Інші статті циклу:
- Історія реле
- Історія електронних комп'ютерів
- Історія транзистора
- Історія Інтернету
До середини 1960-х перші обчислювальні системи з розподілом часу загалом повторили ранню історію перших телефонних комутаторів. Підприємці створювали ці комутатори, щоб дозволити передплатникам користуватися послугами таксі, лікаря чи пожежної бригади. Однак передплатники незабаром виявили, що місцеві комутатори так само підходять для спілкування та соціалізації один з одним. Так само і системи з поділом часу, спочатку створені для того, щоб користувачі могли «викликати» собі обчислювальні потужності, невдовзі перетворилися на комунальні комутатори із вбудованою системою обміну повідомленнями. У наступному десятилітті комп'ютери пройдуть черговий етап історії телефону - поява взаємозв'язку комутаторів, що утворює регіональні та міжміські мережі.
Протомережа
Першою спробою об'єднати кілька комп'ютерів у більш єдине ціле був проект мережі інтерактивних комп'ютерів , система американської ППО. Оскільки кожен з 23 керуючих центрів SAGE покривав певну географічну область, був потрібен механізм передачі радарних слідів з одного центру в інший, у випадках, коли чуже повітряне судно перетинало кордон між цими областями. Розробники SAGE прозвали це завдання «міжмовною» [cross-telling], і вирішили її, створивши лінії передачі даних на основі виділених телефонних ліній AT&T, протягнутих між усіма сусідніми центрами управління. Рональд Ентікнап, який входив до складу невеликої делегації Королівських збройних сил, відправлених до SAGE, керував розробкою та впровадженням цієї підсистеми. На жаль, я не знайшов докладного опису «міжмовної» системи, але, очевидно, комп'ютер у кожному з центрів управління визначав момент, коли слід на радарі переходив в інший сектор, і надсилав свої записи по телефонній лінії комп'ютера того сектора, де її міг прийняти оператор, який відстежує тамтешній термінал.
Системі SAGE потрібно було переводити цифрові дані в аналоговий сигнал телефонної лінії (а потім назад на станції, що приймала його), у зв'язку з чим AT&T видалася можливість розробити модем «Bell 101» (або dataset, як його спочатку називали), здатний передавати скромні 110 біт за секунду. Пізніше цей пристрій назвали за його здатність модулювати аналоговий телефонний сигнал за допомогою набору вихідних цифрових даних, і демодулювати біти з вхідної хвилі.
Bell 101 dataset
Таким чином, SAGE заклав важливу технічну основу для пізніших комп'ютерних мереж. Однак першою комп'ютерною мережею, чия спадщина була досить довгою і впливовою, стала мережа з назвою, відомою й сьогодні: ARPANET. На відміну від SAGE, вона поєднувала різношерстний набір комп'ютерів, як з поділом часу користувачів, так і з пакетною обробкою даних, у кожного з яких був свій особливий набір програм. Мережа замислювалася як універсальна за масштабом та функціонуванням, і повинна була задовольняти будь-які потреби користувачів. Проект фінансував відділ технологій обробки інформації (Information Processing Techniques Office, IPTO) на чолі з директором , що був відділом комп'ютерних досліджень ARPA. Але саму ідею подібної мережі вигадав перший директор цього відділу, Джозеф Карл Робнетт Ліклайдер.
Ідея
Як ми дізналися Ліклайдер, або «Лік» для своїх колег, за освітою був психологом. Однак коли він працював із радарними системами в лабораторії Лінкольна наприкінці 1950-х, його зачарували інтерактивні комп'ютери. Ця пристрасть призвела до того, що він фінансував деякі з перших експериментів з комп'ютерів з розділеними за часом доступами, коли 1962-го він став директором щойно сформованого IPTO.
На той час він уже мріяв про можливість пов'язати ізольовані інтерактивні комп'ютери у більшу надструктуру. У своїй роботі 1960 року за «симбіозом людини та комп'ютера» він писав:
Здається розумним уявити «мисленнєвий центр», який зможе увібрати в себе функції сучасних бібліотек і передбачувані прориви в галузі зберігання та отримання інформації, а також симбіотичні функції, описані вище в цій роботі. Ця картина з легкістю масштабується в мережу таких центрів, об'єднаних лініями широкосмугових комунікацій, і доступну індивідуальним користувачам за допомогою орендованих телефонних ліній.
