ARPANET

InspirationEdit

Histórico, as comunicações de voz e dados foram baseadas em métodos de comutação de circuitos, como exemplificado na rede telefónica tradicional, onde a cada chamada telefónica é atribuída uma ligação electrónica dedicada, de extremo a extremo, entre as duas estações de comunicação. A ligação é estabelecida através de sistemas de comutação que ligavam vários percursos de chamada intermédios entre estes sistemas durante a duração da chamada.

p>O modelo tradicional da rede de telecomunicações comutada por circuito foi desafiado no início dos anos 60 por Paul Baran na RAND Corporation, que tinha estado a investigar sistemas que pudessem sustentar o funcionamento durante a destruição parcial, como por exemplo por guerra nuclear. Ele desenvolveu o modelo teórico de comutação distribuída de blocos de mensagens adaptativas. No entanto, o estabelecimento de telecomunicações rejeitou o desenvolvimento em favor dos modelos existentes. Donald Davies no National Physical Laboratory (NPL) do Reino Unido chegou independentemente a um conceito semelhante em 1965.

As primeiras ideias para uma rede informática destinada a permitir comunicações gerais entre utilizadores de computadores foram formuladas pelo cientista informático J. C. R. Licklider de Bolt, Beranek e Newman (BBN), em Abril de 1963, em memorandos discutindo o conceito da “Rede Informática Intergaláctica”. Estas ideias englobavam muitas das características da Internet contemporânea. Em Outubro de 1963, Licklider foi nomeado chefe dos programas de Ciências Comportamentais e de Comando e Controlo da Agência de Projectos de Investigação Avançada do Departamento de Defesa (ARPA). Ele convenceu Ivan Sutherland e Bob Taylor de que este conceito de rede era muito importante e merecia ser desenvolvido, embora Licklider tenha deixado a ARPA antes de qualquer contrato ser atribuído para desenvolvimento.

Sutherland e Taylor continuaram o seu interesse em criar a rede, em parte, para permitir aos investigadores patrocinados pela ARPA em vários locais empresariais e académicos utilizar computadores fornecidos pela ARPA, e, em parte, para distribuir rapidamente novo software e outros resultados das ciências informáticas. Taylor tinha três terminais informáticos no seu escritório, cada um ligado a computadores separados, que a ARPA financiava: um para a System Development Corporation (SDC) Q-32 em Santa Monica, um para o Project Genie na Universidade da Califórnia, Berkeley, e outro para a Multics no Massachusetts Institute of Technology. Taylor recorda a circunstância: “Para cada um destes três terminais, eu tinha três conjuntos diferentes de comandos de utilizador. Assim, se eu estivesse a falar online com alguém da S.D.C., e quisesse falar com alguém que conhecia em Berkeley, ou M.I.T., sobre isto, tinha de me levantar do terminal da S.D.C., ir até ao outro terminal e entrar em contacto com eles. Eu disse: “Oh meu!”, é óbvio o que fazer: Se tiver estes três terminais, deve haver um terminal que vá para onde quiser ir. Essa ideia é a ARPANET”.

O trabalho de Donald Davies chamou a atenção dos programadores da ARPANET no Symposium on Operating Systems Principles, em Outubro de 1967. Ele fez a primeira demonstração pública, tendo cunhado o termo comutação de pacotes, a 5 de Agosto de 1968 e incorporou-o na rede NPL em Inglaterra. A rede NPL e a ARPANET foram as duas primeiras redes no mundo a utilizar comutação de pacotes, e foram elas próprias interligadas em 1973. Roberts disse que a ARPANET e outras redes de comutação de pacotes construídas nos anos 70 eram semelhantes “em quase todos os aspectos” ao desenho original de Davies de 1965.

CreationEdit

Em Fevereiro de 1966, Bob Taylor fez lobby com sucesso junto do director da ARPA Charles M. Herzfeld para financiar um projecto de rede. Herzfeld redireccionou fundos no montante de um milhão de dólares de um programa de defesa contra mísseis balísticos para o orçamento de Taylor. Taylor contratou Larry Roberts como gestor do programa no Gabinete de Técnicas de Processamento de Informação da ARPA em Janeiro de 1967 para trabalhar na ARPANET.

