- ARPANET - прообраз Інтернету
- Пол Берен (Paul Baran) був першим, хто запропонував створити розподілену мережу на основі комутації пакетів
- Запуск СРСР першого штучного супутника в жовтні 1957 році - серйозний поштовх розвитку в Історії Інтернету
- Ларрі Робертс (Larry Roberts) - директор ARPA, відповідальний за початок розвитку комп'ютерних мереж
- Неймовірний зростання першої експериментальної комп'ютерної мережі
- Роль UNIX в становленні Інтернету
- NSFNET - перша глобальна мережа на основі TCP / IP
- Комерціалізація мережі NSFNET - новий етап розвитку майбутньої мережі Інтернет
- Документальний відеоролик про створення Інтернету
Для початку слід ще раз нагадати про те, що Інтернет взагалі не є мережею, це збірна назва різних мереж, що використовують певні загальні протоколи і надають певні послуги. Ця система незвичайна тим, що її ніхто спеціально не планував і не контролював. Щоб краще зрозуміти, чому так вийшло, ми почнемо з самих витоків існування Інтернету (якщо шукайте відео про створення Інтернету - воно знаходиться в кінці статті).
ARPANET - прообраз Інтернету
Історія глобальних мереж почалася в кінці 50-х років. У самий розпал холодної війни Міністерство оборони США побажало мати мережу, яка могла б пережити навіть ядерну війну. У той час всі військові телекомунікації базувалися на громадської телефонної мережі, яка була визнана занадто вразливою. Графічно ця вразливість демонструється на рис. (а нижче.
Структура телефонної мережі (а); запропонована Береном архітектура розподіленої мережі (б)
Тут чорними точками позначені комутаційні станції, з кожної з яких були пов'язані тисячі абонентів. Ці комутатори, в свою чергу, були абонентами для станцій вищого рівня - міжміських. Міжміські станції формували національні мережі. При цьому ступінь резервної надмірності була мінімальною. Уразливість полягала в тому, що втрата всього одного ключового комутатора або міжміського станції розділила б мережу на ізольовані ділянки.
Пол Берен (Paul Baran) був першим, хто запропонував створити розподілену мережу на основі комутації пакетів
Для вирішення цієї проблеми Міністерство оборони звернулося до корпорації RAND. Один з її працівників, Пол Берен (Paul Baran), розробив проект високонадійній розподіленої мережі (рис. Вище, б). Оскільки по лініях такої великої довжини важко було б передати аналоговий сигнал з допустимим рівнем спотворень, Берен запропонував передавати цифрові дані і використовувати технологію комутації пакетів. Їм було написано кілька звітів для Міністерства оборони, в яких описувалися подробиці реалізації його ідей. Пентагону сподобалася запропонована концепція, і компанії AT & T (тодішньому монополісту в США за частиною телефонних мереж) було доручено розробити прототип. AT & T відразу ж відхилила ідеї Берена. Звичайно, багатюща і найбільша компанія не могла дозволити якомусь хлопцеві вказувати їй, як слід будувати телефонні мережі. Було заявлено, що береновскую мережу побудувати неможливо, і на цьому проект був закритий.
Запуск СРСР першого штучного супутника в жовтні 1957 році - серйозний поштовх розвитку в Історії Інтернету
Минуло ще кілька років, але Міністерству оборони так і не було запропоновано жодної заміни існуючої системи оперативного управління. Щоб зрозуміти, як розвивалися події далі, ми згадаємо жовтень 1957, коли в СРСР був запущений перший у світі штучний супутник Землі і тим самим основний суперник США отримав перевагу в космосі. Тоді президент Ейзенхауер задумався про те, хто ж допустив такий прокол. І з'ясувалося, що армія, флот і ВПС США тільки даремно проїдають гроші, відпущені Пентагоном
на наукові дослідження. Було негайно вирішено створити єдину наукову організацію під заступництвом Міністерства оборони, ARPA (Advanced Research Projects Agency, Управління перспективного планування науково-дослідних робіт). У ARPA не було ні вчених, ні лабораторій. У неї взагалі практично нічого не було, за винятком невеликого офісу і скромного (за мірками Пентагону) бюджету. ARPA займалося тим, що обирало з безлічі запропонованих університетами та компаніями проектів найбільш перспективні і організовувало виділення грантів під ці проекти і укладання контрактів з цими організаціями.
Ларрі Робертс (Larry Roberts) - директор ARPA, відповідальний за початок розвитку комп'ютерних мереж
Всі перші роки свого існування ARPA намагалося визначитися з напрямком своєї діяльності, поки увага її директора Ларрі Робертса (Larry Roberts) не притягли комп'ютерні мережі. Він налагодив контакти з різними експертами, намагаючись зрозуміти, які розробляють, можуть становити великий інтерес для Міністерства оборони. Один з експертів, Веслі Кларк (Wesley Clark), запропонував побудувати підмережа з комутацією пакетів, де кожен хост мав би власний маршрутизатор .
