ARPA-datanÀtverksdiagram frÄn juni 1967. Tom cirkel Àr dator med delad Ätkomst, cirkel med linje Àr enanvÀndarterminal
Andra artiklar i serien:
- RelÀets historia
- Elektroniska datorers historia
- Transistorns historia
- Internet historia
I slutet av 1966 med ARPA-pengar lanserade han ett projekt för att ansluta mÄnga datorer till ett enda system, inspirerat av idén om "» .
Taylor lĂ€mnade över ansvaret för projektet till duktiga hĂ€nder . Ă
ret dÀrpÄ tog Roberts flera avgörande beslut som skulle Äterklangas genom den tekniska arkitekturen och kulturen hos ARPANET och dess efterföljare, i vissa fall under Ärtionden. Det första avgörande beslutet, men inte i kronologi, var att bestÀmma mekanismen för att dirigera meddelanden frÄn en dator till en annan.
problem
Om dator A vill skicka ett meddelande till dator B, hur hittar det meddelandet sin vÀg frÄn det ena till det andra? I teorin skulle det vara möjligt att tillÄta varje nod i ett kommunikationsnÀtverk att kommunicera med varannan nod genom att ansluta varje nod till varannan nod med fysiska kablar. För att kommunicera med B sÀnder dator A helt enkelt ett meddelande lÀngs den utgÄende kabeln som ansluter den till B. Ett sÄdant nÀtverk kallas ett helt maskat nÀtverk. Men vid varje betydande nÀtverksstorlek blir detta tillvÀgagÄngssÀtt snabbt opraktiskt, eftersom antalet anslutningar ökar med kvadraten pÄ antalet noder (för att vara exakt, som (n2 - n) / 2).
DÀrför krÀvs nÄgot sÀtt att konstruera en meddelanderutt, som vid ankomsten av meddelandet till en mellannod skulle skicka det vidare till destinationen. I början av 1960-talet var tvÄ grundlÀggande tillvÀgagÄngssÀtt för att lösa detta problem kÀnda. Den första Àr metoden för att lagra och vidarebefordra meddelanden. Detta tillvÀgagÄngssÀtt anvÀndes av telegrafsystemet. NÀr ett meddelande anlÀnde till en mellannod lagrades det tillfÀlligt dÀr (vanligtvis i form av ett pappersband) tills det kunde sÀndas vidare till mÄlet, eller till ett annat mellancentrum nÀrmare mÄlet.
Sedan kom telefonen och det behövdes ett nytt grepp. En fördröjning pÄ flera minuter efter att varje uttalande som gjordes pÄ telefonen behövt transkriberas och sÀndas till sin destination skulle ha gett kÀnslan av att prata med en samtalspartner pÄ Mars. IstÀllet anvÀnde telefonen kretsbyte. Den som ringde inledde varje samtal med att skicka ett speciellt meddelande som angav vem han ville ringa. Först gjordes detta genom att prata med en operatör, och sedan genom att slÄ ett nummer som behandlades av automatisk utrustning pÄ vÀxeln. Operatören eller utrustningen upprÀttade en dedikerad elektrisk förbindelse mellan den som ringer och den uppringda parten. Vid lÄngdistanssamtal kan detta krÀva flera iterationer, som kopplar samtalet via flera switchar. NÀr anslutningen vÀl upprÀttats kunde sjÀlva konversationen börja, och anslutningen skulle upprÀtthÄllas tills en av parterna avbröt den genom att lÀgga pÄ luren.
Den digitala kommunikation som beslutades att anvÀndas i ARPANET för att koppla ihop datorer som fungerade enligt schemat , anvÀnde funktionerna i bÄde telegrafen och telefonen. à ena sidan överfördes datameddelanden i separata paket, som i en telegraf, snarare Àn som kontinuerliga samtal pÄ en telefon. Dessa meddelanden kan dock vara av olika storlek för olika ÀndamÄl, frÄn konsolkommandon nÄgra tecken lÄnga till stora datafiler som överförs frÄn en dator till en annan. Om filer försenades under transporten var det ingen som klagade pÄ det. Men fjÀrrinteraktivitet krÀvde ett snabbt svar, som ett telefonsamtal.
En viktig skillnad mellan datanĂ€tverk Ă„ ena sidan och telefon och telegraf Ă„ andra sidan var kĂ€nsligheten för fel i den data som bearbetades av maskinerna. Ăndringen eller förlusten av ett tecken i ett telegram, eller försvinnandet av en del av ett ord i ett telefonsamtal, kan knappast allvarligt störa kommunikationen mellan tvĂ„ personer. Men om brus pĂ„ linjen vĂ€nde en enda bit frĂ„n 0 till 1 i ett kommando som skickades till en fjĂ€rrdator, kan det helt Ă€ndra innebörden av kommandot. DĂ€rför mĂ„ste varje meddelande kontrolleras för fel och skickas pĂ„ nytt om nĂ„gra hittades. SĂ„dana upprepningar skulle bli för dyra för stora meddelanden, och de skulle vara mer benĂ€gna att introducera fel eftersom de tog lĂ€ngre tid att sĂ€nda.