Roberts pediu a Frank Westervelt para explorar as questões iniciais de concepção de uma rede. Em Abril de 1967, a ARPA realizou uma sessão de design sobre normas técnicas. As normas iniciais para identificação e autenticação de utilizadores, transmissão de caracteres, e procedimentos de verificação de erros e retransmissão foram discutidas. A proposta de Roberts era que todos os computadores mainframe se ligassem uns aos outros directamente. Os outros investigadores mostraram-se relutantes em dedicar estes recursos informáticos à administração da rede. Wesley Clark propôs que os minicomputadores fossem utilizados como interface para criar uma rede de comutação de mensagens. Roberts modificou o plano da ARPANET para incorporar a sugestão de Clark e nomeou os minicomputadores Processadores de Mensagens de Interface (IMPs).

O plano foi apresentado no Simpósio inaugural sobre Princípios de Sistemas Operativos em Outubro de 1967. O trabalho de Donald Davies sobre comutação de pacotes e a rede NPL, apresentado por um colega (Roger Scantlebury), chamou a atenção dos investigadores da ARPA nesta conferência. Roberts aplicou o conceito de comutação de pacotes de Davies para a ARPANET, e solicitou o contributo de Paul Baran. A rede NPL estava a utilizar velocidades de linha de 768 kbit/s, e a velocidade de linha proposta para a ARPANET foi aumentada de 2,4 kbit/s para 50 kbit/s.

Em meados de 1968, Roberts e Barry Wessler escreveram uma versão final da especificação IMP baseada num relatório do Stanford Research Institute (SRI) que a ARPA encomendou para escrever especificações detalhadas descrevendo a rede de comunicações ARPANET. Roberts entregou um relatório a Taylor a 3 de Junho, que o aprovou a 21 de Junho. Após aprovação pela ARPA, foi emitido um Pedido de Cotação (RFQ) para 140 potenciais licitantes. A maioria das empresas de informática considerou a proposta da ARPA como estranha, e apenas doze apresentaram propostas para construir uma rede; das doze, a ARPA considerou apenas quatro como contratantes de primeira linha. No final do ano, a ARPA considerou apenas dois contratantes, e adjudicou o contrato para a construção da rede à Bolt, Beranek e Newman Inc. (BBN) a 7 de Abril de 1969.

A equipa BBN inicial, de sete pessoas, foi muito ajudada pela especificidade técnica da sua resposta à RFQ da ARPA, e assim produziu rapidamente o primeiro sistema de trabalho. Esta equipa foi liderada por Frank Heart e incluía Robert Kahn. A rede proposta pelo BBN seguiu de perto o plano ARPA de Roberts: uma rede composta por pequenos computadores chamados Processadores de Mensagens de Interface (ou IMPs), semelhantes ao conceito posterior de routers, que funcionavam como gateways de interligação de recursos locais. Em cada local, os IMPs realizavam funções de comutação de pacotes de armazenamento e encaminhamento, e eram interligados com linhas alugadas através de conjuntos de dados de telecomunicações (modems), com taxas iniciais de dados de 56kbit/s. Os computadores anfitriões foram ligados aos IMPs através de interfaces de comunicação em série personalizadas. O sistema, incluindo o hardware e o software de comutação de pacotes, foi concebido e instalado em nove meses. A equipa BBN continuou a interagir com a equipa NPL, com reuniões entre eles a terem lugar nos EUA e no Reino Unido.

Os IMPs de primeira geração foram construídos pela BBN Technologies utilizando uma versão robusta do computador Honeywell DDP-516, configurado com 24KB de memória de núcleo magnético expansível, e uma unidade de acesso directo à memória Multiplex Direct (DMC) de 16 canais. O DMC estabeleceu interfaces personalizadas com cada um dos computadores anfitriões e modems. Para além das lâmpadas do painel frontal, o computador DDP-516 também dispõe de um conjunto especial de 24 lâmpadas indicadoras que mostram o estado dos canais de comunicação IMP. Cada IMP podia suportar até quatro hosts locais, e podia comunicar com até seis IMPs remotos através das primeiras linhas telefónicas alugadas Digital Signal 0. A rede ligou um computador em Utah com três na Califórnia. Mais tarde, o Departamento de Defesa permitiu que as universidades aderissem à rede para partilhar recursos de hardware e software.

