كيف تعمل بروتوكولات ARPANET (2021)

غيرت ARPANET الحوسبة إلى الأبد من خلال إثبات أنه يمكن توصيل أجهزة كمبيوتر من جهات تصنيع مختلفة تمامًا باستخدام بروتوكولات قياسية. في مقالتي حول الأهمية التاريخية لـ ARPANET ، ذكرت بعضًا من هذه البروتوكولات ، لكنني لم أصفها بالتفصيل. لذلك أردت أن ألقي نظرة فاحصة عليهم. أردت أيضًا أن أرى مدى جودة تصميم تلك البروتوكولات المبكرة في البروتوكولات التي نستخدمها اليوم.

كانت بروتوكولات ARPANET ، مثل بروتوكولات الإنترنت الحديثة الخاصة بنا ، منظمة في طبقات. تعمل بروتوكولات الطبقة العليا فوق بروتوكولات الطبقة السفلى. اليوم ، تحتوي مجموعة TCP / IP على خمس طبقات (الطبقات المادية ، والرابط ، والشبكة ، والنقل ، والتطبيق) ، ولكن ARPANET لديها ثلاث طبقات فقط ، أو حتى أربع طبقات ، اعتمادًا على كيفية حسابهم.

سأشرح كيفية عمل كل طبقة من هذه الطبقات ، ولكن أولاً سأضع جانباً حول من بنى ما في ARPANET ، والتي تحتاج إلى معرفتها لفهم سبب تقسيم الطبقات بالطريقة التي كانت عليها. خلفية تاريخية سريعة

تم تمويل ARPANET من قبل الحكومة الفيدرالية الأمريكية ، وتحديداً وكالة مشاريع الأبحاث المتقدمة التابعة لوزارة الدفاع (ومن هنا جاء اسم "ARPANET"). لم تقم حكومة الولايات المتحدة ببناء الشبكة بشكل مباشر. بدلاً من ذلك ، أسند الوظيفة إلى شركة استشارية مقرها بوسطن تدعى Bolt و Beranek و Newman ، والمعروفة باسم BBN. ​​

BBN ، بدوره ، تولى معظم مسؤوليات تنفيذ الشبكة ، ولكن ليس كلها. ما فعله BBN هو تصميم وصيانة آلة تُعرف باسم معالج رسائل الواجهة أو IMP. كان IMP عبارة عن كمبيوتر صغير مخصص من شركة Honeywell ، تم تسليم واحد منه إلى كل موقع في جميع أنحاء البلاد يحتاج إلى توصيله بـ ARPANET. خدم IMP كبوابة إلى ARPANET لما يصل إلى أربعة مضيفين في كل موقع مضيف. كان في الأساس جهاز توجيه. يتحكم BBN في البرنامج الذي يعمل على IMPs الذي يعيد توجيه الحزم من IMP إلى IMP ، لكن الشركة لم يكن لديها سيطرة مباشرة على الأجهزة التي ستتصل بـ IMPs وتصبح المضيفين الفعليين على ARPANET.

تم التحكم في الأجهزة المضيفة بواسطة أفراد تكنولوجيا المعلومات الذين كانوا المستخدمين النهائيين للشبكة. كان علماء الكمبيوتر هؤلاء ، في المواقع المضيفة في جميع أنحاء البلاد ، مسؤولين عن كتابة البرنامج الذي يسمح للمضيفين بالتحدث مع بعضهم البعض. أعطت IMPs للمضيفين القدرة على إرسال الرسائل لبعضهم البعض ، لكن ذلك لم يكن مفيدًا جدًا إلا إذا وافق المضيفون على تنسيق لاستخدامه للرسائل. لحل هذه المشكلة ، تم تشكيل فريق متنوع يتكون بشكل كبير من طلاب الدراسات العليا من مختلف المواقع المضيفة ضمن مجموعة عمل الشبكة ، والتي سعت إلى تحديد البروتوكولات التي ستستخدمها أجهزة الكمبيوتر المضيفة.

لذلك إذا تخيلت تفاعل شبكة واحدًا ناجحًا على ARPANET ، (على سبيل المثال ، إرسال بريد إلكتروني) ، فإن بعض العناصر الهندسية التي جعلت التفاعل ناجحًا كانت مسؤولية مجموعة واحدة من الأشخاص (BBN) ، بينما كانت هناك عناصر هندسية أخرى كانت مسؤولية مجموعة أخرى من الأشخاص (مجموعة عمل الشبكة والمهندسون في كل موقع مضيف). ربما لعبت هذه العشوائية التنظيمية واللوجستية دورًا كبيرًا في تحفيز النهج متعدد الطبقات المستخدم للبروتوكولات على شبكة ARPANET ، والتي أثرت بدورها على النهج متعدد الطبقات المستخدم في TCP / IP.

التسلسل الهرمي لبروتوكول ARPANET.

تم تنظيم طبقات البروتوكول في تسلسل هرمي. في القاع كان "المستوى 0". هذه هي الطبقة التي لا تهم إلى حد ما ، لأنه على ARPANET تم التحكم في هذه الطبقة بالكامل بواسطة BBN ، لذلك لم تكن هناك حاجة لبروتوكول قياسي. يحكم المستوى 0 كيفية تمرير البيانات بين IMPs. كانت هناك قواعد داخل BBN تحكم كيفية قيام IMPs بذلك ؛ خارج BBN ، كانت الشبكة الفرعية لـ IMP عبارة عن صندوق أسود يقوم للتو بإعادة توجيه أي بيانات قدمتها إليه. وبالتالي ، كان المستوى 0 عبارة عن طبقة بدون بروتوكول حقيقي ، بمعنى مجموعة قواعد معروفة ومتفق عليها ، ويمكن تجاهل وجودها بواسطة البرامج التي تعمل على مضيفات ARPANET. في الأساس ، أدارت كل ما يتعلق بالطبقات المادية والوصلة والإنترنت لمجموعة TCP / IP اليوم ، وحتى جزء جيد من طبقة النقل ، والتي سأعود إليها في نهاية هذه المقالة. .

تُنشئ طبقة "المستوى 1" الواجهة بين مضيفات ARPANET و IMPs التي يتصلون بها. لقد كانت واجهة برمجة تطبيقات ، إذا صح التعبير ، للمربع الأسود من المستوى 0 الذي أنشأته BBN. كان يطلق عليه أيضًا بروتوكول IMP-Host في ذلك الوقت. كان لا بد من كتابة هذا البروتوكول ونشره لأنه عندما تم إنشاء ARPANET ، كان على كل موقع مضيف كتابة برامجه الخاصة للتفاعل مع IMP. هم يريدون...