ARPANET

InspirationEdit

Historiquement, les communications vocales et de données étaient basées sur des méthodes de commutation de circuits, comme l’illustre le réseau téléphonique traditionnel, dans lequel chaque appel téléphonique se voit attribuer une connexion électronique dédiée, de bout en bout, entre les deux stations communicantes. La connexion est établie par des systèmes de commutation qui ont connecté de multiples tronçons d’appel intermédiaires entre ces systèmes pendant la durée de l’appel.

Le modèle traditionnel du réseau de télécommunication à commutation de circuits a été remis en question au début des années 1960 par Paul Baran, de la RAND Corporation, qui avait fait des recherches sur des systèmes capables de maintenir leur fonctionnement en cas de destruction partielle, par exemple par une guerre nucléaire. Il a développé le modèle théorique de la commutation par blocs de messages adaptative et distribuée. Cependant, l’establishment des télécommunications a rejeté ce développement en faveur des modèles existants. Donald Davies, du National Physical Laboratory (NPL) du Royaume-Uni, est arrivé indépendamment à un concept similaire en 1965.

Les premières idées de réseau informatique destiné à permettre des communications générales entre les utilisateurs d’ordinateurs ont été formulées par l’informaticien J. C. R. Licklider de Bolt, Beranek et Newman (BBN), en avril 1963, dans des mémorandums discutant du concept de “réseau informatique intergalactique”. Ces idées englobaient un grand nombre des caractéristiques de l’Internet contemporain. En octobre 1963, Licklider est nommé à la tête des programmes de sciences du comportement et de commande et contrôle de l’Agence de projets de recherche avancée (ARPA) du ministère de la Défense. Il a convaincu Ivan Sutherland et Bob Taylor que ce concept de réseau était très important et méritait d’être développé, bien que Licklider ait quitté l’ARPA avant qu’aucun contrat ne soit attribué pour le développement.

Sutherland et Taylor ont continué à s’intéresser à la création du réseau, en partie pour permettre aux chercheurs parrainés par l’ARPA dans diverses entreprises et lieux universitaires d’utiliser les ordinateurs fournis par l’ARPA, et, en partie, pour distribuer rapidement les nouveaux logiciels et autres résultats informatiques. Taylor avait dans son bureau trois terminaux informatiques, chacun connecté à des ordinateurs distincts, que l’ARPA finançait : un pour le System Development Corporation (SDC) Q-32 à Santa Monica, un pour le Project Genie à l’Université de Californie, Berkeley, et un autre pour Multics au Massachusetts Institute of Technology. Taylor se souvient de la circonstance : “Pour chacun de ces trois terminaux, j’avais trois ensembles différents de commandes utilisateur. Ainsi, si je parlais en ligne avec quelqu’un à S.D.C. et que je voulais en parler à quelqu’un que je connaissais à Berkeley ou au M.I.T., je devais me lever du terminal de S.D.C., aller me connecter à l’autre terminal et entrer en contact avec lui. J’ai dit, “Oh Man !”, c’est évident ce qu’il faut faire : Si vous avez ces trois terminaux, il devrait y avoir un terminal qui va partout où vous voulez aller. Cette idée est l’ARPANET”.

Le travail de Donald Davies a attiré l’attention des développeurs de l’ARPANET lors du Symposium sur les principes des systèmes d’exploitation en octobre 1967. Il fait la première démonstration publique, après avoir inventé le terme de commutation par paquets, le 5 août 1968 et l’intègre au réseau NPL en Angleterre. Le réseau NPL et ARPANET ont été les deux premiers réseaux au monde à utiliser la commutation par paquets, et ont eux-mêmes été interconnectés en 1973. Roberts a déclaré que l’ARPANET et d’autres réseaux de commutation par paquets construits dans les années 1970 étaient similaires “à presque tous les égards” à la conception originale de 1965 de Davies.

CréationEdit

En février 1966, Bob Taylor a réussi à faire pression sur le directeur de l’ARPA, Charles M. Herzfeld, pour qu’il finance un projet de réseau. Herzfeld a redirigé des fonds d’un montant d’un million de dollars d’un programme de défense contre les missiles balistiques vers le budget de Taylor. Taylor a embauché Larry Roberts comme gestionnaire de programme au bureau des techniques de traitement de l’information de l’ARPA en janvier 1967 pour travailler sur l’ARPANET.

