ARPANET

Mạng lưới Advanced Research Projects Agency Network  - viết tắt là ARPANET (dịch là Mạng lưới cơ quan với các đề án nghiên cứu tân tiến.) do ARPA (Advanced Research Projects Agency - dịch là Cơ quan Chỉ đạo các Dự án Nghiên cứu Tiên tiến) tiền thân của DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) Mỹ xây dựng. Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ là cơ quan có mạng lưới dùng công nghệ chuyển mạch gói đầu tiên hoạt động, và là cha đẻ của mạng lưới Internet toàn cầu hiện nay.
Thời kỳ đó công nghệ chuyển mạch gói (Packet switching), bây giờ là nền tảng cơ bản cho cả truyền thông dữ liệu và âm thanh trên toàn thế giới, là một quan niệm mới, quan trọng trong công nghệ truyền thông dữ liệu. Trước đó, công nghệ truyền thông dữ liệu dựa trên công nghệ chuyển mạch kênh (circuit switching), tương tự như trong hệ thống điện thoại cũ, một mạch chuyên dụng được sử dụng trong toàn bộ thời gian của cuộc gọi, và chỉ có thể truyền thông được với một người duy nhất ở bên kia đầu dây.
Với công nghệ chuyển mạch gói, một hệ thống truyền thông có thể kết nối với nhiều máy, trên cùng một đường dây, bằng cách nhóm dữ liệu lại thành các gói. Không những đường dây kết nối có thể được dùng chung (như một lá thư có thể cùng một lúc được gửi đến nhiều nơi), song mỗi một gói dữ liệu còn có thể được định tuyến biệt lập với những gói dữ liệu khác. Đây chính là ưu điểm lớn nhất.

Sự nảy sinh của ARPANET

Vào mùa hè năm 1968, một kế hoạch kỹ lưỡng đã hoàn thành, và sau khi được ARPA chấp thuận, một bản Phác thảo về đề xuất nhận thầu (Request For Quotation - viết tắt là RFQ) đã được gửi đến 140 nhà thầu khoán, là những người có khả năng tham gia đấu giá. Đa số các nhà thầu khoán cho rằng bản đề xuất thầu khoán này là một bản kỳ dị, ngoài sức tưởng tượng. Chỉ có 12 công ty gửi giá đấu lên, trong đó, 4 giá đấu được coi là khả quan. Đến cuối năm, số chủ thầu khoán được thanh lọc xuống chỉ còn hai, và sau nhiều cuộc đàm phán, cuối cùng vào ngày mùng 7 tháng 4 năm 1969, người ta đã chọn BBN là người đứng chủ thầu.
Đề xuất của BBN theo rất sát dự án của Roberts. Bản đề xuất kiến nghị một mạng lưới các máy vi tính nhỏ, được gọi là Bộ xử lý thông điệp giao diện (Interface Message Processor) (thường được gọi là IMP). Các máy IMP, tại mỗi cơ sở, thực hiện chức năng "lưu trữ và tiếp tới" chuyển mạch gói. Chúng được liên kết với nhau bằng các bộ điều giải modem. Các bộ điều giải này được nối vào các đường dây thuê bao (với tốc độ ban đầu là 50 kbit/giây). Các máy chủ (host computers) được nối với các máy IMP thông qua một giao diện nối chuỗi bit (bit-serial interfaces) tùy biến, để kết nối với HEO.
Lúc đầu BBN chọn một phiên bản vững chắc máy vi tính DDP-516, của Honeywell, để tạo nên thế hệ máy IMP đầu tiên. Máy 516 nguyên chỉ được cài đặt với 24 Kilo byte dung lượng đơn vị bộ nhớ (nhưng có khả năng khuếch trương, tăng dung lượng bộ nhớ lên cao hơn), và 16 kênh đơn vị truy cập trực tiếp bộ nhớ điều khiển nén kênh trực tiếp (Direct Multiplex Control - viết tắt là DMC). Họ dùng các giao diện tùy biến để kết nối chúng với mỗi máy chủ và bộ điều giải (modem) dùng DMC. Ngoài những đèn hiệu đã có sẵn trên bảng đằng trước máy 516, người ta còn gắn thêm 24 đèn hiệu, trình báo hiện trạng của các kênh truyền thông trong máy IMP. Mỗi máy IMP có thể hỗ trợ được bốn máy chủ (hosts) và đồng thời có thể truyền thông với tới sáu máy IMP khác ở xa, thông qua các đường dây thuê bao.
Một đội (đầu tiên chỉ có bảy người) tại BBN, với sự giúp đỡ rất nhiều của những chi tiết trong cố gắng đưa ra giải pháp đối với đề xuất khoán thầu RFQ mà họ đã làm, đã nhanh chóng kiến tạo được những bộ máy làm việc đầu tiên. Toàn bộ hệ thống, bao gồm cả phần cứng và một phân mềm đầu tiên trên thế giới về chuyển mạch gói, đã được thiết kế và lắp ráp trong vòng chín tháng.

