Страница 24 из 64
Программное обеспечение было разбито на две части: для подсети и хостов. Подсетевое программное обеспечение состояло из части соединения хост-IMP со стороны IMP, протокола IMP-IMP и протокола между IMP-источником и IMP-приемником, разработанного для улучшения надежности. Оригинальная структура сети ARPANET показана на рис. 1.23.
Рис. 1.23. Оригинальная структура сети ARPANET
Вне подсети также требовалось программное обеспечение, а именно соединение хост—IMP со стороны хоста, протокол хост-хост и прикладные программы. Как вскоре выяснилось, фирма BBN полагала, что ее задача ограничивается приемом сообщения на линии хост—IMP и передачей его на линию IMP-хост приемника.
Чтобы решить проблему программного обеспечения для хостов, Ларри Робертс летом 1969 года созвал совещание сетевых исследователей, большей частью аспирантов в городе Сноуберд (Snowbird), штат Юта. Аспиранты ожидали, что какой-нибудь эксперт в области сетей объяснит им устройство сети и его программное обеспечение, после чего распределит между ними работу. С изумлением они обнаружили, что не было ни специалиста по сетям, ни плана. Они должны были сами решать, что нужно сделать.
Тем не менее в декабре 1969 года удалось запустить экспериментальную сеть, состоящую из четырех узлов, расположенных в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе (UCLA), Калифорнийском университете в Санта-Барбаре (UCSB), Исследовательском институте Стэнфорда (SRI, Stanford Research Institute) и университете штата Юта. Были выбраны эти четыре университета, поскольку у них был большой опыт общения с агентством ARPA, кроме того, у всех имелись различные и совершенно несовместимые компьютеры-хосты (чтобы было веселее). Первое сообщение от узла к узлу было послано двумя месяцами ранее из узла UCLA командой во главе с Леном Клеинроком (пионер теории пакетной коммутации) к узлу SRI. Сеть быстро росла по мере создания и установки новых IMP. Вскоре она охватила все Соединенные Штаты. На рис. 1.24 показано, как быстро росла сеть ARPANET в первые три года.
Помимо помощи развивающейся сети ARPANET, агентство ARPA также финансировало исследовательские работы по спутниковым сетям и разработку мобильных пакетных радиосетей. На одной знаменитой демонстрации грузовик, который ездил
по Калифорнии, посылал сообщения по пакетной радиосети в SRI, которые затем передавались по ARPANET на Атлантическое побережье США и по спутниковой сети транслировались в University College в Лондоне. Таким образом, исследователь в грузовике мог работать с компьютером, находящимся в Лондоне.
Рис. 1.24. Рост сети ARPANET: декабрь 1969 (а); июль 1970 (б); март 1971 (в); апрель 1972 (г);
сентябрь 1972 (д)
При этой демонстрации также выяснилось, что имеющиеся протоколы сети ARPANET непригодны для работы с различными сетями. В результате были произведены дополнительные исследования в области протоколов, завершившиеся изобретением модели и протоколов TCP/IP (Cerf и Kahn, 1974). TCP/IP был специально разработан для управления обменом данными по интерсетям, что становилось все более и более важным по мере подключения все новых сетей к ARPANET.
Чтобы поощрить принятие новых протоколов, ARPA заключила несколько контрактов для внедрения TCP/IP на различных компьютерных платформах, в том числе на системах IBM, DEC и HP, а также UNIX Беркли. Исследователи в Калифорнийском университете в Беркли переписали TCP/IP с новым программным интерфейсом, названным сокетом, для следующего 4.2BSD выпуска UNIX Беркли. Они также написали много приложений, утилит и программ управления, чтобы показать, как удобно использовать сеть с сокетами.
Время было выбрано прекрасно. Многие университеты только что приобрели второй или третий компьютер VAX и ЛВС, чтобы их соединить, но у них не было сетевого программного обеспечения. С появлением системы UNIX 4.2 BSD, в которую вошли TCP/IP, сокеты и большое количество сетевых утилит, полный пакет был
принят немедленно. Кроме того, TCP/IP позволял легко соединить локальную сеть с ARPANET, что многие и делали.
