Alte articole din ciclu:
- Istoria releului
- Istoria calculatoarelor electronice
- Istoria tranzistorului
- Istoria internetului
Până la mijlocul anilor 1960, primele sisteme de calcul cu timp împărțit au repetat în mare parte povestea timpurie a primelor centrale telefonice. Antreprenorii au creat aceste centrale pentru a permite abonaților să utilizeze serviciile de taxi, medic sau pompieri. Totuși, abonații au descoperit în curând că centralele locale erau la fel de potrivite pentru comunicare și socializare reciprocă. La fel s-au transformat și sistemele cu timp împărțit, inițial create pentru ca utilizatorii să își poată „solicita” puteri de calcul, în centre de comunicație cu un sistem de mesagerie integrat. În următorul deceniu, computerele au trecut printr-o nouă etapă din istoria telefonului – apariția interconexiunii centralelor, formând rețele regionale și între orașe.
Protosrețe
Prima încercare de a uni mai multe computere într-o entitate mai mare a fost proiectul unei rețele de computere interactive , un sistem american de apărare aeriană. Deoarece fiecare dintre cele 23 de centre de control SAGE acoperea o anumită zonă geografică, era necesar un mecanism pentru transmiterea urmelor radar de la un centru la altul, în cazurile în care o aeronavă străină traversa granița dintre aceste zone. Dezvoltatorii SAGE au denumit această sarcină „întrevorbire” [cross-telling] și au rezolvat-o, creând linii pentru transmiterea datelor pe baza liniilor telefonice dedicate AT&T, întinse între toate centrele de control vecine. Ronald Enitknapp, care făcea parte dintr-o mică delegație a Forțelor Armate Regale trimisă la SAGE, a condus dezvoltarea și implementarea acestei subsisteme. Din păcate, nu am găsit o descriere detaliată a sistemului „întrevorbire”, dar, evident, computerul din fiecare dintre centrele de control determina momentul în care o urmă radar trecea în alt sector și trimitea înregistrările sale pe linia telefonică către computerul acelui sector, unde putea fi preluată de operatorul care monitoriza terminalul de acolo.
Sistemul SAGE avea nevoie să convertească datele digitale în semnale analogice pentru liniile telefonice (apoi înapoi pe stațiile care le primeau), ceea ce a oferit AT&T oportunitatea de a dezvolta modemul „Bell 101” (sau dataset, așa cum a fost numit inițial), capabil să transmită modeste 110 biți pe secundă. Apoi, acest dispozitiv a fost numit , datorită capacității sale de a modula semnalul telefonic analogic printr-un set de date digitale ieșite, și de a demodula biții din valurile primite.
Bell 101 dataset
Astfel, SAGE a pus o bază tehnică importantă pentru rețelele computerizate ulterioare. Totuși, prima rețea de computere cu un patrimoniu suficient de lung și influent a fost rețeaua cu un nume cunoscut și astăzi: ARPANET. Spre deosebire de SAGE, aceasta a unit un set diversificat de computere, atât cu partajarea timpului utilizatorului, cât și cu procesarea în pachete de date, fiecare având propriul său set unic de programe. Rețeaua a fost concepută pentru a fi universală în scară și funcționare, și trebuia să satisfacă orice nevoie a utilizatorilor. Proiectul a fost finanțat de biroul tehnologiilor de procesare a informației (Information Processing Techniques Office, IPTO), condus de directorul , care era departamentul de cercetări computaționale din ARPA. Dar ideea acestei rețele a fost concepută de primul director al acestui departament, Joseph Carl Robnett Licklider.
Ideea
Așa cum am aflat , Licklider, sau „Lick” pentru colegii săi, era psiholog de profesie. Totuși, când lucra cu sistemele radar în laboratorul Lincoln la sfârșitul anilor 1950, a fost fascinat de computerele interactive. Această pasiune l-a condus să finanțeze unele dintre primele experimente cu computere cu acces în timp împărțit, când în 1962 a devenit director al IPTO proaspăt înființat.
