1967 年 XNUMX 月的 ARPA 計算機網路圖。空圓圈是共享存取的計算機，帶線的圓圈是一個用戶的終端
該系列的其他文章：
- 繼電器的歷史
- 電子計算機的歷史
- 晶體管的歷史
- 互聯網歷史
到 1966 年底 他利用 ARPA 的資金啟動了一個項目，將多台電腦連接到一個系統中，靈感來自於“» .
泰勒將專案執行的責任轉移到有能力的人手中 。 在接下來的一年裡，羅伯茨做出了幾項關鍵決策，這些決策將在阿帕網及其後繼者的技術架構和文化中產生反響，在某些情況下甚至會持續數十年。 第一個重要的決定（儘管不是按時間順序排列）是確定將訊息從一台電腦路由到另一台電腦的機制。
問題
如果電腦 A 想要向電腦 B 發送一則訊息，該訊息如何從一台電腦傳送到另一台電腦？ 理論上，透過使用實體電纜將每個節點連接到每個節點，您可以允許通訊網路中的每個節點與每個其他節點進行通訊。 為了與 B 進行通信，電腦 A 只需沿著將其連接到 B 的傳出電纜發送一條訊息。這樣的網路稱為網狀網路。 然而，對於任何較大的網路規模，這種方法很快就變得不切實際，因為連接數量隨著節點數量的平方而增加（準確地說是 (n2 - n)/2）。
因此，需要某種建構訊息路由的方法，當訊息到達中間節點時，將其進一步發送到目標。 1960 世紀 XNUMX 年代初期，有兩種基本方法可以解決這個問題。 第一種是訊息交換的儲存轉送方法。 電報系統使用了這種方法。 當訊息到達中間節點時，它會暫時儲存在那裡（通常以紙帶的形式），直到它可以進一步傳輸到目標，或更接近目標的另一個中間中心。
然後電話出現了，需要新的方法。 透過電話發出的每句話之後都會有幾分鐘的延遲，這些話必須被破解並傳輸到目的地，這會給人一種與火星上的對話者進行對話的感覺。 相反，電話使用電路交換。 呼叫者在每次通話開始時都會發送一條特殊訊息，表示他想打電話給誰。 首先，他們透過與接線員交談，然後撥打一個號碼，該號碼由總機上的自動設備處理。 操作員或設備在呼叫者和被叫方之間建立專用的電氣連接。 在長途呼叫的情況下，這可能需要多次迭代通過多個交換器連接呼叫。 一旦建立連接，對話本身就可以開始，並且連接將保持，直到其中一方掛斷電話為止。
數位通信，決定在阿帕網中使用，以連接根據該方案工作的計算機 ，使用了電報和電話的功能。 一方面，資料訊息以單獨的資料包形式傳輸，如電報，而不是電話中的連續對話。 然而，這些訊息可能出於不同的目的而具有不同的大小，從長度為幾個字元的控制台命令到從一台電腦傳輸到另一台電腦的大型資料檔案。 如果文件在運送過程中出現延誤，也沒有人抱怨。 但遠端互動需要快速回應，例如打電話。
電腦資料網路與電話和電報之間的一個重要區別是對機器處理的資料錯誤的敏感度。 電報中某個字元的傳輸過程中的變化或遺失，或是電話交談中某個單字的一部分消失，幾乎不會嚴重干擾兩個人的通訊。 但是，如果線路上的雜訊將發送到遠端電腦的命令中的單位元從 0 切換為 1，則可能會完全改變該命令的含義。 因此，必須檢查每個訊息是否有錯誤，如果發現錯誤則重新發送。 對於大型訊息來說，這樣的重播成本太高，並且更有可能導致錯誤，因為它們需要更長的傳輸時間。
這個問題的解決方案是透過 1960 年發生的兩起獨立事件來解決的，但後來發生的事件首先被拉里·羅伯茨和 ARPA 注意到。
會議
1967 年秋天，羅伯茲從大煙山森林覆蓋的山峰之外抵達田納西州加特林堡，遞交一份描述 ARPA 網路計畫的文件。 他在資訊處理技術辦公室（IPTO）工作了快一年了，但網路專案的許多細節仍然很模糊，包括路由問題的解決方案。 除了對塊及其大小的模糊提及之外，羅伯茨的作品中唯一提及的是在最後的簡短而迴避的評論：“似乎有必要維持一條間歇性使用的通信線路，以在十分之一到一的時間內獲得響應交互操作需要第二次。 就網路資源而言，這是非常昂貴的，除非我們能夠更快地撥打電話，否則訊息交換和集中對於網路參與者來說將變得非常重要。” 顯然，到那時，羅伯茨還沒有決定是否放棄他在1965年與湯姆·馬裡爾一起使用的方法，即使用自動撥號通過交換電話網絡連接計算機。
