Historique Internet: ARPANET - Sous-réseau

Avec l'aide d'ARPANET, Robert Taylor et Larry Roberts allaient réunir de nombreux instituts de recherche différents, chacun disposant de son propre ordinateur, pour les logiciels et le matériel dont il était entièrement responsable. Cependant, le logiciel et le matériel du réseau lui-même étaient situés dans une région centrale brumeuse et n'appartenaient à aucun de ces endroits. Entre 1967 et 1968, Roberts, chef du projet de réseau de l'Office des technologies de traitement de l'information (IPTO), devait déterminer qui devait construire et entretenir le réseau, et où devaient se situer les frontières entre le réseau et les institutions.

Sceptiques

Le problème de la structuration des réseaux est au moins aussi politique que technique. Les directeurs de recherche de l'ARPA n'ont généralement pas approuvé l'idée d'ARPANET. Certains ont clairement démontré tout manque de désir de rejoindre le réseau à tout moment; peu d'entre eux étaient enthousiastes. Chaque centre devra faire de sérieux efforts pour permettre à d'autres d'utiliser leur ordinateur très cher et très rare. Cette fourniture d'accès fait apparaître des lacunes évidentes (perte d'une ressource précieuse), tandis que ses avantages potentiels restent vagues et vagues.

Le même scepticisme quant au partage des ressources a été inondé par le projet de réseau de l'Université de Californie à Los Angeles il y a plusieurs années. Cependant, dans ce cas, l'ARPA disposait d'un effet de levier beaucoup plus important, car elle payait directement toutes ces précieuses ressources informatiques et continuait de garder la main sur tous les flux de trésorerie des programmes de recherche connexes. Et bien qu'aucune menace directe n'ait été faite, aucun «pas que» ait été exprimé, la situation était extrêmement claire - d'une manière ou d'une autre, mais l'ARPA allait construire son réseau pour combiner les machines qui, en pratique, lui appartenaient encore.

Le moment a mûri lors d'une réunion de chefs de file scientifiques à Ett Arbour dans le Michigan, au printemps 1967. Roberts a présenté son plan de création d'un réseau reliant divers ordinateurs dans chacun des centres. Il a annoncé que chaque dirigeant fournirait à son ordinateur local un logiciel réseau spécial qu'il utiliserait pour appeler d'autres ordinateurs sur le réseau téléphonique (c'était avant que Roberts ne connaisse l'idée de la commutation de paquets ). La réponse a été la controverse et les craintes. Parmi les moins enclins à mettre en œuvre cette idée figuraient les plus grands centres dans lesquels travaillaient déjà de grands projets parrainés par l'IPTO, dont le principal était le MIT. Les chercheurs du MIT, baignés par l'argent reçu pour développer le système de partage du temps du projet MAC et le laboratoire d'intelligence artificielle, n'ont pas vu d'avantages pour eux-mêmes à partager leurs ressources bien méritées avec n'importe quel riffraff de l'ouest.

Et, quel que soit leur statut, chaque centre chérissait ses propres idées. Chacun avait ses propres programmes et équipements uniques, et il était difficile de comprendre comment ils pouvaient au moins établir la connexion la plus simple les uns avec les autres, sans parler d'une véritable collaboration. Le simple fait d'écrire et d'exécuter des programmes réseau pour leur machine leur demandera beaucoup de temps et de ressources informatiques.

Ironique, mais étonnamment approprié était le fait que la solution à ces problèmes sociaux et techniques, adoptée par Roberts, provenait de Wes Clark, un homme qui détestait le partage du temps et les réseaux. Clark, partisan de l'idée fantaisiste de donner un ordinateur personnel à chaque personne, n'allait absolument pas partager de ressources informatiques avec qui que ce soit et a gardé son propre campus, l'Université de Washington à Saint-Louis, loin du réseau ARPANET pendant de nombreuses années encore. Il n'est donc pas surprenant que ce soit lui qui ait développé le projet de réseau, qui n'ajoute pas une charge significative aux ressources informatiques de chacun des centres, et n'exige pas que chacun consacre de l'énergie à la création de logiciels spéciaux.

