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Na primeira metade da década de 1970, a ecologia das redes computacionais se afastou de seu ancestral original, o ARPANET, e se expandiu em várias direções diferentes. Os usuários do ARPANET descobriram um novo aplicativo, o correio eletrônico, que se tornou a principal atividade da rede. Empreendedores lançaram suas versões do ARPANET para atender usuários comerciais. Pesquisadores de todo o mundo, do Havai à Europa, desenvolveram novos tipos de redes para atender às necessidades ou corrigir falhas não consideradas pelo ARPANET.
Quase todos os participantes desse processo se afastaram do objetivo originalmente definido do ARPANET – garantir acesso comum a máquinas de computação e programas para uma variedade de centros de pesquisa, cada um dos quais possuía seus próprios recursos especiais. As redes de computadores tornaram-se, em primeiro lugar, um meio de conectar pessoas umas às outras ou a sistemas remotos, que serviam como fontes ou depósitos de informações legíveis por humanos, como bancos de dados ou impressoras.
Essa possibilidade foi prevista por Licklider e Robert Taylor, embora não fosse esse objetivo que estavam tentando alcançar ao iniciar os primeiros experimentos de rede. O artigo deles de 1968, "O Computador como Dispositivo de Comunicação", carece da energia e da qualidade atemporal de um marco profético na história dos computadores, que pode ser encontrada nos artigos de Vannevar Bush, "Como Podemos Pensar" ou de Turing, "Máquinas Computacionais e Inteligência".Você não enviará cartas ou telegramas; você simplesmente determinará as pessoas cujos arquivos precisam ser vinculados aos seus e quais partes dos arquivos devem ser vinculadas, e, possivelmente, determinará o grau de urgência. Você raramente fará chamadas telefônicas; solicitará à rede que conecte seus consoles.
Você não vai enviar cartas ou telegramas; você vai simplesmente identificar as pessoas cujos arquivos precisam ser vinculados aos seus e quais partes dos arquivos devem ser conectadas, e possivelmente definir o grau de urgência. Você raramente fará chamadas telefônicas; você pedirá à rede para conectar seus consoles.
Na rede estarão disponíveis funcionalidades e serviços pelos quais você fará assinatura, além de outros serviços que você poderá utilizar conforme necessário. O primeiro grupo incluirá consultorias em investimentos e impostos, seleção de informações da sua área de atuação, anúncios sobre eventos culturais, esportivos e de entretenimento, que correspondam aos seus interesses, etc.
(Na verdade, também foi mencionado no artigo deles como a pobreza desaparecerá no planeta, já que, no final, todas as pessoas se tornarão programadores que atendem às necessidades da rede e se dedicarão à depuração interativa de programas.)
O primeiro e mais importante componente deste futuro gerido por computadores - o correio eletrônico - se espalhou como um vírus pela ARPANET na década de 1970, começando a conquistar o mundo inteiro.
Para entender como o correio eletrônico evoluiu na ARPANET, primeiro é necessário compreender qual mudança significativa ocorreu nos sistemas computacionais de toda a rede no início da década de 1970. Quando a ARPANET foi concebida pela primeira vez em meados da década de 1960, os equipamentos e os programas de controle em cada um dos pontos não tinham praticamente nada em comum. Muitos pontos estavam focados em sistemas especiais, que existiam em uma única cópia, como o Multics no MIT, o TX-2 no Laboratório Lincoln, e o ILLIAC IV, que estava sendo desenvolvido na Universidade de Illinois.
Mas já em 1973, a paisagem dos sistemas computacionais conectados à rede adquiriu uma notável uniformidade, graças ao imenso sucesso da Digital Equipment Corporation (DEC) e sua invasão no mercado de computação científica (essa era a criação de Ken Olsen e Harlan Anderson, baseada em sua experiência com o TX-2 no Laboratório Lincoln). A DEC desenvolveu o mainframe , lançado em 1968 e que fornecia um funcionamento confiável de compartilhamento de tempo para pequenas organizações, disponibilizando um conjunto completo de ferramentas e linguagens de programação integradas para facilitar a adaptação do sistema às necessidades específicas. Era exatamente isso que os centros científicos e laboratórios de pesquisa da época precisavam.
