ARPANET

InspirationEdit

Storicamente, le comunicazioni voce e dati erano basate su metodi di commutazione di circuito, come esemplificato nella rete telefonica tradizionale, in cui ad ogni chiamata telefonica viene assegnata una connessione elettronica dedicata, end to end, tra le due stazioni comunicanti. La connessione è stabilita da sistemi di commutazione che hanno collegato più gambe di chiamata intermedie tra questi sistemi per la durata della chiamata.

Il modello tradizionale della rete di telecomunicazione a commutazione di circuito è stato sfidato nei primi anni ’60 da Paul Baran alla RAND Corporation, che aveva fatto ricerche su sistemi che potevano sostenere il funzionamento durante la distruzione parziale, come per la guerra nucleare. Sviluppò il modello teorico della commutazione adattativa distribuita a blocchi di messaggi. Tuttavia, l’establishment delle telecomunicazioni rifiutò lo sviluppo in favore dei modelli esistenti. Donald Davies al National Physical Laboratory (NPL) del Regno Unito arrivò indipendentemente a un concetto simile nel 1965.

Le prime idee per una rete di computer intesa a permettere comunicazioni generali tra gli utenti di computer furono formulate dall’informatico J. C. R. Licklider di Bolt, Beranek e Newman (BBN), nell’aprile 1963, in memorandum che discutevano il concetto di “Intergalactic Computer Network”. Quelle idee comprendevano molte delle caratteristiche dell’Internet contemporaneo. Nell’ottobre 1963, Licklider fu nominato capo dei programmi di Scienze Comportamentali e di Comando e Controllo presso l’Agenzia di Progetti di Ricerca Avanzata (ARPA) del Dipartimento della Difesa. Convinse Ivan Sutherland e Bob Taylor che questo concetto di rete era molto importante e meritava di essere sviluppato, anche se Licklider lasciò l’ARPA prima che qualsiasi contratto fosse assegnato per lo sviluppo.

Sutherland e Taylor continuarono il loro interesse nella creazione della rete, in parte, per permettere ai ricercatori sponsorizzati dall’ARPA in varie località aziendali e accademiche di utilizzare i computer forniti dall’ARPA e, in parte, per distribuire rapidamente nuovi software e altri risultati informatici. Taylor aveva tre terminali di computer nel suo ufficio, ognuno collegato a computer separati, che ARPA stava finanziando: uno per la System Development Corporation (SDC) Q-32 a Santa Monica, uno per il Progetto Genie all’Università della California, Berkeley, e un altro per Multics al Massachusetts Institute of Technology. Taylor ricorda la circostanza: “Per ognuno di questi tre terminali, avevo tre diverse serie di comandi utente. Così, se stavo parlando online con qualcuno alla S.D.C., e volevo parlare con qualcuno che conoscevo a Berkeley o al M.I.T., dovevo alzarmi dal terminale della S.D.C., andare lì, accedere all’altro terminale e mettermi in contatto con loro. Ho detto, “Oh Man!”, è ovvio cosa fare: Se hai questi tre terminali, ci dovrebbe essere un terminale che va ovunque tu voglia andare. Quell’idea è ARPANET”.

Il lavoro di Donald Davies attirò l’attenzione degli sviluppatori di ARPANET al Symposium on Operating Systems Principles nell’ottobre 1967. Egli diede la prima dimostrazione pubblica, avendo coniato il termine commutazione di pacchetto, il 5 agosto 1968 e lo incorporò nella rete NPL in Inghilterra. La rete NPL e ARPANET furono le prime due reti al mondo a usare la commutazione di pacchetto, e furono esse stesse interconnesse nel 1973. Roberts ha detto che ARPANET e altre reti a commutazione di pacchetto costruite negli anni ’70 erano simili “in quasi tutti gli aspetti” al progetto originale di Davies del 1965.

CreationEdit

Nel febbraio 1966, Bob Taylor fece pressione con successo sul direttore di ARPA Charles M. Herzfeld per finanziare un progetto di rete. Herzfeld reindirizzò fondi per un milione di dollari da un programma di difesa dai missili balistici al budget di Taylor. Taylor assunse Larry Roberts come program manager nell’ARPA Information Processing Techniques Office nel gennaio 1967 per lavorare su ARPANET.

