ARPANETの仕組み

インターネットは何年前からあると思いますか?私たちのほとんどにとって、インターネットの経験は 1990 年代の World Wide Web の初期に遡ります。しかし、インターネット自体はそれよりも古いものです。これは、いくつかの個別のコンピュータ ネットワークの合併から成長しました。その中で最も古く、最も影響力のあるネットワークはARPANETでした。

1966 年、高等研究計画局( ARPA ) は、リソース共有コンピュータ ネットワークと呼ばれるいくつかの研究機関とのプログラムを主催しました。 ARPA の目標は、コンピュータ全体の能力を向上させ、情報ストレージを分散化するために、異なるコンピュータをリンクすることでした。米国政府は、核攻撃などの壊滅的な出来事が発生した場合に、情報にアクセスして配布する方法を見つけたいと考えていました。重要なコンピューターラインに爆弾が直撃した場合、情報の転送は即座に停止します。しかし、コンピュータをネットワーク化する方法があれば、たとえ 1 つのリンクが破壊されても、システムの他の部分は動作し続けることができます。

ARPA との議論は、理論からこれらのネットワークを構築するための実際の提案へと徐々に発展しました。 1968 年、ARPA はいくつかの機関に見積依頼書( RFQ ) を送信し、最初の広域ネットワークの構築に関する入札を求めました。音響コンサルティング会社、Bolt, Beranek and Newman (BBN) は、4 つの異なるオペレーティング システムで実行される 4 つの異なるコンピュータ間でオープンな通信を確立するマシンである 4 つのインターフェイス メッセージ プロセッサ( IMP ) の設計入札を勝ち取りました。

ARPANET を設計、構築、設置したチームは多様で、電気技術者、コンピュータ科学者、応用数学者、大学院生で構成されていました。彼らは発見とプロセスをRequest for Comments ( RFC ) と呼ばれる一連の文書に記録しました。RFC は、インターネット標準およびユーザー情報とともにアーカイブされてお​​り、 で見つけることができます。

この記事では、元の 4 ノード ARPANET で使用されている機器について学びます。さまざまなコンピューターが相互に情報を共有できるように設計されたプロトコルを調べます。また、ARPANET チームが今日私たちが当然と思っているインターネット機能の多くをどのように発明したかについても見ていきます。最後に、ARPANET プログラムの終了について学びます。

ARPANET コンピュータ

ARPANET が登場する以前は、ほとんどのコンピュータシステムは、巨大なコンピュータ (場合によっては部屋全体ほどの大きさ) と、それに配線されたユーザー端末で構成されていました。端末は何らかの形式のユーザー インターフェイスであり、多くの場合、キーボードまたはパンチ カード リーダーで構成されます。タイムシェアリングと呼ばれる技術を使用すると、複数のユーザーが同時にコンピュータにアクセスできます。他の初期のネットワークでは、ホスト コンピューター間の直接接続が必要でした。これは、情報が流れるパスが 1 つしかなかったことを意味します。直接接続により、これらのコンピュータ ネットワークのサイズが制限され、ローカル エリア ネットワーク( LAN ) として知られるようになりました。

ARPA は、これまで不可能だった方法で政府機関と科学機関を結び付け、米国全土に広がるネットワーク システムを構築したいと考えていました。しかし、ARPANET の第 1 段階はもっと控えめなものでした。異なる場所にある 4 つのコンピュータ システムが、既存の電話回線と 4 つのインターフェイス メッセージ プロセッサ( IMP ) を使用して相互にリンクしていました。

ARPA は、米国政府との既存の研究関係に基づいて、最初のコンピューター サイトを選択しました。各サイトには、サイトのコンピューターを ARPANET に接続する責任を負う独自のエンジニア チームがありました。初期の ARPANET 構造内の 4 台のホスト コンピューターには次のものが含まれていました。

1969 年 8 月、UCLA チームはホスト コンピューターを IMP (ハネウェル DDP 516コンピューター) に接続し、ARPANET に接続した 4 つのサイトのうち最初のサイトとなりました。数日以内に、2 台のコンピュータは情報を交換できるようになりました。 10 月、スタンフォード大学のチームは 2 番目の IMP とホストをシステムに追加しました。 10 月 29 日の午後 10 時 30 分、スタンフォード大学と UCLA のコンピューターは 50 キロビット/秒 (kbps) の電話回線を介して相互に通信しました。

最初の試行では、UCLA が完全なコマンドをスタンフォード大学のコンピューターに送信する前にシステムがクラッシュしました。幸いなことに、2 回目の試行ではすべてうまくいきました。他の 2 台のホスト コンピューターは 1969 年末までにネットワークに参加しました。科学者は初めて、遠隔地にある複数のコンピューターの能力を利用できるようになりました。

ARPANETプロトコル

私たちのほとんどはインターネットを当たり前のことだと思っています。私たちは電子メールにログインして、World Wide Web を閲覧できます。しかし、ARPANET プロジェクトが始まったとき、異なるコンピューターが情報を共有するための手順やシステムは整備されていませんでした。すべてをゼロから発明する必要がありました。

ARPANET チームが行った最も重要な決定の 1 つは、ホスト コンピューターと IMP が従う標準化されたプロトコルシステムを作成することでした。この仕事を引き受けるために、ネットワーク ワーキング グループと呼ばれるグループが設立されました。当初、制作プロセスは混沌としていてまとまりのないものでした。 ARPANET チームは、RFC を通じてこれらのプロトコルの設計と確立を開始しました。

