A História da Internet em Detalhes

Conheça a História da Internet

A Internet revolucionou o mundo dos computadores e das comunicações como nada antes. A invenção do telégrafo, telefone, rádio e computador preparou o terreno para essa integração sem precedentes de capacidades. A Internet é ao mesmo tempo uma capacidade de transmissão mundial, um mecanismo de disseminação de informações e um meio de colaboração e interação entre indivíduos e seus computadores, independentemente da localização geográfica.

A Internet representa um dos exemplos mais bem-sucedidos dos benefícios do investimento sustentado e do compromisso com a pesquisa e o desenvolvimento da infra-estrutura de informação. Começando com a pesquisa inicial em comutação de pacotes, o governo, a indústria e a academia têm sido parceiros na evolução e implantação dessa nova e empolgante tecnologia. Hoje, termos como “ bleiner@computer.org” e “http://www.acm.org” escapam levemente da língua da pessoa aleatória na rua. 1

Esta pretende ser uma história breve, necessariamente superficial e incompleta. Atualmente existe muito material sobre a Internet, abrangendo história, tecnologia e uso. Uma visita a quase qualquer livraria encontrará prateleiras com material escrito sobre a Internet. 2

Neste trabalho, 3 vários de nós envolvidos no desenvolvimento e evolução da Internet compartilhamos nossas opiniões sobre suas origens e história. Esta história gira em torno de quatro aspectos distintos. Existe a evolução tecnológica que começou com a pesquisa inicial sobre comutação de pacotes e a ARPANET (e tecnologias relacionadas), e onde a pesquisa atual continua a expandir os horizontes da infraestrutura em várias dimensões, como escala, desempenho e funcionalidade de nível superior. Existe o aspecto operacional e de gerenciamento de uma infraestrutura operacional global e complexa. Há o aspecto social, que resultou em uma ampla comunidade de internautas trabalhando juntos para criar e evoluir a tecnologia. E há o aspecto da comercialização,

A Internet hoje é uma infra-estrutura de informação amplamente difundida, o protótipo inicial do que muitas vezes é chamado de Infra-estrutura de Informação Nacional (ou Global ou Galáctica). Sua história é complexa e envolve muitos aspectos – tecnológico, organizacional e comunitário. E sua influência atinge não apenas os campos técnicos das comunicações por computador, mas também toda a sociedade à medida que avançamos em direção ao uso crescente de ferramentas on-line para realizar comércio eletrônico, aquisição de informações e operações comunitárias.

Origens da Internet

A primeira descrição registrada das interações sociais que poderiam ser possibilitadas por meio de redes foi uma série de memorandos escritos por JCR Licklider, do MIT, em agosto de 1962, discutindo seu conceito de “rede galáctica”. Ele imaginou um conjunto globalmente interconectado de computadores por meio do qual todos poderiam acessar rapidamente dados e programas de qualquer site. Em espírito, o conceito era muito parecido com a Internet de hoje. Licklider foi o primeiro chefe do programa de pesquisa de computadores da DARPA, 4 começando em outubro de 1962. Enquanto estava na DARPA, ele convenceu seus sucessores na DARPA, Ivan Sutherland, Bob Taylor e o pesquisador do MIT Lawrence G. Roberts, da importância desse conceito de rede .

Leonard Kleinrock, do MIT, publicou o primeiro artigo sobre teoria de comutação de pacotes em julho de 1961 e o primeiro livro sobre o assunto em 1964. Kleinrock convenceu Roberts da viabilidade teórica de comunicações usando pacotes em vez de circuitos, o que foi um passo importante no caminho em direção ao computador. rede. O outro passo fundamental foi fazer com que os computadores conversassem entre si. Para explorar isso, em 1965, trabalhando com Thomas Merrill, Roberts conectou o computador TX-2 em Mass . construído. O resultado desse experimento foi a constatação de que os computadores de tempo compartilhado poderiam funcionar bem juntos, executando programas e recuperando dados conforme necessário na máquina remota, mas que o sistema telefônico comutado por circuito era totalmente inadequado para o trabalho. A convicção de Kleinrock da necessidade de comutação de pacotes foi confirmada.