Як TX-2 запалив полум'яну пристрасть Ліка до інтерактивних комп'ютерів, так і SAGE, можливо, спонукала його уявити, як можна пов'язати між собою різні інтерактивні обчислювальні центри, та забезпечити щось на зразок телефонної мережі для інтелектуальних послуг. Звідки б не виникла ця ідея, Лік почав розповсюджувати її по спільноті дослідників, створеній ним в IPTO, і найбільш відомим з таких повідомлень стала доповідна записка від 23 квітня 1963 року, адресована «Членам та відділенням міжгалактичної комп'ютерної мережі», тобто різним дослідникам , які отримували фінансування від IPTO на комп'ютерний доступ із розподілом часу та інші обчислювальні проекти.
Записка виглядає безладною та хаотичною, явно надиктована на льоту і не редагувалась. Тому, щоб зрозуміти, що саме хотів сказати Лік щодо комп'ютерних мереж, доводиться трохи поміркувати. Однак деякі моменти одразу виділяються. По-перше, Лік розповів, що «різні проекти», що фінансуються IPTO, насправді належать до «однієї області». Після цього він обговорює необхідність розміщення грошей та проектів для максимізації переваг даного підприємства, оскільки серед мережі дослідників «для досягнення прогресу кожному активному досліднику потрібна програмна база та обладнання більш складне та всебічне, ніж він сам може створити за розумний час». Лік робить висновок, що для досягнення цієї глобальної ефективності потрібні деякі особисті поступки та жертви.
Потім він починає докладно обговорювати комп'ютерні (а чи не соціальні) мережі. Він пише про необхідність деякою мовою управління мережею (те, що пізніше назвуть протоколом) і його бажанням коли-небудь побачити комп'ютерну мережу IPTO, що складається з «щонайменше чотирьох великих комп'ютерів, можливо, шести-восьми малих комп'ютерів, і великого асортименту накопичувачів на дисках та магнітній плівці – не кажучи вже про віддалені консолі та телетайпні станції». Зрештою, він на кількох сторінках розписує конкретний приклад того, як у майбутньому може розвиватися взаємодія з комп'ютерною мережею. Лик уявляє собі ситуацію, у якій він проводить аналіз деяких експериментальних даних. «Проблема в тому, — пише він, — що я не маю пристойної програми для побудови графіків. Чи є підходяща програма десь у системі? Використовуючи доктрину переважання мережі, спочатку опитую місцевий комп'ютер, а потім інші центри. Припустимо, я працюю в SDC, і що я знаходжу ніби відповідну програму на диску в Берклі». Він запитує у мережі виконання цієї програми, припускаючи, що «зі складною системою управління мережею мені не доведеться вирішувати, чи передавати дані, щоб програми обробляли їх деінде, або завантажувати програми собі і запускати їх для роботи над моїми даними».
Всі разом ці фрагменти ідей відкривають більшу схему, задуману Ліклайдером: по-перше, розділити певні спеціальності та галузі знань між дослідниками, які отримують фінансування від IPTO, а потім побудувати на основі цієї соціальної спільноти фізичну мережу з комп'ютерів IPTO. Цей фізичний прояв «спільної справи» IPTO дозволить дослідникам ділитися знаннями та отримувати переваги спеціалізованого обладнання та програмного забезпечення на кожному з робочих місць. Таким чином, IPTO зможе уникнути марнотратного дублювання, при цьому посилюючи можливості кожного долара фінансування, даючи кожному досліднику з усіх проектів IPTO доступ до повного спектру обчислювальних можливостей.
Ця ідея поділу ресурсів між членами дослідницької спільноти через мережу зв'язку заронила в IPTO насіння, що з'йшло через кілька років у вигляді створення ARPANET.
Незважаючи на своє воєнне походження, ARPANET, що з'явилася в Пентагоні, не мала військового виправдання. Іноді кажуть, що цю мережу розробляли як мережу зв'язку військового штибу, здатну пережити ядерну атаку. Як ми побачимо пізніше, між ARPANET та більш раннім проектом з таким призначенням існує непрямий зв'язок, і керівники ARPA періодично розповідали про «зміцнені системи», щоб виправдати існування своєї мережі перед Конгресом або міністром оборони. Але насправді IPTO створила ARPANET чисто для своїх внутрішніх потреб, для підтримки спільноти дослідників – більшість яких не могла виправдати свою активність роботою на оборонні цілі.
Тим часом, у момент виходу своєї знаменитої посадової записки Ліклайдер вже почав планувати зародок своєї міжгалактичної мережі, директором якої стане з Каліфорнійського університету у Лос-Анджелесі (UCLA).
Консоль для SAGE моделі OA-1008, в комплекті зі світловим пістолетом (на кінці дроту, під прозорою пластиковою кришкою), запальничкою та попільничкою.
