Internet-Verlauf: ARPANET - Subnetz

Mit Hilfe von ARPANET wollten Robert Taylor und Larry Roberts viele verschiedene Forschungsinstitute zusammenführen, von denen jedes einen eigenen Computer hatte und für die Software und Hardware voll verantwortlich waren. Die Software und Hardware des Netzwerks selbst befand sich jedoch in einer nebligen mittleren Region und gehörte zu keinem dieser Orte. In der Zeit von 1967 bis 1968 sollte Roberts, Leiter des Netzwerkprojekts des Information Processing Technology Office (IPTO), festlegen, wer das Netzwerk aufbauen und warten soll und wo die Grenzen zwischen Netzwerk und Institutionen liegen sollen.

Skeptiker

Das Problem der Netzwerkstrukturierung war mindestens so politisch wie technisch. Die ARPA-Forschungsleiter stimmten der Idee von ARPANET im Allgemeinen nicht zu. Einige haben deutlich gezeigt, dass sie nicht jederzeit dem Netzwerk beitreten möchten. wenige von ihnen waren begeistert. Jedes Zentrum müsste ernsthafte Anstrengungen unternehmen, damit andere ihren sehr teuren und sehr seltenen Computer nutzen können. Eine solche Bereitstellung von Zugang zeigte offensichtliche Mängel (Verlust einer wertvollen Ressource), während ihre potenziellen Vorteile vage und vage blieben.

Die gleiche Skepsis gegenüber der gemeinsamen Nutzung von Ressourcen wurde vor einigen Jahren vom Netzwerkprojekt der Universität von Kalifornien in Los Angeles überschwemmt. In diesem Fall hatte ARPA jedoch eine viel größere Hebelwirkung, da es all diese wertvollen Computerressourcen direkt bezahlte und weiterhin alle Cashflows verwandter Forschungsprogramme im Griff hatte. Und obwohl keine direkten Drohungen ausgesprochen wurden, wurde kein „nicht das“ angekündigt, die Situation war äußerst klar - auf die eine oder andere Weise, aber ARPA würde sein Netzwerk aufbauen, um die Maschinen zu kombinieren, die ihm in der Praxis noch gehörten.

Der Moment ist bei einem Treffen wissenschaftlicher Führungskräfte in Ett Arbor in Michigan im Frühjahr 1967 gereift. Roberts stellte seinen Plan zur Schaffung eines Netzwerks vor, das verschiedene Computer in jedem der Zentren miteinander verbindet. Er kündigte an, dass jeder Leiter seinem lokalen Computer eine spezielle Netzwerksoftware zur Verfügung stellen werde, mit der er andere Computer über das Telefonnetz anrufen könne (dies war, bevor Roberts von der Idee der Paketvermittlung wusste). Die Antwort war Kontroverse und Ängste. Zu den am wenigsten geneigten, diese Idee umzusetzen, gehörten die größten Zentren, in denen bereits vom IPTO geförderte Großprojekte arbeiteten, darunter das MIT. Forscher des MIT, die das Geld für die Entwicklung des Time-Sharing-Systems des Projekts MAC und des Labors für künstliche Intelligenz gebadet hatten, sahen keine Vorteile für sich darin, ihre wohlverdienten Ressourcen mit einem Riffraff aus dem Westen zu teilen.

Unabhängig von ihrem Status schätzte jedes Zentrum seine eigenen Ideen. Jeder hatte seine eigenen Programme und Geräte, und es war schwer zu verstehen, wie er es schaffen kann, zumindest die einfachste Verbindung untereinander herzustellen, ganz zu schweigen von einer echten Zusammenarbeit. Das Schreiben und Ausführen von Netzwerkprogrammen für ihren Computer verbraucht viel Zeit und Rechenressourcen.

Ironisch, aber überraschend angemessen war die Tatsache, dass die von Roberts angenommene Lösung für diese sozialen und technischen Probleme von Wes Clark stammte, einem Mann, der sowohl Time-Sharing als auch Netzwerke nicht mochte. Clark, ein Befürworter der quixotischen Idee, jedem Menschen einen PC zu geben, wollte keine Computerressourcen mit irgendjemandem teilen und hielt seinen eigenen Campus, die University of Washington in St. Louis, noch viele Jahre vom ARPANET-Netzwerk fern. Daher ist es nicht verwunderlich, dass er das Netzwerkprojekt entwickelt hat, das die Rechenressourcen der einzelnen Zentren nicht wesentlich belastet und nicht von jedem von ihnen Energie für die Erstellung spezieller Software benötigt.

