50 лет назад был создан прародитель Интернета — ARPANET
В 1958 году в ответ на запуск советского спутника США создали Агентство передовых исследовательских проектов ARPA, которое теперь известно как Управление перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США или DARPA. Именно в комнате 3420 Калифорнийского университета ровно 50 лет назад суждено было родиться ARPANET — прародителю Интернета.
Первое испытание технологии произошло 29 октября 1969 года в 21:00. Сеть состояла из двух терминалов, которые были максимально удалены друг от друга. Первый терминал находился в Калифорнийском университете, а второй на расстоянии 600 км от него — в Стэнфордском университете.
Аспирант по имени Чарли Клайн (Charley Kline) сидел за терминалом в Калифорнийском университете и отправил первую цифровую передачу данных Биллу Дюваллу (Bill Duvall), учёному, который сидел за компьютером в Стэнфордском университете на другом краю Калифорнии. С этого началось восхождение ARPANET — небольшой сети академических компьютеров, которая стала предшественником Интернета.
В то время успешная передача пяти букв «login» не казалась мировым прорывом. Даже сами исследователи не оценили всю значимость того, чего достигли. «Я не помню ничего запоминающегося в ту ночь, и я, конечно, не осознавал, что сделанное нами было чем-то особенным в то время», — отметил господин Клайн. Но их связь стала доказательством осуществимости концепций, которые в конечном итоге позволили связать все вычислительные системы в единую мировую сеть. Сегодня всё что угодно — от смартфонов до открывателей гаражных ворот — могут выступать узлами связи в глобальной Сети, которые произошли от тех, что исследователи протестировали 29 октября 1969 года.
Комната 3420, восстановленная в своём величии 1969 года (Mark Sullivan)
Многие помогли подготовить почву для прорыва Клайна и Дювалла, включая профессора Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе Леонарда Кляйнрока (Leonard Kleinrock). Последний до сих пор преподаёт в Калифорнийском университете и считает, что ARPANET был, в некотором смысле, ребёнком холодной войны. Когда в октябре 1957 года спутник Советского Союза моргнул в небе над США, он вызвал настоящую панику как в научном сообществе, так и в политических кругах Штатов.
«Запуск спутника застал США со спущенным штанами, и Эйзенхауэр сказал: „Хорошо бы, чтобы это никогда не повторилось“, — вспоминал господин Кляйнрок. — Поэтому в январе 1958 года он создал ARPA при Министерстве обороны для поддержки STEM (науки, технологии, инженерии и математики) в университетах США и исследовательских лабораториях».
К середине 1960-х годов ARPA начала финансирование создания больших компьютеров, используемых исследователями в университетах и аналитических центрах по всей стране. Сотрудником ARPA, ответственным за финансирование, был Боб Тейлор (Bob Taylor), ключевая фигура в компьютерной истории, который позже управлял лабораторией Xerox PARC. В ARPA ему не нравилось, что все эти компьютеры не связаны толком между собой.
Господин Тейлор ненавидел тот факт, что приходилось иметь отдельные терминалы — каждый со своей арендованной линией для связи с различными удалёнными исследовательскими компьютерами. Его офис был полон телетайпов. «Я тогда сказал: „О, Боже!“, Очевидно, что́ нужно делать: вместо трёх терминалов у нас должен быть один терминал, который может передавать информацию куда угодно, — сказал он в 1999 году журналистам. — Эта идея лежала в основе ARPANET».
В 1969 году телетайпы вроде этого были важными компьютерными устройствами. (Mark Sullivan)
Была и другая практичная причина создать сеть. Боб Тейлор регулярно получал запросы от исследователей по всей стране на выделение средств для покупки всё более мощных и крупных мэйнфреймов. Он знал, что большая часть вычислительной мощности, которую финансировало правительство, тратится впустую. Например, когда исследователь загружал максимально систему в одной части страны, другой мэйнфрейм мог бездействовать.
Или просто какой-то мэйнфрейм мог задействовать ПО, которое было бы полезным в других лабораториях: например, новаторское графическое программное обеспечение, финансируемое ARPA и разработанное в Университете Юты. Без сети приходилось бы создавать такую же систему для других университетов. К 1966 году ARPA устала от таких запросов. Проблема была и в том, что все компьютеры говорили по сути на разных языках. Вернувшись в Пентагон, компьютерные специалисты Тейлора объяснили, что на всех исследовательских компьютерах использовались разные наборы кодов. Не было общего сетевого языка или протокола, по которому компьютеры, расположенные далеко друг от друга, могли бы соединяться для обмена контентом или ресурсами.
Леонард Кляйнрок в своём университете (Mark Sullivan)
Это нужно было изменить, и господин Тейлор попросил директора ARPA Чарльза Херцфельда (Charles Herzfeld) выделить миллион долларов на исследования и разработку новой сети для связи компьютеров различных университетов и лабораторий. Деньги были получены: их перенаправили из программы исследований баллистических ракет в бюджет ARPA. Стоимость была оправдана перед чиновниками министерства обороны тем, что ARPA представило проект как «живучую» сеть, которая продолжала бы функционировать, если бы какая-то конкретная часть была уничтожена, например, в результате ядерного удара.
Для управления проектом ARPANET был приглашён Ларри Робертс (Larry Roberts) из Массачусетского технологического института (МТИ). Последний обратился к наработкам британского учёного-компьютерщика Дональда Дэвиса (Donald Davies) и американца Пола Барана (Paul Baran) в области технологий передачи данных. Вскоре к проработке теоретических аспектов проекта был привлечён Леонард Кляйнрок, который работал над проблемами организации сетей передачи данных с 1962 года. «В МТИ, будучи аспирантом, я хотел решить следующую проблему: я был окружён компьютерами, и они не могли разговаривать друг с другом, и я знал, что рано или поздно им придётся,
Диссертация Леонарда Кляйнрока, описывающая концепты, лёгшие в основу ARPANET (Mark Sullivan)
Основным вкладом господина Кляйнрока в ARPANET стала теория очередей. Тогда коммуникационные линии были аналоговыми, арендуемыми у AT&T. Это были линии с коммутацией каналов, то есть центральный коммутатор устанавливал выделенное соединение между отправителем и получателем. При таком подходе было много простоев, когда данные не передавались. Теория очередей описывала метод динамической передачи пакетов данных из разных сеансов связи. Пока один поток пакетов приостанавливается, другой, не связанный, может использовать ту же линию. Пакеты, составляющие один сеанс связи (скажем, отправка по электронной почте), могут попадать получателю по четырём различным маршрутам. Если один маршрут занят или отключён, сеть будет направлять пакеты через другой.
В этом новом типе сети перемещение данных осуществлялось не центральным коммутатором, а устройствами на конечных узлах. В 1969 году эти сетевые устройства были названы IMP или «процессорами интернет-сообщений (internet message processors)». Каждая машина была модифицированной версией компьютера Honeywell DDP-516, который содержал специализированное оборудование для управления сетью. Первый IMP, участвовавший в памятной передаче данных, теперь стоит в углу комнаты 3420 Калифорнийского университета как выставочный экземпляр.
Чарли Клайн и Билл Дювалл
В течение нескольких недель после первой успешной передачи данных, произошедшей 29 октября 1969 года между Чарли Клайном и Биллом Дюваллом сеть ARPA распространилась на компьютеры в Калифорнийском университете в Санта-Барбаре и Университете Юты. А затем начался дальнейший рост ARPANET: в 1970-е и большую часть 1980-х годов всё больше правительственных и академических компьютеров входили в Сеть. А позже концепции, разработанные в ARPANET, были применены для создания Интернета.
