Histórico da Internet: Computador como dispositivo de comunicação

Na primeira metade da década de 1970, a ecologia das redes de computadores se afastou de seu ancestral original ARPANET e cresceu em várias dimensões diferentes. Os usuários da ARPANET descobriram um novo aplicativo, o email, que se tornou a principal atividade na rede. Os empresários lançaram suas opções da ARPANET para atender usuários comerciais. Pesquisadores de todo o mundo, do Havaí à Europa, desenvolveram novos tipos de redes para atender às necessidades ou corrigir erros que não são levados em consideração pela ARPANET.

Quase todos os participantes deste processo se afastaram do objetivo originalmente definido pela ARPANET - fornecer acesso compartilhado a computadores e programas para uma ampla gama de centros de pesquisa, cada um com seus próprios recursos especiais. As redes de computadores tornaram-se principalmente um meio de combinar pessoas entre si ou com sistemas remotos que serviam como fonte ou despejo de informações legíveis por humanos, por exemplo, com bancos de dados ou impressoras de informações.

Essa possibilidade estava prevista por Liklider e Robert Taylor, embora eles não tentassem alcançar esse objetivo iniciando os primeiros experimentos em rede. O artigo de 1968, "Computador como dispositivo de comunicação", carece da energia e qualidade atemporal de um marco profético na história dos computadores, que pode ser encontrado nos artigos de Vanivar Bush, " Como podemos pensar ", ou "Computing Machines and Intelligence" de Turing. No entanto, contém um fragmento profético sobre o tecido da interação social entrelaçada com os sistemas de computador. Liklider e Taylor descreveram um futuro próximo no qual:

Você não enviará cartas ou telegramas; você simplesmente determinará as pessoas cujos arquivos deseja vincular ao seu e quais partes dos arquivos precisam vincular a eles e, possivelmente, determinará a taxa de urgência. Você raramente liga, solicita à rede que vincule seus consoles.

A rede terá funções e serviços disponíveis para os quais você se inscreverá e outros serviços que você usará conforme necessário. O primeiro grupo incluirá consultas sobre investimentos e impostos, a seleção de informações do seu campo de atividade, anúncios de eventos culturais, esportivos e de entretenimento relevantes para seus interesses, etc.

(É verdade, o artigo deles também descreveu como o desemprego desaparecerá no planeta, porque no final todas as pessoas se tornarão programadores que atendem às necessidades da rede e se envolverão na depuração interativa de programas.)

O primeiro e mais importante componente desse futuro controlado por computador - o email - se espalhou como um vírus ARPANET na década de 1970, começando a dominar o mundo.

E-mail

Para entender como o email foi desenvolvido na ARPANET, primeiro você precisa entender que mudança importante foram os sistemas de computação de toda a rede no início dos anos 1970. Quando a ARPANET foi concebida pela primeira vez em meados da década de 1960, os equipamentos e programas de controle em cada ponto praticamente não tinham nada em comum. Muitos pontos estavam concentrados em sistemas especiais que existiam em uma única cópia, por exemplo, Multics no MIT, TX-2 no laboratório de Lincoln, ILLIAC IV, construído na Universidade de Illinois.

Mas, em 1973, o cenário dos sistemas de computadores conectados à rede ganhou considerável uniformidade, graças ao grande sucesso da Digital Equipment Corporation (DEC) e sua penetração no mercado da computação científica (essa foi uma ideia de Ken Olsen e Harlan Anderson, com base em sua experiência com TX-2 no Laboratório Lincoln). A DEC desenvolveu o mainframe PDP-10 , lançado em 1968 e fornecendo compartilhamento de tempo confiável para pequenas organizações, fornecendo todo um conjunto de ferramentas e linguagens de programação incorporadas a ele para simplificar o ajuste do sistema às necessidades específicas. É exatamente isso que os centros científicos e laboratórios de pesquisa da época precisavam.


Veja quantos PDPs existem!

A BBN, empresa de suporte da ARPANET, tornou esse conjunto ainda mais atraente ao criar o sistema operacional Tenex, que adicionou memória virtual de página ao PDP-10. Isso simplificou bastante o gerenciamento e o uso do sistema, pois não era mais necessário ajustar o conjunto de programas em execução ao tamanho da memória disponível. O BNN entregou o Tenex gratuitamente a outros nós do ARPA, e logo esse sistema operacional se tornou dominante na rede.