Sự phát triển giao thức và phần mềm

Giao thức 1822 là giao thức dùng kết nối các máy chủ với nhau trong mạng ARPANET, cho phép chúng truyền thông qua lại, giữa máy nọ và máy kia. Đây là giao thức các máy chủ dùng, để gửi thông điệp sang các IMP của mạng ARPANET. Giao thức này được thiết kế hầu cho sự giao thông giữa các máy trở nên mạch lạc, không có sự nhập nhằng, và đồng thời ủng hộ nhiều cấu trúc máy khác nhau. Trên cơ bản mà nói, một thông điệp của giao thức 1822 sẽ bao gồm một định vị về thể loại của thông điệp đang gửi, một con số địa chỉ của máy chủ, và một trường dữ liệu. Để gửi một thông điệp sang một máy chủ khác, máy gửi thông điệp phải khuôn thức một thông điệp dữ liệu, ghép địa chỉ của máy chủ và dữ liệu mà nó cần gửi vào thông điệp, sau đó, truyền thông điệp qua giao diện phần cứng của giao thức 1822. Máy IMP quản lý việc đảm bảo một thông điệp được gửi tới đích, bằng cách truyền thông điệp sang một máy chủ, kết nối với mình tại cơ sở, hoặc truyền sang một máy IMP khác. Khi thông điệp đã được phân phát đến đích, máy IMP gửi một thông điệp chứng nhận (còn được gọi là sẵn sàng nhận thông điệp mới - tiếng Anh là "Ready for Next Message", viết tắt là RFNM).
Khác với gram dữ liệu (datagrams) trong Internet hiện đại, ARPANET được thiết kế để truyền thông điệp 1822 một cách đáng tin cậy, và trong trường hợp xấu nhất, nó có thể báo cho một máy chủ biết, nếu một thông điệp đã bị thất lạc. Tuy vậy, giao thức 1822 đã không chứng minh được tính thích hợp của nó, đối với việc cân nhắc và xử lý nhiều tổ hợp kết nối, giữa nhiều chương trình ứng dụng khác nhau, trên cùng một máy chủ. Vấn đề này đã được giải quyết trong giao thức Chương trình ứng dụng xử lý mạng lưới truyền thông (Network Control Program - viết tắt là NCP). NCP cung cấp phương tiện tiêu chuẩn để thiết lập một kết nối truyền thông đảm bảo, có khả năng khống chế điều khiển luồng dữ liệu, truyền thông dữ liệu hai chiều, giữa các quy trình xử lý khác nhau, trên những máy chủ khác nhau. Giao thức NCP cho phép chương trình ứng dụng phần mềm kết  nối liên thông với nhau trên mạng ARPANET, thực thi những giao thức truyền thông ở tầng cấp cao hơn. Đây chính là một ví dụ điển hình của "giao thức tầng cấp" mà sau này được áp dụng vào mô hình OSI.
Vào năm 1983, giao thức TCP/IP thay thế NCP, trở thành giao thức chủ yếu của mạng ARPANET, và ARPANET trở nên một phần của Internet mới ra đời.

Các chương trình ứng dụng

Năm 1971, Ray Tomlinson, lúc đó đang làm việc tại BBN, đã gửi một bức thư điện tử (email) đầu tiên . Đến năm 1973, bản quy định giao thức truyền tập tin đã được hoàn thành và thực thi, cho phép việc truyền tập tin qua ARPANET xảy ra. Tại thời điểm này, 75% lượng giao thông trên mạng ARPANET là giao thông của thư điện tử.
Quy định về giao thức truyền âm thanh trên mạng (Network Voice Protocol) cũng đã được hoàn thành (RFC 741), và sau đó đã được thực thi, song những cuộc gọi hội thảo (conference calls) trên mạng ARPANET không cho kết quả mĩ mãn, vì những lý do về kỹ thuật. Phải mất mấy chục năm sau việc truyền âm thanh dùng giao thức IP (Voice over Internet Protocol - viết tắt là VoIP) mới thực hiện được.
Một ứng dụng điển hình của mạng truyền thông này đối với quân sự, trong cuộc "Chiến tranh lạnh", là khả năng cho phép các chi nhánh của chính phủ, tiếp tục giữ liên lạc và kết nối với nhau, trong hoàn cảnh bị tấn công bằng hạt nhân nguyên tử từ phía Liên bang Xô Viết, là lúc toàn bộ mạng lưới truyền thông trực tiếp bị phá hủy hoàn toàn. Đây là một thế lợi lớn trong trường hợp tại họa về hạt nhân nguyên tử xảy ra, đặc biệt là khả năng cho phép lực lượng quân đội tiếp tục phối hợp để tấn công hoặc tự vệ.

