Histórico da Internet: ARPANET - Sub-rede

Com a ajuda da ARPANET, Robert Taylor e Larry Roberts uniram muitos institutos de pesquisa diferentes, cada um com seu próprio computador, pelo software e hardware pelos quais ele era totalmente responsável. No entanto, o software e o hardware da própria rede estavam localizados em uma região central nebulosa e não pertenciam a nenhum desses locais. No período de 1967 a 1968, Roberts, chefe do projeto de rede do Escritório de Tecnologia de Processamento de Informação (IPTO), determinou quem deveria construir e manter a rede e onde deveriam estar os limites entre a rede e as instituições.

Céticos

O problema da estruturação de redes era pelo menos tão político quanto técnico. Os supervisores de pesquisa do ARPA geralmente não aprovam a ideia da ARPANET. Alguns demonstraram claramente qualquer falta de desejo de ingressar na rede a qualquer momento; alguns deles estavam entusiasmados. Cada centro teria que fazer sérios esforços para permitir que outros usassem seu computador muito caro e muito raro. Essa provisão de acesso demonstrou deficiências óbvias (perda de um recurso valioso), enquanto suas vantagens potenciais permaneceram vagas e vagas.

O mesmo ceticismo sobre o compartilhamento de recursos foi inundado pelo projeto de rede da Universidade da Califórnia em Los Angeles, há vários anos. No entanto, nesse caso, o ARPA teve muito mais influência, pois pagou diretamente por todos esses valiosos recursos computacionais e continuou a manter a mão em todos os fluxos de caixa de programas de pesquisa relacionados. E, embora nenhuma ameaça direta tenha sido feita, nenhum “não isso” foi anunciado, a situação era extremamente clara - de uma maneira ou de outra, mas o ARPA iria construir sua rede para combinar as máquinas que, na prática, ainda lhe pertenciam.

O momento amadureceu em uma reunião de líderes científicos em Ett Arbor, no Michigan, na primavera de 1967. Roberts apresentou seu plano para criar uma rede conectando vários computadores em cada um dos centros. Ele anunciou que cada líder forneceria ao computador local um software de rede especial que ele usaria para ligar para outros computadores pela rede telefônica (isso foi antes que Roberts soubesse da idéia de comutação de pacotes ). A resposta foi controvérsia e medos. Entre os menos inclinados a implementar essa idéia, estavam os maiores centros em que grandes projetos patrocinados pelo IPTO já trabalhavam, entre os quais o principal era o MIT. Pesquisadores do MIT, que investiram no dinheiro recebido para desenvolver o sistema de compartilhamento de tempo do Projeto MAC e o laboratório de inteligência artificial, não viram nenhuma vantagem em si mesmos em compartilhar seus recursos merecidos com qualquer ralé do oeste.

E, independentemente de seu status, cada centro valorizava suas próprias idéias. Cada um tinha seus próprios programas e equipamentos exclusivos, e era difícil entender como eles podem conseguir pelo menos estabelecer a conexão mais simples um com o outro, sem mencionar a colaboração real. Apenas escrever e executar programas de rede para sua máquina consumirá uma quantidade considerável de tempo e recursos de computação deles.

Irônico, mas surpreendentemente apropriado, foi o fato de que a solução para esses problemas sociais e técnicos, adotada por Roberts, veio de Wes Clark, um homem que não gostava tanto de compartilhamento de tempo quanto de redes. Clark, um defensor da idéia quixotesca de distribuir um computador pessoal a todas as pessoas, não iria compartilhar completamente os recursos do computador com ninguém, e manteve seu próprio campus, a Universidade de Washington em St. Louis, longe da rede ARPANET por muitos anos. Portanto, não surpreende que tenha sido ele quem desenvolveu o projeto de rede, que não adiciona uma carga significativa aos recursos de computação de cada um dos centros e não exige que cada um deles gaste energia na criação de software especial.