Mas como tudo isso se relaciona com o email? Os usuários de sistemas de compartilhamento de tempo já estavam familiarizados com as mensagens eletrônicas, pois, no final da década de 1960, a maioria desses sistemas fornecia caixas de correio de um tipo ou de outro. Eles forneciam algum tipo de correio interno, e apenas usuários de um sistema podiam trocar cartas. A primeira pessoa a tirar proveito de uma rede para transferir e-mails de uma máquina para outra foi Ray Tomlinson, engenheiro da BBN e um dos autores da Tenex. Ele já escreveu o programa SNDMSG para enviar e-mail para outro usuário do mesmo sistema Tenex, e o programa CPYNET para enviar arquivos pela rede. Tudo o que restava era ativar um pouco a imaginação, e ele podia ver como combinar esses dois programas para criar correio de rede. Em programas anteriores, apenas o nome de usuário era necessário para designar o destinatário; portanto, Tomlinson inventou a combinação do nome de usuário local e o nome do host (local ou remoto) conectando-os ao símbolo @ e recebendo um endereço de e-mail exclusivo para toda a rede (antes, o símbolo @ raramente era usado, principalmente para designações de preço: 4 bolos a US $ 2 cada).


Ray Tomlinson nos últimos anos, em meio a sua característica @

Tomlinson começou a testar seu novo programa localmente em 1971 e, em 1972, sua versão de rede do SNDMSG foi incluída na nova versão do Tenex e, como resultado, o correio Tenex conseguiu romper um nó e se espalhar por toda a rede. A abundância de máquinas executando o Tenex deu acesso ao programa híbrido Tomlinson imediatamente para a maioria dos usuários do ARPANET, e o email imediatamente obteve sucesso. Muito rapidamente, os executivos da ARPA incorporaram o email na vida cotidiana. Stephen Lucasic, diretor da ARPA, foi um dos primeiros usuários, assim como Larry Roberts, que ainda era o ex-chefe de ciência da computação da agência. Esse hábito inevitavelmente passou para seus subordinados, e logo o e-mail se tornou um dos fatos básicos da vida e da cultura da ARPANET.

O programa de e-mail de Tomlinson gerou muitas imitações e novos desenvolvimentos diferentes, pois os usuários procuravam maneiras de melhorar sua funcionalidade rudimentar. A maioria das primeiras inovações se concentrou em corrigir as falhas do leitor de letras. Quando o correio ultrapassou os limites de um único computador, o volume de mensagens recebidas pelos usuários ativos começou a crescer junto com o crescimento da rede, e a abordagem tradicional das cartas recebidas como texto simples não era mais eficaz. O próprio Larry Roberts, incapaz de lidar com uma enxurrada de mensagens recebidas, escreveu seu próprio programa para trabalhar com a caixa de entrada chamada RD. Mas em meados da década de 1970, o programa MSG, escrito por John Wittal, da Universidade do Sul da Califórnia, liderava uma ampla margem de popularidade. A capacidade de preencher automaticamente os campos de nome e destinatário de uma mensagem de saída com base na mensagem de entrada pressionando um botão é um dado adquirido. No entanto, foi o programa MSG Vital que apresentou pela primeira vez essa incrível oportunidade de "responder" a uma carta em 1975; e ela também fazia parte do pacote de software Tenex.

Uma variedade de tais tentativas exigiu a introdução de padrões. E este foi o primeiro, mas de maneira alguma o último caso, quando a comunidade de computadores em rede teve que desenvolver padrões em retrospectiva. Ao contrário dos protocolos básicos da ARPANET, antes do advento de qualquer padrão de email na natureza, já havia muitas opções. Inevitavelmente, surgiram contradições e tensões políticas, concentrando-se nos principais documentos que descrevem o padrão de e-mail, RFC 680 e 720. Em particular, os usuários de sistemas operacionais diferentes do Tenex ficaram incomodados com o fato de as suposições encontradas nas propostas estarem vinculadas aos recursos do Tenex. O conflito nunca entrou em erupção demais - todos os usuários da ARPANET na década de 1970 ainda faziam parte de uma comunidade científica relativamente pequena e as diferenças não eram tão grandes. No entanto, este foi um exemplo de futuras batalhas.

O sucesso inesperado do email foi o evento mais importante no desenvolvimento da camada de software de rede na década de 1970 - a camada mais distraída dos detalhes físicos da rede. Ao mesmo tempo, outras pessoas decidiram redefinir a camada fundamental da "comunicação", na qual bits fluíam de uma máquina para outra.