Після подолання власного скептицизму Робертс все ж зважився придбати цю ідею і представив якийсь смутний звіт, що стосується цього, на симпозіумі ACM SIGOPS, присвяченому принципам роботи операційних систем. Симпозіум відбувся в Гетлінгбурге, штат Теннессі, у вересні 1967 роки (Roberts, 1967). На превеликий подив Робертса, він почув доповідь, в якому описувалася дуже схожа система, причому зта система була не тільки спроектована, а й реалізована під керівництвом Дональда Девіса (Donald Davis)
в Національній фізичній лабораторії (NPL) Англії. Розроблена NPL мережу, звичайно, не охоплювала всю країну - вона взагалі з'єднувала лише кілька комп'ютерів на території організації, але її реалізація довела, що пакетна комутація може з успіхом застосовуватися на практиці. Більш того, те, що почув Роберте, практично цитувало відхилену колись розробку Берена! Директор ARPA виїхав з Гетлінгбурга з твердим наміром створити в Америці те, що пізніше буде названо ARPANET.
Підмережа повинна була складатися з спеціалізованих міні-комп'ютерів, які називаються IMP (Interface Message Processor), з'єднаних лініями зв'язку, які передають інформацію зі швидкістю 56 Кбіт / с. Для підвищення надійності кожен IMP мав поєднуватися як мінімум з двома іншими IMP. Підмережа повинна була бути дейтаграммний, щоб в разі якщо будь-які лінії і IMP зруйнуються, повідомлення могли б автоматично вибрати альтернативний шлях.
Кожен вузол мережі повинен був складатися з IMP і хоста, що знаходяться в одній кімнаті і з'єднаних коротким проводом. Хост міг пересилати своїм IMP повідомлення довжиною до 8063 біт, які IMP розбивав на пакети, як правило, по 1008 біт, і пересилав їх далі, незалежно один від одного, до пункту призначення. Пакет пересилався далі тільки після того, як він був отриманий цілком, - таким чином, це була перша електронна коммутирующая пакети мережу з проміжним зберіганням.
Потім агентство ARPA запропонувало тендер на будівництво підмережі. У тендері брали участь дванадцять компаній. Оцінивши пропозиції, агентство ARPA вибрало BBN, консалтингову фірму в Кембриджі, штат Массачусетс, і в грудні 1968 року підписав з нею контракт на будівництво підмережі і створення для неї програмного забезпечення. BBN вирішило використовувати спеціально модифіковані міні-комп'ютери Honeywell DDP-316 з 12 Кбайт 16-розрядних слів оперативної пам'яті в якості IMP. У IMP не було дисків, оскільки рухомі деталі були полічені ненадійними. Їх з'єднали лініями з пропускною здатністю по 56 Кбіт / с, орендованими у телефонних компаній. Хоча в наш час 56 Кбіт / с - це вибір підлітків, які ще не можуть дозволити собі ADSL або прокладку якісного кабелю, в 1968 році нічого більш високошвидкісного просто не існувало.
Програмне забезпечення було розбите на дві частини: для підмережі і хостів. Подсетевой програмне забезпечення складалося з частини з'єднання хост - IMP з боку IMP, протоколу IMP-IMP і протоколу між IMP-джерелом і IМР-приймачем, розробленого для поліпшення надійності. Оригінальна структура мережі ARPANET показана на рис. нижче.
Поза підмережі також потрібно програмне забезпечення, а саме: з'єднання хост-IMP з боку хоста, протокол хост-хост і прикладні програми. Як незабаром з'ясувалося, фірма BBN вважала, що її завдання обмежується прийомом повідомлення на лінії хост-IMP і передачею його на лінії IMP-хост приймача.
Оригінальна структура мережі ARPANET
Щоб вирішити проблему програмного забезпечення для хостів, Ларрі Робертс влітку 1969 року скликав нараду мережевих дослідників, здебільшого аспірантів, в місті Сноуберд (Snowbird), штат Юта. Аспіранти очікували, що який-небудь експерт в області мереж пояснить їм пристрій мережі і його програмне забезпечення, після чого розподілить між ними роботу. З подивом вони виявили, що не було ні фахівця по мережах, ні плану. Вони повинні були самі вирішувати, що потрібно зробити.
