História da Internet: ARPANET - A origem

Em meados da década de 1960, os primeiros sistemas de computação com compartilhamento de tempo geralmente repetiam a história inicial dos primeiros comutadores telefônicos. Os empresários criaram essas opções para permitir que os assinantes usassem os serviços de táxi, médico ou corpo de bombeiros. No entanto, os assinantes logo descobriram que os comutadores locais são igualmente adequados para se comunicar e socializar uns com os outros. Da mesma forma, os sistemas de compartilhamento de tempo, criados primeiro para que os usuários pudessem "chamar" o poder da computação, logo se transformaram em comutadores de serviços públicos com um sistema de mensagens integrado. Na próxima década, os computadores passarão pelo próximo estágio na história do telefone - o surgimento da interconexão de comutadores, formando redes regionais e de longa distância.

Protoset

A primeira tentativa de combinar vários computadores em um todo maior e coerente foi o projeto de uma rede de computadores interativos SAGE , um sistema de defesa aérea americano. Como cada um dos 23 centros de controle do SAGE cobria uma área geográfica específica, era necessário um mecanismo para transmitir as trilhas de radar de um centro para outro, nos casos em que uma aeronave estrangeira cruzava a fronteira entre essas áreas. Os desenvolvedores do SAGE classificaram essa tarefa de “cruzamento de informações” e a resolveram criando linhas de dados baseadas em linhas telefônicas dedicadas da AT&T estendidas entre todos os centros de controle vizinhos. Ronald Enticnap, que fazia parte de uma pequena delegação das Forças Armadas Reais enviada à SAGE, liderou o desenvolvimento e a implementação desse subsistema. Infelizmente, não encontrei uma descrição detalhada do sistema "inter-coloquial", mas, obviamente, o computador em cada um dos centros de controle determinou o momento em que a faixa no radar passou para outro setor e enviou suas notas por linha telefônica ao computador do setor onde ele poderia recebê-lo. operador rastreando o terminal lá.

O sistema SAGE precisava converter dados digitais em um sinal analógico de uma linha telefônica (e depois voltar para a estação receptora) e, portanto, a AT&T teve a oportunidade de desenvolver um modem Bell 101 (ou conjunto de dados, como era chamado inicialmente), capaz de transmitir modestos 110 bits por segundo. Mais tarde, esse dispositivo foi chamado de modem , por sua capacidade de modular um sinal de telefone analógico usando um conjunto de dados digitais de saída e desmodular bits de uma onda de entrada.


Conjunto de dados Bell 101

Assim, o SAGE lançou uma importante base técnica para redes de computadores posteriores. No entanto, a primeira rede de computadores, cujo legado foi longo e influente o suficiente, foi a rede com o nome, conhecido hoje: ARPANET. Ao contrário do SAGE, ele combinava um conjunto diversificado de computadores, tanto com o compartilhamento de tempo do usuário quanto com o processamento em lote de dados, cada um com seu próprio conjunto especial de programas. A rede foi concebida como universal em escala e operação e tinha que satisfazer todas as necessidades do usuário. O projeto foi financiado pelo Escritório de Técnicas de Processamento de Informações (IPTO), liderado pelo diretor Robert Taylor , que era o departamento de pesquisa em computadores do ARPA. Mas a própria idéia dessa rede surgiu com o primeiro diretor desse departamento, Joseph Karl Robnett Liklider.

Idéia

Como aprendemos anteriormente , Liklider, ou "Lik" para seus colegas, era psicólogo por formação. No entanto, quando ele trabalhou com sistemas de radar no laboratório Lincoln no final da década de 1950, ficou fascinado por computadores interativos. Essa paixão o levou a financiar algumas das primeiras experiências em computadores com acesso compartilhado, quando em 1962 ele se tornou diretor do recém-formado IPTO.

Até então, ele já estava sonhando com a possibilidade de vincular computadores interativos isolados a uma superestrutura maior. Em seu trabalho de 1960 sobre a "simbiose entre homem e computador", ele escreveu:

Parece razoável imaginar um "centro de pensamento" que possa incorporar as funções das bibliotecas modernas e os supostos avanços no campo de armazenamento e recuperação de informações, bem como as funções simbióticas descritas acima neste artigo. Essa imagem é facilmente dimensionada em uma rede desses centros, unida por linhas de banda larga e acessível a usuários individuais por meio de linhas telefônicas alugadas.