Aloha

Em 1968, Norma Abramson chegou à Universidade do Havaí da Califórnia para assumir o cargo combinado de professor de engenharia elétrica e ciência da computação. Sua universidade tinha um campus importante em Oahu e um campus adicional em Hilo, além de várias faculdades comunitárias e centros de pesquisa espalhados pelas ilhas de Oahu, Kauai, Maui e Havaí. Entre eles havia centenas de quilômetros de água e terreno montanhoso. O poderoso IBM 360/65 trabalhava no campus principal, no entanto, encomendar da AT&T uma linha dedicada conectando o terminal localizado em uma das faculdades públicas não era tão fácil quanto no continente.

Abramson era um especialista em sistemas de radar e teoria da informação e trabalhou como engenheiro na Hughes Aircraft em Los Angeles. E seu novo ambiente, com todos os seus problemas físicos associados à transferência de dados com fio, inspirou Abramson a uma nova idéia - e se o rádio fosse uma maneira melhor de conectar computadores do que um sistema telefônico que, afinal, foi projetado para transmitir voz em vez de dados?

Para testar suas idéias e criar um sistema chamado ALOHAnet, Abramson recebeu financiamento de Bob Taylor, do ARPA. Em sua forma original, não era uma rede de computadores, mas um ambiente para conectar terminais remotos com o único sistema de compartilhamento de tempo desenvolvido para um computador IBM localizado no campus de Oahu. Como a ARPANET, possuía um minicomputador dedicado ao processamento de pacotes recebidos e enviados pela máquina 360/65 - Menehune, o equivalente havaiano do IMP. No entanto, o ALOHAnet não complicou sua vida roteando pacotes entre diferentes pontos, que foram usados ​​no ARPANET. Em vez disso, cada terminal que desejava enviar uma mensagem simplesmente a enviava ao ar em uma frequência dedicada.


ALOHAnet totalmente implantado no final dos anos 70, com vários computadores na rede

A maneira tradicional de engenharia de processar uma banda de transmissão comum era dividi-la em seções com separação do tempo ou das frequências de transmissão e alocar uma seção para cada terminal. Mas, para processar mensagens de centenas de terminais de acordo com esse esquema, cada um deles teria que ser limitado a uma pequena fração da largura de banda disponível, apesar de apenas alguns deles poderem estar no modo de operação. Mas Abramson decidiu não impedir que os terminais enviassem mensagens ao mesmo tempo. Se duas ou mais mensagens se sobrepunham, o computador central detectou isso graças aos códigos de correção de erros e simplesmente não aceitou esses pacotes. Não tendo recebido confirmação de recebimento de pacotes, os remetentes tentaram enviá-los novamente após um período aleatório de tempo. Abramson calculou que um protocolo de trabalho tão simples seria capaz de suportar várias centenas de terminais trabalhando simultaneamente e, devido a numerosos sinais sobrepostos, 15% da largura de banda seria utilizada. No entanto, de acordo com seus cálculos, descobriu-se que, com o aumento da rede, todo o sistema cairia no caos do ruído.

Escritório do futuro

O conceito de Abramson de "transmissão de pacotes" não causou alvoroço no início. Mas então ela nasceu de novo - alguns anos depois, e já no continente. Isso ocorreu devido ao novo Centro de Pesquisa Xerox Palo Alto (PARC), que foi inaugurado em 1970, próximo à Universidade de Stanford, na área que foi apelidada de Vale do Silício pouco antes. Algumas patentes de xerografia da Xerox estavam prestes a expirar, então a empresa arriscou cair na armadilha de seu próprio sucesso sem se adaptar devido à falta de vontade ou incapacidade de florescer a tecnologia de computação e os circuitos integrados. Jack Goldman, chefe de pesquisa da Xerox, convenceu os grandes chefes de que o novo laboratório - separado da influência da sede, criada em um clima confortável e com bons salários - atrairá o talento necessário para manter a empresa na vanguarda do progresso ao desenvolver a arquitetura da informação. do futuro.

O PARC definitivamente conseguiu atrair os melhores talentos do campo da ciência da computação, e não apenas por causa das condições de trabalho e um salário generoso, mas também graças à presença de Robert Taylor, que lançou o projeto ARPANET em 1966, sendo o chefe do departamento de tecnologia de processamento de informações da ARPA. Robert Metcalf , um jovem engenheiro ambicioso e cientista da computação do Brooklyn, foi um dos que entraram no PARC devido a suas conexões com o ARPA. Ele ingressou no laboratório em junho de 1972, depois de um estudante de pós-graduação trabalhando meio período na ARPA, inventando uma interface para conectar o MIT a uma rede. Tendo se estabelecido no PARC, ele ainda permaneceu um "intermediário" da ARPANET - ele viajou pelo país, ajudou a conectar novos pontos à rede e também se preparou para a apresentação do ARPA na conferência internacional de 1972 sobre comunicações por computador.