Ещё в 1969 году пресс-релизе Калифорнийского университета новая ARPANET описывалось так: «На данный момент компьютерные сети все ещё находятся в зачаточном состоянии. Но когда они подрастут и станут более совершенными мы, вероятно, увидим распространение „компьютерных служб“, которые, как и нынешние электрические и телефонные услуги, будут обслуживать отдельные дома и офисы по всей стране».
Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
ARPANET – подсеть / Habr
Другие статьи цикла:- История реле
- История электронных компьютеров
- История транзистора
- История интернета
При помощи ARPANET Роберт Тэйлор и Ларри Робертс собирались объединить множество разных исследовательских институтов, у каждого из которых был свой собственный компьютер, за ПО и железо которого он нёс полную ответственность. Однако ПО и оборудование самой сети находилось в туманной срединной области, и не принадлежало ни одному из этих мест. В период времени с 1967 по 1968 года Робертс, глава сетевого проекта бюро технологий обработки информации (Information Processing Technology Office, IPTO), должен был определить, кому строить и обслуживать сеть, и где должны пролегать границы между сетью и институтами.
Скептики
Проблема структурирования сети была, по меньшей мере, настолько же политической, насколько и технической. Научные руководители исследовательских центров ARPA в целом не одобряли идею ARPANET. Некоторые ясно продемонстрировали всякое отсутствие желания присоединяться к сети когда бы то ни было; мало кто из них горел энтузиазмом. Каждому центру пришлось бы приложить серьёзные усилия, чтобы позволить другим пользоваться их весьма дорогим и очень редким компьютером. Такое предоставление доступа демонстрировало явные недостатки (потерю ценного ресурса), при этом его потенциальные достоинства оставались неопределёнными и смутными.
Тот же самый скептицизм по поводу общего доступа к ресурсам потопил сетевой проект Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе несколько лет назад. Однако в данном случае у ARPA было куда как больше рычагов воздействия, поскольку она напрямую платила за все эти ценные компьютерные ресурсы, и продолжала держать свою руку на всех денежных потоках связанных с ними исследовательских программ. И хотя прямых угроз сделано не было, никаких «а не то» не было озвучено, ситуация была предельно ясной – так или иначе, но ARPA собиралось построить свою сеть, чтобы объединить машины, которые, на практике, всё ещё принадлежали ему.
Момент назрел на встрече научных руководителей в Этт-Арбор в Мичигане, весной 1967. Робертс представил свой план создания сети, соединяющей разнообразные компьютеры в каждом из центров. Он объявил, что каждый руководитель обеспечит своё местный компьютер специальным сетевым ПО, которое тот будет использовать, чтобы звонить другим компьютерам по телефонной сети (это было ещё до того, как Робертс узнал об идее коммутации пакетов). Ответом были споры и страхи. Среди наименее склонных к выполнению этой идеи оказались крупнейшие центры, в которых уже работали крупные проекты, спонсируемые IPTO, среди которых главным был MIT. Исследователи из MIT, купавшиеся в деньгах, полученных на разработку системы разделения времени Project MAC и на лабораторию искусственного интеллекта, не видели никаких преимуществ для себя в том, чтобы делиться с трудом заслуженными ресурсами со всякой шушерой с запада.
И, вне зависимости от своего статуса, каждый центр лелеял свои собственные идеи. У каждого были свои уникальные программы и оборудование, и было сложно понять, как у них может получиться хотя бы установить простейшую связь друг с другом, не говоря уже о реальной совместной работе. Одно лишь написание и запуск сетевых программ для их машины отъест у них значительный объём времени и вычислительных ресурсов.
Ироничным, но и удивительно подходящим оказался тот факт, что решение этих социальных и технических проблем, принятое Робертсом, исходило от Веса Кларка, человека, с неприязнью относившегося как к разделению времени, так и к сетям. Кларк, сторонник донкихотской идеи выдать персональный компьютер каждому человеку, совершенно не собирался делиться компьютерными ресурсами ни с кем, и удерживал свой собственный кампус, Вашингтонский университет в Сент-Луисе, далеко от сети ARPANET ещё много лет. Поэтому неудивительно, что именно он разработал проект сети, не добавляющий значительной нагрузки на вычислительные ресурсы каждого из центров, и не требующий от каждого из них тратить силы на создание особого ПО.
Кларк предложил поместить в каждом из центров мини-компьютер, обрабатывающий все функции, непосредственно связанные с сетью. Каждому центру оставалось лишь придумать, как подсоединиться к своему местному помощнику (которых позднее назвали интерфейсными процессорами сообщений, или IMP), который затем отправлял сообщение по нужному маршруту, чтобы оно доходило до соответствующего IMP в месте приёма. По сути, он предложил, чтобы ARPA раздало дополнительные бесплатные компьютеры каждому центру, которые возьмут на себя большую часть ресурсов сети. В то время, когда компьютеры ещё были редкими и очень дорогими, это предложение было дерзким. Однако как раз тогда начали появляться мини-компьютеры, стоившие всего по нескольку десятков тысяч долларов, вместо нескольких сотен, и в итоге предложение оказалось в принципе выполнимым (в итоге каждый IMP обошёлся $45 000, или около $314 000 в сегодняшних деньгах).
Подход с использованием IMP, облегчавший беспокойство научных руководителей по поводу нагрузки сети на их вычислительные мощности, решал и ещё одну, политическую проблему ARPA. В отличие от остальных тогдашних проектов агентства, сеть не была ограничена единственным исследовательским центром, где ею руководил бы единственный начальник. Да и сама ARPA не обладала возможностями самостоятельного прямого создания и управления крупномасштабным техническим проектом. Ей пришлось бы нанять сторонние компании для этого. Наличие IMP проводило чёткое разграничение ответственности между управляемой внешним агентом сетью и компьютером с местным управлением. Подрядчик контролировал бы IMP’ов и всё между ними, а центры оставались бы ответственными за оборудование и ПО на их собственных компьютерах.
IMP
После этого Робертсу нужно было выбрать этого подрядчика. Старомодный подход Ликлайдера выманивания предложения у любимого исследователя напрямую в данном случае не подходил. Проект требовалось выставить на публичный аукцион, как любой другой правительственный контракт.
Только к июлю 1968 года Робертс смог утрясти окончательные детали заявки на торги. Около полугода прошло с тех пор, как на место встал последний технический кусочек головоломки, когда на конференции в Гатлинбурге рассказали о системе коммутации пакетов. Два крупнейших производителя компьютеров, Control Data Corporation (CDC) и International Business Machines (IBM), сразу же отказались участвовать, поскольку у них не было недорогих мини-компьютеров, подходящих на роль IMP.
Honeywell DDP-516
Среди оставшихся участников большинство выбрало новый компьютер DDP-516 от компании Honeywell, хотя некоторые склонялись в пользу Digital PDP-8. Вариант Honeywell был особенно привлекательным, поскольку у него имелся интерфейс ввода/вывода, специально предназначенный для работы с системами реального времени, для таких приложений, как управление промышленными агрегатами. Для коммуникаций, конечно, требовалась и соответствующая точность – если компьютер пропускал входящее сообщение, будучи занятым другой работой, второго шанса поймать его уже не было.
К концу года, серьёзно поразмышляв над кандидатурой Raytheon, Робертс поручил эту задачу растущей кембриджской фирме, основанной Болтом, Беранеком и Ньюманом. Фамильное древо интерактивных вычислений к тому моменту было чрезвычайно вросшим, и за выбор BBN Робертса вполне можно было обвинить в кумовстве. Ликлайдер привнёс интерактивные вычисления в BBN перед тем, как стать первым директором IPTO, посеять семена своей межгалактической сети и воспитать таких людей, как Робертс. Без влияния Лика ARPA и BBN не были бы ни заинтересованы, ни способны обслуживать проект ARPANET. Более того, ключевая часть команды, собранной BBN для создания сети на основе IMP, прямо или косвенно пришла из лабораторий Линкольна: Фрэнк Харт (руководитель команды), Дэйв Уолден, Уилл Кроутер и Северо Орнштейн. Именно в лабораториях сам Робертс был в аспирантуре, и именно там случайное столкновение Лика с Весом Кларком породило его интерес к интерактивным компьютерам.