Roberts a demandé à Frank Westervelt d’explorer les questions initiales de conception d’un réseau. En avril 1967, l’ARPA a organisé une session de conception sur les normes techniques. Les normes initiales pour l’identification et l’authentification des utilisateurs, la transmission des caractères et les procédures de contrôle des erreurs et de retransmission ont été discutées. La proposition de Roberts était que tous les ordinateurs centraux se connectent directement les uns aux autres. Les autres chercheurs étaient réticents à l’idée de consacrer ces ressources informatiques à l’administration du réseau. Wesley Clark a proposé que les mini-ordinateurs soient utilisés comme interface pour créer un réseau de commutation de messages. Roberts a modifié le plan ARPANET pour intégrer la suggestion de Clark et a nommé les mini-ordinateurs Interface Message Processors (IMPs).

Le plan a été présenté lors du Symposium inaugural sur les principes des systèmes d’exploitation en octobre 1967. Les travaux de Donald Davies sur la commutation par paquets et le réseau NPL, présentés par un collègue (Roger Scantlebury), ont attiré l’attention des chercheurs de l’ARPA lors de cette conférence. Roberts a appliqué le concept de commutation par paquets de Davies pour l’ARPANET et a demandé l’avis de Paul Baran. Le réseau NPL utilisait des vitesses de ligne de 768 kbit/s, et la vitesse de ligne proposée pour l’ARPANET passait de 2,4 kbit/s à 50 kbit/s.

Au milieu de l’année 1968, Roberts et Barry Wessler rédigèrent une version finale de la spécification de l’IMP basée sur un rapport du Stanford Research Institute (SRI) que l’ARPA avait commandé pour rédiger des spécifications détaillées décrivant le réseau de communication ARPANET. Roberts a remis un rapport à Taylor le 3 juin, qui l’a approuvé le 21 juin. Après approbation par l’ARPA, une demande de devis (RFQ) a été émise pour 140 soumissionnaires potentiels. La plupart des sociétés d’informatique ont considéré la proposition de l’ARPA comme farfelue, et seulement douze ont soumis des offres pour construire un réseau ; sur ces douze, l’ARPA n’en a considéré que quatre comme des entrepreneurs de premier plan. À la fin de l’année, l’ARPA n’a considéré que deux entrepreneurs et a attribué le contrat de construction du réseau à Bolt, Beranek and Newman Inc. (BBN) le 7 avril 1969.

L’équipe initiale de sept personnes de BBN a été beaucoup aidée par la spécificité technique de sa réponse à la RFQ de l’ARPA, et a donc rapidement produit le premier système fonctionnel. Cette équipe était dirigée par Frank Heart et comprenait Robert Kahn. Le réseau proposé par BBN suivait de près le plan ARPA de Roberts : un réseau composé de petits ordinateurs appelés processeurs de messages d’interface (ou IMP), similaires au concept ultérieur de routeurs, qui fonctionnaient comme des passerelles interconnectant les ressources locales. Sur chaque site, les IMP remplissaient des fonctions de commutation par paquets de type “stockage et transfert” et étaient interconnectés par des lignes louées via des ensembles de données de télécommunication (modems), avec des débits initiaux de 56 kbit/s. Les ordinateurs hôtes étaient connectés aux IMP par l’intermédiaire d’une ligne téléphonique. Les ordinateurs hôtes étaient connectés aux IMP par des interfaces de communication série personnalisées. Le système, y compris le matériel et le logiciel de commutation par paquets, a été conçu et installé en neuf mois. L’équipe BBN a continué à interagir avec l’équipe NPL, des réunions entre elles ayant lieu aux États-Unis et au Royaume-Uni

Les IMP de première génération ont été construits par BBN Technologies à l’aide d’une version informatique robuste de l’ordinateur Honeywell DDP-516, configurée avec 24 Ko de mémoire à noyau magnétique extensible et une unité d’accès direct à la mémoire à 16 canaux Direct Multiplex Control (DMC). Le DMC a établi des interfaces personnalisées avec chacun des ordinateurs hôtes et des modems. Outre les lampes du panneau avant, l’ordinateur DDP-516 comporte également un ensemble spécial de 24 lampes témoins indiquant l’état des canaux de communication de l’IMP. Chaque IMP pouvait prendre en charge jusqu’à quatre hôtes locaux et communiquer avec jusqu’à six IMP distants via les premières lignes téléphoniques louées de Digital Signal 0. Le réseau reliait un ordinateur de l’Utah à trois ordinateurs de Californie. Plus tard, le ministère de la Défense autorisa les universités à rejoindre le réseau pour partager des ressources matérielles et logicielles.