Entre os projetos em execução no PARC na época em que Metcalf chegou, estava o plano proposto por Taylor para conectar dezenas ou mesmo centenas de pequenos computadores à rede. Ano após ano, o custo e o tamanho dos computadores caíam, obedecendo à vontade indomável de Gordon Moore . Olhando para o futuro, os engenheiros do PARC previram que, em um futuro não muito distante, cada funcionário de escritório teria seu próprio computador. Como parte dessa idéia, eles desenvolveram e criaram o computador pessoal Alto, cujas cópias foram distribuídas a cada pesquisador no laboratório. Taylor, que nos últimos cinco anos apenas reforçou sua crença na utilidade de uma rede de computadores, também queria amarrar todos esses computadores.


Alto. O computador em si está localizado abaixo, em um gabinete do tamanho de um frigobar.

Chegando ao PARC, Metcalf assumiu a tarefa de conectar o clone PDP-10 pertencente ao laboratório à ARPANET, e rapidamente ganhou a reputação de "networker". Então, quando Taylor precisava de uma rede de Alto, seus assistentes se voltaram para Metcalf. Como os computadores na ARPANET, os computadores Alto no PARC não tinham praticamente nada a dizer um ao outro. Portanto, uma aplicação interessante da rede tornou-se novamente a tarefa de realizar a comunicação das pessoas - neste caso, na forma de palavras e imagens impressas por um laser.

A idéia principal da impressora a laser não apareceu no PARC, mas na margem leste, no laboratório original da Xerox em Webster, Nova York. O físico local Gary Starkuezer provou que um raio laser coerente pode ser usado para desativar a carga elétrica de um tambor xerográfico, assim como a luz dispersa usada em uma fotocópia antes daquele momento. O feixe, sendo modulado corretamente, pode desenhar uma imagem de detalhes arbitrários no tambor, que pode ser transferida para o papel (já que apenas partes não carregadas do tambor capturam o toner). Essa máquina controlada por computador poderá produzir qualquer combinação de imagens e texto que chegue à cabeça de uma pessoa e não apenas reproduzir documentos existentes, como uma fotocopiadora. No entanto, as idéias loucas de Starkweather não receberam apoio de seus colegas ou de seus superiores em Webster, então ele se transferiu para o PARC em 1971, onde se encontrou com um público muito mais interessado. A capacidade da impressora a laser de exibir imagens arbitrárias ponto a ponto a tornou uma parceira ideal para a estação de trabalho Alto, com seus gráficos monocromáticos em pixels. Usando uma impressora a laser, meio milhão de pixels na tela do usuário pode ser impresso diretamente em papel com perfeita nitidez.


Bitmap no Alto. Ninguém viu nada parecido com isso em telas de computador antes.

Em cerca de um ano, com a ajuda de mais alguns engenheiros do PARC, Starkuezer eliminou os principais problemas técnicos e construiu um protótipo funcional de uma impressora a laser no cavalo de trabalho Xerox 7000. Produziu páginas na mesma velocidade - peça por peça - e com uma resolução de 500 pontos por polegada. Um gerador de caracteres incorporado à impressora imprimiu texto com fontes predefinidas. As imagens arbitrárias (além daquelas que poderiam ser criadas a partir de fontes) ainda não eram suportadas; portanto, a rede não precisava transmitir 25 milhões de bits por segundo para a impressora.No entanto, para ocupar completamente a impressora, seria necessária uma largura de banda de rede incrível para aqueles tempos - quando 50.000 bits por segundo eram o limite da ARPANET.


Impressora a laser PARC de segunda geração, Dover (1976)

Rede Alto Aloha

E como o Metcalf foi capaz de preencher essa lacuna de velocidade? Então, voltamos ao ALOHAnet - o Metcalfe era melhor do que qualquer pessoa versada na transmissão de pacotes. No ano anterior, no verão, enquanto estava em Washington com Steve Crocker nos assuntos da ARPA, Metcalf estudou os materiais de uma conferência geral de computador no outono e tropeçou no trabalho ALOHAnet de Abramson lá. Ele entendeu imediatamente o gênio da idéia básica e que sua implementação não foi boa o suficiente. Ao fazer algumas alterações no algoritmo e em suas suposições - por exemplo, fazendo os remetentes ouvirem primeiro o ar, aguardando a limpeza do canal, antes de tentar enviar mensagens, e também aumentar exponencialmente o intervalo de retransmissão no caso de um canal entupido - isso poderia alcançar a utilização da largura de banda bandas em 90%, e não em 15%, como saiu dos cálculos de Abramson.Metcalf tirou umas férias curtas, viajou para o Havaí, onde incorporou suas idéias sobre o ALOHAnet em uma versão revisada de seu doutorado, depois que Harvard rejeitou sua versão original por falta de uma base teórica.

