1. seminarski rad-ARPANET

ARPANET (Advanced Research Projects Agency Network) bila je prva širokorasprostranjena mreža s distributiranom kontrolom paketa i jedna od prvih mreža koja je implementirala TCP/IP protokol.

Nastanak

U veljači 1966. godine Bob Taylor uspješno je nagovorio direktora ARPA-e Charlesa M. Herzfeld-a da financira mrežni projekt, nakon čega je Herzfeld preusmjerio sredstva u iznosu od milijun dolara u Taylor-ov proračun. Taylor je potom, u siječnju 1967. godine zaposlio Larry-a Roberts-a kao voditelja programa za rad na ARPANET-u. Zatim je ARPA održala sjednicu dizajna o tehničkim standardima, u travnju 1967. godine, gdje se raspravljalo o početnim standardima za identifikaciju i autentifikaciju korisnika, prijenos znakova te provjeru pogrešaka i postupke ponovnog prijenosa. Roberts-ov prijedlog bio je da se sva mainframe računala izravno povezuju jedno s drugim, a Wesley Clark je predložio da bi se mini-računala trebala koristiti kao sučelje za stvaranje mreže za prebacivanje poruka. Roberts je izmijenio plan ARPANET-a kako bi uključio Clark-ov prijedlog i nazvao mini-računala Interface Message Processors (IMP). Plan je predstavljen na inauguracijskom simpoziju o načelima operacijskih sustava u listopadu 1967. godine. Pri tome, odlučeno je implementiranje komutacije paketa i NPL mreže brzine 2,4 kbit/s, koja je kasnije nadograđena na 50 kbit/s. Do sredine 1968. godine Roberts i Barry Wessler napisali su konačnu verziju IMP specifikacije temeljenu na izvješću Stanford Research Institute (SRI), a Roberts je 3. lipnja podnio izvješće Tayloru, koji ga je odobrio 21. lipnja. Nakon odobrenja od strane ARPA-e, ugovor za izgradnju mreže dodijeljen je kompaniji Bolt, Beranek and Newman Inc. (BBN), 7. travnja 1969. godine. Mreža koju je predložio BBN pomno je slijedila Roberts-ov ARPA plan: mreža sastavljena od mini-računala (IMP-ova), slično kasnijem konceptu usmjerivača, koji su funkcionirali kao pristupnici koji međusobno povezuju lokalne resurse. Na svakom mjestu, IMP-ovi su obavljali funkcije komutacije paketa pohranjivanja i prosljeđivanja, te su bili međusobno povezani putem telekomunikacijskih skupova podataka (modema), s početnim brzinama podataka od 56 kbit/s. Glavna računala bila su povezana s IMP-ovima preko prilagođenih serijskih komunikacijskih sučelja. Sustav, uključujući hardware i software za komutaciju paketa, dizajniran je i instaliran za devet mjeseci. Prvu generaciju IMP-ova izradila je tvrtka BBN Technologies koristeći Honeywell DDP-516 računala, konfigurirana s 24 KB proširive memorije s magnetskom jezgrom i 16-kanalnom jedinicom za izravnu kontrolu multipleksa s izravnim pristupom memoriji. Osim svjetiljki na prednjoj ploči, DDP-516 računalo također je imalo i poseban set od 24 indikatorske lampice koje su pokazivale status IMP komunikacijskih kanala. Svaki IMP mogao je podržavati do četiri lokalna host-a i mogao je komunicirati s do šest udaljenih IMP-ova putem telefonskih linija, brzinom signalizacije Digital Signal 0 (64 kbit/s). Mreža je povezivala jedno računalo u Utahu s tri u Kaliforniji. Kasnije je Ministarstvo obrane omogućilo sveučilištima da se pridruže mreži za dijeljenje hardware-skih i software-skih resurasa.

Slika 1: tim koji je razvio ARPANET

Implementacija

Prva četiri čvorišta određena su kao testna ploča za razvoj i otklanjanje pogrešaka (debugging) protokola 1822. Izvorno su bila povezana elektronički, sve do 1970. godine kada se implementirao NCP (Network Control Program) program, koji je omogućio prve host to host protokole, daljinsku prijavu (Telnet) i prijenos podataka (FTP). Mreža je proglašena funkcionalnom 1971. godine, a mrežni promet počeo je rasti 1973. godine, pojavom email-a.

Prva četiri host-a: University of California, Los Angeles (UCLA) s kompjuterom SDS Sigma 7

                               Stanford Research Institute (SRI) s kompjuterom SDS 940

                               University of California, Santa Barbara (UCSB) s kompjuterom IBM 360/75

                               University of Utah School of Computing s kompjuterom DEC PDP-10

Prva uspješna komunikacija između host-ova ostvarena je između SRI i UCLA, 29.10.1969., gdje se korisnik s UCLA-a uspješno ulogirao na računalo korisnika sa SRI-a.