No final de 1966, Roberts foi para a DARPA para desenvolver o conceito de rede de computadores e rapidamente montou seu plano para a “ARPANET” , publicando-o em 1967. Na conferência em que apresentou o trabalho, havia também um artigo sobre o conceito de rede de pacotes da Reino Unido por Donald Davies e Roger Scantlebury da NPL. Scantlebury contou a Roberts sobre o trabalho da NPL, bem como o de Paul Baran e outros da RAND. O grupo RAND escreveu um artigo sobre redes de comutação de pacotes para segurança de voz nas forças armadas em 1964. Acontece que o trabalho no MIT (1961-1967), na RAND (1962-1965) e no NPL (1964-1967) ocorreu em paralelo sem que nenhum dos pesquisadores soubesse sobre o outro trabalho . A palavra “pacote” foi adotada do trabalho na NPL e a velocidade de linha proposta para ser usada no projeto da ARPANET foi atualizada de 2,4 kbps para 50 kbps. 5

Em agosto de 1968, depois que Roberts e a comunidade financiada pela DARPA refinaram a estrutura geral e as especificações da ARPANET, uma RFQ foi lançada pela DARPA para o desenvolvimento de um dos principais componentes, os comutadores de pacotes chamados Interface Message Processors (IMP's). O RFQ foi vencido em dezembro de 1968 por um grupo liderado por Frank Heart em Bolt Beranek e Newman (BBN). Enquanto a equipe da BBN trabalhava nos IMPs com Bob Kahn desempenhando um papel importante no projeto arquitetônico geral da ARPANET, a topologia e a economia da rede foram projetadas e otimizadas por Roberts, trabalhando com Howard Frank e sua equipe na Network Analysis Corporation, e o sistema de medição da rede foi preparado pela equipe de Kleinrock na UCLA. 6

Devido ao desenvolvimento inicial de Kleinrock da teoria de comutação de pacotes e seu foco em análise, projeto e medição, seu Network Measurement Center na UCLA foi selecionado para ser o primeiro nó da ARPANET. Tudo isso aconteceu em setembro de 1969, quando a BBN instalou o primeiro IMP na UCLA e o primeiro computador host foi conectado. O projeto de Doug Engelbart sobre “Aumento do intelecto humano” (que incluía o NLS, um sistema de hipertexto antigo) no Stanford Research Institute (SRI) forneceu um segundo nó. O SRI apoiou o Network Information Center, liderado por Elizabeth (Jake) Feinler e incluindo funções como manutenção de tabelas de nome de host para mapeamento de endereços, bem como um diretório de RFCs.

Um mês depois, quando o SRI foi conectado à ARPANET, a primeira mensagem de host para host foi enviada do laboratório de Kleinrock para o SRI. Mais dois nós foram adicionados na UC Santa Barbara e na Universidade de Utah. Esses dois últimos nós incorporaram projetos de visualização de aplicativos, com Glen Culler e Burton Fried na UCSB investigando métodos para exibição de funções matemáticas usando displays de armazenamento para lidar com o problema de atualização pela rede, e Robert Taylor e Ivan Sutherland em Utah investigando métodos de 3 -D representações na rede. Assim, no final de 1969, quatro computadores host foram conectados juntos na ARPANET inicial, e a nascente Internet estava decolando. Mesmo nesse estágio inicial, deve-se notar que a pesquisa em rede incorporou tanto o trabalho sobre a rede subjacente quanto o trabalho sobre como utilizar a rede.

Os computadores foram adicionados rapidamente à ARPANET durante os anos seguintes, e o trabalho continuou para completar um protocolo Host-to-Host funcionalmente completo e outro software de rede. Em dezembro de 1970, o Network Working Group (NWG) trabalhando sob S. Crocker terminou o protocolo ARPANET Host-to-Host inicial, chamado Network Control Protocol (NCP). Como os sites da ARPANET concluíram a implementação do NCP durante o período de 1971-1972, os usuários da rede finalmente puderam começar a desenvolver aplicativos.