Clark a suggéré de placer dans chacun des centres un mini-ordinateur qui traite toutes les fonctions directement liées au réseau. Chaque centre n'avait qu'à comprendre comment se connecter à son assistant local (qui sera plus tard appelé processeurs de messages d'interface, ou IMP ), qui envoyait ensuite le message le long de l'itinéraire souhaité afin qu'il atteigne l'IMP correspondant à l'emplacement de réception. En substance, il a suggéré que l'ARPA distribue des ordinateurs gratuits supplémentaires à chaque centre qui prendra en charge la plupart des ressources du réseau. À une époque où les ordinateurs étaient encore rares et très chers, cette proposition était impudente. Cependant, à ce moment-là, des mini-ordinateurs ont commencé à apparaître, ne coûtant que quelques dizaines de milliers de dollars, au lieu de plusieurs centaines, et en conséquence, la proposition s'est avérée réalisable en principe (au final, chaque IMP a coûté 45000 $, soit environ 314000 $ en argent d'aujourd'hui).

L'approche IMP, qui a atténué les inquiétudes des chefs de file académiques concernant la charge du réseau sur leur puissance de calcul, a également abordé un autre problème politique, l'ARPA. Contrairement aux autres projets d'agence de l'époque, le réseau ne se limite pas à un seul centre de recherche où il sera dirigé par un seul chef. Et l'ARPA elle-même n'avait pas la capacité de créer et de gérer directement et indépendamment un projet technique à grande échelle. Elle devrait embaucher des sociétés tierces pour cela. La présence d'IMP a clairement défini la responsabilité entre un réseau contrôlé par un agent externe et un ordinateur à contrôle local. L'entrepreneur contrôlerait les IMP et tout le reste, et les centres resteraient responsables du matériel et des logiciels sur leurs propres ordinateurs.

IMP

Après cela, Roberts devait choisir cet entrepreneur. L'approche à l'ancienne de Liklider consistant à séduire les offres d'un cher chercheur ne convenait pas directement dans ce cas. Le projet devait être mis aux enchères publiques, comme tout autre contrat gouvernemental.

Ce n'est qu'en juillet 1968 que Roberts put régler les derniers détails de l'offre. Environ six mois se sont écoulés depuis la mise en place de la dernière pièce technique du puzzle, lors d'une conférence à Gatlinburg, ils ont parlé d'un système de commutation de paquets. Les deux plus grands fabricants d'ordinateurs, Control Data Corporation (CDC) et International Business Machines (IBM), ont immédiatement refusé de participer car ils ne disposaient pas de mini-ordinateurs bon marché adaptés au rôle d'IMP.


Honeywell DDP-516

Parmi les participants restants, la majorité a choisi le nouveau DDP-516 d' Honeywell, bien que certains aient eu tendance à privilégier le Digital PDP-8 . L'option d'Honeywell était particulièrement intéressante car elle avait une interface d'E / S spécialement conçue pour les systèmes en temps réel pour des applications telles que le contrôle d'unités industrielles. Pour les communications, bien sûr, une précision appropriée était également requise - si l'ordinateur manquait un message entrant alors qu'il était occupé à d'autres tâches, il n'y avait pas de deuxième chance de l'attraper.

Vers la fin de l'année, considérant sérieusement la candidature de Raytheon, Roberts confia cette tâche à une entreprise de Cambridge en pleine croissance fondée par Bolt, Beranek et Newman. L'arbre généalogique de l'informatique interactive à cette époque était extrêmement incarné, et Roberts pourrait être blâmé pour le népotisme d'avoir choisi BBN. Liklider a apporté l'informatique interactive à BBN avant de devenir le premier directeur de l'IPTO, semer les graines de son réseau intergalactique et éduquer des gens comme Roberts. Sans l'influence de Lika, l'ARPA et BBN ne seraient pas intéressés ou en mesure de servir le projet ARPANET. De plus, un élément clé de l'équipe constituée par BBN pour créer un réseau basé sur IMP est venu directement ou indirectement des laboratoires de Lincoln: Frank Hart (chef d'équipe), Dave Walden, Will Crowther et North Ornstein. C'est dans les laboratoires que Roberts lui-même était aux études supérieures, et c'est là que la collision accidentelle de Lick avec Wes Clark a suscité son intérêt pour les ordinateurs interactifs.