巧合的是，在同一個研討會上，另一個人對解決資料網路中的路由問題提出了更好的想法。 羅傑·斯坎特爾伯里 (Roger Scantlebury) 跨越大西洋，從英國國家物理實驗室 (NPL) 帶來了一份報告。 報告結束後，斯坎特爾伯里將羅伯茲叫到一邊，告訴他自己的想法。 。 這項技術是由他在 NPL 的老闆唐納德·戴維斯 (Donald Davis) 開發的。 在美國，戴維斯的成就和歷史鮮為人知，儘管 1967 年秋天，戴維斯在 NPL 的小組的想法至少比 ARPA 領先一年。
戴維斯和許多電子計算的早期先驅一樣，是一位受過訓練的物理學家。 1943 年，19 歲的他從倫敦帝國學院畢業，並立即被招募到代號為 。 在那裡，他監督了一個由人類計算器組成的團隊，他們使用機械和電氣計算器快速給出與核融合相關問題的數值解決方案（他的主管是 ，一位德國僑民物理學家，當時他已經開始將核武的秘密轉移到蘇聯）。 戰後，他從數學家約翰·沃默斯利 (John Womersley) 那裡聽說了他在 NPL 領導的一個項目——創建一台電子計算機，該計算機應該以更高的速度執行相同的計算。 稱為ACE，「自動計算引擎」。
戴維斯欣然接受了這個想法，並儘快與 NPL 簽約。 在為 ACE 計算機的詳細設計和構建做出貢獻後，他作為 NPL 的研究領導者繼續深入參與計算領域。 1965年，他恰好在美國參加一個與他的工作有關的專業會議，並利用這個機會參觀了幾個大型分時計算機網站，看看到底有什麼大驚小怪的。 在英國的運算環境中，美國意義上的多用戶互動式共享電腦的時間共享是未知的。 相反，分時意味著將電腦的工作負載分配給多個批次程式（例如，一個程式可以工作，而另一個程式則忙於讀取磁帶）。 那麼這個選項將被稱為多道程式設計。
戴維斯的漫遊使他參與了麻省理工學院的 MAC 計畫、加州蘭德的 JOSS 計畫以及新罕布夏州的達特茅斯分時系統。 在回家的路上，他的一位同事建議舉辦一個分享研討會，向英國社區介紹他們在美國學到的新技術。 戴維斯同意了，並接待了美國電腦領域的許多領導人物，包括 （麻省理工學院「可互通分時系統」的創建者）和拉里·羅伯茨本人。
在研討會期間（或可能是在研討會之後），戴維斯對分時哲學可以應用於電腦通訊線路而不僅僅是電腦本身的想法感到震驚。 分時電腦為每個用戶提供一小塊 CPU 時間，然後切換到另一個用戶，從而使每個用戶產生擁有自己的互動式電腦的錯覺。 同樣，透過將每個訊息切割成標準大小的片段（戴維斯稱之為「資料包」），單一通訊通道可以在許多電腦或一台電腦的使用者之間共用。 此外，它將解決電話和電報交換機不適合的資料傳輸的所有方面。 操作互動式終端機發送短命令並接收短回覆的使用者不會被大檔案傳輸所阻塞，因為傳輸將被分成許多資料包。 如此大的消息中的任何損壞都會影響單個資料包，可以輕鬆地重新傳輸該資料包以完成訊息。
戴維斯在 1966 年發表的一篇未發表的論文「數位通訊網路提案」中描述了他的想法。 當時，最先進的電話網絡正處於電腦化交換機的邊緣，戴維斯提議將分組交換嵌入到下一代電話網絡中，創建一個能夠滿足各種請求的單一寬頻通訊網絡，從簡單的電話呼叫到遠端呼叫。存取電腦。 那時，戴維斯已晉升為 NPL 經理，並在 Scantlebury 旗下組建了一個數位通訊小組來實施他的專案並創建工作演示。
在加特林堡會議召開的前一年，斯坎特爾伯里的團隊制定了創建資料包交換網路的所有細節。 單一節點故障可以透過自適應路由來解決，自適應路由可以處理到達目的地的多個路徑，並且單一資料包故障可以透過重新發送來處理。 模擬和分析表明，最佳資料包大小為 1000 位元組 - 如果將其做得更小，則標頭中元資料行的頻寬消耗將會太多，更多 - 並且交互用戶的響應時間將會增加過於頻繁地由於大消息。
Scantlebury 的工作包括諸如包格式之類的細節...
