ARPANET

InspirationEdit

Historisch gezien was spraak- en datacommunicatie gebaseerd op circuitschakelingsmethoden, zoals geïllustreerd in het traditionele telefoonnetwerk, waarin aan elk telefoongesprek een speciale, elektronische verbinding van eindpunt tot eindpunt tussen de twee communicerende stations wordt toegewezen. De verbinding wordt tot stand gebracht door schakelsystemen die voor de duur van het gesprek meerdere tussenliggende gespreksdelen tussen deze systemen met elkaar verbinden.

Het traditionele model van het circuitgeschakelde telecommunicatienetwerk werd in het begin van de jaren zestig op de proef gesteld door Paul Baran van de RAND Corporation, die onderzoek had gedaan naar systemen die in bedrijf konden blijven tijdens gedeeltelijke vernietiging, zoals door een kernoorlog. Hij ontwikkelde het theoretische model van gedistribueerde adaptieve blokschakeling van berichten. De telecommunicatie-industrie verwierp de ontwikkeling echter ten gunste van bestaande modellen. Donald Davies van het National Physical Laboratory (NPL) in het Verenigd Koninkrijk kwam onafhankelijk tot een soortgelijk concept in 1965.

De eerste ideeën voor een computernetwerk dat algemene communicatie tussen computergebruikers mogelijk moest maken, werden geformuleerd door computerwetenschapper J.C.R. Licklider van Bolt, Beranek en Newman (BBN), in april 1963, in memoranda waarin het concept van het “Intergalactisch Computernetwerk” werd besproken. Deze ideeën omvatten veel van de kenmerken van het huidige Internet. In oktober 1963 werd Licklider benoemd tot hoofd van de programma’s Gedragswetenschappen en Commando en Controle bij de Advanced Research Projects Agency (ARPA) van het Ministerie van Defensie. Hij overtuigde Ivan Sutherland en Bob Taylor ervan dat dit netwerk concept zeer belangrijk was en ontwikkeling verdiende, hoewel Licklider ARPA verliet voordat er contracten voor ontwikkeling werden toegewezen.

Sutherland en Taylor bleven geïnteresseerd in het creëren van het netwerk, deels om ARPA-gesponsorde onderzoekers op verschillende bedrijfs- en academische locaties in staat te stellen computers te gebruiken die door ARPA ter beschikking waren gesteld, en deels om snel nieuwe software en andere computerwetenschappelijke resultaten te verspreiden. Taylor had drie computerterminals in zijn kantoor, elk verbonden met afzonderlijke computers, die door ARPA werden gefinancierd: één voor de System Development Corporation (SDC) Q-32 in Santa Monica, één voor Project Genie aan de Universiteit van Californië, Berkeley, en één voor Multics aan het Massachusetts Institute of Technology. Taylor herinnert zich de omstandigheid: “Voor elk van deze drie terminals had ik drie verschillende sets gebruikerscommando’s. Dus, als ik online aan het praten was met iemand bij S.D.C., en ik wilde hierover praten met iemand die ik kende bij Berkeley, of M.I.T., dan moest ik opstaan van de S.D.C. terminal, naar de andere terminal gaan en met hen in contact komen. Ik zei, “Oh Man!”, het is duidelijk wat je moet doen: Als je deze drie terminals hebt, zou er één terminal moeten zijn die gaat waar je maar heen wilt. Dat idee is het ARPANET”.

Donald Davies’ werk trok de aandacht van ARPANET-ontwikkelaars op het Symposium on Operating Systems Principles in oktober 1967. Hij gaf de eerste openbare demonstratie, nadat hij de term packet switching had bedacht, op 5 augustus 1968 en integreerde het in het NPL-netwerk in Engeland. Het NPL-netwerk en het ARPANET waren de eerste twee netwerken ter wereld die gebruik maakten van pakketschakeling, en zij werden in 1973 onderling verbonden. Volgens Roberts waren het ARPANET en andere in de jaren zeventig gebouwde pakketschakelnetwerken “in bijna alle opzichten” gelijk aan het oorspronkelijke ontwerp van Davies uit 1965.

CreationEdit

In februari 1966 lobbyde Bob Taylor met succes bij ARPA-directeur Charles M. Herzfeld om een netwerkproject te financieren. Herzfeld verlegde fondsen ten bedrage van een miljoen dollar van een ballistisch raketverdedigingsprogramma naar Taylors budget. Taylor nam Larry Roberts in dienst als programma manager in het ARPA Information Processing Techniques Office in januari 1967 om te werken aan het ARPANET.