Veja quantos PDP temos aqui!
A empresa BBN, responsável pelo suporte à ARPANET, tornou este pacote ainda mais atraente ao criar o sistema operacional Tenex, que adicionou memória virtual em página no PDP-10. Isso simplificou seriamente a gestão e o uso do sistema, já que não era mais necessário ajustar o conjunto de programas em execução à quantidade de memória disponível. A BBN forneceu o Tenex gratuitamente para outros nós da ARPA, e logo esse sistema operacional se tornou dominante na rede.
Mas como tudo isso se relaciona com o e-mail? Os usuários de sistemas com divisão de tempo já estavam familiarizados com mensagens eletrônicas, pois, no final dos anos 60, a maioria desses sistemas oferecia caixas de correio de algum tipo. Eles forneciam uma forma de correio interno, e as mensagens podiam ser trocadas apenas entre usuários do mesmo sistema. A primeira pessoa a aproveitar a rede para enviar correio de uma máquina para outra foi Ray Tomlinson, um engenheiro da BBN e um dos criadores do Tenex. Ele já havia escrito o programa SNDMSG para enviar correio a outro usuário do mesmo sistema Tenex e o programa CPYNET para enviar arquivos pela rede. Bastava um pouco de imaginação, e ele conseguiu visualizar como combinar esses dois programas para criar o correio em rede. Nos programas anteriores, para identificar o destinatário, era preciso apenas o nome de usuário, então Tomlinson teve a ideia de combinar o nome do usuário local e o nome do host (local ou remoto), conectando-os com o símbolo @, criando assim um endereço de e-mail exclusivo na rede (antes, o símbolo @ era usado raramente, principalmente para indicar preços: 4 doces @ $2 cada).
Ray Tomlinson nos últimos anos, ao fundo seu característico símbolo @
Tomlinson começou a testar seu novo programa localmente em 1971, e em 1972 sua versão em rede SNDMSG foi incluída no novo lançamento do Tenex, permitindo que o correio do Tenex se expandisse além de um único nó e se disseminasse por toda a rede. A abundância de máquinas executando o Tenex deu acesso ao híbrido programa de Tomlinson a uma grande parte dos usuários da ARPANET, e o e-mail rapidamente alcançou sucesso. Em pouco tempo, os diretores da ARPA incorporaram o uso do e-mail no cotidiano. Steven Lukasik, diretor da ARPA, foi um dos primeiros usuários, assim como Larry Roberts, ainda chefia do departamento de informática da agência. Esse hábito inevitavelmente se transferiu para seus subordinados, e logo o e-mail se tornou um dos fatos básicos da vida e da cultura da ARPANET.
O programa de correio de Tomlinson gerou inúmeras imitações e novas desenvolvimentos, à medida que os usuários buscavam maneiras de melhorar sua funcionalidade rudimentar. A maior parte das primeiras inovações concentrou-se em corrigir as deficiências do programa de leitura de emails. Quando o correio ultrapassou os limites de um único computador, o volume de emails recebidos pelos usuários ativos começou a crescer junto com o aumento da rede, e a abordagem tradicional de tratar emails recebidos como simples texto deixou de ser eficaz. O próprio Larry Roberts, incapaz de lidar com o fluxo de mensagens recebidas, escreveu seu próprio programa para gerenciar a pasta de 'entrada' chamado RD. Mas, em meados da década de 1970, o programa MSG, criado por John Vittal da Universidade do Sul da Califórnia, liderava disparado em popularidade. A capacidade de preencher automaticamente os campos de assunto e destinatário da mensagem de saída com base na entrada se tornou uma norma aceita. Contudo, foi o programa MSG de Vittal que pela primeira vez apresentou essa incrível funcionalidade de 'responder' a uma mensagem em 1975; e ele também fazia parte do pacote de programas para o Tenex.