Sự phát triển của mạng lưới

Tháng 3 năm 1970, ARPANET đã lan đến bờ biển phía Đông Hoa Kỳ, và một máy IMP của chính công ty BBN cũng được lắp nối vào mạng lưới này. Từ đó trở đi, mạng lưới lan rộng nhanh chóng: tại thời điểm tháng 6 năm 1970, mạng lưới đã có đến 9 IMP, rồi nhân lên thành 13 máy vào tháng 12 năm 18 máy vào tháng 9 năm 1971 (lúc này đã có đến 23 máy chủ được kết nối vào mạng lưới ARPANET. Các máy này được đặt tại các trường đại học và  trung tâm nghiên cứu của chính phủ), 29 máy IMP vào hồi tháng 8 năm 1972, và 40 máy vào tháng 9 năm 1973.
Lúc đó, hai liên kết nối với vệ tinh nhân tạo đã được cộng thêm vào mạng lưới, một cái ngang qua biển Thái Bình dương đến Hawaii, và một cái ngang qua Đại Tây dương đến Na Uy (Norwegian Seismic Array). Từ Na Uy, một mạng lưới trên mặt đất đã cho phép một máy IMP ở Luân Đôn được gắn vào mạng lưới đang trên đà phát triển.
Đến tháng 6 năm 1974, mạng lưới đã có 46 máy IMP tất cả, và tăng lên 57 IMP vào tháng 7 năm 1975. Vào năm 1981, số lượng các máy chủ trong mạng lưới đã tăng lên đến 213, cứ sau khoảng chừng 20 ngày là có một máy mới được thêm vào mạng lưới.
Sau khi ARPANET đã khởi công và hoạt động được vài năm, ARPA lùng tìm một cơ quan hòng giao phó việc điều hành mạng lưới cho họ. Nhiệm vụ chính của ARPA là cung cấp hỗ trợ tài chính cho những nghiên cứu tân tiến nhất, và phát triển mở mang, chứ không phải là điều hành một phương tiện truyền thông. Cuối cùng, vào tháng 7 năm 1975, mạng lưới đã được trao cho Cơ quan truyền thông quân đội (Defense Communications Agency), một bộ phận của Bộ Quốc phòng Mỹ.
Vào năm 1984, bộ phận mạng lưới ARPANet của quân đội Mỹ đã được phân tách ra thành một mạng lưới riêng, gọi là MILNET.

Những phát triển của phần cứng sau này

Năm 1970, các mạch điện nối các máy IMP đã được cải tiến, nâng tốc độ truyền thông cao nhất lên đến 230.4 kbit/giây, song do những cân nhắc giữa giá thành và sức điều hành của các máy IMP, những khả năng mới này hầu như chẳng bao giờ được dùng đến.
Năm 1971 được chứng kiến việc sử dụng những máy H-316, kém sức chịu đựng hơn và do vậy nhẹ hơn rất nhiều, làm các máy IMP. Những máy này còn có thể được cài đặt như một thiết bị đầu cuối IMP (Terminal IMP, viết tắt là TIP), và mỗi máy có thể hỗ trợ nhiều nhất là 63 thiết bị cuối nối tiếp dùng hệ mã ASCII (ASCII serial terminals), thông qua bộ điều khiển đa tuyến (multi-line controller), thay thế cho một máy chủ. Máy 316 có khả năng hoà hợp cao hơn so với máy 516, và vì vậy việc duy trì sự hoạt động của máy đỡ tốn kém hơn, dễ dàng hơn. Vào thời điểm năm 1973, các máy 316 được dùng làm TIP, mỗi máy được cài đặt 40 Kbyte dung lượng bộ nhớ. Dung lượng này có thể được tăng lên đến 32KByte, nếu máy là một IMP, và 56KByte nếu máy là một TIP.
Trong năm 1975, những máy IMP làm bằng Honeywell (DDP-516) cuối cùng được thay thế bằng những máy Pluribus đa xử lý (multi-processor) của BBN. Những máy ấy cuối cùng cũng bị thay thế bới các máy C/30, là những máy được ưa chuộng hơn, do BBN kiến tạo.
Sau sự xuất hiện của NSFNet, những máy IMP và TIP dần dần bị rút lui trong khi ARPANET bắt đầu ngưng hoạt động. Đến cuối năm 1989, một số những máy IMP trước đây, vẫn còn được giữ lại và phục vụ.

Chuyện vặt

Vào ngày 26 tháng 3 năm 1976 Nữ hoàng Elizabeth đệ nhị của Anh quốc gửi lá thư Hoàng gia đầu tiên từ Tổ chức ra-da và hiệu lệnh của Hoàng gia (Royal Signals and Radar Establishment).