Lösningen pÄ detta problem kom frÄn tvÄ oberoende hÀndelser som intrÀffade 1960, men den senare mÀrktes först av Larry Roberts och ARPA.
möte
Hösten 1967 anlÀnde Roberts till Gatlinburg, Tennessee, frÄn bortom de skogsklÀdda topparna i Great Smoky Mountains, för att leverera ett dokument som beskriver ARPA:s planer för att distribuera nÀtverket. Han hade arbetat pÄ Information Processing Technology Office (IPTO) i nÀstan ett Är nu, men mÄnga av detaljerna i nÀtverksdesignen var fortfarande mycket vaga, inklusive lösningen pÄ routingproblemet. Bortsett frÄn vaga hÀnvisningar till block och deras storlekar, var den enda hÀnvisningen till det i Roberts papper en kort och undvikande kommentar i slutet: "Det verkar nödvÀndigt att upprÀtthÄlla en intermittent anvÀnd kommunikationslinje för att erhÄlla en tiondel till en sekunds svar som krÀvs för interaktivt arbete. Detta Àr mycket dyrt i termer av nÀtverksresurser, och om vi inte kan göra mycket snabbare samtal för nÀtverksdeltagare." Tydligen hade Roberts vid den tidpunkten Ànnu inte bestÀmt sig för om han skulle överge det tillvÀgagÄngssÀtt han hade anvÀnt med Tom Murrill 1965, det vill sÀga att ansluta datorer via det uppringda telefonnÀtet med hjÀlp av autouppringare.
Av en slump var det en annan person pÄ plats vid samma symposium med en mycket bÀttre genomtÀnkt idé för att lösa problemet med routing i datanÀtverk. Roger Scantlebury korsade Atlanten frÄn British National Physical Laboratory (NPL) med en rapport. Scantlebury tog Roberts Ät sidan efter sin presentation och berÀttade om sin idé. . Tekniken utvecklades av hans chef pÄ NPL, Donald Davis. I USA Àr Davis prestationer och historia dÄligt kÀnd, Àven om Daviss grupp pÄ NPL hösten 1967 var minst ett Är före ARPA med sina idéer.
Davis, som mĂ„nga tidiga pionjĂ€rer inom elektroniska datorer, utbildades till fysiker. Han tog examen frĂ„n Imperial College London 1943 vid 19 Ă„rs Ă„lder och rekryterades omedelbart till ett hemligt kĂ€rnvapenprogram med kodnamnet . DĂ€r övervakade han en grupp mĂ€nskliga rĂ€knare som anvĂ€nde mekaniska och elektriska rĂ€knare för att snabbt ta fram numeriska lösningar pĂ„ problem relaterade till kĂ€rnfusion (hans handledare var , en tysk utlandsfysiker som vid den tiden redan hade börjat förmedla kĂ€rnvapenhemligheter till Sovjetunionen). Efter kriget hörde han av matematikern John Womersley om ett projekt han ledde pĂ„ NPL â att bygga en elektronisk dator som skulle göra samma berĂ€kningar i mycket snabbare hastighet. kallad ACE, "automatisk datormaskin."
Davis hoppade pÄ idén och gick med i NPL sÄ snabbt han kunde. Efter att ha bidragit till den detaljerade designen och konstruktionen av ACE-datorn, förblev han djupt involverad i dataomrÄdet som forskningsledare vid NPL. 1965 rÄkade han befinna sig i USA för ett professionellt möte relaterat till hans arbete, och anvÀnde tillfÀllet att besöka flera stora tidsdelningsdatorsajter för att se vad allt tjafs handlade om. I den brittiska datormiljön var tidsdelning i amerikansk bemÀrkelse av interaktiv delad anvÀndning av en dator av flera anvÀndare okÀnd. IstÀllet innebar tidsdelning för dem att fördela datorns arbetsbelastning mellan flera batch-bearbetningsprogram (sÄ att till exempel ett program kunde köras medan ett annat var upptaget av att lÀsa frÄn band). Senare kommer detta alternativ att kallas multiprogrammering.