A diversidade de tais tentativas exigiu a introdução de padrões. E este foi o primeiro, mas de forma alguma o último caso em que a comunidade de computadores em rede teve que desenvolver padrões retroativamente. Ao contrário dos protocolos básicos do ARPANET, antes de qualquer padrão existir, já havia várias versões de e-mail na natureza. Inevitalmente, surgiram contradições e fricções políticas, concentrando-se nos principais documentos que descreviam o padrão de e-mail, RFC 680 e 720. Em particular, usuários de sistemas operacionais diferentes do Tenex ficavam frustrados com o fato de que as suposições encontradas nas propostas estavam ligadas às características do Tenex. O conflito nunca se intensificou muito - todos os usuários do ARPANET na década de 1970 ainda faziam parte de uma comunidade científica relativamente pequena, e as divergências não eram tão significativas. No entanto, esse foi um exemplo das 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 afastada dos detalhes físicos da rede. Ao mesmo tempo, outras pessoas se esforçaram para redefinir a camada fundamental de "comunicação", onde bits fluíam de uma máquina para outra.
ALOHA
Em 1968, Norma Abramson, da Universidade da Califórnia, chegou à Universidade do Hawai para assumir um cargo combinado de professor de engenharia elétrica e ciência da computação. Sua universidade tinha um campus principal em Oahu e um adicional em Hilo, além de várias faculdades comunitárias e centros de pesquisa espalhados pelas ilhas de Oahu, Kauai, Maui e Hawaii. Entre eles, havia centenas de quilômetros de águas e terrenos montanhosos. No campus principal, operava um potente IBM 360/65, no entanto, encomendar uma linha dedicada à AT&T para conectar um terminal localizado em uma das faculdades comunitárias não era tão fácil quanto no continente.
Abramson era um especialista em sistemas de radar e teoria da informação, e em um certo momento trabalhou como engenheiro na Hughes Aircraft em Los Angeles. Seu novo ambiente, com todos os problemas físicos relacionados à transmissão de dados via cabos, inspirou Abramson a ter uma nova ideia: e se o rádio fosse uma melhor maneira de conectar computadores do que o sistema telefônico, que, afinal, foi desenvolvido para transmitir voz, não dados?
Para testar sua ideia e criar um sistema que ele chamou de ALOHAnet, Abramson obteve financiamento de Bob Taylor da ARPA. Em sua forma inicial, não era uma rede de computadores, mas um meio de comunicação para terminais remotos com um único sistema de divisão de tempo, projetado para um computador IBM localizado no campus de Oahu. Assim como na ARPANET, havia um mini-computador dedicado para processar pacotes recebidos e enviados pela máquina 360/65 – Menehune, o equivalente havaiano do IMP. No entanto, a ALOHAnet não complicou a sua vida com o roteamento de pacotes entre diferentes pontos, como era utilizado na ARPANET. Em vez disso, cada terminal que desejava enviar uma mensagem simplesmente a transmitia no ar em uma frequência dedicada.
A ALOHAnet foi totalmente implementada no final da década de 1970, com vários computadores na rede.
Tradicionalmente, o método de engenharia para processar uma faixa de transmissão como essa era dividi-la em segmentos com separação de tempo de transmissão ou de frequência, designando a cada terminal um trecho. No entanto, para processar mensagens de centenas de terminais dessa maneira, seria necessário limitar cada um deles a uma pequena fração da capacidade de largura de banda disponível, embora na prática apenas alguns deles pudessem estar operacionais ao mesmo tempo. Em vez disso, Abramson decidiu não interferir para que os terminais pudessem enviar mensagens simultaneamente. Se duas ou mais mensagens se sobrepondessem, o computador central detectava isso através dos códigos de correção de erros, simplesmente ignorando esses pacotes. Sem receber a confirmação da recepção dos pacotes, os remetentes tentavam reenviá-los após um intervalo aleatório. Abramson estimou que esse protocolo simples poderia suportar centenas de terminais operando simultaneamente, e devido às numerosas sobreposições de sinais, 15% da largura de banda seria utilizada. No entanto, seus cálculos mostraram que, com a expansão da rede, todo o sistema entraria em um caos de ruído.
