ARPANET

Το ARPANET (Advanced Research Projects Agency Network) ήταν το πρώτο στον κόσμο δίκτυο μεταγωγής πακέτου και το δίκτυο πυρήνας ενός συνόλου που θα συνέθετε το παγκόσμιο Διαδίκτυο (internet). Το δίκτυο χρηματοδοτήθηκε από το Γραφείο ερευνών Αμύνης (Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA)) του τμήματος άμυνας των Ηνωμένων Πολιτειών για χρήση στα πανεπιστήμια και εργαστήρια ερευνών στις Η.Π.Α.. Η μεταγωγή πακέτων του ARPANET βασίστηκε σε σχέδια του Lawrence Roberts του εργαστηρίου 'Lincoln Laboratory'. 
Η μεταγωγή πακέτου (Packet switching), σήμερα η κυρίαρχη βάση για την επικοινωνία δεδομένων παγκοσμίως, ήταν μια νέα αντίληψη την στιγμή της σύλληψης της δημιουργίας του ARPANET. Οι επικοινωνίες δεδομένων είχαν βασιστεί στη μεταγωγή κυκλώματος, όπως στο παραδοσιακό τηλεφωνικό δίκτυο, όπου μια τηλεφωνική κλήση δεσμεύει ένα αφοσιωμένο (dedicated) κύκλωμα για τη διάρκεια της τηλεφωνικής συνόδου και η επικοινωνία είναι δυνατή μόνο ανάμεσα στα δύο διασυνδεδεμένα μέρη.
Με τη μεταγωγή πακέτου, ένα σύστημα δεδομένων μπορούσε να χρησιμοποιήσει έναν επικοινωνιακό σύνδεσμο για να επικοινωνήσει με περισσότερα από ένα μηχανήματα συλλέγοντας δεδομένα σε datagrams και μεταδίδοντάς τα ως πακέτα στον αφιερωμένο σύνδεσμο δικτύου, όποτε ο σύνδεσμος δεν ήταν σε χρήση. Έτσι, όχι μόνο ο σύνδεσμος μπορούσε να είναι σε κοινή χρήση, όπως μια μόνο θυρίδα ταχυδρομείου μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να σταλούν γράμματα σε διαφορετικούς προορισμούς, αλλά κάθε πακέτο μπορούσε να δρομολογηθεί ανεξάρτητα από τα άλλα πακέτα.

Ιστορία

Για περισσότερες λεπτομέρειες στο θέμα, δείτε History of the Internet.

Παρανοήσεις στους στόχους σχεδιασμού

Η κοινή αντίληψη για το ARPANET ήταν ότι το δίκτυο υπολογιστών σχεδιάστηκε για να επιζήσει μιας πυρηνικής επίθεσης. Στο A Brief History of the Internet, Η κοινωνία του διαδικτύου (Internet society) περιγράφει την εξέλιξη των τεχνικών ιδεών που δημιούργησαν το ARPANET:
Ήταν από την μελέτη RAND όπου ξεκίνησε η λάθος φήμη, ισχυριζόμενη ότι το ARPANET σχετίζονταν κατά κάποιο τρόπο με το χτίσιμο ενός δικτύου που αντιστέκεται σε πυρηνικό πόλεμο. Αυτό δεν ήταν ποτέ αληθές για το ARPANET, μόνο η μελέτη RAND στην ασφάλεια φωνής θεώρησε τον πυρηνικό πόλεμο. Ωστόσο, η μετέπειτα εργασία στο Internetting έδωσε έμφαση στη σταθερότητα και τη δυνατότητα επιβίωσης, περιλαμβάνοντας την ικανότητα να αντέχει απώλειες μεγάλων τμημάτων του υπάρχοντος δικτύου.
Αν και το ARPANET σχεδιάστηκε να αντέχει απώλειες από υποδίκτυα, ο κύριος λόγος ήταν ότι οι εναλλαγές κόμβων και συνδέσμων δικτύων ήταν μη αξιόπιστες, ακόμη και χωρίς πυρηνικές επιθέσεις. Για την έλλειψη πηγών που οδήγησε στην δημιουργία του ARPANET, o Charles Herzfeld, διευθυντής του ARPA (1965–1967), είπε:
Το ARPANET δεν ξεκίνησε για να  δημιουργήσει ένα σύστημα Εντολών και ελέγχου (Command and Control) που θα επιβίωνε μιας πυρηνικής επίθεσης, όπως πολλοί τώρα ισχυρίζονται. Το να κατασκευάσεις ένα τέτοιο σύστημα ήταν, καθαρά, μια βασική στρατιωτική ανάγκη, αλλά δεν ήταν η αποστολή του ARPA να το κάνει αυτό. Στην πραγματικότητα, θα μας είχαν επικρίνει δριμύτατα αν το είχαμε προσπαθήσει. Αντίθετα, το ARPANET προήλθε από τον προβληματισμό ότι υπήρχε μόνο ένας περιορισμένος αριθμός μεγάλων, ισχυρών ερευνητικών υπολογιστών στη χώρα, και ότι πολλοί ερευνητές, που θα είχαν πρόσβαση σε αυτούς, ήταν γεωγραφικά απομακρυσμένοι από αυτούς.

