Что такое arpa русскоязычное название и когда он был создан
ARPANET
ARPANET (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.
Содержание
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.
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.
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, — вспоминал Кляйнрок. — Никто не занимался этой проблемой: все были заняты изучением теории информации и теории кодирования».
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».
История интернета: ARPANET — пакет
Схема компьютерной сети ARPA на июнь 1967. Пустой кружок – компьютер с разделением доступа, кружок с чертой – терминал на одного пользователя
Проблема
Если компьютер А хочет отправить сообщение компьютеру В, как этому сообщению найти путь от одного к другому? В теории, можно позволить каждому узлу сети связи общаться со всеми остальными, связав физическими кабелями каждый узел с каждым. Для связи с В компьютер А просто отправит сообщение по исходящему кабелю, соединяющему его с В. Такую сеть называют полносвязной. Однако при любом значительном размере сети такой подход быстро превращается в непрактичный, поскольку количество соединений увеличивается, как квадрат количества узлов (если быть точным, то как (n 2 — n) / 2).
Поэтому требуется некий способ построения маршрута сообщения, который бы по прибытию сообщения на промежуточный узел отправлял бы его дальше к цели. В начале 1960-х было известно два базовых подхода к решению этой задачи. Первый – метод коммутации сообщений через «хранение и передачу». Этот подход использовался телеграфной системой. Когда сообщение прибывало на промежуточный узел, его временно сохраняли там (обычно в виде бумажной ленты), пока не появлялась возможность передать его далее к цели, или в ещё один промежуточный центр, находящийся ближе к цели.
Потом появился телефон, и потребовался новый подход. Задержка в несколько минут после каждого высказывания, сделанного по телефону, которое необходимо было расшифровать и передать к месту назначения, давала бы ощущение разговора с собеседником, находящимся на Марсе. Вместо этого телефон использовал коммутацию каналов. Звонивший начинал каждый вызов с отправки особого сообщения, обозначающего, кому он хочет позвонить. Сначала это делали, беседуя с оператором, а потом набирая номер, обрабатывавшейся автоматическим оборудованием на коммутаторе. Оператор или оборудование устанавливали выделенное электрическое соединение между звонившим и вызываемым абонентами. В случае междугородных звонков для этого могло потребоваться несколько итераций, соединявших звонок через несколько коммутаторов. После установления связи мог начаться сам разговор, и связь сохранялась, пока одна из сторон не прерывала её, вешая трубку.
Цифровая связь, которую было решено использовать в ARPANET для соединения компьютеров, работавших по схеме разделения времени, использовала особенности как телеграфа, так и телефона. С одной стороны, сообщения с данными передавались в отдельных пакетах, как на телеграфе, а не в виде непрерывных разговоров на телефоне. Однако эти сообщения могли быть разного размера для разных целей, от консольных команд длиной в несколько символов, до больших файлов с данными, передаваемых от одного компьютера к другому. Если файлы задерживались в пути, никто на это не жаловался. Но удалённая интерактивность требовала быстрой реакции, как при телефонном звонке.
Одним важным отличием между компьютерными сетями данных с одной стороны, и телефоном с телеграфом с другой, была чувствительность к ошибкам в данных, обрабатываемых машинами. Изменение или потеря при передаче одного символа в телеграмме, или пропадание части слова в телефонном разговоре вряд ли могли серьёзно нарушить общение двух людей. Но если шум на линии переключал единственный бит с 0 на 1 в команде, отправляемой на удалённый компьютер, это могло полностью поменять смысл команды. Поэтому каждое сообщение нужно было проверить на наличие ошибок, и повторно отправить в случае их обнаружения. Такие повторы были бы слишком затратными для крупных сообщений, а вероятность возникновения ошибок в них была больше, поскольку они дольше передавались.
Решение этой проблемы пришло благодаря двум независимым событиям, случившимся в 1960, однако то из них, что появилось позднее, было замечено первым Ларри Робертсом и ARPA.