O escritório do futuro
A concepção de "transmissão em pacotes" de Abramson inicialmente não causou alvoroço. Mas, então, ela renasceu — alguns anos depois, já no continente. Isso estava relacionado a um novo centro de pesquisa da Xerox (PARC) em Palo Alto, inaugurado em 1970, logo ao lado da Universidade de Stanford, em uma área que pouco tempo antes havia sido chamada de "Vale do Silício". Algumas patentes da Xerox sobre xerografia estavam prestes a expirar, o que fez a empresa correr o risco de cair na armadilha de seu próprio sucesso, sem se adaptar devido à relutância ou impossibilidade de acompanhar a evolução da computação e dos circuitos integrados. Jack Goldman, chefe do departamento de pesquisa da Xerox, convenceu os grandes chefes de que o novo laboratório — separado da influência da sede, situado em um clima confortável, com bons salários — atrairia o talento necessário para que a empresa continuasse na vanguarda do progresso, desenvolvendo a arquitetura da informação do futuro.
O PARC definitivamente teve sucesso em atrair os melhores talentos na área de informática, não apenas por causa das condições de trabalho e dos salários generosos, mas também pela presença de Robert Taylor, que lançou o projeto ARPANET em 1966, sendo chefe do departamento de tecnologia de processamento de informações da ARPA. , um jovem engenheiro ambicioso e temperamental da área de informática, vindo do Brooklyn, foi uma das pessoas que chegaram ao PARC devido às conexões com a ARPA. Ele se juntou ao laboratório em junho de 1972, após ter trabalhado meio período para a ARPA como estudante de pós-graduação, inventando uma interface para conectar o MIT à rede. Ao se estabelecer no PARC, ele ainda continuou sendo um "intermediário" da ARPANET – viajando pelo país, ajudando a conectar novos pontos à rede e se preparando para a apresentação da ARPA em uma conferência internacional sobre comunicação computadorizada em 1972.
Entre os projetos em circulação no PARC na época da chegada de Metcalfe, havia o plano proposto por Taylor para conectar dezenas, ou até centenas, de pequenos computadores à rede. Ano após ano, os custos e tamanhos dos computadores diminuíam, seguindo a vontade indomável de . Os engenheiros visionários do PARC previam que em um futuro não muito distante, cada trabalhador de escritório teria seu próprio computador. Dentro deste conceito, eles desenvolveram e criaram o computador pessoal Alto, cujas cópias foram distribuídas a cada pesquisador do laboratório. Taylor, que havia se consolidado ainda mais em sua crença na utilidade das redes de computadores nos últimos cinco anos, também queria conectar todos esses computadores.
Alto. O computador em si está na parte inferior, em um armário do tamanho de uma mini-refrigerador.
Ao chegar no PARC, Metcalfe assumiu a tarefa de conectar um clone PDP-10 pertencente ao laboratório à ARPANET, e rapidamente ganhou a reputação de "especialista em redes". Portanto, quando Taylor precisou de uma rede de Altos, seus assistentes contataram Metcalfe. Assim como os computadores na ARPANET, os computadores Alto no PARC praticamente não tinham nada a se dizer uns aos outros. Assim, um uso interessante da rede se tornou novamente a comunicação entre pessoas – neste caso, na forma de palavras e imagens impressas a laser.