Clark schlug vor, in jedem der Zentren einen Mini-Computer zu platzieren, der alle Funktionen verarbeitet, die in direktem Zusammenhang mit dem Netzwerk stehen. Jedes Zentrum musste nur herausfinden, wie es sich mit seinem lokalen Assistenten (der später als Schnittstellen-Nachrichtenprozessor oder IMP bezeichnet wurde ) verbinden konnte, der die Nachricht dann entlang der gewünschten Route sendete, so dass sie den entsprechenden IMP am Empfangsort erreichte. Im Wesentlichen schlug er vor, dass ARPA zusätzliche kostenlose Computer an jedes Zentrum verteilt, das die meisten Netzwerkressourcen übernehmen wird. Zu einer Zeit, als Computer noch selten und sehr teuer waren, war dieser Vorschlag unverschämt. In diesem Moment tauchten jedoch Mini-Computer auf, die nur einige Zehntausend Dollar statt mehrerer Hundert Dollar kosteten, und infolgedessen erwies sich der Vorschlag als prinzipiell machbar (am Ende kostete jeder IMP 45.000 Dollar oder etwa 314.000 Dollar des heutigen Geldes).

Der IMP-Ansatz, der die Bedenken der akademischen Führungskräfte hinsichtlich der Netzwerklast ihrer Rechenleistung zerstreute, befasste sich auch mit einem anderen politischen Problem, ARPA. Im Gegensatz zu anderen damaligen Agenturprojekten war das Netzwerk nicht auf ein einziges Forschungszentrum beschränkt, in dem es von einem einzigen Leiter geleitet wurde. Und ARPA selbst war nicht in der Lage, ein großes technisches Großprojekt unabhängig und direkt zu erstellen und zu verwalten. Sie würde dafür Drittfirmen einstellen müssen. Das Vorhandensein von IMP machte eine klare Abgrenzung der Verantwortung zwischen einem von einem externen Agenten kontrollierten Netzwerk und einem Computer mit lokaler Kontrolle. Der Auftragnehmer würde die IMPs und alles dazwischen kontrollieren, und die Zentren würden weiterhin für die Hardware und Software auf ihren eigenen Computern verantwortlich sein.

IMP

Danach musste Roberts diesen Auftragnehmer auswählen. Likliders altmodischer Ansatz, Angebote eines geliebten Forschers direkt zu locken, passte in diesen Fall nicht. Das Projekt musste wie jeder andere Regierungsauftrag zur öffentlichen Versteigerung angeboten werden.

Erst im Juli 1968 konnte Roberts die endgültigen Einzelheiten des Angebots festlegen. Ungefähr sechs Monate sind vergangen, seit das letzte technische Puzzleteil in Kraft getreten ist, als auf einer Konferenz in Gatlinburg über ein Paketvermittlungssystem gesprochen wurde. Die beiden größten Computerhersteller, Control Data Corporation (CDC) und International Business Machines (IBM), lehnten die Teilnahme sofort ab, da sie keine kostengünstigen Minicomputer hatten, die für die Rolle des IMP geeignet waren.


Honeywell DDP-516

Unter den verbleibenden Teilnehmern entschied sich die Mehrheit für den neuen DDP-516 von Honeywell, obwohl einige eher den digitalen PDP-8 bevorzugten. Die Option von Honeywell war besonders attraktiv, da sie über eine E / A-Schnittstelle verfügte, die speziell für Echtzeitsysteme für Anwendungen wie die Steuerung industrieller Einheiten entwickelt wurde. Für die Kommunikation war natürlich auch eine angemessene Genauigkeit erforderlich. Wenn der Computer eine eingehende Nachricht verpasste, während er mit anderen Arbeiten beschäftigt war, gab es keine zweite Chance, sie abzufangen.