Встреча
Осенью 1967 года Робертс прибыл в Гатлинбург, Теннеси, из-за покрытых лесами вершин Грейт-Смоки-Маунтинс, чтобы доставить документ, повествующий о планах ARPA по развёртыванию сети. Он уже почти год работал в бюро технологий обработки информации (Information Processing Technology Office, IPTO), но многие подробности проекта сети были ещё весьма туманными, включая и решение проблемы маршрутизации. Кроме размытых упоминаний о блоках и их размерах, единственной отсылкой к ней в работе Робертса было краткое и уклончивое замечание в самом конце: «Кажется необходимым удерживать периодически используемую линию связи для получения откликов за время от одной десятой до одной секунды, необходимых для интерактивной работы. Это весьма затратно с точки зрения ресурсов сети, и если только у нас не появится возможность звонить быстрее, коммутация сообщений и концентрация станут очень важными для участников сети». Очевидно, к тому моменту Робертс ещё не решил, отказываться ли от использованного им совместно с Томом Марриллом в 1965-м году подхода, то есть, соединения компьютеров через коммутируемую телефонную сеть посредством автонабора.
По совпадению на том же симпозиуме присутствовал и другой человек, с куда как лучше продуманной идеей решения проблемы маршрутизации в сетях данных. Роджер Скантлбери пересёк Атлантику, прибыв из Британской национальной физической лаборатории British National Physical Laboratory (NPL) с докладом. Скантлбери отвёл Робертса в сторонку после его доклада, и рассказал ему о своей идее коммутации пакетов. Эту технологию разработал его руководитель в NPL, Дональд Дэйвис. В США достижения и история Дэйвиса известны плохо, хотя осенью 1967 группа Дэйвиса из NPL, по меньшей мере, на год опережала ARPA со своими идеями.
Дэвис ухватился за эту идею, и нанялся в NPL так быстро, как только мог. Внеся вклад в подробный проект и создание компьютера ACE, он так и остался глубоко вовлечённым в область вычислительных машин в качестве лидера исследований в NPL. В 1965 году случилось так, что он был в США на профессиональной встрече, связанной с его работой, и использовал эту возможность, чтобы побывать на нескольких крупных местах базирования компьютеров с разделением времени, чтобы посмотреть, о чём весь сыр-бор. В британской вычислительной среде разделение времени в американском смысле интерактивного совместного использования компьютера несколькими пользователями не было известно. Вместо этого у них разделение времени означало распределение загрузки компьютера между несколькими программами пакетной обработки данных (чтобы, например, одна программа работала, пока другая занята чтением с плёнки). Потом этот вариант назовут мультипрограммированием.
Странствия Дэйвиса привели его к Project MAC в MIT, JOSS Project от RAND Corporation в Калифорнии, и к Дартмутской системе разделения времени в Нью-Гемпшире. По дороге домой один из его коллег предложил провести семинар по совместному использованию, чтобы рассказать британскому сообществу о новых технологиях, о которых они узнали в США. Дэйвис согласился, и принял у себя в гостях многих главных фигур американской вычислительной области, включая Фернандо Хосе Корбато (создателя «совместимой системы разделения времени» в MIT) и самого Ларри Робертса.
Во время семинара (или, возможно, сразу после) Дэйвиса поразила идея о том, что философию разделения времени можно применять и к линиям связи компьютеров, а не только к самим компьютерам. Компьютеры с разделением времени дают каждому пользователю небольшой отрезок процессорного времени, а потом переключаются на другого, создавая для каждого пользователя иллюзию наличия у него собственного интерактивного компьютера. Точно так же можно, разрезая каждое сообщение на кусочки стандартного размера, которые Дэйвис назвал «пакетами», один канал связи можно разделять между множеством компьютеров или пользователей одного компьютера. Более того, это решало бы все аспекты передачи данных, для которых телефонные и телеграфные коммутаторы были плохо приспособлены. Пользователь, работающий с интерактивным терминалом, отправляющий короткие команды и получающий короткие ответы, не будет блокирован передачей большого файла, поскольку эта передача будет разбита на множество пакетов. Любое повреждение в таких крупных сообщениях коснётся единственного пакета, который легко можно передать заново для завершения сообщения.
Дэйвис описал свои идеи в неопубликованной работе от 1966 года, «Предложение для цифровой сети связи». В тот момент самые передовые телефонные сети были на грани компьютеризации коммутаторов, и Дэйвис предложил встроить коммутацию пакетов в телефонную сеть нового поколения, создав единую широкополосную сеть связи, способную обслуживать различные запросы, от простых телефонных звонков до удалённого доступа к компьютерам. К тому времени Дэйвиса повысили до управляющего NPL, и он сформировал группу по цифровой связи под руководством Скантлбери, чтобы реализовать его проект и создать рабочую демонстрационную версию.