Davis resor tog honom till Project MAC vid MIT, RAND Corporations JOSS-projekt i Kalifornien och Dartmouth Timesharing System i New Hampshire. PÄ vÀgen hem föreslog en av hans kollegor att genomföra en delningsworkshop för att utbilda det brittiska samhÀllet om den nya tekniken de hade lÀrt sig om i USA. Davis höll med, och var vÀrd för mÄnga av de ledande figurerna inom amerikansk datoranvÀndning, inklusive (skaparen av det "kompatibla tidsdelningssystemet" vid MIT) och Larry Roberts sjÀlv.
Under seminariet (eller kanske direkt efter) slogs Davis av tanken att tidsdelningsfilosofin kunde tillÀmpas pÄ kommunikationslinjerna mellan datorer, inte bara pÄ sjÀlva datorerna. Tidsdelningsdatorer ger varje anvÀndare en liten bit processortid och byter sedan till en annan, vilket ger varje anvÀndare illusionen av att ha sin egen interaktiva dator. PÄ samma sÀtt kan en enda kommunikationskanal delas mellan flera datorer eller anvÀndare av en enda dator genom att skÀra upp varje meddelande i bitar av standardstorlek, som Davis kallade "paket". Dessutom skulle det lösa alla aspekter av dataöverföring för vilka telefon- och telegrafvÀxlar inte lÀmpade sig. En anvÀndare som arbetar pÄ en interaktiv terminal, skickar korta kommandon och tar emot korta svar, kommer inte att blockeras av en stor filöverföring eftersom överföringen kommer att delas upp i mÄnga paket. Eventuell korruption i sÄ stora meddelanden kommer att pÄverka ett enda paket, som enkelt kan ÄtersÀndas för att slutföra meddelandet.
Davis beskrev sina idéer i en opublicerad tidning frÄn 1966, "Proposal for a Digital Communications Network". Vid den tiden var de mest avancerade telefonnÀten pÄ grÀnsen till att datorisera vÀxlar, och Davis föreslog att man skulle bygga in paketvÀxling i nÀsta generations telefonnÀtverk och skapa ett enda bredbandskommunikationsnÀtverk som kan hantera en mÀngd olika förfrÄgningar, frÄn enkla telefonsamtal till fjÀrrÄtkomst till datorer. Vid det hÀr laget hade Davis blivit befordrad till chef för NPL, och han bildade en digital kommunikationsgrupp under Scantlebury för att implementera sitt projekt och skapa en fungerande demonstrationsversion.
Under Äret som ledde fram till Gatlinburg-konferensen arbetade Scantleburys team ut alla detaljer för att skapa ett paketförmedlat nÀtverk. Felet i en enskild nod skulle kunna överlevas genom adaptiv routing som kunde hantera flera vÀgar till en destination, och felet i ett enskilt paket skulle kunna lösas genom att skicka om det. Simulering och analys antydde att den optimala paketstorleken skulle vara 1000 byte - att göra den mycket mindre skulle resultera i att bandbreddskostnaderna för headermetadata blir för höga, mycket högre - och svarstiden för interaktiva anvÀndare skulle alltför ofta ökas av stora meddelanden.
Scantleburys arbete inkluderade detaljer som paketformatet...
âŠoch en analys av paketstorlekarnas inverkan pĂ„ nĂ€tverksförseningar.
Under tiden ledde Davis och Scantleburys sökning till upptÀckten av detaljerat forskningsarbete utfört av en annan amerikan som hade kommit pÄ en liknande idé flera Är före dem. Men samtidigt , en elektriker pÄ RAND Corporation, hade inte alls tÀnkt pÄ behoven hos anvÀndare av tidsdelningsdatorer. RAND var en tankesmedja som finansierades av det amerikanska försvarsdepartementet i Santa Monica, Kalifornien, skapad efter andra vÀrldskriget för att genomföra lÄngdistansplanering och strategisk analys för militÀren. Barans mÄl var att fördröja kÀrnvapenkrig genom att skapa ett mycket tillförlitligt militÀrt kommunikationsnÀtverk som kunde överleva Àven en storskalig kÀrnvapenattack. Ett sÄdant nÀtverk skulle göra en förebyggande attack frÄn Sovjetunionen mindre attraktiv, eftersom det skulle vara mycket svÄrt att förstöra USA:s förmÄga att slÄ tillbaka pÄ flera kÀnsliga punkter. För att göra detta föreslog Baran ett system som bröt in meddelanden i vad han kallade meddelandeblock, som kunde överföras oberoende över ett nÀtverk av redundanta kommunikationsnoder och sedan Ätermonteras vid slutpunkten.