Mais, bien que cette situation ait pu ressembler à un complot, en fait, l'équipe BBN était également bien adaptée pour travailler en temps réel, comme le Honeywell 516. À Lincoln, ils ont travaillé sur des ordinateurs connectés à des systèmes radar - c'est un autre exemple d'une application dans laquelle les données n'attendront pas que l'ordinateur soit prêt. Hart, par exemple, a travaillé sur l'ordinateur Whirlwind en tant qu'étudiant dans les années 1950, a rejoint le projet SAGE et a passé un total de 15 ans dans les laboratoires Lincoln. Ornstein a travaillé sur le protocole croisé SAGE, qui transmettait les données de suivi radar d'un ordinateur à un autre, et plus tard sur Wes Clark's LINC, un ordinateur conçu pour aider les scientifiques du laboratoire directement en travaillant avec des données en ligne. Crowther, maintenant mieux connu comme l'auteur du jeu textuel Colossal Cave Adventure , a passé dix ans à créer des systèmes en temps réel, y compris le terminal expérimental de Lincoln, une station de communication mobile par satellite avec un petit ordinateur qui contrôlait l'antenne et traitait les signaux entrants.


L'équipe IMP chez BBN. Frank Hart est un homme d'âge moyen. Ornstein se tient sur le bord droit, à côté de Crowther.

IMP était responsable de la compréhension et de la gestion du routage et de la remise des messages d'un ordinateur à un autre. L'ordinateur peut envoyer jusqu'à 8 000 octets à la fois à l'IMP local, avec l'adresse du destinataire. L'IMP a ensuite découpé le message en paquets plus petits qui ont été transmis indépendamment à l'IMP cible sur des lignes prenant en charge les 50 kbps loués à AT&T. L'IMP destinataire a collecté le message en morceaux et l'a remis à son ordinateur. Chaque IMP a gardé une table où il a été suivi lequel de ses voisins avait la route la plus rapide pour atteindre un objectif possible. Il a été mis à jour dynamiquement en fonction des informations reçues de ces voisins, y compris des informations indiquant que le voisin n'était pas disponible (auquel cas le délai d'envoi dans cette direction était considéré comme infini). Pour répondre aux exigences de vitesse et de débit mises en avant par Roberts pour tous ces processus de traitement, l'équipe Hart a créé du code au niveau d'une œuvre d'art. L'ensemble du programme de traitement pour IMP ne prenait que 12 000 octets; la partie qui s'occupait des tables de routage n'en occupait que 300.

L'équipe a également pris plusieurs précautions, car il n'était pas pratique d'affecter une équipe de soutien à chaque IMP sur le terrain.

Tout d'abord, ils ont équipé chaque ordinateur de dispositifs de surveillance et de contrôle à distance. En plus du redémarrage automatique qui a commencé après chaque coupure de courant, les IMP ont été programmés pour pouvoir redémarrer les voisins en leur envoyant de nouvelles versions du logiciel d'exploitation. Pour aider au débogage et à l'analyse, l'IMP pourrait, sur commande, commencer à lancer son état actuel à intervalles réguliers. En outre, IMP a attaché une partie pour chaque paquet pour le suivre, ce qui a permis d'écrire des journaux de travail plus détaillés. Avec toutes ces possibilités, de nombreux problèmes pouvaient être résolus directement à partir du bureau BBN, qui servait de centre de contrôle, à partir duquel on pouvait voir l'état de l'ensemble du réseau.

Deuxièmement, ils ont demandé à Honeywell une version militaire de l'ordinateur 516, équipée d'un boîtier épais qui le protégeait des vibrations et d'autres menaces. BBN voulait essentiellement en faire un signe de «rester à l'écart» pour les étudiants diplômés curieux, mais rien n'était assez clair pour tracer la ligne entre les ordinateurs locaux et le sous-réseau contrôlé par BBN comme ce corps blindé.

Les premières armoires renforcées de la taille d'un réfrigérateur sont arrivées à l'Université de Californie à Los Angeles (UCLA) le 30 août 1969, juste 8 mois après que BBN a reçu son contrat.

Hôtes

Roberts a décidé de démarrer le réseau avec quatre hôtes - en plus de l'UCLA, des IMP seront installés près de la côte à l'Université de Californie à Santa Barbara (UCSB), un autre au Stanford Research Institute (SRI) dans le nord de la Californie et le dernier à l'Université de l'Utah. Tous ces établissements étaient de deuxième ordre de la côte ouest, essayant de faire leurs preuves dans le domaine du calcul scientifique. Les liens familiaux ont continué à fonctionner car deux des superviseurs, Len Kleinrock de l'UCLA et Ivan Sutherland de l'Université de l'Utah, étaient également d'anciens collègues de Roberts aux laboratoires de Lincoln.