Em outubro de 1972, Kahn organizou uma grande e bem-sucedida demonstração da ARPANET na International Computer Communication Conference (ICCC). Esta foi a primeira demonstração pública desta nova tecnologia de rede para o público. Foi também em 1972 que o aplicativo inicial “quente”, o correio eletrônico, foi introduzido. Em março, Ray Tomlinson, da BBN, escreveu o software básico de envio e leitura de mensagens de e-mail, motivado pela necessidade dos desenvolvedores da ARPANET de um mecanismo de coordenação fácil. Em julho, Roberts expandiu sua utilidade escrevendo o primeiro programa utilitário de e-mail para listar, ler seletivamente, arquivar, encaminhar e responder a mensagens. A partir daí, o e-mail decolou como o maior aplicativo de rede por mais de uma década. Este foi um prenúncio do tipo de atividade que vemos na World Wide Web hoje, ou seja,

Os Conceitos Iniciais de Internet

A ARPANET original se tornou a Internet. A Internet foi baseada na ideia de que haveria várias redes independentes de design bastante arbitrário, começando com a ARPANET como a rede pioneira de comutação de pacotes, mas logo incluiria redes de satélites de pacotes, redes de rádio de pacotes terrestres e outras redes. A Internet como a conhecemos agora incorpora uma ideia técnica fundamental subjacente, ou seja, a rede de arquitetura aberta. Nessa abordagem, a escolha de qualquer tecnologia de rede individual não era ditada por uma arquitetura de rede específica, mas poderia ser selecionada livremente por um provedor e feita para interoperar com outras redes por meio de uma “Arquitetura de rede interconectada” de nível meta. Até aquele momento, havia apenas um método geral para federar redes. Este era o método tradicional de comutação de circuitos em que as redes se interconectavam no nível do circuito, passando bits individuais de forma síncrona ao longo de uma parte de um circuito de ponta a ponta entre um par de locais de extremidade. Lembre-se de que Kleinrock havia mostrado em 1961 que a comutação de pacotes era um método de comutação mais eficiente.

Juntamente com a comutação de pacotes, arranjos de interconexão para fins especiais entre as redes eram outra possibilidade. Embora existissem outras formas limitadas de interconectar diferentes redes, elas exigiam que uma fosse usada como componente da outra, em vez de atuar como um par da outra na oferta de serviços de ponta a ponta. Lembre-se de que Kleinrock havia mostrado em 1961 que a comutação de pacotes era um método de comutação mais eficiente. Juntamente com a comutação de pacotes, arranjos de interconexão para fins especiais entre as redes eram outra possibilidade. Embora existissem outras formas limitadas de interconectar diferentes redes, elas exigiam que uma fosse usada como componente da outra, em vez de atuar como um par da outra na oferta de serviços de ponta a ponta. Lembre-se de que Kleinrock havia mostrado em 1961 que a comutação de pacotes era um método de comutação mais eficiente. Juntamente com a comutação de pacotes, arranjos de interconexão para fins especiais entre as redes eram outra possibilidade. Embora existissem outras formas limitadas de interconectar diferentes redes, elas exigiam que uma fosse usada como componente da outra, em vez de atuar como um par da outra na oferta de serviços de ponta a ponta.

Em uma rede de arquitetura aberta, as redes individuais podem ser projetadas e desenvolvidas separadamente e cada uma pode ter sua própria interface exclusiva que pode ser oferecida aos usuários e/ou outros provedores. incluindo outros provedores de Internet. Cada rede pode ser projetada de acordo com o ambiente específico e os requisitos do usuário dessa rede. Geralmente não há restrições sobre os tipos de rede que podem ser incluídos ou sobre seu escopo geográfico, embora certas considerações pragmáticas ditem o que faz sentido oferecer.

A ideia de rede de arquitetura aberta foi introduzida pela primeira vez por Kahn logo após ter chegado à DARPA em 1972. Este trabalho foi originalmente parte do programa de rádio de pacotes, mas posteriormente tornou-se um programa separado por direito próprio. Na época, o programa se chamava “Internetting”. A chave para fazer o sistema de rádio de pacote funcionar era um protocolo de fim-de-final confiável que pudesse manter uma comunicação eficaz diante de interferências de rádio e outras interferências de rádio, ou resistir a blecautes intermitentes, como os causados por estar em um túnel ou bloqueados pelo terreno local. Kahn primeiro contemplou o desenvolvimento de um protocolo local apenas para a rede de pacotes de rádio, pois isso evitaria ter que lidar com a multiplicidade de sistemas operacionais diferentes e continuar a usar o NCP.