Debate sobre objectivos de designEdit

De acordo com Charles Herzfeld, Director do ARPA (1965-1967):

O ARPANET não foi iniciado para criar um Sistema de Comando e Controlo que sobrevivesse a um ataque nuclear, como muitos agora afirmam. Construir tal sistema era, claramente, uma grande necessidade militar, mas não era missão da ARPA fazê-lo; de facto, teríamos sido severamente criticados se tivéssemos tentado. Pelo contrário, a ARPANET surgiu da nossa frustração de que havia apenas um número limitado de grandes e poderosos computadores de investigação no país, e que muitos investigadores, que deveriam ter acesso a eles, estavam geograficamente separados deles.

não obstante, de acordo com Stephen J. Lukasik, que como Director Adjunto e Director da DARPA (1967-1974) foi “a pessoa que assinou a maioria dos cheques para o desenvolvimento da Arpanet”:

O objectivo era explorar novas tecnologias informáticas para satisfazer as necessidades de comando e controlo militar contra ameaças nucleares, conseguir um controlo sobrevivente das forças nucleares dos EUA, e melhorar a táctica militar e a tomada de decisões de gestão.

A ARPANET incorporou o cálculo distribuído, e a frequente re-computação, de tabelas de encaminhamento. Isto aumentou a capacidade de sobrevivência da rede face a uma interrupção significativa. O encaminhamento automático era, na altura, tecnicamente difícil. A ARPANET foi concebida para sobreviver a perdas de redes subordinadas, uma vez que a principal razão era que os nós de comutação e as ligações de rede não eram fiáveis, mesmo sem qualquer ataque nuclear.

A Sociedade Internet concorda com Herzfeld numa nota de rodapé no seu artigo online, A Brief History of the Internet:

p> Foi do estudo RAND que o falso rumor começou, alegando que a ARPANET estava de alguma forma relacionada com a construção de uma rede resistente à guerra nuclear. Isto nunca foi verdade em relação à ARPANET, mas foi um aspecto do estudo RAND anterior sobre comunicação segura. O trabalho posterior sobre o trabalho na Internet enfatizou a robustez e a capacidade de sobrevivência, incluindo a capacidade de suportar perdas de grandes porções das redes subjacentes.

Paul Baran, o primeiro a apresentar um modelo teórico de comunicação utilizando comutação de pacotes, conduziu o estudo RAND referido acima. Embora a ARPANET não partilhasse exactamente o objectivo do projecto de Baran, ele disse que o seu trabalho contribuiu para o desenvolvimento da ARPANET. Actas tiradas por Elmer Shapiro do Stanford Research Institute na reunião de concepção da ARPANET de 9-10 de Outubro de 1967 indicam que pode ser utilizada uma versão do método de encaminhamento de Baran (“batata quente”), consistente com a proposta da equipa da NPL no Symposium on Operating System Principles em Gatlinburg.

ImplementationEdit

Os primeiros quatro nós foram designados como um banco de ensaio para o desenvolvimento e depuração do protocolo de 1822, que foi um grande empreendimento. Enquanto estavam ligados electronicamente em 1969, as aplicações de rede não eram possíveis até que o Programa de Controlo de Rede fosse implementado em 1970, permitindo os dois primeiros protocolos host-host, login remoto (Telnet) e transferência de ficheiros (FTP), que foram especificados e implementados entre 1969 e 1973. O tráfego da rede começou a crescer quando o correio electrónico foi estabelecido na maioria dos sítios, por volta de 1973.

Quatro anfitriões iniciaisEdit

Primeiro log ARPANET IMP: a primeira mensagem jamais enviada através da ARPANET, 22:30 PST de 29 de Outubro de 1969 (6:30 UTC de 30 de Outubro de 1969). Este excerto do log IMP, guardado na UCLA, descreve a configuração da transmissão de uma mensagem do computador anfitrião SDS Sigma 7 da UCLA para o computador anfitrião SDS 940 da SRI.