Débat sur les objectifs de conceptionModification

Selon Charles Herzfeld, directeur de l’ARPA (1965-1967):

L’ARPANET n’a pas été lancé pour créer un système de commande et de contrôle qui survivrait à une attaque nucléaire, comme beaucoup le prétendent aujourd’hui. Construire un tel système était, clairement, un besoin militaire majeur, mais ce n’était pas la mission de l’ARPA de le faire ; en fait, nous aurions été sévèrement critiqués si nous avions essayé. L’ARPANET est plutôt né de notre frustration de constater qu’il n’y avait qu’un nombre limité de grands et puissants ordinateurs de recherche dans le pays, et que de nombreux chercheurs, qui devraient y avoir accès, en étaient géographiquement séparés.

Néanmoins, selon Stephen J. Lukasik, qui en tant que directeur adjoint et directeur de la DARPA (1967-1974) était “la personne qui a signé la plupart des chèques pour le développement d’Arpanet”:

Le but était d’exploiter les nouvelles technologies informatiques pour répondre aux besoins du commandement et du contrôle militaires contre les menaces nucléaires, d’obtenir un contrôle survivable des forces nucléaires américaines et d’améliorer la prise de décision tactique et de gestion militaire.

L’ARPANET intégrait le calcul distribué, et le re-calcul fréquent, des tables de routage. Cela augmentait la capacité de survie du réseau face à une interruption importante. Le routage automatique était techniquement difficile à l’époque. L’ARPANET a été conçu pour survivre aux pertes de réseaux subordonnés, car la raison principale était que les nœuds de commutation et les liens du réseau n’étaient pas fiables, même sans aucune attaque nucléaire.

L’Internet Society est d’accord avec Herzfeld dans une note de bas de page de leur article en ligne, A Brief History of the Internet:

C’est à partir de l’étude RAND que la fausse rumeur a commencé, affirmant que l’ARPANET était en quelque sorte lié à la construction d’un réseau résistant à la guerre nucléaire. Cela n’a jamais été vrai pour l’ARPANET, mais était un aspect de l’étude antérieure de RAND sur la communication sécurisée. Les travaux ultérieurs sur l’interréseau ont effectivement mis l’accent sur la robustesse et la capacité de survie, y compris la capacité de résister à des pertes de grandes parties des réseaux sous-jacents.

Paul Baran, le premier à proposer un modèle théorique de communication utilisant la commutation par paquets, a mené l’étude RAND mentionnée ci-dessus. Bien que l’ARPANET ne partageait pas exactement l’objectif du projet de Baran, il a déclaré que son travail avait contribué au développement de l’ARPANET. Les minutes prises par Elmer Shapiro de l’Institut de recherche de Stanford lors de la réunion de conception de l’ARPANET des 9 et 10 octobre 1967 indiquent qu’une version de la méthode de routage de Baran (“hot potato”) peut être utilisée, en accord avec la proposition de l’équipe du NPL au Symposium sur les principes des systèmes d’exploitation à Gatlinburg.

Mise en œuvreEdit

Les quatre premiers nœuds ont été désignés comme banc d’essai pour développer et déboguer le protocole 1822, ce qui était une entreprise majeure. Bien qu’ils aient été connectés électroniquement en 1969, les applications réseau n’étaient pas possibles jusqu’à ce que le programme de contrôle du réseau soit mis en œuvre en 1970 permettant les deux premiers protocoles hôte-hôte, la connexion à distance (Telnet) et le transfert de fichiers (FTP) qui ont été spécifiés et mis en œuvre entre 1969 et 1973. Le trafic réseau a commencé à croître une fois que le courrier électronique a été établi sur la majorité des sites vers 1973.

Quatre hôtes initiauxModification

Premier journal IMP ARPANET : le premier message jamais envoyé via l’ARPANET, à 22 h 30 PST le 29 octobre 1969 (6 h 30 UTC le 30 octobre 1969). Cet extrait du journal IMP, conservé à l’UCLA, décrit la mise en place d’une transmission de message de l’ordinateur hôte SDS Sigma 7 de l’UCLA vers l’ordinateur hôte SDS 940 du SRI.