Gegen Ende des Jahres vertraute Roberts diese Aufgabe einer wachsenden Firma in Cambridge an, die von Bolt, Beranek und Newman gegründet wurde. Der Stammbaum des interaktiven Rechnens war zu dieser Zeit extrem eingewachsen, und Roberts konnte für Vetternwirtschaft bei der Wahl von BBN verantwortlich gemacht werden. Liklider brachte interaktives Computing zu BBN, bevor er der erste Direktor des IPTO wurde, die Saat seines intergalaktischen Netzwerks säte und Menschen wie Roberts aufklärte. Ohne Likas Einfluss wären ARPA und BBN nicht interessiert oder könnten das ARPANET-Projekt nicht bedienen. Darüber hinaus stammte ein wichtiger Teil des von BBN zur Schaffung eines IMP-basierten Netzwerks zusammengestellten Teams direkt oder indirekt aus Lincolns Labors: Frank Hart (Teamleiter), Dave Walden, Will Crowther und North Ornstein. In den Labors war Roberts selbst in der Graduiertenschule, und dort weckte Licks versehentliche Kollision mit Wes Clark sein Interesse an interaktiven Computern.

Obwohl diese Situation wie eine Verschwörung ausgesehen haben mag, war das BBN-Team auch gut für die Arbeit in Echtzeit geeignet, wie der Honeywell 516. In Lincoln arbeiteten sie an Computern, die mit Radarsystemen verbunden waren - dies ist ein weiteres Beispiel für eine Anwendung, in der Die Daten warten nicht, bis der Computer bereit ist. Hart beispielsweise arbeitete in den 1950er Jahren als Student am Whirlwind-Computer, schloss sich dem SAGE-Projekt an und verbrachte insgesamt 15 Jahre in den Lincoln-Labors. Ornstein arbeitete am SAGE-Cross-Protokoll, das Radar-Tracking-Daten von einem Computer zum anderen übertrug, und später an Wes Clarks LINC, einem Computer, der Wissenschaftlern im Labor helfen soll, direkt mit Daten online zu arbeiten. Crowther, heute bekannt als Autor des textbasierten Spiels Colossal Cave Adventure , hat zehn Jahre lang Echtzeitsysteme entwickelt, darunter das Lincoln Experimental Terminal, eine mobile Satellitenkommunikationsstation mit einem kleinen Computer, der die Antenne steuert und eingehende Signale verarbeitet.


IMP-Team bei BBN. Frank Hart ist ein Mann mittleren Alters. Ornstein steht am rechten Rand neben Crowther.

IMP war verantwortlich für das Verständnis und die Verwaltung des Routings und der Übermittlung von Nachrichten von einem Computer an einen anderen. Der Computer kann zusammen mit der Empfängeradresse bis zu 8000 Byte gleichzeitig an das lokale IMP senden. Das IMP teilte die Nachricht dann in kleinere Pakete auf, die unabhängig über Leitungen, die die von AT & T geleasten 50 kbit / s unterstützen, an das Ziel-IMP übertragen wurden. Der empfangende IMP sammelte die Nachricht in Teilen und übermittelte sie an seinen Computer. Jedes IMP führte eine Tabelle, in der nachverfolgt wurde, welcher seiner Nachbarn den schnellsten Weg hatte, um ein mögliches Ziel zu erreichen. Es wurde dynamisch aktualisiert, basierend auf Informationen, die von diesen Nachbarn empfangen wurden, einschließlich Informationen, dass der Nachbar nicht verfügbar war (in diesem Fall wurde die Verzögerung für das Senden in diese Richtung als unendlich angesehen). Um die von Roberts für all diese Verarbeitungsprozesse gestellten Anforderungen an Geschwindigkeit und Durchsatz zu erfüllen, erstellte das Hart-Team Code auf der Ebene eines Kunstwerks. Das gesamte Verarbeitungsprogramm für IMP nahm nur 12.000 Bytes ein; Der Teil, der mit Routing-Tabellen beschäftigt war, belegte nur 300.

Das Team traf auch verschiedene Vorsichtsmaßnahmen, da es unpraktisch war, jedem IMP vor Ort ein Support-Team zuzuweisen.