Clark sugeriu colocar em cada um dos centros um minicomputador que processa todas as funções diretamente relacionadas à rede. Cada centro tinha apenas que descobrir como se conectar ao seu assistente local (que mais tarde foi chamado de processadores de mensagens de interface, ou IMP ), que depois enviou a mensagem pela rota desejada para que atingisse o IMP correspondente no local de recebimento. Em essência, ele sugeriu que o ARPA distribua computadores gratuitos adicionais a cada centro que ocupará a maioria dos recursos da rede. Numa época em que os computadores ainda eram raros e muito caros, essa proposta era imprudente. No entanto, naquele momento começaram a aparecer mini-computadores, custando apenas algumas dezenas de milhares de dólares, em vez de várias centenas, e, como resultado, a proposta acabou sendo viável em princípio (no final, cada IMP custou US $ 45.000 ou cerca de US $ 314.000 no dinheiro de hoje).

A abordagem IMP, que aliviou as preocupações dos líderes acadêmicos sobre a carga da rede em seu poder computacional, também abordou outra questão política, o ARPA. Ao contrário de outros projetos de agências da época, a rede não se limitava a um único centro de pesquisa, onde seria liderada por um único chefe. E o próprio ARPA não tinha a capacidade de criar e gerenciar de forma independente diretamente um projeto técnico em larga escala. Ela teria que contratar empresas de terceiros para isso. A presença do IMP definiu claramente a responsabilidade entre uma rede controlada por um agente externo e um computador com controle local. O contratado controlaria os IMPs e tudo mais, e os centros permaneceriam responsáveis ​​pelo hardware e software em seus próprios computadores.

IMP

Depois disso, Roberts precisou escolher esse contratante. A abordagem antiquada da Liklider de ofertas atraentes de um pesquisador amado diretamente não se encaixava nesse caso. Era necessário que o projeto fosse colocado em leilão público, como qualquer outro contrato do governo.

Somente em julho de 1968, Roberts conseguiu acertar os detalhes finais da oferta. Cerca de seis meses se passaram desde que a última peça técnica do quebra-cabeça se encaixou, quando em uma conferência em Gatlinburg eles conversaram sobre um sistema de comutação de pacotes. Os dois maiores fabricantes de computadores, Control Data Corporation (CDC) e International Business Machines (IBM), imediatamente se recusaram a participar porque não possuíam minicomputadores baratos e adequados para a função de IMP.


Honeywell DDP-516

Entre os participantes restantes, a maioria escolheu o novo DDP-516 da Honeywell, embora alguns tendessem a favorecer o PDP-8 digital . A opção da Honeywell era particularmente atraente porque tinha uma interface de E / S projetada especificamente para sistemas em tempo real para aplicações como controle de unidade industrial. Para as comunicações, é claro, também era necessária uma precisão apropriada - se o computador perdesse uma mensagem recebida enquanto estava ocupado com outro trabalho, não havia segunda chance de capturá-la.

No final do ano, considerando seriamente a candidatura de Raytheon, Roberts confiou essa tarefa a uma empresa de Cambridge em crescimento fundada por Bolt, Beranek e Newman. A árvore genealógica da computação interativa da época era extremamente encravada, e Roberts podia ser responsabilizado pelo nepotismo por escolher a BBN. Liklider levou a computação interativa à BBN antes de se tornar o primeiro diretor do IPTO, plantar as sementes de sua rede intergaláctica e educar pessoas como Roberts. Sem a influência da Lika, a ARPA e a BBN não estariam interessadas ou poderiam servir o projeto ARPANET. Além disso, uma parte essencial da equipe reunida pela BBN para criar uma rede baseada em IMP veio direta ou indiretamente dos laboratórios de Lincoln: Frank Hart (líder da equipe), Dave Walden, Will Crowther e North Ornstein. Foi nos laboratórios que o próprio Roberts estava na pós-graduação e foi lá que a colisão acidental de Lick com Wes Clark gerou seu interesse em computadores interativos.

