ARPA datornätverksdiagram för juni 1967. En tom cirkel är en dator med delad åtkomst, en cirkel med en linje är en terminal för en användare
Andra artiklar i serien:
- Reläets historia
- Elektroniska datorers historia
- Transistorns historia
- Internet historia
I slutet av 1966 med ARPA-pengar startade han ett projekt för att koppla ihop många datorer till ett enda system, inspirerat av idén "» .
Taylor överförde ansvaret för genomförandet av projektet till kompetenta händer . Under året som följde fattade Roberts flera avgörande beslut som skulle få återklang i den tekniska arkitekturen och kulturen hos ARPANET och dess efterföljare, i vissa fall under decennier framöver. Det första avgörande beslutet, även om det inte var i kronologi, var fastställandet av en mekanism för att dirigera meddelanden från en dator till en annan.
problem
Om dator A vill skicka ett meddelande till dator B, hur kan det meddelandet hitta sin väg från det ena till det andra? I teorin kan du tillåta varje nod i ett kommunikationsnätverk att kommunicera med varannan nod genom att ansluta varje nod till varje nod med fysiska kablar. För att kommunicera med B kommer dator A helt enkelt att skicka ett meddelande längs den utgående kabeln som ansluter den till B. Ett sådant nätverk kallas ett mesh-nätverk. Men för varje betydande nätverksstorlek blir detta tillvägagångssätt snabbt opraktisk eftersom antalet anslutningar ökar med kvadraten på antalet noder (som (n2 - n)/2 för att vara exakt).
Därför krävs något sätt att konstruera en meddelanderutt, som vid ankomsten av meddelandet till den mellanliggande noden skulle skicka det vidare till målet. I början av 1960-talet fanns det två grundläggande tillvägagångssätt för att lösa detta problem. Den första är metoden för att lagra och vidarebefordra meddelanden. Detta tillvägagångssätt användes av telegrafsystemet. När ett meddelande anlände till en mellannod lagrades det tillfälligt där (vanligtvis i form av ett pappersband) tills det kunde sändas vidare till målet, eller till ett annat mellanliggande centrum beläget närmare målet.
Sedan kom telefonen och det krävdes ett nytt grepp. En fördröjning på flera minuter efter varje uttalande via telefon, som måste dechiffreras och sändas till sin destination, skulle ge känslan av ett samtal med en samtalspartner på Mars. I stället använde telefonen kretsbyte. Den som ringde inledde varje samtal med att skicka ett speciellt meddelande som angav vem han ville ringa. Först gjorde de detta genom att prata med operatören och sedan slå ett nummer, som behandlades av automatisk utrustning på växeln. Operatören eller utrustningen upprättade en dedikerad elektrisk förbindelse mellan den som ringer och den uppringda parten. I fallet med långdistanssamtal kan detta kräva flera iterationer som kopplar samtalet via flera switchar. När anslutningen väl upprättats kunde själva konversationen börja, och anslutningen förblev tills en av parterna avbröt den genom att lägga på luren.
Digital kommunikation, som man beslutade att använda i ARPANET för att ansluta datorer som fungerar enligt schemat , använde funktioner i både telegrafen och telefonen. Å ena sidan överfördes datameddelanden i separata paket, som på telegrafen, snarare än som kontinuerliga samtal på telefon. Dessa meddelanden kan dock vara av olika storlek för olika ändamål, från konsolkommandon med flera tecken långa, till stora datafiler som överförs från en dator till en annan. Om filer försenades under transporten var det ingen som klagade på det. Men fjärrinteraktivitet krävde ett snabbt svar, som ett telefonsamtal.
En viktig skillnad mellan datanätverk å ena sidan och telefon och telegraf å andra sidan var känsligheten för fel i den data som bearbetades av maskinerna. En förändring eller förlust under sändning av ett tecken i ett telegram, eller att en del av ett ord försvinner i ett telefonsamtal kan knappast allvarligt störa kommunikationen mellan två personer. Men om brus på linjen ändrade en enda bit från 0 till 1 i ett kommando som skickades till en fjärrdator, kan det helt ändra innebörden av kommandot. Därför måste varje meddelande kontrolleras för fel och skickas på nytt om några hittades. Sådana repriser skulle vara för dyra för stora meddelanden och var mer benägna att orsaka fel eftersom de tog längre tid att sända.