Os primeiros quatro IMPs foram:

  • Universidade da Califórnia, Los Angeles (UCLA), onde Leonard Kleinrock tinha estabelecido um Centro de Medição de Rede, sendo um SDS Sigma 7 o primeiro computador ligado ao mesmo;
  • O Centro de Investigação de Aumento no Instituto de Investigação de Stanford (agora SRI International), onde Douglas Engelbart tinha criado o novo sistema NLS, um sistema de hipertexto precoce, e iria gerir o Centro de Informação de Rede (NIC), sendo o SDS 940 que geria o NLS, denominado “Genie”, o primeiro anfitrião anexado;
  • Universidade da Califórnia, Santa Barbara (UCSB), com o IBM 360/75 do Centro de Matemática Interactiva Culler-Fried, rodando OS/MVT, sendo a máquina anexada;
  • li>A Universidade de Utah School of Computing, onde Ivan Sutherland se tinha mudado, rodando um DEC PDP-10 que operava no TENEX.

A primeira ligação bem sucedida de anfitrião a anfitrião na ARPANET foi feita entre o Stanford Research Institute (SRI) e a UCLA, pelo programador do SRI Bill Duvall e pelo programador estudante da UCLA Charley Kline, às 22h30 PST de 29 de Outubro de 1969 (18h30 UTC de 30 de Outubro de 1969). Kline ligado a partir do computador anfitrião SDS Sigma 7 da UCLA (na sala Boelter Hall 3420) ao computador anfitrião SDS 940 do Stanford Research Institute. Kline digitou o comando “login”, mas inicialmente o SDS 940 falhou depois de ter digitado dois caracteres. Cerca de uma hora depois, depois de Duvall ter ajustado os parâmetros na máquina, Kline tentou novamente e conseguiu entrar no sistema. Assim, os dois primeiros caracteres transmitidos com sucesso através da ARPANET foram “lo”. A primeira ligação permanente ARPANET foi estabelecida a 21 de Novembro de 1969, entre o IMP da UCLA e o IMP do Instituto de Investigação de Stanford. Em 5 de Dezembro de 1969, a rede inicial de quatro nós foi estabelecida.

Elizabeth Feinler criou o primeiro Manual de Recursos para a ARPANET em 1969, o que levou ao desenvolvimento do directório ARPANET. O directório, construído por Feinler e por uma equipa tornou possível a navegação na ARPANET.

Crescimento e evoluçãoEdit

mapa da rede ARPA 1973

Roberts contratou Howard Frank para consultar sobre o desenho topológico da rede. Frank fez recomendações para aumentar a produção e reduzir os custos numa rede em escala. Em Março de 1970, a ARPANET alcançou a costa leste dos Estados Unidos, quando um IMP no BBN em Cambridge, Massachusetts, foi ligado à rede. Posteriormente, a ARPANET cresceu: 9 PMI até Junho de 1970 e 13 PMI até Dezembro de 1970, depois 18 até Setembro de 1971 (quando a rede incluía 23 universidades e anfitriões governamentais); 29 PMI até Agosto de 1972, e 40 até Setembro de 1973. Em Junho de 1974, existiam 46 PMI, e em Julho de 1975, a rede contava 57 PMI. Em 1981, o número era de 213 computadores anfitriões, com outro anfitrião a ligar aproximadamente de vinte em vinte dias.

Larry Roberts viu os projectos ARPANET e NPL como complementares e procurou em 1970 ligá-los através de uma ligação via satélite. O grupo de investigação de Peter Kirstein no University College London (UCL) foi subsequentemente escolhido em 1971 em substituição da NPL para a ligação do Reino Unido. Em Junho de 1973, uma ligação transatlântica por satélite ligou a ARPANET à Norwegian Seismic Array (NORSAR), através da Estação Terrestre de Tanum, na Suécia, e posteriormente através de um circuito terrestre a uma TIP na UCL. A UCL forneceu um portal para uma interligação com a rede NPL, a primeira rede interligada, e subsequentemente a SRCnet, a precursora da rede JANET do Reino Unido.

Desempenho da redeEdit

Em 1968, Roberts contratou com Kleinrock para medir o desempenho da rede e encontrar áreas a melhorar. Com base no seu trabalho anterior sobre a teoria da fila de espera, Kleinrock especificou modelos matemáticos do desempenho de redes comutadas por pacotes, que sustentaram o desenvolvimento da ARPANET à medida que se expandia rapidamente no início dos anos 70.

