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在 1970 世纪 XNUMX 年代上半叶，计算机网络的生态系统脱离了其最初的阿帕网 (ARPANET) 祖先，并扩展到了几个不同的维度。 阿帕网用户发现了一种新的应用程序——电子邮件，它成为网络上的一项主要活动。 企业家发布了他们自己的阿帕网变体来服务商业用户。 从夏威夷到欧洲，世界各地的研究人员一直在开发新型网络来满足需求或纠正阿帕网未解决的错误。
几乎所有参与这一过程的人都偏离了阿帕网的最初目的，即在各种研究中心之间提供共享计算能力和软件，每个研究中心都有自己的专用资源。 计算机网络主要成为人们相互连接或与远程系统连接的手段，远程系统充当人类可读信息的来源或转储，例如信息数据库或打印机。
利克莱德和罗伯特·泰勒预见到了这种可能性，尽管这并不是他们在启动第一个网络实验时试图实现的目标。 他们 1968 年发表的文章“计算机作为通信设备”缺乏 Vannevar Bush 文章中预言的计算机历史里程碑的活力和永恒的品质。”或图灵的“计算机器与智能”。 然而，它包含了一段关于计算机系统编织的社会互动结构的预言性段落。 利克莱德和泰勒描述了不久的将来：
您不会发送信件或电报； 您只需识别哪些人的文件需要链接到您的文件，以及他们应该链接到文件的哪些部分，也许还可以确定紧急因素。 您很少会打电话；您会要求网络连接您的游戏机。
该网络将提供您将订阅的功能和服务以及您将根据需要使用的其他服务。 第一组将包括投资和税务建议、从您的活动领域选择信息、符合您兴趣的文化、体育和娱乐活动的公告等。
（然而，他们的文章还描述了失业将如何在地球上消失，因为最终所有人都将成为服务于网络需求的程序员，并将从事程序的交互式调试。）
计算机驱动的未来的第一个也是最重要的组成部分是电子邮件，它在 1970 世纪 XNUMX 年代像病毒一样在阿帕网中传播，开始占领世界。
电邮
要了解电子邮件如何在 ARPANET 上演变，您首先需要了解 1970 世纪 1960 年代初期整个网络中计算系统发生的重大变化。 当阿帕网于 2 世纪 XNUMX 年代中期首次构想时，每个站点的硬件和控制软件几乎没有任何共同点。 许多点集中在特殊的一次性系统上，例如麻省理工学院的 Multics、林肯实验室的 TX-XNUMX、伊利诺伊大学建造的 ILLIAC IV。
但到了 1973 年，由于数字设备公司 (DEC) 的巨大成功及其对科学计算市场的渗透（这是 Ken Olsen 和 Harlan Anderson 的创意，基于他们的林肯实验室 TX-2 的经验）。 DEC开发大型机 于 1968 年发布，通过提供一系列内置的工具和编程语言，为小型组织提供可靠的分时服务，以便轻松定制系统以满足特定需求。 这正是当时的科学中心和研究实验室所需要的。
看看有多少PDP！
负责支持 ARPANET 的 BBN 通过创建 Tenex 操作系统（为 PDP-10 添加了分页虚拟内存）使该套件更具吸引力。 这极大地简化了系统的管理和使用，因为不再需要根据可用内存量调整正在运行的程序集。 BNN 将 Tenex 免费提供给其他 ARPA 节点，它很快成为网络上的主导操作系统。
但这一切与电子邮件有什么关系呢？ 分时系统的用户已经熟悉电子消息传递，因为大多数此类系统到 1960 世纪 4 年代末都提供某种类型的邮箱。 他们提供了一种内部邮件，信件只能在同一系统的用户之间交换。 第一个利用网络将邮件从一台机器传输到另一台机器的人是 Ray Tomlinson，他是 BBN 的工程师，也是 Tenex 的作者之一。 他已经编写了一个名为 SNDMSG 的程序来向同一 Tenex 系统上的另一个用户发送邮件，以及一个名为 CPYNET 的程序来通过网络发送文件。 他所要做的就是发挥一点想象力，他就能看到如何结合这两个程序来创建网络邮件。 在以前的程序中，只需要用户名来识别接收者，因此汤姆林森想出了将本地用户名和主机名（本地或远程）结合起来，用@符号将它们连接起来，并获得一个整个网络唯一的电子邮件地址（以前很少使用@符号，主要用于价格指示：2个蛋糕@每个XNUMX美元）。
雷·汤姆林森 (Ray Tomlinson) 晚年，背景是他的签名 @ 符号