передумови
Клейнрок був сином східноєвропейських емігрантів із робітничого класу, і виріс на Манхеттені в тіні [з'єднує північну частину острова Манхеттен у місті Нью-Йорк та Форт Лі в окрузі Берген у штаті Нью-Джерсі / прим.перев.]. Навчаючись у школі, вечорами він брав додаткові уроки з електротехніки у міському коледжі Нью-Йорка. Почувши про можливість пройти навчання в MIT із наступним семестром роботи в лабораторії Лінкольна на повний день, він з радістю вхопився за неї.
Лабораторія була створена для обслуговування потреб SAGE, але відтоді поширилася на безліч інших дослідницьких проектів, часто лише побічно пов'язаних із ППО, якщо взагалі мали стосунок до оборони. Серед них був проект «Дослідження Барнстейбл», запропонована ВПС концепція створення орбітального поясу металевих смужок (на кшталт ), які можна було б використовувати як глобальну систему зв'язку. Клейнрок підкорив авторитет з MIT, тому він вирішив сконцентруватися на теорії мереж зв'язку. Дослідження Барнстейбл дало Клейнрок першу можливість застосувати теорію інформації та теорію черг до мережі передачі даних, і він розширив цей аналіз до цілої дисертації по мережах для обміну повідомленнями, поєднуючи математичний аналіз з досвідченими даними, зібраними на симуляціях, що працювали на комп'ютерах TX-2 в лабораторіях Лінкольна. Серед близьких колег Клейнрока в лабораторії, які разом з ним користувалися комп'ютерами за системою поділу часу, були и , з якими ми познайомимося трохи згодом.
До 1963 Клейнрок прийняв пропозицію про роботу в UCLA, і Ліклайдер побачив у ньому можливість. Перед ним був експерт із мереж передачі даних, який працював поруч із трьома локальними комп'ютерними центрами: головним обчислювальним центром, обчислювальним центром охорони здоров'я, Західним центром обробки даних (кооперативом із тридцяти інститутів, що мали загальний доступ до комп'ютера IBM). Більше того, у шести інститутів із Західного центру обробки даних був віддалений зв'язок з комп'ютером за модемом, а комп'ютер System Development Corporation (SDC), спонсорований IPTO, знаходився всього за кілька кілометрів від Санта-Моніки. IPTO замовила UCLA об'єднання цих чотирьох центрів як перший експеримент зі створення комп'ютерної мережі. Пізніше, згідно з планом, зв'язок з Берклі зміг би вивчити проблеми, властиві передачі даних на великі відстані.
Незважаючи на перспективну ситуацію, проект провалився, і мережа так і не була побудована. Директори різних центрів UCLA не довіряли один одному, і не вірили в цей проект, через що й відмовилися поступитися контролем над обчислювальними ресурсами користувачам один одного. IPTO практично не мав важелів впливу на цю ситуацію, оскільки жоден з обчислювальних центрів не отримував грошей від ARPA. Ця політична проблема вказує на одне з головних питань історії інтернету. Якщо переконати різних учасників у тому, що організація зв'язку між ними та кооперація грає на руку всім сторонам, дуже складно, як узагалі з'явився інтернет? У наступних статтях ми не раз повертатимемося до цих питань.
Друга спроба IPTO побудувати мережу виявилася успішнішою, можливо, тому, що вона була набагато менш масштабною – це була проста експериментальна перевірка. А 1965 року психолог і учень Ліклайдера на ім'я Том Мерілл залишив лабораторію Лінкольна, щоб спробувати заробити на загальному галасі з приводу інтерактивних комп'ютерів, розпочавши власний бізнес з надання доступу, що розділяється. Однак, не набравши достатньої кількості платних клієнтів, він почав шукати інші джерела доходу, і в результаті запропонував IPTO найняти його для дослідження комп'ютерних мереж. Новий директор IPTO, Айвен Сазерленд, вирішив взяти в партнери велику та шановну фірму як баласт, і передав субпідряд на роботу компанії Мерілла через лабораторію Лінкольна. З боку лабораторії очолювати проект доручили ще одному старому колегі Клейнрока, Лоуренсу (Ларрі) Робертсу.
Робертс, будучи студентом MIT, напрацював у роботі з комп'ютером TX-0, побудованим лабораторією Лінкольна. Він годинами заворожено сидів перед екраном консолі, що світився, і в результаті написав програму, яка (погано) розпізнавала рукописні символи за допомогою нейромереж. Як і Клейнрок, він у результаті став працювати на лабораторію за аспірантські досягнення, вирішуючи завдання, пов'язані з комп'ютерною графікою і комп'ютерним зором, наприклад, розпізнавання граней і генерація тривимірних зображень, більшому і потужному TX-2.