Но, хотя данная ситуация и могла выглядеть сговором, на самом деле команда BBN точно также была хорошо приспособлена для работы в реальном времени, как Honeywell 516. В Линкольне они работали над компьютерами, подключёнными к радарным системам – это ещё один пример применения, в котором данные не будут ждать, пока компьютер будет готов. Харт, к примеру, работал над компьютером Whirlwind ещё студентом в 1950-х, присоединился к проекту SAGE, и провёл в общей сложности 15 лет в лабораториях Линкольна. Орнштейн работал над перекрёстным протоколом SAGE, передававшим данные по радарному отслеживанию с одного компьютера на другой, а позже – над LINC Веса Кларка, компьютером, разработанным для того, чтобы помогать учёным прямо в лаборатории, работая с данными в режиме онлайн. Кроутер, сейчас более всего известный, как автор текстовой игры Colossal Cave Adventure, провёл десять лет за созданием систем реального времени, включая экспериментальный терминал Линкольна, мобильную станцию спутниковой связи с небольшим компьютером, управлявшим антенной и обрабатывавшим входящие сигналы.
Команда IMP в BBN. Фрэнк Харт – человек в центре старшего возраста. Орнштейн стоит с правого края, рядом с Кроутером.
IMP отвечал за понимание и управление маршрутизацией и доставку сообщений от одного компьютера к другому. Компьютер мог отправить до 8000 байт за раз местному IMP, вместе с адресом получателя. Затем IMP нарезал сообщение на более мелкие пакеты, независимо передававшиеся целевому IMP, по линиям, поддерживавшим скорость 50 кбит/с, арендуемым у AT&T. Получающий IMP собирал сообщение по кусочкам и доставлял его своему компьютеру. В каждом IMP хранилась таблица, где отслеживалось, у кого из его соседей имелся наиболее быстрый маршрут для достижения любой возможной цели. Она динамически обновлялась на основании информации, получаемой от этих соседей, включая информацию о том, что сосед недоступен (в случае чего задержка для отправки в этом направлении считалась бесконечной). Чтобы уложиться в требования скорости и пропускной способности, выдвинутые Робертсом для всех этих процессов обработки, команда Харта создала код на уровне произведения искусства. Вся программа обработки для IMP занимала всего 12 000 байт; та часть, что занималась таблицами маршрутизации, занимала всего 300.
Команда также приняла несколько мер предосторожности, учитывая, что выделять команду поддержки каждому IMP на местах было непрактично.
Во-первых, они оборудовали каждый компьютер устройствами для удалённого отслеживания и управления. Кроме автоматического перезапуска, который стартовал после каждого отключения питания, IMP были запрограммированы так, чтобы иметь возможность перезапускать соседей, отправляя им новые версии операционного ПО. Чтобы помочь с отладкой и анализом, IMP мог по команде начать делать слепки своего текущего состояния через равные промежутки времени. Также на каждый пакет IMP прицеплял часть для его отслеживания, что давало возможность писать более детальные журналы работы. Со всеми этими возможностями многие проблемы можно было решать прямо из офиса BBN, служившего центром управления, из которого можно было видеть статус всей сети.
Во-вторых, они запросили у Honeywell военную версию компьютера 516, оборудованную толстым корпусом, защищавшим его от вибраций и других угроз. BBN в основном хотела сделать это знаком «держитесь подальше» для любопытных аспирантов, но при этом ничто так наглядно не очерчивало границу между местными компьютерами и подсетью, управляемой BBN, как этот бронированный корпус.
Первые усиленные шкафы размером примерно с холодильник прибыли на место в Калифорнийский университет в Лос-Анджелесе (UCLA) 30 августа 1969 года, всего через 8 месяцев после того, как BBN получила свой контракт.
Хосты
Робертс решил начать сеть с четырёх хостов – кроме UCLA, IMP установят недалеко вверх по побережью в Калифорнийском университете в Санта-Барбаре (UCSB), ещё один в Стэнфордском исследовательском институте (SRI) на севере Калифорнии, и последний – в Университете Юты. Всё это были второразрядные институты с Западного побережья, пытавшиеся как-то проявить себя в области научных вычислений. Семейные связи продолжали работать, поскольку двое из научных руководителей, Лен Клейнрок из UCLA и Айвен Сазерленд из университета Юты, также были старыми коллегами Робертса по лабораториям Линкольна.
Двум хостам Робертс дал дополнительные функции, связанные с сетью. Даг Энглебарт из SRI ещё в 1967 году на встрече руководителей вызвался поднять у себя сетевой информационный центр. Используя сложную систему извлечения информации в SRI, он собрался создать телефонный справочник ARPANET: упорядоченную подборку информации по всем ресурсам, доступным на различных узлах, и дать доступ к ней всем участникам сети. Учитывая опыт Клейнрока в области анализа сетевого трафика, Робертс назначил UCLA центром измерения активности сети (NMC). Для Клейнрока и UCLA ARPANET должна была стать не только практическим инструментом, но и экспериментом, данные из которого можно было извлечь и обобщить, чтобы применить полученные знания для улучшения проекта сети и её последователей.
Но более важным для развития ARPANET, чем два этих назначения, стало более неформальное и размытое сообщество аспирантов под названием «сетевая рабочая группа» (NWG). Подсеть из IMP позволяла любому хосту в сети надёжно доставить сообщение любому другому; задачей NWG было разработать общий язык или набор языков, которые хосты могли бы использовать для общения. Они назвали их «протоколами хостов». Название «протокол», позаимствованное у дипломатов, впервые применили к сетям в 1965 году Робертс и Том Марилл для описания как формата данных, так и алгоритмических шагов, определяющих, как два компьютера общаются друг с другом.
NWG под неформальным, но фактическим руководством Стива Крокера из UCLA, начала регулярно встречаться с весны 1969 года, где-то за шесть месяцев до появления первого IMP. Крокер родился и вырос в районе Лос-Анджелеса, учился в школе Ван Найса, будучи одногодком с двумя своими будущими коллегами по NWG, Винтом Серфом и Джоном Постелом. Для записи итогов некоторых встреч группы, Крокер разработал один из краеугольных камней культуры ARPANET (и будущего интернета), request for comments [рабочее предложение] (RFC). Его RFC 1, опубликованный 7 апреля 1969 года, и распространённый всем будущим узлам ARPANET по классической почте, собрал ранние дискуссии группы по поводу проектирования ПО для протокола хостов. В RFC 3 Крокер продолжил описание, весьма размыто определив процесс оформления всех будущих RFC:
Замечания лучше отправлять вовремя, чем доводить до совершенства. Принимаются философские мнения без примеров или другой специфики, определённые предложения или технологии внедрения без вступительного описания или контекстных разъяснений, конкретные вопросы без попыток ответить на них. Минимальная длина для заметки от NWG составляет одно предложение. Мы надеемся содействовать обмену мнениями и дискуссиям по поводу неофициальных идей.