...並分析資料包大小對網路延遲的影響。
與此同時，戴維斯和斯坎特爾伯里的搜尋發現了另一位美國人所做的詳細研究論文，該美國人在他們之前幾年就提出了類似的想法。 但同時 蘭德公司的電氣工程師根本沒有考慮過度時電腦使用者的需求。 蘭德公司是一家由國防部資助、位於加州聖莫尼卡的智囊團，成立於二戰後，旨在為軍方提供戰略問題的長期規劃和分析。 巴蘭的目標是透過創建一個能夠抵禦大規模核攻擊的高度可靠的軍事通訊網路來推遲核戰。 這樣的網絡將使蘇聯先發制人打擊的吸引力降低，因為很難摧毀美國打擊多個敏感點作為回應的能力。 為此，巴蘭提出了一種系統，將訊息分解成他所謂的訊息區塊，這些訊息塊可以在冗餘節點網路上獨立傳輸，然後在端點組裝在一起。
ARPA 可以存取 Baran 為 RAND 提供的大量報告，但由於它們與互動式電腦無關，因此它們對 ARPANET 的重要性並不明顯。 羅伯茨和泰勒顯然從未註意到他們。 相反，由於一次偶然的會面，斯坎特爾伯里把一切都交給了羅伯茨：一個精心設計的切換機制、對創建交互式計算機網絡問題的適用性、來自蘭德公司的參考資料，甚至還有“包”這個名字。 NPL 的工作也使 Roberts 相信需要更高的速度才能提供良好的容量，因此他將計劃升級到 50 Kbps 連結。 為了創建阿帕網，路由問題的一個基本部分得到了解決。
確實，資料包交換思想的起源還有另一個版本。 羅伯茨後來聲稱，多虧了他的同事 Len Kleinrock 的工作，他的腦海中已經有了類似的想法。據稱，Len Kleinrock 早在 1962 年就在他關於通訊網絡的博士論文中描述了這個概念。 然而，從這部作品中提取這樣的想法是非常困難的，而且我找不到這個版本的任何其他證據。
從未存在過的網絡
正如我們所看到的，兩個團隊在開發資料包交換方面領先 ARPA，這項技術已被證明非常有效，以至於現在幾乎成為所有通訊的基礎。 為什麼阿帕網是第一個使用它的重要網路？
這都與組織的微妙之處有關。 ARPA 沒有建立通訊網路的官方許可，但現有的大量研究中心擁有自己的電腦、幾乎不受監督的「自由」道德文化以及巨額資金。 泰勒最初在 1966 年請求資金創建阿帕網，要求撥款 1 萬美元，羅伯茨從 1969 年起每年都花這麼多錢來啟動和運行該網絡。 與此同時，對於 ARPA 來說，這些錢只是小錢，所以他的老闆們都不擔心羅伯茨用這筆錢做什麼，只要它能以某種方式與國防需求聯繫起來。
蘭德公司的巴蘭既沒有權力也沒有權力做任何事。 他的工作純粹是探索性和分析性的，如果需要的話可以應用於防禦。 1965 年，蘭德實際上向空軍推薦了他的系統，空軍也認為該計畫是可行的。 但它的實施落在了國防通訊局的肩上，他們並不特別了解數位通訊。 巴蘭說服了蘭德公司的上級，最好是撤回該提案，而不是允許它實施並毀掉分散式數位通訊的聲譽。
戴維斯作為 NPL 的負責人，擁有比巴蘭更大的權力，但預算比 ARPA 更緊張，而且他沒有現成的研究電腦社交和技術網絡。 1960 世紀 120 年代末，他在三年內投入了 000 萬英鎊的適度預算，成功地在 NPL 創建了一個本地分組交換網絡原型（只有一個節點，但有許多終端）。 阿帕網每年在網路眾多節點的運作和維護上花費約一半的費用，不包括硬體和軟體的初始投資。 能夠創建大規模英國分組交換網路的組織是英國郵政局，它管理該國除郵政服務本身之外的電信網路。 戴維斯提出的全國範圍內統一數位網路的想法引起了幾位有影響力的官員的興趣，但他無法改變如此龐大系統的方向。
利克萊德憑藉著運氣和計劃，找到了一個完美的溫室，讓他的星際網絡得以蓬勃發展。 同時，不能說除了分組交換之外的所有事情都歸結為金錢。 這個想法的執行也發揮了作用。 此外，其他幾個重要的設計決策塑造了阿帕網的精神。 因此，接下來我們將了解如何在發送和接收訊息的電腦以及它們發送這些訊息的網路之間分配責任。
還有什麼要讀的
- 珍妮特·阿巴特，發明互聯網 (1999)
- 凱蒂·哈夫納和馬修·里昂，奇才們熬夜的地方 (1996)
- Leonard Kleinrock，“互聯網的早期歷史”，IEEE 通訊雜誌（2010 年 XNUMX 月）
- Arthur Norberg 和 Julie O'Neill，電腦科技變革：五角大廈的資訊處理，1962-1986 (1996)
- M. Mitchell Waldrop，夢想機器：JCR Licklider 和使計算個性化的革命 (2001)
來源： www.habr.com