A ideia fundamental da impressora a laser não surgiu no PARC, mas sim na costa leste, no laboratório original da Xerox em Webster, Nova York. O físico da época, Gary Starkweather, provou que um feixe de laser coerente poderia ser utilizado para desativar a carga elétrica do cilindro xerográfico, assim como a luz difusa usada na cópia fotográfica até aquele momento. Um feixe, devidamente modulado, pode desenhar uma imagem de qualquer detalhe no cilindro, que depois pode ser transferida para o papel (uma vez que apenas as partes descarregadas do cilindro capturam o toner). Tal máquina, controlada por um computador, poderia produzir quaisquer combinações de imagens e texto que viessem à mente, e não apenas reproduzir documentos existentes, como uma fotocopiadora. No entanto, as ideias ousadas de Starkweather não receberam apoio de seus colegas nem de seus superiores em Webster, por isso ele se transferiu para o PARC em 1971, onde encontrou um público muito mais interessado. A capacidade da impressora a laser de produzir imagens arbitrárias pixel a pixel a tornou a parceira ideal para a estação de trabalho Alto, com sua gráficos monocromáticos pixelados. Com a impressora a laser, meio milhão de pixels na tela do usuário poderiam ser impressos diretamente no papel com clareza perfeita.
Imagem bitmap no Alto. Ninguém antes tinha visto algo semelhante nas telas de computadores.
Cerca de um ano depois, Starkweather, com a ajuda de alguns engenheiros do PARC, solucionou os principais problemas técnicos e construiu um protótipo funcional da impressora a laser no chassi da robusta Xerox 7000. As páginas eram impressas à mesma velocidade – uma por segundo – e com uma resolução de 500 pontos por polegada. O gerador de símbolos integrado na impressora imprimia texto com fontes pré-definidas. Imagens arbitrárias (diferentes das que poderiam ser criadas a partir de fontes) ainda não eram suportadas, então não era necessário transmitir 25 milhões de bits por segundo para a impressora. No entanto, para ocupar totalmente a impressora, seria necessária uma largura de banda inacreditável para a época – quando 50.000 bits por segundo eram o limite do ARPANET.
Impressora a laser de segunda geração do PARC, Dover (1976)
Rede Alto Aloha
E como Metcalfe conseguiu preencher essa lacuna na velocidade? Estamos de volta ao ALOHAnet – descobriu-se que Metcalfe compreendia melhor do que ninguém a transmissão em pacotes. Um ano antes, durante o verão, em Washington, acompanhando Steve Crocker em assuntos da ARPA, Metcalfe estudou materiais de uma conferência de computadores no outono e se deparou com o trabalho de Abramson sobre o ALOHAnet. Ele imediatamente percebeu a genialidade da ideia básica e que sua implementação não era suficientemente boa. Ao fazer algumas alterações no algoritmo e suas suposições – por exemplo, fazendo com que os remetentes ouvissem o canal primeiro, esperando por um canal livre antes de tentar enviar mensagens, além de aumentarem exponencialmente o intervalo de retransmissão em caso de um canal congestionado – ele poderia alcançar uma utilização da largura de banda de 90%, em vez de 15%, como era calculado por Abramson. Metcalfe tirou uma pequena licença, foi para o Havai, onde incorporou suas ideias sobre o ALOHAnet em uma versão revisada de sua tese de doutorado, após Harvard rejeitar a versão inicial por falta de base teórica.
Inicialmente, Metcalfe chamou seu plano para implementar a transmissão em pacotes no PARC de "rede ALTO ALOHA". Em uma nota de maio de 1973, ele a renomeou para Ether Net [rede éter], em referência ao éter luminoso, uma ideia física do século XIX sobre uma substância que transporta radiação eletromagnética. "Isso contribuirá para a propagação da rede", ele escreveu, "e quem sabe, quais outros meios de transmissão de sinal se mostrarão melhores que o cabo para uma rede de difusão; talvez ondas de rádio, fios telefônicos, alimentação, ou televisão a cabo com compressão de frequência, ou micro-ondas, ou uma combinação deles".