Slika 2: zapis prve uspješne komunikacije

Rast i razvoj

Do ožujka 1970. godine, ARPANET dosegao je Istočnu obalu SAD-a, kada je na mrežu spojeno sveučilište Cambridge, Massachusetts. Nakon toga, mreža je rasla: 9 host-ova do lipnja 1970. godine, 13 host-ova do prosinca 1970. godine, 18 host-ova do rujna 1971. godine, 29 host-ova do kolovoza 1972. godine, 40 host-ova do rujna 1973. godine, 46 host-ova do 1974. godine, 57 host-ova do 1975. godine, a do 1981. godine postojalo je 213 host-ova, gdje se svaki novi host spajao približno svakih 20 dana. Podrška za unutarmrežne spojeve, brzine do 230.4 kbit/s dodana je 1970. godine, a i nedugo nakon toga umrežena su pva računala izvan SAD-a, putem satelitske veze.

Slika 3: logička mapa ARPANET-a, 1977.

Software i protokoli

Protokol 1822: polazna točka za komunikaciju između host-ova. Format poruke dizajniran je da jednoznačno radi sa širokim rasponom računalnih arhitektura. Poruka protokola 1822 sastojala se od podataka koji naznačuju vrstu poruke, numeričku adresu host-a i podatkovnog polja. Za slanje podatkovne poruke drugom hostu, prijenosni host formatirao bi podatkovnu poruku koja sadrži adresu odredišnog hosta i podatkovnu poruku koja se šalje, a zatim prenio poruku kroz hardware-sko sučelje protokola 1822. IMP bi zatim isporučio poruku na svoju odredišnu adresu, bilo isporukom lokalno povezanom hostu, ili isporukom na drugi IMP. Pri završetku isporuke poruke, IMP primatelj bi odaslao potvrdu Ready for Next Message (RFNM) IMP-u host-a koji šalje.

Network Control Program: za razliku od modernih internetskih podatkovnih dijagrama, ARPANET je bio dizajniran za pouzdan prijenos 1822 poruke i informiranje glavnog računala kada izgubi poruku. Usprkos tome, protokol 1822 se pokazao neprikladnim za rukovanje višestrukih veza između različitih aplikacija koje se nalaze u glavnom računalu. Taj problem bio je riješen programom Network Control Program (NCP), koji je pružio standardnu metodu za uspostavljanje pouzdanih, dvosmjernih komunikacijskih veza kontroliranih protokom između različitih procesa u različitim glavnim računalima. NCP sučelje je omogućilo aplikacijskom softveru da se poveže preko ARPANET-a implementacijom komunikacijskih protokola više razine, što je rani primjer koncepta slojevitosti protokola kasnije ugrađenog u OSI model.

TCP/IP: protokol za međusobno povezivanje mreža za komutaciju paketa s različitim specifikacijama, odnosno umrežavanje. Verzija 4 instalirana je u ARPANET za proizvodnu upotrebu u siječnju 1983. godine, zamijenivši NCP.

Mrežne aplikacije: NCP je pružao standardni skup mrežnih usluga koje je moglo dijeliti nekoliko aplikacija koje se pokreću na jednom glavnom računalu. To je dovelo do evolucije aplikacijskih protokola koji su djelovali, manje-više, neovisno o temeljnoj mrežnoj usluzi, i dopuštali neovisni napredak u temeljnim protokolima. Izvornu specifikaciju za protokol za prijenos datoteka napisao je Abhay Bhushan 16. travnja 1971. godine i objavio ju je pod nazivom RFC 114, a do 1973. godine definirana je i implementirana specifikacija FTP (File Transfer Protocol), koja je omogućila prijenos datoteka putem ARPANET-a. 1971. godine Ray Tomlinson poslao je prvi email, a u roku od nekoliko godina email je postao vrlo velik dio ukupnog prometa ARPANET-a.

Zaštita lozinkom: Purdyjev polinomski "hash" algoritam razvijen je 1971. godine, na zahtjev Larryja Robertsa, tadašnjeg voditelja ARPA-e, kako bi zaštitio lozinke. Računao je polinom stupnja 2^24 + 17 po modulu 64-bitnog prostog broja p = 2^64 - 59.

Slika 4: protokoli ARPANET-a po razini

Umirovljenje projekta i njegova ostavština

1985. godine National Science Foundation (NSF) financirao je uspostavu nacionalnih superračunalnih centara na nekoliko sveučilišta, te je 1986. godine osigurao pristup mreži i mrežno povezivanje s projektom NSFNET. NSFNET je postao internetska okosnica za vladine agencije i sveučilišta, što je rezultiralo službenim umirovljenjem projekta ARPANET, 1990. godine.

ARPANET je bio povezan s mnogim drugim istraživačkim projektima, a međumrežni protokoli koji su korišteni u ARPANET-u postali su tehnički temelj i otvorili su put budućoj komercijalizaciji nove svjetske mreže, poznate kao internet.

Slika 5: razvoj interneta