Histoire d'Internet: ARPANET - L'Origine

Vers le milieu des années 60, les premiers systèmes informatiques à temps partagé ont généralement répété l'histoire des premiers commutateurs téléphoniques. Les entrepreneurs ont créé ces commutateurs pour permettre aux abonnés d'utiliser les services d'un taxi, d'un médecin ou d'un pompier. Cependant, les abonnés ont rapidement découvert que les commutateurs locaux sont tout aussi appropriés pour communiquer et socialiser entre eux. De même, les systèmes de temps partagé, d'abord créés pour que les utilisateurs puissent «appeler» la puissance de calcul, se sont rapidement transformés en commutateurs utilitaires avec un système de messagerie intégré. Au cours de la prochaine décennie, les ordinateurs franchiront la prochaine étape de l'histoire du téléphone - l'émergence de l'interconnexion des commutateurs, formant des réseaux régionaux et longue distance.

Protoset

La première tentative de combiner plusieurs ordinateurs en un ensemble cohérent plus vaste a été le projet d'un réseau d'ordinateurs interactifs SAGE , un système américain de défense aérienne. Étant donné que chacun des 23 centres de contrôle SAGE couvrait une zone géographique spécifique, un mécanisme était nécessaire pour transmettre les traces radar d'un centre à un autre, dans les cas où un avion étranger traversait la frontière entre ces zones. Les développeurs de SAGE ont appelé cette tâche «réciproque» et l'ont résolue en créant des lignes de données basées sur des lignes téléphoniques AT&T dédiées étirées entre tous les centres de contrôle voisins. Ronald Enticnap, qui faisait partie d'une petite délégation des Forces armées royales envoyée au SAGE, a dirigé le développement et la mise en œuvre de ce sous-système. Malheureusement, je n'ai pas trouvé de description détaillée du système «inter-familier», mais, évidemment, l'ordinateur dans chacun des centres de contrôle a déterminé le moment où la piste sur le radar est passée à un autre secteur et a envoyé ses notes par ligne téléphonique à l'ordinateur du secteur où il pouvait le recevoir. opérateur de suivi du terminal là-bas.

Le système SAGE devait traduire les données numériques en un signal analogique d'une ligne téléphonique (puis revenir à la station de réception), et AT&T a donc eu la possibilité de développer un modem Bell 101 (ou ensemble de données, comme on l'appelait au début), capable de transmettre un modeste 110 bits par seconde. Cet appareil a été appelé plus tard un modem , pour sa capacité à moduler un signal téléphonique analogique à l'aide d'un ensemble de données numériques sortantes et à démoduler les bits d'une onde entrante.


Ensemble de données Bell 101

Ainsi, SAGE a jeté une base technique importante pour les réseaux informatiques ultérieurs. Cependant, le premier réseau informatique, dont l'héritage était suffisamment long et influent, était le réseau du nom, connu aujourd'hui: ARPANET. Contrairement à SAGE, il combinait un ensemble diversifié d'ordinateurs, à la fois avec le partage du temps des utilisateurs et avec le traitement par lots des données, chacun ayant son propre ensemble spécial de programmes. Le réseau a été conçu comme universel en termes d'échelle et de fonctionnement, et devait satisfaire tous les besoins des utilisateurs. Le projet a été financé par l'Office des techniques de traitement de l'information (IPTO), dirigé par le directeur Robert Taylor , qui était le département de recherche informatique de l'ARPA. Mais l'idée même d'un tel réseau est venue avec le premier directeur de ce département, Joseph Karl Robnett Liklider.

Idée

Comme nous l'avons appris plus tôt , Liklider, ou «Lik» pour ses collègues, était psychologue de formation. Cependant, quand il a travaillé avec des systèmes radar dans le laboratoire de Lincoln à la fin des années 1950, il était fasciné par les ordinateurs interactifs. Cette passion l'a amené à financer certaines des premières expériences sur les ordinateurs à accès partagé en temps, quand en 1962 il est devenu directeur de la nouvelle IPTO.

