando apenas a sua viabilidade teórica. Mas isso foi suficiente.
Solução
Em meados de 1966, Robert Taylor tornou-se o novo, terceiro diretor do IPTO, sucedendo Ivan Sutherland. Ele era um aluno de Licklider, também psicólogo, e entrou para o IPTO porque havia administrado pesquisas em computação na NASA. Aparentemente, quase imediatamente após sua chegada, Taylor decidiu que era hora de realizar o sonho de uma rede intergaláctica; foi ele quem lançou o projeto que deu origem à ARPANET.
O financiamento da ARPA ainda fluía livremente, portanto, Taylor não teve problemas para obter financiamento adicional de seu chefe, Charles Herzfeld. No entanto, essa decisão apresentava um risco significativo de falha. Além disso, em 1965, havia poucas linhas conectando os extremos opostos do país, e ninguém havia tentado nada semelhante à ARPANET antes. Podemos lembrar de outros experimentos iniciais na criação de redes de computadores. Por exemplo, Princeton e Carnegie Mellon estabeleceram uma rede de computadores com acesso compartilhado no final dos anos 1960, em parceria com a IBM. A principal diferença deste projeto era sua homogeneidade – todos os computadores utilizados eram idênticos em hardware e software.
Por outro lado, a ARPANET teria que lidar com a diversidade. Em meados da década de 1960, o IPTO financiava mais de dez organizações, cada uma com um computador, e todos eles operavam em hardware e software diferentes. A possibilidade de compartilhar software raramente existia mesmo entre diferentes modelos do mesmo fabricante – isso foi alcançado apenas com a nova linha IBM System/360.
A diversidade de sistemas era um risco, acrescentando tanto complexidade técnica significativa ao desenvolvimento da rede quanto a possibilidade de compartilhamento de recursos no estilo Licklider. Por exemplo, na Universidade de Illinois, na época, um supercomputador massivo estava sendo construído com dinheiro da ARPA. . Taylor achava improvável que os usuários locais de Urbana-Champaign pudessem aproveitar totalmente os recursos dessa enorme máquina. Mesmo sistemas muito mais modestos – o TX-2 no Laboratório de Lincoln e o Sigma-7 na UCLA – geralmente não conseguiam compartilhar software entre si devido a incompatibilidades fundamentais. A possibilidade de superar essas limitações, obtendo acesso direto ao software de um nó enquanto se estava em outro, era atraente.
Em um trabalho descrevendo esse experimento de rede, Merrill e Roberts sugeriram que tal troca de recursos levaria a algo semelhante a uma vantagem comparativa ricardiana para nós computacionais:
A configuração da rede pode levar a uma especialização específica dos nós que colaboram. Se um determinado nó X, devido à presença de software ou hardware especial, por exemplo, se destacar na inversão de matrizes, pode-se esperar que os usuários de outros nós da rede utilizem essa oportunidade, invertendo suas matrizes no nó X, em vez de fazer isso em seus próprios computadores domésticos.
Taylor tinha outra motivação para implementar a rede com compartilhamento de recursos. A compra de um novo computador IPTO para cada novo nó, que tinha todas as funcionalidades que poderiam ser necessárias para os pesquisadores naquele nó, era uma questão cara, e à medida que mais nós eram adicionados ao portfólio da IPTO, o orçamento estava se expandindo perigosamente. Ao conectar todos os sistemas financiados pela IPTO em uma única rede, seria possível fornecer computadores mais modestos para os novos beneficiários de subsídios, ou até mesmo não comprá-los. Eles poderiam utilizar os recursos computacionais necessários em nós remotos com capacidade excedente, enquanto toda a rede funcionaria como um reservatório público de software e hardware.
Após o lançamento do projeto e a garantia de seu financiamento, a última contribuição significativa de Taylor para o ARPANET foi a escolha de uma pessoa que se encarregaria diretamente do desenvolvimento do sistema e garantiria sua implementação. A escolha óbvia foi Roberts. Suas habilidades de engenharia eram indiscutíveis, ele já era um membro respeitado da comunidade de pesquisa da IPTO e era uma das poucas pessoas com experiência real no desenvolvimento e criação de redes de computadores que operam a longas distâncias. Portanto, no outono de 1966, Taylor ligou para Roberts e pediu que ele viesse de Massachusetts para trabalhar na ARPA em Washington.
Mas seduzi-lo acabou sendo difícil. Muitos supervisores científicos do IPTO eram céticos em relação à administração de Robert Taylor, considerando-a superficial. Sim, Licklider também era psicólogo e não tinha formação em engenharia, mas pelo menos possuía um doutorado e mérito como um dos pais fundadores dos computadores interativos. Taylor era um desconhecido com um mestrado. Como ele poderia liderar um trabalho técnico complexo na comunidade do IPTO? Roberts também estava entre esses céticos.
Mas a combinação de varas e cenouras fez sua parte (a maioria das fontes aponta para a predominância de varas com praticamente nenhuma cenoura). De um lado, Taylor exerceu certa pressão sobre o chefe de Roberts no laboratório de Lincoln, lembrando-o de que a maior parte do financiamento do laboratório agora vinha da ARPA, e que, portanto, ele deveria convencer Roberts dos benefícios dessa proposta. Do outro lado, Taylor ofereceu a Roberts o recém-criado título de "cientista sênior", que reportaria diretamente ao vice-diretor da ARPA, por cima de Taylor, além de ser o sucessor de Taylor na diretoria. Sob essas condições, Roberts concordou em se envolver no projeto ARPANET. Era hora de transformar a ideia de compartilhamento de recursos em realidade.
O que mais ler
- Janet Abbate, Inventando a Internet (1999)
- Katie Hafner e Matthew Lyon, Where Wizards Stay Up Late (1996)
- Arthur Norberg e Julie O’Neill, Transforming Computer Technology: Information Processing for the Pentagon, 1962-1986 (1996)
- M. Mitchell Waldrop, The Dream Machine: J.C.R. Licklider and the Revolution That Made Computing Personal (2001)
Fonte: habr.com