Більшість 1964 року Робертс переважно концентрувався на роботі із зображеннями. А потім він зустрівся з Ликом. У листопаді того року він відвідав конференцію з майбутнього комп'ютерів, що спонсорується ВПС, і проводилася в санаторії з гарячими джерелами в Хомстеді, в Західній Віргінії. Там він до глибокої ночі проговорив з іншими учасниками конференції і вперше почув, як Лік викладав свою ідею міжгалактичної мережі. У Робертса щось заворушилось у голові – він чудово справлявся з обробкою комп'ютерної графіки, але, по суті, був обмежений одним унікальним комп'ютером TX-2. Навіть якби він міг поділитися своїм софтом, ніхто інший не зміг би його використати, оскільки ніхто не мав еквівалентного обладнання для його запуску. Єдиним способом розширювати вплив своїх робіт для нього було розповідати про них у наукових працях, сподіваючись, що хтось зможе відтворити їх десь ще. Він вирішив, що Лік правий – мережа була саме тим наступним кроком, який необхідно було зробити для прискорення досліджень у галузі обчислювальної техніки.
І Робертс у підсумку став працювати разом з Меріллом, намагаючись зв'язати TX-2 з лабораторії Лінкольна по телефонній лінії, що проходить через усю країну, з комп'ютером SDC в Санта-Моніці, Каліфорнія. В експериментальному проекті, нібито скопійованому з доповідної записки Ліка про «міжгалактичну мережу», вони планували змусити TX-2 призупинити роботу в середині обчислень, використовувати автоматичний набір номера для дзвінка SDC Q-32, запустити на тому комп'ютері програму перемноження матриць, а потім продовжити початкові обчислення, використавши його відповідь.
Крім свідомості використання дорогої та передової технології для того, щоб передавати через весь континент результати роботи найпростішої математичної операції, варто відзначити ще й дуже малу швидкість роботи цього процесу через використання телефонної мережі. Для здійснення дзвінка вимагалося налаштувати виділений зв'язок між телефонуючим і викликаним, який зазвичай проходил через кілька різних телефонних станцій. У 1965 році практично всі вони були електромеханічними (саме цього року AT&T запустила першу повністю електричну станцію в м.Сакасуна, Нью-Джерсі). Магніти пересували металеві бруски з одного місця на інше, щоб забезпечувати контакт у кожному вузлі. Весь процес займав кілька секунд, під час яких TX-2 доводилося просто сидіти та чекати. Крім того, лінії, чудово пристосовані для розмов, були занадто галасливими для передачі окремих бітів, і забезпечували дуже малу пропускну здатність (пару сотень бітів за секунду). Для ефективної міжгалактичної інтерактивної мережі був потрібен інший підхід.
Експеримент Мерілла-Робертса не продемонстрував практичність чи корисність міжміської мережі, показавши лише її теоретичну працездатність. Але й цього виявилося достатньо.
Рішення
У середині 1966 року Роберт Тейлор став новим, третім директором IPTO, слідом за Айвеном Сазерлендом. Він був учнем Ліклайдера, теж психологом, і прийшов до ІРТО завдяки тому, що раніше адміністрував дослідження обчислювальної техніки в НАСА. Мабуть, майже відразу після прибуття Тейлор вирішив, що настав час втілити мрію про міжгалактичну мережу; саме він запустив проект, який породив ARPANET.
Гроші від ARPA все ще текли річкою, тому Тейлор не мав проблем в отриманні додаткового фінансування у свого боса, Чарльза Херцфелда. Тим не менш, це рішення мало значний ризик провалу. Крім того, що у 1965 році ліній, що з'єднували протилежні кінці країни, було досить мало, ніхто раніше не намагався зробити нічого, схожого на ARPANET. Можна згадати інші ранні експерименти у створенні комп'ютерних мереж. Наприклад, Прінстон і Карнегі-Меллон підняли сітку з комп'ютерів з доступом, що розділяється, в кінці 1960-х спільно з IBM. Головною відмінністю цього проекту була його однорідність – у ньому використовувалися абсолютно однакові з обладнання та ПЗ комп'ютери.
З іншого боку, ARPANET довелося б мати справу з різноманітністю. До середини 1960-х IPTO фінансував більше десяти організацій, кожна з яких мала комп'ютер, причому всі вони працювали на різному устаткуванні і з різним ПЗ. Можливість ділитися ПЗ рідко була навіть у різних моделей одного виробника - таке зважилися зробити тільки з новітньою лінійкою IBM System/360.
