Alte articole din ciclu:
- Istoria releului
- Istoria calculatoarelor electronice
- Istoria tranzistorului
- Istoria internetului
În prima jumătate a anilor '70, ecologia rețelelor informatice s-a îndepărtat de strămoșul său ARPANET și s-a extins în mai multe dimensiuni diferite. Utilizatorii ARPANET au descoperit o nouă aplicație, poșta electronică, care a devenit activitatea principală din rețea. Antreprenorii au lansat propriile lor variante ARPANET pentru a deservi utilizatorii comerciali. Cercetători din întreaga lume, de la Hawaii până în Europa, au dezvoltat noi tipuri de rețele pentru a satisface nevoile sau a corecta erorile neconsiderate de ARPANET.
Practically all participants in this process strayed from the originally defined purpose of ARPANET – to provide shared access to computing machines and programs for a disparate spectrum of research centers, each with their own unique resources. Computer networks became primarily a means of connecting people with each other or with remote systems, serving as a source or a dump of human-readable information, for example, databases or printers.
This potential was foreseen by Licklider and Robert Taylor, although they were not aiming for this goal when launching the first network experiments. Their 1968 paper 'The Computer as a Communication Device' lacks the energy and timeless quality of a prophetic milestone in the history of computers that can be found in Vannevar Bush's papers.» sau Turing «Mașini de calcul și inteligență». Totuși, conține un fragment profetic referitor la țesătura interacțiunii sociale, împletită de sistemele computerizate. Liklider și Taylor au descris un viitor nu foarte îndepărtat, în care:
Nu veți trimite scrisori sau telegramă; veți defini doar persoanele ale căror fișiere trebuie să fie legate de ale voastre și ce părți din fișiere trebuie să fie conectate, și, posibil, să definiți coeficientul de urgență. Veți suna rar la telefon, veți cere rețelei să conecteze consolele voastre.
În rețea vor fi disponibile funcții și servicii pentru care vă veți abona, și alte servicii de care veți beneficia la nevoie. Prima grupă va include consultații privind investițiile și impozitele, selectarea informațiilor din domeniul vostru de activitate, anunțuri despre evenimente culturale, sportive și de divertisment, conforme cu interesele voastre, etc.
(Adevărat, în articolul lor au fost descrise și cum va dispărea șomajul pe planetă, întrucât, în cele din urmă, toți oamenii vor deveni programatori, servind nevoile rețelei și se vor ocupa de depanarea interactivă a programelor.)
Primul și cel mai important component al acestui viitor gestionat de computere – emailul – s-a răspândit ca un virus pe ARPANET în anii '70, începând să acapareze întreaga lume.
Pentru a înțelege cum s-a dezvoltat emailul în ARPANET, trebuie să înțelegeți mai întâi ce schimbare importantă a capturat sistemele de calcul ale întregii rețele la începutul anilor '70. Când ARPANET a fost planificată pentru prima dată la mijlocul anilor '60, echipamentele și programele de control de la fiecare dintre punctele de conectare nu aveau aproape nimic în comun. Multe dintre puncte se concentrau pe sisteme speciale, care existau în exemplare unice, de exemplu, Multics la MIT, TX-2 în laboratorul Lincoln, ILLIAC IV, construit la Universitatea din Illinois.
Dar până în 1973, peisajul sistemelor computerizate conectate la rețea a dobândit un uniformitate semnificativă, datorită succesului fulminant al companiei Digital Equipment Corporation (DEC) și a pătrunderii sale pe piața calculului științific (aceasta a fost creația lui Ken Olson și Harlan Anderson, bazată pe experiența lor de lucru cu TX-2 în laboratorul Lincoln). DEC a dezvoltat un mainframe , lansat în 1968 și asigurând funcționarea fiabilă a sistemelor de timp împărțit pentru organizații mici, oferind un set complet de instrumente și limbaje de programare integrate pentru a facilita adaptarea sistemului la nevoile specifice. Aceasta era exact ceea ce aveau nevoie centrele științifice și laboratoarele de cercetare ale vremii.
Uitați-vă câte PDP sunt aici!
