NĂ€tverksdiagrammet av datornĂ€tverket ARPA för juni 1967. En tom cirkel â dator med delad Ă„tkomst, en cirkel med ett streck â terminal för en anvĂ€ndare.
Andra artiklar i serien:
- Relayets historia
- Elektroniska datorers historia
- Transistorernas historia
- Internets historia
I slutet av 1966 med pengar frÄn ARPA startade projektet för att koppla samman flera datorer till ett enda system, inspirerat av idén om "» .
Ansvarigheten för projektet överlÀmnade Taylor till skickliga hÀnder . Under det följande Äret tog Roberts flera kritiskt viktiga beslut som senare skulle pÄverka den tekniska arkitekturen och kulturen inom ARPANET och dess efterföljare, i vissa fall till och med under flera decennier. Det första beslutet i betydelse, Àven om det inte var kronologiskt, var att definiera en mekanism för att routa meddelanden frÄn en dator till en annan.
Problemet
Om dator A vill skicka ett meddelande till dator B, hur ska meddelandet hitta vĂ€gen frĂ„n den ena till den andra? I teorin skulle man kunna lĂ„ta varje nod i nĂ€tverket kommunicera med alla andra, genom att fysiskt koppla varje nod med varje annan med kablar. För att kommunicera med B skulle dator A bara skicka meddelandet via den utgĂ„ende kabeln som kopplar den till B. Ett sĂ„dant nĂ€tverk kallas ett fullstĂ€ndigt kopplat nĂ€tverk. Men vid en betydande storlek pĂ„ nĂ€tverket blir detta tillvĂ€gagĂ„ngssĂ€tt snabbt opraktiskt, eftersom antalet anslutningar ökar i kvadraten av antalet noder (om vi ska vara exakta, som (n2 â n) / 2).
DÀrför krÀvs ett sÀtt att bygga en rutt för meddelandet, sÄ att nÀr meddelandet anlÀnder till en mellanliggande nod skickas det vidare mot mÄlet. I början av 1960-talet var tvÄ grundlÀggande tillvÀgagÄngssÀtt kÀnda för att lösa detta problem. Den första var en metod för meddelandekommunikation genom "lagring och överföring". Denna metod anvÀndes av telegrafsystemet. NÀr meddelandet kom till en mellanliggande nod, lagrades det temporÀrt dÀr (vanligtvis i form av papperstejp), tills det fanns möjlighet att överföra det vidare till mÄlet eller till ytterligare en mellanliggande punkt som ligger nÀrmare mÄlet.
Sedan kom telefonen, och en ny metod blev nödvÀndig. En fördröjning pÄ nÄgra minuter efter varje yttrande som gjordes via telefon, som behövde avkodas och skickas till sin destination, skulle ge kÀnslan av att prata med nÄgon som befann sig pÄ Mars. IstÀllet anvÀnde telefonen kanalvÀxling. Den som ringde började varje samtal med att skicka ett sÀrskilt meddelande som angav vem han ville ringa. Först gjorde man detta genom att prata med en operatör, och senare genom att slÄ numret, som behandlades av automatisk utrustning i vÀxeln. Operatören eller utrustningen upprÀttade en dedikerad elektrisk förbindelse mellan den som ringde och den mottagna abonnenten. Vid lÄngdistanssamtal kunde detta krÀva flera iterationer för att koppla samtalet via flera vÀxlar. NÀr förbindelsen var etablerad kunde sjÀlva samtalet börja, och förbindelsen hölls sÄ lÀnge ingen av parterna bröt den genom att lÀgga pÄ luren.
Den digitala kommunikationen som beslutades att anvÀnda i ARPANET för att koppla samman datorer som arbetade enligt , anvÀnde egenskaper frÄn bÄde telegraf och telefon. à ena sidan överfördes datameddelanden i separata paket, som i telegrafen, istÀllet för i form av oavbrutna samtal pÄ telefonen. Men dessa meddelanden kunde vara av olika storlekar för olika ÀndamÄl, frÄn kommandon pÄ konsolen pÄ nÄgra tecken till stora datfiler som överfördes frÄn en dator till en annan. Om filer fördröjdes under transporten klagade ingen pÄ det. Men avlÀgsen interaktivitet krÀvde snabba reaktioner, som vid ett telefonsamtal.
En viktig skillnad mellan datanÀtverk Ä ena sidan och telefon och telegraf Ä andra sidan var kÀnsligheten för fel i de data som behandlades av maskiner. FörÀndring eller förlust av ett tecken under överföringen i en telegraf, eller bortfall av en del av ett ord i ett telefonsamtal, skulle knappast allvarligt störa kommunikationen mellan tvÄ personer. Men om ett brus pÄ linjen Àndrade en enda bit frÄn 0 till 1 i ett kommando som skickades till en fjÀrrdator, kunde det helt Àndra meningen med kommandot. DÀrför var det nödvÀndigt att kontrollera varje meddelande för fel och Äter skicka det om fel upptÀcktes. SÄdana omskick var skulle vara för kostsamma för stora meddelanden, och risken för fel skulle vara större, eftersom de överfördes under lÀngre tid.
