ARPANET

Pakkesvitsjing var eit nytt og viktig konsept innan datakommunikasjon. Tradisjonelle telefonsamband nyttar linjesvitsjing, der ei linje blir reservert for den tida ein samtale varer. Med pakkesvitsjing blir ei melding som skal overførast delt opp i ein serie av sjølvstendig adresserte «pakkar». Ein kanal kan overføra fleire straumar av pakkar i blanding. Dermed kan kraftigare kanalar og linjer nyttast meir økonomisk og gje raskare overføring. Ein «pakke» er ein kort «streng», eit avgrensa tal, typisk eit par tusen bit – binære siffer. Strengen byrjar gjerne med ei adresse og sluttar med ein kontrollsum. Mellom adressa og kontrollsummen ligg «nytteinformasjonen». Pakkeformatet i detalj er tilpassa den aktuelle kanalen.

ARPANET nytta eigne datamaskiner kalla IMP (Interface Message Processor) som del av sjølve overføringsnettet programmert til å formidla pakkane. Sjølve dei samkøyrande datamaskinene blei kalla vertsmaskinar (hosts). Vidare blei nettet utforma som eit maskenett. Dette gjorde det mogleg å nytta alternative ruter for pakkane gjennom nettet. Med dette blei nettet meir motstandsdyktig – både mot feil og trafikktoppar. Eldre datanett var oftast «stjernenett», og pakkesendinga blei handtert av vertsmaskinane sjølve.

Metodane og prosedyrane som vertsmaskinane nytta for samkjøring blei ordna ved felles protokollar, dvs. reglar og kodar for samvirket. Eit gjennomtenkt og generalisert system av protokollar blei innført i ARPANET. Det var særleg viktig for at vertsmaskinar kunne samverka sjølv om dei var heilt forskjellige.

I alt gav desse faktorane mange nye moglegheiter i høve til tidlegare datanett, og var eit godt grunnlag for den vidare utviklinga av nett-teknikk som danna grunnlaget for Internett.

Hurtig vekst

ARPANET voks raskt, og seks år etter at dei fire fyrste nodane var oppretta bestod nettet av heile 50 nodar, eller knutepunkt. I tillegg til mange innanfor Fastlands-USA var det to utanfor landet og ein på Hawaii. Interessa for nettet var stor og raskt aukande, og mange samarbeidsprosjekt mellom universitetsmiljø bidrog til aukande trafikk og inspirasjon. Kvar IMP kunne ha opp til fire vertsmaskinar tilkopla, noko som betyr at det var opp til 200 vertsmaskinar tilkopla ARPANET i 1975. Det reelle talet er nok lågare, for nodar med TIP (Terminal Interface Processor) kunne berre ha tre vertsmaskinar tilkopla. Nodar med TIP tillèt terminalar å kopla seg til vertsmaskinar som om dei var lokale terminalar. Nedetida på ARPANET var berekna til maksimalt 30 sekund per år. Kvar node var derfor forbunden med minst to andre nodar, dei hadde òg ofte fleire linjer til kvar node for å forhindra driftsavbrot i nettet. Linjene mellom nodane hadde ein maksimal overføringsfart på 56 Kb/s, med unntak av dei mest trafikkerte nodane som hadde heile 230 Kb/s (aust-vest-knutepunkt). I 1983 var Internett-teknikken godt nok utvikla til at han kunne innførast i heile nettet, og ARPANET hadde fullført rolla si som laboratorium.

Noreg blir tilknytt ARPANET

Noreg blei kopla til ARPANET i 1973. Dette skjedde ved at ein TIP (Terminal IMP) blei plassert hjå NORSAR (Norwegian Seismic Array) på Kjeller. Ei eksisterande 2,4 kb/s fast linje til SDAC-IMP (Seismic Data Analysis Center i Virginia i USA) blei oppgradert til 9,6 kb/s. Ho blei multipleksa, dvs. delt i to uavhengige kanalar på 2,4 og 7,2 kb/s. Sistnemnde kopla TIP-en uavhengig til ARPANET som den fyrste tilknytinga utanfor USA. Ei lita gruppe ved Forsvarets forskingsinstitutt (FFI) hadde då byrja eit samarbeid med ARPA om «ressursdelande nett». Eit enkelt dataterminalsamband til FFI via TIP-en blei etablert ved FFI frå byrjinga. Dette var det fyrste sambandet utanom USA.