Неймовірний зростання першої експериментальної комп'ютерної мережі
Проте в грудні 1969 року не пощастило запустити експериментальну мережу, що складається з чотирьох вузлів, розташованих в Каліфорнійському університеті в Лос-Анджелесі (UCLA), Каліфорнійському університеті в Санта-Барбарі (UCSB), Дослідницькому інституті Стенфорда (SRI, Stanford Research Institute) і університеті штату Юта. Були обрані ці чотири університети, оскільки у них був великий досвід спілкування з агентством ARPA; крім того, у всіх були різні і абсолютно несумісні комп'ютери-хости (щоб було веселіше). Мережа швидко росла в міру створення і установки нових IMP. Незабаром вона охопила всі Сполучені Штати. На рис. нижче показано, як швидко зростала мережа ARPANET в перші три роки.
Зростання мережі ARPANET
Крім допомоги розвивається мережі ARPANET, агентство ARPA також фінансувало дослідні роботи по супутникових мереж і розробку мобільних пакетних радіомереж. На одній знаменитій демонстрації вантажівка, який їздив по Каліфорнії, посилав повідомлення по пакетної радіомережі в SRI, які потім передавалися по ARPANET на Атлантичне узбережжя США і по супутникової мережі транслювалися в University College в Лондоні. Таким чином, дослідник у вантажівці міг працювати з комп'ютером, що знаходяться в Лондоні.
При цій демонстрації також з'ясувалося, що наявні протоколи мережі ARPANET непридатні для роботи з об'єднаними мережами. В результаті були проведені додаткові дослідження в області протоколів, що завершилися винаходом моделі і протоколів TCP / IP (Cerf і Kahn, 1974). TCP / IP був спеціально розроблений для управління обміном даними по інтермережі, що ставало все більш і більш важливим у міру підключення все нових мереж до ARPANET.
Роль UNIX в становленні Інтернету
Щоб заохотити прийняття нових протоколів, ARPA уклало кілька контрактів з BBN і Каліфорнійським університетом у Берклі для інтеграції цих протоколів в Berkeley UNIX. Дослідники в Берклі розробили зручний програмний інтерфейс для виходу в мережу (сокети), а також написали безліч додатків, утиліт і керуючих програм, щоб спростити роботу з мережею.
Час було вибрано прекрасно. Багато університетів тільки що придбали другий або третій комп'ютер VAX і ЛВС, щоб їх з'єднати, але у них не було мережевого програмного забезпечення. З появою системи UNIX 4.2 BSD, до якої увійшли TCP / IP , Сокети і велика кількість мережевих утиліт, повний пакет був прийнятий негайно. Крім того, TCP / IP дозволяв легко з'єднати локальну мережу з ARPANET, що багато і робили.
Протягом 80-х років до ARPANET були приєднаний ще ряд мереж, в основному ЛВС. У міру зростання розмірів глобальної мережі завдання пошуку хостів ставала все складніше. В результаті була створена система DNS (Domain Name System - служба імен доменів), що дозволила організувати комп'ютери в домени і перетворювати імена хостів в IP-адреси . З тих пір DNS стала узагальненої розподіленою системою баз даних, що зберігає імена хостів і доменів.
NSFNET - перша глобальна мережа на основі TCP / IP
В кінці 70-х Національний науковий фонд США (NSF, National Science Foundation) прийшов до висновку, що мережа ARPANET має великий вплив на дослідні роботи університетів, дозволяючи вченим всієї країни обмінюватися інформацією і спільно працювати над проектами. Однак для отримання доступу до ARPANET університет повинен був укласти контракт з Міністерством оборони, якого у багатьох університетів не було. Відповіддю NSF стала ідея створення мережі-наступника ARPANET, яка була б відкрита для всіх університетських дослідницьких груп. Щоб почати з чогось конкретного, Національний науковий фонд вирішив побудувати мережеву магістраль, з'єднавши нею шість суперкомп'ютерних центрів в Сан-Дієго, Боулдері, Шампейн, Піттсбурзі, Ітаці і Прінстоні. До кожного суперкомп'ютера був приєднаний невеликий мікрокомп'ютер LSI-11, званий фаззбол (mzzball). Ці міні-комп'ютери з'єднали виділеними лініями по 56 Кбіт / с і сформували підмережа по тій же апаратній технології, яка використовувалася в ARPANET. Однак програмна технологія була іншою - міні-комп'ютери з самого початку використовували протокол TCP / IP , Складаючи, таким чином, першу в світі глобальну мережу на основі протоколу TCP / IP .
Національний науковий фонд також профінансував створення декількох (всього близько 20) регіональних локальних мереж, з'єднаних з магістраллю, що дозволило користувачам в тисячах університетів, дослідницьких лабораторій, бібліотек і музеїв отримати доступ до суперкомп'ютерів. Вся мережа, що складається з магістралі і регіональних мереж, отримала ім'я NSFNET. Вона з'єднувалася з ARPANET через лінію між IMP і мікрокомп'ютером в комп'ютерному залі університету Карнегі - Меллона (Carnegie - Mellon University). Первісна магістраль мережі NSFNET зображена на рис. нижче.