Assim como o TX-2 despertou a paixão de Lick por computadores interativos, o SAGE pode ter solicitado que ele imaginasse como vários centros de computação interativos poderiam ser conectados e fornecer algo como uma rede telefônica para serviços inteligentes. De onde veio essa idéia, Lick começou a espalhá-la pela comunidade de pesquisa criada por ele no IPTO, e a mais famosa dessas mensagens foi um memorando datado de 23 de abril de 1963, endereçado a “Membros e departamentos da rede de computadores intergaláctica”, ou seja, vários pesquisadores que receberam financiamento do IPTO para acesso ao computador com compartilhamento de tempo e outros projetos de computação.

A nota parece bagunçada e caótica, claramente ditada em tempo real e não editada. Portanto, para entender o que exatamente Lik queria dizer sobre redes de computadores, é preciso pensar um pouco. No entanto, alguns pontos são destacados imediatamente. Primeiro, Lick disse que os "vários projetos" financiados pelo IPTO na verdade pertencem a "uma área". Depois disso, ele discute a necessidade de alocar dinheiro e projetos para maximizar os benefícios desta empresa, uma vez que, entre a rede de pesquisadores "para alcançar o progresso, todo pesquisador ativo precisa de uma base de software e equipamentos mais complexos e abrangentes do que podem criar em um período de tempo razoável". Leek conclui que alcançar essa eficácia global requer algumas concessões e sacrifícios pessoais.

Então ele começa a discutir em detalhes as redes de computadores (e não as sociais). Ele escreve sobre a necessidade de algum tipo de linguagem de gerenciamento de rede (o que mais tarde será chamado de protocolo) e seu desejo de um dia ver a rede de computadores do IPTO, consistindo em “pelo menos quatro computadores grandes, possivelmente seis a oito computadores pequenos, e uma grande variedade unidades de disco e fita magnética - para não mencionar consoles remotos e estações de teletipo. ” Por fim, ele descreve em várias páginas um exemplo concreto de como a interação com essa rede de computadores pode se desenvolver no futuro. Lik imagina uma situação em que ele analisa alguns dados experimentais. "O problema", ele escreve, "é que eu não tenho um programa decente para criar gráficos. Existe um programa adequado em algum lugar do sistema? Usando a doutrina do domínio da rede, primeiro entrevisto o computador local e depois outros centros. Suponha que eu trabalhe no SDC e que encontre um programa aparentemente adequado em disco em Berkeley. " Ele pede à rede a execução desse programa, assumindo que "com um sistema complexo de gerenciamento de rede, não preciso decidir se transfere dados para que os programas os processem em outro lugar ou faça o download dos programas para mim mesmo e execute-os para trabalhar com meus dados".

Juntos, esses fragmentos de idéias abrem um esquema maior concebido por Liklider: primeiro, para compartilhar certas especialidades e áreas de conhecimento entre os pesquisadores que recebem financiamento do IPTO, e depois construir com base nessa comunidade social uma rede física de computadores do IPTO. Essa manifestação física da “causa comum” do IPTO permitirá que os pesquisadores compartilhem conhecimento e obtenham os benefícios de hardware e software especializados em cada estação de trabalho. Dessa forma, o IPTO será capaz de evitar duplicação desnecessária, enquanto aprimora os recursos de cada dólar de financiamento, dando a cada pesquisador de todos os projetos do IPTO acesso a uma gama completa de recursos de computação.

Essa ideia de compartilhar recursos entre membros da comunidade de pesquisa por meio de uma rede de comunicações lançou sementes no IPTO, que surgiu vários anos depois na forma da ARPANET.

Apesar de seu passado militar, a ARPANET, que apareceu no Pentágono, não tinha justificativa militar. Diz-se às vezes que essa rede foi desenvolvida como uma rede de comunicações militares capaz de sobreviver a um ataque nuclear. Como veremos mais adiante, existe uma conexão indireta entre a ARPANET e um projeto anterior com esse objetivo, e os executivos da ARPA conversavam periodicamente sobre "sistemas fortificados" para justificar a existência de sua rede perante o Congresso ou o Secretário de Defesa. Mas, de fato, o IPTO criou a ARPANET exclusivamente para suas necessidades internas, para apoiar uma comunidade de pesquisadores - a maioria dos quais não poderia justificar sua atividade trabalhando para fins de defesa.

Enquanto isso, na época do lançamento de seu famoso memorando, Lyclider já havia começado a planejar o germe de sua rede intergaláctica, cujo diretor seria Leonard Kleinrock, da Universidade da Califórnia em Los Angeles (UCLA).