No entanto, o NCP não tinha a capacidade de endereçar redes (e máquinas) mais abaixo do que um IMP de destino na ARPANET e, portanto, também seria necessária alguma alteração no NCP. (A suposição era de que a ARPANET não era modificável a esse respeito). A NCP contou com a ARPANET para fornecer confiabilidade de ponta a ponta. Se algum pacote fosse perdido, o protocolo (e presumivelmente quaisquer aplicativos suportados por ele) pararia. Nesse modelo, o NCP não tinha controle de erro de host end-end, já que a ARPANET seria a única rede existente e seria tão confiável que nenhum controle de erro seria necessário por parte dos hosts. Assim, Kahn decidiu desenvolver uma nova versão do protocolo que pudesse atender às necessidades de um ambiente de rede de arquitetura aberta. Esse protocolo acabaria sendo chamado de Protocolo de Controle de Transmissão/Protocolo de Internet (TCP/IP). Embora o NCP tendesse a agir como um driver de dispositivo, o novo protocolo seria mais como um protocolo de comunicação.

Quatro regras básicas foram fundamentais para o pensamento inicial de Kahn:

Cada rede distinta teria que ser independente e nenhuma mudança interna poderia ser necessária em qualquer rede para conectá-la à Internet.

As comunicações seriam na base do melhor esforço. Se um pacote não chegasse ao destino final, logo seria retransmitido da origem.

Caixas pretas seriam usadas para conectar as redes; estes seriam mais tarde chamados de gateways e roteadores. Não haveria informação retida pelos gateways sobre os fluxos individuais de pacotes que passam por eles, mantendo-os simples e evitando adaptações e recuperações complicadas de vários modos de falha.

Não haveria controle global no nível das operações.

Outras questões importantes que precisavam ser abordadas eram:

Algoritmos para evitar que pacotes perdidos desativem permanentemente as comunicações e permitam que sejam retransmitidos com sucesso da origem.

Fornecer “pipelining” de host para host para que vários pacotes possam ser encaminhados da origem ao destino a critério dos hosts participantes, se as redes intermediárias permitirem.

O gateway funciona para permitir que ele encaminhe pacotes adequadamente. Isso incluía a interpretação de cabeçalhos IP para roteamento, manuseio de interfaces, quebra de pacotes em pedaços menores, se necessário, etc.

A necessidade de somas de verificação end-end, remontagem de pacotes de fragmentos e detecção de duplicatas, se houver.

A necessidade de endereçamento global

Técnicas para controle de fluxo host-to-host.

Interface com os vários sistemas operacionais

Havia também outras preocupações, como eficiência de implementação, desempenho de internetwork, mas essas eram considerações secundárias a princípio.

Kahn começou a trabalhar em um conjunto de princípios de sistema operacional orientado para a comunicação enquanto estava na BBN e documentou algumas de suas primeiras ideias em um memorando interno da BBN intitulado “Princípios de comunicação para sistemas operacionais“. Nesse ponto, ele percebeu que seria necessário aprender os detalhes de implementação de cada sistema operacional para ter a chance de incorporar novos protocolos de maneira eficiente. Assim, na primavera de 1973, após iniciar o esforço de internetting, ele pediu a Vint Cerf (então em Stanford) para trabalhar com ele no projeto detalhado do protocolo. Cerf esteve intimamente envolvido no projeto e desenvolvimento original do NCP e já tinha o conhecimento sobre a interface com os sistemas operacionais existentes. Assim, armados com a abordagem arquitetônica de Kahn para o lado das comunicações e com a experiência NCP de Cerf, eles se uniram para definir os detalhes do que se tornou o TCP/IP.

O dar e receber foi altamente produtivo e a primeira versão escrita da abordagem resultante foi distribuída como INWG#39 em uma reunião especial do International Network Working Group (INWG) na Universidade de Sussex em setembro de 1973. Posteriormente, uma versão refinada foi publicada em 1974 7 . O INWG foi criado em outubro de 1972 na International Computer Communications Conference organizada por Bob Kahn, et al, e Cerf foi convidado para presidir este grupo.