Roberts a donné aux deux hôtes des fonctionnalités supplémentaires liées au réseau. Dag Englebart du SRI en 1967 lors d'une réunion de dirigeants s'est portée volontaire pour créer un centre d'information sur le réseau. À l'aide d'un système sophistiqué de recherche d'informations en SRI, il allait créer un annuaire téléphonique ARPANET: une collecte ordonnée d'informations sur toutes les ressources disponibles sur différents nœuds, et en donner accès à tous les participants du réseau. Sur la base de l’expérience de Kleinrock dans l’analyse du trafic réseau, Roberts a désigné l’UCLA comme centre de mesure d’activité réseau (NMC). Pour Kleinrock et UCLA, ARPANET devait devenir non seulement un outil pratique, mais aussi une expérience, dont les données pouvaient être extraites et résumées afin d'appliquer les connaissances acquises pour améliorer la conception du réseau et de ses adeptes.

Mais plus important pour le développement d'ARPANET que ces deux rendez-vous, est devenu une communauté plus informelle et vague d'étudiants diplômés appelée le "Network Working Group" (NWG). Le sous-réseau d'IMP a permis à n'importe quel hôte du réseau de transmettre de manière fiable un message à un autre; L'objectif de NWG était de développer un langage commun ou un ensemble de langages que les hôtes pourraient utiliser pour communiquer. Ils les ont appelés «protocoles hôtes». Le nom "protocole", emprunté aux diplomates, a été appliqué pour la première fois aux réseaux en 1965 par Roberts et Tom Marill pour décrire à la fois le format des données et les étapes algorithmiques qui déterminent la façon dont deux ordinateurs communiquent entre eux.

Le NWG, sous la direction informelle mais factuelle de Steve Crocker de l'UCLA, a commencé à se réunir régulièrement au printemps 1969, environ six mois avant le premier IMP. Crocker est né et a grandi dans la région de Los Angeles, a fréquenté l'école Van Nice, étant du même âge que ses deux futurs collègues de NWG, Wint Cerf et John Postel. Pour enregistrer les résultats de certaines réunions du groupe, Crocker a développé l'une des pierres angulaires de la culture ARPANET (et du futur Internet), demande de commentaires [ RFC ]. Son RFC 1, publié le 7 avril 1969 et distribué à tous les futurs nœuds ARPANET par courrier classique, a rassemblé les premières discussions du groupe sur la conception de logiciels pour le protocole hôte. Dans RFC 3, Crocker a décrit le processus de conception de tous les futurs RFC très vaguement:

Les commentaires valent mieux être envoyés à temps que parfaits. Les opinions philosophiques sont acceptées sans exemples ou autres spécificités, certaines propositions ou technologies de mise en œuvre sans description introductive ou explications contextuelles, questions spécifiques sans chercher à y répondre. La longueur minimale d'une note de NWG est d'une phrase. Nous espérons faciliter l'échange de vues et les discussions sur des idées informelles.

Comme la demande de devis (RFQ), la méthode standard de demande de soumissions pour les marchés publics, la RFC a accueilli favorablement toute réaction, mais, contrairement à la RFQ, elle a également invité au dialogue. Chacune de la communauté NWG distribuée pourrait soumettre un RFC et utiliser cette opportunité pour débattre, poser une question ou critiquer une phrase précédente. Bien sûr, comme dans toute communauté, certaines opinions ont été placées au-dessus des autres et au début, l'opinion de Crocker et de son principal groupe d'associés jouissait d'une grande autorité. En juillet 1971, Crocker a quitté l'UCLA, alors qu'il était encore étudiant diplômé, pour devenir gestionnaire de programme à l'IPTO. Disposant de bourses de recherche clés de l'ARPA, il a, volontairement ou involontairement, une influence indéniable.


John Postel, Steve Crocker et Vint Cerf sont des camarades de classe et des collègues de NWG; dernières années

Le plan NWG original prévoyait l'introduction de deux protocoles. La connexion à distance (telnet) a permis à un ordinateur d'agir comme un terminal connecté au système d'exploitation d'un autre, diffusant l'environnement interactif de tout système inclus dans ARPANET avec un partage de temps de milliers de kilomètres, à n'importe quel utilisateur du réseau. Le protocole de transfert de fichiers FTP permettait à un ordinateur de transférer un fichier, par exemple, un programme utile ou un ensemble de données, vers ou depuis le stockage d'un autre système. Cependant, sur l'insistance de Roberts, le NWG a ajouté un troisième protocole de base aux deux, établissant une connexion de base entre les deux hôtes. Cela s'appelait un programme de gestion de réseau (NCP). Maintenant, le réseau avait trois niveaux d'abstraction - un sous-réseau de paquets contrôlé par IMP en bas, les communications avec l'hôte fournies par NCP au milieu, et les protocoles d'application (FTP et telnet) en haut.