ARPA hade tillgÄng till Barans omfattande rapporter till RAND, men eftersom de inte var relaterade till interaktiva datorer var deras betydelse för ARPANET inte uppenbar. Roberts och Taylor har uppenbarligen aldrig lagt mÀrke till dem. IstÀllet, vid ett tillfÀlligt möte, överlÀmnade Scantlebury Roberts allt pÄ ett silverfat: en vÀldesignad vÀxlingsmekanism, tillÀmpbarhet pÄ problemet med att skapa interaktiva datornÀtverk, referensmaterial frÄn RAND och till och med namnet "paket". NPL:s arbete övertygade ocksÄ Roberts om att högre hastigheter skulle behövas för att ge bra genomströmning, sÄ han uppgraderade sina planer till 50Kbps-linjer. För att skapa ARPANET löstes en grundlÀggande del av routingproblemet.
Det Àr sant att det finns en annan version av uppkomsten av idén om paketvÀxling. Roberts hÀvdade senare att han redan hade haft liknande tankar i sitt sinne, tack vare arbetet av sin kollega, Len Kleinrock, som pÄstÄs beskrev konceptet redan 1962, i sin doktorsavhandling om kommunikationsnÀtverk. Det Àr dock otroligt svÄrt att extrahera en sÄdan idé frÄn detta arbete, och dessutom kunde jag inte hitta nÄgon annan bekrÀftelse pÄ denna version.
NĂ€tverk som aldrig funnits
Som vi kan se var tvÄ team före ARPA nÀr det gÀllde att utveckla paketvÀxling, en teknik som visade sig sÄ effektiv att den nu ligger till grund för praktiskt taget all kommunikation. Varför var ARPANET det första betydande nÀtverket som anvÀnde det?
Allt handlar om organisatoriska finesser. ARPA hade inget officiellt tillstÄnd att skapa ett kommunikationsnÀtverk, men det hade ett stort antal befintliga forskningscentra med egna datorer, en kultur av "fri" moral som var praktiskt taget oövervakad och berg av pengar. Taylors ursprungliga begÀran frÄn 1966 om medel för att bygga ARPANET var 1 miljon dollar, och Roberts fortsatte att spendera det beloppet varje Är frÄn 1969 och framÄt för att bygga och driva nÀtverket. Samtidigt, för ARPA, var sÄdana pengar smÄpengar, sÄ ingen av dess chefer oroade sig för vad Roberts gjorde med dem, sÄ lÀnge de pÄ nÄgot sÀtt kunde anvÀndas för att tillgodose behoven hos det nationella försvaret.
Baran hade varken kapacitet eller befogenhet pÄ RAND att göra nÄgot. Hans arbete var rent forskningsmÀssigt och analytiskt och kunde, om sÄ önskas, appliceras pÄ försvar. 1965 rekommenderade RAND verkligen sitt system till flygvapnet, som gick med pÄ att projektet var lönsamt. Men implementeringen föll pÄ Försvarets kommunikationsbyrÄs axlar, och de förstod inte riktigt digital kommunikation. Baran övertygade sina överordnade pÄ RAND om att förslaget bÀttre skulle dras tillbaka Àn att lÄta det genomföras pÄ mÄfÄ och förstöra ryktet för distribuerad digital kommunikation.
Davis, som chef för NPL, hade mycket mer makt Àn Baran, men en mer begrÀnsad budget Àn ARPA, och han hade inte ett fÀrdigt socialt och tekniskt nÀtverk av forskningsdatorer. Han lyckades bygga en prototyp av ett lokalt paketkopplat nÀtverk (det hade bara en nod men mÄnga terminaler) vid NPL i slutet av 1960-talet, med en blygsam budget pÄ £120 000 under tre Är. ARPANET spenderade ungefÀr hÀlften av det beloppet Ärligen pÄ drift och underhÄll av var och en av nÀtverkets mÄnga noder, exklusive den initiala investeringen i hÄrdvara och mjukvara. Organisationen som kunde skapa ett storskaligt brittiskt paketförmedlat nÀtverk var British Post Office, som drev landets telekommunikationsnÀt förutom sjÀlva posten. Davis lyckades intressera flera inflytelserika tjÀnstemÀn med sina idéer om ett enhetligt digitalt nÀtverk i nationell skala, men det var utanför hans makt att Àndra riktningen för ett sÄ enormt system.
Licklider, genom en kombination av tur och planering, hittade det perfekta vÀxthuset dÀr hans intergalaktiska nÀtverk kunde blomstra. Det kan dock inte sÀgas att allt utom paketvÀxling var en frÄga om pengar. Utförandet av idén spelade ocksÄ en roll. Dessutom formade flera andra viktiga beslut under designfasen andan i ARPANET. SÄ hÀrnÀst ska vi titta pÄ hur ansvaret fördelades mellan datorerna som skickade och tog emot meddelanden och nÀtverket som de skickade dessa meddelanden över.
Vad mer att lÀsa
- 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)
KĂ€lla: will.com
