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Durante a primeira metade da década de 1970, a ecologia das redes de computadores afastou-se do seu ancestral original, a ARPANET, e expandiu-se em diversas dimensões diferentes. Os usuários da ARPANET descobriram um novo aplicativo, o e-mail, que se tornou uma atividade importante na rede. Os empreendedores lançaram suas próprias variantes da ARPANET para atender usuários comerciais. Pesquisadores de todo o mundo, do Havaí à Europa, têm desenvolvido novos tipos de redes para atender necessidades ou corrigir bugs não resolvidos pela ARPANET.
Quase todos os envolvidos neste processo afastaram-se do objectivo original da ARPANET de fornecer poder computacional e software partilhados através de uma variedade heterogénea de centros de investigação, cada um com os seus próprios recursos dedicados. As redes de computadores tornaram-se principalmente um meio de conectar pessoas entre si ou com sistemas remotos que serviam como fonte ou despejo de informações legíveis por humanos, por exemplo, com bancos de dados de informações ou impressoras.
Licklider e Robert Taylor previram esta possibilidade, embora este não fosse o objetivo que tentavam alcançar ao lançar os primeiros experimentos de rede. Seu artigo de 1968 "O computador como dispositivo de comunicação" carece da energia e da qualidade atemporal de um marco profético na história dos computadores encontrado nos artigos de Vannevar Bush ""ou "Máquinas de Computação e Inteligência" de Turing. No entanto, contém uma passagem profética a respeito da estrutura da interação social tecida pelos sistemas computacionais. Licklider e Taylor descreveram um futuro próximo em que:
Você não enviará cartas ou telegramas; você simplesmente identificará as pessoas cujos arquivos precisam ser vinculados aos seus e a quais partes dos arquivos eles devem ser vinculados, e talvez determinará o fator de urgência. Você raramente fará ligações; você pedirá à rede para conectar seus consoles.
A rede fornecerá recursos e serviços que você assinará e outros serviços que você usará conforme necessário. O primeiro grupo incluirá aconselhamento de investimento e fiscal, seleção de informações do seu ramo de atividade, anúncios de eventos culturais, desportivos e de entretenimento que correspondam aos seus interesses, etc.
(No entanto, o artigo deles também descreveu como o desemprego desaparecerá no planeta, já que eventualmente todas as pessoas se tornarão programadores atendendo às necessidades da rede e estarão engajadas na depuração interativa de programas.)
O primeiro e mais importante componente deste futuro impulsionado pelo computador, o e-mail, espalhou-se como um vírus pela ARPANET na década de 1970, começando a dominar o mundo.
Para entender como o e-mail evoluiu na ARPANET, primeiro você precisa entender a grande mudança que ocorreu nos sistemas de computação em toda a rede no início da década de 1970. Quando a ARPANET foi concebida em meados da década de 1960, o hardware e o software de controle de cada local não tinham praticamente nada em comum. Muitos pontos concentraram-se em sistemas especiais e únicos, por exemplo, Multics no MIT, TX-2 no Lincoln Laboratory, ILLIAC IV, construído na Universidade de Illinois.
Mas em 1973, o panorama dos sistemas informáticos em rede tinha adquirido uma uniformidade considerável, graças ao enorme sucesso da Digital Equipment Corporation (DEC) e à sua penetração no mercado da computação científica (foi ideia de Ken Olsen e Harlan Anderson, com base nos seus experiência com TX-2 no Laboratório Lincoln). DEC desenvolveu o mainframe , lançado em 1968, forneceu compartilhamento de tempo confiável para pequenas organizações, fornecendo uma variedade de ferramentas e linguagens de programação integradas para facilitar a personalização do sistema para atender a necessidades específicas. Era exatamente disso que os centros científicos e os laboratórios de pesquisa da época precisavam.
Veja quantos PDPs existem!
A BBN, responsável pelo suporte à ARPANET, tornou esse kit ainda mais atrativo ao criar o sistema operacional Tenex, que adicionou memória virtual paginada ao PDP-10. Isso simplificou muito o gerenciamento e a utilização do sistema, pois não era mais necessário ajustar o conjunto de programas em execução à quantidade de memória disponível. A BNN distribuiu o Tenex gratuitamente para outros nós ARPA e logo se tornou o sistema operacional dominante na rede.