Roberts chiese a Frank Westervelt di esplorare le questioni iniziali di progettazione di una rete. Nell’aprile 1967, ARPA tenne una sessione di progettazione sugli standard tecnici. Furono discussi gli standard iniziali per l’identificazione e l’autenticazione degli utenti, la trasmissione dei caratteri e le procedure di controllo e ritrasmissione degli errori. La proposta di Roberts era che tutti i computer mainframe si sarebbero collegati l’un l’altro direttamente. Gli altri ricercatori erano riluttanti a dedicare queste risorse di calcolo all’amministrazione della rete. Wesley Clark propose che i minicomputer fossero usati come interfaccia per creare una rete di commutazione dei messaggi. Roberts modificò il piano ARPANET per incorporare il suggerimento di Clark e chiamò i minicomputer Interface Message Processors (IMPs).

Il piano fu presentato all’inaugurale Symposium on Operating Systems Principles nell’ottobre 1967. Il lavoro di Donald Davies sulla commutazione di pacchetto e la rete NPL, presentato da un collega (Roger Scantlebury), arrivò all’attenzione dei ricercatori dell’ARPA in questa conferenza. Roberts applicò il concetto di commutazione di pacchetto di Davies per ARPANET, e cercò l’input di Paul Baran. La rete NPL usava una velocità di linea di 768 kbit/s, e la velocità di linea proposta per ARPANET fu aggiornata da 2.4 kbit/s a 50 kbit/s.

Entro la metà del 1968, Roberts e Barry Wessler scrissero una versione finale della specifica IMP basata su un rapporto dello Stanford Research Institute (SRI) che ARPA commissionò per scrivere specifiche dettagliate che descrivessero la rete di comunicazione ARPANET. Roberts diede un rapporto a Taylor il 3 giugno, che lo approvò il 21 giugno. Dopo l’approvazione dell’ARPA, fu emessa una richiesta di offerta (RFQ) per 140 potenziali offerenti. La maggior parte delle compagnie informatiche considerarono la proposta dell’ARPA come stravagante, e solo dodici presentarono offerte per costruire una rete; di questi dodici, l’ARPA ne considerò solo quattro come appaltatori di alto livello. Alla fine dell’anno, l’ARPA considerò solo due contraenti, e assegnò il contratto per costruire la rete a Bolt, Beranek e Newman Inc. (BBN) il 7 aprile 1969.

Il team iniziale di sette persone della BBN fu molto aiutato dalla specificità tecnica della loro risposta alla RFQ dell’ARPA, e quindi produsse rapidamente il primo sistema funzionante. Questo team era guidato da Frank Heart e includeva Robert Kahn. La rete proposta da BBN seguiva da vicino il piano ARPA di Roberts: una rete composta da piccoli computer chiamati Interface Message Processors (o IMPs), simili al successivo concetto di router, che funzionavano come gateway interconnettendo risorse locali. In ogni sito, gli IMP svolgevano funzioni di commutazione di pacchetto store-and-forward, ed erano interconnessi con linee affittate tramite set di dati di telecomunicazione (modem), con velocità iniziali di dati di 56kbit/s. I computer host erano collegati agli IMP tramite interfacce di comunicazione seriali personalizzate. Il sistema, compresi l’hardware e il software di commutazione di pacchetto, è stato progettato e installato in nove mesi. Il team BBN ha continuato a interagire con il team NPL con incontri tra loro che si svolgevano negli Stati Uniti e nel Regno Unito.

Gli IMP di prima generazione sono stati costruiti da BBN Technologies utilizzando una versione robusta del computer Honeywell DDP-516, configurata con 24KB di memoria a nucleo magnetico espandibile e un’unità di accesso diretto alla memoria a 16 canali Direct Multiplex Control (DMC). Il DMC ha stabilito interfacce personalizzate con ciascuno dei computer host e dei modem. Oltre alle lampade del pannello frontale, il computer DDP-516 dispone anche di una serie speciale di 24 spie che mostrano lo stato dei canali di comunicazione IMP. Ogni IMP poteva supportare fino a quattro host locali, e poteva comunicare con fino a sei IMP remoti tramite le prime linee telefoniche affittate Digital Signal 0. La rete collegava un computer nello Utah con tre in California. Più tardi, il Dipartimento della Difesa permise alle università di unirsi alla rete per condividere risorse hardware e software.