プロセスの早い段階で、チームは 2 つの特定のタスクの必要性を認識しました。ユーザーがシステムにリモートでログインする方法を作成することと、あるマシンから別のマシンにファイルを移動できるようにすることです。リモート ログインは後にTelnetとして知られるようになり、ファイルの前後の移動はファイル転送プロトコル( FTP ) の一部になりました。チームは、これら最初の 2 つのプロトコルをプロジェクトの責任者であるラリー・ロバーツに提出しました。 Roberts 氏は、初期のプロトコルでは野心的ではないと判断し、より多くの機能とプロセスを含めるようチームに指示しました。

チームは、対称ホスト間プロトコルであるネットワーク制御プログラム( NCP ) の設計を開始しました。簡単に言うと、これは、コンピュータがネットワーク内で通信できるようにするとともに、ネットワークにホストを追加してネットワークを大きくするための手順でした。 NCP は、ARPANET 上のデータのパスとフローも制御しました。これは、ネットワーク通信に数値ホスト アドレスを使用する習慣を確立し、今日のドメイン ネーム サーバー(DNS) の先駆けとなりました。

ARPANET は、革新的な新しいデータ送信方法であるパケット スイッチングも利用しました。パケット交換では、ホスト コンピュータは各コンピュータ ファイルをパケットと呼ばれる小さなセグメントに分割します。パケットが転送されると、断片は元のファイルに再組み立てされます。

パケット交換は、今日のインターネット上で非常に重要な役割を果たしています。コンピューターがファイルをより小さな部分に分割すると、情報がシステム全体をより速く流れることができます。これは、パスを通過する 1 つの巨大なファイルが多くの帯域幅を占有するためです。いくつかの小さなパケットが、ネットワーク内の異なるパスを通って同じ宛先に到達する可能性があります。経路の一部が何らかの理由で閉鎖された場合、道路が遮断されたパケットは別の経路を見つけることができ、その間、残りの情報はユーザーのコンピュータに読み込まれ続けます。

ARPANETのブレークスルー

ARPANET により、人々はコンピュータを使って、これまでに行われたことのない、またははるかに小規模でしか不可能だった次のようなことを行うことができるようになりました。

ARPANET で電子メールがデビューしてから間もなく、数人のチーム メンバーがメーリング リスト ソフトウェア アプリケーションをいじり始めました。間もなく、ARPANET 上の誰かが 1 ステップでグループに電子メール メッセージを送信できるようになります。特定のトピックに焦点を当てたメーリング リストが登場し始めました。 1 つ目は SF-LOVERS で、ARPANET チームの SF ファンを結び付けるリストでした。しかしARPAは、非公式な目的でネットワークを使用する人々に眉をひそめ、リスト所有者にすべての無許可のメーリングリストを解散するよう要求した。ユーザーは後に、これらのリストがネットワークのメール容量のテストに役立ったと指摘し、ARPA にこれらのリストを許可するよう説得した 。

1973 年、ロバート カーンは、インターネット化と呼ばれる技術、つまり 2 つ以上の別々のネットワークを組み合わせて 1 つの大きなネットワークを作る実験を開始しました。彼は、ARPANET を国防高等研究計画局( DARPA ) のパケット無線ネットワーク(電波を使用してコンピュータ間でデータを送信するネットワーク) と統合する方法を検討し始めました。

1983 年に、ARPANET は正式に NCP から TCP/IP プロトコル スイートに切り替えました。 ARPANET のアーキテクチャとプロトコルがインターネットの構造を予見したのと同じように、ネットワークを移動し、ネットワークと対話するためにユーザーが作成したアプリケーションは、今日のインターネット機能の多くへの道を切り開きました。

ARPANETの終わり

1969 年から 1977 年にかけて、ARPANET は 4 つのコンピュータサイトからなるネットワークから、大学、研究施設、軍に属する 111 台のコンピュータを含む 1 つのネットワークに成長しました。 ARPANET は衛星リンクを使用して、米国本土のコンピュータ システムをハワイとヨーロッパのコンピュータに接続しました。ネットワークが成長したにもかかわらず、実際にシステムにアクセスできる人はほとんどいませんでした。一般に、一般の人々は ARPANET の存在を知りませんでした。

USENET 、 Ethernet 、 CSNET 、 BITNETなど、他の ARPANET ネットワークも稼働し始めました。 ARPANET Request for Comments 827 は、ARPANET へのアクセスが依然として公式使用に制限されていたにもかかわらず、個別のネットワークが相互にアクセスできるようにする外部ゲートウェイ プロトコルを確立しました。 1983 年に、ARPANET の軍事部門がネットワークから分離されました。大規模なネットワークへの唯一の接続は、いくつかの電子メールゲートウェイでした。軍は小規模ネットワークをMILNETと改名し、後に国防総省データ ネットワーク (DDN) の一部となりました 。

1986 年、5 つのスーパーコンピューター センターがNSFNETと呼ばれるネットワークを形成しました。やがて、NSFNET はネットワークにいくつかの大学を含めるように成長しました。他のネットワークもより大きなシステムに統合され始めました。人々は、このネットワークとゲートウェイのより大きな集合体をインターネットと呼んでいました。パーソナル コンピューターの時代は 1970 年代後半に始まりましたが、インターネットは依然として大学、企業、政府にとってのリソースでした。

ARPANET のインフラストラクチャは老朽化を示し始めていました。システムの IMP は、他のネットワークのコンピューター ノードほど効率的でも強力でもありませんでした。 ARPANET 上の組織は、他のネットワーク (主に NSFNET) に移行し始めました。 1990 年、DARPA は ARPANET プロジェクトを中止しました。組織の目標は達成されました。米国には全国規模のコンピューター ネットワークがあり、強力なリソースを相互にリンクするだけでなく、ネットワークのかなりの部分が機能しなくなっても動作を継続できました。さらに驚くべきことに、このネットワークは今や世界中に広がり、世界の一方の側からもう一方の側までコンピュータを接続しました。