Mas o que tudo isso tem a ver com e-mail? Os usuários de sistemas de time-sharing já estavam familiarizados com mensagens eletrônicas, uma vez que a maioria desses sistemas fornecia algum tipo de caixa de correio no final da década de 1960. Eles forneciam uma espécie de correio interno, e as cartas só podiam ser trocadas entre usuários do mesmo sistema. A primeira pessoa a aproveitar a rede para transferir correspondência de uma máquina para outra foi Ray Tomlinson, engenheiro da BBN e um dos autores do Tenex. Ele já havia escrito um programa chamado SNDMSG para enviar mensagens para outro usuário no mesmo sistema Tenex e um programa chamado CPYNET para enviar arquivos pela rede. Bastava usar um pouco a imaginação e ver como combinar esses dois programas para criar correio de rede. Nos programas anteriores, apenas o nome de usuário era necessário para identificar o destinatário, então Tomlinson teve a ideia de combinar o nome de usuário local e o nome do host (local ou remoto), conectando-os com o símbolo @, e obtendo um endereço de e-mail exclusivo para toda a rede (anteriormente o símbolo @ raramente era usado, principalmente para indicações de preços: 4 bolos a US$ 2 cada).
Ray Tomlinson em seus últimos anos, com sua assinatura @ ao fundo
Tomlinson começou a testar seu novo programa localmente em 1971, e em 1972 sua versão de rede do SNDMSG foi incluída em uma nova versão do Tenex, permitindo que o correio Tenex se expandisse além de um único nó e se espalhasse por toda a rede. A abundância de máquinas rodando Tenex deu ao programa híbrido de Tomlinson acesso imediato à maioria dos usuários da ARPANET, e o e-mail foi um sucesso imediato. Rapidamente, os líderes da ARPA incorporaram o uso do e-mail na vida cotidiana. Steven Lukasik, diretor da ARPA, foi um dos primeiros a adotar, assim como Larry Roberts, ainda chefe da divisão de ciência da computação da agência. Esse hábito inevitavelmente passou para seus subordinados, e logo o e-mail se tornou um dos fatos básicos da vida e da cultura da ARPANET.
O programa de e-mail de Tomlinson gerou muitas imitações diferentes e novos desenvolvimentos à medida que os usuários procuravam maneiras de melhorar sua funcionalidade rudimentar. Grande parte das inovações iniciais se concentrou em corrigir as deficiências do leitor de cartas. À medida que o correio ultrapassava os limites de um único computador, o volume de e-mails recebidos por usuários ativos começou a crescer junto com o crescimento da rede, e a abordagem tradicional aos e-mails recebidos como texto simples não era mais eficaz. O próprio Larry Roberts, incapaz de lidar com a enxurrada de mensagens recebidas, escreveu seu próprio programa para trabalhar com a caixa de entrada chamado RD. Mas em meados da década de 1970, o programa MSG, escrito por John Vittal, da Universidade do Sul da Califórnia, liderava por uma ampla margem em popularidade. Aproveitamos a capacidade de preencher automaticamente os campos de nome e destinatário de uma mensagem enviada com base na mensagem recebida com o clique de um botão. No entanto, foi o programa MSG de Vital que introduziu pela primeira vez esta incrível oportunidade de “responder” a uma carta em 1975; e também foi incluído no conjunto de programas do Tenex.
A variedade de tais tentativas exigiu a introdução de padrões. E esta foi a primeira, mas não a última vez, que a comunidade de computadores em rede teve que desenvolver padrões retroativamente. Ao contrário dos protocolos básicos da ARPANET, antes do surgimento de qualquer padrão de e-mail, já existiam muitas variações disponíveis. Inevitavelmente, surgiram controvérsias e tensões políticas, centradas nos principais documentos que descrevem o padrão de e-mail, RFC 680 e 720. Em particular, os usuários de sistemas operacionais não-Tenex ficaram irritados porque as suposições encontradas nas propostas estavam ligadas aos recursos do Tenex. O conflito nunca aumentou muito – todos os usuários da ARPANET na década de 1970 ainda faziam parte da mesma comunidade científica relativamente pequena, e as divergências não eram tão grandes. No entanto, este foi um exemplo de batalhas futuras.
O sucesso inesperado do e-mail foi o evento mais importante no desenvolvimento da camada de software da rede na década de 1970 – a camada mais abstraída dos detalhes físicos da rede. Ao mesmo tempo, outras pessoas decidiram redefinir a camada subjacente de “comunicações”, na qual os bits fluíam de uma máquina para outra.