Les quatre premiers IMP étaient :

  • L’université de Californie, Los Angeles (UCLA), où Leonard Kleinrock avait créé un centre de mesure des réseaux, un SDS Sigma 7 étant le premier ordinateur qui y était rattaché ;
  • Le centre de recherche sur l’augmentation de l’Institut de recherche de Stanford (aujourd’hui SRI International), où Douglas Engelbart avait créé le nouveau système NLS, un des premiers systèmes hypertextes, et dirigerait le centre d’information sur les réseaux (NIC), le SDS 940 qui faisait fonctionner NLS, nommé “Genie”, étant le premier ordinateur qui y était rattaché ;
  • L’université de Californie, Santa Barbara (UCSB), avec l’IBM 360/75 du Culler-Fried Interactive Mathematics Center, exécutant OS/MVT étant la machine attachée;
  • L’école d’informatique de l’université de l’Utah, où Ivan Sutherland avait déménagé, exécutant un DEC PDP-10 fonctionnant sur TENEX.

La première connexion réussie d’hôte à hôte sur l’ARPANET a été réalisée entre le Stanford Research Institute (SRI) et l’UCLA, par le programmeur du SRI Bill Duvall et l’étudiant programmeur de l’UCLA Charley Kline, à 22 h 30 PST le 29 octobre 1969 (6 h 30 UTC le 30 octobre 1969). Kline s’est connecté de l’ordinateur hôte SDS Sigma 7 de l’UCLA (dans le Boelter Hall, salle 3420) à l’ordinateur hôte SDS 940 du Stanford Research Institute. Kline a tapé la commande “login”, mais au départ le SDS 940 a planté après qu’il ait tapé deux caractères. Environ une heure plus tard, après que Duvall ait ajusté les paramètres de la machine, Kline a réessayé et s’est connecté avec succès. Ainsi, les deux premiers caractères transmis avec succès sur l’ARPANET étaient “lo”. La première liaison permanente ARPANET a été établie le 21 novembre 1969, entre l’IMP de l’UCLA et l’IMP du Stanford Research Institute. Le 5 décembre 1969, le réseau initial à quatre nœuds était établi.

Elizabeth Feinler a créé le premier manuel de ressources pour ARPANET en 1969, ce qui a conduit au développement du répertoire ARPANET. Le répertoire, construit par Feinler et une équipe a permis de naviguer sur l’ARPANET.

Croissance et évolutionModification

Carte du réseau ARPA 1973

Roberts engagea Howard Frank comme consultant sur la conception topologique du réseau. Frank a fait des recommandations pour augmenter le débit et réduire les coûts dans un réseau à grande échelle. En mars 1970, l’ARPANET a atteint la côte est des États-Unis, lorsqu’un IMP de BBN à Cambridge, dans le Massachusetts, a été connecté au réseau. Par la suite, ARPANET s’est développé : 9 IMP en juin 1970 et 13 IMP en décembre 1970, puis 18 en septembre 1971 (lorsque le réseau comprenait 23 hôtes universitaires et gouvernementaux) ; 29 IMP en août 1972 et 40 en septembre 1973. En juin 1974, on comptait 46 IMP et en juillet 1975, le réseau comptait 57 IMP. En 1981, le nombre était de 213 ordinateurs hôtes, un autre hôte se connectant environ tous les vingt jours.

Larry Roberts considérait les projets ARPANET et NPL comme complémentaires et cherchait en 1970 à les connecter par une liaison satellite. Le groupe de recherche de Peter Kirstein à l’University College London (UCL) est ensuite choisi en 1971 à la place du NPL pour la connexion britannique. En juin 1973, une liaison satellite transatlantique a relié ARPANET au réseau sismique norvégien (NORSAR), via la station terrestre de Tanum en Suède, puis via un circuit terrestre à un TIP à l’UCL. L’UCL a fourni une passerelle pour une interconnexion avec le réseau NPL, le premier réseau interconnecté, et par la suite le SRCnet, l’ancêtre du réseau JANET du Royaume-Uni.

Performance du réseauEdit

En 1968, Roberts a passé un contrat avec Kleinrock pour mesurer la performance du réseau et trouver des domaines à améliorer. S’appuyant sur ses travaux antérieurs sur la théorie des files d’attente, Kleinrock a spécifié des modèles mathématiques de la performance des réseaux à commutation de paquets, qui ont sous-tendu le développement de l’ARPANET lors de son expansion rapide au début des années 1970.

