ARPANET (Advanced Research Projects Agency Network) był pierwszą szeroko rozproszoną siecią komputerową, która stała się fundamentem dzisiejszego globalnego internetu. Sieć uruchomiona w 1969 roku jako pierwsza w praktyce wdrożyła koncepcję pakietowej transmisji danych, zapewniając skalowalną i odporną komunikację między odległymi komputerami.
- Geneza ARPANET – kontekst historyczny i impulsy polityczno-militarne
- Wizja koncepcyjna – od „Intergalactic Computer Network” do rzeczywistości
- Teoretyczne fundamenty – przełomowe koncepcje Paula Barana i Donalda Daviesa
- Architektura techniczna ARPANET – interfejsowe procesory wiadomości i protokół 1822
- Wdrażanie i pierwsze połączenia – narodziny przełączania pakietów
- Protokoły warstwy aplikacji – od NCP do TCP/IP – rewolucja komunikacyjna
- Dzień TCP/IP – przełomowy moment 1 stycznia 1983 roku
- Ekspansja geograficzna i międzynarodowe połączenia
- Komercjalizacja i zaangażowanie National Science Foundation
- Podział w 1983 roku – ARPANET i MILNET – separacja wojskowa od cywilnej
- Dezaktywacja i przejście do komercyjnego internetu
- Innowacje aplikacyjne i protokoły warstwy aplikacji
- Badanie wydajności i optymalizacja sieci
- Standaryzacja i proces RFC
ARPANET udowodnił, że komputery w różnych miejscach mogą efektywnie współdzielić zasoby i komunikować się w czasie rzeczywistym, a późniejsze przejście na TCP/IP ujednoliciło komunikację ponad różnymi sieciami.
Aby uporządkować najważniejsze osiągnięcia ARPANET, oto lista kluczowych innowacji i ich znaczenia:
- przełączanie pakietów – dzielenie danych na małe jednostki pozwoliło zwiększyć niezawodność i wydajność sieci w warunkach awarii;
- IMP (Interface Message Processor) – dedykowane minikomputery pośredniczące odciążyły hosty i uprościły łączenie heterogenicznych systemów;
- 1822 – precyzyjna specyfikacja interfejsu host–sieć standaryzowała wymianę wiadomości i potwierdzeń (np. RFNM);
- NCP oraz pierwsze aplikacje – umożliwiły działanie Telnet i FTP, wyznaczając warstwowy model komunikacji;
- poczta elektroniczna – dominująca aplikacja lat 70., która doprowadziła do powstania SMTP, POP i IMAP;
- TCP/IP – wspólny „język” dla różnych sieci, który 1 stycznia 1983 roku stał się standardem i otworzył drogę do internetu;
- proces RFC – lekki, otwarty mechanizm tworzenia i upowszechniania standardów internetowych.
Geneza ARPANET – kontekst historyczny i impulsy polityczno-militarne
Zagrożenie nuklearne okresu zimnej wojny było silnym impulsem do powołania ARPA w 1958 roku, po starcie radzieckiego Sputnika. Agencja miała finansować projekty o znaczeniu strategicznym dla obronności.
Choć motywacja była militarna, ARPANET od początku rozwiązywał realny problem akademicki: zdalny dostęp i współdzielenie drogich zasobów obliczeniowych. Ivan Sutherland, Robert Taylor i inni naciskali na stworzenie środowiska sprzyjającego współpracy naukowców rozproszonych po kraju.
Wizja koncepcyjna – od „Intergalactic Computer Network” do rzeczywistości
Joseph C. R. Licklider już w latach 1962–1963 w BBN szkicował koncepcję „Intergalactic Computer Network” – powszechnej sieci szybkiego dostępu do wiedzy. Jako szef IPTO w ARPA finansował przełomowe prace nad pracą współdzieloną (time-sharing) i interakcją człowiek–komputer.