Compania BBN, responsabilă pentru suportul ARPANET, a făcut acest pachet și mai atractiv, creând sistemul de operare Tenex, care a adăugat memorie virtuală paginată în PDP-10. Aceasta a simplificat semnificativ gestionarea și utilizarea sistemului, deoarece nu era nevoie să se adapteze setul de programe care rulează la cantitatea de memorie disponibilă. BBN a furnizat Tenex gratuit pe alte noduri ARPA, iar în curând acest sistem de operare a devenit dominant în rețea.
Dar cum se leagă toate acestea de email? Utilizatorii sistemelor de timp împărțit erau deja familiarizați cu mesajele electronice, deoarece la sfârșitul anilor '60, majoritatea acestor sisteme ofereau cutii poștale de un fel sau altul. Ele asigurau un fel de corespondență internă, iar mesajele puteau fi schimbate doar între utilizatorii aceleași sisteme. Prima persoană care a profitat de existența unei rețele pentru a transmite mesaje de la o mașină la alta a fost Ray Tomlinson, inginer la BBN și unul dintre autorii Tenex. El scrisese deja programul SNDMSG pentru a trimite emailuri altui utilizator al aceleași sisteme Tenex, și programul CPYNET pentru a trimite fișiere prin rețea. Rămânea doar să își pună puțin imaginația la lucru și a reușit să combine aceste două programe pentru a crea emailul de rețea. În programele anterioare, pentru a indica destinatarul era nevoie doar de numele de utilizator, așa că Tomlinson a inventat combinarea numelui utilizatorului local cu numele gazdelor (locale sau remote), unindu-le cu simbolul @, obținând astfel o adresă de email unică pentru întreaga rețea (în trecut, simbolul @ era folosit rar, în principal pentru a indica prețuri: 4 prăjituri @ 2$ fiecare).
Ray Tomlinson în anii târzii, în fața semnului său caracteristic @
Tomlinson a început să testeze noua sa programă în mod local în 1971, iar în 1972 versiunea sa de rețea SNDMSG a fost inclusă în noul release Tenex, ceea ce a permis ca poșta Tenex să depășească limita unui singur nod și să se răspândească în întreaga rețea. Abundența mașinilor care rulau Tenex a oferit acces la programul hibrid al lui Tomlinson unei părți semnificative a utilizatorilor ARPANET, iar emailul a câștigat imediat popularitate. Destul de repede, conducătorii ARPA au început să integreze utilizarea emailului în viața de zi cu zi. Steven Lukasik, directorul ARPA, a fost unul dintre primii utilizatori, la fel ca Larry Roberts, care era încă șeful departamentului de informatică al agenției. Această obicei a fost inevitabil moștenită de subordonații lor, iar în scurt timp emailul a devenit unul dintre aspectele fundamentale ale vieții și culturii ARPANET.
Programul de poștă al lui Tomlinson a generat numeroase imitații și dezvoltări noi, deoarece utilizatorii căutau modalități de a îmbunătăți funcționalitatea sa rudimentară. Multe dintre primele inovații s-au concentrat pe corectarea deficiențelor programului de citire a mesajelor. Când poșta a ieșit din limitele unui singur computer, volumul mesajelor primite de utilizatorii activi a început să crească odată cu expansiunea rețelei, iar abordarea tradițională de a trata mesajele primite ca text simplu a devenit ineficientă. Larry Roberts însuși, pentru a face față avalanșei de mesaje primite, a scris un program propriu pentru gestionarea căsuței „inbox” numit RD. Însă, până la mijlocul anilor 1970, programul MSG, scris de John Vittal de la Universitatea din Sudul Californiei, a fost de departe lider în popularitate. Capacitatea de a completa automat câmpurile subiectului și destinatarului mesajului trimis, pe baza mesajului primit, ne pare acum o funcționalitate evidentă. Cu toate acestea, programul MSG al lui Vittal a fost primul care a introdus această uimitoare capacitate de a „răspunde” la un mesaj în 1975; de asemenea, acesta făcea parte din setul de programe pentru Tenex.