Zunächst rüsteten sie jeden Computer mit Geräten zur Fernüberwachung und -steuerung aus. Zusätzlich zu dem automatischen Neustart, der nach jedem Stromausfall gestartet wurde, wurden die IMPs so programmiert, dass die Nachbarn neu gestartet werden können, indem ihnen neue Versionen der Betriebssoftware gesendet werden. Um das Debuggen und Analysieren zu erleichtern, kann das IMP auf Befehl in regelmäßigen Abständen mit dem Umwandeln seines aktuellen Status beginnen. Außerdem hat IMP für jedes Paket ein Teil angehängt, um es zu verfolgen, wodurch detailliertere Arbeitsprotokolle erstellt werden konnten. Mit all diesen Möglichkeiten konnten viele Probleme direkt vom BBN-Büro aus gelöst werden, das als Kontrollzentrum diente und von dem aus man den Status des gesamten Netzwerks sehen konnte.

Zweitens baten sie Honeywell um eine militärische Version des 516-Computers, die mit einem dicken Gehäuse ausgestattet war, das ihn vor Vibrationen und anderen Bedrohungen schützte. BBN wollte es im Grunde genommen zu einem Schild für neugierige Doktoranden machen, aber nichts war so klar, dass die Grenze zwischen lokalen Computern und dem BBN-gesteuerten Subnetz wie diesem Panzerkorps gezogen werden konnte.

Die ersten verstärkten Schränke von der Größe eines Kühlschranks kamen am 30. August 1969 an der Universität von Kalifornien in Los Angeles (UCLA) an, nur 8 Monate nachdem BBN seinen Vertrag erhalten hatte.

Gastgeber

Roberts hat beschlossen, das Netzwerk mit vier Hosts zu starten. Neben der UCLA werden IMPs in Küstennähe an der University of California in Santa Barbara (UCSB), einem weiteren am Stanford Research Institute (SRI) in Nordkalifornien und dem letzten an der University of Utah installiert. All dies waren zweitklassige Institutionen an der Westküste, die versuchten, sich auf dem Gebiet des wissenschaftlichen Rechnens irgendwie zu beweisen. Die familiären Bindungen arbeiteten weiter, da zwei der Vorgesetzten, Len Kleinrock von der UCLA und Ivan Sutherland von der University of Utah, auch Roberts 'alte Laborkollegen in Lincolns Labors waren.

Roberts gab den beiden Hosts zusätzliche netzwerkbezogene Funktionen. Dag Englebart von SRI meldete sich 1967 bei einem Treffen von Führungskräften freiwillig zur Einrichtung eines Netzwerkinformationszentrums. Mit einem ausgeklügelten Informationsabrufsystem in SRI wollte er ein ARPANET-Telefonverzeichnis erstellen: eine geordnete Sammlung von Informationen zu allen auf verschiedenen Knoten verfügbaren Ressourcen, und allen Netzwerkteilnehmern Zugriff darauf gewähren. Basierend auf Kleinrocks Erfahrung in der Analyse des Netzwerkverkehrs hat Roberts die UCLA zum Network Activity Measurement Center (NMC) ernannt. Für Kleinrock und UCLA sollte ARPANET nicht nur ein praktisches Werkzeug, sondern auch ein Experiment werden, dessen Daten extrahiert und zusammengefasst werden konnten, um das gewonnene Wissen anzuwenden, um das Design des Netzwerks und seiner Anhänger zu verbessern.

Wichtiger für die Entwicklung von ARPANET als diese beiden Ernennungen ist jedoch eine informellere und vage Gemeinschaft von Doktoranden geworden, die als "Network Working Group" (NWG) bezeichnet wird. Das Subnetz von IMP ermöglichte es jedem Host im Netzwerk, eine Nachricht zuverlässig an einen anderen zu senden. Das Ziel von NWG war es, eine gemeinsame Sprache oder eine Reihe von Sprachen zu entwickeln, mit denen Hosts kommunizieren können. Sie nannten sie "Host-Protokolle". Der von Diplomaten entliehene Name "Protokoll" wurde erstmals 1965 von Roberts und Tom Marill auf Netzwerke angewendet, um sowohl das Datenformat als auch die algorithmischen Schritte zu beschreiben, die bestimmen, wie zwei Computer miteinander kommunizieren.