Algumas abordagens básicas surgiram dessa colaboração entre Kahn e Cerf:

A comunicação entre dois processos consistiria logicamente em um longo fluxo de bytes (eles os chamavam de octetos). A posição de qualquer octeto no fluxo seria usada para identificá-lo.

O controle de fluxo seria feito usando janelas deslizantes e confirmações (acks). O destino poderia selecionar quando reconhecer e cada ACK retornado seria cumulativo para todos os pacotes recebidos até aquele ponto.

Ficou em aberto exatamente como a origem e o destino concordariam com os parâmetros do janelamento a serem usados. Padrões foram usados inicialmente.

Embora a Ethernet estivesse em desenvolvimento no Xerox PARC naquela época, a proliferação de LANs não estava prevista na época, muito menos de PCs e estações de trabalho. O modelo original era redes de nível nacional como a ARPANET, das quais apenas um número relativamente pequeno deveria existir. Assim, foi usado um endereço IP de 32 bits, dos quais os primeiros 8 bits significavam a rede e os 24 bits restantes designavam o host nessa rede. Essa suposição, de que 256 redes seriam suficientes em um futuro previsível, precisava claramente ser reconsiderada quando as LANs começaram a aparecer no final dos anos 1970.

O artigo original de Cerf/Kahn na Internet descrevia um protocolo, chamado TCP, que fornecia todos os serviços de transporte e encaminhamento na Internet. Kahn pretendia que o protocolo TCP suportasse uma gama de serviços de transporte, desde a entrega sequencial totalmente confiável de dados (modelo de circuito virtual) até um serviço de datagrama em que o aplicativo fazia uso direto do serviço de rede subjacente, o que poderia implicar em perda ocasional, pacotes corrompidos ou reordenados. No entanto, o esforço inicial para implementar o TCP resultou em uma versão que permitia apenas circuitos virtuais. Esse modelo funcionava bem para transferência de arquivos e aplicativos de login remoto, mas alguns dos primeiros trabalhos em aplicativos de rede avançados, em particular voz de pacote na década de 1970, deixaram claro que, em alguns casos, as perdas de pacotes não deveriam ser corrigidas pelo TCP, mas deve ser deixado para o aplicativo lidar com isso. Isso levou a uma reorganização do TCP original em dois protocolos, o IP simples, que fornecia apenas o endereçamento e encaminhamento de pacotes individuais, e o TCP separado, que se preocupava com recursos de serviço, como controle de fluxo e recuperação de pacotes perdidos. Para aquelas aplicações que não desejavam os serviços do TCP, foi adicionada uma alternativa chamada User Datagram Protocol (UDP) para fornecer acesso direto ao serviço básico do IP.

Uma das principais motivações iniciais tanto para a ARPANET quanto para a Internet foi o compartilhamento de recursos – por exemplo, permitir que usuários nas redes de pacotes de rádio acessem os sistemas de compartilhamento de tempo conectados à ARPANET. Conectar os dois era muito mais econômico do que duplicar esses computadores muito caros. No entanto, embora a transferência de arquivos e o login remoto (Telnet) fossem aplicativos muito importantes, o correio eletrônico provavelmente teve o impacto mais significativo das inovações daquela época. O e-mail forneceu um novo modelo de como as pessoas podem se comunicar umas com as outras e mudou a natureza da colaboração, primeiro na construção da própria Internet (como será discutido abaixo) e depois para grande parte da sociedade.

Havia outras aplicações propostas nos primórdios da Internet, incluindo comunicação de voz baseada em pacotes (o precursor da telefonia via Internet), vários modelos de compartilhamento de arquivos e discos e os primeiros programas “worm” que mostravam o conceito de agentes (e, de claro, vírus). Um conceito-chave da Internet é que ela não foi projetada para apenas um aplicativo, mas como uma infraestrutura geral na qual novos aplicativos podem ser concebidos, conforme ilustrado posteriormente pelo surgimento da World Wide Web. É a natureza de propósito geral do serviço fornecido pelo TCP e IP que torna isso possível.

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