Esboço da nota de Metcalfe de 1973
Desde junho de 1973, Metcalfe trabalhou com outro engenheiro do PARC, David Boggs, na realização de sua concepção teórica de uma nova rede de alta velocidade em um sistema funcional. Em vez de transmitir sinais pelo ar, como o ALOHA, ele limitava o espectro de rádio a um cabo coaxial, o que aumentava drasticamente a capacidade em comparação com a faixa de rádio limitada do Menehune. O próprio meio de transmissão era totalmente passivo e não exigia roteadores para direcionar mensagens. Era barato e permitia conectar facilmente centenas de estações de trabalho – os engenheiros do PARC apenas passaram o cabo coaxial pelo edifício e adicionaram conexões conforme necessário – e era capaz de transmitir até três milhões de bits por segundo.
Robert Metcalfe e David Boggs, anos 1980, alguns anos após Metcalfe fundar a 3Com para vender a tecnologia Ethernet
Até o outono de 1974, um protótipo completo do escritório do futuro foi implantado e estava funcionando em Palo Alto – o primeiro lote de computadores Alto, com programas para desenho, e-mail e processadores de texto, o protótipo de impressora da StarKeyboard e a rede Ethernet para integrar tudo isso em uma rede. O servidor de arquivos central, que armazenava dados que não caberiam no disco local do Alto, era o único recurso compartilhado. Inicialmente, o PARC oferecia o controlador Ethernet como um acessório adicional para o Alto, mas quando o sistema foi lançado, ficou claro que ele era uma parte necessária; um fluxo constante de mensagens fluía pelo coaxial, muitas das quais saíam da impressora – relatórios técnicos, memorandos ou trabalhos acadêmicos.
Simultaneamente ao desenvolvimento do Alto, outro projeto do PARC tentou avançar em uma nova direção nas ideias de compartilhamento de recursos. O "Sistema de Escritório Online do PARC" (POLOS), desenvolvido e implementado por Bill English e outros fugitivos do projeto de Doug Engelbart, o "Sistema Online" (NLS) do Instituto de Pesquisa de Stanford, consistia em uma rede de microcomputadores Data General Nova. Mas, em vez de dedicar cada máquina individual a necessidades específicas do usuário, no POLOS o trabalho era transferido entre elas para atender da forma mais eficiente aos interesses do sistema como um todo. Uma máquina poderia se dedicar à geração de imagens para os monitores dos usuários, outra ao processamento de tráfego ARPANET e a terceira a processadores de texto. No entanto, a complexidade e os custos de coordenação nessa abordagem se mostraram excessivos, e o esquema desabou sob seu próprio peso.
Enquanto isso, nada demonstrava melhor o repúdio emocional de Taylor à abordagem de rede com compartilhamento de recursos do que sua aceitação do projeto Alto. Alan Kay, Butler Lampson e outros criadores do Alto trouxeram toda a capacidade computacional que o usuário poderia precisar para seu computador independente na mesa, o qual ele não deveria compartilhar com ninguém. A função da rede não era fornecer acesso a um conjunto heterogêneo de recursos computacionais, mas transferir mensagens entre essas ilhas independentes ou armazená-las em algum lugar remoto – para impressão ou arquivamento de longo prazo.
Embora tanto o email quanto o ALOHA tenham sido desenvolvidos sob a égide da ARPA, o surgimento do Ethernet foi um dos vários sinais surgidos na década de 1970 de que as redes de computadores se tornaram grandes e diversas demais para que uma única empresa pudesse dominar esse campo, e essa tendência será acompanhada no próximo artigo.
O que mais ler
- Michael Hiltzik, Dealers of Lightning (1999)
- James Pelty, A História das Comunicações de Computadores, 1968-1988 (2007) [http://www.historyofcomputercommunications.info/]
- M. Mitchell Waldrop, A Máquina dos Sonhos (2001)
Fonte: habr.com