Dibattito sugli obiettivi del progettoModifica

Secondo Charles Herzfeld, direttore dell’ARPA (1965-1967):

ARPANET non fu iniziata per creare un sistema di comando e controllo che sopravvivesse ad un attacco nucleare, come molti ora sostengono. Costruire un tale sistema era, chiaramente, una necessità militare importante, ma non era la missione di ARPA fare questo; infatti, saremmo stati severamente criticati se ci avessimo provato. Piuttosto, ARPANET nacque dalla nostra frustrazione per il fatto che c’era solo un numero limitato di grandi e potenti computer di ricerca nel paese, e che molti ricercatori, che avrebbero dovuto avervi accesso, erano geograficamente separati da essi.

Nonostante, secondo Stephen J. Lukasik, che come vicedirettore e direttore del DARPA (1967-1974) fu “la persona che firmò la maggior parte degli assegni per lo sviluppo di Arpanet”:

L’obiettivo era quello di sfruttare le nuove tecnologie informatiche per soddisfare le esigenze di comando e controllo militare contro le minacce nucleari, ottenere un controllo sopravvivibile delle forze nucleari statunitensi e migliorare il processo decisionale militare tattico e gestionale.

ARPANET incorporava il calcolo distribuito e la frequente ri-computazione delle tabelle di routing. Questo ha aumentato la sopravvivenza della rete di fronte a un’interruzione significativa. L’instradamento automatico era tecnicamente impegnativo all’epoca. ARPANET è stato progettato per sopravvivere a perdite di reti subordinate, poiché la ragione principale era che i nodi di commutazione e i collegamenti di rete erano inaffidabili, anche senza attacchi nucleari.

L’Internet Society è d’accordo con Herzfeld in una nota a piè di pagina nel loro articolo online, A Brief History of the Internet:

È stato dallo studio della RAND che è partita la falsa voce che sosteneva che ARPANET fosse in qualche modo collegata alla costruzione di una rete resistente alla guerra nucleare. Questo non è mai stato vero per ARPANET, ma era un aspetto del precedente studio RAND sulla comunicazione sicura. Il lavoro successivo sull’internetworking ha enfatizzato la robustezza e la sopravvivenza, inclusa la capacità di sopportare perdite di ampie porzioni delle reti sottostanti.

Paul Baran, il primo a proporre un modello teorico per la comunicazione usando la commutazione di pacchetto, ha condotto lo studio RAND a cui si fa riferimento sopra. Anche se ARPANET non condivideva esattamente l’obiettivo del progetto di Baran, ha detto che il suo lavoro ha contribuito allo sviluppo di ARPANET. I verbali presi da Elmer Shapiro dello Stanford Research Institute alla riunione di progettazione ARPANET del 9-10 ottobre 1967 indicano che una versione del metodo di routing di Baran (“hot potato”) potrebbe essere usata, coerentemente con la proposta del team NPL al Symposium on Operating System Principles di Gatlinburg.

ImplementationEdit

I primi quattro nodi furono designati come testbed per lo sviluppo e il debugging del protocollo 1822, che fu una grande impresa. Mentre erano collegati elettronicamente nel 1969, le applicazioni di rete non erano possibili fino a quando il Network Control Program fu implementato nel 1970, permettendo i primi due protocolli host-host, il login remoto (Telnet) e il trasferimento di file (FTP) che furono specificati e implementati tra il 1969 e il 1973. Il traffico di rete cominciò a crescere una volta che la posta elettronica fu stabilita nella maggior parte dei siti intorno al 1973.

Quattro host inizialiModifica

Primo IMP log di ARPANET: il primo messaggio mai inviato tramite ARPANET, alle 22:30 PST del 29 ottobre 1969 (6:30 UTC del 30 ottobre 1969). Questo estratto di IMP Log, conservato all’UCLA, descrive l’impostazione di una trasmissione di messaggi dal computer UCLA SDS Sigma 7 Host al computer SRI SDS 940 Host.

