Cách hoạt động của ARPANET

Bạn nghĩ Internet bao nhiêu tuổi ? Đối với hầu hết chúng ta, trải nghiệm của chúng ta với Internet bắt nguồn từ những ngày đầu tiên của World Wide Web vào những năm 1990. Nhưng bản thân Internet còn lâu đời hơn thế. Nó phát triển từ sự hợp nhất của một số mạng máy tính riêng lẻ - mạng lâu đời nhất và có ảnh hưởng nhất là ARPANET .

Năm 1966, Cơ quan Dự án Nghiên cứu Nâng cao ( ARPA ) đã tổ chức một chương trình với một số cơ quan nghiên cứu được gọi là Mạng Máy tính Chia sẻ Tài nguyên. Mục tiêu của ARPA là liên kết các máy tính khác nhau với nhau, vừa để tăng sức mạnh máy tính tổng thể vừa để phân quyền lưu trữ thông tin. Chính phủ Hoa Kỳ muốn tìm cách tiếp cận và phân phối thông tin trong trường hợp xảy ra một sự kiện thảm khốc, chẳng hạn như một cuộc tấn công hạt nhân. Nếu một quả bom đánh trúng một đường dây máy tính quan trọng, việc truyền thông tin sẽ dừng ngay lập tức. Nhưng nếu có một cách để nối mạng máy tính, các phần khác của hệ thống có thể tiếp tục chạy ngay cả khi một liên kết bị phá hủy.

Các cuộc thảo luận với ARPA dần dần phát triển từ lý thuyết đến các đề xuất thực tế để xây dựng các mạng này. Năm 1968, ARPA đã gửi Yêu cầu báo giá ( RFQ ) tới một số tổ chức, yêu cầu đấu thầu về việc tạo ra mạng diện rộng đầu tiên . Công ty tư vấn âm học Bolt, Beranek và Newman (BBN) đã thắng thầu thiết kế bốn bộ xử lý thông điệp giao diện ( IMP ), những máy tạo ra giao tiếp mở giữa bốn máy tính khác nhau chạy trên bốn hệ điều hành khác nhau .

Nhóm thiết kế, xây dựng và cài đặt ARPANET rất đa dạng, bao gồm các kỹ sư điện, nhà khoa học máy tính, nhà toán học ứng dụng và sinh viên sau đại học. Họ đã ghi lại những khám phá và quy trình của mình trong một loạt tài liệu được gọi là Yêu cầu nhận xét ( RFC ), bạn có thể tìm thấy tài liệu này được lưu trữ cùng với các tiêu chuẩn Internet và thông tin người dùng tại Internet RFC / STD / FYI / BCP Archives .

Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu về thiết bị được sử dụng trong ARPANET bốn nút ban đầu. Chúng tôi sẽ xem xét các giao thức được thiết kế để cho phép các máy tính khác nhau chia sẻ thông tin với nhau. Chúng ta cũng sẽ xem xét cách nhóm ARPANET đã phát minh ra nhiều chức năng Internet mà chúng ta coi là điều hiển nhiên ngày nay. Cuối cùng, chúng ta sẽ tìm hiểu về phần cuối của chương trình ARPANET.

Nội dung

1. Máy tính ARPANET
2. Giao thức ARPANET
3. Những đột phá về ARPANET
4. Sự kết thúc của ARPANET

Trước ARPANET, hầu hết các hệ thống máy tính bao gồm một máy tính khổng lồ - đôi khi có kích thước bằng cả một căn phòng - với các thiết bị đầu cuối của người dùng được kết nối cứng với nó. Một thiết bị đầu cuối là một số dạng giao diện người dùng, thường bao gồm bàn phím hoặc đầu đọc thẻ đục lỗ. Nhiều người dùng có thể truy cập máy tính đồng thời, trong một kỹ thuật được gọi là chia sẻ thời gian . Các mạng ban đầu khác yêu cầu kết nối trực tiếp giữa các máy tính chủ, nghĩa là chỉ có một con đường để thông tin đi qua. Các kết nối trực tiếp giới hạn kích thước của các mạng máy tính này, được gọi là mạng cục bộ ( LAN ).

