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到 1960 世纪 XNUMX 年代中期，第一个分时计算系统在很大程度上复制了第一个电话交换机的早期历史。 企业家创建了这些交换机，以允许订户使用出租车、医生或消防队的服务。 然而，用户很快发现本地交换机同样适合相互通信和社交。 同样，分时系统最初的设计目的是让用户为自己“召唤”计算能力，但很快就发展成为具有内置消息传递的实用交换机。 在接下来的十年中，计算机将经历电话历史的另一个阶段——交换机互连的出现，形成区域和长途网络。
普罗通网
将多台计算机组合成一个更大单元的第一次尝试是交互式计算机网络项目。 ，美国防空系统。 由于 SAGE 的 23 个控制中心均覆盖特定的地理区域，因此需要一种机制，在外国飞机越过这些区域之间的边界时将雷达轨迹从一个中心传输到另一个中心。 SAGE 开发人员将这个问题称为“交叉讲述”，并通过在所有相邻控制中心之间延伸的租用 AT&T 电话线创建数据线来解决该问题。 Ronald Enticknap 是派往 SAGE 的一个小型皇家部队代表团的成员，他领导了该子系统的开发和实施。 不幸的是，我没有找到“对讲”系统的详细描述，但显然每个控制中心的计算机确定了雷达轨迹移动到另一个扇区的时刻，并通过电话线将其记录发送到控制中心。可以接收操作员监控终端的部门的计算机。
SAGE 系统需要将数字数据转换为电话线上的模拟信号（然后返回接收站），这使 AT&T 有机会开发“Bell 101”调制解调器（或数据集，因为它最初被称为）功能每秒传输适度的 110 位。 这个装置后来被称为 ，因为它能够使用一组传出的数字数据调制模拟电话信号，并解调传入波中的位。
贝尔 101 数据集
这样做，SAGE为后来的计算机网络奠定了重要的技术基础。 然而，第一个历史悠久、影响深远的计算机网络是一个至今仍为人所知的网络：阿帕网 (ARPANET)。 与 SAGE 不同的是，它汇集了各种各样的计算机，包括分时计算机和批处理计算机，每台计算机都有自己独特的程序集。 该网络在规模和功能上被认为是通用的，并且应该满足任何用户的需求。 该项目由信息处理技术办公室（IPTO）资助，由主任领导 ，这是 ARPA 的计算机研究部门。 但这种网络的想法是由该部门的第一任主任约瑟夫·卡尔·罗布内特·利克莱德 (Joseph Carl Robnett Licklider) 发明的。
想法
我们怎么知道 利克莱德（Licklider），或者他的同事们所说的“利克”（Lick），是一位训练有素的心理学家。 然而，1950 世纪 1962 年代末，当他在林肯实验室研究雷达系统时，他对交互式计算机着迷。 这种热情促使他在 XNUMX 年成为新成立的 IPTO 主任时资助了一些首次分时计算机实验。
那时，他已经梦想着将孤立的交互式计算机连接成更大的上层建筑的可能性。 在他 1960 年关于“人机共生”的著作中，他写道：
想象一个“思维中心”似乎是合理的，它可以结合现代图书馆的功能和信息存储和检索方面的突破，以及本文前面描述的共生功能。 该图可以很容易地扩展到此类中心的网络中，通过宽带通信线路联合起来，并且个人用户可以通过租用的电话线路访问。
正如 TX-2 点燃了 Leake 对交互式计算的热情一样，SAGE 可能也鼓励他想象如何将各种交互式计算中心连接在一起，并为智能服务提供类似电话网络的功能。 无论这个想法起源于何处，利克都开始在他在 IPTO 创建的研究人员社区中传播它，其中最著名的是 23 年 1963 月 XNUMX 日的一份备忘录，写给“星际计算机网络的成员和部门”，即各种研究人员，他们获得了 IPTO 的资助，用于分时计算机访问和其他计算项目。