I primi quattro IMP erano:

  • Università della California, Los Angeles (UCLA), dove Leonard Kleinrock aveva istituito un Centro di misura di rete, con un SDS Sigma 7 come primo computer collegato;
  • L’Augmentation Research Center allo Stanford Research Institute (ora SRI International), dove Douglas Engelbart aveva creato il nuovo sistema NLS, un primo sistema ipertestuale, e avrebbe gestito il Network Information Center (NIC), con l’SDS 940 che gestiva NLS, chiamato “Genie”, come primo host collegato;
  • L’Università della California, Santa Barbara (UCSB), con l’IBM 360/75 del Culler-Fried Interactive Mathematics Center, con OS/MVT come macchina collegata;
  • L’Università dello Utah School of Computing, dove Ivan Sutherland si era trasferito, con un DEC PDP-10 che funzionava su TENEX.

La prima connessione host to host di successo su ARPANET fu fatta tra lo Stanford Research Institute (SRI) e la UCLA, dal programmatore dello SRI Bill Duvall e dal programmatore studente della UCLA Charley Kline, alle 22:30 PST del 29 ottobre 1969 (6:30 UTC del 30 ottobre 1969). Kline si collegò dal computer SDS Sigma 7 Host dell’UCLA (in Boelter Hall stanza 3420) al computer SDS 940 Host dello Stanford Research Institute. Kline digitò il comando “login”, ma inizialmente l’SDS 940 si bloccò dopo aver digitato due caratteri. Circa un’ora dopo, dopo che Duvall regolò i parametri della macchina, Kline provò di nuovo e si collegò con successo. Quindi, i primi due caratteri trasmessi con successo su ARPANET furono “lo”. Il primo collegamento permanente ARPANET fu stabilito il 21 novembre 1969, tra l’IMP alla UCLA e l’IMP allo Stanford Research Institute. Entro il 5 dicembre 1969, la rete iniziale di quattro nodi fu stabilita.

Elizabeth Feinler creò il primo Resource Handbook per ARPANET nel 1969 che portò allo sviluppo della directory di ARPANET. La directory, costruita da Feinler e da un team, rese possibile la navigazione su ARPANET.

Crescita ed evoluzioneModifica

Mappa della rete ARPA 1973

Roberts ingaggiò Howard Frank per una consulenza sulla progettazione topologica della rete. Frank fece delle raccomandazioni per aumentare il rendimento e ridurre i costi in una rete in scala. Nel marzo 1970, ARPANET raggiunse la costa orientale degli Stati Uniti, quando un IMP a BBN a Cambridge, Massachusetts, fu collegato alla rete. In seguito, ARPANET crebbe: 9 IMP entro giugno 1970 e 13 IMP entro dicembre 1970, poi 18 entro settembre 1971 (quando la rete includeva 23 host universitari e governativi); 29 IMP entro agosto 1972 e 40 entro settembre 1973. Nel giugno 1974, c’erano 46 IMP, e nel luglio 1975, la rete contava 57 IMP. Nel 1981, il numero era di 213 computer host, con un altro host che si connetteva circa ogni venti giorni.

Larry Roberts vide i progetti ARPANET e NPL come complementari e cercò nel 1970 di collegarli tramite un collegamento satellitare. Il gruppo di ricerca di Peter Kirstein all’University College London (UCL) fu successivamente scelto nel 1971 al posto di NPL per la connessione del Regno Unito. Nel giugno 1973, un collegamento satellitare transatlantico collegò ARPANET al Norwegian Seismic Array (NORSAR), attraverso la stazione terrestre di Tanum in Svezia, e in seguito attraverso un circuito terrestre a un TIP all’UCL. L’UCL fornì un gateway per un’interconnessione con la rete NPL, la prima rete interconnessa, e successivamente la SRCnet, il precursore della rete britannica JANET.

Prestazioni della reteModifica

Nel 1968, Roberts si accordò con Kleinrock per misurare le prestazioni della rete e trovare aree di miglioramento. Basandosi sul suo precedente lavoro sulla teoria delle code, Kleinrock specificò i modelli matematici delle prestazioni delle reti a commutazione di pacchetto, che furono alla base dello sviluppo di ARPANET durante la sua rapida espansione nei primi anni ’70.

