10 Jahre Internet: 1969-1978

Hauptkategorie: Für die Öffentlichkeit Kategorie: Fachartikel Erstellt: Donnerstag, 17. Dezember 2009 Zuletzt aktualisiert: Samstag, 30. Juni 2012 Veröffentlicht: Donnerstag, 17. Dezember 2009 Geschrieben von Jörg Hoppe

1978 hiess das Internet noch "Arpanet". Dieses Netzwerk wurde im Auftrag des amerikanischen Verteidigungsministeriums entwickelt und verband seit 1969 staatliche Stellen (PENTAGON), militärische Forschungeinrichtungen (etwa LLL - Lawrence Livermore Laboratories: Atombombenforschung, AFWL - Air Force Weapons Laboratory), Universitäten (STANFORD, BERKELEY, CMU, NYU, MIT,  ...) und Unternehmen (DEC, BBN, RAND, XEROX PARC). Die Liste der angeschlossenen Institutionen liest sich wie das "Who-Is-Who" der amerikanischen Computerentwicklung. Das Arpanet bildet übrigens auch exakt das ab, was Kritiker als "Militärisch-industriellen Komplex" bezeichnet haben. Das Internet war nie unschuldig!

E-mail wurde seit 1971 übertragen, FTP ist seit 1973 in Betrieb. TCP/IP als Transportschicht wird erst seit 1983 eingesetzt.  Siehe auch den englischen Wikipedia-Artikel "Arpanet"

Darstellungen über die Geschichte des Arpanet/Internet gibt es natürlich viele. In diesem Artikel wird der Stand des Arpanet von 1979 aus dargestellt, nach "Computer structures: Principles and Examples". Eye-Catcher ist natürlich das selbstgescannte hochaufgelöste Gesamt-Diagramm ... bestens geeignet als Bildschirmhintergrund, oder zum Aufdruck auf Kaffee-Tassen oder T-Shirts!

Kurzer Überblick über das Arpanet aus der Sicht von 1979

Struktur und Wachstum

Das ARPA-Netzwerk ist seit 10 Jahren in Betrieb. Es wuchs von 4 angeschlossenen Rechenzentren auf 60, so dass nun über 100 Computer miteinander verbunden sind.

  • Die Subnetze der Rechenzentren werden über Interface Message Processors (IMP)s miteinander verbunden.

    Das Netz entwickelt allerdings sich ständig weiter:
  • Über Terminal Interface Prozessoren (TIPs) wurde Netzzugang für Textterminals geschaffen, die nicht an einen Zentralrechner angeschlossen sind.
  • Ein ausfallsicherer Multiprozessor-IMP (genannt "Pluribus") wurde entwickelt, um modulares Wachstum von subnets sowie erhöhte Zuverlässigkeit zu erreichen.
  • Satellitenverbindungen wurden hinzugefügt, um Europa und Hawaii an das Netzwerk anzuschliessen.

Diese Tabelle zeigt das Wachstum des Arpanet, ausgedrückt als Anzahl der angeschlossenen Knoten:

Jahr Knoten Jahr Knoten
Ende 1969 4 Anfang 1973 40
Mitte 1970 10 Mitte 1974 46
Anfang 1971 15 Mitte 1975 56
Mitte 1971 26 Mitte 1977 58
Ende 1972 34 Mitte 1978 61


Ein schematische Übersicht über das Arpanet zeigt diese Abbildung (Anklicken für sehr grosse Version):

arpanet_1979_net_small

Wie man sehen kann, besteht jedes Rechenzentrum aus bis zu acht (vier echte, vier scheinbare) unabhängigen Computersystemen (hosts), sowie einem IMP, TIMP, oder Pluribus.
Jeder IMP kann mit bis zu fünf anderen IMPs über Telefonleitungen verbunden sein.
Die Verbindungsbandbreiten reichen von 9,6 bis 230 kBit/sec, 50 kBit/sec ist ein typischer Wert (der etwa dem alten ISDN entspricht).

Die geographische Struktur des Netzwerks zeigt diese Abbildung (Anklicken für sehr grosse Version):

arpanet_1979_geo_small

Weiterentwicklungen

Das Arpanet und seine Protokollmechanismen wurden umfangreich erforscht und verbessert, um das Verhalten unter verschiedenen Lastbedingungen und mit der vorhandenen, begrenzten Hardware zu optimieren.  Im folgenden seien nur drei Optimierungen in den zentralen Protokoll-Algorithmen der IMPs genannt:

  • Deadlocks: Unter hoher Last konnte es vorkommen, dass alle Buffer eines IMP durch Paketfragmente von Mehr-Packet-Messages belegt waren. Der Deadlock trat ein, wenn ein benachbarter IMP einen IMP mit Paketfragementen füllte, so dass dieser weder Pakete weiterschicken konnte noch weitere Pakete annehmen konnte.
  • Sequenzkontrolle: Das ursprüngliche Protokoll zur Flusskontrolle benötigte grosse Buffer für 63 messages. Da das neue System zur Verhinderung von Deadlocks ebenfalls für Flusskontrolle sorgt, wurde das alte System zur Sequenzkontrolle nicht mehr benötigt.
  • Quittungen (acknowledgements): Der Gebrauch expliziter Quittungspakete belastete das Netzwerk. Als Optimierung werden Quittungspakete "huckepack" in normalen Datenpaketen übertragen.
Der Netzwerkdurchsatz konnte durch diese drei Massnahmen um 10-20% gesteigert werden.