La acea vreme, el visa deja la posibilitatea de a conecta computere interactive izolate într-o structură mai mare. În lucrarea sa din 1960 despre „simbioteză între om și computer”, el scria:
Este pare a fi o idee rezonabilă să ne imaginăm un „centru de gândire” care ar putea include funcțiile bibliotecilor moderne și progresele preconizate în domeniul stocării și recuperării informațiilor, precum și funcțiile simbiotice descrise anterior în această lucrare. Această imagine se extinde cu ușurință într-o rețea de astfel de centre, unite prin linii de comunicație broadband și accesibile utilizatorilor individuali prin linii telefonice închiriate.
După cum TX-2 a aprins pasiunea lui Lick pentru computerele interactive, SAGE a putut să-l motiveze să își imagineze cum ar putea conecta diferite centre de calcul interactiv și să asigure ceva asemănător unei rețele telefonice pentru servicii intelectuale. Indiferent de sursa acestei idei, Lick a început să o răspândească în comunitatea de cercetare pe care a creat-o în IPTO, iar cea mai cunoscută dintre aceste comunicări a fost o notă din 23 aprilie 1963, adresată „Membrilor și secțiilor rețelei intergalactice de calculatoare”, adică diferiților cercetători care primeau finanțare de la IPTO pentru accesul la calculatoare cu împărțire a timpului și alte proiecte de calcul.
Nota arată ca fiind dezordonată și haotică, fiind evident dictată pe fugă și nefăcând obiectul unei editări. Prin urmare, pentru a înțelege exact ce dorise Lick să spună despre rețelele de calculatoare, trebuie să reflectăm puțin. Totuși, anumite puncte ies imediat în evidență. În primul rând, Lick a spus că „diversele proiecte” finanțate de IPTO aparțin de fapt „unei singure arii”. Apoi discută despre necesitatea de a aloca bani și proiecte pentru maximizarea beneficiilor acestui întreprindere, deoarece în rețeaua de cercetători „pentru a progresa, fiecare cercetător activ are nevoie de o bază software și echipamente mai complexe și mai cuprinzătoare decât poate crea el însuși într-un timp rezonabil”. Lick conchide că, pentru a atinge această eficiență globală, sunt necesare anumite concesii și sacrificii personale.
Apoi, el începe să discute în detaliu despre rețelele de calculatoare (nu sociale). Scrie despre necesitatea unui anumit limbaj de management al rețelei (ceea ce mai târziu va fi numit protocol) și își exprimă dorința de a vedea cândva rețeaua de calculatoare IPTO, formată din „cel puțin patru computere mari, posibil șase-opt computere mici, și un mare sortiment de unități de disc și bandă magnetică – fără a menționa consolele la distanță și stațiile de teleimprimare”. În cele din urmă, el detaliază, pe câteva pagini, un exemplu concret despre cum ar putea evolua interacțiunea cu o astfel de rețea de calculatoare în viitor. Lick își imaginează o situație în care analizează unele date experimentale. „Problema este că – scrie el – nu am un program decent pentru realizarea graficelor. Există un program adecvat undeva în sistem? Folosind doctrina predominanței rețelei, încep să interoghez computerul local, apoi alte centre. Să presupunem că lucrez în SDC și că găsesc un program aparent adecvat pe un disc în Berkeley.” El solicită rețelei să execute acest program, presupunând că „nu va trebui să decid, având un sistem complex de gestionare a rețelei, dacă să transmit datele pentru ca programele să le proceseze undeva în altă parte, sau să descarc programele și să le rulez pentru a lucra la datele mele.”
Împreună, aceste fragmente de idei deschid o schemă mai amplă, concepută de Licklider: în primul rând, împărțirea anumitor specializări și domenii de cunoștințe între cercetătorii care primesc finanțare de la IPTO, iar apoi construirea, pe baza acesteia, a unei rețele fizice de computere IPTO. Această manifestare fizică a „cauzei comune” IPTO va permite cercetătorilor să împărtășească cunoștințe și să beneficieze de echipamente și software specializat la fiecare dintre locurile de muncă. Astfel, IPTO va putea evita duplicarea risipitoare, îmbunătățindu-și în același timp eficiența fiecărui dolar de finanțare, oferindu-le fiecărui cercetător din toate proiectele IPTO acces la o gamă completă de capacități de calcul.