Die NWG trat unter der informellen, aber sachlichen Anleitung von Steve Crocker von der UCLA im Frühjahr 1969, etwa sechs Monate vor dem ersten IMP, regelmäßig zusammen. Crocker wurde in der Gegend von Los Angeles geboren und wuchs dort auf. Er besuchte die Van Nice School und war im gleichen Alter wie seine beiden zukünftigen NWG-Kollegen Wint Cerf und John Postel. Um die Ergebnisse einiger Gruppentreffen aufzuzeichnen, entwickelte Crocker einen der Eckpfeiler der ARPANET- (und der zukünftigen Internet-) Kultur, die Bitte um Kommentare [ RFC ]. Sein RFC 1, der am 7. April 1969 veröffentlicht und per klassischer Mail an alle zukünftigen ARPANET-Knoten verteilt wurde, sammelte die frühen Diskussionen der Gruppe über das Entwerfen von Software für das Host-Protokoll. In RFC 3 beschrieb Crocker den Prozess des Entwurfs aller zukünftigen RFCs sehr vage:

Kommentare sind besser pünktlich zu senden als zu perfektionieren. Philosophische Meinungen werden ohne Beispiele oder andere Besonderheiten, bestimmte Vorschläge oder Implementierungstechnologien ohne einleitende Beschreibung oder kontextbezogene Erklärungen, spezifische Fragen ohne den Versuch, sie zu beantworten, akzeptiert. Die Mindestlänge für eine Notiz von NWG beträgt einen Satz. Wir hoffen, den Meinungsaustausch und die Diskussion über informelle Ideen zu erleichtern.

Wie die Angebotsanfrage (RFQ), die Standardmethode für die Anforderung von Angeboten für Regierungsaufträge, begrüßte der RFC jede Reaktion, lud jedoch im Gegensatz zur Ausschreibung auch zum Dialog ein. Jede verteilte NWG-Community könnte einen RFC einreichen und diese Gelegenheit nutzen, um zu debattieren, eine Frage zu stellen oder einen vorherigen Satz zu kritisieren. Natürlich wurden, wie in jeder Gemeinde, einige Meinungen über andere gestellt, und in den frühen Tagen hatte die Meinung von Crocker und seiner Hauptgruppe von Mitarbeitern große Autorität. Im Juli 1971 verließ Crocker die UCLA, als er noch ein Doktorand war, um Programmmanager am IPTO zu werden. Er verfügte über wichtige Forschungsstipendien der ARPA und hatte freiwillig oder unfreiwillig einen unbestreitbaren Einfluss.


John Postel, Steve Crocker und Vint Cerf sind Klassenkameraden und NWG-Kollegen; spätere Jahre

Der ursprüngliche NWG-Plan beinhaltete die Einführung von zwei Protokollen. Durch Remote-Login (Telnet) konnte ein Computer als Terminal fungieren, das mit dem Betriebssystem eines anderen verbunden war, und die interaktive Umgebung eines in ARPANET enthaltenen Systems mit einer Zeitteilung von Tausenden von Kilometern auf jeden Netzwerkbenutzer übertragen. Das FTP-Dateiübertragungsprotokoll ermöglichte es einem Computer, eine Datei, z. B. ein nützliches Programm oder einen Datensatz, zum oder vom Speicher eines anderen Systems zu übertragen. Auf Drängen von Roberts fügte die NWG den beiden jedoch ein drittes Basisprotokoll hinzu, um eine grundlegende Verbindung zwischen den beiden Hosts herzustellen. Es wurde ein Netzwerkverwaltungsprogramm (NCP) genannt. Jetzt hatte das Netzwerk drei Abstraktionsebenen - ein Paketsubnetz, das unten von IMP gesteuert wird, Hostkommunikation, die von NCP in der Mitte bereitgestellt wird, und Anwendungsprotokolle (FTP und Telnet) oben.

Misserfolg?

Erst im August 1971 wurde NCP im gesamten Netzwerk, das zu diesem Zeitpunkt aus fünfzehn Knoten bestand, vollständig definiert und implementiert. Die Implementierung des Telnet-Protokolls folgte bald, und die erste stabile Definition von FTP erschien ein Jahr später, im Sommer 1972. Wenn Sie den Status von ARPANET für diesen Zeitraum, einige Jahre nach seiner Einführung, bewerten, kann dies im Vergleich zum Traum vom Teilen als Fehlschlag angesehen werden die Ressourcen, die Liklider seinem Schützling Robert Taylor vorgestellt und in die Praxis umgesetzt hat.