Lösningen pÄ detta problem kom tack vare tvÄ oberoende hÀndelser som intrÀffade 1960, men den som dök upp senare upptÀcktes först av Larry Roberts och ARPA.
Möte
Hösten 1967 anlÀnde Roberts till Gatlinburg, Tennessee, pÄ grund av de skogklÀdda topparna i Great Smoky Mountains, för att leverera ett dokument som berÀttade om ARPAs planer pÄ att implementera nÀtverket. Han hade redan arbetat nÀstan ett Är pÄ kontoret för informationsbehandling (Information Processing Technology Office, IPTO), men mÄnga detaljer om nÀtverksprojektet var fortfarande ganska oklara, inklusive lösningen pÄ routingproblemet. Förutom vaga omnÀmnanden av block och deras storlekar, var den enda hÀnvisningen till det i Roberts arbete en kort och undvikande kommentar i slutet: "Det verkar nödvÀndigt att hÄlla den periodiskt anvÀnda kommunikationslinjen för att fÄ svar inom en tid frÄn en tiondels till en sekund, vilket krÀvs för interaktivt arbete. Detta Àr mycket kostsamt ur nÀtverkets resursperspektiv, och om vi inte fÄr möjlighet att ringa snabbare, kommer meddelandeomkoppling och koncentration att bli mycket viktiga för nÀtverksdeltagarna." Det var uppenbart att Roberts vid den tidpunkten fortfarande inte hade beslutat sig för om han skulle överge den metod han anvÀnt tillsammans med Tom Marriill 1965, det vill sÀga att koppla samman datorer via det kommuterade telefonnÀtet med hjÀlp av automatisk uppringning.
Vid en sammankomst deltog en annan person som hade en mycket mer genomtÀnkt idé om hur man skulle lösa routingproblemen i datanÀtverk. Roger Scantlebury korsade Atlanten och kom frÄn British National Physical Laboratory (NPL) med en presentation. Scantlebury tog Roberts Ät sidan efter hans presentation och berÀttade om sin idé. . Denna teknologi utvecklades av hans chef pÄ NPL, Donald Davies. I USA Àr Davises prestationer och historia dÄligt kÀnda, Àven om Davies grupp pÄ NPL under hösten 1967 var Ätminstone ett Är före ARPA med sina idéer.
Davies, precis som mĂ„nga tidiga pionjĂ€rer inom elektroniska datorer, hade en utbildning som fysiker. Han tog examen frĂ„n Imperial College i London 1943 vid 19 Ă„rs Ă„lder, och han blev genast antagen till ett hemligt program för utveckling av kĂ€rnvapen med kodnamnet . DĂ€r ledde han en grupp medarbetare som anvĂ€nde mekaniska och elektriska kalkylatorer för att snabbt ta fram numeriska lösningar pĂ„ problem relaterade till kĂ€rnsammanslagning (hans chef var , en tysk fysiker som var expatriat och som vid den tidpunkten redan hade börjat överföra hemligheter om kĂ€rnvapen till Sovjetunionen). Efter kriget hörde han frĂ„n matematikern John Womersley om ett projekt som den senare ledde i NPL â det handlade om att skapa en elektronisk dator som skulle utföra samma berĂ€kningar mycket snabbare. kallades ACE, "Automatisk berĂ€kningsmaskin."
Davis tog snabbt tag i idén och anstÀllde sig vid NPL sÄ fort han kunde. Genom att bidra till det detaljerade projektet och skapandet av ACE-datorn förblev han djupt involverad i omrÄdet för datormaskiner som forskningsledare vid NPL. à r 1965 rÄkade det sig sÄ att han var i USA pÄ ett professionellt möte kopplat till sitt arbete och tog tillfÀllet i akt att besöka flera stora datoranlÀggningar med tidsdelning för att se vad uppstÄndelsen handlade om. Inom den brittiska datormiljön var tidsdelning i den amerikanska bemÀrkelsen av interaktivt samutnyttjande av datorer av flera anvÀndare okÀnt. IstÀllet betydde deras tidsdelning att fördela datorbelastningen mellan flera program för batchbehandling (sÄ att, till exempel, ett program kunde köras medan ett annat var upptaget med att lÀsa frÄn bandet). Senare kom detta alternativ att kallas multiprogrammering.