ARPA muốn xây dựng một hệ thống nối mạng có thể trải dài khắp nước Mỹ, liên kết các tổ chức chính phủ và khoa học theo cách mà trước đây chưa từng có. Tuy nhiên, giai đoạn đầu của ARPANET khiêm tốn hơn nhiều: Bốn hệ thống máy tính ở các địa điểm khác nhau sẽ liên kết với nhau bằng cách sử dụng các đường dây điện thoại hiện có và bốn Bộ xử lý tin nhắn giao diện ( IMP ).

ARPA đã chọn các địa điểm máy tính ban đầu dựa trên các mối quan hệ nghiên cứu đã có từ trước với chính phủ Hoa Kỳ. Mỗi trang web có đội ngũ kỹ sư riêng chịu trách nhiệm kết nối máy tính của trang web với ARPANET. Bốn máy tính chủ trong cấu trúc ARPANET ban đầu bao gồm:

Vào tháng 8 năm 1969, nhóm UCLA đã kết nối máy tính chủ của mình với một máy tính IMP, Honeywell DDP 516 , biến nó trở thành máy tính đầu tiên trong bốn trang web kết nối với ARPANET. Trong vòng vài ngày, hai máy tính có thể trao đổi thông tin. Vào tháng 10, nhóm của Stanford đã thêm IMP và máy chủ thứ hai vào hệ thống. Vào lúc 10:30 tối ngày 29 tháng 10, máy tính Stanford và UCLA đã giao tiếp với nhau qua đường dây điện thoại 50 kilobit / giây (kbps).

Trong lần thử đầu tiên, hệ thống đã gặp sự cố trước khi UCLA có thể gửi một lệnh hoàn chỉnh đến máy tính Stanford. May mắn thay, mọi thứ đã hoạt động trong lần thử thứ hai. Hai máy tính chủ khác đã tham gia mạng trước cuối năm 1969. Lần đầu tiên, các nhà khoa học có thể khai thác sức mạnh của nhiều máy tính ở các vị trí xa.

Cảm ơn vì (Máy tính) Memories

So với các máy tính cá nhân ngày nay, IMP là một thiết bị nhẹ trong bộ phận xử lý. Máy tính Honeywell chỉ có 12 kilobyte bộ nhớ . Ngày nay, bạn có thể mua một máy tính để bàn mới với hơn 1 gigabyte - 1.000.000 kilobyte - bộ nhớ máy tính.

Hầu hết chúng ta coi Internet là điều hiển nhiên. Chúng ta có thể đăng nhập vào e-mail của mình và duyệt qua World Wide Web. Nhưng khi dự án ARPANET bắt đầu, không có quy trình hoặc hệ thống nào được đưa ra để cho phép các máy tính khác nhau chia sẻ thông tin. Mọi thứ phải được phát minh ra từ đầu.

Một trong những quyết định quan trọng nhất mà nhóm ARPANET đưa ra là tạo ra một hệ thống chuẩn hóa các giao thức mà các máy tính chủ và IMP sẽ tuân theo. Một nhóm được gọi là Nhóm công tác mạng được thành lập để đảm nhận công việc. Lúc đầu, quá trình sáng tạo rất hỗn loạn và rời rạc. Nhóm ARPANET bắt đầu thiết kế và thiết lập các giao thức này thông qua các RFC.

Ngay từ đầu trong quá trình này, nhóm đã nhận ra sự cần thiết của hai nhiệm vụ cụ thể: Tạo một cách để người dùng đăng nhập vào hệ thống từ xa và giúp người dùng có thể di chuyển tệp từ máy này sang máy khác. Đăng nhập từ xa sau này được gọi là Telnet và việc di chuyển tệp qua lại đã trở thành một phần của Giao thức truyền tệp ( FTP ). Nhóm nghiên cứu đã đệ trình hai giao thức đầu tiên này cho Larry Roberts, người đứng đầu dự án. Roberts quyết định rằng các giao thức ban đầu không đủ tham vọng và yêu cầu nhóm bao gồm nhiều chức năng và quy trình hơn.

Nhóm bắt đầu thiết kế Chương trình Kiểm soát Mạng ( NCP ), một giao thức máy chủ lưu trữ đối xứng. Nói một cách đơn giản hơn, đây là thủ tục cho phép các máy tính giao tiếp trong mạng cũng như thêm nhiều máy chủ vào mạng để làm cho nó lớn hơn. NCP cũng kiểm soát đường dẫn và luồng dữ liệu qua ARPANET. Nó đã thiết lập thông lệ sử dụng địa chỉ máy chủ số để giao tiếp mạng và là tiền thân của máy chủ định danh miền (DNS) ngày nay.