ALOHA
Em 1968, Norma Abramson chegou da Califórnia à Universidade do Havaí para assumir uma posição combinada como professora de engenharia elétrica e ciência da computação. Sua universidade tinha um campus principal em Oahu e um campus satélite em Hilo, bem como várias faculdades comunitárias e centros de pesquisa espalhados pelas ilhas de Oahu, Kauai, Maui e Havaí. Entre eles havia centenas de quilômetros de água e terreno montanhoso. O campus principal tinha um poderoso IBM 360/65, mas encomendar uma linha alugada da AT&T para conectar-se a um terminal localizado em uma das faculdades comunitárias não foi tão fácil quanto no continente.
Abramson era um especialista em sistemas de radar e teoria da informação e já trabalhou como engenheiro na Hughes Aircraft em Los Angeles. E o seu novo ambiente, com todos os seus problemas físicos associados à transmissão de dados com fios, inspirou Abramson a ter uma nova ideia - e se o rádio fosse uma forma melhor de ligar computadores do que o sistema telefónico, que, afinal de contas, foi concebido para transportar voz em vez de dados?
Para testar sua ideia e criar um sistema que chamou de ALOHAnet, Abramson recebeu financiamento de Bob Taylor da ARPA. Em sua forma original, não era uma rede de computadores, mas um meio para comunicação de terminais remotos com um único sistema de compartilhamento de tempo projetado para um computador IBM localizado no campus de Oahu. Assim como a ARPANET, possuía um minicomputador dedicado para processar pacotes recebidos e enviados pela máquina 360/65 - Menehune, o equivalente havaiano do IMP. No entanto, a ALOHAnet não complicou a vida da ARPANET ao rotear pacotes entre diferentes pontos. Em vez disso, cada terminal que desejasse enviar uma mensagem simplesmente a enviava pelo ar em uma frequência dedicada.
ALOHAnet totalmente implantado no final da década de 1970, com vários computadores na rede
A maneira tradicional de engenharia para lidar com uma largura de banda de transmissão tão comum era cortá-la em seções com uma divisão de tempo ou frequências de transmissão e alocar uma seção para cada terminal. Mas para processar mensagens de centenas de terminais utilizando este esquema, seria necessário limitar cada um deles a uma pequena fração da largura de banda disponível, apesar do fato de que apenas alguns deles poderiam estar realmente em operação. Mas, em vez disso, Abramson decidiu não impedir que os terminais enviassem mensagens ao mesmo tempo. Se duas ou mais mensagens se sobrepusessem, o computador central detectava isso através de códigos de correção de erros e simplesmente não aceitava esses pacotes. Não tendo recebido a confirmação de que os pacotes foram recebidos, os remetentes tentaram enviá-los novamente após um período de tempo aleatório. Abramson estimou que um protocolo operacional tão simples poderia suportar até várias centenas de terminais operando simultaneamente e, devido a inúmeras sobreposições de sinal, 15% da largura de banda seria utilizada. Porém, de acordo com seus cálculos, descobriu-se que com o aumento da rede, todo o sistema cairia em um caos de ruído.
Escritório do futuro
O conceito de “transmissão de pacotes” de Abramson não gerou muito buzz no início. Mas então ela nasceu de novo - alguns anos depois, e já no continente. Isso se deveu ao novo Palo Alto Research Center (PARC) da Xerox, inaugurado em 1970 ao lado da Universidade de Stanford, em uma área que recentemente foi apelidada de “Vale do Silício”. Algumas das patentes de xerografia da Xerox estavam prestes a expirar, por isso a empresa corria o risco de ficar presa ao seu próprio sucesso por não querer ou ser incapaz de se adaptar à ascensão da computação e dos circuitos integrados. Jack Goldman, chefe do departamento de pesquisa da Xerox, convenceu os chefões de que o novo laboratório - separado da influência da sede, num clima confortável, com bons salários - atrairia o talento necessário para manter a empresa na vanguarda do desenvolvimento da arquitetura de informação . futuro.
O PARC certamente conseguiu atrair os melhores talentos da ciência da computação, não apenas pelas condições de trabalho e salários generosos, mas também pela presença de Robert Taylor, que lançou o projeto ARPANET em 1966 como chefe da Divisão de Tecnologia de Processamento de Informação da ARPA. , um jovem engenheiro e cientista da computação impetuoso e ambicioso do Brooklyn, foi um dos trazidos para o PARC por meio de conexões com a ARPA. Ele ingressou no laboratório em junho de 1972, depois de trabalhar meio período como estudante de graduação na ARPA, inventando uma interface para conectar o MIT à rede. Depois de se estabelecer no PARC, ele ainda permaneceu como “mediador” da ARPANET - viajou pelo país, ajudou a conectar novos pontos à rede e também se preparou para a apresentação da ARPA na Conferência Internacional de Comunicações de Computadores de 1972.