OperationEdit

demonstração do funcionamento da Internet, ligando a ARPANET, PRNET, e SATNET em 1977

A ARPANET foi um projecto de investigação orientado para a comunicação, em vez de orientado para o utilizador no design. No entanto, no Verão de 1975, a ARPANET foi declarada “operacional”. A Agência de Comunicações de Defesa assumiu o controlo, uma vez que a ARPA se destinava a financiar a investigação avançada. Por volta desta altura, os primeiros dispositivos de encriptação ARPANET foram utilizados para apoiar o tráfego classificado.

A conectividade transatlântica com a NORSAR e a UCL evoluiu mais tarde para a SATNET. A ARPANET, SATNET e PRNET foram interligadas em 1977.

O Relatório de Conclusão da ARPANET, publicado em 1981 conjuntamente pelo BBN e ARPA, conclui que:

… é de certa forma adequado terminar com a nota de que o programa ARPANET teve um feedback forte e directo no apoio e força da informática, da qual a própria rede, por si só, surgiu.

CSNET, expansionEdit

Access to the ARPANET foi expandido em 1981, quando a National Science Foundation (NSF) financiou a Rede Informática (CSNET).

Adopção de TCP/IPEdit

NORSAR e University College London deixaram a ARPANET e começaram a utilizar TCP/IP sobre SATNET no início de 1982.

Após o DoD ter feito TCP/IP padrão para todas as redes de computadores militares. Em 1 de Janeiro de 1983, conhecido como dia da bandeira, os protocolos TCP/IP tornaram-se o padrão para a ARPANET, substituindo o anterior Programa de Controlo de Rede.

MILNET, phasing outEdit

Em Setembro de 1984, foram concluídos os trabalhos de reestruturação da ARPANET, dando aos sítios militares dos EUA a sua própria Rede Militar (MILNET) para comunicações não-classificadas do departamento de defesa. Ambas as redes transportavam informação não classificada, e estavam ligadas a um pequeno número de portais controlados que permitiriam uma separação total em caso de emergência. A MILNET fazia parte da Rede de Dados de Defesa (DDN).

Separando as redes civis e militares, a ARPANET de 113 nós foi reduzida em 68 nós. Depois da divisão da MILNET, a ARPANET continuaria a ser utilizada como espinha dorsal da Internet para os investigadores, mas seria lentamente eliminada.

DesmantelamentoEdit

Em 1985, a National Science Foundation (NSF) financiou o estabelecimento de centros nacionais de supercomputação em várias universidades, e forneceu acesso à rede e interconectividade de rede com o projecto NSFNET em 1986. A NSFNET tornou-se a espinha dorsal da Internet para agências governamentais e universidades.

O projecto ARPANET foi formalmente desactivado em 1990. Os IMPs e TIPs originais foram gradualmente desactivados, uma vez que a ARPANET foi encerrada após a introdução da NSFNet, mas alguns IMPs permaneceram em serviço até Julho de 1990.

Na sequência da desactivação da ARPANET a 28 de Fevereiro de 1990, Vinton Cerf escreveu a seguinte lamentação, intitulada “Requiem of the ARPANET”:

Foi a primeira, e sendo a primeira, foi a melhor,
mas agora é a vez de descansar.
Pausa agora comigo um momento, derrama algumas lágrimas.
Para auld lang syne, por amor, durante anos e anos
de serviço fiel, dever cumprido, eu choro.
Deite o seu pacote, agora, ó amigo, e durma.

-Vinton Cerf

LegacyEdit

ARPANET num contexto mais amplo

A ARPANET estava relacionada com muitos outros projectos de investigação, que influenciaram a concepção da ARPANET, ou que foram projectos auxiliares ou expelidos da ARPANET.

Senator Al Gore foi autor do High Performance Computing and Communication Act de 1991, geralmente referido como “The Gore Bill”, depois de ouvir o conceito de 1988 para uma Rede Nacional de Investigação apresentado ao Congresso por um grupo presidido por Leonard Kleinrock. O projecto de lei foi aprovado em 9 de Dezembro de 1991 e conduziu à Infra-estrutura Nacional de Informação (NII), a que Gore chamou super-estrada de informação.

Protocolos inter-redes desenvolvidos pela ARPA e implementados na ARPANET abriram o caminho para a comercialização futura de uma nova rede mundial, conhecida como Internet.

O projecto ARPANET foi homenageado com dois marcos IEEE, ambos dedicados em 2009.

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