Как и request for quotation [запрос котировок] (RFQ), стандартный способ запроса ставок по правительственным контрактам, RFC приветствовал всякую реакцию, но, в отличие от RFQ, ещё и приглашал к диалогу. Каждый из распределённого сообщества NWG мог подать RFC, и использовать эту возможность, чтобы подискутировать, задать вопрос или покритиковать предыдущее предложение. Конечно, как в любом сообществе, некоторые мнения ставились выше других и в ранние дни мнение Крокера и его основной группы соратников пользовалось очень большим авторитетом. В июле 1971 года Крокер покинул UCLA, будучи ещё аспирантом, чтобы устроиться на должность менеджера программы в IPTO. Имея в своём распоряжении ключевые исследовательские гранты от ARPA, он, вольно или невольно, имел неоспоримое влияние.
Джон Постел, Стив Крокер и Винт Серф – одноклассники и коллеги по NWG; более поздние годы
Изначальный план NWG подразумевал ввод двух протоколов. Удалённый логин (telnet) позволял одному компьютеру работать в качестве терминала, соединённого с операционной системой другого, распространяя интерактивную среду любой входящей в ARPANET системы с разделением времени на тысячи километров, до любого пользователя сети. Протокол передачи файлов FTP позволял одному компьютеру передать файл, к примеру, полезную программу или набор данных, на хранилище другой системы или из него. Однако по настоянию Робертса NWG добавила и третий базовый протокол в основу этих двух, устанавливающий базовое соединение между двумя хостами. Его назвали программой управления сетью (NCP). Теперь у сети было три уровня абстракции – подсеть пакетов, управляемая IMP в самом низу, связь между хостами, обеспечиваемая NCP в середине, и протоколы приложений (FTP и telnet) наверху.
Неудача?
Только к августу 1971 года NCP был полностью определён и реализован по всей сети, которая на тот момент состояла из пятнадцати узлов. Вскоре последовали реализации протокола telnet, а первое стабильное определение FTP появилось через год, летом 1972. Если оценить состояние ARPANET на тот период, через несколько лет после того, как её впервые запустили, то его можно было считать неудачей, по сравнению с мечтой о разделении ресурсов, которую представлял себе Ликлайдер и реализовал на практике его протеже, Роберт Тейлор.
Для начала, было просто трудно выяснить, какие ресурсы существуют в сети, которыми можно воспользоваться. Информационный центр сети использовал модель добровольного участия – каждый узел должен был сам поставлять обновлённую информацию о наличии у него данных и программ. И хотя от таких действий выиграли бы все, у каждого отдельного узла не было сильной мотивации на рекламу своих ресурсов и предоставление к ним доступа, не говоря уже об обеспечении актуальной документации или консультаций. Поэтому NIC не удалось стать сетевым справочником. Вероятно, наиболее важной её функцией в ранние годы было обеспечить электронное размещение растущего набора RFC.
Даже если, допустим, Алиса из UCLA знала о наличии полезного ресурса в MIT, появлялось более серьёзное препятствие. Telnet допускал Алису до экрана с логином в MIT, но не далее. Чтобы Алиса могла реально получить доступ к какой-то программе в MIT, ей нужно было сначала договориться с MIT в офлайне, чтобы те завели ей учётную запись на их компьютере, что обычно требовало заполнения бумажных форм в обоих институтах и договора о финансировании для оплаты за использование компьютерных ресурсов MIT. А из-за несовместимости между оборудованием и системным ПО между узлами передача файлов часто не имела особого смысла, поскольку вы не могли исполнять программы с удалённых компьютеров на своём.
Иронично, что наиболее значимый успех разделения ресурсов лежал не в области интерактивного разделения времени, ради которого была создана ARPANET, а в области старомодной неинтерактивной обработки данных. UCLA добавила свою простаивавшую машину IBM 360/91 для пакетной обработки данных в сеть, и обеспечивала телефонные консультации для поддержки удалённых пользователей, что дало значительный доход компьютерному центру. Суперкомпьютер ILLIAC IV из университета Иллинойса, спонсируемый ARPA, и Datacomputer в Computer Corporation of America в Кембридже также нашли себе удалённых клиентов через ARPANET.
Но все эти проекты и близко не подошли к полноценному использованию сети. Осенью 1971 года, имея 15 хостов в онлайне, сеть в целом передавала через каждый узел в среднем по 45 млн бит, или 520 бит/с по сети из арендуемых у AT&T линий с пропускной способностью 50 000 бит/с. Более того, большая часть этого трафика была проверочной, и генерировалась центром измерения сети из UCLA. Кроме энтузиазма некоторых первых пользователей (к примеру, Стива Кара, ежедневно пользовавшегося PDP-10, находившимся в университете Юты, из Пало-Альто), в ARPANET мало что происходило. С современной точки зрения, возможно, наиболее интересным событием стал запуск цифровой библиотеки «Проект Гуттенберг» в декабре 1971 года, организованный Майклом Хартом, студентом Иллинойского университета.
Но вскоре ARPANET спас от обвинений в загнивании третий прикладной протокол – небольшая штучка под названием email.
Что ещё почитать
• Janet Abbate, Inventing the Internet (1999)
• Katie Hafner and Matthew Lyon, Where Wizards Stay Up Late: The Origins of the Internet (1996)
ARPANET — зарождение / Habr
Другие статьи цикла:- История реле
- История электронных компьютеров
- История транзистора
- История интернета
К середине 1960-х первые вычислительные системы с разделением времени в целом повторили раннюю историю первых телефонных коммутаторов. Предприниматели создавали эти коммутаторы, чтобы позволить подписчикам пользоваться услугами такси, врача или пожарной бригады. Однако подписчики вскоре обнаружили, что местные коммутаторы точно так же подходят для общения и социализации друг с другом. Точно так же и системы с разделением времени, сначала созданные для того, чтобы пользователи могли «вызывать» себе вычислительные мощности, вскоре превратились в коммунальные коммутаторы со встроенной системой обмена сообщениями. В следующем десятилетии компьютеры пройдут очередной этап истории телефона – появление взаимосвязи коммутаторов, образующей региональные и междугородние сети.
Протосеть
Первой попыткой объединить несколько компьютеров в более крупное единое целое был проект сети интерактивных компьютеров SAGE, система американской ПВО. Поскольку каждый из 23 управляющих центров SAGE покрывал определённую географическую область, требовался механизм для передачи радарных следов из одного центра в другой, в случаях, когда чужое воздушное судно пересекало границу между этими областями. Разработчики SAGE прозвали эту задачу «междуговорной» [cross-telling], и решили её, создав линии для передачи данных на основе выделенных телефонных линий AT&T, протянутых между всеми соседними центрами управления. Рональд Энтикнап, входивший в состав небольшой делегации Королевских вооружённых сил, отправленных в SAGE, руководил разработкой и внедрением этой подсистемы. К сожалению, я не нашёл подробного описания «междуговорной» системы, но, очевидно, компьютер в каждом из центров управления определял момент, когда след на радаре переходил в другой сектор, и отправлял свои записи по телефонной линии компьютеру того сектора, где её мог принять оператор, отслеживающий тамошний терминал.
Системе SAGE нужно было переводить цифровые данные в аналоговый сигнал телефонной линии (а потом обратно на принимавшей его станции), в связи с чем AT&T выдалась возможность разработать модем «Bell 101» (или dataset, как его сначала называли), способный передавать скромные 110 бит в секунду. Позднее это устройство назвали модемом, за его способность модулировать аналоговый телефонный сигнал при помощи набора исходящих цифровых данных, и демодулировать биты из входящей волны.
Bell 101 dataset
Тем самым SAGE заложил важную техническую основу для более поздних компьютерных сетей. Однако первой компьютерной сетью, чьё наследие было достаточно долгим и влиятельным, стала сеть с названием, известным и сегодня: ARPANET. В отличие от SAGE, она объединяла разношёрстный набор компьютеров, как с разделением времени пользователей, так и с пакетной обработкой данных, у каждого из которых был свой особенный набором программ. Сеть задумывалась как универсальная по масштабу и функционированию, и должна была удовлетворять любые потребности пользователей. Проект финансировал отдел технологий обработки информации (Information Processing Techniques Office, IPTO), во главе с директором Робертом Тэйлором, являвшийся отделом компьютерных исследований в ARPA. Но саму идею подобной сети придумал первый директор этого отдела, Джозеф Карл Робнетт Ликлайдер.