В течение 80-х годов к ARPANET был подсоединен еще ряд сетей, в основном ЛВС. По мере роста размеров глобальной сети задача поиска хостов становилась все сложнее. В результате была создана система DNS (Domain Name System — служба имен доменов), позволившая организовывать компьютеры в домены и преобразовывать имена хостов в IP-адреса. С тех пор DNS стала обобщенной распределенной системой баз данных, хранящей имена хостов и доменов. Мы рассмотрим ее более подробно в главе 7.
NSFNET
В конце 70-х годов Национальный научный фонд США (NSF, National Science Foundation) пришел к выводу, что сеть ARPANET оказывает огромное влияние на исследовательские работы университетов, позволяя ученым всей страны обмениваться информацией и совместно работать над проектами. Однако для получения доступа к ARPANET университет должен был заключить контракт с Министерством обороны, которого у многих университетов не было. Ответом NSF было основание в 1981 году сети Computer Science Network (CSNET). Она соединила кафедры информатики и индустриальные научно-исследовательские лаборатории с ARPANET через коммутируемый доступ и арендованные линии. В конце 1980-х NSF пошел далее и решил разработать преемника ARPANET, который будет открыт для всех университетских исследовательских групп.
Чтобы начать с чего-нибудь конкретного, Национальный научный фонд решил построить сетевую магистраль, соединив ею шесть суперкомпьютерных центров в Сан-Диего, Боулдере, Шампейне, Питтсбурге, Итаке и Принстоне. К каждому суперкомпьютеру был присоединен небольшой микрокомпьютер LSI-11, называемый фаззбол (fuzzball). Эти мини-компьютеры соединили выделенными линиями по 56 Кбит/с и сформировали подсеть по той же аппаратной технологии, которая использовалась в ARPANET. Однако программная технология была другой — мини-компьютеры с самого начала использовали протокол TCP/IP, образуя, таким образом, первую в мире глобальную сеть на основе протокола TCP/IP.
Национальный научный фонд также профинансировал создание нескольких (всего около 20) региональных локальных сетей, соединенных с магистралью, что позволило пользователям в тысячах университетов, исследовательских лабораторий, библиотек и музеев получить доступ к суперкомпьютерам. Вся сеть, состоящая из магистрали и региональных сетей, получила имя NSFNET. Она соединялась с ARPANET через линию между IMP и микрокомпьютером в компьютерном зале университета Карне-ги-Меллона (Carnegie-Mellon University). Первоначальная магистраль сети NSFNET изображена на рис. 1.25.
Сеть NSFNET имела мгновенный успех, ей предсказывали большое будущее. Национальный научный фонд сразу же после завершения работы над NSFNET начал планировать следующую сеть и с этой целью подписал контракт с базирующимся в штате Мичиган консорциумом MERIT. Для создания второй версии магистрали сети у оператора междугородной связи MCI (Microwave Communications, Inc. — компания, объединившаяся с тех пор с WorldCom) были арендованы волоконно-оптические каналы с пропускной способностью в 448 Кбит/с. В качестве маршрутизаторов использовались IBM PC-RT (RT-PC — RISC Technology Personal Computer — персональный компьютер на основе процессора с сокращенным набором команд). Вскоре и этого стало недостаточно, и вторая магистраль была ускорена до 1,5 Мбит/с.
Рис. 1.25. Магистраль сети NSFNET в 1988 году
Рост отрасли продолжался, но Национальный научный фонд понимал, что правительство не сможет финансировать развитие сетей постоянно. Кроме того, коммерческие организации выражали желание поучаствовать в общем деле, но уставом фонда им было запрещено использовать сети, за которые заплатил Национальный научный фонд. Впоследствии Национальный научный фонд поддержал создание компаниями MERIT, MCI и IBM некоммерческой корпорации ANS (Advanced Networks and Services, Inc.) в качестве первого шага на пути коммерциализации. В 1990 году ANS вступила во владение сетью NSFNET и усовершенствовала линии со 1,5 Мбит/с до 45 Мбит/с, сформировав ANSNET. Эта сеть проработала пять лет, после чего была продана компании America Online. Но к тому времени уже появилось множество коммерческих фирм, предлагающих свои услуги в области IP-коммуникаций. Стало понятно, что государству не удастся выдержать конкуренцию с ними и оно должно уйти из этого бизнеса.