|
Проверка идей
Управление DARPA заключило три контракта на реализацию TCP/IP — со Стэнфордом (Серф), BBN (Рэй Томлинсон) и Университетским колледжем Лондона, UCL (Петер Кирстен — Peter Kirstein). (В статье Серфа и Кана использовалось название TCP, за которым скрывались оба протокола.) Стэнфордская команда, возглавляемая Серфом, подготовила детальные спецификации, после чего примерно за год были выполнены три реализации TCP, способные взаимодействовать друг с другом.
Начался долгий период экспериментов и разработок,
направленных на развитие и шлифовку концепций и технологий
Интернет. Отправляясь от первых трех сетей (ARPANET, Packet
Radio, Packet Satellite) и образовавшихся вокруг них коллективов
исследователей, экспериментальное окружение росло, вбирая в себя
по существу все виды сетей и очень широкое сообщество
исследователей и разработчиков.
Каждое расширение ставило новые задачи.
Ранние реализации TCP были выполнены для больших систем с
разделением времени, таких как Tenex и TOPS 20. Когда начали
появляться настольные системы, многие посчитали, что для
персональных компьютеров TCP — слишком большой и сложный
протокол. Дэвид Кларк и его исследовательская группа из MIT
решили доказать возможность компактной и простой реализации TCP,
выполнив ее сначала для Xerox Alto (ранняя персональная рабочая
станция, созданная в Xerox PARC), а затем для IBM PC. Эта
реализация обладала полной интероперабельностью с другими
воплощениями TCP, но была специально настроена на набор
приложений и параметры производительности персональных
компьютеров. Таким образом удалось продемонстрировать, что
рабочие станции могут войти в Интернет наряду с большими
системами с разделением времени. В 1976 году Клейнрок
опубликовал первую книгу по ARPANET. В ней он обращал особое внимание на сложность протоколов и связанные с этим опасности. Книга способствовала распространению идей пакетной коммутации среди очень широкого сообщества.
Широкое распространение в 1980-е годы локальных сетей, персональных компьютеров и рабочих станций дало толчок бурному росту Интернет. Технология Ethernet, разработанная в 1973 году Бобом Меткалфом (Bob Metcalfe) из Xerox PARC, в наши дни является, вероятно, доминирующей сетевой технологией в Интернет, а ПК и рабочие станции стали доминирующими компьютерами. Переход от небольшого количества сетей с умеренным числом систем с разделением времени (первоначальная модель ARPANET) ко многим сетям привел к выработке ряда новых концепций и внесению изменений в базовые технологии. Во-первых, были определены три класса сетей (A, B и C), чтобы учесть разные масштабы конфигураций. В класс A входят большие сети общенационального масштаба (малое количество сетей с большим числом компьютеров). Класс B предназначен для сетей регионального масштаба, класс C — для локальных сетей (большое количество сетей с относительно малым числом компьютеров).
Рост Интернет вызвал важные изменения и в вопросах управления. Чтобы сделать сеть более дружественной, компьютерам были присвоены имена, делающие ненужным запоминание числовых адресов. Первоначально, при небольшом количестве компьютеров, было разумно иметь единую таблицу с их именами и адресами. Переход к большому числу независимо администрируемых сетей (таких как ЛВС) сделал идею единой таблицы непригодной. Пол Мокапетрис (Paul Mockapetris) из Института информатики Университета Южной Калифорнии (USC/ISI) придумал доменную систему имен (Domain Name System, DNS). DNS позволила создать масштабируемый распределенный механизм для отображения иерархических имен компьютеров (например, www.acm.org) в Интернет-адреса.
Рост Интернет заставил пересмотреть характер функционирования маршрутизаторов.
Первоначально существовал единый распределенный алгоритм маршрутизации, единообразно реализуемый всеми маршрутизаторами в Интернет. В условиях быстрого увеличения числа сетей стало невозможным расширять этой ранний подход в нужном темпе. Его пришлось заменить иерархической моделью маршрутизации с Внутренним шлюзовым протоколом (Interior Gateway Protocol, IGP), используемым внутри каждой области Интернет, и Внешним шлюзовым протоколом (Exterior Gateway Protocol, EGP), применяемым для связывания областей между собой. Подобная архитектура позволила иметь в разных областях разные варианты IGP, учитывающие специфику требований к стоимости, скорости реконфигурации, устойчивости и масштабируемости. Кроме алгоритма, тяжелым испытанием стал рост таблиц маршрутизации. Недавно были предложены новые подходы к агрегированию адресов (в частности, бесклассовая междоменная маршрутизация, CIDR) позволяющие уменьшить размер этих таблиц.