Like etter blei ei 9,6 kb/s linje etablert frå Kjeller til London og ein TIP installert ved University College London (UCL). I dei neste åra blei òg vertsmaskiner tilknytta ved UCL, ved FFI og ved Norsar. Dette var dei einaste tilknytingane utanfor USA fram til 1980

FFI deltok i utviklinga av Internett-teknologien i samarbeid med ARPA fram til 1982. Ein del av samarbeidet gjaldt pakkesvitsjing av satellittkanalar. Televerket bidrog med lån – for eksperiment – av ein ledig satellittkanal og linjer til jordstasjonen i Tanum i Sverige frå 1975.

Dei tidlegaste ideane om eit datanettverk som tillét kommunikasjon mellom brukarar med forskjellige datamaskiner blei formulerte av Joseph Licklider ved Massachusetts Institute of Technology i august 1962, i ein serie artiklar som tok for seg konseptet hans om «galaktiske nettverk». Licklider sine idear inneheldt nesten alt som Internett er i dag.

I oktober same året blei han engasjert som sjef for ARPA-prosjektet (seinare DARPA) i regi av det amerikanske forsvarsdepartementet, der han overtydde Ivan Sutherland, Bob Taylor og Lawrence G. Roberts om kor viktige konsepta hans var. Licklider forlét likevel prosjektet før det blei gjort noko handfast med visjonane hans.

Uavhengig av dette hadde Paul Baran, som var knytt til RAND Corporation, i 1959 byrja å jobba med sikre teknologiar som ville gjera det mogleg å kommunisera innan det amerikanske forsvaret sjølv ved eit atomangrep. Resultata av dette arbeidet, publisert i ei rekke studiar frå og med 1960, tok for seg to viktige konsept. For det fyrste måtte ein ha eit desentralisert nettverk der det mellom to punkt alltid var fleire moglege «vegar» for å nå det andre punktet. For det andre måtte ein dela opp heile meldingar mellom brukarane i fleire «meldingsblokker» før dei blei sende ut på nettverket. Det første punktet gjorde det muleg at nettverket kunne fungera sjølv om éin eller fleire maskiner i det fall ut. Ei oppsummering som skildra alt dette blei presentert i 1962, og publisert i 1964.

Omtrent samtidig hadde Leonard Kleinrock utført ein del arbeid rundt system som baserte seg på lagring og vidaresending («store and forward») av meldingar. Dette arbeidet førte fram til ein viktig analyse av teoriar rundt nettverk som baserte seg på meldingar som blei lagt i ein kø for vidaresending på eit seinare tidspunkt. Arbeidet blei publisert i ei bok i 1964. Kleinrock sitt arbeid tok likevel ikkje for seg konseptet med å dela opp meldingane til ein brukar i mindre einingar før dei blei sende ut på nettverket. Sjølv beskreiv han arbeidet sitt slik:

Det eg eigentleg gjorde med forskinga mi i perioden 1961–63, var å utvikla matematiske teoriar for pakkebaserte nettverk...

I tillegg til dette hadde Donald Davies ved National Physical Laboratory (NPL) i England jobba med liknande konsept i 1965, etter at ein hadde komme fram til at nettverk som baserte seg på linjesvitsjing ikkje var godt nok.

Ideane og konsepta som til slutt skulle bli ARPANET stamma altså frå fire uavhengige forskingssenter: DARPA, Rand Corporation, MIT og NPL.

Medan alt dette skjedde var ARPA og Bob Taylor framleis interesserte i å laga eit kommunikasjonsnettverk for datamaskinar, delvis for å la ARPA-sponsa forskarar på ulike stader bruka dei forskjellige datamaskinene ARPA hadde, og delvis for å raskt kunne spreia ny programvare og informasjon til så mange som mogleg.

Mot slutten av 1966 hadde Taylor fått med seg Larry Roberts frå MIT Lincoln Laboratory til å vera sjef for eit prosjekt som faktisk laga eit slikt nettverk; Roberts hadde tidlegare møtt Donald Davies på tidsdelingskonferansen i England.