ARPANET cũng đã tận dụng một cách mới mang tính cách mạng để gửi dữ liệu: chuyển mạch gói . Trong chuyển mạch gói, các máy tính chủ chia mỗi tệp máy tính thành các đoạn nhỏ hơn gọi là gói tin . Sau khi các gói được chuyển, các phần sẽ được tập hợp lại thành các tệp gốc.

Chuyển mạch gói đóng một vai trò cực kỳ quan trọng trên Internet ngày nay. Thông tin có thể chảy qua toàn bộ hệ thống nhanh hơn nhiều khi máy tính chia nhỏ các tệp tin thành nhiều phần nhỏ hơn. Đó là bởi vì một tệp lớn di chuyển qua một con đường chiếm rất nhiều băng thông. Một số gói nhỏ hơn có thể di chuyển qua các đường dẫn khác nhau trong mạng đến cùng một đích. Nếu một phần của đường dẫn bị đóng vì lý do nào đó, các gói tin bị chặn đường có thể tìm thấy đường dẫn khác trong khi phần thông tin còn lại tiếp tục tải trên máy tính của người dùng.

Giao thức sau

NCP đã cung cấp nền tảng cho bộ giao thức Internet Giao thức Kiểm soát Truyền / Giao thức Internet (TCP / IP). Robert Kahn và Vinton Cerf đã thiết kế TCP / IP, xác định cách thông tin di chuyển qua Internet và xác minh rằng thông tin đến được nơi mà nó đang đi. Hãy coi TCP / IP như một hệ thống kiểm soát lưu lượng - nếu không có các giao thức này, máy tính sẽ không biết đường dẫn nào có sẵn và toàn bộ mạng có thể bị sập.

ARPANET cho phép mọi người làm những việc với máy tính chưa từng được thực hiện trước đây hoặc chỉ có thể thực hiện được ở quy mô nhỏ hơn nhiều, bao gồm:

Ngay sau khi e-mail ra mắt trên ARPANET, một vài thành viên trong nhóm đã bắt đầu thử nghiệm với các ứng dụng phần mềm danh sách gửi thư. Ngay sau đó, một người nào đó trên ARPANET có thể gửi e-mail đến một nhóm người trong một bước. Danh sách gửi thư tập trung vào các chủ đề cụ thể bắt đầu xuất hiện. Đầu tiên là SF-LOVERS, một danh sách kết nối những người hâm mộ khoa học viễn tưởng trong nhóm ARPANET. Nhưng ARPA đã cau mày với những người sử dụng mạng cho các mục đích không chính thức và yêu cầu chủ sở hữu danh sách giải tán tất cả các danh sách gửi thư trái phép. Người dùng sau đó đã thuyết phục ARPA cho phép các danh sách này bằng cách chỉ ra rằng họ đã giúp kiểm tra dung lượng thư của mạng [nguồn: American Heritage Magazine ].

Năm 1973, Robert Kahn bắt đầu một thử nghiệm với kỹ thuật mà ông gọi là internetting - kết hợp hai hoặc nhiều mạng riêng biệt thành một mạng lớn hơn. Anh bắt đầu tìm cách tích hợp ARPANET với Mạng vô tuyến gói của Cơ quan Nghiên cứu Tiên tiến Quốc phòng ( DARPA ) , một mạng sử dụng sóng vô tuyến để gửi dữ liệu từ máy tính này sang máy tính khác.

Năm 1983, ARPANET chính thức chuyển từ NCP sang bộ giao thức TCP / IP. Cũng giống như kiến ​​trúc và giao thức của ARPANET báo trước cấu trúc của Internet , các ứng dụng mà người dùng tạo ra để điều hướng và tương tác với mạng đã mở đường cho nhiều tính năng Internet ngày nay.

Ai là Ai trong ARPANET?