Tomlinson 于 1971 年开始在本地测试他的新程序，并于 1972 年将他的网络版本 SNDMSG 包含在新的 Tenex 版本中，使 Tenex 邮件能够扩展到单个节点之外并传播到整个网络。 运行 Tenex 的大量机器使汤姆林森的混合程序能够立即访问大多数阿帕网用户，并且该电子邮件立即获得了成功。 很快，ARPA 领导者就将电子邮件的使用融入了日常生活。 ARPA 主任史蒂文·卢卡西克（Steven Lukasik）是早期采用者，拉里·罗伯茨（Larry Roberts）仍然是该机构计算机科学部门的负责人。 这种习惯不可避免地传染给了他们的下属，很快电子邮件就成为阿帕网生活和文化的基本事实之一。
随着用户寻找改进其基本功能的方法，汤姆林森的电子邮件程序催生了许多不同的模仿和新的开发。 许多早期的创新都集中在纠正信件阅读器的缺点上。 随着邮件超越单台计算机的限制，活跃用户收到的电子邮件量开始随着网络的发展而增长，以纯文本形式接收电子邮件的传统方法不再有效。 拉里·罗伯茨 (Larry Roberts) 本人无法应对大量传入消息，因此编写了自己的程序来处理收件箱，称为 RD。 但到了 1970 世纪 1975 年代中期，由南加州大学的约翰·维塔尔 (John Vittal) 编写的 MSG 程序在受欢迎程度上遥遥领先。 我们能够通过单击按钮根据传入消息自动填写传出消息的名称和收件人字段。 然而，Vital 的 MSG 项目在 XNUMX 年首次引入了“回信”这一令人惊叹的机会； 它也被包含在 Tenex 的程序集中。
此类尝试的多样性需要引入标准。 这是网络计算机社区第一次但不是最后一次必须追溯性地制定标准。 与基本的阿帕网协议不同，在任何电子邮件标准出现之前，已经存在许多变体。 不可避免地，围绕描述电子邮件标准 RFC 680 和 720 的主要文档出现了争议和政治紧张局势。特别是，非 Tenex 操作系统的用户对提案中的假设与 Tenex 功能相关感到恼火。 冲突从未升级太多——1970世纪XNUMX年代的所有阿帕网用户仍然属于同一个、相对较小的科学界，分歧并没有那么大。 然而，这是未来战斗的一个例子。
电子邮件的意外成功是 1970 世纪 XNUMX 年代网络软件层（从网络物理细节中最抽象的层）发展中最重要的事件。 与此同时，其他人决定重新定义底层的“通信”层，其中比特从一台机器流向另一台机器。
ALOHA
1968 年，诺玛·艾布拉姆森 (Norma Abramson) 从加利福尼亚州来到夏威夷大学，兼任电气工程和计算机科学教授。 其大学在欧胡岛有一个主校区，在希洛有一个卫星校区，以及分布在欧胡岛、考爱岛、毛伊岛和夏威夷群岛的几所社区学院和研究中心。 它们之间有数百公里的水域和山地。 主校区拥有功能强大的 IBM 360/65，但从 AT&T 订购一条租用线路连接到位于一所社区学院的终端并不像在大陆那么容易。
艾布拉姆森是雷达系统和信息理论方面的专家，曾在洛杉矶休斯飞机公司担任工程师。 他的新环境，以及与有线数据传输相关的所有物理问题，激发了艾布拉姆森提出一个新想法 - 如果无线电是比电话系统更好的连接计算机的方式，那会怎么样？毕竟，电话系统的设计目的是携带语音而不是数据？
为了测试他的想法并创建一个名为 ALOHAnet 的系统，艾布拉姆森获得了 ARPA 的鲍勃·泰勒 (Bob Taylor) 的资助。 在其最初的形式中，它根本不是一个计算机网络，而是一种用于与远程终端进行通信的媒介，该系统是为位于欧胡岛园区的 IBM 计算机设计的单一分时系统。 与阿帕网一样，它有一个专用的小型计算机来处理 360/65 机器接收和发送的数据包 - Menehune，夏威夷语中的 IMP。 然而，ALOHAnet 并没有像 ARPANET 那样通过在不同点之间路由数据包而使生活变得复杂。 相反，每个想要发送消息的终端只需以专用频率通过无线方式发送消息即可。
1970 世纪 XNUMX 年代末全面部署 ALOHAnet，网络上有多台计算机
处理这种公共传输带宽的传统工程方法是将其以广播时间或频率划分来切割为多个部分，并将一个部分分配给每个终端。 但是，要使用此方案处理来自数百个终端的消息，有必要将每个终端限制在可用带宽的一小部分，尽管事实上只有少数终端可以实际运行。 但艾布拉姆森却决定不阻止终端同时发送消息。 如果两个或多个消息相互重叠，中央计算机会通过纠错码检测到这一点，并且不会接受这些数据包。 由于未收到数据包已收到的确认，发送者会在经过一段随机时间后尝试再次发送数据包。 Abramson 估计，这样一个简单的操作协议可以支持多达数百个同时操作的终端，并且由于大量信号重叠，将利用 15% 的带宽。 但根据他的计算，结果发现，随着网络的增多，整个系统就会陷入噪音的混乱之中。
