Interlexikon-Arpanet

DIMAWEB-Interlexikon (Fachbegriffe)

ARPANET

Allgemein

Das ARPANET (Advanced Research Projects Agency Network) wurde ursprünglich im Auftrag der US-Luftwaffe ab 1962 von einer kleinen Forschergruppe unter der Leitung des Massachusetts Institute of Technology und des US-Verteidigungsministeriums entwickelt. ARPANET war das weltweit erste einsatzfähige Paketvermittlungsnetz und der Stammvater des heutigen Internet.

Das Netzwerk wurde ursprünglich von der Advanced Research Projects Agency (ARPA, später DARPA) und später vom US-Department of Defense finanziert. Die Paketvermittlung des ARPANET basierte auf Entwürfen der britischer Wissenschaftler Donald Davies und Lawrence Roberts der Lincoln Laboratory´s.

Geschichte

Paket Switching war ein neues Konzept bei der Realisierung von ARPANET und bildet heute die dominierende Grundlage für weltweite Datenkommunikation. Vor dem Aufkommen der Paketvermittlung beruhte die Sprach-und Datenkommunikation auf der Idee der herkömmlichen Leitungsvermittlung zwischen zwei Telefonleitungen auf dem Wege der elektronischen Verbindung. Diese typische Standleitung besteht aus mehreren Überträger Linien, die zu einer Kette zusammen gefügt werden. Deren Weg erstreckt sich von der Ursprungsstation zur Zielstation.

Bei der Paketvermittlung hingegen, durchqueren die Pakete als unabhängige und eigenständige Einheiten das Netz und können in den Vermittlungsknoten zwischengespeichert werden. Dies ist ein wesentlicher Vorteil, da nun die Übertragungsgeschwindigkeit zwischen einzelnen Teilstrecken keine Begrenzung mehr darstellt. Allerdings erscheint die Architektur als ein Netzwerk von Warteschlangen. Jeder zu passierende Netzknoten empfängt das Paket und leitet es an seine Ausgangsschnittstelle (des Netzknotens), die aber Ziel vieler Sendungen sein kann, so dass die Neigung zu Überlastsituationen entsteht. Die Existenz der Warteschlangen erzeugt einerseits Verzögerungen in der Paketzustellung oder Paketverluste, die eine Retransmission und damit eine weitere Belastung des Übertragungsweges zur Folge haben. Für den Anwender ist dieser Ablauf intransparent.

Der Anwender benötigt und erhält keinerlei Informationen über den Übertragungsweg. Im Regelfall kann er diese Informationen auch nicht erlangen, da sich Übertragungswege dynamisch ändern.

Die frühesten Ideen für ein Computer-Netzwerk sollten eine allgemeine Kommunikation zwischen mehreren Computer-Anwendern ermöglichen. Bereits im August 1962 wurden von den Informatikern Licklider, Beranek und Newman solche Konzepte für ein "Intergalactic Computer Network" vorgelegt. Diese Ideen enthielten bereits fast alles, was das moderne Internet heute ausmacht. Im Oktober 1963 wurde Licklider zum Leiter des Command and Control Programms Advanced Research der Defense Department Projects Agency - ARPA (die anfängliche ARPANET Abkürzung). Er überzeugte Ivan Sutherland und Bob Taylor, davon, dass das bereits vorgestellte Computer-Netzwerk-Konzept zukunftsweisend und unumgänglich wäre.

Ivan Sutherland und Bob Taylor führten weitere Arbeiten an der Schaffung eines solchen Computer Kommunikationsnetzes durch. ARPA wurde durch deren weitere Arbeiten, aber auch zum Teil durch neu entwickelte Software und andere Informatik Ergebnisse schnell und überall verfügbar. In seinem Büro verfügte Taylor über drei Computer-Terminals die jeweils mit weiteren separaten Computern durch ARPA verbunden waren.

Das erste Terminal, für die System Development Corporation (SDC) Q-32, in Santa Monica, das zweite Terminal an der University von Kalifornien in Berkeley, und das dritte Terminal für Multics, am MIT.

Am 05. August 1968 wurde das Konzept des „Paket Switching“ erstmals öffentlich in Großbritannien vorgestellt.

Realisierung

Etwa 1968 hatte Bob Taylor ein vollständiges Konzept für ein Computernetzwerk entwickelt und dieses wurde nach Zustimmung durch ARPA auf 140 potenzielle Interessenten verschickt. Die meisten damaligen Computer-Science-Unternehmen betrachtet Taylor`s Vorschlag als abwegig und es bekundeten lediglich zwölf davon ihr Interesse das Netzwerk bauen zu wollen. Am Ende des Jahres schließlich hatte ARPA nur zwei Vertragspartner. Am 07.04.1969 vergab ARPA den Auftrag an BBN Technologies. Die anfänglich, aus nur sieben Mitarbeitern bestehende BBN Team wurde von Frank Herz geführt.