Еще одной проблемой, вызванной ростом Интернет, стало внесение изменений в программное обеспечение, особенно в ПО хостов. Управление DARPA поддержало исследования Университета Беркли (Калифорния) по модификации операционной системы Unix, включая встраивание реализации TCP/IP, выполненной в компании BBN. Хотя позднее в Беркли переписали программы, полученные от BBN, чтобы более эффективно объединить их с Unix-системой в целом и ядром ОС в особенности, встраивание TCP/IP в Unix BSD оказалось критически важным для распространения протоколов среди исследовательского сообщества. Дело в том, что большая часть специалистов в области информатики в то время начала использовать Unix BSD в своей повседневной практике. Оглядываясь назад, можно придти к заключению, что стратегия встраивания протоколов Интернет в операционную систему, поддерживаемую исследовательским сообществом, явилась одним из ключевых элементов успешного и повсеместного распространения Интернет.
Одной из самых интересных задач был перевод ARPANET с протокола NCP на TCP/IP, состоявшийся 1 января 1983 года. Это был переход в стиле "Дня X", требующий одновременных изменений на всех компьютерах. (На долю опоздавших оставались коммуникации с помощью специализированных средств.) Переход тщательно планировался всеми заинтересованными сторонами в течение нескольких предшествующих лет и прошел на удивление гладко (но привел к распространению значка "Я пережил переход на TCP/IP").
Протокол TCP/IP был принят в качестве военного стандарта тремя годами раньше, в 1980 году. Это позволило военным начать использование технологической базы Интернет и в конце концов привело к разделению на военное и гражданское Интернет-сообщества. К 1983 году ARPANET использовало значительное число военных исследовательских, разрабатывающих и эксплуатирующих организаций. Перевод ARPANET с NCP на TCP/IP позволил разделить эту сеть на MILNET, обслуживавшую оперативные нужды, и ARPANET, использовавшуюся в исследовательских целях.
Таким образом, к 1985 году технологии Интернет поддерживались широкими кругами исследователей и разработчиков. Интернет начинали использовать для повседневных компьютерных коммуникаций люди самых разных категорий. Особую популярность завоевала электронная почта, работавшая на разных платформах. Совместимость различных почтовых систем продемонстрировала выгоды массовых электронных коммуникаций между людьми.
Переход к широко распространенной инфраструктуре |
▲ |
Параллельно с экспериментальной проверкой Интернет-технологий и их интенсивным использованием частью специалистов по информатике, разрабатывались и развивались другие сети и сетевые технологии. Практические достоинства компьютерных сетей и особенно электронной почты, продемонстрированные на примере ARPANET Управлением DARPA и организациями, имевшими контракты с Министерством обороны США, были замечены специалистами из других кругов и предметных областей. К середине 1970-х годов компьютерные сети начали расти, как грибы после дождя — везде, где для этой цели удавалось найти финансирование. Министерство энергетики США сначала создало сеть MFENet в интересах исследователей термоядерного синтеза с магнитным удержанием, затем специалисты в области физики высоких энергий получили сеть HEPNet. Для астрофизиков из NASA построили сеть SPAN, а Рик Эдрион (Rick Adrion), Дэвид Фарбер (David Farber) и Лэрри Лэндвебер (Larry Landweber), получив первоначальные субсидии от Национального научного фонда (NSF) США, развернули сеть CSNET, объединившую специалистов по информатике из академических и промышленных кругов. Свободное распространение компанией AT&T операционной системы UNIX породило сеть USENET, основанную на встроенном в UNIX коммуникационном протоколе UUCP. В 1981 году Айрэ Фачс (Ira Fuchs) и Грейдон Фримэн (Greydon Freeman) придумали BITNET — сеть, связавшую академические мэйнфреймы сервисами почтовой рассылки.
За исключением BITNET и USENET, ранние сети (в том числе ARPANET) строились целенаправленно. Они должны были использоваться замкнутым сообществом специалистов; как правило, этим работа сетей и ограничивалась. Особой потребности в совместимости сетей не было; соответственно, не было и самой совместимости. Кроме того, в коммерческом секторе начали появляться альтернативные технологии, такие как XNS от компании Xerox, DECNet, а также SNA от IBM. Только в программах JANET (Великобритания, 1984) и NSFNet (США, 1985) было явно провозглашено намерение обслуживать всех причастных к системе высшего образования, независимо от специализации. В самом деле, чтобы американский университет мог получить от NSF средства на подключение к Интернет, он, как было записано в программе NSFNet, "должен обеспечить доступность этого подключения для ВСЕХ подготовленных пользователей в университетском городке".