Ανάπτυξη και εξέλιξη

Το Μάρτιο του 1970, το ARPANET έφτασε στην ανατολική ακτή των Ηνωμένων Πολιτειών, όταν ένας κόμβος διεπαφής επεξεργασίας μηνυμάτων (Interface Message Processor ή IMP) τεχνολογίας BBN του Cambridge, Massachusetts συνδέθηκε στο δίκτυο. Κατόπιν, το ARPANET μεγάλωσε: 9 IMP τον Ιούνιο του 1970, 13 IMP τον Δεκέμβριο του 1970, κατόπιν 18 τον Σεπτέμβριο του 1971 (όταν το δίκτυο περιλάμβανε 23 πανεπιστήμια και κυβερνητικά host). 29 IMP Τον Αύγουστο του 1972 και 40 τον Σεπτέμβριο του 1973. Τον Ιούνιο του 1974, υπήρχαν 46 IMP, τον Ιούλιο του 1975 το δίκτυο αριθμούσε 57 IMP. Το 1981, ο αριθμός ήταν 213 κεντρικοί υπολογιστές (host), με έναν host να προστίθεται κατά προσέγγιση κάθε είκοσι μέρες.
Το 1973 μια υπερατλαντική δορυφορική σύνδεση συνέδεσε το Norwegian Seismic Array (NORSAR) στο ARPANET, κάνοντας την Νορβηγία την πρώτη χώρα εκτός των Η.Π.Α. που συνδέθηκε στο δίκτυο. Την ίδια περίοδο ένα επίγειο κύκλωμα πρόσθεσε ένα IMP του Λονδίνου .
To 1975, το ARPANET ανακυρύχθηκε "λειτουργικό". Η υπηρεσία Άμυνας Πληροφοριακών Συστημάτων  Defense Communications Agency πήρε τον έλεγχο αφότου το ARPA προορίζονταν να χρηματοδοτήσει προηγμένες έρευνες.
Το 1983, το ARPANET χωρίστηκε από τους στρατιωτικούς ιστοτόπους των Η.Π.Α. οι οποίοι πήγαν στο δικό τους στρατιωτικό δίκτυο (MILNET) για ακατηγοροποίητες επικοινωνίες του τμήματος άμυνας. Ο συνδυασμός ονομάστηκε Defense Data Network (DDN) . Ο διαχωρισμός του στρατιωτικού και πολιτικού δικτύου μείωσαν τους κόμβους του ARPANET από 113 σε 68. Τα Gateways μετέδιδαν το ηλεκτρονικό ταχυδρομείο (e-mail) ανάμεσα στα δύο δίκτυα. Το MILNET αργότερα έγινε το NIPRNet.