À ce moment-là, il rêvait déjà de la possibilité de relier des ordinateurs interactifs isolés dans une superstructure plus grande. Dans son travail de 1960 sur la «symbiose de l'homme et de l'ordinateur», il écrit:

Il semble raisonnable d'imaginer un «centre de pensée» capable d'incorporer les fonctions des bibliothèques modernes et les percées supposées dans le domaine du stockage et de la recherche d'informations, ainsi que les fonctions symbiotiques décrites ci-dessus dans cet article. Cette image est facilement mise à l'échelle dans un réseau de tels centres, unis par des lignes à large bande, et accessibles aux utilisateurs individuels via des lignes téléphoniques louées.

Tout comme le TX-2 a suscité la passion de Lick pour les ordinateurs interactifs, SAGE aurait pu l’inciter à imaginer comment divers centres informatiques interactifs pourraient être connectés ensemble et fournir quelque chose comme un réseau téléphonique pour des services intelligents. D'où cette idée est venue, Lick a commencé à la diffuser dans la communauté de recherche créée par lui dans l'IPTO, et le plus célèbre de ces messages était une note datée du 23 avril 1963, adressée aux «membres et départements du réseau informatique intergalactique», c'est-à-dire à divers chercheurs qui a reçu un financement de l'IPTO pour l'accès aux ordinateurs avec partage de temps et d'autres projets informatiques.

La note semble désordonnée et chaotique, clairement dictée à la volée et non éditée. Par conséquent, pour comprendre exactement ce que Lik voulait dire sur les réseaux informatiques, il faut réfléchir un peu. Cependant, certains points sont immédiatement mis en évidence. Premièrement, Lick a déclaré que les «divers projets» financés par l'IPTO appartiennent en fait à «un domaine». Après cela, il discute de la nécessité d'allouer de l'argent et des projets pour maximiser les avantages de cette entreprise, car parmi le réseau de chercheurs "pour progresser, chaque chercheur actif a besoin d'une base logicielle et d'un équipement plus complexe et complet qu'il ne peut en créer en un temps raisonnable". Leek conclut que pour atteindre cette efficacité mondiale, il faut des concessions et des sacrifices personnels.

Puis il commence à discuter en détail des réseaux informatiques (plutôt que sociaux). Il écrit sur la nécessité d'une sorte de langage de gestion de réseau (ce que l'on appellera plus tard le protocole) et son désir de voir un jour le réseau informatique IPTO, composé «d'au moins quatre gros ordinateurs, peut-être de six à huit petits ordinateurs, et d'un large assortiment lecteurs de disques et bandes magnétiques - sans parler des consoles distantes et des stations de téléscripteur. » Enfin, il expose sur plusieurs pages un exemple concret de la façon dont l'interaction avec un tel réseau informatique peut se développer à l'avenir. Lik imagine une situation dans laquelle il analyse des données expérimentales. "Le problème", écrit-il, "est que je n'ai pas de programme décent pour construire des graphiques. Existe-t-il un programme approprié quelque part dans le système? En utilisant la doctrine de la domination du réseau, j'ai d'abord interviewé l'ordinateur local, puis d'autres centres. Supposons que je travaille dans la SDC et que je trouve un programme apparemment approprié sur le disque à Berkeley. " Il demande au réseau l'exécution de ce programme, suggérant qu '"avec un système de gestion de réseau complexe, je n'ai pas à décider de transférer les données pour que les programmes les traitent ailleurs, ou de télécharger les programmes pour moi et de les exécuter pour travailler sur mes données."