这张便条看起来杂乱无章，显然是即时口述的，未经编辑。 因此，要理解 Lik 到底想对计算机网络说些什么，我们必须想一想。 然而，有些观点立即脱颖而出。 首先，Leake透露，IPTO资助的“不同项目”实际上是在“同一地区”。 然后，他讨论了部署资金和项目以使特定企业利益最大化的必要性，因为在研究人员网络中，“为了取得进展，每个活跃的研究人员都需要比他自己可以创建的更复杂和更全面的软件基础和设备。一个合理的时间。” 利克的结论是，实现这种全球效率需要一些个人让步和牺牲。
然后他开始详细讨论计算机（而非社交）网络。 他写到了对某种网络管理语言（后来被称为协议）的需求，以及他希望有一天看到一个由“至少四台大型计算机，也许六到八台小型计算机，以及一个广泛的网络”组成的 IPTO 计算机网络。各种磁盘和磁带存储设备，更不用说远程控制台和电传打字站了。” 最后，他在几页中描述了未来如何发展与此类计算机网络的交互的具体示例。 利克想象了一种他正在分析一些实验数据的情况。 “问题是，”他写道，“我没有一个像样的图表程序。 系统中是否有合适的程序？ 使用网络优势原则，我首先轮询本地计算机，然后轮询其他中心。 假设我在 SDC 工作，并且我在伯克利的磁盘上找到了一个看似合适的程序。” 他要求网络运行这个程序，假设“有了一个复杂的网络管理系统，我不必决定是否为程序传输数据以在其他地方处理它，或者为自己下载程序并运行它们以在我的网络上工作”。数据。”
总而言之，这些想法片段揭示了 Licklider 设想的一个更大的计划：首先，在接受 IPTO 资助的研究人员之间划分某些专业和专业领域，然后围绕这个社会社区建立一个由 IPTO 计算机组成的物理网络。 IPTO“共同事业”的这种物理表现将使研究人员能够分享知识并从每个工作地点的专用硬件和软件中受益。 通过这种方式，IPTO 可以避免重复浪费，同时通过让所有 IPTO 项目的每位研究人员都能访问全方位的计算功能，充分利用每一笔资金。
这种通过通信网络在研究界成员之间共享资源的想法在 IPTO 种下了种子，几年后，这种种子将在阿帕网的创建中开花结果。
尽管起源于军事，但从五角大楼兴起的阿帕网并没有任何军事理由。 有时有人说，该网络被设计为可以承受核攻击的军事通信网络。 正如我们稍后将看到的，阿帕网与具有此类目的的早期项目之间存在间接联系，阿帕网领导人定期谈论“强化系统”，以向国会或国防部长证明其网络存在的合理性。 但事实上，IPTO 创建阿帕网纯粹是为了其内部需求，以支持研究人员社区——其中大多数人无法通过为国防目的工作来证明其活动的合理性。
与此同时，在发布他著名的备忘录时，利克莱德已经开始规划他的星际网络的雏形，他将成为该网络的主任 来自加州大学洛杉矶分校 (UCLA)。
SAGE 型号 OA-1008 的控制台，配有光枪（位于电线末端，透明塑料盖下方）、打火机和烟灰缸。
背景
克莱因洛克是东欧工人阶级移民的儿子，在曼哈顿的阴影下长大 [连接纽约市曼哈顿岛北部和新泽西州卑尔根县李堡/约。]。 在校期间，他晚上在纽约城市学院参加了电气工程的额外课程。 当他听说有机会在麻省理工学院学习，然后在林肯实验室全职工作一个学期时，他欣然接受了。
该实验室的成立是为了满足 SAGE 的需求，但后来扩展到许多其他研究项目，这些项目通常只与防空无关，即使与国防有关。 其中包括巴恩斯特布尔研究，这是一项空军概念，旨在创建金属条轨道带（例如 ），可以用作全球通信系统。 克莱因洛克被权威征服 从麻省理工学院毕业后，他决定专注于通信网络理论。 Barnstable 的研究为 Kleinrock 提供了第一次将信息论和排队论应用于数据网络的机会，他将数学分析与从实验室 TX-2 计算机上运行的模拟收集的实验数据相结合，将这一分析扩展为关于消息传递网络的整篇论文。 . 林肯. 克莱因罗克在实验室里与他共用分时计算机的同事中有： и ，我们稍后会了解。
1963 年，克莱因洛克接受了加州大学洛杉矶分校的工作邀请，利克莱德也看到了机会。 一位数据网络专家在三个本地计算机中心附近工作：主计算机中心、医疗保健计算中心和西部数据中心（由 XNUMX 个机构组成的合作组织，共享 IBM 计算机的访问权限）。 此外，西部数据中心的六个研究所通过调制解调器远程连接到计算机，而 IPTO 赞助的系统开发公司 (SDC) 计算机距离圣莫尼卡仅几公里。 IPTO 委托加州大学洛杉矶分校连接这四个中心，作为其创建计算机网络的第一个实验。 后来，根据计划，与伯克利的通信可以研究长距离传输数据所固有的问题。