Идея
Как мы узнали ранее, Ликлайдер, или «Лик» для своих коллег, по образованию был психологом. Однако когда он работал с радарными системами в лаборатории Линкольна в конце 1950-х, его очаровали интерактивные компьютеры. Эта страсть привела к тому, что он финансировал некоторые из первых экспериментов по компьютерам с разделённым по времени доступам, когда в 1962-м он стал директором только что сформированного IPTO.
К тому времени он уже мечтал о возможности связать изолированные интерактивные компьютеры в более крупную сверхструктуру. В своей работе 1960 года по «симбиозу человека и компьютера» он писал:
Кажется разумным представить себе «мыслительный центр», который сможет вобрать в себя функции современных библиотек и предполагаемые прорывы в области хранения и извлечения информации, а также симбиотические функции, описанные выше в данной работе. Эта картина с лёгкостью масштабируется в сеть из таких центров, объединённых линиями широкополосных коммуникаций, и доступную индивидуальным пользователям посредством арендуемых телефонных линий.
Как TX-2 зажёг пламенную страсть Лика к интерактивным компьютерам, так и SAGE, возможно, побудила его представить, как можно связать между собой различные интерактивные вычислительные центры, и обеспечить что-то вроде телефонной сети для интеллектуальных услуг. Откуда бы ни возникла эта идея, Лик начал распространять её по сообществу исследователей, созданному им в IPTO, и наиболее известным из таких сообщений стала докладная записка от 23 апреля 1963 года, адресованная «Членам и отделениям межгалактической компьютерной сети», то есть, различным исследователям, получавшим финансирование от IPTO на компьютерный доступ с разделением времени и другие вычислительные проекты.
Записка выглядит беспорядочной и хаотичной, явно надиктована на лету и не редактировалась. Поэтому, чтобы понять, что именно хотел сказать Лик по поводу компьютерных сетей, приходится немного порассуждать. Однако некоторые моменты сразу выделяются. Во-первых, Лик рассказал, что «различные проекты», финансируемые IPTO, на самом деле принадлежат к «одной области». После этого он обсуждает необходимость размещения денег и проектов для максимизации преимуществ данного предприятия, поскольку среди сети исследователей «для достижения прогресса каждому активному исследователю требуется программная база и оборудование более сложное и всестороннее, чем он сам может создать за разумное время». Лик заключает, что для достижения этой глобальной эффективности требуются некоторые личные уступки и жертвы.
Затем он начинает подробно обсуждать компьютерные (а не социальные) сети. Он пишет о необходимости в некоем языке управления сетью (то, что позднее назовут протоколом) и его желанием когда-нибудь увидеть компьютерную сеть IPTO, состоящую из «по меньшей мере, четырёх крупных компьютеров, возможно, шести-восьми малых компьютеров, и большого ассортимента накопителей на дисках и магнитной плёнке – не говоря уже об удалённых консолях и телетайпных станциях». Наконец, он на нескольких страницах расписывает конкретный пример того, как в будущем может развиваться взаимодействие с такой компьютерной сетью. Лик представляет себе ситуацию, в которой он проводит анализ некоторых экспериментальных данных. «Проблема в том, — пишет он, — что у меня нет приличной программы для построения графиков. Есть ли подходящая программа где-то в системе? Используя доктрину преобладания сети, я сначала опрашиваю местный компьютер, а затем другие центры. Допустим, я работаю в SDC, и что я нахожу вроде бы подходящую программу на диске в Беркли». Он запрашивает у сети исполнение этой программы, предполагая, что «со сложной системой управления сетью мне не придётся решать, передавать ли данные, чтобы программы обрабатывали их где-то ещё, или скачивать программы себе и запускать их для работы над моими данными».
Все вместе эти фрагменты идей открывают более крупную схему, задуманную Ликлайдером: во-первых, разделить определённые специальности и области знаний между исследователями, получающими финансирование от IPTO, а потом построить на основе этого социального сообщества физическую сеть из компьютеров IPTO. Это физическое проявление «общего дела» IPTO позволит исследователям делиться знаниями и получать преимущества специализированного оборудования и ПО на каждом из рабочих мест. Таким образом IPTO сможет избежать расточительного дублирования, при этом усиливая возможности каждого доллара финансирования, давая каждому исследователю из всех проектов IPTO доступ к полному спектру вычислительных возможностей.
Эта идея разделения ресурсов между членами исследовательского сообщества посредством сети связи заронила в IPTO семена, взошедшие через несколько лет в виде создания ARPANET.
Несмотря на своё военное происхождение, ARPANET, появившаяся в Пентагоне, не имела военного оправдания. Иногда говорят, что эту сеть разрабатывали как сеть связи военного толка, способную пережить ядерную атаку. Как мы увидим позднее, между ARPANET и более ранним проектом с таким предназначением существует непрямая связь, и руководители ARPA периодически рассказывали об «укреплённых системах», чтобы оправдать существование своей сети перед Конгрессом или министром обороны. Но на самом деле IPTO создала ARPANET чисто для своих внутренних нужд, для поддержки сообщества исследователей – большая часть которых не могла оправдать свою активность работой на оборонные цели.
Тем временем, в момент выхода своей знаменитой должностной записки, Ликлайдер уже начал планировать зародыш своей межгалактической сети, директором которой станет Леонард Клейнрок из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA).
Консоль для SAGE модели OA-1008, в комплекте со световым пистолетом (на конце провода, под прозрачной пластиковой крышкой), зажигалкой и пепельницей.
Предпосылки
Клейнрок был сыном восточноевропейских эмигрантов из рабочего класса, и вырос на Манхэттене в тени моста им. Джорджа Вашингтона [соединяет северную часть острова Манхэттен в городе Нью-Йорк и Форт Ли в округе Берген в штате Нью-Джерси / прим.перев.]. Учась в школе, по вечерам он брал дополнительные уроки по электротехнике в городском колледже Нью-Йорка. Услышав о возможности пройти обучение в MIT с последующим семестром работы в лаборатории Линкольна на полный день, он с радостью ухватился за неё.
Лаборатория была создана для обслуживания нужд SAGE, но с тех пор распространилась на множество других исследовательских проектов, часто лишь косвенно связанных с ПВО, если вообще имевших отношение к обороне. Среди них был проект «исследование Барнстейбл», предложенная ВВС концепция по созданию орбитального пояса металлических полосок (вроде дипольных отражателей), которые можно было бы использовать в качестве глобальной системы связи. Клейнрока покорил авторитет Клода Шеннона из MIT, поэтому он решил сконцентрироваться на теории сетей связи. Исследование Барнстейбл дало Клейнроку первую возможность применить теорию информации и теорию очередей к сети передачи данных, и он расширил этот анализ до целой диссертации по сетям для обмена сообщениями, сочетая математический анализ с опытными данными, собранными на симуляциях, работавших на компьютерах TX-2 в лабораториях Линкольна. Среди близких коллег Клейнрока в лаборатории, вместе с ним пользовавшимися компьютерами по системе разделения времени, были Лоуренс Робертс и Айвен Сазерленд, с которыми мы познакомимся чуть позже.