Diversitatea acestor încercări a necesitat introducerea unor standarde. Și acesta a fost primul, dar cu siguranță nu ultimul caz în care comunitatea informatică a fost nevoită să dezvolte standarde retroactiv. Spre deosebire de protocoalele de bază ale ARPANET, când au apărut standardele pentru e-mail, deja existau multe variante în lumea reală. A apărut inevitabil contradicții și tensiuni politice, concentrându-se pe documentele principale care descriau standardul e-mailului, RFC 680 și 720. În special, utilizatorii sistemelor de operare diferite de Tenex se plângeau că presupunerile din propuneri erau legate de specificațiile Tenex. Conflictul nu s-a intensificat prea mult – toți utilizatorii ARPANET din anii '70 făceau parte dintr-o comunitate științifică relativ mică, iar divergențele nu erau atât de mari. Cu toate acestea, acesta a fost un exemplu al bătăliilor viitoare.
Succesul neașteptat al e-mailului a fost cel mai important eveniment în dezvoltarea stratului de software al rețelei în anii '70 – cel mai detașat de detaliile fizice ale rețelei. În același timp, alte persoane au decis să redefinească stratul fundamental de „comunicare”, în care biții se transferau de la o mașină la alta.
ALOHA
În 1968, Norma Abramson a sosit de la Universitatea din California la Universitatea din Hawaii pentru a ocupa o funcție combinată de profesor de inginerie electrică și informatică. Universitatea sa avea un campus principal în Oahu și unul secundar în Hilo, precum și mai multe colegii comunitare și centre de cercetare dispersate pe insulele Oahu, Kauai, Maui și Hawaii. Între ele se aflau sute de kilometri de apă și teren montan. La campusul principal funcționa un puternic IBM 360/65, dar a comanda de la AT&T o linie dedicată care să conecteze terminalul de la unul dintre colegiile comunitare nu era o treabă atât de simplă ca pe continent.
Abramson a fost un expert în sisteme radar și teorie a informației, lucrând o vreme ca engineer la compania Hughes Aircraft din Los Angeles. Noua sa mediu, cu toate problemele fizice legate de transmisia de date prin fir, l-a inspirat pe Abramson să dezvolte o nouă idee - ce-ar fi dacă radioul ar fi o metodă mai bună de conectare a computerelor decât sistemul telefonic, care, în cele din urmă, a fost dezvoltat pentru a transmite voce, nu date?
Pentru a-și verifica ideea și a crea un sistem pe care l-a numit ALOHAnet, Abramson a obținut finanțare de la Bob Taylor de la ARPA. În forma sa inițială, nu era deloc o rețea de calculatoare, ci un mediu pentru a conecta terminale îndepărtate la un singur sistem de împărțire a timpului, dezvoltat pentru un computer IBM situat în campusul Oahu. Ca în ARPANET, a avut un mini-computer dedicat pentru procesarea pachetelor primite și trimise de mașina 360/65 - Menehune, echivalentul hawaian al IMP. Cu toate acestea, ALOHAnet nu și-a complicat existența prin rutarea pachetelor între diferite puncte, cum s-a făcut în ARPANET. În schimb, fiecare terminal care dorea să trimită un mesaj îl transmitea pur și simplu în eter pe o frecvență dedicată.
ALOHA net a fost complet desfășurată la sfârșitul anilor 1970, cu câteva calculatoare în rețea.
O metodă tradițională inginerescă de a gestiona o bandă de frecvență comună era să o taie în segmente cu diviziuni de timp de difuzare sau frecvențe, alocând fiecărui terminal un segment. Însă pentru a procesa mesajele de la sute de terminale în acest mod, ar fi fost necesar să se limiteze fiecare dintre ele la o mică parte din lățimea de bandă disponibilă, având în vedere că, în mod real, doar câteva dintre ele puteau funcționa simultan. Dar în locul acestei metode, Abrahmson a decis să nu interfereze cu terminalele care trimiteau mesaje simultan. Dacă două sau mai multe mesaje se suprapuneau, computerul central detecta acest lucru datorită codurilor de corectare a erorilor și pur și simplu nu accepta aceste pachete. Fără confirmarea primirii pachetelor, expeditorii încercau să le trimită din nou după un interval aleatoriu de timp. Abrahmson a estimat că un protocol simplu de operare ar putea susține până la câteva sute de terminale funcționând simultan, iar din cauza numeroaselor suprapuneri ale semnalelor, 15% din lățimea de bandă ar fi utilizată. Cu toate acestea, după calculele lui, se concluziona că, pe măsură ce rețeaua se extindea, întreaga sistemă ar cădea în haos din cauza zgomotului.