Această idee de a împărți resursele între membrii comunității de cercetare printr-o rețea de comunicație a plantat în IPTO semințele care, câțiva ani mai târziu, s-au dezvoltat în crearea ARPANET.
Deși are origini militare, ARPANET, care a apărut în Pentagon, nu avea justificare militară. Se spune uneori că această rețea a fost dezvoltată ca o rețea de comunicație militară, capabilă să supraviețuiască unei atac nuclear. Așa cum vom vedea mai târziu, există o legătură indirectă între ARPANET și un proiect anterior destinat acestui scop, iar conducătorii ARPA au menționat periodic despre „sistemele consolidate” pentru a justifica existența rețelei lor în fața Congresului sau a ministrului apărării. Dar, de fapt, IPTO a creat ARPANET strict pentru nevoile interne, pentru a susține comunitatea cercetătorilor – majoritatea dintre aceștia nu putea justifica activitatea lor prin obiective de apărare.
Între timp, în momentul lansării celebrei sale note oficiale, Licklider a început deja să planifice embrionul rețelei sale intergalactice, al cărei director va deveni de la Universitatea din California, Los Angeles (UCLA).
Consolele pentru modelul SAGE OA-1008, completate cu un pistol cu laser (la capătul firului, sub capacul de plastic transparent), un brichetă și un scrumieră.
Premise
Kleinrock era fiul unor imigranți din Europa de Est din clasa muncitoare și a crescut în Manhattan, la umbra [ce leagă partea de nord a insulei Manhattan din New York de Fort Lee din județul Bergen din New Jersey.În timp ce era la școală, seara lua lecții suplimentare de inginerie electrică la colegiul municipal din New York. Aflând de oportunitatea de a studia la MIT, urmată de un semestru de lucru în laboratorul Lincoln cu normă întreagă, a profitat cu bucurie de aceasta.
Laboratorul a fost creat pentru a răspunde nevoilor SAGE, dar de atunci s-a extins la numeroase alte proiecte de cercetare, adesea doar indirect legate de apărare, dacă nu aveau deloc legătură cu aceasta. Printre acestea s-a numărat proiectul „Cercetarea Barnstable”, o propunere a Forțelor Aeriene pentru crearea unui teren orbital de benzi metalice (de tipul ), care ar putea fi utilizate ca un sistem global de comunicație. Kleinrock a fost impresionat de autoritatea de la MIT, așadar a decis să se concentreze asupra teoriei rețelelor de comunicație. Cercetarea lui Barnstable i-a oferit lui Kleinrock prima oportunitate de a aplica teoria informației și teoria cozilor la o rețea de date, extinzând această analiză într-o întreagă disertație despre rețele pentru schimbul de mesaje, combinând analiza matematică cu datele experimentale culese din simulări care rulau pe calculatoare TX-2 în laboratoarele Lincoln. Printre colegii apropiați ai lui Kleinrock în laborator, care foloseau și ei calculatoare pe un sistem de partajare a timpului, s-au numărat și , cu care ne vom întâlni puțin mai târziu.
În 1963, Kleinrock a acceptat o ofertă de muncă la UCLA, iar Licklider a văzut în el o oportunitate. În fața lui se afla un expert în rețele de date, care lucra aproape de trei centre de computație locale: centrul principal de calcul, centrul de calcul al sănătății și Centrul de Procesare a Datelor de Vest (o cooperativă formată din treizeci de institute care aveau acces comun la un computer IBM). Mai mult, șase institute din Centrul de Procesare a Datelor de Vest aveau conexiune la distanță cu computerul prin modem, iar computerul System Development Corporation (SDC), sponsorizat de IPTO, se afla la doar câțiva kilometri de Santa Monica. IPTO a comandat UCLA să integreze aceste patru centre ca primul experiment de creare a unei rețele informatice. Ulterior, conform planului, conexiunea cu Berkeley ar fi putut studia problemele specifice transferului de date pe distanțe mari.