К 1963 году Клейнрок принял предложение о работе в UCLA, и Ликлайдер увидел в нём возможность. Перед ним был эксперт по сетям передачи данных, работавший рядом с тремя локальными компьютерными центрами: главным вычислительным центром, вычислительным центром здравоохранения, Западным центром обработки данных (кооперативом из тридцати институтов, имевших общий доступ к компьютеру IBM). Более того, у шести институтов из Западного центра обработки данных была удалённая связь с компьютером по модему, а компьютер System Development Corporation (SDC), спонсируемой IPTO, находился всего в нескольких километрах от Санта-Моники. IPTO заказала UCLA объединение этих четырёх центров в качестве первого эксперимента по созданию компьютерной сети. Позднее, согласно плану, связь с Беркли смогла бы изучить проблемы, присущие передаче данных на большие расстояния.
Несмотря на многообещающую ситуацию, проект провалился, и сеть так и не была построена. Директора различных центров UCLA не доверяли друг другу, и не верили в этот проект, из-за чего и отказались уступить контроль над вычислительными ресурсами пользователям друг друга. У IPTO практически не было рычагов влияния на эту ситуацию, поскольку ни один из вычислительных центров не получал денег от ARPA. Эта политическая проблема указывает на один из главных вопросов в истории интернета. Если убедить разных участников в том, что организация связи между ними и кооперация играет на руку всем сторонам, очень сложно, как вообще появился интернет? В следующих статьях мы не раз будем возвращаться к этим вопросам.
Вторая попытка IPTO построить сеть оказалась более успешной, возможно, потому, что она была гораздо менее масштабной – это была простая экспериментальная проверка. А 1965 году психолог и ученик Ликлайдера по имени Том Мэрилл покинул лабораторию Линкольна, чтобы попытаться заработать на всеобщей шумихе по поводу интерактивных компьютеров, начав собственный бизнес по предоставлению разделяемого доступа. Однако, не набрав достаточного количества платных клиентов, он начал искать другие источники дохода, и в итоге предложил IPTO нанять его для проведения исследования компьютерных сетей. Новый директор IPTO, Айвен Сазерленд, решил взять в партнёры крупную и уважаемую фирму в качестве балласта, и передал субподряд на работу компании Мэрилла через лабораторию Линкольна. Со стороны лаборатории возглавлять проект поручили ещё одному старому коллеге Клейнрока, Лоуренсу (Ларри) Робертсу.
Робертс, будучи студентом MIT, поднаторел в работе с компьютером TX-0, построенном лабораторией Линкольна. Он часами заворожённо сидел перед светящимся экраном консоли, и в итоге написал программу, которая (скверно) распознавала рукописные символы при помощи нейросетей. Как и Клейнрок, он в итоге стал работать на лабораторию за аспирантские заслуги, решая задачи, связанные с компьютерной графикой и компьютерным зрением, к примеру, распознавание граней и генерация трёхмерных изображений, на более крупном и мощном TX-2.
Большую часть 1964 года Робертс в основном концентрировался на работе с изображениями. А потом он встретился с Ликом. В ноябре того года он посетил конференцию по будущему компьютеров, спонсируемую ВВС, и проводившуюся в санатории с горячими источниками в Хомстеде, в Западной Виргинии. Там он до глубокой ночи проговорил с другими участниками конференции, и впервые услышал, как Лик излагал свою идею межгалактической сети. У Робертса что-то зашевелилось в голове – он прекрасно справлялся с обработкой компьютерной графики, но, по сути, был ограничен одним уникальным компьютером TX-2. Даже если бы он мог поделиться своим софтом, никто другой не смог бы его использовать, поскольку ни у кого не было эквивалентного оборудования для его запуска. Единственным способом расширять влияние своих работ для него было рассказывать о них в научных работах, в надежде, что кто-то сможет воспроизвести их где-то ещё. Он решил, что Лик прав – сеть была именно тем следующим шагом, который необходимо было сделать для ускорения исследований в области вычислительной техники.
И Робертс в итоге стал работать вместе с Мэриллом, пытаясь связать TX-2 из лаборатории Линкольна по проходящей через всю страну телефонной линии с компьютером SDC в Санта-Монике, Калифорния. В экспериментальном проекте, будто бы скопированном из докладной записки Лика о «межгалактической сети», они планировали заставить TX-2 приостановить работу в середине вычислений, использовать автоматический набиратель номера для звонка SDC Q-32, запустить на том компьютере программу перемножения матриц, а потом продолжить изначальные вычисления, использовав его ответ.
Кроме осмысленности использования дорогой и передовой технологии для того, чтобы передавать через весь континент результаты работы простейшей математической операции, стоит отметить ещё и ужасно малую скорость работы этого процесса из-за использования телефонной сети. Для совершения звонка требовалось настроить выделенную связь между звонившим и вызываемым, которая обычно проходила через несколько различных телефонных станций. В 1965 году практически все они были электромеханическими (именно в этом году AT&T запустила первую полностью электрическую станцию в г.Сакасуна, Нью-Джерси). Магниты передвигали металлические бруски с одного места на другое, чтобы обеспечивать контакт в каждом из узлов. Весь процесс занимал несколько секунд, во время которых TX-2 приходилось просто сидеть и ждать. Кроме того, линии, прекрасно приспособленные для разговоров, были слишком шумными для передачи отдельных битов, и обеспечивали очень малую пропускную способность (пару сотен битов в секунду). Для воистину эффективной межгалактической интерактивной сети требовался иной подход.
Эксперимент Мэрилла-Робертса не продемонстрировал практичность или полезность междугородней сети, показав лишь её теоретическую работоспособность. Но и этого оказалось достаточно.
Решение
В середине 1966 Роберт Тэйлор стал новым, третьим директором IPTO, вслед за Айвэном Сазерлендом. Он был учеником Ликлайдера, тоже психологом, и пришёл в IPTO благодаря тому, что ранее администрировал исследования вычислительной техники в НАСА. Видимо, почти сразу по прибытию, Тэйлор решил, что пришло время воплотить мечту о межгалактической сети; именно он запустил проект, породивший ARPANET.
Деньги от ARPA всё ещё тёкли рекой, поэтому у Тэйлора не было проблем в получении дополнительного финансирования у своего босса, Чарльза Херцфелда. Тем не менее, у этого решения был значительный риск провала. Кроме того, что в 1965 году линий, соединявших противоположные концы страны, было довольно мало, никто ранее не пытался сделать ничего, похожего на ARPANET. Можно вспомнить другие ранние эксперименты в создании компьютерных сетей. К примеру, Принстон и Карнеги-Мэллон подняли сетку из компьютеров с разделяемым доступом в конце 1960-х совместно с IBM. Главным отличием этого проекта была его однородность – в нём использовались абсолютно одинаковые по оборудованию и ПО компьютеры.
С другой стороны, ARPANET пришлось бы иметь дело с разнообразием. К середине 1960-х IPTO финансировал более десяти организаций, у каждой из которых был компьютер, причем все они работали на разном оборудовании и с разным ПО. Возможность делиться ПО редко была даже у разных моделей одного производителя – такое решились проделать только с новейшей линейкой IBM System/360.
Разнообразие систем было риском, добавлявшим как значительную техническую сложность разработке сети, так и возможность разделения ресурсов в стиле Ликлайдера. К примеру, в Иллинойском университете в то время на деньги ARPA строили массивный суперкомпьютер ILLIAC IV. Тэйлору казалось маловероятным, что местные пользователи из Урбана-Кампейн могли бы полностью задействовать ресурсы этой огромной машины. Даже системы куда как более скромного масштаба – TX-2 в лаборатории Линкольна и Sigma-7 в UCLA – обычно не могли делиться друг с другом ПО из-за фундаментальной несовместимости. Возможность преодолеть эти ограничения, получая прямой доступ к ПО одного узла, находясь в другом, была привлекательной.