Ensemble, ces fragments d'idées ouvrent un schéma plus large conçu par Liklider: premièrement, partager certaines spécialités et domaines de connaissances entre chercheurs bénéficiant d'un financement de l'IPTO, puis construire sur la base de cette communauté sociale un réseau physique à partir d'ordinateurs IPTO. Cette manifestation physique de la «cause commune» de l'IPTO permettra aux chercheurs de partager leurs connaissances et de bénéficier des avantages de matériel et de logiciels spécialisés sur chaque poste de travail. De cette façon, l'IPTO pourra éviter les doubles emplois inutiles, tout en améliorant les capacités de chaque dollar de financement, donnant à chaque chercheur de tous les projets de l'IPTO accès à une gamme complète de capacités informatiques.

Cette idée de partager les ressources entre les membres de la communauté de la recherche à travers un réseau de communication a jeté des graines dans l'IPTO qui a germé plusieurs années plus tard sous la forme d'ARPANET.

Malgré ses antécédents militaires, l'ARPANET, apparu au Pentagone, n'avait aucune justification militaire. On dit parfois que ce réseau a été développé comme un réseau de communication militaire capable de survivre à une attaque nucléaire. Comme nous le verrons plus loin, il existe un lien indirect entre ARPANET et un projet antérieur à cet effet, et les dirigeants de l'ARPA ont périodiquement parlé de «systèmes fortifiés» pour justifier l'existence de leur réseau devant le Congrès ou le secrétaire à la Défense. Mais en fait, l'IPTO a créé ARPANET uniquement pour ses besoins internes, afin de soutenir une communauté de chercheurs - dont la plupart ne pouvaient pas justifier leur activité en travaillant à des fins de défense.

Pendant ce temps, au moment de la publication de son célèbre mémo, Lyclider avait déjà commencé à planifier le germe de son réseau intergalactique, dont le directeur serait Leonard Kleinrock de l'Université de Californie à Los Angeles (UCLA).


Console pour SAGE modèle OA-1008, complète avec un pistolet léger (à l'extrémité du fil, sous un couvercle en plastique transparent), un briquet et un cendrier.

Contexte

Kleinrock était le fils d'immigrés de la classe ouvrière d'Europe de l'Est et a grandi à Manhattan à l'ombre du im. George Washington [ relie le nord de Manhattan à New York et Fort Lee dans le comté de Bergen dans le New Jersey.] ]. Pendant ses études à l'école, le soir, il a pris des cours supplémentaires en génie électrique au New York City College. Entendant parler de l'opportunité d'étudier au MIT suivi d'un semestre de travail à plein temps au laboratoire de Lincoln, il l'a saisi avec joie.

Le laboratoire a été créé pour répondre aux besoins du SAGE, mais s'est depuis étendu à de nombreux autres projets de recherche, souvent indirectement liés à la défense aérienne, voire pas du tout liés à la défense. Parmi eux se trouvait le projet Barnstable Research, un concept proposé par l'Air Force pour créer une ceinture orbitale de bandes métalliques (comme des réflecteurs dipôles ) qui pourrait être utilisée comme système de communication mondial. Kleinrock a conquis l'autorité de Claude Shannon du MIT, il a donc décidé de se concentrer sur la théorie des réseaux de communication. Les recherches de Barnstable ont donné à Kleinrock la première occasion d'appliquer la théorie de l'information et la théorie des files d'attente à un réseau de données, et il a étendu cette analyse à toute une dissertation sur les réseaux de messagerie, combinant l'analyse mathématique avec des données expérimentales collectées sur des simulations exécutées sur des ordinateurs TX-2 dans des laboratoires. Lincoln. Parmi les proches collaborateurs de Kleinrock dans le laboratoire, qui utilisaient des ordinateurs pour le système de partage du temps, se trouvaient Lawrence Roberts et Ivan Sutherland , que nous rencontrerons un peu plus tard.

En 1963, Kleinrock a accepté une offre d'emploi à l'UCLA, et Liklider l'a vue comme une opportunité. Devant lui se trouvait un expert des réseaux de données travaillant à proximité de trois centres informatiques locaux: le centre informatique principal, le centre informatique de santé, le centre de données occidental (une coopérative de trente instituts qui avaient partagé l'accès à un ordinateur IBM). De plus, six instituts du centre de données occidental avaient une connexion modem à distance à l'ordinateur, et l'ordinateur System Development Corporation (SDC), parrainé par l'IPTO, n'était qu'à quelques kilomètres de Santa Monica. L'IPTO a ordonné à l'UCLA de réunir ces quatre centres comme première expérience de construction d'un réseau informatique. Plus tard, selon le plan, la communication avec Berkeley pourrait étudier les problèmes inhérents à la transmission de données à longue distance.