В 1985 году из Ирландии для годичного руководства программой NSFNet был приглашен Дэнис Дженнингс (Dennis Jennings). Он активно способствовал принятию критически важного решения об обязательном использовании в NSFNet протокола TCP/IP. Стив Вулф, принявший руководство NSFNet в 1986 году, поставил задачу формирования глобальной сетевой инфраструктуры для обслуживания широких академических и исследовательских кругов. По мнению Вулфа, следовало разработать стратегию создания сетевой инфраструктуры, исходя из принципа максимальной независимости от прямого федерального финансирования. Такая стратегия и методы проведения ее в жизнь были разработаны и утверждены (см. далее).
В NSF решили присоединиться к существовавшей под эгидой DARPA иерархической организационной инфраструктуре Интернет, которую возглавлял Совет по развитию Интернет (Internet Activities Board, IAB). Сделанный выбор был закреплен в виде "Требований к Интернет-шлюзам" (RFC 985), совместно разработанных специалистами из подведомственных IAB Тематических групп по технологии и архитектуре Интернет (Internet Engineering and Architecture Task Forces) и членами Сетевой технической консультативной группы NSF. Требования формально гарантировали совместимость частей Интернет, находящихся в ведении DARPA и NSF.
Помимо выбора TCP/IP как основы NSFNet, федеральные агентства США приняли и реализовали ряд дополнительных принципов и правил, сформировавших современный облик Интернет.
- Федеральные агентства разделяли расходы на общую инфраструктуру, такую как трансокеанские каналы связи. Кроме того, они совместно поддерживали "администрируемые точки соединения", через которые проходили межведомственные потоки данных. Построенные для обслуживания таких потоков Федеральные Интернет-станции FIX-E и FIX-W стали прототипом Пунктов доступа к сети и "*IX"-станций — характерных компонентов современной архитектуры Интернет.
- Для координации совместной деятельности был образован Федеральный сетевой совет (Federal Networking Council, FNC). FNC взаимодействовал также с международными организациями, такими как RARE в Европе, при посредстве Координационного комитета по межконтинентальным исследовательским сетям (Coordinating Committee on Intercontinental Research Networking, CCIRN). Цель взаимодействия состояла в координации поддержки Интернет мировым исследовательским сообществом.
- Разделение расходов между агентствами и координация деятельности в области Интернет имеет давнюю историю. Беспрецедентное соглашение, заключенное в 1981 году Фарбером, действовавшим от имени CSNET и NSF, и Каном, представлявшим DARPA, разрешало потокам данных CSNET использовать инфраструктуру ARPANET на статистической основе, без расчетов "по счетчику".
- Позднее, действуя в аналогичном ключе, NSF поощрял деятельность региональных (первоначально академических) сетей-компонентов NSFNet по поиску коммерческих, неакадемических клиентов и по расширению спектра услуг для таких клиентов. Повышение эффективности за счет увеличения масштабов сетевой деятельности следовало использовать для всеобщего снижения платы за пользование сетью.
- NSF разработал и ввел в действие "Правила пользования" магистральным сегментом NSFNet национального масштаба — NSFNet Backbone. Эти правила запрещали использование магистрали для целей, не способствующих исследовательской и учебной деятельности. Предсказуемым (и запланированным) результатом поощрения коммерческого сетевого трафика на местном и региональном уровнях в сочетании с отказом в транспортировке на национальном уровне стало активное создание и/или наращивание "частных", конкурирующих "дальнобойных" сетей, таких как PSI, UUNET, ANS CO+RE и (позднее) других. Процесс увеличения коммерческого использования сети за счет частного финансирования детально обсуждался, начиная с 1988 года, в рамках серии конференций "Коммерциализация и приватизация Интернет", проводившихся по инициативе NSF в Правительственной школе Кеннеди в Гарварде. Шло обсуждение и в самой сети — в списке рассылки "com-priv".
- В 1988 году в комитете Национального исследовательского совета (National Research Council), который возглавлял Клейнрок, а в число членов входили Кан и Кларк, по поручению NSF был подготовлен доклад, озаглавленный "К вопросу о национальной исследовательской сети". Этот доклад произвел сильное впечатление на Альберта Гора (Al Gore), бывшего в то время сенатором, и дал толчок развитию высокоскоростных сетей, ставших основой будущей информационной супермагистрали.
- В 1994 году, вновь под руководством Клейнрока (и при участии Кана и Кларка), по поручению NSF был подготовлен еще один доклад Национального исследовательского совета "Информационное будущее: Интернет и другие". В этом документе был прорисован проект развития информационной супермагистрали, оказавший долговременное воздействие на трактовку данной проблемы. Авторы доклада обратили внимание на такие критически важные аспекты, как права на интеллектуальную собственность, этические нормы, ценообразование, обучение, архитектура и законодательство Интернет.
- На апрель 1995 года пришлась кульминация приватизационной политики NSF, выразившаяся в прекращении финансирования NSFNet Backbone. Высвободившиеся средства были (на конкурсной основе) перераспределены между региональными сетями для оплаты подключения к ныне многочисленным частным "дальнобойным" сетям, взявшим на себя обеспечение связности Интернет в национальном масштабе.