În ciuda situației promițătoare, proiectul a eșuat și rețeaua nu a fost niciodată construită. Directorii diferitelor centre UCLA nu se încredeau unii în alții și nu credeau în acest proiect, ceea ce a dus la refuzul de a ceda controlul asupra resurselor de calcul utilizatorilor reciproci. IPTO nu avea practic nicio putere de influență în această situație, deoarece niciunul dintre centrele de calcul nu primea fonduri de la ARPA. Această problemă politică subliniază una dintre întrebările principale din istoria internetului. Dacă este foarte greu să convingi diferiți participanți că organizarea comunicării între ei și cooperarea este în beneficiul tuturor părților, cum a apărut, de fapt, internetul? În articolele următoare vom reveni în mod repetat la aceste întrebări.
A doua încercare a IPTO de a construi o rețea a fost mai reușită, posibil pentru că a fost mult mai puțin amplă – a fost un simplu experiment. În anul 1965, psihologul și studentul lui Licklider, Tom Merrill, a părăsit laboratorul Lincoln pentru a încerca să profite de agitația din jurul calculatoarelor interactive, începând o afacere proprie de furnizare a accesului partajat. Cu toate acestea, neavând suficienți clienți plătitori, a început să caute alte surse de venit și, în cele din urmă, a propus IPTO să îl angajeze pentru a realiza o cercetare asupra rețelior computerizate. Noua directoare IPTO, Ivan Sutherland, a decis să ia o firmă mare și respectată ca partener de sprijin și a subcontractat munca companiei lui Merrill prin laboratorul Lincoln. Din partea laboratorului, proiectul a fost condus de un alt fost coleg al lui Kleinrock, Lawrence (Larry) Roberts.
Roberts, fiind student la MIT, s-a familiarizat cu calculatorul TX-0, construit de laboratorul Lincoln. A stat ore în șir fascinat în fața ecranului luminos al consolei și, în cele din urmă, a scris un program care (proastă) recunoștea simbolurile scrise de mână folosind rețele neuronale. La fel ca Kleinrock, el a ajuns să lucreze pentru laborator ca parte a unei burse de doctorat, rezolvând probleme legate de grafică computerizată și viziune computerizată, cum ar fi recunoașterea marginilor și generarea imaginilor tridimensionale, pe un TX-2 mai mare și mai puternic.
Cea mai mare parte a anului 1964, Roberts s-a concentrat în principal pe lucrul cu imagini. Apoi, s-a întâlnit cu Lick. În noiembrie acelui an, a participat la o conferință despre viitorul calculatoarelor, sponsorizată de BBC, care a avut loc la un sanatoriu cu izvoare termale în Homestead, Vest Virginia. Acolo, a discutat până târziu în noapte cu alți participanți la conferință și a auzit pentru prima dată cum Lick își expunea ideea de rețea intergalactică. Roberts a simțit că ceva s-a mișcat în mintea lui – se descurca foarte bine cu procesarea graficii computerizate, dar era, în esență, limitat de un singur computer unic TX-2. Chiar dacă ar fi putut să își împărtășească software-ul, nimeni altcineva nu ar fi putut să-l folosească, deoarece nimeni nu avea echipament echivalent pentru a-l rula. Singurul mod de a-și extinde influența lucrărilor sale era să vorbească despre ele în lucrări științifice, sperând că cineva va putea să le reproducă în altă parte. A decis că Lick avea dreptate – rețeaua era exact următorul pas pe care trebuia să-l facă pentru a accelera cercetările în domeniul informaticii.
Și Roberts a ajuns în cele din urmă să colaboreze cu Merrill, încercând să conecteze TX-2 din laboratorul Lincoln printr-o linie telefonică care străbătea întreaga țară la computerul SDC din Santa Monica, California. Într-un proiect experimental, parcă copiat din nota informativă a lui Lick despre "rețeaua intergalactică", intenționau să oprească TX-2 în mijlocul calculelor, să folosească un disc automatic pentru a suna SDC Q-32, să ruleze pe acel computer un program de înmulțire a matricelor și apoi să continue calculele inițiale, folosind răspunsul său.