Різноманітність систем була ризиком, що додавав як значну технічну складність розробці мережі, і можливість поділу ресурсів у стилі Ліклайдера. Наприклад, в Іллінойському університеті на гроші ARPA будували потужний суперкомп'ютер. . Тейлору здавалося малоймовірним, що місцеві користувачі з Урбана-Кампейн могли б задіяти ресурси цієї величезної машини. Навіть системи значно скромнішого масштабу - TX-2 в лабораторії Лінкольна і Sigma-7 в UCLA - зазвичай не могли ділитися один з одним ПЗ через фундаментальну несумісність. Можливість подолати ці обмеження, отримуючи прямий доступ до одного вузла, перебуваючи в іншому, була привабливою.
У роботі, що описує цей мережевий експеримент, Мерілл і Робертс припустили, що такий обмін ресурсами призведе до чогось на кшталт Рікардовського. для обчислювальних вузлів:
Облаштування мережі може призвести до певної спеціалізації вузлів, що співпрацюють. Якщо якийсь вузол Х, через наявність особливого програмного забезпечення або обладнання, наприклад, особливо досягне успіху в інвертуванні матриць, можна очікувати, що користувачі інших вузлів мережі будуть використовувати цю можливість, інвертуючи свої матриці на вузлі Х, замість того, щоб займатися цим на своїх домашні комп'ютери.
Тейлор мав ще одну мотивацію для реалізації мережі з поділом ресурсів. Купівля для кожного нового вузла IPTO нового комп'ютера, який мав усі можливості, які будь-коли могли знадобитися дослідникам на цьому вузлі, була справою дорогою, і в міру того, як у портфоліо IPTO додавалися нові вузли, бюджет небезпечно розширювався. Зв'язавши всі фінансовані IPTO системи в одну мережу, можна буде надавати новим одержувачам грантів скромніші комп'ютери, або навіть взагалі не купувати їх. Вони могли б користуватися необхідними їм комп'ютерними потужностями на віддалених вузлах з надлишком ресурсів, а вся мережа працювала б як громадський резервуар програмного забезпечення та обладнання.
Після запуску проекту та забезпечення його фінансування останнім значущим внеском Тейлора в ARPANET був вибір людини, яка безпосередньо займеться розробкою системи та простежить, щоб вона була реалізована. Очевидним вибором став Робертс. Його інженерні навички не викликали сумнівів, він уже був шановним членом дослідницької спільноти ІРТО, і він був одним з небагатьох людей, які мали реальний досвід розробки та створення комп'ютерних мереж, що працюють на великих відстанях. Тому восени 1966 року Тейлор зателефонував Робертсу і попросив його приїхати з Массачусетса, щоб працювати над ARPA у Вашингтоні.
Але спокусити його виявилося складно. Багато наукових керівників IPTO скептично ставилися до правління Роберта Тейлора, вважаючи його легковажним. Так, Ліклайдер теж був психологом, не мав інженерної освіти, але, принаймні, мав докторський ступінь, і певні заслуги як одного з батьків-засновників інтерактивних комп'ютерів. Тейлор був невідомою людиною з дипломом магістра. Як він зможе керувати складною технічною роботою у спільноті IPTO? Робертс також був серед цих скептиків.
Але комбінація батога і пряника зробила свою справу (більшість джерел вказують на переважання батогів за практичної відсутності пряників). З одного боку, Тейлор чинив певний тиск на начальника Робертса в лабораторії Лінкольна, нагадавши йому, що більша частина фінансування лабораторії тепер походить від ARPA, і тому йому слід переконати Робертса в перевагах цієї пропозиції. З іншого боку, Тейлор запропонував Робертсу нещодавно заснований титул «старшого вченого», який доповідатиме через голову Тейлора безпосередньо заступник директора ARPA, а також стане спадкоємцем Тейлора на посаді директора. За цих умов Робертс погодився зайнятися проектом ARPANET. Настав час перетворити ідею поділу ресурсів на реальність.
Що ще почитати
- Janet Abbate, Inventing the Internet (1999)
- Katie Hafner and Matthew Lyon, Where Wizards Stay Up Late (1996)
- Arthur Norberg and Julie O'Neill, Transforming Computer Technology: Information Processing for the Pentagon, 1962-1986 (1996)
- M. Mitchell Waldrop, The Dream Machine: JCR Licklider і Revolution That Made Computing Personal (2001)
Джерело: habr.com