Hoe ARPANET de ruggengraat van het moderne internet bouwde

29

Het internet is niet uit de lucht komen vallen. Het houdt rechtstreeks verband met een specifiek project dat eind jaren zestig door het Amerikaanse ministerie van Defensie werd gefinancierd. Dat project was ARPANET.

Advanced Research Projects Agency Network was een experimenteel computernetwerk. Het diende als de voorloper van alles wat we tegenwoordig internet noemen. Het Advanced Research Projects Agency (ARPA) financierde het initiatief. Het doel was eenvoudig op papier. Koppel computers aan door het Pentagon gefinancierde onderzoeksinstellingen. Dit deden ze via bestaande telefoonlijnen.

“Het doel van ARPANET was altijd meer academisch dan militair”

Paranoia uit de Koude Oorlog vormde de architectuur. Militaire commandanten hadden een communicatiesysteem nodig zonder centrale kern. Ze waren bang voor een single point of fail. Als een vijand het hoofdkwartier of de operatiebasis aanviel, kon het hele netwerk onmiddellijk donker worden. Eén staking kan alle gegevens onbruikbaar maken.

De oplossing was een gedecentraliseerd ontwerp. Er was geen centraal knooppunt. Geen centraal brein om te vernietigen. Dit leidde tot de tentakelachtige structuur die we vandaag de dag zien. Academische faciliteiten sloten zich aan bij het netwerk. Ze breidden het bereik uit tot buiten militaire laboratoria. Het internet behoudt in wezen die vorm. Gewoon op een veel grotere schaal.

Deze logica gebruiken we nog steeds elke dag. Wanneer u een webpagina laadt, maakt u geen verbinding met één server. Je navigeert door een web van verbindingen. Het is een ontwerp geboren uit angst. En daardoor werkt het.

De menselijke kant van ARPANET

Paranoia uit de Koude Oorlog heeft het internet doen ontstaan. Dat is de botte waarheid. In de jaren zestig vreesden militaire leiders dat Sovjet-straalbommenwerpers verrassende nucleaire aanvallen zouden uitvoeren. Ze hadden een commandostructuur nodig die niet onder druk zou bezwijken. Daarom bouwden ze SAGE (Semi-Automatic Ground Environment). Het was een gigantische onderneming die 61 miljard dollar kostte en zes jaar in beslag nam.

SAGE gebruikte 23 richtingscentra. Elke kamer bevatte een mainframecomputer die 400 vliegtuigen tegelijkertijd kon volgen. Het zou een vriendelijke Cessna van een vijandige bommenwerper kunnen onderscheiden. Maar de naam zei alles. Het was slechts semi -automatisch. Mensen moesten de laatste beslissingen nemen.

Deze beperking werd de kiem voor iets veel groters.

Joseph Carl Robnett Licklider zag het potentieel in die menselijke interactie. Hij noemde het in een essay uit 1960 mens-computersymbiose. Zijn idee was radicaal: koppel de menselijke geest aan computersnelheid en logica. Er zouden betere beslissingen volgen.

In 1962 sloot Licklider zich aan bij ARPA. Hij leidde slechts twee jaar het Information Processing Techniques Office (IPTO). Die korte periode veranderde alles. Hij hernoemde zijn kantoor van Command and Control Research naar IPTO. Hij drong aan op interactief computergebruik. Hij geloofde dat mensen en machines die samenwerken een betere wereld kunnen creëren.

De financiering volgde zijn visie. Tijdens zijn tijd bij IPTO financierde ARPA ongeveer 70 procent van al het Amerikaanse computerwetenschappelijk onderzoek. Het was geen verstikkende militaire bunker. Het was een speeltuin voor radicale ideeën. ARPANET ging niet alleen over defensie. Het ging over graphics. Parallelle verwerking. Vluchtsimulatie. En netwerken.

Waarom Taylor het netwerk heeft ingeschakeld

Ivan Sutherland nam IPTO in 1964 over. Robert Taylor volgde in 1966. Taylor merkte iets vreemds op in zijn Pentagon-kantoor.

Hij had drie teletypeterminals. Elk ervan is verbonden met een ander extern, time-sharing mainframe.
1. Systeemontwikkelingsbedrijf in Santa Monica.
2. Het Genie-project van UC Berkeley.
3. MIT’s compatibele time-sharing-systeem (Multics).

Taylor keek naar de schermen. De computers lichtten op. Lokale gebruikers verbonden. Ze wisselden berichten uit. Ze deelden bestanden. Interactieve gemeenschappen vormden zich rond de hardware.

Taylor besefte de inefficiëntie. Waarom zijn er drie afzonderlijke machines nodig om met drie incompatibele systemen te praten? Het had geen zin. Hij wilde één protocol. Eén taal. Eén manier waarop elke terminal met elke computer kan praten.

Die observatie leidde rechtstreeks tot het voorstel voor ARPANET-ontwikkeling. Hij zorgde voor de financiering. De visie was helder: onderzoekers en computers verbinden, ongeacht de locatie.