Für den Anfang war es nur schwer herauszufinden, welche Ressourcen im Netzwerk vorhanden sind, die Sie verwenden können. Das Netzwerkinformationszentrum verwendete ein Modell der freiwilligen Teilnahme - jeder Knoten selbst musste aktualisierte Informationen über die Verfügbarkeit von Daten und Programmen bereitstellen. Und obwohl jeder von solchen Maßnahmen profitieren würde, hatte jeder einzelne Knoten keine starke Motivation, seine Ressourcen zu bewerben und Zugang zu ihnen zu gewähren, ganz zu schweigen von der Bereitstellung relevanter Dokumentationen oder Konsultationen. Daher konnte die Netzwerkkarte kein Netzwerkverzeichnis werden. Die wahrscheinlich wichtigste Funktion in den Anfangsjahren bestand darin, eine wachsende Anzahl von RFCs elektronisch zu hosten.

Selbst wenn beispielsweise Alice von der UCLA über die Verfügbarkeit einer nützlichen Ressource im MIT Bescheid wusste, trat ein ernsthafteres Hindernis auf. Telnet erlaubte Alice den Anmeldebildschirm im MIT, aber nicht weiter. Damit Alice wirklich Zugang zu einem Programm am MIT erhalten konnte, musste sie zunächst offline eine Vereinbarung mit dem MIT treffen, damit sie sich auf ihrem Computer für ihr Konto anmeldete. Dazu mussten normalerweise Papierformulare an beiden Instituten ausgefüllt und eine Finanzierungsvereinbarung bezahlt werden Nutzung von Computerressourcen MIT. Und aufgrund der Inkompatibilität zwischen der Hardware und der Systemsoftware zwischen den Knoten war die Dateiübertragung oft nicht sehr sinnvoll, da Sie keine Programme von Remotecomputern selbst ausführen konnten.

Ironischerweise lag der bedeutendste Erfolg der gemeinsamen Nutzung von Ressourcen nicht im Bereich der interaktiven Zeitteilung, für die ARPANET erstellt wurde, sondern im Bereich der altmodischen nicht interaktiven Datenverarbeitung. UCLA fügte seine inaktive IBM 360/91-Maschine für die Stapelverarbeitung von Daten zum Netzwerk hinzu und führte telefonische Konsultationen zur Unterstützung von Remotebenutzern durch, was dem Rechenzentrum erhebliche Einnahmen brachte. ARPA-gesponserte ILLIAC IV von der University of Illinois und Datacomputer von der Computer Corporation of America in Cambridge fanden über ARPANET auch Remote-Kunden.

Alle diese Projekte kamen jedoch nicht an die volle Nutzung des Netzwerks heran. Im Herbst 1971, als 15 Hosts online waren, übertrug das gesamte Netzwerk über jeden Knoten durchschnittlich 45 Millionen Bits oder 520 Bits / s von den von AT & T geleasten Leitungen mit einem Durchsatz von 50.000 Bits / s. Darüber hinaus war der größte Teil dieses Verkehrs Testverkehr und wurde vom Netzwerkmesszentrum der UCLA generiert. Neben der Begeisterung einiger der ersten Benutzer (zum Beispiel Steve Cara, der das PDP-10 täglich an der Universität von Utah in Palo Alto verwendete) ist in ARPANET wenig passiert. Aus heutiger Sicht war das vielleicht interessanteste Ereignis der Start der digitalen Bibliothek des Guttenberg-Projekts im Dezember 1971, die von Michael Hart, einem Studenten an der Universität von Illinois, organisiert wurde.

Aber bald rettete ARPANET das dritte Anwendungsprotokoll vor einer Anklage des Verfalls - eine kleine Sache namens E-Mail.

Was noch zu lesen

• Janet Abbate, Inventing the Internet (1999),
Katie Hafner und Matthew Lyon, wo Zauberer lange aufbleiben: Die Ursprünge des Internets (1996)