Entre os projetos circulando pelo PARC quando Metcalf chegou estava o plano proposto por Taylor para conectar dezenas ou mesmo centenas de pequenos computadores a uma rede. Ano após ano, o custo e o tamanho dos computadores caíram, obedecendo a uma vontade indomável . Olhando para o futuro, os engenheiros do PARC previram que num futuro não muito distante, cada trabalhador de escritório teria o seu próprio computador. Dentro dessa ideia, projetaram e construíram o computador pessoal Alto, cujas cópias foram distribuídas a todos os pesquisadores do laboratório. Taylor, cuja crença na utilidade da rede de computadores se fortalecera nos últimos cinco anos, também queria interligar todos esses computadores.
Alto. O próprio computador está localizado abaixo, em um gabinete do tamanho de uma minigeladeira.
Chegando ao PARC, Metcalf assumiu a tarefa de conectar o clone PDP-10 do laboratório à ARPANET e rapidamente ganhou a reputação de “networker”. Então, quando Taylor precisou de uma rede da Alto, seus assistentes recorreram a Metcalf. Tal como os computadores da ARPANET, os computadores Alto do PARC não tinham praticamente nada a dizer uns aos outros. Portanto, uma aplicação interessante da rede voltou a ser a tarefa de comunicação entre pessoas – neste caso, na forma de palavras e imagens impressas a laser.
A ideia principal da impressora a laser não se originou no PARC, mas na Costa Leste, no laboratório original da Xerox em Webster, Nova York. O físico local Gary Starkweather provou que um feixe de laser coerente poderia ser usado para desativar a carga elétrica de um tambor xerográfico, assim como a luz espalhada usada nas fotocópias até então. O feixe, quando modulado adequadamente, pode pintar uma imagem de detalhes arbitrários no tambor, que pode então ser transferida para o papel (já que apenas as partes descarregadas do tambor captam o toner). Tal máquina controlada por computador seria capaz de produzir qualquer combinação de imagens e texto que uma pessoa pudesse imaginar, em vez de simplesmente reproduzir documentos existentes, como uma fotocopiadora. No entanto, as ideias malucas de Starkweather não foram apoiadas por seus colegas ou superiores em Webster, então ele foi transferido para o PARC em 1971, onde conheceu um público muito mais interessado. A capacidade da impressora a laser de produzir imagens arbitrárias ponto por ponto tornou-a uma parceira ideal para a estação de trabalho Alto, com seus gráficos monocromáticos pixelados. Usando uma impressora a laser, meio milhão de pixels na tela do usuário poderiam ser impressos diretamente no papel com perfeita clareza.
Bitmap no Alto. Ninguém nunca tinha visto algo assim em telas de computador antes.
Em cerca de um ano, Starkweather, com a ajuda de vários outros engenheiros do PARC, eliminou os principais problemas técnicos e construiu um protótipo funcional de uma impressora a laser no chassi da robusta Xerox 7000. Ela produzia páginas na mesma velocidade - uma página por segundo - e com resolução de 500 pontos por polegada. O gerador de caracteres integrado à impressora imprimia texto em fontes predefinidas. Imagens arbitrárias (além daquelas que poderiam ser criadas a partir de fontes) ainda não eram suportadas, portanto a rede não precisava transmitir 25 milhões de bits por segundo para a impressora. No entanto, para ocupar completamente a impressora, seria necessária uma largura de banda de rede incrível para aqueles tempos - quando 50 bits por segundo era o limite das capacidades da ARPANET.
Impressora a laser PARC de segunda geração, Dover (1976)
Rede Alto Aloha
Então, como Metcalf preencheu essa lacuna de velocidade? Então voltamos ao ALOHAnet - descobriu-se que Metcalf entendia a transmissão de pacotes melhor do que ninguém. No ano anterior, durante o verão, enquanto estava em Washington com Steve Crocker nos negócios da ARPA, Metcalfe estava estudando os procedimentos da conferência geral de informática do outono e se deparou com o trabalho de Abramson na ALOHAnet. Ele percebeu imediatamente a genialidade da ideia básica e que sua implementação não era boa o suficiente. Fazendo algumas alterações no algoritmo e em suas suposições – por exemplo, fazendo com que os remetentes ouçam primeiro para esperar que o canal seja liberado antes de tentar enviar mensagens, e também aumentando exponencialmente o intervalo de retransmissão no caso de um canal obstruído – ele poderia alcançar largura de banda faixas de utilização em 90%, e não em 15%, conforme indicado pelos cálculos de Abramson. Metcalfe tirou uma folga para viajar ao Havaí, onde incorporou suas ideias sobre o ALOHAnet em uma versão revisada de sua tese de doutorado depois que Harvard rejeitou a versão original por falta de base teórica.