Metcalf descreveu seu plano para implementar a transmissão de pacotes no PARC como a "rede ALTO ALOHA". Então, em um memorando de maio de 1973, ele o renomeou Éter Éter, com uma referência ao éter luminífero, uma idéia física do século XIX sobre uma substância que transporta radiação eletromagnética. “Isso ajudará a espalhar a rede”, escreveu ele, “e quem sabe que outros métodos de transmissão de sinal serão melhores do que o cabo de uma rede de transmissão; talvez sejam ondas de rádio, fios de telefone, energia ou televisão a cabo com multiplexação de frequência, microondas ou combinações dos mesmos. ”


Esboço de um memorando de 1973 da Metcalf

Desde junho de 1973, Metcalfe trabalhou com outro engenheiro do PARC, David Boggs, para traduzir seu conceito teórico de uma nova rede de alta velocidade em um sistema em funcionamento. Em vez de transmitir sinais pelo ar, como ALOHA, ele limitou o espectro de rádio a um cabo coaxial, o que aumentou drasticamente a largura de banda em comparação com a banda de frequência de rádio limitada de Menehune. O meio de transmissão em si era completamente passivo e não exigia roteadores para rotear mensagens. Era barato e facilitou a conexão de centenas de estações de trabalho - os engenheiros do PARC simplesmente passaram um cabo coaxial pelo prédio e adicionaram conexões a ele conforme necessário - e também conseguiram passar três milhões de bits por segundo.


Robert Metcalf e David Boggs, década de 1980, alguns anos após a Metcalf fundar a 3Com para vender a tecnologia Ethernet

No outono de 1974, um protótipo final do escritório do futuro foi implantado e trabalhado em Palo Alto - o primeiro lote de computadores Alto, com programas de desenho, processadores de e-mail e texto, uma impressora protótipo da Starkweather e uma rede Ethernet para conectar tudo isso a uma rede. O servidor de arquivos central, que armazenava dados que não cabiam na unidade local Alto, era o único recurso compartilhado. Inicialmente, o PARC ofereceu o controlador Ethernet como um acessório opcional para o Alto, mas quando o sistema foi lançado, ficou claro que era uma parte necessária; um fluxo constante de mensagens percorria o cabo coaxial, muitas das quais saíam da impressora - relatórios técnicos, memorandos ou artigos científicos.

Juntamente com os desenvolvimentos para Alto, outro projeto do PARC tentou levar os recursos de compartilhamento de ideias para uma nova direção. O PAROS Online Office System (POLOS), projetado e implementado por Bill English e outros fugitivos do projeto Online System (NLS) de Doug Engelbart no Stanford Research Institute, consistia em uma rede de microcomputadores Data General Nova. Mas, em vez de dedicar cada máquina a necessidades específicas do usuário, no POLOS, o trabalho foi transferido entre elas para atender aos interesses do sistema como um todo da maneira mais eficiente. Uma máquina pode gerar imagens para as telas do usuário, outra pode lidar com o tráfego da ARPANET e a terceira com processadores de texto. Mas os custos de complexidade e coordenação dessa abordagem eram excessivos e o esquema entrou em colapso devido ao seu próprio peso.

Enquanto isso, nada mais mostrava a rejeição emocional de Taylor de uma abordagem de compartilhamento de recursos melhor do que a aceitação do projeto Alto. Alan Kay, Butler Lampson e outros autores de Alto trouxeram todo o poder de computação que o usuário pode precisar para seu computador independente sobre a mesa, que ele não deveria ter compartilhado com ninguém. A função da rede não era fornecer acesso a um conjunto diversificado de recursos de computador, mas enviar mensagens entre essas ilhas independentes ou armazená-las em alguma costa distante - para impressão ou arquivamento a longo prazo.

Embora tanto o email quanto o ALOHA tenham sido desenvolvidos sob os auspícios do ARPA, o advento da Ethernet foi um dos vários sinais que surgiram na década de 1970 de que as redes de computadores se tornaram muito grandes e diversificadas para uma empresa dominar nesse campo. acompanhar no próximo artigo.

O que mais ler

• Michael Hiltzik, Dealers of Lightning (1999)
• James Pelty, A História das Comunicações por Computador, 1968-1988 (2007) [http://www.historyofcomputercommunications.info/]
• M. Mitchell Waldrop, A Máquina dos Sonhos (2001)