ARPANET
Obsah boxu
ARPANET (akronym pro Advanced Research Projects Agency Network) byla průkopnická počítačová síť s přepínáním paketů, která se stala přímým technickým předchůdcem globálního Internetu. Byla vyvinuta a financována agenturou DARPA (tehdy známou jako ARPA) spadající pod Ministerstvo obrany Spojených států amerických. Jejím primárním cílem bylo vytvořit decentralizovanou a robustní komunikační síť schopnou odolat i částečnému zničení, například v případě jaderného útoku během studené války. ARPANET položil základy pro mnoho protokolů a technologií, které dnes tvoří páteř moderního internetu, včetně sady protokolů TCP/IP.
Síť byla spuštěna v roce 1969 a postupně propojovala univerzitní a výzkumná pracoviště po celých Spojených státech. Během svého provozu se stala platformou pro vývoj klíčových aplikací, jako je elektronická pošta (e-mail), FTP pro přenos souborů a Telnet pro vzdálený přístup. V roce 1983 síť přešla z původního protokolu NCP na modernější a flexibilnější TCP/IP, což je považováno za klíčový moment zrodu internetu. ARPANET byl formálně vyřazen z provozu v roce 1990, kdy jeho roli plně převzaly novější sítě jako NSFNET.
📜 Historie
Historie sítě ARPANET je neoddělitelně spjata s politickým a technologickým klimatem studené války a snahou USA získat technologickou převahu nad Sovětským svazem.
💡 Počátky a motivace
Myšlenka na vytvoření decentralizované sítě se zrodila na počátku 60. let 20. století. V roce 1962 publikoval J. C. R. Licklider, vedoucí kanceláře IPTO (Information Processing Techniques Office) v agentuře ARPA, sérii memorand popisujících koncept "Galaktické sítě" (Galactic Network). Tato vize předpovídala globálně propojenou soustavu počítačů, skrze kterou by každý mohl rychle přistupovat k datům a programům z jakéhokoli místa.
Současně s tím se rozvíjela teoretická práce v oblasti přepínání paketů. Leonard Kleinrock z MIT publikoval v roce 1961 první práci o teorii přepínání paketů a Paul Baran z RAND Corporation nezávisle na něm navrhl v roce 1964 koncept distribuované sítě pro zajištění bezpečné hlasové komunikace pro armádu, která by byla odolná vůči výpadkům. Tyto teoretické práce poskytly technický základ pro budoucí ARPANET. V roce 1966 se ředitelem IPTO stal Lawrence Roberts, který přetavil tyto myšlenky do konkrétního plánu na vybudování sítě ARPANET.
🏗️ Vývoj a spuštění (1966–1969)
Projekt ARPANET byl oficiálně zahájen v roce 1966. Klíčovým prvkem architektury se staly specializované minipočítače nazvané Interface Message Processor (IMP), které fungovaly jako předchůdci dnešních routerů. Tyto stroje měly na starost výhradně síťovou komunikaci (přepínání paketů), čímž ulevily hlavním (hostitelským) počítačům od této zátěže. Zakázku na výrobu IMP získala v roce 1968 společnost Bolt, Beranek and Newman (BBN).
První uzel sítě byl instalován 2. září 1969 na UCLA (University of California, Los Angeles). První historická komunikace mezi dvěma uzly proběhla 29. října 1969 v 22:30. Student-programátor Charley Kline se z UCLA pokusil vzdáleně přihlásit k počítači ve Stanfordském výzkumném institutu (SRI), který byl druhým uzlem sítě. Chtěl napsat příkaz `LOGIN`. Po zadání písmene 'L' a 'O' systém na straně SRI spadl. První zpráva odeslaná přes ARPANET tak zněla "LO". Do konce roku 1969 byly do sítě připojeny další dva uzly: University of California, Santa Barbara (UCSB) a University of Utah.
📈 Růst a inovace (70. léta)
V 70. letech se ARPANET rychle rozrůstal. V roce 1971 síť propojovala již 15 uzlů, převážně na univerzitách a ve výzkumných centrech. V tomto roce také Ray Tomlinson z BBN vynalezl e-mail, když upravil existující program pro posílání zpráv mezi uživateli na jednom počítači tak, aby fungoval přes síť. Zavedl také použití symbolu @ pro oddělení jména uživatele od názvu hostitelského počítače. E-mail se rychle stal nejpopulárnější aplikací na ARPANETu.
V roce 1973 se síť stala mezinárodní, když byly připojeny uzly v Norsku (NORSAR) a ve Spojeném království (University College London). Během této dekády byly vyvinuty další klíčové protokoly, jako FTP (1971) pro přenos souborů a Telnet pro vzdálené přihlašování. Původní síťový protokol, Network Control Program (NCP), však začal narážet na své limity, protože nebyl navržen pro propojování různých typů sítí.
🌐 Přechod na TCP/IP (1983)
Potřeba propojit ARPANET s dalšími vznikajícími sítěmi (např. satelitními a rádiovými) vedla k vývoji nové sady protokolů. Vint Cerf a Robert Kahn navrhli v roce 1974 model TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol). Tento model oddělil funkce zajištění spolehlivého spojení (TCP) od adresace a směrování paketů (IP), což umožnilo flexibilní propojování heterogenních sítí – koncept známý jako "internetting".
Po letech testování a zdokonalování byl stanoven termín pro přechod celé sítě ARPANET z NCP na TCP/IP. Tento přechod, známý jako "flag day", proběhl 1. ledna 1983. Tento den je často považován za oficiální zrození moderního Internetu, protože TCP/IP se stal univerzálním jazykem, kterým spolu sítě komunikují.