Davis resor ledde honom till Project MAC pÄ MIT, JOSS-projektet frÄn RAND Corporation i Kalifornien och till Dartmouths tidsdelningssystem i New Hampshire. PÄ vÀg hem föreslog en av hans kollegor att hÄlla ett seminarium om samutnyttjande för att informera det brittiska samhÀllet om de nya teknologier de lÀrt sig om i USA. Davis gick med pÄ det och tog emot mÄnga av de ledande figurerna inom den amerikanska datorteknologin, inklusive (skaparen av "tidsdelningssystemet" pÄ MIT) och sjÀlvaste Larry Roberts.
Under seminar (or possibly right after), Davis was struck by the idea that the philosophy of time-sharing could also be applied to communication lines between computers, not just to the computers themselves. Time-sharing computers give each user a small slice of processor time and then switch to another, creating the illusion for each user that they have their own interactive computer. Similarly, by slicing each message into standard-sized pieces, which Davis referred to as 'packets', a single communication channel can be shared among many computers or users of the same computer. Furthermore, this would address all aspects of data transmission for which telephone and telegraph switchboards were poorly suited. A user working with an interactive terminal, sending short commands and receiving short responses, won't be blocked by the transmission of a large file since that transmission will be broken down into many packets. Any damage in such large messages would affect only a single packet, which can easily be resent to complete the message.
Davis outlined his ideas in an unpublished paper from 1966, 'Proposal for a Digital Communication Network'. At that time, the most advanced telephone networks were on the verge of computerizing switchboards, and Davis proposed to embed packet switching into the next-generation telephone network, creating a single broadband communication network capable of handling various requests, from simple phone calls to remote access to computers. By that time, Davis had been promoted to director of NPL, and he formed a digital communications group led by Scantlebury to implement his project and create a working demonstration model.
Under Ă„ret före konferensen i Gatlinburg arbetade Skantlbery-teamet med alla detaljer kring skapandet av ett paketkopplat nĂ€tverk. Ett fel pĂ„ en nod skulle kunna hanteras med adaptiv routing som skulle fungera över flera vĂ€gar till destinationen, medan ett fel pĂ„ en enskild paket skulle kunna lösas genom att skicka det igen. Simuleringar och analyser visade att den optimala paketstorleken skulle vara 1000 byte â om den blev mycket mindre skulle overhead-kostnaderna för metadata i headern bli för stora, om den blev mycket större skulle responstiden för interaktiva anvĂ€ndare ofta öka pĂ„ grund av större meddelanden.
Skantlberys arbete innehöll detaljer som paketformat...
...och analys av paketstorlekens pÄverkan pÄ nÀtverksfördröjningar.
Under tiden ledde Davis och Skantlberys sökande till avslöjandet av detaljerade forskningsarbeten som gjordes av en annan amerikan som hade kommit pÄ en liknande idé nÄgra Är innan dem. Men hÀr kommer , ingenjör pÄ RAND Corporation, överhuvudtaget inte tÀnkte pÄ behoven hos datoranvÀndare med tidsdelning. RAND var ett analytiskt centrum som arbetade med medel frÄn det amerikanska försvarsdepartementet i Santa Monica, Kalifornien, som skapades efter andra vÀrldskriget för lÄngsiktig planering och analys av strategiska problem för militÀra behov. Barans mÄl var att avlÀgsna kÀrnvapenkrig genom att skapa ett mycket pÄlitligt militÀrt kommunikationsnÀtverk som skulle klara av Àven en stor kÀrnvapenattack. Ett sÄdant nÀtverk skulle göra en förebyggande attack frÄn Sovjetunionen mindre attraktiv, eftersom det skulle vara mycket svÄrt att förstöra USA:s kapacitet att svara mot flera kÀnsliga punkter. För detta föreslog Baran ett system som delade upp meddelanden i vad han kallade meddelandeblock som oberoende kunde transporteras genom ett nÀtverk av knutpunkter med överskottskopplingar och sedan samlas igen pÄ slutpunkten.
ARPA hade tillgÄng till omfattande rapporter frÄn BÀran för RAND, men eftersom de inte var kopplade till interaktiva datorer var deras betydelse för ARPANET inte uppenbar. Roberts och Taylor tycktes faktiskt inte ha mÀrkt dem. IstÀllet, vid ett slumpmÀssigt möte, presenterade Scantlebury allt för Roberts pÄ ett fat: en vÀl genomtÀnkt vÀxlingsteknik, tillÀmpligheten pÄ uppgiften att skapa interaktiva datanÀt, referensmaterial frÄn RAND, och till och med namnet "paket". NPL:s arbete övertygade ocksÄ Roberts om att för att organisera god bandbredd skulle högre hastigheter krÀvas, sÄ han uppdaterade sina planer till kommunikationslinjer pÄ 50 Kbit/s. För att skapa ARPANET löstes den fundamentala delen av routerproblematiken.