Mas, embora essa situação possa parecer uma conspiração, na verdade a equipe da BBN também estava bem adaptada para trabalhar em tempo real, como o Honeywell 516. Em Lincoln, eles trabalhavam em computadores conectados a sistemas de radar - este é outro exemplo de aplicativo em que os dados não esperam até que o computador esteja pronto. Hart, por exemplo, trabalhou no computador Whirlwind como estudante na década de 1950, ingressou no projeto SAGE e passou um total de 15 anos nos laboratórios de Lincoln. Ornstein trabalhou no protocolo cruzado SAGE, que transmitia dados de rastreamento de radar de um computador para outro, e mais tarde no LINC de Wes Clark, um computador projetado para ajudar os cientistas do laboratório diretamente, trabalhando com dados on-line. Crowther, agora mais conhecido como o autor do jogo baseado em texto Colossal Cave Adventure , passou dez anos criando sistemas em tempo real, incluindo o terminal experimental Lincoln, uma estação móvel de comunicações via satélite com um pequeno computador que controlava a antena e processava os sinais recebidos.


Equipe de IMP na BBN. Frank Hart é um homem de meia idade. Ornstein fica na borda direita, ao lado de Crowther.

O IMP foi responsável por entender e gerenciar o roteamento e a entrega de mensagens de um computador para outro. O computador pode enviar até 8000 bytes por vez para o IMP local, juntamente com o endereço do destinatário. O IMP dividiu a mensagem em pacotes menores que foram transmitidos independentemente ao IMP de destino através de linhas que suportam os 50 kbps alugados da AT&T. O IMP receptor coletou a mensagem em pedaços e a entregou em seu computador. Cada IMP manteve uma tabela onde foi rastreado qual de seus vizinhos tinha o caminho mais rápido para atingir qualquer objetivo possível. Foi atualizado dinamicamente com base nas informações recebidas desses vizinhos, incluindo informações de que o vizinho estava indisponível (nesse caso, o atraso no envio nessa direção era considerado infinito). Para atender aos requisitos de velocidade e rendimento propostos por Roberts para todos esses processos de processamento, a equipe Hart criou o código no nível de uma obra de arte. Todo o programa de processamento do IMP ocupou apenas 12.000 bytes; a parte envolvida em tabelas de roteamento ocupava apenas 300.

A equipe também tomou várias precauções, uma vez que era impraticável atribuir uma equipe de suporte a cada IMP em campo.

Primeiro, eles equiparam cada computador com dispositivos para monitoramento e controle remoto. Além da reinicialização automática iniciada após cada falta de energia, os IMPs foram programados para poder reiniciar os vizinhos enviando-lhes novas versões do software operacional. Para ajudar na depuração e análise, o IMP pode, sob comando, começar a converter seu estado atual em intervalos regulares. Além disso, o IMP anexou uma peça para cada pacote para rastreá-lo, o que possibilitou escrever logs de trabalho mais detalhados. Com todas essas possibilidades, muitos problemas poderiam ser resolvidos diretamente no escritório da BBN, que servia como centro de controle, a partir do qual era possível ver o status de toda a rede.

Em segundo lugar, eles pediram à Honeywell uma versão militar do computador 516, equipada com um estojo grosso que o protegia da vibração e de outras ameaças. A BBN basicamente queria torná-la um sinal de “ficar longe” para curiosos estudantes de graduação, mas não havia nada tão claro a ponto de traçar a linha entre os computadores locais e a sub-rede controlada pela BBN como esse corpo blindado.

Os primeiros armários reforçados do tamanho de uma geladeira chegaram à Universidade da Califórnia em Los Angeles (UCLA) em 30 de agosto de 1969, apenas 8 meses após o recebimento do contrato pela BBN.

Anfitriões

Roberts decidiu iniciar a rede com quatro hosts - além da UCLA, os IMPs serão instalados perto da costa da Universidade da Califórnia, Santa Barbara (UCSB), outro no Stanford Research Institute (SRI), no norte da Califórnia, e o último na Universidade de Utah. Todas essas instituições eram de segunda classe da costa oeste, tentando provar de alguma forma a si mesmas no campo da computação científica. Os laços familiares continuaram a funcionar, pois dois dos supervisores, Len Kleinrock, da UCLA, e Ivan Sutherland, da Universidade de Utah, também eram antigos colegas de laboratório de Roberts nos laboratórios de Lincoln.