尽管形势一片大好，但该项目还是失败了，网络也从未建成。 加州大学洛杉矶分校各个中心的主任彼此不信任，也不相信这个项目，这就是为什么他们拒绝将计算资源的控制权交给彼此的用户。 IPTO 对于这种情况实际上没有任何影响力，因为没有一个计算机中心从 ARPA 获得资金。 这个政治问题指向互联网历史上的重大问题之一。 如果很难让不同的参与者相信组织他们之间的交流和合作对各方都有利，那么互联网是如何出现的呢？ 在后续文章中，我们将不止一次地讨论这些问题。
IPTO 的第二次建立网络的尝试更为成功，也许是因为规模要小得多——这是一次简单的实验测试。 1965 年，一位名叫汤姆·马里尔 (Tom Marill) 的心理学家和利克莱德学生离开了林肯实验室，试图通过创办自己的共享访问业务来利用交互式计算的炒作。 然而，由于没有足够的付费客户，他开始寻找其他收入来源，并最终建议IPTO雇用他进行计算机网络研究。 IPTO的新任主任伊万·萨瑟兰(Ivan Sutherland)决定与一家大型且信誉良好的公司合作作为镇流器，并通过林肯实验室将工作分包给玛丽拉。 在实验室方面，克莱因洛克的另一位老同事劳伦斯·罗伯茨（Lawrence (Larry) Roberts）被指派负责该项目。
罗伯茨还是麻省理工学院的学生时，就熟练地使用林肯实验室制造的 TX-0 计算机。 他在发光的控制台屏幕前沉迷了几个小时，最终编写了一个程序，使用神经网络（糟糕地）识别手写字符。 和 Kleinrock 一样，他最终以研究生的身份在实验室工作，在更大、更强大的 TX-2 上解决与计算机图形和计算机视觉相关的问题，例如边缘识别和 XNUMXD 图像生成。
1964 年的大部分时间里，罗伯茨主要专注于图像创作。 然后他遇到了利克。 那年 2 月，他参加了由空军主办、在西弗吉尼亚州霍姆斯特德的一个温泉度假村举行的关于计算未来的会议。 在那里，他与其他会议参与者聊到深夜，并第一次听到利克提出了他的星际网络的想法。 罗伯茨的脑海中浮现出一些东西——他非常擅长处理计算机图形，但事实上，他的能力仅限于一台独特的 TX-XNUMX 计算机。 即使他可以共享他的软件，其他人也无法使用它，因为没有人拥有运行它的同等硬件。 他扩大其工作影响力的唯一方法就是在科学论文中谈论它，希望有人可以在其他地方复制它。 他认为 Leake 是对的——网络正是加速计算研究所需采取的下一步。
罗伯茨最终与马里尔合作，试图通过跨国电话线将林肯实验室的 TX-2 连接到加利福尼亚州圣莫尼卡的 SDC 计算机。 在一项据称是从 Leake 的“星际网络”备忘录中复制的实验设计中，他们计划让 TX-2 在计算过程中暂停，使用自动拨号器呼叫 SDC Q-32，在该计算机上运行矩阵乘法程序，然后使用他的答案继续原来的计算。
除了使用昂贵和先进的技术在整个大陆传输简单数学运算的结果的基本原理之外，还值得注意的是由于电话网络的使用，这一过程的速度非常慢。 为了拨打电话，需要在主叫方和被叫方之间建立专用连接，该连接通常要经过几个不同的电话交换机。 1965 年，几乎所有工厂都是机电工厂（正是在这一年，AT&T 在新泽西州萨卡苏纳推出了第一座全电动工厂）。 磁铁将金属棒从一个地方移动到另一个地方，以确保每个节点处的接触。 整个过程持续了几秒钟，在此期间TX-2只能坐下来等待。 此外，这些线路非常适合对话，但噪音太大，无法传输单个比特，并且提供的吞吐量非常小（每秒几百比特）。 真正有效的星际互动网络需要不同的方法。
马里尔-罗伯茨实验并没有证明远距离网络的实用性或有用性，仅展示了其理论功能。 但事实证明这已经足够了。
解