Roberts vroeg Frank Westervelt om de eerste ontwerpvragen voor een netwerk te onderzoeken. In april 1967 hield ARPA een ontwerpsessie over technische normen. De eerste normen voor identificatie en authenticatie van gebruikers, transmissie van tekens, en foutcontrole en heruitzendingsprocedures werden besproken. Roberts’ voorstel was dat alle mainframe computers rechtstreeks met elkaar zouden worden verbonden. De andere onderzoekers waren terughoudend om deze computermiddelen aan het netwerkbeheer te wijden. Wesley Clark stelde voor minicomputers te gebruiken als interface om een berichten-schakelend netwerk te creëren. Roberts wijzigde het ARPANET-plan om Clark’s suggestie op te nemen en noemde de minicomputers Interface Message Processors (IMP’s).

Het plan werd gepresenteerd op het inaugurele Symposium over Operating Systems Principles in oktober 1967. Donald Davies’ werk aan pakketschakeling en het NPL-netwerk, gepresenteerd door een collega (Roger Scantlebury), kwam op deze conferentie onder de aandacht van de ARPA-onderzoekers. Roberts paste Davies’ concept van pakketschakeling toe voor het ARPANET, en vroeg om input van Paul Baran. Het NPL-netwerk gebruikte lijnsnelheden van 768 kbit/s, en de voorgestelde lijnsnelheid voor het ARPANET werd verhoogd van 2,4 kbit/s naar 50 kbit/s.

Midden 1968 schreven Roberts en Barry Wessler een definitieve versie van de IMP-specificatie op basis van een rapport van het Stanford Research Institute (SRI) dat ARPA had opgedragen om gedetailleerde specificaties te schrijven waarin het ARPANET-communicatienetwerk werd beschreven. Roberts gaf op 3 juni een rapport aan Taylor, die het op 21 juni goedkeurde. Na goedkeuring door ARPA werd een Request for Quotation (RFQ) uitgeschreven voor 140 potentiële inschrijvers. De meeste computerwetenschappelijke bedrijven beschouwden het ARPA-voorstel als bizar, en slechts twaalf dienden een offerte in om een netwerk te bouwen; van de twaalf beschouwde ARPA er slechts vier als topcontractanten. Aan het eind van het jaar overwoog ARPA slechts twee aannemers, en gunde het contract voor de bouw van het netwerk aan Bolt, Beranek and Newman Inc. (BBN) op 7 april 1969.

Het aanvankelijke, zevenkoppige BBN-team werd sterk geholpen door de technische specificiteit van hun antwoord op de ARPA RFQ, en produceerde dan ook snel het eerste werkende systeem. Dit team werd geleid door Frank Heart en bestond verder uit Robert Kahn. Het door BBN voorgestelde netwerk sloot nauw aan bij het ARPA-plan van Roberts: een netwerk bestaande uit kleine computers, Interface Message Processors (of IMP’s) genoemd, vergelijkbaar met het latere concept van routers, die als gateways fungeerden en lokale bronnen met elkaar verbonden. Op elke locatie voerden de IMP’s “store-and-forward” pakketschakelfuncties uit, en waren zij onderling verbonden met huurlijnen via telecommunicatiedatasets (modems), met een aanvankelijke datasnelheid van 56kbit/s. De hostcomputers waren met de IMP’s verbonden via aangepaste seriële communicatie-interfaces. Het systeem, met inbegrip van de hardware en de pakketgeschakelde software, werd in negen maanden ontworpen en geïnstalleerd. Het BBN-team bleef in contact met het NPL-team met onderlinge ontmoetingen in de VS en het VK

De eerste generatie IMP’s werd door BBN Technologies gebouwd met behulp van een robuuste computerversie van de Honeywell DDP-516 computer, geconfigureerd met 24KB uitbreidbaar magnetisch-kerngeheugen en een 16-kanaals Direct Multiplex Control (DMC) directe geheugentoegangseenheid. De DMC zorgde voor aangepaste interfaces met elk van de hostcomputers en modems. Naast de lampjes op het frontpaneel is de DDP-516-computer ook voorzien van een speciale set van 24 indicatielampjes die de status van de IMP-communicatiekanalen aangeven. Elke IMP kon maximaal vier lokale hosts ondersteunen en kon communiceren met maximaal zes IMP’s op afstand via vroege Digital Signal 0-huurlijnen. Het netwerk verbond één computer in Utah met drie in Californië. Later gaf het Ministerie van Defensie de universiteiten toestemming zich bij het netwerk aan te sluiten om hardware en software te delen.