W artykule „Man-Computer Symbiosis” (1960) Licklider zaproponował „wzmacnianie inteligencji” – ideę, która przeniknęła projektowanie ARPANET i późniejszych sieci.
Teoretyczne fundamenty – przełomowe koncepcje Paula Barana i Donalda Daviesa
Paul Baran (RAND) opracował model odpornej, rozproszonej komunikacji opartej na przełączaniu wiadomości. Jego wizja zakładała brak centralnych punktów krytycznych i dynamiczne trasowanie.
Donald Davies (NPL) wprowadził termin „pakiet” i sformułował zasadę end-to-end: kontrola błędów powinna spoczywać u końcowych gospodarzy. Referat zespołu NPL na SOSP w 1967 roku przekonał Larry’ego Robertsa do przełączania pakietów w ARPANET.
Architektura techniczna ARPANET – interfejsowe procesory wiadomości i protokół 1822
W 1967 roku Wesley Clark zaproponował wstawienie małego komputera między hosta a sieć – tak narodził się IMP (Interface Message Processor), który wykonywał routing i kontrolę przepływu.
IMP-y oparto o wzmocnione Honeywell DDP‑516 ze specjalizowanymi interfejsami. Każdy kosztował ok. 82 200 USD (1969) i posiadał ok. 12 000 słów pamięci, wystarczających do złożonych zadań sieciowych. Zespół BBN zbudował oprogramowanie do routingu, przełączania i nadzoru pracy sieci.
Specyfikacja połączenia host–IMP, znana jako 1822 (autorstwa Boba Kahna), definiowała format wiadomości, adresację i potwierdzenia. Po dostarczeniu wiadomości IMP wysyłał do nadawcy sygnał „Ready For Next Message (RFNM)”.
Wdrażanie i pierwsze połączenia – narodziny przełączania pakietów
W styczniu 1969 roku Bolt Beranek and Newman (BBN) wygrała kontrakt Departamentu Obrony na budowę ARPANET. W tym samym roku uruchomiono cztery węzły: UCLA, Stanford Research Institute (SRI), UCSB i University of Utah.
29 października 1969 roku o 22:30 PT wysłano przez ARPANET pierwszą wiadomość – system zawiesił się po wpisaniu „G” w trakcie „LOGIN”, więc do SRI dotarło tylko „lo”.
Oto brzmienie tej pierwszej wiadomości:
lo
Sieć rosła błyskawicznie: do 1973 roku działało już 40 IMP-ów, obejmując dziesiątki uczelni i ośrodków rządowych.
Protokoły warstwy aplikacji – od NCP do TCP/IP – rewolucja komunikacyjna
W 1970 roku wdrożono NCP (Network Control Program), który umożliwił pierwsze protokoły host–host: Telnet (zdalne logowanie) i FTP (transfer plików) – definiowane i doskonalone w latach 1969–1973.
Poczta elektroniczna (e‑mail) stała się „killer app” ARPANET – już w pierwszej połowie lat 70. generowała ponad 75% ruchu. Ray Tomlinson (BBN) w 1971 roku uruchomił pierwszy program do wysyłania e‑maili, a wkrótce pojawiły się SMTP, POP i IMAP.
Dzień TCP/IP – przełomowy moment 1 stycznia 1983 roku
Wraz z rozwojem innych sieci ograniczenia NCP stały się widoczne. Zespół Boba Kahna i Vinta Cerfa zaprojektował Transmission Control Program, który rozdzielono na TCP (transport) i IP (warstwa internetowa), opisane m.in. w RFC 675.
1 stycznia 1983 roku („Flag Day”) ARPANET jednocześnie przełączył się na TCP/IP, tworząc „sieć sieci” – internet. Od tego momentu możliwa była niezawodna komunikacja ponad zróżnicowanymi technologiami łącza.