🏁 Úpadek a vyřazení (80. léta – 1990)
V roce 1983 byla z ARPANETu z bezpečnostních důvodů oddělena jeho vojenská část, která vytvořila samostatnou síť MILNET. Původní ARPANET nadále sloužil primárně akademické a výzkumné komunitě. V polovině 80. let však začala vznikat nová, rychlejší páteřní síť NSFNET (National Science Foundation Network), která propojovala superpočítačová centra a regionální akademické sítě.
NSFNET postupně převzala roli hlavní páteřní sítě v USA a ARPANET se stal technologicky zastaralým. Jeho význam klesal a v roce 1990 byl projekt oficiálně ukončen a síť byla vyřazena z provozu. Jeho mise byla naplněna – experimentální síť úspěšně demonstrovala funkčnost klíčových technologií a položila základy pro globální informační revoluci.
⚙️ Technologie a architektura
ARPANET zavedl několik revolučních konceptů, které definovaly podobu počítačových sítí na desítky let dopředu.
📦 Paketový přenos (Packet Switching)
Nejzásadnější inovací ARPANETu bylo použití paketového přenosu (packet switching). Na rozdíl od tradičního přepínání okruhů (používaného v telefonních sítích), kde je pro komunikaci vyhrazen pevný kanál po celou dobu spojení, paketový přenos funguje jinak:
- Data jsou rozdělena do malých, stejně velkých bloků nazývaných pakety.
- Každý paket obsahuje kromě části dat také adresu odesílatele, adresu příjemce a pořadové číslo.
- Pakety jsou posílány do sítě nezávisle na sobě a mohou cestovat různými trasami.
- Cílový počítač pakety přijme a na základě pořadových čísel je opět složí do původní zprávy.
Tento přístup byl mnohem efektivnější pro přenos dat a zároveň výrazně robustnější. Pokud některá část sítě vypadla, pakety si automaticky našly jinou cestu k cíli.
💻 Interface Message Processor (IMP)
IMP byly robustní minipočítače (nejčastěji Honeywell DDP-516), které tvořily jádro sítě. Každý uzel sítě (univerzita, laboratoř) měl jeden IMP. Hostitelské počítače se připojovaly k IMP, které se staraly o veškerou síťovou logiku: vytváření paketů, jejich směrování a kontrolu chyb. Byly to v podstatě první routery na světě. Oddělení síťových funkcí do specializovaného hardwaru bylo klíčové pro stabilitu a výkon celé sítě.
📜 Protokoly
- NCP (Network Control Program): První protokolová sada ARPANETu. Zajišťovala komunikaci mezi hostitelskými počítači. NCP předpokládal, že podkladová síť IMP je 100% spolehlivá a neztrácí pakety, což se ukázalo jako omezující.
- TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol): Nástupce NCP, který se stal standardem pro internet.
- IP (Internet Protocol)**: Stará se o adresaci a směrování paketů mezi sítěmi. Je to "nespolehlivá" služba – nezaručuje doručení.
- TCP (Transmission Control Protocol)**: Staví na IP a přidává vrstvu spolehlivosti. Zajišťuje, že se všechny pakety doručí ve správném pořadí a bez chyb, případně si vyžádá opakované zaslání ztracených paketů.
🏛️ Význam a odkaz
Odkaz ARPANETu je obrovský a jeho dopad na moderní společnost je nezměrný.
- Technologický základ Internetu: ARPANET byl živou laboratoří, kde byly vyvinuty a otestovány klíčové technologie jako paketový přenos, TCP/IP, DNS a další. Bez těchto základů by dnešní internet neexistoval.
- Kultura otevřenosti a spolupráce: Vývoj ARPANETu probíhal v otevřeném akademickém prostředí. Technické specifikace a nápady byly sdíleny prostřednictvím dokumentů zvaných Request for Comments (RFC), což je tradice, která v komunitě IETF (Internet Engineering Task Force) přetrvává dodnes.
- Vznik online komunit: Aplikace jako e-mail a diskusní skupiny (mailing lists) poprvé umožnily vědcům a výzkumníkům spolupracovat na dálku a vytvořily první virtuální komunity.
- Důkaz funkčnosti: ARPANET prakticky dokázal, že rozsáhlá, decentralizovaná počítačová síť je nejen možná, ale i efektivní a spolehlivá. Tento úspěch inspiroval a umožnil vznik dalších sítí, které se nakonec propojily a vytvořily globální Internet.
🤓 Pro laiky
Představte si ARPANET jako první prototyp moderní dálniční sítě pro data. Před jeho vznikem si počítače mezi sebou "nepovídaly" na dálku. Pokud jste chtěli přenést data, museli jste je nahrát na magnetickou pásku a fyzicky ji poslat poštou.
ARPANET přišel s revoluční myšlenkou: co kdybychom zprávu (například dlouhý text) rozstříhali na stovky malých lístečků (paketů)? Na každý lísteček napíšeme adresu příjemce, adresu odesílatele a pořadové číslo (např. "lísteček 1 ze 100"). Všechny lístečky pak vhodíme do pošty. Je nám jedno, jakou cestou který lísteček poputuje. Některý poletí letadlem, jiný pojede vlakem. Příjemce si pak všechny doručené lístečky seřadí podle čísel a složí si zpět původní zprávu. Pokud nějaký lísteček nedorazí, jednoduše si o něj řekne znovu.
Tento princip, nazývaný paketový přenos, je základem celého dnešního internetu. Je neuvěřitelně efektivní a odolný. Když dnes posíláte e-mail, sledujete video na YouTube nebo si prohlížíte webovou stránku, vaše data putují po světě přesně tímto způsobem – rozdělená na tisíce malých paketů, které si hledají nejlepší cestu k cíli. ARPANET byl tou první "poštovní službou", která tento systém vymyslela a ověřila v praxi.