Metcalfe inicialmente chamou seu plano de introduzir a transmissão de pacotes no PARC de "rede ALTO ALOHA". Então, em um memorando de maio de 1973, ele a renomeou como Rede de Éter, uma referência ao éter luminífero, uma ideia física do século XIX de uma substância que carrega radiação eletromagnética. “Isto promoverá a difusão da rede”, escreveu ele, “e quem sabe que outros métodos de transmissão de sinal serão melhores do que o cabo para uma rede de radiodifusão; talvez sejam ondas de rádio, ou fios telefônicos, ou energia, ou televisão a cabo multiplex de frequência, ou microondas, ou combinações destes.”
Esboço do memorando de Metcalf de 1973
A partir de junho de 1973, Metcalf trabalhou com outro engenheiro do PARC, David Boggs, para traduzir seu conceito teórico para uma nova rede de alta velocidade em um sistema funcional. Em vez de transmitir sinais pelo ar como o ALOHA, limitou o espectro de rádio ao cabo coaxial, o que aumentou drasticamente a capacidade em comparação com a limitada largura de banda de radiofrequência de Menehune. O meio de transmissão em si era completamente passivo e não exigia nenhum roteador para rotear as mensagens. Era barato, podia conectar facilmente centenas de estações de trabalho – os engenheiros do PARC simplesmente passavam cabos coaxiais pelo prédio e acrescentavam conexões conforme necessário – e era capaz de transportar três milhões de bits por segundo.
Robert Metcalfe e David Boggs, década de 1980, alguns anos depois de Metcalfe fundar a 3Com para vender tecnologia Ethernet
No outono de 1974, um protótipo completo do escritório do futuro estava instalado e funcionando em Palo Alto – o primeiro lote de computadores Alto, com programas de desenho, e-mail e processadores de texto, um protótipo de impressora da Starkweather e uma rede Ethernet para rede. tudo. O servidor de arquivos central, que armazenava dados que não cabiam na unidade Alto local, era o único recurso compartilhado. O PARC ofereceu inicialmente o controlador Ethernet como acessório opcional para o Alto, mas quando o sistema foi lançado ficou claro que era uma peça necessária; Havia um fluxo constante de mensagens passando pelo cabo coaxial, muitas delas saindo da impressora — relatórios técnicos, memorandos ou artigos científicos.
Ao mesmo tempo que os desenvolvimentos do Alto, outro projecto PARC tentou levar as ideias de partilha de recursos numa nova direcção. O PARC Online Office System (POLOS), desenvolvido e implementado por Bill English e outros fugitivos do projeto Online System (NLS) de Doug Engelbart no Stanford Research Institute, consistia em uma rede de microcomputadores Data General Nova. Mas em vez de dedicar cada máquina individual às necessidades específicas do utilizador, o POLOS transferiu o trabalho entre elas para servir os interesses do sistema como um todo da forma mais eficiente. Uma máquina poderia gerar imagens para telas de usuários, outra poderia processar o tráfego da ARPANET e uma terceira poderia lidar com processadores de texto. Mas a complexidade e os custos de coordenação desta abordagem revelaram-se excessivos e o esquema ruiu sob o seu próprio peso.
Entretanto, nada demonstrou melhor a rejeição emocional de Taylor à abordagem da rede de partilha de recursos do que a sua aceitação do projecto Alto. Alan Kay, Butler Lampson e os outros autores do Alto trouxeram todo o poder computacional que um usuário poderia precisar para seu próprio computador independente em sua mesa, que ele não precisava compartilhar com ninguém. A função da rede não era fornecer acesso a um conjunto heterogêneo de recursos computacionais, mas sim transmitir mensagens entre essas ilhas independentes, ou armazená-las em alguma costa distante - para impressão ou arquivamento de longo prazo.
Embora tanto o e-mail quanto o ALOHA tenham sido desenvolvidos sob os auspícios da ARPA, o advento da Ethernet foi um dos vários sinais na década de 1970 de que as redes de computadores haviam se tornado grandes e diversificadas demais para que uma única empresa dominasse o campo, uma tendência que acompanharemos isso no próximo artigo.
O que mais ler
- Michael Hiltzik, Revendedores de Raios (1999)
- James Pelty, A História das Comunicações por Computador, 1968-1988 (2007) [http://www.historyofcomputercommunications.info/]
- M. Mitchell Waldrop, A Máquina dos Sonhos (2001)
Fonte: habr.com