Ein kleines Netzwerk von Computern die zusammen als Interface Message Processors (IMP) geführt wurden und welche durch Gateways (heute Router) verbunden waren wurde hergestellt. An jedem Standort, führten die IMPs store-and-forward Switching-Funktionen durch und wurden per Modems, über Mietleitungen, mit einer Geschwindigkeit von zunächst 50kbit/s verbunden. Die Host-Computer der IMPs wurden über benutzerdefinierte serielle Schnittstellen verbunden. Das gesamte System, einschließlich der Hardware und Software-Paketvermittlung, wurde in neun Monaten entwickelt und installiert.

Die erste Generation IMPs wurde zunächst von BBN Technologies gebaut und verfügten über eine 16-Kanal Direct Multiplex Control (DMC) Direktspeicherzugriffseinheit. Jeder IMP unterstütze bis zu vier lokale Hosts und konnte mit bis zu sechs IMPs über Standleitungen kommunizieren. Vorerst mit nur einem Terminal in Utah und mit drei Terminals Kalifornien. Einige Zeit später genehmigte das Department of Defense auch Universitäten das Netzwerk zu nutzen.

Einsatz des Arpanet

Die ursprüngliche ARPANET bestand aus vier IMPs: 

 

  • Universität Kalifornien, Los Angeles (UCLA), wo Leonard Kleinrock ein Network Measurement Center gegründet hatte, mit einem sogen. SDS Sigma 7
  • Stanford Research Institute Augmentation Research Center, wo Douglas Engelbart das bahnbrechende NLS-System geschaffen hatte (früheres Hypertext-System) einem SDS 940, namens "Genie"
  • Universität Kalifornien, Santa Barbara (UCSB), Culler-Fried Interactive Mathematics Center, einem IBM 360/75
  • Universität Utah Computer Science Department, einem DEC PDP-10 

 

Die erste Meldung über das ARPANET wurde von dem Student und Programmierer Charley Kline geschickt, um 10:30 Uhr am 29. Oktober 1969, vom Standort (1) zum Standort (2). Der Text der Nachricht war das Wort „Anmeldung“. Die erste permanente ARPANET Link wurde am 21. November 1969 gegründet, zwischen der IMP an der UCLA und der IMP am Stanford Research Institute. Bis zum 5. Dezember 1969 wurde das gesamte Vier-Knoten-Netzwerk aufgebaut.

Wachstum und Benutzerregeln

März 1970 erreichte das ARPANET die Ostküste der Vereinigten Staaten, als ein IMP bei BBN in Cambridge, Massachusetts mit dem Netzwerk verbunden war. Danach wuchs das ARPANET: 9 IMPs bis Juni 1970 und 13 IMPs bis Dezember 1970, dann 18 im September 1971 (als das Netzwerk 23 Universitäten und staatliche Hosts beinhaltete).

29 IMPs im August 1972 und 40 im September 1973. Im Juni 1974 gab es 46 IMPs und im Juli 1975, verfügte das Netzwerk bereits über 57 IMPs. Bis 1981 vervielfachte sich die Zahl etwa alle 20 Tage. Im Jahre 1973 konnte mit Hilfe einer transatlantischen Satellitenverbindung die norwegische Seismic Array (NORSAR) mit dem ARPANET verbunden werde, wodurch Norwegen das erste Land außerhalb der USA war, das an das Netzwerk angeschlossen wurde. Etwa zur gleichen Zeit verfügte auch London über eine terrestrische Schaltung.

Im Jahr 1975 wurde das ARPANET für „funktional“ erklärt. Die Defense Communications Agency übernahm die Kontrolle und ARPA sollte die weitere Forschung finanzieren. 1983 wurde das ARPANET in US-Militäranlagen auf das eigene Military Network (MILNET) zugeschaltet. Diese Kombination wurde Defense Data Network (DDN) genannt.

Auch Benutzerregeln wurden von der Regierung für bestimmte Formen des Verkehrs erstellt.

Auszug aus dem Handbuch für Computing am MIT AI zum Thema Netz-Etikette:

Alles was nicht einer direkte Unterstützung von Regierungsunternehmen dient ist illegal ... Persönliche Nachrichten an andere ARPANET Teilnehmer (z. B. zu Termine für Treffen oder senden eines freundlichen Hallo) sind in der Regel nicht als schädlich zu betrachtet ... Senden eines E-Mail über das ARPANET für kommerzielles Gewinnstreben oder zu politischen Zwecken ist illegal… usw...