Roberts deu aos dois hosts recursos adicionais relacionados à rede. Dag Englebart, da SRI, em 1967, em uma reunião de líderes, se ofereceu para criar um centro de informações de rede. Usando um sofisticado sistema de recuperação de informações no SRI, ele estava criando uma lista telefônica da ARPANET: uma coleção ordenada de informações sobre todos os recursos disponíveis em vários nós e dando acesso a todos os participantes da rede. Com base na experiência de Kleinrock em análise de tráfego de rede, Roberts designou a UCLA como o Centro de Medição de Atividade de Rede (NMC). Para Kleinrock e UCLA, a ARPANET se tornaria não apenas uma ferramenta prática, mas também um experimento, cujos dados poderiam ser extraídos e resumidos para aplicar o conhecimento adquirido para melhorar o design da rede e de seus seguidores.

Porém, mais importante para o desenvolvimento da ARPANET do que essas duas nomeações, tornou-se uma comunidade mais informal e vaga de estudantes de pós-graduação, denominada "Grupo de Trabalho em Rede" (NWG). A sub-rede do IMP permitia que qualquer host da rede entregasse uma mensagem de maneira confiável a qualquer outro; O objetivo do NWG era desenvolver um idioma comum ou um conjunto de idiomas que os hosts pudessem usar para se comunicar. Eles os chamavam de "protocolos de host". O nome "protocolo", emprestado de diplomatas, foi aplicado pela primeira vez às redes em 1965 por Roberts e Tom Marill para descrever o formato dos dados e as etapas algorítmicas que determinam como dois computadores se comunicam.

O NWG, sob a orientação informal, porém factual, de Steve Crocker, da UCLA, começou a se reunir regularmente na primavera de 1969, cerca de seis meses antes do primeiro PIM. Crocker nasceu e cresceu na área de Los Angeles, frequentou a Van Nice School, com a mesma idade de seus dois futuros colegas do NWG, Wint Cerf e John Postel. Para registrar os resultados de algumas das reuniões do grupo, Crocker desenvolveu uma das pedras angulares da cultura da ARPANET (e da futura Internet), solicitação de comentários [ RFC ]. Seu RFC 1, publicado em 7 de abril de 1969, e distribuído a todos os futuros nós da ARPANET por correio clássico, reuniu as primeiras discussões do grupo sobre o design de software para o protocolo host. No RFC 3, Crocker descreveu o processo de projetar todos os RFCs futuros muito vagamente:

Os comentários são melhores para enviar a tempo do que para aperfeiçoar. Opiniões filosóficas são aceitas sem exemplos ou outras especificidades, determinadas propostas ou tecnologias de implementação sem uma descrição introdutória ou explicações contextuais, perguntas específicas sem tentar respondê-las. O comprimento mínimo para uma nota do NWG é uma frase. Esperamos facilitar a troca de pontos de vista e discussões sobre idéias informais.

Como a solicitação de cotação (RFQ), o método padrão de solicitação de licitações para contratos governamentais, a RFC recebeu bem qualquer reação, mas, diferentemente da RFQ, também convidou ao diálogo. Cada comunidade distribuída do NWG pode enviar uma RFC e usar essa oportunidade para debater, fazer uma pergunta ou criticar uma frase anterior. É claro que, como em qualquer comunidade, algumas opiniões foram colocadas acima de outras e, nos primeiros dias, a opinião de Crocker e seu principal grupo de associados gozava de grande autoridade. Em julho de 1971, Crocker deixou a UCLA, ainda estudante de pós-graduação, para se tornar gerente de programa do IPTO. Tendo à sua disposição bolsas-chave de pesquisa do ARPA, ele, voluntária ou involuntariamente, teve uma influência inegável.


John Postel, Steve Crocker e Vint Cerf são colegas de classe e colegas do NWG; anos posteriores

O plano original do NWG envolvia a introdução de dois protocolos. O login remoto (telnet) permitiu que um computador funcionasse como um terminal conectado ao sistema operacional de outro, espalhando o ambiente interativo de qualquer sistema incluído na ARPANET com compartilhamento de tempo de milhares de quilômetros para qualquer usuário da rede. O protocolo de transferência de arquivos FTP permitiu que um computador transferisse um arquivo, por exemplo, um programa ou conjunto de dados útil, para ou do armazenamento de outro sistema. No entanto, por insistência de Roberts, o NWG adicionou um terceiro protocolo básico aos dois, estabelecendo uma conexão básica entre os dois hosts. Foi chamado de programa de gerenciamento de rede (NCP). Agora, a rede tinha três níveis de abstração: uma sub-rede de pacotes controlada pelo IMP na parte inferior, as comunicações do host fornecidas pelo NCP no meio e os protocolos de aplicativos (FTP e telnet) na parte superior.

