Як ARPANET створила основу сучасного інтернету
Інтернет не з’явився звідки. Він має прямий зв’язок із конкретним проектом, що фінансується Міністерством оборони США наприкінці 1960-х років. Цей проект мав назву ARPANET.
Мережа передових дослідницьких проектів (Advanced Research Projects Agency Network) була експериментальною комп’ютерною мережею. Вона стала попередником того, що сьогодні ми називаємо інтернетом. Ініціативу профінансувало Агентство передових дослідницьких проектів (ARPA). Мета була проста на папері: з’єднати комп’ютери в дослідницьких установах, що фінансуються Пентагоном. Це робилося через телефонні лінії.
“Мета ARPANET завжди була швидше академічною, ніж військовою”
Параноя часів Холодної війни сформувала архітектуру. Військовим командирам потрібна була система зв’язку без єдиного центрального ядра. Вони побоювалися єдиної точки відмови. Якби противник атакував штаб-квартиру чи базу операцій, вся мережа могла б миттєво вимкнутись. Один удар міг би погасити усі дані.
Рішенням стала децентралізована конструкція. Не було головного хаба. Не було центрального «мозку», яке можна було б знищити. Це призвело до щупальцеподібної структури, яку ми бачимо сьогодні. Академічні установи приєдналися до мережі. Вони розширили її охоплення межі військових лабораторій. Інтернет, по суті, зберіг цю форму. Просто у значно більших масштабах.
Ми, як і раніше, використовуємо цю логіку щодня. Коли ви завантажуєте веб-сторінку, ви не підключаєтеся до одного сервера. Ви рухаєтеся через мережу з’єднань. Це дизайн, народжений зі страху. І він працює саме завдяки цьому.
Людська сторона ARPANET
Холодна війна та параноя породили інтернет. Це сувора правда. У 1960-х роках військові лідери побоювалися, що радянські реактивні бомбардувальники можуть завдати раптових ядерних ударів. Їм потрібна була система командування, яка не впала б під тиском. Тому вони створили SAGE (Semi-Automatic Ground Environment, напівавтоматична наземна система). Це було масштабне підприємство, що коштувало 61 мільярд доларів і вимагало шість років на розгортання.
SAGE використовувала 23 центри управління. Кожен із них містив мейнфрейм, здатний одночасно відстежувати 400 повітряних суден. Він міг відрізнити дружній літак Cessna від ворожого бомбардувальника. Але назва говорила сама за себе. Це була тільки напів автоматична система. Люди мали приймати остаточні рішення.
Це обмеження стало насінням для чогось значно більшого.
Джозеф Карл Робнетт Ліклайдер побачив потенціал у цій людській взаємодії. У есе 1960 року він назвав це симбіозом людини та комп’ютера. Його ідея була радикальною: об’єднати людський розум зі швидкістю та логікою комп’ютера. Це спричинило б більш обґрунтовані рішення.
1962 року Ліклайдер приєднався до ARPA. Він керував Управлінням з передових методів обробки інформації (IPTO) лише два роки. Цей короткий період змінив усі. Він перейменував своє управління з Дослідницького відділу управління та контролю на IPTO. Він просував інтерактивні обчислення. Він вірив, що співпраця людей та машин може створити найкращий світ.
Фінансування було за його баченням. За час роботи в IPTO ARPA профінансувала приблизно 70 відсотків усіх досліджень у галузі комп’ютерних наук у США. Це була не задушлива військова бункерна система. Це був майданчик для радикальних ідей. ARPANET призначалася як для оборони. Вона стосувалася графіки. Паралельна обробка даних. Авіасимулятори. І мережевої взаємодії.
Чому Тейлор увімкнув мережу
Іван Сазерленд обійняв посаду керівника IPTO у 1964 році. Роберт Тейлор пішов за ним у 1966 році. Тейлор помітив щось дивне у своєму офісі у Пентагоні.
Він мав три термінали телепринтера. Кожен з них був підключений до віддаленого мейнфрейму із системою поділу часу.
1. Systems Development Corp у Санта-Моніці.
2. Проект Genie Каліфорнійського університету у Берклі.
3. Спільна система розподілу часу (Multics) Массачусетського технологічного інституту (MIT).
Тейлор спостерігав екрани. Комп’ютери оживали. Локальні користувачі підключалися. Вони обмінювалися повідомленнями. Вони ділилися файлами. Навколо обладнання формувалися інтерактивні спільноти.
Тейлор зрозумів неефективність ситуації. Навіщо потрібні три окремі машини для спілкування із трьома несумісними системами? Це не мало сенсу. Він хотів один протокол. Одна мова. Один спосіб для будь-якого терміналу спілкуватися з будь-яким комп’ютером.