Biroul viitorului
Conceptul de „difuzare prin pachete” al lui Abrahmson nu a stârnit inițial prea mult interes. Însă, după câțiva ani, acesta a renăscut — deja pe continent. Aceasta a fost legată de noua centrul de cercetare în Palo Alto al companiei Xerox (PARC), deschis în 1970 chiar lângă Universitatea Stanford, într-o zonă care, cu puțin timp înainte, a fost denumită „Valea Siliciului”. Unele brevete Xerox pentru xerografie urmau să expire curând, așa că compania risca să cadă în capcana succesului său, incapabilă să se adapteze la dezvoltarea tehnologiei informației și a circuitelor integrate. Jack Goldman, șeful departamentului de cercetare al Xerox, i-a convins pe șefii mari că noua laboratoră — separată de influența sediului central, situată într-un climat confortabil, cu salarii bune — va atrage talentul necesar pentru ca compania să rămână în avangarda progresului, dezvoltând arhitectura informațională a viitorului.
PARC a reușit cu siguranță să atragă cele mai bune talente din domeniul informaticii, și nu doar datorită condițiilor de muncă și salariilor generoase, ci și datorită prezenței lui Robert Taylor, care a lansat proiectul ARPANET în 1966, în calitate de șef al departamentului ARPA pentru tehnologia informației. , un inginer tânăr, impulsiv și ambițios din Brooklyn, a fost unul dintre cei care au ajuns la PARC datorită legăturilor cu ARPA. S-a alăturat laboratorului în iunie 1972, după ce a lucrat ca asistent pentru ARPA, inventând un interfață pentru conectarea MIT cu rețeaua. Odată stabilit la PARC, a rămas un „intermediar” ARPANET, călătorind prin țară pentru a ajuta la conectarea unor noi puncte la rețea, precum și pentru a pregăti prezentarea ARPA la conferința internațională despre comunicațiile computerizate din 1972.
Printre proiectele care circulau la PARC la momentul sosirii lui Metcalfe se afla planul propus de Taylor de a conecta zeci, sau chiar sute de computere mici la rețea. An de an, costul și dimensiunile calculatoarelor scădeau, supunându-se voinței neînduplecate . Inginerii din PARC, privindu-și viitorul, prevăd că într-un viitor nu foarte îndepărtat, fiecare angajat de birou va avea propriul său calculator. În acest context, ei au dezvoltat și au creat computerul personal Alto, copii ale căruia au fost distribuite fiecărui cercetător din laborator. Taylor, care în ultimii cinci ani s-a întărit în credința sa în utilitatea rețelelor de computere, dorea de asemenea să interconecteze toate aceste computere.
Alto. Computerul se află jos, într-un dulap de dimensiunea unui mini-refrigerator.
Ajuns la PARC, Metcalfe a preluat sarcina de a conecta clonă PDP-10 deținută de laborator la ARPANET, și rapid a câștigat o reputație de „rețelist”. Prin urmare, când lui Taylor i-a fost necesară o rețea de Alto, asistenții săi s-au îndreptat către Metcalfe. La fel ca și calculatoarele din ARPANET, calculatoarele Alto din PARC aveau practic foarte puțin de spus între ele. Astfel, o aplicație interesantă a rețelei a devenit din nou sarcina de a facilita comunicarea între oameni – în acest caz, sub formă de cuvinte și imagini imprimate cu laser.