Det finns dock en annan version av hur idén om paketvÀxling uppstod. Roberts hÀvdade senare att han redan hade liknande tankar i huvudet, tack vare arbetet av hans kollega, Len Kleinrock, som sÀgs ha beskrivit detta koncept redan 1962 i sin doktorsavhandling om kommunikationsnÀt. Men det Àr otroligt svÄrt att utvinna en sÄdan idé frÄn detta arbete, och dessutom kunde jag inte hitta nÄgra andra bekrÀftelser pÄ denna version.
NĂ€tverk som inte existerade
Som vi ser var det faktiskt hela tvÄ team som var före ARPA i utvecklingen av paketvÀxling, en teknik som har visat sig vara sÄ effektiv att den nu ligger till grund för praktiskt taget all kommunikation. Varför blev dÄ ARPANET det första betydande nÀtverket som anvÀnde den?
Det handlar om organisatoriska finurligheter. ARPA hade inte officiellt tillstÄnd att skapa ett kommunikationsnÀt, men det fanns ett stort antal redan etablerade forskningscentra med sina egna datorer, en kultur av "fria" seder som praktiskt taget ingen övervakade, och hela berg av pengar. Den ursprungliga begÀran frÄn Taylor 1966 om medel för att skapa ARPANET angav siffran $1 miljon, och Roberts fortsatte att spendera omkring sÄ mycket varje Är frÄn 1969 och framÄt för att bygga och driva detta nÀtverk. För ARPA var sÄdana pengar smÄsaker, sÄ ingen av hans chefer brydde sig om vad Roberts gjorde med dem sÄ lÀnge det pÄ nÄgot sÀtt kunde kopplas till behovet av nationell försvar.
Beran hade varken möjligheter eller auktoritet inom RAND för att kunna göra nÄgot. Hans arbete var rent forskande och analytiskt, och det kunde tillÀmpas pÄ försvaret om sÄ önskades. à r 1965 rekommenderade RAND faktiskt hans system för flygvapnet, och de accepterade projektets livskraft. Men implementeringen Älades försvarskommunikationsbyrÄn, dÀr man inte hade stor insikt i digital kommunikation. Beran övertygade ledningen i RAND om att det var bÀttre att ta över förslaget Àn att lÄta det genomföras hur som helst och riskera att förstöra ryktet för distribuerad digital kommunikation.
Davis, som chef för NPL, hade betydligt mer makt Àn Beran, men en mer begrÀnsad budget Àn ARPA, och han hade inte ett fÀrdigt socialt och tekniskt nÀtverk av forskningsdatorer. Han lyckades skapa en prototyp av ett lokalt nÀtverk med paketkommutering (det fanns bara en nod men mÄnga terminaler) vid NPL i slutet av 1960-talet, med en blygsam budget pÄ 120 000 pund under tre Är. ARPANET spenderade ungefÀr hÀlften av den summan Ärligen pÄ drift och underhÄll av varje av de mÄnga noderna i nÀtverket, exklusive initiala investeringar i hÄrdvara och mjukvara. Den organisation som skulle kunna skapa ett storskaligt brittiskt nÀtverk med paketkommutering var den brittiska posten, som ansvarade för telekommunikationsnÀten i landet, förutom den direkta posttrafiken. Davis lyckades vÀcka intresset hos flera inflytelserika tjÀnstemÀn med sina idéer om ett enat digitalt nÀt pÄ nationell nivÄ, men att styra en sÄdan enorm systes riktning lÄg utanför hans rÀckvidd.
Licklider, som kombinerade tur och planering, hittade ett fantastiskt vÀxthus dÀr hans intergalaktiska nÀtverk kunde blomstra. Det kan dock inte pÄstÄs att allt utom paketkommutering berodde pÄ pengar. Genomförandet av idén spelade ocksÄ en roll. Dessutom definierades ARPANETs anda av flera andra viktiga beslut under designfasen. DÀrför kommer vi att granska hur ansvaret fördelades mellan datorerna som skickade och tog emot meddelanden och nÀtverket som de anvÀnde för att skicka dessa meddelanden.
Vad mer att lÀsa
- Janet Abbate, Inventing the Internet (1999)
- Katie Hafner och Matthew Lyon, Where Wizards Stay Up Late (1996)
- Leonard Kleinrock, âAn Early History of the Internet,â IEEE Communications Magazine (augusti 2010)
- Arthur Norberg och Julie OâNeill, Transforming Computer Technology: Information Processing for the Pentagon, 1962-1986 (1996)
- M. Mitchell Waldrop, The Dream Machine: J.C.R. Licklider och revolutionen som gjorde datoranvÀndning personlig (2001)
KĂ€lla: habr.com