В работе, описывающей этот сетевой эксперимент, Мэрилл и Робертс предположили, что такой обмен ресурсами приведёт к чему-то вроде рикардовского сравнительного преимущества для вычислительных узлов:
Обустройство сети может привести к определённой специализации сотрудничающих узлов. Если некий узел Х, по причине наличия особого ПО или оборудования, к примеру, особенно преуспеет в инвертировании матриц, можно ожидать, что пользователи других узлов сети будут использовать эту возможность, инвертируя свои матрицы на узле Х, вместо того, чтобы заниматься этим на своих домашних компьютерах.
У Тэйлора была ещё одна мотивация для реализации сети с разделением ресурсов. Покупка для каждого нового узла IPTO нового компьютера, имевшего все возможности, которые когда-либо могли понадобиться исследователям на этом узле, была делом дорогим, и по мере того, как в портфолио IPTO добавлялись всё новые узлы, бюджет опасно расширялся. Связав все финансируемые IPTO системы в одну сеть, будет возможно предоставлять новым получателям грантов более скромные компьютеры, или даже вообще не покупать их. Они могли бы пользоваться необходимыми им компьютерными мощностями на удалённых узлах с избытком ресурсов, а вся сеть работала бы, как общественный резервуар ПО и оборудования.
После запуска проекта и обеспечения его финансирования, последним значимым вкладом Тэйлора в ARPANET был выбор человека, который непосредственно займётся разработкой системы и проследит, чтобы она была реализована. Очевидным выбором стал Робертс. Его инженерные навыки не вызывали сомнений, он уже был уважаемым членом исследовательского сообщества IPTO, и он был одним из немногих людей, имевших реальный опыт разработки и создания компьютерных сетей, работающих на больших расстояниях. Поэтому осенью 1966 года Тэйлор позвонил Робертсу и попросил его приехать из Массачусетса, чтобы работать над ARPA в Вашингтоне.
Но соблазнить его оказалось сложно. Многие научные руководители IPTO скептически относились к правлению Роберта Тэйлора, считая его легковесным. Да, Ликлайдер тоже был психологом, не имел инженерного образования, но, по крайней мере, у него была докторская степень, и определённые заслуги как одного из отцов-основателей интерактивных компьютеров. Тэйлор был неизвестным человеком с дипломом магистра. Как он сможет руководить сложной технической работой в сообществе IPTO? Робертс тоже был среди этих скептиков.
Но комбинация кнута и пряника сделала своё дело (большинство источников указывают на преобладание кнутов при практическом отсутствии пряников). С одной стороны, Тэйлор оказал определённое давление на начальника Робертса в лаборатории Линкольна, напомнив ему, что большая часть финансирования лаборатории теперь исходит от ARPA, и что поэтому ему следует убедить Робертса в преимуществах этого предложения. С другой стороны, Тэйлор предложил Робертсу недавно учреждённый титул «старшего учёного», который будет докладывать через голову Тэйлора непосредственно замдиректора ARPA, а также станет наследником Тэйлора на посту директора. На этих условиях Робертс согласился заняться проектом ARPANET. Пришло время превратить идею разделения ресурсов в реальность.
Что ещё почитать
- 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: J.C.R. Licklider and the Revolution That Made Computing Personal (2001)
ARPANET — это… Что такое ARPANET?
Логическая карта ARPANET, март 1977 годаARPANET (от англ. Advanced Research Projects Agency Network) — компьютерная сеть, созданная в 1969 году в США Агентством Министерства обороны США по перспективным исследованиям (ARPA) и явившаяся прототипом сети Интернет. 1 января 1983 года она стала первой в мире сетью, перешедшей на маршрутизацию пакетов данных. В качестве маршрутизируемого протокола использовался TCP/IP, который и по сей день является основным протоколом передачи данных в сети Интернет. ARPANET прекратила своё существование в июне 1990 года.
История
В 1969 году Министерство обороны США посчитало, что на случай войны Америке нужна надёжная система передачи информации. Агентство передовых исследовательских проектов (ARPA) предложило разработать для этого компьютерную сеть. Разработка такой сети была поручена Калифорнийскому университету в Лос-Анджелесе, Стэнфордскому исследовательскому центру, Университету Юты и Университету штата Калифорния в Санта-Барбаре.
Первое испытание технологии произошло 29 октября 1969 года в 21:00. Сеть состояла из двух терминалов, которые должны были быть максимально удалены друг от друга, чтобы проверить систему в максимальных режимах. Первый терминал находился в Калифорнийском университете, а второй на расстоянии 600 км от него — в Стэнфордском университете. На терминалах использовали 16-разрядные мини-компьютеры Honeywell DDP-316 с 12 Кбайт памяти. Линии связи емкостью 56 Кбит/с были арендованы у телефонной компании AT&T. Программное обеспечение состояло из соединений IMP — host, IMP — IMP — протокол, протокол IMP-отправитель — IMP-получатель (IMP-s-IMP-r). Тестовое задание заключалось в том, что первый оператор вводил слово «LOGON», являвшееся командой входа в систему, а второй должен был подтвердить, что он видит его у себя на экране. Первый эксперимент оказался неудачным, отобразились только буквы «L» , «O» и «G». Через час эксперимент был повторен и все прошло успешно. [1]
Компьютерная сеть была названа ARPANET, в рамках проекта сеть объединила к концу 1969 года четыре указанных научных учреждения, все работы финансировались за счёт Министерства обороны США. Затем сеть ARPANET начала активно расти и развиваться, её начали использовать учёные из разных областей науки. К 1971 году было подключено еще 15 терминалов. В 1973 году к сети были подключены первые иностранные организации из Великобритании и Норвегии, сеть стала международной. Стоимость пересылки электронного письма по сети ARPANET составляла 50 центов. В 1984 году у сети ARPANET появился серьёзный соперник, Национальный фонд науки США (NSF) основал обширную межуниверситетскую сеть NSFNet, которая имела гораздо бо́льшую пропускную способность (56 кбит/с), нежели ARPANET. В 1990 году сеть ARPANET прекратила своё существование, полностью проиграв конкуренцию NSFNet.
Цели проекта ARPANET
- проведение экспериментов в области компьютерных коммуникаций;
- объединение научного потенциала исследовательских учреждений;
- изучение способов поддержания устойчивой связи в условиях ядерного нападения;
- разработка концепции распределённого управления военными и гражданскими структурами в период ведения войны.
Наследие
Многие существующие протоколы Интернета берут своё начало в ARPANET. Например, протокол обратного поиска DNS до сих пор использует доменное имя верхнего уровня «.arpa»: чтобы найти записи, относящиеся к IP-адресу 1.2.3.4, надо послать запрос об адресе 4.3.2.1.in-addr.arpa.
Основной протокол передачи данных сети Интернет — TCP/IP, тоже берет начало в ARPANET, где с 1983-го года, когда он сменил NCP в качестве сетевого протокола.
См. также
Ссылки
Примечания
Вычислительные сети. Первая в мире компьютерная сеть ARPANET. Назначение и классификация сетей
Тема: История и классификация компьютерных сетей
Урок: Вычислительные системы и вычислительные сети. Первая в мире компьютерная сеть — ARPANET. Протоколы. Первые отечественные информационные сети.
Назначение и классификация компьютерных сетей, их основные компоненты
Что же такое компьютерная сеть? Рассмотрим определение этого понятия:
Компьютерная сеть – это система связи компьютеров или компьютерного оборудования. Для передачи информации по компьютерной сети могут быть использованы различные физические явления, как правило — различные виды электрических сигналов, световых сигналов или электромагнитного излучения.