Malgré la situation prometteuse, le projet a échoué et le réseau n'a jamais été construit. Les directeurs des différents centres de l'UCLA ne se faisaient pas confiance et ne croyaient pas en ce projet, c'est pourquoi ils ont refusé de céder le contrôle des ressources informatiques aux utilisateurs des uns et des autres. L'IPTO n'avait pratiquement aucun moyen d'influencer cette situation, car aucun des centres de données n'a reçu d'argent de l'ARPA. Cette question politique pointe vers l'un des principaux problèmes de l'histoire d'Internet. Si vous convainquez différents participants que l'organisation de la communication entre eux et de la coopération entre les mains de toutes les parties, c'est très difficile, comment Internet est-il né? Dans les articles suivants, nous reviendrons sur ces questions plus d'une fois.

La deuxième tentative de l'IPTO de construire un réseau s'est avérée plus fructueuse, peut-être parce qu'elle était beaucoup moins étendue - il s'agissait d'un simple test expérimental. Et en 1965, un psychologue et étudiant de Liklider du nom de Tom Marill a quitté le laboratoire de Lincoln pour essayer de gagner de l'argent sur le battage médiatique sur les ordinateurs interactifs, démarrant sa propre entreprise pour fournir un accès partagé. Cependant, sans gagner un nombre suffisant de clients rémunérés, il a commencé à chercher d'autres sources de revenus et a finalement proposé à l'IPTO de l'embaucher pour effectuer des recherches sur les réseaux informatiques. Le nouveau directeur de l'IPTO, Ivan Sutherland, a décidé de s'associer à une grande entreprise réputée comme ballast et a sous-traité Maryll par le biais du laboratoire de Lincoln. Côté laboratoire, un autre ancien collègue de Kleinrock, Lawrence (Larry) Roberts, a été désigné pour diriger le projet.

Roberts, étudiant au MIT, était apte à travailler avec l'ordinateur TX-0 construit par le laboratoire Lincoln. Il s'est assis fasciné pendant des heures devant l'écran de la console rougeoyante et a finalement écrit un programme qui reconnaissait (mal) les caractères manuscrits à l'aide de réseaux de neurones. Comme Kleinrock, il a finalement commencé à travailler au laboratoire pour des études supérieures, résolvant des tâches liées à l'infographie et à la vision par ordinateur, par exemple, la reconnaissance faciale et la génération d'images en trois dimensions, sur un TX-2 plus grand et plus puissant.

Pendant la majeure partie de 1964, Roberts s'est concentré principalement sur l'imagerie. Et puis il a rencontré Lick. En novembre de la même année, il a assisté à une conférence sur l'avenir des ordinateurs, parrainée par l'Air Force, et tenue dans un sanatorium de source chaude à Homestead, en Virginie-Occidentale. Là, jusque tard dans la nuit, il s'est entretenu avec d'autres participants à la conférence et, pour la première fois, il a entendu Lick présenter son idée d'un réseau intergalactique. Roberts quelque chose remuait dans sa tête - il a fait un excellent travail avec le traitement de l'infographie, mais, en fait, était limité à un seul ordinateur TX-2. Même s'il pouvait partager son logiciel, personne d'autre ne pouvait l'utiliser, car personne n'avait l'équipement équivalent pour le faire fonctionner. La seule façon d'étendre l'influence de son travail pour lui était d'en parler dans des articles scientifiques, dans l'espoir que quelqu'un puisse les reproduire ailleurs. Il a décidé que Lick avait raison - le réseau était exactement la prochaine étape qui devait être faite pour accélérer la recherche dans le domaine de la technologie informatique.