未来的办公室
艾布拉姆森的“分组广播”概念一开始并没有引起太大反响。 但几年后，她重生了，而且已经在大陆了。 这要归功于施乐新的帕洛阿尔托研究中心 (PARC)，该中心于 1970 年在斯坦福大学旁边开业，该地区最近被昵称为“硅谷”。 施乐的一些静电复印专利即将到期，因此该公司因不愿或无法适应计算和集成电路的兴起而面临着因自身成功而陷入困境的风险。 施乐公司研究部门负责人杰克·戈德曼（Jack Goldman）说服了大老板们，新实验室——远离总部的影响，气候舒适，薪资丰厚——将吸引所需的人才，使公司保持在信息架构发展的最前沿。 。 未来。
PARC 无疑成功地吸引了最优秀的计算机科学人才，不仅因为工作条件和丰厚的薪水，还因为罗伯特·泰勒的存在，他于 1966 年作为 ARPA 信息处理技术部门的负责人启动了 ARPANET 项目。 是一位来自布鲁克林的热情而雄心勃勃的年轻工程师和计算机科学家，他是通过与 ARPA 的联系被带到 PARC 的人之一。 他于 1972 年 1972 月加入该实验室，此前他曾在 ARPA 兼职研究生，发明了一种将 MIT 连接到网络的接口。 在 PARC 定居后，他仍然是 ARPANET 的“调解人”——他走遍全国，帮助将新点连接到网络，并为 XNUMX 年国际计算机通信会议上的 ARPA 演示做准备。
当梅特卡夫到达时，帕洛阿尔托研究中心正在开展的项目之一是泰勒提出的将数十甚至数百台小型计算机连接到网络的计划。 年复一年，计算机的成本和尺寸不断下降，遵循着不屈不挠的意志 。 展望未来，帕洛阿尔托研究中心的工程师预见，在不远的将来，每个办公室职员都将拥有自己的电脑。 作为这个想法的一部分，他们设计并制造了 Alto 个人计算机，并将其副本分发给实验室的每位研究人员。 泰勒对计算机网络的实用性的信念在过去五年中变得更加坚定，他也希望将所有这些计算机连接在一起。
阿尔托。 计算机本身位于下面一个迷你冰箱大小的柜子中。
到达 PARC 后，梅特卡夫承担了将实验室的 PDP-10 克隆连接到阿帕网的任务，并很快赢得了“网络专家”的声誉。 因此，当泰勒需要阿尔托的网络时，他的助手转向梅特卡夫。 与 ARPANET 上的计算机一样，PARC 上的 Alto 计算机彼此之间几乎没有什么可说的。 因此，网络的一个有趣的应用再次成为人与人之间交流的任务——在这种情况下，以激光打印的文字和图像的形式。
激光打印机的关键想法并非起源于帕洛阿尔托研究中心，而是起源于东海岸纽约韦伯斯特最初的施乐实验室。 当地物理学家加里·斯塔克威瑟 (Gary Starkweather) 证明，相干激光束可以用来灭活静电复印鼓的电荷，就像复印时使用的散射光一样。 当正确调制时，光束可以在鼓上绘制任意细节的图像，然后可以将其转移到纸张上（因为只有鼓的不带电部分会吸收墨粉）。 这种计算机控制的机器将能够产生人们能想到的任何图像和文本的组合，而不是像复印机那样简单地复制现有文档。 然而，斯塔克威瑟的疯狂想法并没有得到他在韦伯斯特大学的同事或上级的支持，因此他于 1971 年转到帕洛阿尔托研究中心，在那里他遇到了更感兴趣的观众。 激光打印机能够逐点输出任意图像，使其成为 Alto 工作站的理想合作伙伴，具有像素化单色图形。 使用激光打印机，用户显示屏上的 XNUMX 万个像素可以直接清晰地打印到纸张上。
Alto 上的位图。 以前没有人在计算机显示器上见过这样的东西。
在大约一年的时间里，斯塔克韦瑟在帕洛阿尔托研究中心其他几位工程师的帮助下，消除了主要的技术问题，并在主力施乐 7000 的底盘上构建了激光打印机的工作原型。它以相同的速度打印页面 -每秒一页 - 分辨率为每英寸 500 点。 打印机内置的字符生成器以预设字体打印文本。 尚不支持任意图像（除了可以从字体创建的图像之外），因此网络不需要每秒向打印机传输 25 万位。 然而，为了完全占用打印机，在当时需要令人难以置信的网络带宽——每秒 50 位是 ARPANET 的能力极限。
第二代 PARC 激光打印机，多佛 (1976)
阿尔托阿罗哈网络