ARPANET được sinh ra từ hàng trăm cá nhân. Dưới đây là một vài người chịu trách nhiệm về dự án đột phá này:

• JCR Licklider, người đứng đầu ARPA, người đã hình dung ra "Mạng lưới giữa các thiên hà"
• Larry Roberts, giám đốc chương trình ARPA của ARPANET
• Robert Kahn, nhà thiết kế các giao thức mạng
• Will Crowther và Dave Walden, hai lập trình viên BBN
• Vinton Cerf, nhà thiết kế ARPANET và đồng tác giả của giao thức TCP / IP
• Mike Wingfield, người xây dựng giao diện phần cứng đầu tiên liên kết máy tính với IMP
• Paul Baran, Donald Davies và Leonard Kleinrock, các nhà toán học và nhà phát triển chuyển mạch gói

Trong khoảng thời gian từ 1969 đến 1977, ARPANET đã phát triển từ một mạng lưới gồm 4 trang máy tính thành một mạng với 111 máy tính thuộc các trường đại học, cơ sở nghiên cứu và quân đội. Sử dụng các liên kết vệ tinh , ARPANET đã kết nối hệ thống máy tính ở lục địa Hoa Kỳ với các máy tính ở Hawaii và Châu Âu. Mặc dù mạng đã phát triển, nhưng rất ít người thực sự có quyền truy cập vào hệ thống. Nói chung, công chúng vẫn không biết về sự tồn tại của ARPANET.

Các mạng ARPANET khác đã bắt đầu hoạt động, bao gồm USENET , Ethernet , CSNET và BITNET . Yêu cầu ARPANET cho ý kiến ​​827 đã thiết lập Giao thức cổng ngoài giúp các mạng riêng biệt có thể truy cập lẫn nhau, mặc dù quyền truy cập vào ARPANET vẫn bị hạn chế để sử dụng chính thức. Năm 1983, bộ phận quân sự của ARPANET tách khỏi mạng lưới; kết nối duy nhất của nó với mạng lớn hơn là một vài cổng e-mail . Quân đội đã đổi tên mạng nhỏ hơn của mình là MILNET , sau này trở thành một phần của Mạng Dữ liệu Bộ Quốc phòng (DDN) [nguồn: Living Internet ].

Năm 1986, 5 trung tâm siêu máy tính đã hình thành một mạng gọi là NSFNET . Không lâu sau, NSFNET đã phát triển để bao gồm một số trường đại học trong mạng lưới của mình. Các mạng khác bắt đầu hợp nhất thành các hệ thống lớn hơn. Mọi người gọi tập hợp mạng và cổng lớn hơn này là Internet . Trong khi kỷ nguyên của máy tính cá nhân bắt đầu vào cuối những năm 1970, Internet vẫn là nguồn lực cho các trường đại học, tập đoàn và chính phủ.

Cơ sở hạ tầng của ARPANET đã bắt đầu có tuổi. IMP của hệ thống không hiệu quả hoặc mạnh mẽ như các nút máy tính trong các mạng khác. Các tổ chức trên ARPANET bắt đầu chuyển sang các mạng khác, chủ yếu là NSFNET. Năm 1990, DARPA rút phích cắm cho dự án ARPANET. Các mục tiêu của tổ chức đã được đáp ứng. Hoa Kỳ có một mạng máy tính trên toàn quốc không chỉ liên kết các nguồn lực mạnh mẽ với nhau mà còn có thể tiếp tục hoạt động nếu một phần đáng kể của mạng ngừng hoạt động. Ấn tượng hơn nữa, mạng lưới này giờ đã mở rộng ra toàn cầu, kết nối các máy tính từ bên này sang bên kia thế giới.

Lấy cắp dữ liệu ARPANET

Văn hóa hack phát triển mạnh mẽ trong ARPANET. Hầu hết các tin tặc đã làm việc để đóng góp các cải tiến cho hệ thống, tải lên các chương trình hữu ích, cải thiện các ứng dụng hiện có hoặc tạo ra một cộng đồng nơi mọi người có thể nói về lập trình. Tin tặc cũng phát minh ra biệt ngữ có thể truyền vào Internet . Không phải tất cả các hoạt động của hacker đều có kết quả tích cực - việc phát tán virus máy tính đã dẫn đến sự cố toàn bộ hệ thống vào năm 1980 [nguồn: BBC News ]. ARPANET là mục tiêu lớn của những tin tặc như Kevin Poulsen, người bị bắt quả tang truy cập trái phép vào mạng vào năm 1983 bằng biệt danh Dark Dante [nguồn: Wired ].

Những bài viết liên quan

Các liên kết tuyệt vời hơn