Échec?

Ce n'est qu'en août 1971 que le NCP a été entièrement défini et mis en œuvre sur l'ensemble du réseau, qui à l'époque comprenait quinze nœuds. Les implémentations du protocole telnet ont rapidement suivi, et la première définition stable de FTP est apparue un an plus tard, à l'été 1972. Si vous évaluez l'état d'ARPANET pour cette période, quelques années après son lancement, il pourrait être considéré comme un échec par rapport au rêve de partager les ressources que Liklider a imaginées et mises en pratique son protégé, Robert Taylor.

Pour commencer, il était difficile de déterminer quelles ressources existent sur le réseau que vous pouvez utiliser. Le centre d'information du réseau a utilisé un modèle de participation volontaire - chaque nœud lui-même devait fournir des informations mises à jour sur la disponibilité des données et des programmes. Et même si tout le monde bénéficierait de telles actions, chaque site individuel n’était pas très motivé pour faire la publicité de ses ressources et leur donner accès, sans parler de fournir la documentation ou les consultations pertinentes. Par conséquent, la carte réseau n'a pas réussi à devenir un répertoire réseau. Sa fonction la plus importante au cours des premières années a probablement été d'héberger électroniquement un ensemble croissant de RFC.

Même si, disons, Alice de l'UCLA était au courant de la disponibilité d'une ressource utile dans le MIT, un obstacle plus sérieux est apparu. Telnet a autorisé Alice à l'écran de connexion dans le MIT, mais pas plus. Pour qu'Alice ait vraiment accès à un programme du MIT, elle a d'abord dû conclure un accord avec le MIT hors ligne afin qu'ils s'inscrivent à son compte sur leur ordinateur, ce qui exigeait généralement de remplir des formulaires papier dans les deux instituts et un accord de financement pour payer. utilisation des ressources informatiques MIT. Et en raison de l'incompatibilité entre le matériel et le logiciel système entre les nœuds, le transfert de fichiers n'a souvent pas beaucoup de sens, car vous ne pouvez pas exécuter seul des programmes à partir d'ordinateurs distants.

Ironiquement, le succès le plus significatif du partage de ressources n'a pas été dans le domaine du partage de temps interactif pour lequel ARPANET a été créé, mais dans le domaine du traitement de données non interactif à l'ancienne. L'UCLA a ajouté sa machine IBM 360/91 inactive pour le traitement par lots des données sur le réseau et a fourni des consultations téléphoniques pour prendre en charge les utilisateurs distants, ce qui a généré des revenus importants pour le centre informatique. ILLIAC IV, parrainé par l'ARPA, de l'Université de l'Illinois et l'ordinateur de l'ordinateur de Computer Corporation of America à Cambridge ont également trouvé des clients distants via ARPANET.

Mais tous ces projets n'étaient pas proches de la pleine utilisation du réseau. À l'automne 1971, avec 15 hôtes en ligne, le réseau dans son ensemble a transmis à travers chaque nœud une moyenne de 45 millions de bits, ou 520 bits / s, à partir des lignes louées d'AT & T avec un débit de 50000 bits / s. De plus, la majeure partie de ce trafic était du trafic de test et était générée par le centre de mesure du réseau de l'UCLA. En plus de l'enthousiasme de certains des premiers utilisateurs (par exemple, Steve Cara, qui utilisait quotidiennement le PDP-10 à l'Université de l'Utah de Palo Alto), peu de choses se sont passées dans ARPANET. Du point de vue moderne, l'événement peut-être le plus intéressant a été le lancement de la bibliothèque numérique du projet Guttenberg en décembre 1971, organisé par Michael Hart, étudiant à l'Université de l'Illinois.

Mais bientôt ARPANET a sauvé le troisième protocole d'application d'une charge de décomposition - une petite chose appelée e-mail.

Quoi d'autre à lire

• Janet Abbate, Inventing the Internet (1999);
Katie Hafner et Matthew Lyon, Where Wizards Stay Up Late: The Origins of Internet (1996)