De geboorte van een openbaar plan

De blauwdruk kwam in oktober 1967 in de openbaarheid. Een ACM-symposium in Gatlinburg, Tennessee maakte het plan bekend. Het doel? Koppel 16 door ARPA gesponsorde universiteiten en onderzoekscentra in de VS.

Het was een riskante weddenschap. Charles M. Herzfeld, voormalig ARPA-directeur, merkte op dat de militaire rol secundair was. Het echte doel was mensen verbinden. Niemand wist of het zou werken. De aanvankelijke 1 miljoen dollar kwam uit omgeleide fondsen voor de verdediging van ballistische raketten.

In de zomer van 1968 vroeg het ministerie van Defensie om biedingen. Bolt, Beranek en Newman (BBN) uit Cambridge, Massachusetts wonnen in januari 1969 het contract van $ 1 miljoen.

Taylor werd de evangelist voor deze nieuwe wereld. Hij werkte opnieuw samen met Licklider. In 1968 publiceerden ze “The Computer as a Communication Device” in Science and Technology.

De openingszin was een schok.

“Over een paar jaar zullen mannen effectiever via een machine kunnen communiceren dan face-to-face.”

Ze voorspelden mondiale online gemeenschappen. Stemmingsgevoelige interfaces. De eerste publieke glimp van het potentieel van genetwerkte digitale computing. Het trok onderzoekers aan. Het vormde de basis voor de rest van het verhaal.

ARPANET is niet gebouwd voor het gemak. Het werd gebouwd om te overleven. Het doel was simpel: gegevens over grote afstanden delen zonder afhankelijk te zijn van kwetsbare, speciale telefoonlijnen. Als een lijn uitviel, viel de verbinding weg. Dat was onaanvaardbaar voor een netwerk dat bedoeld was om catastrofes te weerstaan. De oplossing? Pakketschakeling.

Paul Baran van de RAND Corporation had dit al door. Hij kreeg de taak een communicatienetwerk te ontwerpen dat een nucleaire aanval zou kunnen overleven. Zijn antwoord was: ‘hot-potato-routing’. Het leger negeerde hem. Zijn artikel uit 1964 werd geheim gehouden, op de plank gelegd en vergeten.

Gelukkig kwam het in handen van ARPA-onderzoekers terecht. Ze hebben het opgegraven. Ze beseften dat dit de ontbrekende schakel was. Barans concept werd de ruggengraat van ARPANET en, bij uitbreiding, van het moderne internet. Zonder pakketschakeling zou het internet zoals wij dat kennen niet bestaan.

Wat is eigenlijk een datapakket?

Denk aan een groot bestand, zoals een e-mail of een video. Pakketschakeling verdeelt het in kleine, beheersbare stukjes. Deze brokken reizen niet allemaal op dezelfde manier. Ze hoeven niet eens in volgorde aan te komen.

Elk pakket heeft een header. Het is een label met de tekst: “Ik maak deel uit van bericht #402. Ik ben fragment B. Zet mij weer in elkaar na A en vóór C.”

Er komt ook wiskunde bij kijken. Checksums verifiëren dat de gegevens tijdens het transport niet zijn beschadigd. Als een pakket verloren gaat, vraagt ​​het systeem om een ​​nieuwe verzending. Het netwerk maakt gebruik van geautomatiseerde schakelaars om deze pakketten langs paden met de minste weerstand te leiden. Dit voorkomt het soort files dat op speciale lijnen optreedt. Het is efficiënt. Het is veerkrachtig. En het werkt rond de bestaande telefooninfrastructuur.

De crash waarmee het allemaal begon

Eind 1969 bereidden UCLA-studenten onder leiding van Leonard Kleinrock zich voor om het eerste bericht te verzenden. Het doelwit was het Stanford Research Institute. Charley Kline was de persoon die typte.

Hij logde in. Hij typte “L-O-G”. Het systeem crashte.

De letter “G” is nooit getypt. De eerste transmissie via het ARPANET mislukte onmiddellijk.

Het was geen grootse lancering. Het was een storing. Maar de bugs werden snel opgelost. Verbindingen werden vlekkeloos. De beperkingen waren aanvankelijk duidelijk. U kunt inloggen op externe machines, afdrukken naar externe printers of bestanden overbrengen. Dat was het. Drie functies. Niets flitsends.

Toch was de belangstelling groot. Academische instellingen haastten zich om aan boord te komen. Eind 1969 waren UC Santa Barbara en de Universiteit van Utah met elkaar verbonden.

Exponentiële groei

Het netwerk groeide snel. Te snel voor sommige vroege verwachtingen.

  • April 1971 : 15 knooppunten. 23 hostterminals.
  • Belangrijke toevoegingen : BBN (de aannemer), MIT, RAND, NASA.
  • januari 1973 : 35 knooppunten.
  • 1976 : 63 aangesloten hosts.