OperationEdit

Dimostrazione di Internetworking che collega ARPANET, PRNET, e SATNET nel 1977

L’ARPANET era un progetto di ricerca orientato alla comunicazione, piuttosto che all’utente. Tuttavia, nell’estate del 1975, ARPANET fu dichiarata “operativa”. La Defense Communications Agency ne prese il controllo poiché ARPA era destinato a finanziare la ricerca avanzata. All’incirca in questo periodo, i primi dispositivi di crittografia ARPANET sono stati distribuiti per supportare il traffico classificato.

La connettività transatlantica con NORSAR e UCL si è poi evoluta in SATNET. ARPANET, SATNET e PRNET furono interconnesse nel 1977.

Il rapporto di completamento di ARPANET, pubblicato nel 1981 congiuntamente da BBN e ARPA, conclude che:

… è piuttosto appropriato concludere con la nota che il programma ARPANET ha avuto un forte e diretto feedback nel supporto e nella forza dell’informatica, da cui la rete stessa è nata.

CSNET, expansionEdit

L’accesso ad ARPANET fu ampliato nel 1981, quando la National Science Foundation (NSF) finanziò la Computer Science Network (CSNET).

Adozione del TCP/IPEdit

NORSAR e University College London lasciarono ARPANET e cominciarono a usare il TCP/IP su SATNET all’inizio del 1982.

Dopo il DoD ha reso il TCP/IP standard per tutte le reti di computer militari. Il 1 gennaio 1983, noto come flag day, i protocolli TCP/IP divennero lo standard per ARPANET, sostituendo il precedente Network Control Program.

MILNET, phasing outEdit

Nel settembre 1984 fu completato il lavoro di ristrutturazione di ARPANET dando ai siti militari statunitensi la propria Rete Militare (MILNET) per le comunicazioni non classificate del dipartimento della difesa. Entrambe le reti trasportavano informazioni non classificate, ed erano collegate ad un piccolo numero di gateway controllati che avrebbero permesso una separazione totale in caso di emergenza. MILNET faceva parte del Defense Data Network (DDN).

La separazione delle reti civili e militari ridusse i 113 nodi di ARPANET di 68 nodi. Dopo la scissione di MILNET, ARPANET avrebbe continuato ad essere usata come dorsale Internet per i ricercatori, ma sarebbe stata lentamente eliminata.

DecommissioningEdit

Nel 1985, la National Science Foundation (NSF) finanziò la creazione di centri nazionali di supercalcolo presso diverse università, e fornì accesso alla rete e interconnettività di rete con il progetto NSFNET nel 1986. NSFNET divenne la dorsale Internet per le agenzie governative e le università.

Il progetto ARPANET fu formalmente smantellato nel 1990. Gli IMP e i TIP originali furono gradualmente eliminati quando ARPANET fu chiusa dopo l’introduzione di NSFNet, ma alcuni IMP rimasero in servizio fino al luglio 1990.

Sulla scia dello smantellamento di ARPANET il 28 febbraio 1990, Vinton Cerf scrisse il seguente lamento, intitolato “Requiem di ARPANET”:

Era la prima, ed essendo la prima, era la migliore,
ma ora la deponiamo per sempre.
Ora fermati con me un momento, versa qualche lacrima.
Per auld lang syne, per amore, per anni e anni
di fedele servizio, dovere compiuto, io piango.
Posa il tuo pacchetto, ora, o amico, e dormi.

-Vinton Cerf

LegacyEdit

ARPANET in un contesto più ampio

L’ARPANET era collegata a molti altri progetti di ricerca, che hanno influenzato il design di ARPANET, o che erano progetti accessori o derivati da ARPANET.

Il senatore Al Gore fu l’autore dell’High Performance Computing and Communication Act del 1991, comunemente chiamato “The Gore Bill”, dopo aver ascoltato il concetto del 1988 per un National Research Network presentato al Congresso da un gruppo presieduto da Leonard Kleinrock. La legge è stata approvata il 9 dicembre 1991 e ha portato alla National Information Infrastructure (NII) che Gore ha chiamato la superstrada dell’informazione.

I protocolli di interconnessione sviluppati da ARPA e implementati su ARPANET hanno aperto la strada alla futura commercializzazione di una nuova rete mondiale, conosciuta come Internet.

Il progetto ARPANET è stato onorato con due IEEE Milestones, entrambe dedicate nel 2009.

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