Console para SAGE modelo OA-1008, completo com uma pistola leve (no final do fio, sob uma tampa de plástico transparente), um isqueiro e um cinzeiro.

Antecedentes

Kleinrock era filho de imigrantes da classe trabalhadora do Leste Europeu e cresceu em Manhattan à sombra dos im. George Washington [ conecta o norte de Manhattan, na cidade de Nova York, e Fort Lee, no condado de Bergen, em Nova Jersey.] ] Enquanto estudava na escola, à noite, ele teve aulas adicionais de engenharia elétrica no New York City College. Ao ouvir a oportunidade de estudar no MIT, seguido de um semestre de trabalho em tempo integral no laboratório de Lincoln, ele se alegrou com isso.

O laboratório foi criado para atender às necessidades do SAGE, mas desde então se espalhou para muitos outros projetos de pesquisa, muitas vezes relacionados indiretamente à defesa aérea, se é que estão relacionados à defesa. Entre eles, estava o projeto Barnstable Research, um conceito proposto pela Força Aérea para criar um cinto orbital de tiras de metal (como refletores dipolo ) que poderia ser usado como um sistema de comunicação global. Kleinrock conquistou a autoridade de Claude Shannon do MIT, então ele decidiu se concentrar na teoria das redes de comunicação. A pesquisa de Barnstable deu a Kleinrock a primeira oportunidade de aplicar a teoria da informação e a teoria das filas a uma rede de dados, e ele expandiu essa análise para toda uma dissertação sobre redes de mensagens, combinando análise matemática com dados experimentais coletados de simulações em computadores TX-2 em laboratórios Lincoln. Entre os colaboradores próximos de Kleinrock no laboratório, que usavam computadores para o sistema de compartilhamento de tempo, estavam Lawrence Roberts e Ivan Sutherland , que conheceremos um pouco mais tarde.

Em 1963, Kleinrock aceitou uma oferta de emprego na UCLA e a Liklider a viu como uma oportunidade. À sua frente, havia um especialista em redes de dados que trabalhava próximo a três centros de computadores locais: o principal centro de computadores, o centro de saúde, o centro de dados ocidental (uma cooperativa de trinta institutos que compartilhavam acesso a um computador IBM). Além disso, seis institutos do data center ocidental possuíam uma conexão remota por modem ao computador, e o computador patrocinado pela IPTO, System Development Corporation (SDC), ficava a poucos quilômetros de Santa Mônica. O IPTO ordenou que a UCLA reunisse esses quatro centros como o primeiro experimento na construção de uma rede de computadores. Mais tarde, de acordo com o plano, a comunicação com Berkeley poderia estudar os problemas inerentes à transmissão de dados a longa distância.

Apesar da situação promissora, o projeto falhou e a rede nunca foi construída. Os diretores dos vários centros da UCLA não confiavam um no outro e não acreditavam nesse projeto, motivo pelo qual se recusaram a abrir mão do controle dos recursos de computação dos usuários uns dos outros. O IPTO praticamente não teve influência para influenciar essa situação, já que nenhum dos data centers recebeu dinheiro do ARPA. Essa questão política aponta para uma das principais questões da história da Internet. Se você convence diferentes participantes de que a organização da comunicação entre eles e a cooperação está nas mãos de todas as partes, é muito difícil, como surgiu a Internet? Nos artigos a seguir, retornaremos a essas perguntas mais de uma vez.

A segunda tentativa do IPTO de construir uma rede provou ser mais bem-sucedida, talvez por ser muito menos extensa - era um teste experimental simples. E em 1965, um psicólogo e estudante de Liklider chamado Tom Marill deixou o laboratório Lincoln para tentar ganhar dinheiro com o hype sobre computadores interativos, iniciando seu próprio negócio para fornecer acesso compartilhado. No entanto, sem conquistar um número suficiente de clientes pagos, ele começou a procurar outras fontes de renda e, no final, ofereceu à IPTO o contratação para realizar pesquisas em redes de computadores. O novo diretor do IPTO, Ivan Sutherland, decidiu fazer parceria com uma empresa grande e respeitável como lastro e subcontratou Maryll através do laboratório de Lincoln. No lado do laboratório, outro colega de Kleinrock, Lawrence (Larry) Roberts, foi designado para liderar o projeto.