Technologie

1971 fiel der Startschuss für die Nutzung des deutlich leichter zu bedienenden Honeywell 316 anstelle der bisherigen IMP. Die 316 Serie sorgte für ein höheres Maß an Integration. Der 316 wurde mit 40 kB Kern Speicher für eine TIP konfiguriert. Die Größe der Kernspeicher wurde später im Jahr 1972 auf 32 kB und auf 56kB erhöht. 1975 führte BBN eine neue IMP-Software auf einem Pluribus Multi-Prozessor ein. Diese wurde an einer kleinen Anzahl von Standorten implementiert. 1981 erfolgte von BBN wiederrum eine neu IMP-Software jedoch nun auf eigenen C/30 Prozessoren.

Im Jahr 1983 wurden TCP/IP-Protokolle im ARPANET eingesetzt, wodurch das ARPANET ein Subnetz des frühen Internets wurde.

Software und Protokolle

Der Ausgangspunkt für Host-zu-Host-Kommunikation im ARPANET des Jahres 1969 war das 1822-Protokoll, das die Übertragung von Nachrichten an einen IMP definiert. Das Meldung Format wurde entwickelt, um eindeutig mit einer breiten Palette von Computer-Architekturen zu arbeiten. Eine Nachricht mit Hilfe des 1822 bestand im Wesentlichen aus einem Nachrichtentyp, einer numerischen Host-Adresse und einem Datenfeld. Die IMP lieferte dann die jeweilige Nachricht an seine Zieladresse, entweder durch Übermittlung an einen lokal angeschlossenen Host, oder durch Abgabe an einen anderen IMP. Wenn nun die Meldung letztendlich zum Ziel-Host geliefert wurde, erfolgte eine Ready for Next Message (RFNM) Quittung durch die lokale IMP bis zum Senden und wurde an den jeweiligen Host IMP übertragen.

Im Gegensatz zu modernen Internet-Datenübermittlungen, wurde das ARPANET entwickelt, um zuverlässig dem Host-Computer durch das 1822 Protokoll eine Nachricht zu übermitteln. Die zeitgenössische IP ist unzuverlässig, während die TCP zuverlässig ist. Dennoch zeigte sich das 1822-Protokoll unzureichend in der Handhabung mehrerer Verbindungen zwischen verschiedenen Anwendungen eines Host-Computers. Dieses Problem wurde mit dem Network Control Program (NCP), eine standardisierte Methode, um zuverlässigen und kontrollierbaren Datendurchfluss verschiedener Prozesse auf verschiedenen Host-Computern zu betreiben, bereinigt. Die NCP-Schnittstelle erlaubte die Anwendungssoftware über das ARPANET durch die Umsetzung höherer Kommunikationsprotokolle, OSI-Modell zu verbinden. Im Jahr 1983 ersetzten TCP / IP-Protokolle NCP als Auftraggeber und das ARPANET wurde eine Komponente des frühen Internet.

Shutdown und Ende des Arpanet

Die ursprünglichen IMPs des ARPANET wurden nach der Einführung des NSFNet abgeschaltet bzw. liefen aus. Einige IMPs blieben jedoch bis 1989 in Betrieb. Der von BBN und ARPA damals veröffentliche Completion Report über ARPANET kam zu dem Schluss, dass: ... wir nehmen zur Kenntnis, dass wir das ARPANET-Programm, aus welchem die Netzwerktechnik selbst entsprang, beenden….

Das ARPANET wurde offiziell am 28. Februar 1990 stillgelegt.

Aus diesem Grund schrieb Vinton Cerf folgende Zeilen, mit dem Titel Requiem des ARPANET: 

"It was the first, and being first, was best, but now we lay it down to ever rest. Now pause with me a moment, shed some tears. For auld lang syne, for love, for years and years of faithful service, duty done, I weep. Lay down thy packet, now, O friend, and sleep".

-Vinton Cerf

Quellenangaben

http://www.internethalloffame.org/inductees/donald-davies

Lawrence Roberts Manages The ARPANET Program". Living Internet

Packet Switching History", Living Internet

The history of the Internet

IMP – Interface Message Processor", Living Internet

A Brief History of the Internet" (aus dem Original vom 18 September 2008)

Charles Herzfeld on ARPANET and Computers".

Brand, Stewart "Founding Father" (31. December 2011)

ARPANET – The First Internet", Living Internet

NORSAR and the Internet". NORSAR (Norway Seismic Array Research) (25. August 2012)

"ARPANET, the Defense Data Network, and Internet". The Froehlich/Kent Encyclopedia of Telecommunications.

NCP – Network Control Program", Living Internet

TCP/IP Internet Protocol", Living Internet

NSFNET – National Science Foundation Network", Living Internet

A History of the ARPANET: The First Decade (Report). Arlington, VA (01. April 1981)

Interface Message Processor: Specifications for the Interconnection of a Host and an IMP, Report Nr. 1822, Bolt Beranek and Newman, Inc.

Tomlinson, Ray. "The First Network Email" (06. März 2012)

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