Den fyrste tanken til Roberts var å kopla dei tidsdelte maskinane direkte opp mot kvarandre via telefonlinjer, men på eit møte i 1967 gav fleire av prosjektdeltakarane uttrykk for misnøye over at kvar av datamaskinane deira måtte ta seg av arbeidet med å administrera denne straumen av informasjon. Ein av deltakarane, Wesley Clark, la fram ein idé om å bruka mindre, separate datamaskinar til å ta seg av kommunikasjonslinjene; dei mindre datamaskinane ville på denne måten avlasta dei større datamaskinane, og planlegginga av ARPANET byrja med dette prinsippet som basis.

Roberts fortsette så med å skriva «ein plan for ARPANET», som blei presentert ved ein konferanse i 1967. Ein av dei andre deltakarane der var Roger Scantlebury, som hadde jobba saman med Davies ved NPL. Han diskuterte pakkesvitsjing med Roberts, og introduserte Roberts til Baran sitt arbeid. Kva dette eksakt hadde å seia er litt uklart, men Roberts sine planar for nettverket blei i alle høve endra kort tid etter møtet med Scantlebury.

Like før sommaren 1968 var ein komplett plan klar, og etter å ha fått godkjenning frå ARPA blei 140 potensielle firma inviterte til å legga inn eit anbod. Dei fleste syntest at forslaget var «heilt på viddene», og berre 12 la inn anbod. Ved utgangen av året sat ein igjen med berre to kandidatar, og etter ein del forhandlingar blei det vedteke å gje oppdraget til Bolt, Beranek and Newman (BBN) tidleg i 1969.

I 1975 bestod ARPANET av 15 ulike noder, dei fleste av dei universitet. Etter ein vellukka demonstrasjon av ARPANET ved ein internasjonal konferanse i Washington D.C. i 1972 var neste skritt å gjera tilgangen til ARPANET tilgjengeleg for andre datanettverk. Dei fyrste var andre kommunikasjonsnettverk leidd av ARPA; høvesvis PRNET og SATNET. Dette førte til introduksjonen av eit nytt konsept: eit nettverk av nettverk.

I 1973 skreiv to dataingeniørar, Robert Kahn frå ARPA og Vint Cerf som på den tida var ved Stanford University, ein forskingsartikkel som skildra den grunnleggande internett-arkitekturen.

Den første meldinga blei send over ARPANET om kvelden den 29. oktober 1969. Notatet er eit utdrag frå «IMP-loggen» ved UCLA (University of California, Los Angeles), og skildrar korleis ein sender ei melding frå UCLA SDS Sigma 7-tenarmaskina til SRI SDS 940-tenarmaskina.

På dette tidspunktet bestod ARPANET av fire noder. Kvar node var ein liten datamaskin kjend som ein IMP («Interface Message Processor»), som bygde på ideen til Wesley Clark. IMP-maskinane fungerte som ein ruter, og var tilkopla kvarandre ved hjelp av ei 56 kbit/sekund digital leid linje. Dei fyrste fire blei installerte ved UCLA (der Kleinrock hadde oppretta eit nettverksmålingssenter), Stanford Research Institute (SRI, der Doug Engelbart hadde laga «NLS», eit hypertekstsystem), UCSB (University of California, Santa Barbara) og University of Utah.

Den fyrste ARPANET-tilkoplinga blei oppretta 21. november 1969 mellom ein IMP ved UCLA og ein IMP ved SRIS Augmentation Research Center. 5. desember 1969 var alle dei fire nodene i nettverket tilkopla.

Nokre historiske glimt

Allereie i 1963 forska Paul Baran ved RAND Corporation på temaet «distribuerte system og kommunikasjon» for det amerikanske flyvåpenet. Her jobba han med teorien om pakkesvitsjing som ein basis for dei distribuerte systema. Planane blei den gong lagt på hylla då dei blei oppfatta som for komplekse.