Roberts, como estudante do MIT, era adepto de trabalhar com o computador TX-0 construído pelo laboratório Lincoln. Ele ficou fascinado por horas em frente à tela brilhante do console e acabou escrevendo um programa que (mal) reconhecia caracteres manuscritos usando redes neurais. Como Kleinrock, ele finalmente começou a trabalhar no laboratório para estudos de pós-graduação, resolvendo tarefas relacionadas à computação gráfica e visão computacional, por exemplo, reconhecimento facial e geração de imagens tridimensionais, em um TX-2 maior e mais poderoso.

Durante a maior parte de 1964, Roberts se concentrou principalmente em imagens. E então ele se encontrou com Lick. Em novembro daquele ano, ele participou de uma conferência sobre o futuro dos computadores, patrocinada pela Força Aérea, e realizada em um sanatório de águas termais em Homestead, West Virginia. Lá, até altas horas da noite, ele conversou com outros participantes da conferência e, pela primeira vez, ouviu Lick apresentar sua idéia de uma rede intergaláctica. Roberts mexeu com sua cabeça - ele fez um ótimo trabalho com o processamento de gráficos de computador, mas, de fato, estava limitado a um único computador TX-2. Mesmo se ele pudesse compartilhar seu software, ninguém mais poderia usá-lo, pois ninguém tinha o equipamento equivalente para executá-lo. A única maneira de expandir a influência de seu trabalho para ele era falar sobre eles em artigos científicos, na esperança de que alguém pudesse reproduzi-los em outro lugar. Ele decidiu que Lick estava certo - a rede era exatamente o próximo passo a ser feito para acelerar a pesquisa no campo da tecnologia da computação.

E Roberts acabou trabalhando com Marill, tentando conectar o TX-2 do laboratório de Lincoln através de uma linha telefônica em todo o país a um computador SDC em Santa Monica, Califórnia. Em um projeto piloto, como se copiado do memorando de Lick na “rede intergaláctica”, eles planejavam fazer o TX-2 interromper o trabalho no meio dos cálculos, usar o discador automático para ligar para o SDC Q-32, executar o programa multiplicador de matriz no computador e depois continue os cálculos iniciais usando sua resposta.

Além do uso significativo de tecnologia cara e avançada, a fim de transmitir os resultados de uma operação matemática simples em todo o continente, é importante notar a velocidade terrivelmente baixa desse processo devido ao uso da rede telefônica. Para fazer uma ligação, era necessário estabelecer uma conexão dedicada entre o chamador e a pessoa chamada, que geralmente passava por várias trocas telefônicas diferentes. Em 1965, quase todos eram eletromecânicos (este ano, a AT&T lançou a primeira estação totalmente elétrica em Sakasuna, Nova Jersey). Os ímãs moviam as barras de metal de um lugar para outro para fornecer contato em cada um dos nós. Todo o processo levou vários segundos, durante os quais o TX-2 apenas teve que sentar e esperar. Além disso, as linhas, perfeitamente adaptadas para conversas, eram muito barulhentas para transmitir bits individuais e forneciam largura de banda muito baixa (algumas centenas de bits por segundo). Uma rede interativa intergalática verdadeiramente eficaz exigia uma abordagem diferente.

O experimento Merrill-Roberts não demonstrou a praticidade ou utilidade da rede de longa distância, mostrando apenas sua operacionalidade teórica. Mas isso foi o suficiente.

Solução

Em meados de 1966, Robert Taylor tornou-se o novo terceiro diretor do IPTO, seguindo Ivan Sutherland. Ele era aluno de Liklider, também psicólogo, e ingressou no IPTO porque já havia administrado pesquisas em ciência da computação na NASA. Aparentemente, quase imediatamente após a chegada, Taylor decidiu que era hora de realizar o sonho de uma rede intergaláctica; foi ele quem lançou o projeto que gerou a ARPANET.

O dinheiro do ARPA ainda estava fluindo, então Taylor não teve problemas em obter financiamento extra de seu chefe, Charles Herzfeld. No entanto, esta decisão teve um risco significativo de falha. Além do fato de que em 1965 havia poucas linhas conectando os extremos opostos do país, ninguém havia tentado fazer algo semelhante à ARPANET. Você pode se lembrar de outros experimentos iniciais na criação de redes de computadores. Por exemplo, Princeton e Carnegie Mallon aumentaram a grade de computadores de acesso compartilhado no final da década de 1960 com a IBM. A principal diferença deste projeto foi sua homogeneidade - ele usou exatamente os mesmos computadores de hardware e software.