Первой компьютерной сетью была сеть ARPANET, созданная в 1969 году в США Агентством Министерства обороны США по перспективным исследованиям (ARPA). Она явилась первым прототипом сети Интернет. Сеть состояла из двух терминалов, которые должны были быть максимально удалены друг от друга, чтобы проверить систему в максимальных режимах. Первый терминал находился в Калифорнийском университете, а второй на расстоянии 600 км от него — в Стэнфордском университете. Компьютерная сеть была названа ARPANET, в рамках проекта сеть объединила к концу 1969 года четыре указанных научных учреждения, все работы финансировались за счёт Министерства обороны США. Затем сеть ARPANET начала активно расти и развиваться, её начали использовать учёные из разных областей науки. К 1971 году было подключено еще 15 терминалов.
В постсоветском пространстве первой компьютерной сетью была сеть РЕЛКОМ. Начала свою работу летом 1990 года на базе Института атомной энергии им. И. В. Курчатова в Москве, соединив с помощью аналоговых телефонных модемов компьютеры в научных учреждениях Москвы, Ленинграда и Новосибирска. Действовала в связке с программистским кооперативом«Демос» (вскоре ставшим первым российским интернет-провайдером). Днем рождением российской части сети Интернета (Рунета) можно считать 19 сентября 1990 года.
Основным назначением компьютерных сетей является обеспечение совместного доступа к общим ресурсам сети (например, принтеры, базы данных, удалённые рабочие станции и.т.д). Данные, хранящиеся на удаленных компьютерах, образуют общий информационный ресурс. Например, если вы хотите узнать в Интернете расписание кинофильмов на сегодня, то посредством своего домашего компьютера вы используете сторонний программный ресурс, к которому вы получили доступ, зайдя на сайт кинотеатра.
В зависимости от области применения компьютерные сети можно классифицировать по следующим критериям:
— По территориальной распространённости (глобальные, региональные локальные).
— По типу функционального взаимодействия (клиент сервер, смешанная сеть, одноранговая сеть).
— По типу среды передачи (проводные, беспроводные)
— По скорости передач.
Если необходимо объединить в сеть несколько компьютеров на уровне предприятия или дома, то чаще всего в таком случае используются локальные сети. Локальная сеть – это компьютерная сеть, покрывающая обычно относительно небольшую территорию или небольшую группу зданий (дом, офис, фирму, институт). Для соединения компьютеров в локальную сеть, они должны обязательно иметь специальную сетевую плату (сетевой адаптер или сетевую карту) а также порт локальной сети LAN (от англ. Local Area Network – локальная сеть), в который вставляется сетевой кабель. На рис.1 и рис.2 вы можете видеть типичную сетевую плату и разъём LAN.
Рис. 1. Сетевая плата компьютера
Рис. 2. Разъём для кабеля локальной сети LAN
Одной из самых важных характеристик сетевых плат и кабелей является их пропускная способность – количество информации, которые они могут передать за единицу времени. Так, например, это влияет на время, за которое сервер успевает обработать исходящую электронное письмо (e-mail) и передать её адресату. Современные локальные компьютерные сети работают с разной пропускной способностью – обычно от 10 до 100 Мбит в секунду.
Скорость передачи данных также зависит от типа используемого кабеля. Кабели в свою очередь различаются материалом проводников и технологией передачи электронной информации. Рассмотрим 3 основных типа кабелей, используемых в компьютерных сетях – коаксиальный кабель, витая пара и оптоволокно.
Коаксиальный кабель (Рис. 3) — электрический кабель, состоящий из расположенных соосно центрального проводника и экрана. Обычно служит для передачи высокочастотных сигналов. Изобретён и запатентован в 1880 году британским физиком Оливером Хевисайдом.
Рис. 3. Коаксиальный кабель
Самый простой коаксиальный кабель состоит из медной жилы, изоляции, ее окружающей, экрана в виде металлической оплетки и внешней оболочки. Основным преимуществоми таких типов кабелей является их дешевизна, однако скорость передачи данных в таком кабеле одна из самых низких (до 10 Мбит в секунду).
Витая пара (Рис. 4) – вид кабеля связи, представляющий собой одну или несколько пар изолированных проводников, скрученных между собой (с небольшим числом витков на единицу длины), покрытых пластиковой оболочкой. В настоящее время, благодаря своей дешевизне и лёгкости в монтаже, является самым распространённым решением для построения проводных (кабельных) локальных сетей. Скорость передачи информации по витой паре – от 10 до 100 Мбит в секунду. В настоящее время, благодаря своей дешевизне и лёгкости в монтаже, является самым распространённым решением для построения проводных (кабельных) локальных сетей.
Рис. 4. Витая пара
Оптическое волокно(Рис. 5) — нить из оптически прозрачного материала (стекло, пластик), используемая для переноса света внутри себя посредством полного внутреннего отражения. Принцип передачи света, используемый в волоконной оптике, был впервые продемонстрирован в XIX веке, но развитие современной волоконной технологии началось в 1950-х годах. Изобретение лазеров сделало возможным построение волоконно-оптических линий передач, превосходящих по своим характеристикам традиционные проводные средства связи. На сегодняшний день такой тип кабелей является наиболее эффективным, благодаря возможности передачи данных на колоссальные расстояния (например, по океанскому дну), низкому проценту ошибок по сравнению с другими типами кабелей, и самой высокой скорости передачи данных (около 40 Гбит в секунду).
Рис. 5. Оптическое волокно
Итак, мы с вами познакомились с понятием «локальная сеть» и её составляющими. Как мы уже знаем, такие сети используются в случае если компьютеры находятся на относительно недалёком друг от друга расстоянии. Но как же объединить несколько компьютерных сетей, находящихся на расстоянии сотен и даже тысяч километров друг от друга? Для этого используются глобальные сети. Глобальная сеть – это компьютерная сеть, охватывающая большие территории и включающая в себя большое число компьютеров и локальных сетей. Для передачи информации на большие расстояние в глобальной сети используются модемы и телефонные линии связи.
Телефонная сеть передает звук человеческого голоса в виде аналогового сигнала, а модем преобразует его в цифровой сигнал. Модем (Рис 6.) – это устройство, которое соединяет компьютер с телефонной линией. При этом управление модемом с компьютера происходит благодаря специальной программе – драйвера модема.
Рис. 6. ADSL Модем
На другом конце телефонной линии также должен быть присоединён модем, подключённый к другому компьютеру – в этом случае компьютер-приёмник сможет получать данные из сети. В данном случае модем в этом компьютере используется вместо сетевой платы. Модемы могут быть внешними (Рис. 7), то есть подключенными к компьютеру извне по внешним разъёмам (например, USB) и внутренние (Рис. 8) – то есть интегрированными в корпус компьютера.
Рис. 7. Внешний модем
Рис. 8 . Внутренний модем
Для того, чтобы информация в глобальной сети была корректно воспринята и обработана всеми компьютерами сети корректно и безошибочно, были разработаны специальные протоколы передачи данных по глобальной сети.
Протокол – набор правил и соглашений, которые позволяют нескольким компьютерам общаться друг с другом в сети. Основным протоколом сети интернет является протокол TCP/IP. За адресацию информации отвечает протокол IP, а за целостность передаваемой информации отвечает протокол TCP. Принцип работы протокола TCP/IP основан на том, что каждый компьютер в сети имеет свой уникальный идентификатор – ip-адрес. Он представляет собой группу из четырёх натуральных чисел, отделенных друг от друга точками. Например: 192.168.0.1. Левая часть адреса показывает к какой части сети принадлежит данный компьютер, а правая часть показывает точный номер компьютера в данной подсети. Информация по сети передается разделенной на части, которые называются пакетами. Любое движение информации в интернете между компьютерами подчинено работе протокола. Рассмотрим подробнее типичный случай передачи информации по протоколу TCP/IP.
В начале работы, компьютер посылает запрос на сервер в виде пакета и ждёт ответа. После тог