Lösningen på detta problem kom genom två oberoende händelser som inträffade 1960, men den som kom senare uppmärksammades först av Larry Roberts och ARPA.
möte
Hösten 1967 anlände Roberts till Gatlinburg, Tennessee, från bortom de skogsklädda topparna i Great Smoky Mountains, för att leverera ett dokument som beskrev ARPA:s nätverksplaner. Han hade arbetat på Information Processing Technology Office (IPTO) i nästan ett år, men många av detaljerna i nätverksprojektet var fortfarande mycket vaga, inklusive lösningen på routingproblemet. Bortsett från vaga hänvisningar till block och deras storlekar, var den enda hänvisningen till det i Roberts arbete en kort och undvikande kommentar i slutet: "Det verkar nödvändigt att upprätthålla en intermittent använd kommunikationslinje för att få svar i en tiondel till en andra gången som krävs för interaktiv drift. Detta är väldigt dyrt i termer av nätverksresurser, och om vi inte kan ringa snabbare kommer meddelandebyte och koncentration att bli mycket viktigt för nätverksdeltagare.” Uppenbarligen hade Roberts vid den tiden ännu inte bestämt sig för om han skulle överge det tillvägagångssätt han hade använt med Tom Marrill 1965, det vill säga att ansluta datorer via det kopplade telefonnätet med automatisk uppringning.
Av en slump var en annan person närvarande vid samma symposium med en mycket bättre idé för att lösa problemet med routing i datanätverk. Roger Scantlebury korsade Atlanten och anlände från British National Physical Laboratory (NPL) med en rapport. Scantlebury tog Roberts åt sidan efter hans rapport och berättade för honom om sin idé. . Denna teknik utvecklades av hans chef på NPL, Donald Davis. I USA är Davis prestationer och historia dåligt känd, även om Davis grupp på NPL hösten 1967 var minst ett år före ARPA med sina idéer.
Davis, som många tidiga pionjärer inom elektronisk datoranvändning, var fysiker till sin utbildning. Han tog examen från Imperial College London 1943 vid 19 års ålder och rekryterades omedelbart till ett hemligt kärnvapenprogram med kodnamnet . Där ledde han ett team av mänskliga räknare som använde mekaniska och elektriska räknare för att snabbt ta fram numeriska lösningar på problem relaterade till kärnfusion (hans handledare var , en tysk utlandsfysiker som vid den tiden redan hade börjat överföra kärnvapnens hemligheter till Sovjetunionen). Efter kriget hörde han av matematikern John Womersley om ett projekt han ledde på NPL – det var skapandet av en elektronisk dator som skulle utföra samma beräkningar i mycket högre hastighet. kallad ACE, "automatic computing engine".
Davis hoppade på idén och skrev på med NPL så snabbt han kunde. Efter att ha bidragit till den detaljerade designen och konstruktionen av ACE-datorn, förblev han djupt involverad i dataområdet som forskningsledare vid NPL. 1965 råkade han vara i USA för ett professionellt möte relaterat till hans arbete och använde tillfället att besöka flera stora tidsdelningsdatorsajter för att se vad allt tjafs handlade om. I den brittiska datormiljön var tidsdelning i amerikansk betydelse av interaktiv delning av en dator av flera användare okänt. Istället innebar tidsdelning att fördela datorns arbetsbelastning mellan flera batchbearbetningsprogram (så att till exempel ett program skulle fungera medan ett annat var upptaget av att läsa band). Då kommer detta alternativ att kallas multiprogrammering.
Davis vandringar ledde honom till Project MAC vid MIT, JOSS-projektet vid RAND Corporation i Kalifornien och Dartmouth Time Sharing System i New Hampshire. På vägen hem föreslog en av hans kollegor att de skulle hålla en workshop om delning för att utbilda det brittiska samhället om den nya tekniken de hade lärt sig om i USA. Davis höll med, och var värd för många av de ledande figurerna inom det amerikanska datorområdet, inklusive (skapare av "Interoperable Time Sharing System" vid MIT) och Larry Roberts själv.