За год, предшествовавший конференции в Гатлинбурге, команда Скантлбери проработала все детали создания сети с коммутацией пакетов. Отказ одного узла можно было пережить при помощи адаптивной маршрутизации, способной работать с несколькими путями до места назначения, а отказ отдельного пакета можно было решить его повторной отправкой. Симуляция и анализ говорили, что оптимальным размером пакета будет 1000 байт – если сделать его сильно меньше, то расходы пропускной способности линий на метаданные в заголовке будут слишком большими, сильно больше – и время отклика для интерактивных пользователей будет слишком часто увеличиваться из-за больших сообщений.
Работа Скантлбери содержала такие детали, как формат пакета…
…и анализ влияния размеров пакета на задержки в сети.
У ARPA был доступ к объёмным отчётам Бэрана для RAND, однако поскольку они не были связаны с интерактивными компьютерами, их важность для ARPANET не была очевидной. Робертс и Тэйлор, судя по всему, так их и не заметили. Вместо этого в результате одной случайной встречи Скантлбери преподнёс всё Робертсу на блюдечке: хорошо продуманный механизм коммутирования, применимость к задаче создания интерактивных компьютерных сетей, справочные материалы от RAND, и даже название «пакет». Работа NPL тоже убедила Робертса в том, что для организации хорошей пропускной способности потребуются более высокие скорости, поэтому он обновил свои планы до линий связи на 50 Кбит/с. Для создания ARPANET фундаментальная часть проблемы маршрутизации была решена.
Правда, есть и другая версия появления идеи коммутации пакетов. Робертс позднее утверждал, что у него уже были подобные мысли в голове, благодаря работе его коллеги, Лена Кляйнрока, который якобы описал эту концепцию ещё в 1962 году, в своей докторской диссертации по сетям связи. Однако из этой работы невероятно сложно извлечь подобную идею, и к тому же никаких других подтверждений этой версии я найти не смог.
Сети, которых не было
Как мы видим, целых две команды опередили ARPA в вопросе разработки коммутации пакетов, технологии, оказавшейся столь эффективной, что сейчас она лежит в основе практически всех коммуникаций. Почему же ARPANET стала первой значимой сетью, использовавшей её?
У Бэрана в RAND не было ни возможностей, ни авторитета для того, чтобы что-то сделать. Его работа была чисто исследовательской и аналитической, и её можно было при желании применить к обороне. В 1965 RAND и в самом деле порекомендовал его систему ВВС, и те согласились с жизнеспособностью проекта. Но его реализация легла на плечи агентства оборонных коммуникаций, а там не особо разбирались в цифровой связи. Бэран убедил начальство в RAND, что это предложение лучше будет забрать, чем позволить реализовать его абы как, и загубить репутацию распределённой цифровой связи.
Дэйвис в качестве руководителя NPL имел куда как большую власть, чем Бэран, но более ограниченный бюджет, чем у ARPA, и у него не было готовой социальной и технической сети из исследовательских компьютеров. Ему удалось создать прототип местной сети с коммутацией пакетов (там был всего один узел, но много терминалов) в NPL в конце 1960-х, со скромным бюджетом в £120 000 за три года. ARPANET тратила примерно половину этой суммы ежегодно на функционирование и обслуживания на каждом из множества узлов сети, исключая изначальные инвестиции в железо и софт. Организацией, способной создать крупномасштабную британскую сеть с коммутацией пакетов, была британская почта, заведовавшая сетями телекоммуникаций в стране, кроме непосредственно почтовой связи. Дэйвису удалось заинтересовать несколько влиятельных чиновников своими идеями об объединённой цифровой сети национального масштаба, но изменить направление движения такой огромной системы было не в его силах.
Ликлайдер же, комбинируя удачу и планирование, нашёл прекрасную теплицу, где могла бы расцвести его межгалактическая сеть. При этом нельзя утверждать, что всё, кроме коммутации пакетов, упиралось в деньги. Играло роль и исполнение идеи. Более того, дух ARPANET определили и несколько других важных решений на стадии проектирования. Поэтому дальше мы рассмотрим, как ответственность распределялась между компьютерами, отправлявшими и принимавшими сообщения, и сетью, по которой они эти сообщения отправляли.
История интернета: ARPANET – подсеть
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.
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.
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.
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)