 

Die ersten IMPs

IMPs (Interface Message Prozessoren) hatten die Funktion heutiger Router: Sie verbanden Computer in einem lokalen Subnetz mit anderen IMPs über mehrere Telefonleitungen. Sie erledigten die Aufteilung der Messages in Pakete und die Weiterleitung der Pakete an die richtigen Gegenstellen-IMPs (packet-switching, message-routing). In ihrem Design und ihrer Steuersoftware war quasi das ganze Arpanet manifestiert. Die ersten IMPs wurden 1969 bei Bolt Beranek und Newmann (BBN) hergestellt, heute bilden sie Exponate allerhöchsten Ranges. Hier der englische Wikipedia-Artikel mit Bild.


Bei den IMPs handelt es sich um herkömmliche 16-bit Minirechner mit ca. 1Mhz Takt und 12 KByte RAM (natürlich magnetischer Kernspeicher). Hier eine historische Aufnahme:

first_imp_small

Es wurde die Honeywell DDP-516 ausgewählt. Neben ausreichender Rechenleistung war für die Wahl ausschlaggebend, dass die DDP-516 in militärisch gehärteteter Version verfügbar war, und der Hersteller in der Nähe von BBN sass. Von dem Einsatz der militärischer Ausführung erhoffte man sich höhere Verfügbarkeit durch Unempfindlichkeit gegenüber Temperaturschwankungen, mechanischen Stössen und Vibrationen, Störeinstrahlung von aussen sowie unsaubere Stromversorgung. Später wurden normale H-316 verwendet.

Ein IMP belegt einen 19-Zoll Schrank.

Sowohl lokale Rechner also auch die Telefon-Modems wurden über einen ähnlichen Mechanismus an einen IMP angeschlossen. Er hatte 16 I/O Kanäle, der Schrank enthält auch die Modems für die Telefonleitungen. Mögliche Konfigurationen waren zum Beispiel:

  • zwei lokale Computer (hosts), fünf Modems
  • oder drei hosts und vier Modems
  • oder vier hosts, drei Modems
Eine Änderung der Konfiguration war nicht einfach. Die Logik eines Modems war ungefähr 1/4 so gross wie die Honeywell 516-CPU, ein Hostinterface war einfacher und nur 1/6 so gross wie die CPU.

Ein Teletype und ein High-Speed-Lochstreifen-Leser sind zwar an einen IMP angeschlossen, aber nur zur Wartung nötig. Ein spezielles Lampenfeld zeigt den Zustand der Leitungen an. Der Artikel von 1978 betont, dass ein IMP, bis auf die Lüfter, ohne bewegliche Teile lief.

Der Kern der Echtzeit-Software belegt 6000 Bytes im RAM. Weitere 5K des RAMs sind in 70 Messagepuffer aufgeteilt, die je ein Datenpaket speichern können. Das restliche Kilobyte wurde für Zeiger und Hilfstabellen verwendet. Um die Software schnell und einfach zu halten fand keine dynamische Speicherverwaltung statt.

Wegen der beschränkten Rechenleistung war der Datendurchsatz eines IMPs in der Praxis auf 700 Kilobit/Sekunde beschränkt.

Laut Wikipedia wurden die letzten IMPs erst mit Ende des Arpanet 1989 abgeschafft.

Das weitere Wachstum des Internets nach 1978

Jahr angeschlossene Rechner Entwicklungen
1981 213
1983 TCP/IP
1985 2000
1986 NSFNET geht online als Nachfolger des Arpanet
1989 Abschaffung der letzten originalen IMPs, Entwicklung des WWW am CERN
1990 313.000
1993 Erster Webbrowser "Mosaic" frei verfügbar
1995 6.600.000
1998 36.700.000 Google wird gegründet
1999 43.000.000
2000 Dotcom-Blase
2001 110.000.000 Wikipedia wird gegründet.
2005 Youtube
2006 395.000.000
2007 iPhone, mobiles Internet
2009 625.000.000

 

Quellen:

  • Wikipedia-Stichworte: "Arpanet", "Interface Message Processor", "NSFNET"
  • Eigenübersetzung und Scans aus "Computer structures: Principles and Examples" von Siewiorek, Bell und Newell
  • Eine ausführlichere Darstellung gibt es hier.
Zugriffe: 12052