A ARPANET, por outro lado, teria que lidar com a diversidade. Em meados da década de 1960, o IPTO financiou mais de dez organizações, cada uma delas com um computador, todas trabalhando em equipamentos diferentes e com softwares diferentes. A capacidade de compartilhar software raramente era mesmo entre diferentes modelos do mesmo fabricante - eles decidiram fazer isso apenas com a última linha do IBM System / 360.

A variedade de sistemas era um risco que agregava considerável complexidade técnica ao desenvolvimento da rede e a possibilidade de compartilhar recursos no estilo do Liklider. Por exemplo, na Universidade de Illinois na época, um supercomputador maciço ILLIAC IV foi construído com dinheiro da ARPA. Taylor parecia improvável que os usuários locais da Urbana-Campaign pudessem utilizar totalmente os recursos dessa enorme máquina. Mesmo sistemas em uma escala muito mais modesta - TX-2 no laboratório Lincoln e Sigma-7 na UCLA - geralmente não podiam compartilhar software entre si devido a incompatibilidades fundamentais. A capacidade de superar essas limitações, obtendo acesso direto ao software de um nó enquanto em outro era atraente.

Em um artigo descrevendo esse experimento de rede, Marill e Roberts sugeriram que essa troca de recursos levaria a uma vantagem comparativa ricardiana para os nós de computação:

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Taylor tinha outra motivação para implementar uma rede de compartilhamento de recursos. Comprar um novo computador para cada novo nó da IPTO que possuísse todos os recursos que os pesquisadores poderiam precisar nesse nó era caro e, à medida que os novos nós foram adicionados ao portfólio da IPTO, o orçamento expandiu-se perigosamente. Ao vincular todos os sistemas financiados pelo IPTO em uma rede, será possível fornecer aos destinatários mais novos os computadores mais modestos, ou mesmo nem comprá-los. Eles poderiam usar a energia do computador necessária em sites remotos com um excesso de recursos, e toda a rede funcionaria como um reservatório público de software e hardware.

Depois de lançar o projeto e garantir seu financiamento, a última contribuição significativa de Taylor para a ARPANET foi a escolha da pessoa que se envolverá diretamente no desenvolvimento do sistema e verá que ele é implementado. A escolha óbvia foi Roberts. Suas habilidades de engenharia não estavam em dúvida, ele já era um membro respeitado da comunidade de pesquisa do IPTO e era uma das poucas pessoas que tinham experiência real no design e construção de redes de computadores operando a longas distâncias. Então, no outono de 1966, Taylor ligou para Roberts e pediu que ele viesse de Massachusetts para trabalhar no ARPA em Washington.

Mas foi difícil seduzi-lo. Muitos líderes acadêmicos da IPTO eram céticos em relação ao reinado de Robert Taylor, considerando-o leve. Sim, Liklider também era psicólogo, não possuía diploma de engenharia, mas pelo menos tinha doutorado e alguns méritos como um dos pais fundadores de computadores interativos. Taylor era uma pessoa desconhecida com mestrado. Como ele pode gerenciar o trabalho técnico complexo na comunidade do IPTO? Roberts também estava entre esses céticos.

Mas a combinação de cenouras e palitos fez o truque (a maioria das fontes aponta para a predominância de chicotes na ausência de pão de gengibre). Por um lado, Taylor pressionou a cabeça de Roberts no laboratório de Lincoln, lembrando-o de que a maior parte do financiamento para o laboratório agora vem do ARPA e, portanto, ele deveria convencer Roberts dos benefícios desta proposta. Por outro lado, Taylor propôs a Roberts o recentemente estabelecido título de "cientista sênior", que se reportará diretamente ao vice-diretor da ARPA através da cabeça de Taylor e também se tornará o sucessor de Taylor como diretor. Sob essas condições, Roberts concordou em assumir o projeto ARPANET. Chegou a hora de transformar a idéia de compartilhar recursos em realidade.

O que mais ler

• Janet Abbate, Inventando a Internet (1999)
• Katie Hafner e Matthew Lyon, onde os assistentes ficam acordados até tarde (1996)
• Arthur Norberg e Julie O'Neill, Transforming Computer Technology: processamento de informações para o Pentágono, 1962-1986 (1996)
• M. Mitchell Waldrop, A Máquina dos Sonhos: JCR Licklider e a Revolução que Tornou a Computação Pessoal (2001)