Це спостереження безпосередньо призвело до пропозиції про розробку ARPANET. Він забезпечив фінансування. Бачення було ясним: зв’язати дослідників та комп’ютери незалежно від їхнього розташування.
Народження публічного плану
Чернетка плану потрапив у поле зору громадськості у жовтні 1967 року. На симпозіумі ACM у Гатлінбурзі, штат Теннессі, було оголошено цей план. Ціль? Зв’язати 16 університетів та дослідницьких центрів, що спонсоруються ARPA, по всій території США.
То був ризикований крок. Чарльз М. Херцфельд, колишній директор ARPA, зазначив, що військова роль була другорядною. Реальною метою було поєднання людей. Ніхто не знав, чи це спрацює. Початкові 1 мільйон доларів було отримано із коштів, перенаправлених із програми протиракетної оборони.
Влітку 1968 року Міністерство оборони запросило пропозиції. Компанія Bolt, Beranek, і Newman (BBN) з Кембриджу, штат Массачусетс, виграла контракт на 1 мільйон доларів у січні 1969 року.
Тейлор став апостолом цього нового світу. Він знову об’єднався із Ліклайдером. У 1968 році вони опублікували статтю “Комп’ютер як пристрій зв’язку” в журналі Science and Technology.
Перший рядок став шоком.
«Через кілька років люди зможуть спілкуватися ефективніше через машину, ніж віч-на-віч».
Вони пророкували глобальні онлайн-спільноти. Інтерфейси чутливі до настрою. Перше публічне уявлення потенціалу мережевих цифрових обчислень. Це привабило дослідників. Це підготувало ґрунт для подальшої історії.
ARPANET створювалася задля зручності. Вона створювалася для виживання. Мета була простою: передавати дані на величезні відстані, не покладаючись на тендітні виділені телефонні лінії. Якщо лінія виходила з ладу, з’єднання розривалося. Це було неприйнятно для мережі, призначеної для виживання за умов катастрофи. Рішення? Пакетна передача даних.
Пол Баран із Корпорації RAND вже розробив цю концепцію. Йому доручили створити комунікаційну мережу, здатну пережити ядерний удар. Його відповіддю стала «маршрутизація за принципом «гарячої картоплі»». Військові проігнорували його. Його стаття 1964 року була засекречена, прибрана на полицю та забута.
На щастя, вона потрапила до рук дослідників ARPA. Вони виявили її. Вони усвідомили, що це ланка, що бракує. Концепція Барана стала основою ARPANET та, як наслідок, сучасного інтернету. Без пакетної передачі Інтернет у тому вигляді, як ми його знаємо, не існував би.
Що таке пакет даних насправді?
Подайте великий файл, наприклад, електронний лист або відео. Пакетна передача розбиває його на крихітні, зручні для обробки фрагменти. Ці фрагменти не завжди йдуть одним і тим же шляхами. Вони навіть зобов’язані прибувати у порядку черги.
Кожен пакет містить заголовок. Це мітка, яка свідчить: * «Я є частиною повідомлення №402. Я фрагмент B. Зберіть мене після A та перед C».*
Також задіяно математику. Контрольні суми (checksums) підтверджують, що дані були спотворені під час передачі. Якщо пакет втрачається, система запитує його повторне надсилання. Мережа використовує комп’ютеризовані комутатори для маршрутизації пакетів шляхами найменшого опору. Це запобігає тим самим затори, які виникають на виділених лініях. Це ефективно. Це стійко. І це працює поверх існуючої телефонної інфраструктури.
Аварія, яка започаткувала все
Наприкінці 1969 року аспіранти Каліфорнійського університету в Лос-Анджелесі (UCLA) під керівництвом Леонарда Кляйнрока підготувалися до надсилання першого повідомлення. Метою був Дослідницький інститут у Стенфорді. Людина, яка друкувала текст, — Чарлі Клайн.
Він увійшов до системи. Він надрукував “L-O-G”. Система зависла.
Літера G так і не була надрукована. Перша передача ARPANET провалилася відразу ж.
Це не було грандіозним запуском. То був збій. Але помилки були швидко виправлені. Сполуки стали бездоганними. Обмеження були очевидні від початку. Ви могли увійти до віддалених машин, друкувати на віддалених принтерах або передавати файли. Ось і все. Три функції. Нічого химерного.
Проте інтерес був інтенсивним. Академічні установи кинулися підключатися. До кінця 1969 року були підключені Каліфорнійський університет у Санта-Барбарі та Юта.
Експоненційне зростання
Мережа росла швидко. Занадто швидко для деяких ранніх очікувань.
- Квітень 1971 року : 15 вузлів. 23 хост-термінали.
- Ключові додавання : BBN (підрядник), MIT, RAND, NASA.
- “Січень 1973 року”: 35 вузлів.