Магістраль мережі NSFNET в 1988 році
Мережа NSFNET мала миттєвий успіх, їй пророкували велике майбутнє. Національний науковий фонд відразу ж після завершення роботи над NSFNET почав планувати наступну мережу і з цією метою підписав контракт з побудованим в штаті Мічиган консорціумом MERIT. Для створення другої версії магістралі мережі у оператора міжміського зв'язку MCI (Microwave Communications, Inc. - компанія, що об'єдналася з тих пір з WorldCom) були орендовані волоконно-оптичні канали з пропускною спроможністю в 448 Кбіт / с. В якості маршрутизаторів використовувалися IBM PC-RT (RT-PC - RISC Technology Personal Computer - персональний комп'ютер на основі процесора з скороченим набором команд). Незабаром і цього стало недостатньо, і друга магістраль була прискорена до 1,5 Мбіт / с.
Комерціалізація мережі NSFNET - новий етап розвитку майбутньої мережі Інтернет
Зростання галузі тривав, але Національний науковий фонд розумів, що уряд не зможе фінансувати розвиток мереж постійно. Крім того, комерційні організації висловлювали бажання взяти участь у спільній справі, але статутом фонду їм було заборонено використовувати мережі, за які заплатив Національний науковий фонд. Згодом Національний науковий фонд підтримав створення компаніями MERIT, MCI і IBM некомерційної корпорації ANS (Advanced Networks and Services, Inc.) в якості першого кроку на шляху комерціалізації. У 1990 році ANS вступила у володіння мережею NSFNET і вдосконалила лінії з 1,5 Мбіт / с до 45 Мбіт / с, сформувавши ANSNET. Ця мережа пропрацювала п'ять років, після чого була продана компанії America Online. Але на той час вже з'явилося безліч комерційних фірм, що пропонують свої послуги в області IP-комунікацій. Стало зрозуміло, що державі не вдасться витримати конкуренцію з ними і він повинен піти з цього бізнесу.
У грудні 1991 року Конгрес США затвердив закон, що дозволяє створення мережі NREN (National Research and Education Network - державна науково-дослідна та освітня мережа), що була спадкоємицею мережі NSFNET, але працює на гігабітних швидкостях. Метою було створення державної мережі, що працює на швидкості 3 Гбіт / с, до кінця тисячоліття. Ця мережа повинна була служити прототипом для багаторазово обговорювалася інформаційної супермагістралі.
Для того щоб полегшити перехід з одних мереж на інші і гарантувати, що всі регіональні мережі можуть зв'язатися один з одним, Національний науковий фонд уклав контракт з чотирма різними мережевими операторами про організацію пунктів доступу до мережі (NAP, Network Access Point). Цими операторами були компанії PacBell (Сан-Франциско), Ameritech (Чикаго), MFS (Вашингтон) і Sprint (Нью-Йорк, з яким для зручності NAP були об'єднані Пеннсаукен і Нью-Джерсі). Кожен мережевий оператор, який хотів надавати послуги по з'єднанню регіональних мереж NSF, повинен був підключитися до всіх пунктів NAP.
Таким чином, пакет, що пересилається з однієї мережі в іншу, міг вибирати, по якому каналу переміщатися від одного пункту NAP до іншого. Через це оператори були змушені змагатися один з одним в області цін і послуг, що надаються, як, власне, і було задумано. Концепція єдиної магістралі була замінена комерційно керованої конкурентної інфраструктурою. Багато люоят критикувати державні структури США за їх консерватизм, а тим часом не хто інші, як Міністерство оборони і державний Національний науковий фонд, створили всі необхідні умови для розвитку Інтернету, а потім передали свої закриті розробки і звичайні користувачі.
У 90-х роках в інших країнах і регіонах також були побудовані мережі, які можна порівняти з NSFNET. Так, в Європі EuropaNET є IP-магістраллю для дослідницьких організацій, a EBONE є комерційно орієнтовану мережу. Обидві мережі з'єднують велике число європейських міст. Швидкість каналів спочатку становила 2 Мбіт / с, але згодом була збільшена до 34 Мбіт / с. В кінцевому рахунку мережева інфраструктура в Європі, як і в США, перетворилася в промислову галузь.
Так розвивалася і росла мережу Інтернет, така її історія.
Документальний відеоролик про створення Інтернету
Це відео - частина дипломної роботи Меліхов Билги, який розробив мову піктограм (Pictorical Communication Language), покликаний стандартизувати систему електронної комунікації. Він включає в себе понад 500 ікон, пре-реліз можна скачати тут в zip-архіві. Перекладено автором блогу Smart Videos - Розумне відео.
За книгою Е. Танненбаума «Комп'ютерні мережі», 4 видання.