Nokre år seinare – i 1966 – jobba Donald W. Davies ved National Physical Laboratory i England med akkurat det same. Han lykkast i dette forsøket, og kunne nokre år seinare setja i drift eit lite, lokalt, pakkesvitsja nett.

RAND Corporation kom i 1964 med forslaget om å bygga eit avansert kommunikasjonsnett som kunne motstå sjølv eit angrep med atomvåpen. Tre år seinare la Lawrence G. Roberts fram skissene for det som skulle bli til ARPANET. Nettet nytta seg av eit pakkesvitsja nett, og på denne måten vart all data fordelt i små pakkar. Pakkane valde individuelle vegar fram til mottakaren; om ei node blei øydelagd ville pakken finna andre ruter fram til mottakar. Om alle vegar var utilgjengelege ville pakken sendast mellom noder heilt til vegen fram til målet var tilgjengeleg.

I 1968/69 kom ein for fullt i gang med arbeidet med ARPANET. Dei viktigaste aktørane i startfasen var BBN (Bola, Beranek and Newman), UCLA (University of California, Los Angeles), NAC (Network Analysis Corporation) og SRI (Stanford Research Institute).

BBN hadde hovudansvaret med utviklinga av pakkesvitsjane, og dessutan overvaking av nettverket. UCLA hadde ansvaret for målingar av yteevna til nettet, og dessutan simuleringar og studiar av det. SRI hadde avsvaret for NIC (Network Information Center). NAC hadde avsvaret for topologi og trafikkavviklinga til nettet.

I desember 1969 blei fire nodar oppretta for dei første utprøvingane av det nye nettet. Dei første nodane var plasserte hos SRI (Stanford Research Institute), UCLA, USCB (University of California Santa Barbara) og UTAH (University of Utah, Salt Lake City). Nettet fekk då namnet ARPANET.

Utviklinga av programvare til nettet var opp til kvar enkelt deltakarinstitusjon. Vert-til-vert-transportprotokollen NCP såg dagens lys like etter at dei første testane av nettverket var ferdig. Protokollane FTP (File Transfer Protocol) og Telnet (fjerninnlogging på stormaskiner) blei innførte like etter.

I 1971 blei det for fyrste gang overført filer ved hjelp av FTP (med programmet CPYNET). File Transfer-spesifikasjonen (anm. RFC 454) som beskriv FTP-protokollen, kom noko seinare (1973). Same året som FTP blei testa for første gang, utvikla Ray Tomlinson programmet SENDMSG. Ved hjelp av dette programmet lykkast han for fyrste gang å senda ei melding frå ein klient til ein annan. Året etter, i 1972, blei SENDMSG modifisert til bruk for ARPANET, krøllalfa (@, eller «at») fekk òg tydinga si.

ARPANET voks raskt, og seks år etter at dei fire fyrste nodane var oppretta bestod nettet av heile 50 nodar. Kvar node kunne ha opp til fire vertsmaskiner tilkopla, noko som betyr at det var opp til 200 vertsmaskiner tikopla ARPANET i 1975. Dette talet er nok lågare, for nodar med TIP (Terminal Interface Processor) kunne berre ha tre vertsmaskinar tilkopla. Nodar med TIP tillèt terminalar å kopla seg til vertsmaskinar som om dei var lokale terminalar. Nedetida på ARPANET var berekna til maksimalt 30 sekund per år. Kvar node var derfor forbunden med minst to andre nodar, dei hadde òg ofte fleire linjer til kvar node for å hindra driftsavbrot i nettet. Linjene mellom nodane hadde ein maksimal overføringsfart på 56 Kb/s, med unntak av dei mest trafikkerte nodane som hadde heile 230 Kb/s (aust-vest-knytepunkt).

Internet Society (ISOC) skriv om blandinga av dei tekniske idéene som til slutt blei til ARPANET i A Brief History of the Internet, der det blir stadfesta følgjande:

Soga om at ARPANET blei utvikla for å kunna motstå eit atomangrep er ein så sterk og tydelegvis tiltalande idé at mange nektar å tru at det ikkje er sant. ARPANET blei i røynda bygt for å overvinna nettverkstap, og hovudgrunnen var at sjølv utan eit atomangrep var nettverkskommunikasjonen svært sårbar på denne tida.