- 1976 рік : 63 підключені хости.
Це був випробувальний майданчик. Щодня приносив нові експерименти. Протоки еволюціонували. Telnet з’явився для віддаленого входу. Протокол передачі файлів (FTP) стандартизував переміщення даних. Протокол мережного управління (NCP) забезпечував стабільність з’єднань.
Але вбивча функція виникла тихо. У 1971 році Рей Томлінсон із BBN написав першу програму електронної пошти. Він не винайшов концепцію обміну повідомленнями, але зробив її робітником на ARPANET.
Спільнота миттєво прийняла її. Потім з’явилися списки розсилки. Віртуальні дискусійні групи формувалися за ніч. SF-LOVERS став одним із перших списків, присвяченим шанувальникам наукової фантастики. Це було неформально. Це було по-людськи. Це було зовсім не схоже на жорстку військову передачу даних, для якої була призначена мережа.
Інфраструктура для виживання породила культуру спілкування. Пакети все ще рухалися. Маршрути все ще змінювалися. Але ціль змінилася. Йшлося вже не лише про збереження даних. Йшлося про те, щоб дозволити людям спілкуватися.
Протокол, що приручив мережі
ARPANET мала серйозну сліпу зону. Вона не могла взаємодіяти з іншими обчислювальними мережами, що виникли за нею. Архітектура вимагала надто великого контролю. Занадто великий стандартизації. Машини та обладнання повинні були підкорятися тим самим жорстким правилам. Це стало вузьким місцем. Навесні 1973 року Гвинт Серф і Боб Кан уперлися в стіну. Їм потрібно було з’єднати ARPANET з двома іншими системами, що розвиваються: SATNET — супутниковою мережею, і ALOHANET — системою пакетного радіозв’язку, що базується на Гаваях.
Рішення прийшло над лабораторії. Воно прийшло у лобі готелю. Серф чекав. Він вигадав новий протокол комп’ютерного зв’язку. Шлюз між мережами. У результаті він став відомий як протокол управління передачею/мережевий протокол (TCP/IP).
Вперше протестований на ARPANET у 1977 році він був не просто поліпшенням. То справді був механізм передачі. Одна мережа могла передавати пакети даних іншій. Потім інший. Потім ще однією. Коли Інтернет зрештою став мережею мереж, саме це нововведення утримувало його разом. Воно залишається основою сучасного Інтернету.
Від NCP до TCP/IP: Великий перехід
Чому це мало значення? Тому що стара гвардія не збиралася йти тихо. 1975 року ARPANET перейшла під управління Агентства оборонного зв’язку. Вона більше не була експериментальною. І вона більше не була самотньою. Наприкінці 1970-х стався сплеск появи нових мереж.
- CSNET (Computer Science Research Network – Мережа досліджень у галузі комп’ютерних наук)
- CDnet (Canadian Network – Канадська мережа)
- BITNET (Because It’s Time Network – Мережа «Тому що час»)
- NSFNET (National Science Foundation Network – Мережа Національного наукового фонду)
NSFNET в кінцевому підсумку замінив ARPANET як магістральна мережа Інтернету. А сам він пізніше був витіснений комерційними мережами. Але 1983 року ландшафт стрімко змінювався.
У тому ж році було ухвалено термін «Інтернет». Це збіглося з широким використанням TCP/IP. ARPANET був поділений. MILNET взяв на себе військові та оборонні функції. Громадянська версія залишилася. Слово «Інтернет» було придумано просто як зручний спосіб позначення комбінації цих двох мереж. Мережева взаємодія (Internetworking).
Кінець епохи ARPANET розпочався у середині 1982 року. Його оригінальний протокол зв’язку, NCP, було відключено на один день. Тільки ті мережні вузли, які перейшли мовою TCP/IP Серфа, могли спілкуватися. То була примусова міграція. 1 січня 1983 року NCP був відданий історії. TCP/IP став універсальним протоколом.
Зв’язок з UNIX
Останній прорив для TCP/IP стався 1985 року. Він був убудований у версію операційної системи UNIX. Це помістило його у робочі станції Sun Microsystems. Нагтон зазначає, що це помістило його «в серце операційної системи, яка керувала більшістю комп’ютерів, на яких зрештою працював Інтернет».
Серф найкраще резюмував це: «Історія Мережі – це історія протоколів».
У міру зростання безкоштовних та комерційних онлайн-сервісів, таких як Prodigy, FidoNet, Usenet та Gopher, важливість ARPANET зменшувалася. NSFNET став магістральною мережею. Стара система була остаточно відключена у 1989 році. Офіційно виведено з експлуатації у 1990 році.
Два роки до того, як Тім Бернерс Лі знову змінить все за допомогою Всесвітньої павутини. Інфраструктури більше не було. Фундамент залишився.