Under seminariet (eller kanske omedelbart efter) slogs Davis av idén att tidsdelningsfilosofi kunde tillämpas på datorkommunikationslinjer, inte bara på själva datorerna. Tidsdelningsdatorer ger varje användare en liten bit CPU-tid och byter sedan till en annan, vilket ger varje användare illusionen av att ha sin egen interaktiva dator. På samma sätt kan en enda kommunikationskanal delas mellan många datorer eller användare av en enda dator genom att skära upp varje meddelande i bitar av standardstorlek, som Davis kallade "paket". Dessutom skulle det lösa alla aspekter av dataöverföring för vilka telefon- och telegrafväxlar inte lämpade sig. En användare som använder en interaktiv terminal som skickar korta kommandon och tar emot korta svar kommer inte att blockeras av en stor filöverföring eftersom överföringen kommer att delas upp i många paket. Eventuell korruption i så stora meddelanden kommer att påverka ett enda paket, som enkelt kan återsändas för att slutföra meddelandet.
Davis beskrev sina idéer i en opublicerad tidning från 1966, "Proposal for a Digital Communications Network". Vid den tiden var de mest avancerade telefonnäten på gränsen till att datorisera växlar, och Davis föreslog att paketväxling skulle bäddas in i nästa generations telefonnätverk och skapa ett enda bredbandskommunikationsnätverk som kan betjäna en mängd olika förfrågningar, från enkla telefonsamtal till fjärrsamtal tillgång till datorer. Då hade Davis blivit befordrad till chef för NPL och bildat en digital kommunikationsgrupp under Scantlebury för att implementera sitt projekt och skapa en fungerande demo.
Under året som ledde fram till Gatlinburg-konferensen arbetade Scantleburys team ut alla detaljer för att skapa ett paketförmedlat nätverk. Ett enstaka nodfel skulle kunna överlevas genom adaptiv routing som kunde hantera flera vägar till en destination, och ett enda paketfel skulle kunna hanteras genom att skicka om det. Simulering och analys sa att den optimala paketstorleken skulle vara 1000 byte - om du gör den mycket mindre, då blir bandbreddsförbrukningen för linjerna för metadata i huvudet för mycket, mycket mer - och svarstiden för interaktiva användare kommer att öka för ofta på grund av stora meddelanden.
Scantleburys arbete inkluderade detaljer som paketformatet...
...och analys av paketstorlekarnas inverkan på nätverkslatens.
Under tiden ledde Davis och Scantleburys sökning till upptäckten av detaljerade forskningsartiklar gjorda av en annan amerikan som hade kommit på en liknande idé flera år före dem. Men samtidigt , en elektriker på RAND Corporation, hade inte alls tänkt på behoven hos användare av tidsdelningsdatorer. RAND var en tankesmedja finansierad av försvarsdepartementet i Santa Monica, Kalifornien, skapad efter andra världskriget för att tillhandahålla långsiktig planering och analys av strategiska problem för militären. Barans mål var att fördröja kärnvapenkrig genom att skapa ett mycket tillförlitligt militärt kommunikationsnätverk som kan överleva även en storskalig kärnvapenattack. Ett sådant nätverk skulle göra en förebyggande attack från Sovjetunionen mindre attraktiv, eftersom det skulle vara mycket svårt att förstöra USA:s förmåga att angripa flera känsliga punkter som svar. För att göra detta föreslog Baran ett system som bröt upp meddelanden i vad han kallade meddelandeblock som kunde överföras oberoende över ett nätverk av redundanta noder och sedan sättas ihop vid slutpunkten.
ARPA hade tillgång till Barans omfattande rapporter för RAND, men eftersom de inte var relaterade till interaktiva datorer var deras betydelse för ARPANET inte uppenbar. Roberts och Taylor har uppenbarligen aldrig märkt dem. Istället, som ett resultat av ett tillfälligt möte, överlämnade Scantlebury allt till Roberts på ett silverfat: en väldesignad växlingsmekanism, tillämpbarhet på problemet med att skapa interaktiva datornätverk, referensmaterial från RAND och till och med namnet "paket". NPL:s arbete övertygade också Roberts om att högre hastigheter skulle behövas för att ge bra kapacitet, så han uppgraderade sina planer till 50 Kbps-länkar. För att skapa ARPANET löstes en grundläggande del av routingproblemet.