Et Roberts a fini par travailler avec Marill, essayant de connecter le TX-2 du laboratoire de Lincoln via une ligne téléphonique à travers le pays à un ordinateur SDC à Santa Monica, en Californie. Dans un projet pilote, comme s'ils avaient été copiés à partir du mémo de Lick sur le «réseau intergalactique», ils prévoyaient de faire interrompre le travail du TX-2 au milieu des calculs, d'utiliser le numéroteur automatique pour appeler le SDC Q-32, d'exécuter le programme multiplicateur de matrice sur cet ordinateur, puis continuer les calculs initiaux en utilisant sa réponse.

En plus de l'utilisation significative d'une technologie coûteuse et avancée afin de transmettre les résultats d'une opération mathématique simple à travers tout le continent, il convient de noter la vitesse terriblement faible de ce processus en raison de l'utilisation du réseau téléphonique. Pour effectuer un appel, il était nécessaire d'établir une connexion dédiée entre l'appelant et la personne appelée, qui passait généralement par plusieurs centraux téléphoniques différents. En 1965, presque tous étaient électromécaniques (cette année, AT&T a lancé la première station tout électrique à Sakasuna, New Jersey). Les aimants déplaçaient les barres métalliques d'un endroit à un autre pour assurer le contact dans chacun des nœuds. L'ensemble du processus a pris plusieurs secondes, au cours desquelles le TX-2 n'a eu qu'à s'asseoir et attendre. De plus, les lignes, parfaitement adaptées aux conversations, étaient trop bruyantes pour transmettre des bits individuels et offraient une bande passante très faible (quelques centaines de bits par seconde). Un réseau interactif intergalactique vraiment efficace nécessitait une approche différente.

L'expérience Merrill-Roberts n'a pas démontré le caractère pratique ou l'utilité du réseau longue distance, ne montrant que ses performances théoriques. Mais c'était suffisant.

Solution

Au milieu de 1966, Robert Taylor est devenu le nouveau troisième directeur de l'IPTO, après Ivan Sutherland. Il était un étudiant de Liklider, également psychologue, et a rejoint l'IPTO parce qu'il avait auparavant administré la recherche en informatique à la NASA. Apparemment, presque immédiatement à son arrivée, Taylor a décidé qu'il était temps de réaliser le rêve d'un réseau intergalactique; c'est lui qui a lancé le projet qui a donné naissance à ARPANET.

L'argent de l'ARPA coulait toujours, alors Taylor n'a eu aucun problème à obtenir un financement supplémentaire de son patron, Charles Herzfeld. Cependant, cette décision comportait un risque d'échec important. Outre le fait qu'en 1965, il y avait assez peu de lignes reliant les extrémités opposées du pays, personne n'avait auparavant essayé de faire quelque chose de similaire à ARPANET. Vous pouvez vous souvenir d'autres premières expériences dans la création de réseaux informatiques. Par exemple, Princeton et Carnegie Mallon ont augmenté la grille des ordinateurs à accès partagé à la fin des années 1960 avec IBM. La principale différence de ce projet était son homogénéité - il utilisait exactement les mêmes ordinateurs matériels et logiciels.

ARPANET, en revanche, devrait faire face à la diversité. Au milieu des années 60, l'IPTO a financé plus de dix organisations, chacune disposant d'un ordinateur, qui travaillaient toutes sur différents équipements et avec différents logiciels. La possibilité de partager des logiciels était rarement même entre différents modèles du même fabricant - ils ont décidé de le faire uniquement avec la dernière ligne d'IBM System / 360.