Edition de l’opération

Démonstration de l’interconnexion, reliant l’ARPANET, PRNET, et SATNET en 1977

L’ARPANET était un projet de recherche dont la conception était orientée vers les communications, plutôt que vers les utilisateurs. Néanmoins, à l’été 1975, l’ARPANET a été déclaré “opérationnel”. La Defense Communications Agency a pris le contrôle puisque l’ARPA était destinée à financer la recherche avancée. À peu près à cette époque, les premiers dispositifs de cryptage ARPANET ont été déployés pour prendre en charge le trafic classifié.

La connectivité transatlantique avec NORSAR et UCL a ensuite évolué vers le SATNET. L’ARPANET, le SATNET et le PRNET ont été interconnectés en 1977.

Le rapport d’achèvement de l’ARPANET, publié en 1981 conjointement par le BBN et l’ARPA, conclut que :

… il est quelque peu approprié de terminer sur la note que le programme ARPANET a eu une rétroaction forte et directe sur le soutien et la force de l’informatique, dont le réseau, lui-même, est issu.

CSNET, expansionEdit

L’accès à l’ARPANET a été étendu en 1981, lorsque la National Science Foundation (NSF) a financé le Computer Science Network (CSNET).

Adoption de TCP/IPEdit

NORSAR et University College London ont quitté l’ARPANET et ont commencé à utiliser TCP/IP sur SATNET au début de 1982.

Après le DoD a fait de TCP/IP la norme pour tous les réseaux informatiques militaires. Le 1er janvier 1983, connu sous le nom de flag day, les protocoles TCP/IP sont devenus la norme pour l’ARPANET, remplaçant l’ancien Network Control Program.

MILNET, phasing outEdit

En septembre 1984, les travaux de restructuration de l’ARPANET ont été achevés donnant aux sites militaires américains leur propre réseau militaire (MILNET) pour les communications non classifiées du département de la défense. Les deux réseaux transportaient des informations non classifiées, et étaient connectés à un petit nombre de passerelles contrôlées qui permettraient une séparation totale en cas d’urgence. MILNET faisait partie du réseau de données de la défense (DDN).

Séparer les réseaux civils et militaires réduisait l’ARPANET de 113 nœuds de 68 nœuds. Après la séparation de MILNET, l’ARPANET continuerait à être utilisé comme dorsale Internet pour les chercheurs, mais serait lentement mis hors service.

Mise hors serviceModification

En 1985, la National Science Foundation (NSF) a financé la création de centres nationaux de supercalculateurs dans plusieurs universités, et a fourni un accès au réseau et une interconnexion de réseaux avec le projet NSFNET en 1986. NSFNET est devenu l’épine dorsale d’Internet pour les agences gouvernementales et les universités.

Le projet ARPANET a été officiellement mis hors service en 1990. Les IMP et TIP d’origine ont été progressivement éliminés lors de la fermeture d’ARPANET après l’introduction du NSFNet, mais certains IMP sont restés en service jusqu’en juillet 1990.

A la suite de la mise hors service de l’ARPANET le 28 février 1990, Vinton Cerf a écrit la lamentation suivante, intitulée “Requiem de l’ARPANET”:

Il était le premier, et étant le premier, était le meilleur,
mais maintenant nous le déposons pour qu’il repose à jamais.
Pause maintenant avec moi un moment, verser quelques larmes.
Pour auld lang syne, pour l’amour, pour des années et des années
de service fidèle, le devoir accompli, je pleure.
Dépose ton paquet, maintenant, ô ami, et dors.

-Vinton Cerf

L’édition du patrimoine

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ARPANET dans un contexte plus large

L’ARPANET était lié à de nombreux autres projets de recherche, qui ont soit influencé la conception d’ARPANET, soit été des projets annexes ou issus d’ARPANET.

Le sénateur Al Gore a rédigé le High Performance Computing and Communication Act de 1991, communément appelé “The Gore Bill”, après avoir entendu le concept de 1988 pour un réseau national de recherche soumis au Congrès par un groupe présidé par Leonard Kleinrock. Le projet de loi a été adopté le 9 décembre 1991 et a conduit à l’infrastructure nationale d’information (NII) que Gore a appelé l’autoroute de l’information.

Les protocoles d’interréseau développés par l’ARPA et mis en œuvre sur l’ARPANET ont ouvert la voie à la commercialisation future d’un nouveau réseau mondial, connu sous le nom d’Internet.

Le projet ARPANET a été honoré par deux IEEE Milestones, tous deux dédiés en 2009.

La loi Gore a été adoptée le 9 décembre 1991.

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