Det är sant att det finns en annan version av ursprunget till idén om paketväxling. Roberts hävdade senare att han redan hade liknande tankar i huvudet, tack vare arbetet av hans kollega, Len Kleinrock, som påstås beskriva konceptet redan 1962, i sin doktorsavhandling om kommunikationsnätverk. Det är dock otroligt svårt att extrahera en sådan idé från detta arbete, och dessutom kunde jag inte hitta några andra bevis för denna version.
Nätverk som aldrig funnits
Som vi kan se var två team före ARPA när det gällde att utveckla paketförmedling, en teknik som har visat sig så effektiv att den nu ligger till grund för nästan all kommunikation. Varför var ARPANET det första betydande nätverket som använde det?
Allt handlar om organisatoriska finesser. ARPA hade inget officiellt tillstånd att skapa ett kommunikationsnätverk, men det fanns ett stort antal befintliga forskningscentra med egna datorer, en kultur av "fri" moral som praktiskt taget var oövervakad och berg av pengar. Taylors ursprungliga begäran från 1966 om medel för att skapa ARPANET krävde 1 miljon dollar, och Roberts fortsatte att spendera så mycket varje år från 1969 och framåt för att få igång nätverket. Samtidigt, för ARPA, var sådana pengar småpengar, så ingen av hans chefer oroade sig för vad Roberts gjorde med dem, så länge de på något sätt kunde kopplas till det nationella försvarets behov.
Baran på RAND hade varken makt eller befogenhet att göra någonting. Hans arbete var rent utforskande och analytiskt och kunde appliceras på försvar om så önskas. 1965 rekommenderade RAND faktiskt sitt system till flygvapnet, som gick med på att projektet var lönsamt. Men genomförandet föll på Försvarets kommunikationsbyrås axlar, och de förstod inte särskilt digital kommunikation. Baran övertygade sina överordnade på RAND om att det vore bättre att dra tillbaka detta förslag än att tillåta det att genomföras hur som helst och förstöra ryktet för distribuerad digital kommunikation.
Davis, som chef för NPL, hade mycket mer makt än Baran, men en snävare budget än ARPA, och han hade inte ett färdigt socialt och tekniskt nätverk av forskningsdatorer. Han lyckades skapa en prototyp av lokalt paketkopplat nätverk (det fanns bara en nod, men många terminaler) vid NPL i slutet av 1960-talet, med en blygsam budget på £120 000 under tre år. ARPANET spenderade ungefär hälften av det beloppet årligen på drift och underhåll på var och en av nätverkets många noder, exklusive initiala investeringar i hårdvara och mjukvara. Organisationen som kunde skapa ett storskaligt brittiskt paketförmedlingsnät var det brittiska postkontoret, som skötte telekommunikationsnäten i landet, förutom själva posten. Davis lyckades intressera flera inflytelserika tjänstemän med sina idéer om ett enhetligt digitalt nätverk i nationell skala, men han kunde inte ändra riktningen på ett så enormt system.
Licklider, genom en kombination av tur och planering, hittade det perfekta växthuset där hans intergalaktiska nätverk kunde blomstra. Samtidigt kan man inte säga att allt utom paketväxling kom ner på pengar. Utförandet av idén spelade också roll. Dessutom formade flera andra viktiga designbeslut andan i ARPANET. Därför kommer vi härnäst att titta på hur ansvaret fördelades mellan de datorer som skickade och tog emot meddelanden och det nätverk som de skickade dessa meddelanden över.
Vad mer att läsa
- Janet Abbate, Inventing the Internet (1999)
- Katie Hafner och Matthew Lyon, Where Wizards Stay Up Late (1996)
- Leonard Kleinrock, "An Early History of the Internet," IEEE Communications Magazine (augusti 2010)
- Arthur Norberg och Julie O'Neill, Transforming Computer Technology: Information Processing for the Pentagon, 1962-1986 (1996)
- M. Mitchell Waldrop, The Dream Machine: JCR Licklider and the Revolution That Made Computing Personal (2001)
Källa: will.com