În afară de raționalitatea utilizării unei tehnologii scumpe și avansate pentru a transmite rezultatele unei simple operații matematice pe întreg continentul, se cuvin menționate și viteza teribil de mică a acestui proces din cauza utilizării rețelei telefonice. Pentru a realiza un apel, era necesară configurarea unei linii dedicate între apelant și apelat, care de obicei trecea prin mai multe stații telefonice diferite. În 1965, practic toate acestea erau electromecanice (în acest an, AT&T a lansat prima stație complet electrică din orașul Sakasuna, New Jersey). Magnetii mutau blocuri metalice dintr-un loc în altul pentru a asigura contactul în fiecare nod. Întregul proces dura câteva secunde, timp în care TX-2 trebuia pur și simplu să stea și să aștepte. În plus, liniile, perfect adaptate pentru convorbiri, erau prea zgomotoase pentru a transmite biți individuali și ofereau o lățime de bandă foarte mică (câteva sute de biți pe secundă). Pentru o rețea intergalactică interactivă cu adevărat eficientă era necesară o altă abordare.
Experimentul Merrill-Roberts nu a demonstrat practicabilitatea sau utilitatea unei rețele interurbane, ci doar viabilitatea sa teoretică. Dar asta a fost suficient.
Soluție
La mijlocul anului 1966, Robert Taylor a devenit noul, al treilea director al IPTO, succedându-l pe Ivan Sutherland. El a fost un student al Licklider, tot psiholog, și a venit la IPTO datorită faptului că anterior a administrat cercetări în domeniul informaticii la NASA. Se pare că aproape imediat după sosire, Taylor a decis că a venit timpul să transforme visul unei rețele intergalactice în realitate; el a lansat proiectul care a dat naștere ARPANET.
Banii de la ARPA curgeau încă în flux, astfel că Taylor nu a avut probleme în a obține finanțare suplimentară de la șeful său, Charles Herzfeld. Totuși, această soluție avea un risc considerabil de eșec. În plus, în 1965, numărul liniilor care conectau capetele opuse ale țării era destul de mic, iar nimeni nu încercase anterior să facă ceva asemănător cu ARPANET. Se pot aminti alte experimente timpurii în crearea rețelelor de calculatoare. De exemplu, Princeton și Carnegie Mellon au creat o rețea de computere cu acces distribuit la sfârșitul anilor '60 împreună cu IBM. Principalul diferențiator al acestui proiect a fost omogenitatea sa - au fost folosite computere complet identice din punct de vedere hardware și software.
Pe de altă parte, ARPANET urma să se confrunte cu diversitatea. Până la mijlocul anilor '60, IPTO finanța mai mult de zece organizații, fiecare având un computer, iar toate acestea funcționau pe echipamente și software diferite. Posibilitatea de a împărtăși software era rară, chiar și între modele diferite ale aceluiași producător - acest lucru a fost realizat doar cu cea mai recentă gamă de IBM System/360.
Diversitatea sistemelor reprezenta un risc, adăugând o complexitate tehnică considerabilă dezvoltării rețelei, precum și posibilitatea împărțirii resurselor în stilul lui Licklider. De exemplu, la Universitatea din Illinois, în acel timp, se construia un supercomputer masiv cu fonduri de la ARPA. . Taylor considera puțin probabil ca utilizatorii locali din Urbana-Champaign să poată valorifica pe deplin resursele acestei mașini uriașe. Chiar și sistemele de dimensiuni mult mai modeste - TX-2 din laboratorul Lincoln și Sigma-7 de la UCLA - nu puteau în mod obișnuit să împărtășească software unul cu altul din cauza incompatibilității fundamentale. Posibilitatea de a depăși aceste limitări, obținând acces direct la software-ul unui nod, fiind într-altul, era atrăgătoare.