Ideea principală a imprimantei laser nu a apărut în PARC, ci pe țărmul estic, în laboratorul inițial Xerox din Webster, New York. Fizicianul de acolo, Gary Starkweather, a demonstrat că un fascicul laser coerent poate fi folosit pentru a dezactiva sarcina electrică a cilindrului xerografic, exact așa cum a fost folosit lumina difuză în fotocopie până la acel moment. Fasciculul, fiind corect modulat, poate desena o imagine de orice detaliu pe cilindru, care poate fi apoi transferată pe hârtie (deoarece doar părțile descărcate ale cilindrului atrag tonerul). O asemenea mașină controlată de un computer ar putea produce orice combinații de imagini și text pe care le-ar putea imagina o persoană, și nu doar să reproducă documentele existente, ca un aparat de fotocopie. Totuși, ideile îndrăznețe ale lui Starkweather nu au găsit susținere nici la colegii săi, nici la șefii săi din Webster, așa că s-a mutat în PARC în 1971, unde s-a întâlnit cu un public mult mai interesat. Capacitatea imprimantei laser de a produce imagini arbitrare punct cu punct a făcut-o un partener ideal pentru stația de lucru Alto, cu grafica sa monocromă pe pixeli. Cu ajutorul imprimantei laser, jumătate de milion de pixeli de pe ecranul utilizatorului puteau fi tipăriți direct pe hârtie cu o claritate perfectă.
Imagine bitmap pe Alto. Nimeni nu a văzut ceva similar pe ecranele computerelor înainte.
După aproximativ un an, Starkweather, având sprijinul altor ingineri din PARC, a rezolvat problemele tehnice de bază și a construit un prototip funcțional de imprimantă laser pe șasiul muncitorului Xerox 7000. Pagini au fost tipărite cu aceeași viteză - câte una pe secundă - și cu o rezoluție de 500 puncte pe inch. Generatorul de caractere integrat în imprimantă tipărea text utilizând fonturi presetate. Imaginile arbitrare (diferite de cele care puteau fi create din fonturi) nu erau încă acceptate, așa că rețeaua nu trebuia să transmită 25 milioane de biți pe secundă pentru imprimantă. Cu toate acestea, pentru a umple complet imprimanta, ar fi fost necesară o lățime de bandă incredibilă pentru acele vremuri - când 50.000 de biți pe secundă erau limita capacităților ARPANET.
Imprimanta laser de generație a doua PARC, Dover (1976)
Rețeaua Alto Aloha
Și cum a reușit Metcalfe să umple această lacună de viteză? Iată-ne înapoi la ALOHAnet – s-a constatat că Metcalfe înțelegea mai bine decât oricine altcineva conceptul de difuzare a pachetelor. Cu un an înainte, vara, aflându-se în Washington împreună cu Steve Crocker pentru treburile ARPA, Metcalfe a studiat materialele unei conferințe generale de toamnă în domeniul informaticii și a dat peste lucrarea lui Abramson despre ALOHAnet. A înțeles imediat geniala idee de bază, precum și faptul că implementarea sa era insuficient de bună. Făcând unele modificări în algoritm și presupunerile sale – de exemplu, făcând ca expeditorii să asculte mai întâi canalul, așteptând eliberarea acestuia, înainte de a încerca să trimită mesaje și, de asemenea, crescând exponential intervalul de retransmitere în cazul unui canal aglomerat – el a putut obține o utilizare a lățimii de bandă de 90%, nu de 15%, așa cum reieșea din calculele lui Abramson. Metcalfe a luat o scurtă vacanță, a călătorit în Hawaii, unde a integrat ideile sale despre ALOHAnet într-o versiune revizuită a tezei sale de doctorat, după ce Harvard a respins versiunea sa inițială din lipsă de baze teoretice.
Inițial, Metcalfe a numit planul său de implementare a difuzării pachetelor în PARC „rețeaua ALTO ALOHA”. Ulterior, în nota informativă din mai 1973, a redenumit-o în Ether Net [rețeaua eterică], făcând referire la eterul luminificat, o idee fizică din secolul XIX despre o substanță care transporta radiația electromagnetică. „Acest lucru va facilita răspândirea rețelei, – a scris el, – și cine știe ce alte metode de transmitere a semnalului se vor dovedi a fi mai bune decât cablul pentru o rețea de difuzare; poate că vor fi unde radio, cabluri telefonice, hrană, televiziune prin cablu cu densitate de frecvență, microunde sau combinații ale acestora.”