Магистраль NSFNet Backbone "прожила" восемь с половиной лет. За эти годы на смену исследовательским маршрутизаторам (таким как "Fuzzball" Дэвида Милза (David Mills)) пришло коммерческое оборудование. Сама магистраль выросла с шести узлов, соединенных каналами на 56 Кбит/с, до 21 узла с множественными связями на 45 Мбит/с. Число сетей в Интернет превысило 50 тысяч, из которых примерно 29 тысяч располагается на территории Соединенных Штатов, а остальные — во всех частях света и даже в космическом пространстве.
Размах сети NSFNet и размеры финансирования этой программы (200 миллионов долларов за период с 1986 по 1995 год) в сочетании с качеством протоколов привели к тому, что к 1990 году, когда окончательно разукомплектовали ARPANET, семейство TCP/IP вытеснило или значительно потеснило во всем мире большинство других протоколов глобальных компьютерных сетей, а IP уверенно становился доминирующим сервисом транспортировки данных в Глобальной информационной инфраструктуре.
Ключом к быстрому росту Интернет стал свободный, открытый доступ к основным документам, особенно к спецификациям протоколов.
ARPANET и Интернет, зародившиеся в университетском исследовательском сообществе, развивались в академических традициях открытой публикации идей и результатов. Однако обычный академический цикл был слишком формальным и медленным для динамичного обмена идеями, необходимого при создании сетей.
В 1969 году С. Крокер (работавший тогда в UCLA) сделал
ключевой шаг, основав серию публикаций "Запросы на
комментарии и предложения" (Request For Comments, RFC). Эти статьи должны были служить цели неформального, быстрого распространения идей и их обсуждения с другими сетевыми специалистами. Первоначально RFC-статьи печатались на бумаге и рассылались обычной медленной почтой. После того, как начал использоваться Протокол передачи файлов (File Transfer Protocol, FTP), RFC-статьи стали готовить в виде файлов и передавать посредством FTP. Сейчас, разумеется, эти документы легко доступны по Всемирной паутине (World Wide Web), они лежат на десятках серверов во всех частях света. Стэнфордский исследовательский институт (SRI), выполняя функции Сетевого информационного центра, поддерживал оперативный доступ к каталогам. Джон Постел исполнял обязанности редактора RFC-статей. Он же занимался централизованным распределением номеров версий протоколов. Эти функции Джон выполняет и поныне.
RFC-статьи позволили создать положительную обратную связь, когда идеи и предложения, содержавшиеся в одном документе, служили отправной точкой для создания новых документов с новыми идеями, и так далее. Когда достигался определенный уровень согласия (или, по крайней мере, вырабатывался согласованный набор идей), готовились спецификации, служившие основой для реализаций, выполнявшихся несколькими командами исследователей.
Со временем RFC-статьи стали посвящаться в основном стандартам протоколов ("официальным" спецификациям), хотя осталась и определенная доля информационных заметок, описывающих альтернативные подходы или идейные основы протокольных и технических решений. Сейчас RFC-статьи рассматриваются как протокол деятельности по стандартизации и реализации Интернет.
Открытый доступ к документам RFC (бесплатный для всех подключенных к Интернет) способствовал росту Интернет, поскольку он позволял использовать действующие спецификации и во время занятий со студентами, и в процессе разработки новых систем.
Электронная почта сыграла очень важную роль во всех аспектах жизни Интернет, особенно при разработке спецификаций протоколов, технических стандартов и реализационных решений. Самые первые RFC-статьи зачастую представляли собой набор идей, предлагавшихся на всеобщее обсуждение группой исследователей из какой-то одной местности. Использование электронной почты изменило характер авторства — RFC-статьи стали представляться коллективами авторов с общими взглядами, не зависящими от территориальной принадлежности.
Для выработки спецификаций протоколов в течение долгого времени использовались списки электронной почтовой рассылки; и поныне они остаются важным рабочим инструментом. Сейчас в иерархии IETF насчитывается ни много ни мало 75 Тематических групп, занимающихся разными аспектами Интернет. Каждая из этих групп имеет список рассылки для обсуждения проектов разрабатываемых документов. После согласования проекта в рабочей группе, он публикуется в виде RFC-документа.
Нынешний быстрый рост Интернет во многом объясняется осознанием выгод от разделения информации, которое обеспечивает Сеть. При этом важно понимать, что первым видом информации, разделявшейся в Сети, были RFC-документы, описывавшие проектирование и эксплуатацию Интернет. Этот уникальный метод разработки новых сетевых средств остается критически важным для дальнейшей эволюции Интернет.
▲
|