Debat over ontwerpdoelenEdit

Volgens Charles Herzfeld, ARPA-directeur (1965-1967):

Het ARPANET werd niet gestart om een commando- en controlesysteem te creëren dat een nucleaire aanval zou overleven, zoals velen nu beweren. De bouw van een dergelijk systeem was duidelijk een belangrijke militaire behoefte, maar het was niet de missie van ARPA om dit te doen; in feite zouden we ernstig bekritiseerd zijn als we het hadden geprobeerd. Het ARPANET kwam eerder voort uit onze frustratie dat er slechts een beperkt aantal grote, krachtige onderzoekscomputers in het land waren, en dat veel onderzoeksonderzoekers, die er toegang toe zouden moeten hebben, er geografisch van gescheiden waren.

Niettemin, volgens Stephen J. Lukasik, die als adjunct-directeur en directeur van DARPA (1967-1974) “de persoon was die de meeste cheques voor de ontwikkeling van Arpanet heeft getekend”:

Het doel was om nieuwe computertechnologieën te gebruiken om te voldoen aan de behoeften van de militaire bevelvoering en controle tegen nucleaire dreigingen, om een overleefbare controle van de Amerikaanse nucleaire strijdkrachten te bereiken, en om de militaire tactische en managementbeslissingen te verbeteren.

Het ARPANET bevatte gedistribueerde berekeningen en frequente herberekeningen van routeringstabellen. Dit verhoogde de overlevingskansen van het netwerk bij aanzienlijke onderbrekingen. Automatische routering was in die tijd een technische uitdaging. Het ARPANET werd ontworpen om verliezen van ondergeschikte netwerken te overleven, aangezien de voornaamste reden daarvoor was dat de schakelknooppunten en netwerkverbindingen onbetrouwbaar waren, zelfs zonder nucleaire aanvallen.

De Internet Society is het met Herzfeld eens in een voetnoot in hun online artikel, A Brief History of the Internet:

Het was uit de RAND-studie dat het valse gerucht ontstond dat het ARPANET op de een of andere manier gerelateerd was aan het bouwen van een netwerk dat bestand was tegen een kernoorlog. Dit is nooit waar geweest van het ARPANET, maar was een aspect van het eerdere RAND-onderzoek naar veilige communicatie. Het latere werk aan internetworking legde wel de nadruk op robuustheid en overlevingsvermogen, waaronder het vermogen om grote delen van de onderliggende netwerken te weerstaan.

Paul Baran, de eerste die een theoretisch model voor communicatie met behulp van pakketschakeling naar voren bracht, voerde de bovengenoemde RAND-studie uit. Hoewel het ARPANET niet precies het doel van Baran’s project deelde, zei hij dat zijn werk wel degelijk heeft bijgedragen tot de ontwikkeling van het ARPANET. Notulen van Elmer Shapiro van het Stanford Research Institute op de ARPANET ontwerpvergadering van 9-10 oktober 1967 geven aan dat een versie van Baran’s routing methode (“hot potato”) kan worden gebruikt, in overeenstemming met het voorstel van het NPL team op het Symposium on Operating System Principles in Gatlinburg.

ImplementatieEdit

De eerste vier nodes werden aangewezen als testbed voor het ontwikkelen en debuggen van het 1822 protocol, hetgeen een grote onderneming was. Hoewel zij in 1969 elektronisch met elkaar werden verbonden, waren netwerktoepassingen pas mogelijk nadat in 1970 het Network Control Program was geïmplementeerd, waarmee de eerste twee host-host protocollen, remote login (Telnet) en file transfer (FTP), die tussen 1969 en 1973 werden gespecificeerd en geïmplementeerd, mogelijk werden. Het netwerkverkeer begon te groeien toen rond 1973 op de meeste locaties e-mail werd ingevoerd.

Eerste vier hostsEdit

Eerste ARPANET IMP-log: het eerste bericht dat ooit via het ARPANET werd verzonden, 10:30 pm PST op 29 oktober 1969 (6:30 UTC op 30 oktober 1969). Dit IMP-logfragment, bewaard op UCLA, beschrijft het opzetten van een berichtverzending van de UCLA SDS Sigma 7 Host-computer naar de SRI SDS 940 Host-computer.