Dla szybkiego przeglądu najważniejszych kamieni milowych ARPANET i internetu warto spojrzeć na oś czasu:
| Rok | Wydarzenie | Znaczenie |
|---|---|---|
| 1969 | Pierwsze połączenia UCLA–SRI, start 4 węzłów | Początek praktycznego przełączania pakietów |
| 1971 | Pierwszy e‑mail (Ray Tomlinson) | Dominująca aplikacja sieciowa lat 70. |
| 1973 | Pierwsze połączenie transatlantyckie (UCL–USA) | Wejście ARPANET na arenę międzynarodową |
| 1983 | „Flag Day” – migracja na TCP/IP | Powstanie internetu jako sieci sieci |
| 1986 | Start NSFNET | Nowy kręgosłup amerykańskiej sieci akademickiej |
| 1990 | Dezaktywacja ARPANET | Przekazanie pałeczki operatorom komercyjnym |
Ekspansja geograficzna i międzynarodowe połączenia
W czerwcu 1973 roku połączenie satelitarne zestawiono z NORSAR (Norwegia) przez Szwecję do UCL w Londynie. 25 lipca 1973 roku zespół Petera Kirsteina wysłał pakiety z UCL do Kalifornii – pierwsze połączenie transatlantyckie ARPANET.
Do 1973 roku sieć obejmowała ponad 30 instytucji (uczelnie, administrację i biznes) i szybko stała się platformą codziennej współpracy badaczy.
Komercjalizacja i zaangażowanie National Science Foundation
W 1981 roku National Science Foundation (NSF) sfinansowała CSNET, otwierając dostęp do łączności dla szerszego środowiska naukowego.
W 1986 roku uruchomiono NSFNET, który stał się de facto kręgosłupem internetu w USA i przygotował grunt pod eksplozję lat 90. W 1995 roku NSF zakończyła utrzymywanie własnego kręgosłupa, ustępując miejsca operatorom komercyjnym.
Podział w 1983 roku – ARPANET i MILNET – separacja wojskowa od cywilnej
W 1983 roku, po głośnych incydentach bezpieczeństwa, wydzielono część wojskową MILNET (dla niesklasyfikowanego ruchu Departamentu Obrony) i odseparowano ją od cywilnej części ARPANET.
Wymiana poczty między MILNET i ARPANET odbywała się przez kontrolowane bramy, a BBN Technologies utrzymywało obie sieci w podobnej technologii.
Dezaktywacja i przejście do komercyjnego internetu
W połowie lat 80. inne sieci (zwłaszcza NSFNET) przejęły rolę ARPANET jako kręgosłupa. Sieć wyłączono operacyjnie w 1989 roku, a formalnie zdezaktywowano 28 lutego 1990 roku.
Od tego momentu rozwój internetu napędzali głównie operatorzy komercyjni i społeczność standaryzacyjna, a nie DARPA.
Innowacje aplikacyjne i protokoły warstwy aplikacji
ARPANET był poligonem dla kluczowych aplikacji i protokołów: Telnet (zdalne logowanie), FTP (wymiana plików, także anonimowo), a następnie SMTP, POP, IMAP oraz listy rozsyłkowe.
Już w 1978 roku odnotowano pierwszy komercyjny spam e‑mailowy – przedsmak wyzwań, które miały towarzyszyć masowej komunikacji elektronicznej.
Badanie wydajności i optymalizacja sieci
Leonard Kleinrock prowadził od 1968 roku pomiary przepustowości i opóźnień, tworząc modele oparte na teorii kolejek dla sieci pakietowych.
Rozproszone, dynamiczne wyznaczanie tras zwiększało odporność sieci na awarie, a ciągłe pomiary i symulacje umożliwiały jej skalowanie bez utraty stabilności.
Standaryzacja i proces RFC
Począwszy od 1969 roku dokumenty Request for Comments (RFC) stały się podstawowym mechanizmem dyskusji i utrwalania standardów.
Pragmatyczna, oddolna kultura RFC – zapoczątkowana przez Network Working Group i Steve’a Crockera – okazała się skuteczniejsza niż sformalizowane, ciężkie procedury wielu klasycznych organizacji standaryzacyjnych.