Τεχνολογία

Το 1970 προστέθηκε υποστήριξη για IMP σε IMP κυκλώματα μέχρι 230.4 kbit/s, αν και σκέψεις σχετικά με το κόστος και την επεξεργαστική ισχύ των IMP σήμαινε ότι στην πράξη αυτή η ικανότητα δεν χρησιμοποιήθηκε ενεργά.
Το ξεκίνημα του 1971 είδε τη χρήση μιας μια νέας τεχνολογίας IMP (non-ruggedized) που ήταν σημαντικά πιο 'ελαφρείς'.
Μπορούσε επίσης να διαμορφωθεί σαν Terminal Interface Processor (TIP)το οποίο παρείχε υποστήριξη εξυπηρετητή τερματικού (terminal server) για μέχρι 63 σειριακά τερματικά ASCII μέσω ενός ελεγκτή πολλών γραμμών (multi - line) στη θέση ενός από τους host. Το 316 χαρακτηρίζονταν από ένα μεγαλύτερο βαθμό ενσωμάτωσης από το 516, που το έκανε λιγότερο ακριβό και πιο εύκολο στη συντήρηση. Το 316 διαμορφώνονταν με 40 kB κύριας μνήμης για ένα TIP. Το μέγεθος της κύριας μνήμης αργότερα αυξήθηκε στα 32 kB για τα IMP και 56 kB για τα TIP.
Το 1975 η BBN εισήγαγε λογισμικό για τα IMP που έτρεχε στους πολυεπεξεργαστές Pluribus. Εμφανίστηκαν σε έναν μικρό αριθμό από sites. To 1981, η ΒΒΝ εισήγαγε λογισμικό για τα IMP που έτρεχε στους επεξεργαστές C/30, που ήταν δικό της προϊόν.
Το 1983, τα πρωτόκολλα TCP/IP αντικατέστησαν το NCP ως το κύριο πρωτόκολλο του ARPANET, και έτσι το ARPANET έγινε ένα από δίκτυο του πρώιμου Διαδικτύου (Internet).

Λογισμικό και πρωτόκολλα

Το αρχικό σημείο για την επικοινωνία host-to-host ήταν το 1822 πρωτόκολλο BBN report 1822. το οποίο καθόριζε τη μετάδοση των μηνυμάτων σε έναν IMP. Η διαμόρφωση (format) του μηνύματος σχεδιάστηκε ώστε να λειτουργεί με ένα ευρύ φάσμα αρχιτεκτονικών υπολογιστών. Ένα μήνυμα 1822 αρχικά αποτελούνταν από τον τύπο του μηνύματος, έναν αριθμό διεύθυνσης του host (numeric host address) και ένα πεδίο δεδομένων. Για να στείλει ένα μήνυμα δεδομένων σε έναν άλλον host, ο host που μετέδιδε το μήνυμα διαμόρφωνε το μήνυμα δεδομένων  περιλαμβάνοντας τη διεύθυνση προορισμού του host και το μήνυμα στέλνονταν, κατόπιν μετέδιδε το μήνυμα μέσω της διασύνδεσης 1822 του υλικού. Το IMP παρέδιδε το μήνυμα στη διεύθυνση προορισμού, είτε παραδίδοντάς το σε έναν τοπικά συνδεδεμένο host ή σε έναν άλλον IMP. Όταν τελικά το μήνυμα παραδίδονταν στη διεύθυνση του host, ο λαμβάνον IMP εξέπεμπε ένα αναγνωριστικό Ready for Next Message (RFNM), στον αποσταλλόντα host IMP.
Αντίθετα με τα σύγχρονα Datagram του διαδικτύου, το ARPANET σχεδιάστηκε για να μεταδίδει αξιόπιστα μηνύματα 1822, και να πληροφορεί τον host υπολογιστή για την απώλεια κάποιου μηνύματος. Το σημερινό IP δεν είναι αξιόπιστο, ενώ το TCP είναι. Παρόλα αυτά, το 1822 πρωτόκολλο αποδείχθηκε ανεπαρκές για τη διαχείριση πολλαπλών συνδέσεων ανάμεσα σε διαφορετικές εφαρμογές του ίδιου host υπολογιστή. Το πρόβλημα αυτό αντιμετωπίστηκε με το Network Control Program (NCP), το οποίο αποδείχθηκε η σταθερή μέθοδος για την εγκατάσταση αξιόπιστων, με έλεγχο ροής, διπλής κατεύθυνσης συνδέσεων επικοινωνίας ανάμεσα σε διαφορετικές διεργασίες διαφορετικών host υπολογιστών. Η διασύνδεση NCP επέτρεψε το Λογισμικό εφαρμογών να συνδεθεί κατά μήκος του ARPANET εφαρμόζοντας πρωτόκολλα επικοινωνίας υψηλότερου επιπέδου, ένα αρχικό παράδειγμα χρήσης της αντίληψης protocol layering τ οποίο ενσωματώθηκε στο μοντέλο OSI. Το 1983 το πρωτόκολλο TCP/IP αντικατέστησε το NCP ως το κυρίως πρωτόκολλο του ARPANET, και το ARPANET έγινε ένα στοιχείο του πρώιμου διαδικτύου (internet).