De eerste vier IMP’s waren:

  • Universiteit van Californië, Los Angeles (UCLA), waar Leonard Kleinrock een netwerkmeetcentrum had opgezet, met een SDS Sigma 7 als eerste daaraan gekoppelde computer;
  • Het Augmentation Research Center van het Stanford Research Institute (nu SRI International), waar Douglas Engelbart het nieuwe NLS-systeem, een vroeg hypertekstsysteem, had ontworpen en het Network Information Center (NIC) zou runnen, met de SDS 940 waarop NLS draaide, “Genie” genaamd, als de eerste aangesloten host;
  • University of California, Santa Barbara (UCSB), met als aangesloten machine de IBM 360/75 van het Culler-Fried Interactive Mathematics Center, waarop OS/MVT draaide;
  • The University of Utah School of Computing, waar Ivan Sutherland naartoe was verhuisd, waarop een DEC PDP-10 draaide die op TENEX draaide.

De eerste succesvolle host-to-host verbinding op het ARPANET werd gemaakt tussen het Stanford Research Institute (SRI) en UCLA, door SRI-programmeur Bill Duvall en UCLA-student-programmeur Charley Kline, om 22.30 uur PST op 29 oktober 1969 (6.30 uur UTC op 30 oktober 1969). Kline maakte een verbinding tussen UCLA’s SDS Sigma 7 Host computer (in Boelter Hall kamer 3420) en de SDS 940 Host computer van het Stanford Research Institute. Kline typte het commando “login”, maar aanvankelijk crashte de SDS 940 nadat hij twee karakters had getypt. Ongeveer een uur later, nadat Duvall de parameters op de machine had aangepast, probeerde Kline het opnieuw en logde hij met succes in. De eerste twee tekens die met succes over het ARPANET werden verzonden, waren dus “lo”. De eerste permanente ARPANET-verbinding werd tot stand gebracht op 21 november 1969, tussen het IMP van UCLA en het IMP van het Stanford Research Institute. Op 5 december 1969 was het eerste netwerk met vier knooppunten tot stand gebracht.

Elizabeth Feinler stelde in 1969 het eerste Resource Handbook voor ARPANET samen, dat leidde tot de ontwikkeling van de ARPANET-directory. De directory, gebouwd door Feinler en een team, maakte het mogelijk om door het ARPANET te navigeren.

Groei en evolutieEdit

ARPA-netwerkkaart 1973

Roberts nam Howard Frank in dienst om advies te geven over het topologische ontwerp van het netwerk. Frank deed aanbevelingen om de doorvoer te verhogen en de kosten te verlagen in een opgeschaald netwerk. In maart 1970 bereikte het ARPANET de oostkust van de Verenigde Staten, toen een IMP bij BBN in Cambridge, Massachusetts, op het netwerk werd aangesloten. Daarna groeide het ARPANET: 9 IMP’s in juni 1970 en 13 IMP’s in december 1970, vervolgens 18 in september 1971 (toen het netwerk 23 universitaire en overheidshosts omvatte); 29 IMP’s in augustus 1972 en 40 in september 1973. In juni 1974 waren er 46 GVO’s en in juli 1975 telde het netwerk 57 GVO’s. In 1981 waren er 213 hostcomputers, waarbij ongeveer elke twintig dagen een nieuwe host verbinding maakte.

Larry Roberts zag het ARPANET- en het NPL-project als complementair en probeerde ze in 1970 via een satellietverbinding met elkaar te verbinden. De onderzoeksgroep van Peter Kirstein aan het University College London (UCL) werd vervolgens in 1971 gekozen in plaats van NPL voor de Britse verbinding. In juni 1973 verbond een transatlantische satellietverbinding ARPANET met de Noorse Seismische Array (NORSAR), via het Tanum Earth Station in Zweden, en verder via een terrestrisch circuit met een TIP bij de UCL. De UCL verschafte een gateway voor een interconnectie met het NPL-netwerk, het eerste onderling verbonden netwerk, en vervolgens het SRCnet, de voorloper van het JANET-netwerk in het VK.

NetwerkprestatiesEdit

In 1968 sloot Roberts een contract met Kleinrock om de prestaties van het netwerk te meten en gebieden te vinden die voor verbetering vatbaar waren. Voortbouwend op zijn eerdere werk op het gebied van wachtrij-theorie, specificeerde Kleinrock wiskundige modellen van de prestaties van pakketgeschakelde netwerken, die de basis vormden voor de ontwikkeling van het ARPANET toen dit zich in het begin van de jaren 1970 snel uitbreidde.

OperatieEdit

Internetworking-demonstratie, waarbij het ARPANET, PRNET, en SATNET in 1977

Het ARPANET was een onderzoeksproject dat eerder communicatie- dan gebruikersgericht van opzet was. Niettemin werd ARPANET in de zomer van 1975 “operationeel” verklaard. Het Defense Communications Agency nam de controle over, aangezien ARPA bedoeld was om geavanceerd onderzoek te financieren. Rond deze tijd werden de eerste ARPANET-coderingsapparaten ingezet om geclassificeerd verkeer te ondersteunen.