1966 年中期，罗伯特·泰勒 (Robert Taylor) 继伊万·萨瑟兰 (Ivan Sutherland) 之后成为 IPTO 的新任第三任主任。 他是利克莱德（Licklider）的学生，利克莱德也是一名心理学家，并通过之前在 NASA 计算机科学研究部门的管理来到了 IPTO。 显然，泰勒几乎一抵达就决定是时候实现星际网络的梦想了； 正是他发起了阿帕网的诞生项目。
ARPA 的资金仍在源源不断地流入，因此泰勒毫不费力地从他的老板查尔斯·赫茨菲尔德 (Charles Herzfeld) 那里获得了额外的资金。 然而，该解决方案存在很大的失败风险。 除了 1965 年有相当多的线路连接国家两端之外，此前没有人尝试过做任何类似于阿帕网的事情。 人们可以回想起创建计算机网络的其他早期实验。 例如，普林斯顿大学和卡内基马隆大学在 1960 世纪 XNUMX 年代末与 IBM 共同开创了共享计算机网络。 这个项目的主要区别在于它的同质性——它使用硬件和软件完全相同的计算机。
另一方面，阿帕网必须处理多样性问题。 到 1960 世纪 360 年代中期，IPTO 资助了十多个组织，每个组织都有一台计算机，都运行不同的硬件和软件。 即使在同一制造商的不同型号之间，也很少能够共享软件 - 他们决定仅使用最新的 IBM System/XNUMX 系列来实现这一点。
系统的多样性是一种风险，它增加了网络开发的技术复杂性和利克莱德式资源共享的可能性。 例如，当时的伊利诺伊大学正在用 ARPA 的资金建造一台大型超级计算机 。 在泰勒看来，Urbana-Campain 的本地用户不太可能充分利用这台巨大机器的资源。 即使是更小的系统——林肯实验室的 TX-2 和加州大学洛杉矶分校的 Sigma-7——通常也无法共享软件，因为根本不兼容。 通过从一个节点直接访问另一个节点的软件来克服这些限制的能力非常有吸引力。
在描述这个网络实验的论文中，马里尔和罗伯茨提出，这种资源交换会导致类似李嘉图的结果 对于计算节点：
网络的布置可以导致协作节点的某种专业化。 例如，如果某个节点 X 由于特殊的软件或硬件而特别擅长矩阵求逆，则可以预期网络上其他节点的用户将通过在节点 X 上求逆其矩阵来利用此能力，而不是在他们自己的家用电脑上这样做。
泰勒实施资源共享网络还有另一个动机。 为每个新的 IPTO 节点购买一台具有该节点上的研究人员可能需要的所有功能的新计算机非常昂贵，而且随着更多的节点添加到 IPTO 产品组合中，预算会严重紧张。 通过将所有 IPTO 资助的系统连接到一个网络中，将有可能为新的受赠者提供更普通的计算机，甚至根本不需要购买。 他们可以在资源过剩的远程节点上使用所需的计算能力，整个网络将充当软件和硬件的公共库。
在启动该项目并获得资金后，泰勒对阿帕网的最后一项重大贡献是选择直接开发该系统并确保其实施的人员。 罗伯茨是显而易见的选择。 他的工程技能是毋庸置疑的，他已经是 IPTO 研究界受人尊敬的成员，而且他是少数具有设计和构建远距离运行计算机网络实际经验的人之一。 因此，1966 年秋天，泰勒打电话给罗伯茨，邀请他从马萨诸塞州来到华盛顿为 ARPA 工作。
但结果却很难勾引他。 许多 IPTO 科学主任对罗伯特·泰勒的领导能力持怀疑态度，认为他很轻量级。 是的，利克莱德也是一位心理学家，没有接受过工程学教育，但至少他拥有博士学位，并且作为交互式计算机的创始人之一具有一定的功绩。 泰勒是一个默默无闻的拥有硕士学位的人。 他将如何管理IPTO社区中复杂的技术工作？ 罗伯茨也是怀疑者之一。
但胡萝卜和大棒的结合起到了作用（大多数消息来源表明大棒占主导地位，而胡萝卜实际上没有）。 一方面，泰勒向罗伯茨在林肯实验室的老板施加了一些压力，提醒他实验室现在的大部分资金来自ARPA，因此他需要让罗伯茨相信这一提议的优点。 另一方面，泰勒向罗伯茨提供了新设立的“高级科学家”头衔，后者将直接向泰勒汇报，向ARPA副主任汇报，也将成为泰勒的继任者。 在这些条件下，罗伯茨同意承担阿帕网项目。 是时候将资源共享的想法变成现实了。
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来源： habr.com