În lucrarea care descria acest experiment de rețea, Merrill și Roberts au presupus că un astfel de schimb de resurse va duce la ceva asemănător cu avantajul comparativ ricardian. :
Configurarea rețelei poate duce la o specializare specifică a nodurilor colaboratoare. Dacă un nod X, din cauza unor software-uri sau echipamente speciale, de exemplu, excelează în inversarea matricelor, se poate aștepta ca utilizatorii altor noduri din rețea să profite de această oportunitate, inversând matricile lor pe nodul X, în loc să facă asta pe computerele lor personale.
Taylor avea o altă motivație pentru implementarea rețelei cu resurse partajate. Achiziția pentru fiecare nou nod IPTO a unui computer nou, care să aibă toate funcționalitățile de care ar putea avea nevoie cercetătorii de la acel nod, era o problemă costisitoare, iar pe măsură ce IPTO adăuga noi noduri în portofoliu, bugetul era expus unui risc crescut. Prin conectarea tuturor sistemelor finanțate de IPTO într-o singură rețea, ar fi fost posibil să se ofere noi beneficiari de granturi computere mai modeste, sau chiar să nu se cumpere deloc. Aceștia ar fi putut utiliza capacitățile computaționale necesare la noduri îndepărtate cu resurse excedentare, iar întreaga rețea ar funcționa ca un rezervor comun de software și echipamente.
După lansarea proiectului și asigurarea finanțării acestuia, ultima contribuție semnificativă a lui Taylor la ARPANET a fost alegerea persoanei care se va ocupa direct de dezvoltarea sistemului și se va asigura că acesta este implementat. Alegerea evidentă a fost Roberts. Abilitățile sale ingineresti nu ridicau nicio îndoială, era deja un membru respectat al comunității de cercetare IPTO și era unul dintre puținii oameni cu experiență reală în dezvoltarea și crearea de rețele de calculatoare care funcționează pe distanțe mari. Astfel, în toamna anului 1966, Taylor l-a sunat pe Roberts și l-a rugat să vină din Massachusetts pentru a lucra la ARPA în Washington.
Însă a fost greu să-l convingi. Mulți dintre directorii științifici IPTO erau sceptici față de conducerea lui Robert Taylor, considerând-o ușoară. Da, Licklider era și el psiholog, nu avea o educație inginerescă, dar, în cel puțin, avea un doctorat și anumite merite ca unul dintre părinții fondatori ai calculatoarelor interactive. Taylor era o persoană necunoscută cu un masterat. Cum ar putea el să conducă o muncă tehnică complexă în comunitatea IPTO? Roberts era și el printre acești sceptici.
Însă combinația de bici și zahăr a funcționat (majoritatea surselor indică predominanța biciului în absența zahărului). Pe de o parte, Taylor a exercitat o anumită presiune asupra șefului lui Roberts de la laboratorul Lincoln, amintindu-i că cea mai mare parte a finanțării laboratorului provine acum de la ARPA și că, prin urmare, ar trebui să-l convingă pe Roberts de avantajele acestei oferte. Pe de altă parte, Taylor i-a oferit lui Roberts titlul recent creat de 'cercetător senior', care va raporta prin intermediul lui Taylor direct adjunctului directorului ARPA, devenind astfel succesorul lui Taylor în funcția de director. În aceste condiții, Roberts a acceptat să se ocupe de proiectul ARPANET. Era timpul să transformăm ideea de împărțire a resurselor în realitate.
Ce altceva să citim
- Janet Abbate, Inventing the Internet (1999)
- Katie Hafner și Matthew Lyon, Where Wizards Stay Up Late (1996)
- Arthur Norberg și Julie O’Neill, Transformarea Tehnologiei Computerizate: Prelucrarea Informațiilor pentru Pentagon, 1962-1986 (1996)
- M. Mitchell Waldrop, Mașina Visurilor: J.C.R. Licklider și Revoluția Care a Facut Calculul Personal (2001)
Sursa: habr.com