Schita din nota informativă a lui Metcalfe din 1973
Din iunie 1973, Metcalfe a colaborat cu un alt inginer de la PARC, David Boggs, pentru a transforma concepția sa teoretică despre o nouă rețea de mare viteză într-un sistem funcțional. În loc să transmită semnalele prin aer, ca ALOHA, el a restricționat spectrul radio la un cablu coaxial, ceea ce a crescut semnificativ capacitatea de transport comparativ cu banda limitată de frecvență radio de la Menehune. Mediul de transmisie era complet pasiv și nu necesita routere pentru a direcționa mesajele. Era ieftin, permițând cu ușurință conectarea a sute de stații de lucru – inginerii PARC au tras pur și simplu cablul coaxial prin clădire și adăugau conexiuni la el după necesitate – și era capabil să transporte până la trei milioane de biți pe secundă.
Robert Metcalfe și David Boggs, anii 1980, la câțiva ani după ce Metcalfe a fondat 3Com pentru a vinde tehnologia Ethernet
Până în toamna anului 1974, în Palo Alto fusese desfășurat și funcționa un prototip finalizat al biroului viitorului – prima serie de computere Alto, cu programe pentru desen, e-mail și procesare de texte, un prototip de imprimantă de la Star Computer și o rețea Ethernet pentru a conecta toate acestea într-o rețea. Serverul central de fișiere, care stoca datele care nu ar fi încăput pe discul local Alto, era singura resursă comună. Inițial, PARC a oferit un controller Ethernet ca accesoriu suplimentar pentru Alto, dar când sistemul a fost lansat, a devenit clar că era o parte necesară; prin cablul coaxial a circulat un flux constant de mesaje, multe dintre ele ieșeau de la imprimantă – rapoarte tehnice, note explicative sau lucrări științifice.
Simultan cu dezvoltările pentru Alto, un alt proiect de la PARC a încercat să promoveze ideile de separare a resurselor într-o nouă direcție. "Sistemul de birou online PARC" (POLOS), dezvoltat și implementat de Bill English și alți fugari din proiectul lui Doug Engelbart "Sistemul online" (NLS) de la Institutul de Cercetare Stanford, era compus dintr-o rețea de microcalculatoare Data General Nova. Însă, în loc să dedice fiecare mașină unor nevoi specifice ale utilizatorului, în POLOS sarcinile erau transferate între ele, pentru a servi cel mai eficient interesele sistemului în ansamblu. O mașină putea genera imagini pentru ecranele utilizatorilor, altă mașină procesa traficul ARPANET, iar a treia se ocupa de procesoarele de text. Dar complexitatea și costurile de coordonare pentru o astfel de abordare s-au dovedit a fi excesive, iar schema a cedat sub propriul său greutate.
Între timp, nimic nu arăta mai bine reacția emoțională a lui Taylor față de abordarea rețelei de separare a resurselor decât acceptarea sa a proiectului Alto. Alan Kay, Butler Lampson și alți autori ai lui Alto au adus toată puterea de calcul de care utilizatorul ar putea avea nevoie, pe computerul său independent de pe birou, pe care nu trebuia să-l împărtășească cu nimeni. Funcția rețelei nu era aceea de a oferi acces la un set divers de resurse computerizate, ci de a transmite mesaje între aceste insule independente sau de a le stoca pe un țărm îndepărtat – pentru tipărire sau arhivare pe termen lung.
Deși atât emailul, cât și ALOHA au fost dezvoltate sub egida ARPA, apariția Ethernet-ului a fost unul dintre puținele semne apărute în anii 1970 că rețelele de calculatoare deveniseră prea mari și variate pentru ca o singură companie să domine în acest domeniu, iar această tendință va fi explorată în articolul următor.
Ce altceva să citim
- Michael Hiltzik, Dealers of Lightning (1999)
- James Pelty, The History of Computer Communications, 1968-1988 (2007) [http://www.historyofcomputercommunications.info/]
- M. Mitchell Waldrop, The Dream Machine (2001)
Sursa: habr.com