Falha?

Somente em agosto de 1971, o PCN foi totalmente definido e implementado em toda a rede, que na época consistia em quinze nós. As implementações do protocolo telnet logo se seguiram e a primeira definição estável de FTP apareceu um ano depois, no verão de 1972. Se você avaliar o estado da ARPANET nesse período, alguns anos após o seu lançamento, poderia ser considerado uma falha em comparação com o sonho de compartilhar os recursos que Liklider imaginou e colocou em prática seu protegido, Robert Taylor.

Para iniciantes, era difícil descobrir quais recursos existem na rede que você pode usar. O centro de informações da rede usava um modelo de participação voluntária - cada nó precisava fornecer informações atualizadas sobre a disponibilidade de dados e programas. E, embora todos se beneficiem dessas ações, cada site individual não tem forte motivação para anunciar seus recursos e fornecer acesso a eles, sem mencionar o fornecimento de documentação ou consultas relevantes. Portanto, a NIC falhou ao se tornar um diretório de rede. Provavelmente, sua função mais importante nos primeiros anos foi hospedar eletronicamente um conjunto crescente de RFCs.

Mesmo que, digamos, Alice, da UCLA, soubesse da disponibilidade de um recurso útil no MIT, um obstáculo mais sério apareceu. O Telnet permitiu a Alice entrar na tela de login no MIT, mas não mais. Para que Alice realmente tenha acesso a algum programa no MIT, ela primeiro teve que fazer um acordo com o MIT offline, para que eles se inscrevessem na conta dela no computador, o que geralmente exigia o preenchimento de formulários em papel nas duas instituições e um contrato de financiamento para pagar. uso de recursos do computador MIT. E devido à incompatibilidade entre o hardware e o software do sistema entre os nós, a transferência de arquivos geralmente não fazia muito sentido, pois você não podia executar programas de computadores remotos por conta própria.

Ironicamente, o sucesso mais significativo do compartilhamento de recursos não foi na área de compartilhamento de tempo interativo para o qual o ARPANET foi criado, mas no campo do processamento de dados não interativo à moda antiga. A UCLA adicionou sua máquina inativa IBM 360/91 para processamento em lote de dados à rede e forneceu consultas por telefone para dar suporte a usuários remotos, o que trouxe uma receita significativa ao centro de computadores. O ILLIAC IV patrocinado pela ARPA da Universidade de Illinois e o Datacomputer da Computer Corporation of America em Cambridge também encontraram clientes remotos através da ARPANET.

Mas todos esses projetos não chegaram nem perto do uso total da rede. No outono de 1971, com 15 hosts on-line, a rede como um todo transmitiu através de cada nó uma média de 45 milhões de bits, ou 520 bits / s, das linhas alugadas da AT&T com uma taxa de transferência de 50.000 bits / s. Além disso, a maior parte desse tráfego era de tráfego de teste e era gerada pelo centro de medição de rede da UCLA. Além do entusiasmo de alguns dos primeiros usuários (por exemplo, Steve Cara, que usava o PDP-10 todos os dias, que estava na Universidade de Utah, de Palo Alto), pouco aconteceu na ARPANET. Do ponto de vista moderno, talvez o evento mais interessante tenha sido o lançamento da biblioteca digital do Projeto Guttenberg em dezembro de 1971, organizada por Michael Hart, um estudante da Universidade de Illinois.

Mas logo a ARPANET salvou o terceiro protocolo de aplicação de uma taxa de deterioração - uma pequena coisa chamada e-mail.

O que mais ler

Janet Abbate, Inventando a Internet (1999);
Katie Hafner e Matthew Lyon, onde os assistentes ficam acordados até tarde: As origens da Internet (1996)