Het was een proeftuin. Elke dag bracht nieuwe experimenten. Protocollen zijn geëvolueerd. Telnet ontstond voor inloggen op afstand. File Transfer Protocol (FTP) standaardiseerde bewegende gegevens. Network Control Protocol (NCP) hield de verbindingen stabiel.

Maar de killer-functie arriveerde stilletjes. In 1971 schreef Ray Tomlinson van BBN het eerste e-mailprogramma. Hij heeft het concept van messaging niet uitgevonden, maar hij heeft het werkbaar gemaakt op ARPANET.

De gemeenschap heeft het onmiddellijk overgenomen. Toen kwamen mailinglijsten. Van de ene op de andere dag vormden zich virtuele discussiegroepen. SF-LOVERS werd een van de eerste lijsten, gewijd aan sciencefictionfans. Het was informeel. Het was menselijk. Het leek in niets op de rigide gegevensoverdracht van militair niveau waarvoor het netwerk was ontworpen.

De infrastructuur om te overleven had een cultuur van verbinding voortgebracht. De pakketten waren nog steeds in beweging. De routes waren nog steeds aan het verschuiven. Maar het doel was veranderd. Het ging niet alleen meer om het levend houden van data. Het ging erom mensen te laten praten.

Het protocol dat de netwerken temde

ARPANET had een grote blinde vlek. Het kon niet praten met de andere computernetwerken die in zijn kielzog ontstonden. Het ontwerp vereiste te veel controle. Te veel standaardisatie. Machines en uitrusting moesten zich aan dezelfde strenge regels houden. Dat was een knelpunt. In het voorjaar van 1973 staarden Vinton Cerf en Bob Kahn naar een muur. Ze moesten ARPANET verbinden met twee andere opkomende systemen: SATNET, een satellietnetwerk, en ALOHANET, een pakketradiosysteem gevestigd in Hawaï.

De oplossing kwam niet in een laboratorium. Het kwam in een hotellobby. Cerf wachtte. Hij bedacht een nieuw computercommunicatieprotocol. Een gateway tussen netwerken. Het werd uiteindelijk bekend als het transmissiecontroleprotocol/internetprotocol (TCP/IP).

Voor het eerst getest op ARPANET in 1977, dit was niet zomaar een aanpassing. Het was een overdrachtsmechanisme. Het ene netwerk kan datapakketten doorgeven aan het andere. Dan nog een. Dan nog een. Toen het internet uiteindelijk een netwerk van netwerken werd, was deze innovatie het enige dat het bij elkaar hield. Het blijft de basis van het moderne internet.

NCP naar TCP/IP: de grote overstap

Waarom deed dit er toe? Omdat de oude garde niet stilletjes vertrok. In 1975 verhuisde ARPANET naar het Defense Communications Agency. Het was niet langer experimenteel. Het was ook niet alleen. Eind jaren zeventig was er sprake van een golf van nieuwe netwerken.

-CSNET (Computerwetenschappelijk onderzoeksnetwerk)
– CDnet (Canadees netwerk)
– BITNET (omdat het tijd is, netwerk)
– NSFNET (Nationaal Science Foundation Netwerk)

NSFNET zou uiteindelijk ARPANET vervangen als de ruggengraat van het internet. Het werd zelf later vervangen door commerciële netwerken. Maar in 1983 veranderde het landschap heftig.

De term ‘internet’ werd dat jaar aangenomen. Het viel samen met het brede gebruik van TCP/IP. ARPANET werd gesplitst. MILNET nam militaire en defensietaken over. Er bleef een civiele versie bestaan. Het woord ‘internet’ werd aanvankelijk simpelweg bedacht als een gemakkelijke manier om naar de combinatie van deze twee netwerken te verwijzen. Internetwerken.

Het einde van ARPANET’s dagen begon medio 1982. Het oorspronkelijke communicatieprotocol, NCP, werd een dag lang uitgeschakeld. Alleen netwerksites die waren overgeschakeld naar de TCP/IP -taal van Cerf konden communiceren. Het was een gedwongen migratie. Op 1 januari 1983 werd NCP naar de geschiedenis verwezen. TCP/IP is in opkomst als universeel protocol.

De UNIX-verbinding

De definitieve doorbraak voor TCP/IP kwam in 1985. Het werd ingebouwd in een versie van het UNIX-besturingssysteem. Hierdoor werd het in Sun Microsystems-werkstations geplaatst. Naughton merkt op dat het hierdoor “in het hart van het besturingssysteem terechtkwam dat de meeste computers aandreef waarop het internet uiteindelijk zou draaien.”

Cerf vatte het het beste samen. “De geschiedenis van het internet is de geschiedenis van protocollen.”

Naarmate gratis en commerciële onlinediensten zoals Prodigy, FidoNet, Usenet en Gopher toenamen, nam het belang van ARPANET af. NSFNET werd de ruggengraat. Het oude systeem werd uiteindelijk in 1989 stopgezet en in 1990 formeel buiten gebruik gesteld.

Twee jaar voordat Tim Berners-Lee alles opnieuw zou veranderen met het World Wide Web. De infrastructuur was verdwenen. De basis bleef.