La variété des systèmes était un risque qui ajoutait à la fois une complexité technique considérable au développement du réseau et la possibilité de partager des ressources à la manière de Liklider. Par exemple, à l'Université de l'Illinois à l'époque, un énorme superordinateur ILLIAC IV a été construit avec de l'argent ARPA. Il semblait peu probable à Taylor que les utilisateurs locaux d'Urbana-Campaign puissent utiliser pleinement les ressources de cette énorme machine. Même les systèmes à une échelle beaucoup plus modeste - TX-2 au laboratoire Lincoln et Sigma-7 à UCLA - ne pouvaient généralement pas partager de logiciels entre eux en raison d'incompatibilités fondamentales. La capacité de surmonter ces limitations en obtenant un accès direct au logiciel d'un nœud tandis que dans un autre était attrayante.

Dans un article décrivant cette expérience de réseau, Marill et Roberts ont suggéré qu'un tel échange de ressources conduirait à quelque chose comme un avantage comparatif ricardien pour les nœuds de calcul:

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Taylor avait une autre motivation pour mettre en place un réseau de partage de ressources. L'achat d'un nouvel ordinateur pour chaque nouveau nœud IPTO qui avait toutes les fonctionnalités dont les chercheurs pourraient avoir besoin sur ce nœud était coûteux, et comme les nouveaux nœuds ont été ajoutés au portefeuille IPTO, le budget a augmenté dangereusement. En reliant tous les systèmes financés par l'IPTO en un seul réseau, il sera possible de fournir aux nouveaux bénéficiaires de subventions des ordinateurs plus modestes, voire de ne pas les acheter du tout. Ils pouvaient utiliser la puissance informatique dont ils avaient besoin sur des sites distants avec un excès de ressources, et l'ensemble du réseau fonctionnerait comme un réservoir public de logiciels et de matériel.

Après avoir lancé le projet et obtenu son financement, la dernière contribution importante de Taylor à ARPANET a été le choix de la personne qui s’engagera directement dans le développement du système et veillera à sa mise en œuvre. Le choix évident était Roberts. Ses compétences en ingénierie ne faisaient aucun doute, il était déjà un membre respecté de la communauté de recherche de l'IPTO et il était l'une des rares personnes ayant une réelle expérience dans la conception et la construction de réseaux informatiques fonctionnant sur de longues distances. Ainsi, à l'automne 1966, Taylor a appelé Roberts et lui a demandé de venir du Massachusetts pour travailler sur l'ARPA à Washington.

Mais c'était difficile de le séduire. De nombreux dirigeants universitaires de l'IPTO étaient sceptiques quant au règne de Robert Taylor, le considérant léger. Oui, Liklider était également psychologue, n'avait pas de diplôme d'ingénieur, mais au moins il avait un doctorat et certains mérites en tant que père fondateur des ordinateurs interactifs. Taylor était une personne inconnue titulaire d'une maîtrise. Comment peut-il gérer le travail technique complexe de la communauté IPTO? Roberts faisait également partie de ces sceptiques.

Mais la combinaison de carottes et de bâtons a fait l'affaire (la plupart des sources soulignent la prédominance des fouets en l'absence de pain d'épices). D'une part, Taylor a exercé une certaine pression sur la tête de Roberts au laboratoire Lincoln, lui rappelant que la majeure partie du financement du laboratoire provient désormais de l'ARPA, et qu'il devrait donc convaincre Roberts des avantages de cette proposition. D'un autre côté, Taylor a proposé à Roberts le titre récemment établi de «scientifique principal», qui relèvera directement du directeur adjoint de l'ARPA par l'intermédiaire de Taylor, et deviendra également le successeur de Taylor en tant que directeur. Dans ces conditions, Roberts a accepté de reprendre le projet ARPANET. Le moment est venu de concrétiser l'idée de partager les ressources.

Quoi d'autre à lire

• Janet Abbate, Inventer l'Internet (1999)
• Katie Hafner et Matthew Lyon, Where Wizards Stay Up Late (1996)
• Arthur Norberg et Julie O'Neill, Transforming Computer Technology: Information Processing for the Pentagon, 1962-1986 (1996)
• M. Mitchell Waldrop, The Dream Machine: JCR Licklider and the Revolution That Made Computing Personal (2001)