那么梅特卡夫是如何填补这一速度差距的呢？ 于是我们又回到了 ALOHAnet - 事实证明，梅特卡夫比任何人都更了解数据包广播。 前一年的夏天，当梅特卡夫在华盛顿与史蒂夫·克罗克 (Steve Crocker) 讨论 ARPA 业务时，他正在研究秋季计算机大会的会议记录，并偶然发现了艾布拉姆森 (Abramson) 在 ALOHAnet 上的工作。 他立即意识到这个基本想法的天才，但它的实施还不够好。 通过对算法及其假设进行一些更改（例如，让发送者在尝试发送消息之前首先监听以等待通道清理，并且在通道堵塞的情况下以指数方式增加重传间隔），他可以获得带宽根据 Abramson 的计算，利用率增加了 90%，而不是 15%。 梅特卡夫花了一段时间去夏威夷旅行，在哈佛大学因缺乏理论基础而拒绝了原始版本后，他将自己关于 ALOHAnet 的想法纳入了博士论文的修订版中。
梅特卡夫最初将他向 PARC 引入分组广播的计划称为“ALTO ALOHA 网络”。 然后，在 1973 年 XNUMX 月的一份备忘录中，他将其重新命名为“以太网络”，指的是发光以太，这是 XNUMX 世纪携带电磁辐射物质的物理概念。 “这将促进网络的传播，”他写道，“谁知道还有什么其他信号传输方法会比广播网络的电缆更好； 也许它将是无线电波，或电话线，或电力，或频率复用有线电视，或微波，或它们的组合。”
梅特卡夫 1973 年备忘录中的草图
从 1973 年 XNUMX 月开始，梅特卡夫与另一位 PARC 工程师 David Boggs 合作，将他关于新型高速网络的理论概念转化为工作系统。 它不像 ALOHA 那样通过空中传输信号，而是将无线电频谱限制在同轴电缆上，与 Menehune 有限的射频带宽相比，这大大增加了容量。 传输介质本身是完全被动的，不需要任何路由器来路由消息。 它价格便宜，可以轻松连接数百个工作站（PARC 工程师只需将同轴电缆穿过建筑物并根据需要添加连接），并且每秒能够传输 XNUMX 万比特。
罗伯特·梅特卡夫 (Robert Metcalfe) 和大卫·博格斯 (David Boggs)，1980 年代，梅特卡夫创立 3Com 出售以太网技术几年后
到 1974 年秋天，未来办公室的完整原型在帕洛阿尔托启动并运行 - 第一批 Alto 计算机，配有绘图程序、电子邮件和文字处理器、Starkweather 的原型打印机以及以太网网络这一切。 中央文件服务器存储的数据不适合本地 Alto 驱动器，是唯一的共享资源。 PARC 最初将以太网控制器作为 Alto 的可选配件提供，但当系统推出后，人们发现它是一个必要的部分； 同轴电缆源源不断地传送着信息，其中许多是从打印机中打印出来的——技术报告、备忘录或科学论文。
在 Alto 开发的同时，另一个 PARC 项目试图将资源共享理念推向新的方向。 PARC 在线办公系统 (POLOS) 由 Bill English 和其他从斯坦福研究所 Doug Engelbart 在线系统 (NLS) 项目中逃脱的人开发和实施，由 Data General Nova 微型计算机网络组成。 但 POLOS 并没有将每台机器专门用于满足特定的用户需求，而是在它们之间转移工作，以最有效的方式服务于整个系统的利益。 一台机器可以为用户屏幕生成图像，另一台机器可以处理阿帕网流量，第三台机器可以处理文字处理器。 但事实证明，这种方法的复杂性和协调成本过高，该计划在自身压力下崩溃了。
与此同时，没有什么比泰勒对 Alto 项目的拥抱更能体现他对资源共享网络方法的情感拒绝。 Alan Kay、Butler Lampson 和其他 Alto 作者将用户可能需要的所有计算能力带到了他办公桌上自己的独立计算机上，而他不必与任何人共享。 网络的功能不是提供对一组异构计算机资源的访问，而是在这些独立的岛屿之间传输消息，或将它们存储在某个遥远的海岸上 - 用于打印或长期存档。
尽管电子邮件和 ALOHA 都是在 ARPA 的支持下开发的，但以太网的出现是 1970 世纪 XNUMX 年代的几个迹象之一，表明计算机网络已经变得过于庞大和多样化，以至于单个公司无法主导该领域，我们将跟踪这一趋势在下一篇文章中。
还有什么要读的
- 迈克尔·希尔兹克《闪电经销商》(1999)
- James Pelty，计算机通信史，1968-1988 (2007) [http://www.historyofcomputercommunications.info/]
- M·米切尔·沃尔德罗普，《梦想机器》(2001)
来源： habr.com