De transatlantische connectiviteit met NORSAR en UCL ontwikkelde zich later tot het SATNET. Het ARPANET, SATNET en PRNET werden in 1977 met elkaar verbonden.

In het ARPANET Completion Report, dat in 1981 door BBN en ARPA gezamenlijk werd gepubliceerd, wordt het volgende geconcludeerd:

… het is enigszins passend om te eindigen met de opmerking dat het ARPANET-programma een sterke en directe terugkoppeling heeft gehad naar de ondersteuning en de kracht van de computerwetenschap, waaruit het netwerk zelf is voortgekomen.

CSNET, uitbreidingEdit

De toegang tot het ARPANET werd in 1981 uitgebreid, toen de National Science Foundation (NSF) het Computer Science Network (CSNET) financierde.

Toetreding van TCP/IPEdit

NORSAR en University College London verlieten het ARPANET en begonnen begin 1982 TCP/IP over SATNET te gebruiken.

Daarna maakte het DoD TCP/IP standaard voor alle militaire computernetwerken. Op 1 januari 1983, bekend als vlaggetjesdag, werden TCP/IP-protocollen de standaard voor het ARPANET, ter vervanging van het eerdere Network Control Program.

MILNET, uitfaseren

In september 1984 werd de herstructurering van het ARPANET voltooid, waardoor Amerikaanse militaire sites hun eigen Military Network (MILNET) kregen voor niet-gerubriceerde communicatie van het defensiedepartement. Beide netwerken vervoerden niet-geclassificeerde informatie, en waren verbonden via een klein aantal gecontroleerde gateways die in geval van nood een totale scheiding mogelijk zouden maken. MILNET maakte deel uit van het Defense Data Network (DDN).

Het scheiden van de civiele en militaire netwerken verminderde het 113-knooppunten tellende ARPANET met 68 knooppunten. Na de afsplitsing van MILNET zou het ARPANET verder worden gebruikt als Internet-backbone voor onderzoekers, maar langzaam worden afgebouwd.

DecommissioningEdit

In 1985 financierde de National Science Foundation (NSF) de oprichting van nationale supercomputercentra aan verschillende universiteiten, en zorgde voor netwerktoegang en netwerkinterconnectiviteit met het NSFNET-project in 1986. NSFNET werd de ruggengraat van het internet voor overheidsinstanties en universiteiten.

Het ARPANET-project werd in 1990 formeel buiten bedrijf gesteld. De oorspronkelijke IMP’s en TIP’s werden geleidelijk afgeschaft toen het ARPANET werd stilgelegd na de invoering van het NSFNet, maar sommige IMP’s bleven nog tot juli 1990 in dienst.

In de nasleep van de ontmanteling van het ARPANET op 28 februari 1990 schreef Vinton Cerf de volgende klaagzang, getiteld “Requiem of the ARPANET”:

Het was de eerste, en de eerste zijn, was het beste,
maar nu leggen we het neer om voor altijd te rusten.
Denk nu een ogenblik met mij, vergiet enige tranen.
Voor auld lang syne, voor liefde, voor jaren en jaren
van trouwe dienst, plicht gedaan, ween ik.
Leg nu uw pakje neer, o vriend, en slaap.

-Vinton Cerf

LegacyEdit

ARPANET in een bredere context

Het ARPANET was gerelateerd aan vele andere onderzoeksprojecten, die van invloed waren op het ARPANET-ontwerp of die een nevenproject waren of voortkwamen uit het ARPANET.

Senator Al Gore schreef de High Performance Computing and Communication Act van 1991, meestal “The Gore Bill” genoemd, nadat hij in 1988 het concept voor een nationaal onderzoeksnetwerk had gehoord dat door een groep onder voorzitterschap van Leonard Kleinrock aan het Congres was voorgelegd. Het wetsvoorstel werd op 9 december 1991 aangenomen en leidde tot de Nationale Informatie Infrastructuur (NII), door Gore de informatiesnelweg genoemd.

Internetworking-protocollen ontwikkeld door ARPA en geïmplementeerd op het ARPANET effenden de weg voor de toekomstige commercialisering van een nieuw wereldwijd netwerk, bekend als het Internet.

Het ARPANET-project werd geëerd met twee IEEE-mijlpalen, beide gewijd in 2009.

Laat een reactie achter

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *