أربانت

نبذة تاريخيّة

كان مفهوم تبديل الرزم، الذي يُسيطر اليوم على شبكات نقل البيانات، ما يزال جديداً في الوقت الذي أُنشئت شبكة الأربانت فيه. قبل وجود هذا المفهوم، كان مفهوم تبديل الدارات هو المُسيطر في نقل الصوت والبيانات على حد سواء، حيث يجري تخصيص دارة كهربائيّة ماديّة مُحددة لنقل البيانات بين طرفي كل اتصال، وقد تكون هذه الأطراف أجهزة حاسب أو هواتف. يتمّ حجز وتخصيص الدارة الكهربائيّة على شكل سلسلة من الأسلاك التي تصل بين عدد من مقاسم القنوات الهاتفيّة على طول المسار بين المصدر والوجهة.
في شبكات تبديل الرزم، لا تُخصص قناة لكل اتصال، بل تُستخدم قناة أو قنوات اتصال مُشتركة لنقل البيانات التي تكون على شكل رزم بيانات. تسمح هذه التقنيّة بتشارك قناة الاتصال وبإمكانية توجيه الرزم الخاصّة بكل اتصال بشكلٍ مُختلفٍ، بحيث يمكن أن تسلك الرزم المُرسلة من أحد الأطراف إلى الآخر مساراتٍ مُختلفة لتبلغ وجهتها النهائيّة.
شُكلت الأفكار الأولى لشبكات الحواسيب بحيث تسمح بإجراء اتصالات عامّة الغرض بين مُستخدمي الحواسب على يد جوزيف ليكليدر (J. C. R. Licklider) في شركة بي بي إن للتكنولوجيا، في شهر أبريل من العام 1963 في مذكرة تناقش مفهوم: "شبكة حاسب بين مجريّة" (Intergalactic Computer Network)، شملت هذه المُذكرة العديد من ميزات شبكة الإنترنت المُعاصرة. في شهر أكتوبر من العام 1963م، عُيّن ليكليدر كرئيس لبرامج علوم السلوك والتحكّم في وكالة مشاريع البحوث المُتطورة، وعلى الرغم من أنه غادر منصبه قبل أن تبدأ الوكالة تطوير شبكة الأربانت، لكنّه لعب دوّراً مِحوريّاً في إقناع روبرت تايلور و إيفان سذرلاند بأهميّة المشروع.
واصل تايلور وسذرلاند شغفهما في إنشاء الشبكة، وكان هناك هدفان أساسيان لعملهما، الأول هو السماح للباحثين والأكاديمين المدعومين من وكالة مشاريع البحوث المُتطوّرة باستخدام الحواسب المُقدّمة من الوكالة عن بعد، والثاني هو تطوير إمكانية لنشر البرمجيّات الجديدة أو نتائج الأبحاث بشكلٍ سريع. في مكتب تايلور، تواجدت ثلاث حواسب، كل منها متصل مع حواسب أخرى بعيدة، الأول متصل مع الحاسب كيو 32 (Q-32) في شركة تطوير النظام (System Development Corporation) في سانتا مونيكا، والثاني مع حاسب في مشروع جيني (Project Genie) في جامعة بركلي، والثالث مع نظام مولتكس في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. تايلور تحدّث لاحقاً في لقاء صحفي عن ذلك: "لكل حاسب من هذه الثلاثة، كان هناك ثلاث مجموعات من الأوامر. لذلك، فإذا كنت أتكلم عبر الشبكة مع أحدهم في سانتا مونيكا، ورغبت بالحديث مع شخص آخر في بركلي أو ماساشوستس، كان يتوجب عليّ تغيير الحاسب والانتقال إلى الحاسب المُتصل مع الشخص الآخر. لذلك قلت لنفسي، يا رجل ! من الواضح ما يجب عمله: يوجد ثلاث حواسب، يجب أن يوجد حاسب واحد فقط يسمح بالنفاذ إلى أي مكان تريده، هذه الفكرة هي شبكة الأربانت".
في نفس الوقت، ومنذ بداية السيتينيات، عمل بول باران في مؤسسة راند للأبحاث والتطوير على تطوير أنظمة قادرة على النجاة من حرب نوويّة، وقد نجح في صياغة فكرة تبديل الرزم التي أسماها تبديل كتلة الرسالة المُتكيفّة المُوزّعة. وقد نجح دونالد ديفيس في مختبر الفيزياء القومي (NPL) في المملكة المتحدة في الوصول لنفس النتيجة بشكلٍ مُستقل في العام 1965م. وقد لفت عمله انتباه مطوري شبكة الأربانت أثناء عرضه في مؤتمر في غاتلينبورغ، تينيسي في أوكتوبر من العام 1967م. ثم صاغ مصطلح تبديل الرزم، وطبّقه بشكلٍ عمليّ في شبكة مختبر الفيزياء القومي في 5 أغسطس 1968م. ثُمّ طبّق لورانس روبرتس مفهوم تبديل الرزم في شبكة الأربانت، لتصبح الأربانت ثاني شبكة تُطبّق مفهوم تبديل الرزم على مُستوى العالم. ثُمّ وُصِلت هاتان الشبكتان مع بعضهما البعض في العام 1973م. كان معدل النقل في شبكة مختبر الفيزياء القومي هو (768) كيلوبت في الثانية، أما في شبكة الأربانت فقد ارتفع معدل النقل المقترح من (2.4) كيلو بت في الثانية حتى (50) كيلو بت في الثانية.
في 28 فبراير 1990 أخرجت شبكة الأربانت من الخدمة بشكل نهائي.
منح معهد مُهندسيّ الكهرباء والإلكترونيّات نقطتين علّامتين في تاريخ التقنية لمشروع الأربانت هما: إنشاء شبكة الأربانت ومكان ميلاد شبكة الإنترنت.

إنشاء الشبكة

مع حلول منتصف العام 1968م، كان تايلور قد أنهى وضع رؤية كاملة لشبكة حواسيب. وبعد الحصول على موافقة وكالة مشاريع البحوث المُتطوّرة استدراجت العروض، لكّن الشركات العاملة في مجال الحاسب اعتبرت اقتراحات تايلور غريبة، وحصلت الوكالة على اثني عشر عرضاُ فقط، أُخذ أربع منها بعين الاعتبار، ثُمّ اختُصرت القائمة إلى اثنين فقط، وأخيراً مُنِح العقد لشركة بي بي إن للتكنولوجيا في 7 أبريل 1969م. شُكل فريق مكون من سبعة أشخاص من ذووي الاختصاصات التقنية المدرجة في طلب استدراج العروض، بقيادة فرانك هارت وأثمر ذلك سريعاً بإنتاج أول نموذج للنظام.
جاءت الشبكة المُقترحة من قبل بي بي إن للتكنولوجيا موافقة لرؤية تايلور: وهي شبكة مكوّنة من حواسب صغيرة سُمّيت مُعالجات رسائل المنفذ تربط بين الموارد المحليّة، وهي شبيهة من حيث المبدأ بالمُوجّهات. في كل موقع، قامت هذه المُعالجات بتبديل الرزم اعتماداً على تقنية التخزين والتوجيه (store-and-forward)، عن طريق خطوط مستأجرة ومُودمات بمعدل نقل ابتدائيّ هو (56) كيلو بت في الثانية، أمّا الحواسب، فقد اتصلت مع مُعالجات رسائل المنفذ بواسطة منافذ تسلسُليّة. صُمم كامل النظام ورُكب، المعدّات والبرمجيّات، في تسعة أشهر فقط.
بُني الجيل الأول من مُعالجات رسائل المنفذ (IMP) بإشراف شركة بي بي إن للتكنولوجيا باستعمال حاسوب متين من إصدارت شركة هانيويل، وتحديداً الإصدار هانيويل (DDP-516)، الذي احتوى على ذاكرة رئيسيّة مغناطيسيّة قابلة للتوسيع بحجم (24) كيلوبايت، مع وحدة نفاذ مباشر إلى الذاكرة مزوّدة بست عشرة قناة. بالإضافة لمؤشرات التنبيه في الواجهة الأماميّة، زُوّد الحاسب هانيويل (DDP-516) بمجموعة مكونة من (24) مؤشر لإظهار حالة قنوات الاتصال لمُعالجات رسائل المنفذ. كان باستطاعة كل مُعالج رسائل منفذ أن يدعم أربع مُضيفيين محليين، وأن يُنشئ حنى ست قنوات اتصال عبر الخطوط المُستأجرة مع مُعالجات رسائل منفذ بعيدة. وَصلت الشبكة بين جهاز حاسب واحد في يوتا مع ثلاث حواسب في كاليفورنيا. لاحقاً، سمحت وزارة الدفاع للجامعات بالانضمام إلى الشبكة بغرض تشارك العتاد والبرمجيّات.

القواعد وآداب الاستعمال

بسبب التمويل الحكوميّ، ثَبّطت أو مُنعت أشكال مُعيّنة من حركة البيانات. في عام 1982م، جاء في كتيب خاص بالذكاء الصُنعيّ في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ما يلي:
«إنّ استخدام شبكة الأربانت للقيام بأي شيء لا يحظى بدعم مُباشر من أعمال الحكومة هو عملٌ غيرُ قانونيّ...  الرسائل الشخصيّة لمُستخدمي شبكة الأربانت الآخرين (مثلاً، لترتيب لقاء أو من أجل إلقاء السلام) لا تُعتبر مُخالفة... إنّ إرسال بريد إلكتروني عبر شبكة الأربانت لتحقيق ربح تجاري أو لأغراض سياسيّة هو عمل غير اجتماعي وغير قانونيّ. بإرسالك رسائلَ كهذه، قد تُسيء للعديد من الناس، ومن المُحتمل أن يُسبب ذلك مشاكل جديّة لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا مع الوكالات الحكوميّة التي تُدير شبكة الأربانت.»

البرمجيّات والبروتوكولات

كان بروتوكول 1822، الذي حدد ربط حاسب مُضيف مع معالج رسائل المنفذ هو نقطة البداية لمفهوم الاتصال بين المضيفين في شبكة الأربانت في العام 1969. صُممت بُنية الرسالة لتعمل بشكلٍ لا لُبس فيه على طيفٍ واسعٍ من بُنى الحاسب المُختلفة. تتألّف الرسالة الخاصّة ببروتوكول 1822 من مجموعة من الحقول أهمها حقلي نوع الرسالة وعنوان المُضيف بالإضافة إلى حقل المُعطيات. لإرسال رسالة مُعطيات إلى مُضيف آخر، يقوم المُضيف المُرسل بإنشاء رسالة مُعطيات تتضمّن عنوان المُضيف الهدف والمُعطيات التي يُراد إرسالها، ثُمّ تُرسل الرسالة عبر المنفذ الذي يدعم البروتوكول. يقوم معالج رسائل المنفذ بعدها بإيصال الرسالة إلى عنوان الهدف، إمّا بإيصالها إلى مُضيف مُتصل معه بشكلٍ مُباشر أو بإيصالها إلى معالج رسائل منفذ آخر. عندما تصل الرسالة إلى وجهتها أخيراً، يقوم معالج رسائل المنفذ المُستقبل بإرسال إشعار استلام  يُسمّى إشعار الجهوزيّة لاستلام للرسالة التاليّة (Ready for Next Message RFNM acknowledgement) إلى معالج رسائل المنفذ المتصل مع المُضيف المرسل.
على عكس شبكة الإنترنت اليوم، فقد صُممت شبكة الأربانت بحيث تكون موثُوقة، حيث تنقل الرسائل بشكل موثُوق، وإبلاغ المُضيف المصدر في حال فقدان الرسالة. إنّ الإصدارين الرابع والسادس من بروتوكول الإنترنت غيرُ موثوقين، وهما يعتمدان على بروتوكول التحكّم بالنقل (TCP) الذي يعمل في طبقة النقل ليقوم بالوظائف المُرتبطة بالوثوقيّة. عانى بروتوكول 1822 بشكلٍ مُلحوظ في الحالات التي يوجد فيها أكثر من اتصال لأكثر من تطبيق في نفس المُضيف، وقد جرى التعامل مع هذه المشكلة في برنامج التحكّم بالشبكة (NCP)، حيث أمّن البرنامج طريقة قياسية لإنشاء قنوات اتصال موثُوقة ثُنائيّة الاتجاه مُتحكّم بالتدفق فيها بين عدّة عمليات في عدة مُضيفين. سمح برنامج التحكّم بالشبكة للتطبيقات بالاتصال عبر شبكة الأربانت باستخدم بروتوكولات خاصّة، وكان هذا مُقدّمة لمفهوم الطبقات والتغليف الذي بُني نموذج الاتصال المعياري (OSI) على أساسه.
في عام 1983، حلّت حزمة بروتوكولات الإنترنت محلّ برنامج التحكّم بالشبكة، وأصبحت هذه الحزمة هي العمود الفقري لشبكة الإنترنت لاحقاً.

تطبيقات الشبكة

أمّن برنامج التحكّم بالشبكة مجموعة من الخدمات القياسيّة التي يمكن مُشاركتها من قبل عدة تطبيقات عاملة على مُضيف واحد. قاد ذلك إلى تطّور بروتوكولات التطبيقات، التي استفادت من وجود ووظائف بروتوكولات الاتصالات، ولكنّها عملت بشكلٍ مُستقلٍ عنّها.
في عام 1971، نجح راي توملينسون من شركة بي بي إن للتكنولوجيا في إرسال أول رسالة بريد إلكتروني عبر الشبكة، وكان أول من استخدم المحرف (@) في عناوين البريد الإلكترونيّ. في العام 1973، أصبحت رسائل البريد الإلكتروني المتبادلة تشكل 75% من حركة المُعطيات عبر الشبكة، وطُوّر واستُعمل بروتوكول نقل الملفات، ليُصبح بالإمكان نقل الملفات عبر شبكة الأربانت. في العام 1977، طُوّر واستُعمل بروتوكول الصوت في الشبكة (NVP)، ولكن الخدمات المُرتبطة به لم تعمل بشكل جيد لغياب التكنولوجيا اللازمة لدعمها، واحتاج الأمر (20) عاماً أخرى قبل أن يطرح الاتحاد الدولي للاتصالات أول معيار لاتصالات الصوت والصورة هو المعيار أتش 323 (H.323).

حماية كلمات المرور

طوّرت خوارزمية التجزئة المسماة كثير حدود بوردي (Purdy polynomial)، على يد جورج بوردي (George Purdy) في العام 1971م بناء على طلب من لورانس روبرتس الذي كان يرأس مكتب تقنيات معالجة المعلومات في وكالة أبحاث المشايع المُتطوّرة وقتها. اعتمدت طريقة بوردي على كثير حدود من الدرجة (2²⁴) و عدد أولي بطول (64) بت. استخدمت هذه الخوازمية لاحقاً من أجل حماية كلمات المرور في نظام الذاكرة الافتراضية المفتوح (Open VMS) المطوّر من قبل شركة ديجيتال إكوبمينت.