Nel 1962, la Divisione Ricerca di Comando e Controllo dell’ARPA divenne l’Ufficio Tecniche di Elaborazione dell’Informazione (IPTO), e l’IPTO, prima sotto J.C.R. Licklider e poi sotto Ivan Sutherland, divenne un alleato chiave per lo sviluppo dell’informatica.
La funzione principale dell’IPTO era selezionare, finanziare e coordinare progetti di ricerca basati negli Stati Uniti e incentrati su tecnologie informatiche e di rete avanzate. L’IPTO disponeva di un bilancio annuo stimato di 19 milioni di USD, con sovvenzioni individuali comprese tra 500 000 e 3 milioni di USD. Seguendo la strada tracciata da Licklider, è stato all’IPTO e sotto la guida di un giovane prodigio di nome Larry Roberts che Internet ha iniziato a prendere forma.
Cosa c’era prima di Internet?
Fino alla fine degli anni ’60, eseguire attività su computer significava trasferire dati a distanza sulla linea telefonica. Tale sistema era essenzialmente viziato. I circuiti analogici della rete telefonica non potevano garantire l’affidabilità, la connessione rimaneva attiva una volta attivata, e veniva eseguita troppo lentamente per essere considerata efficiente.
Durante questi primi anni, non era raro che intere serie di informazioni e input andassero perse durante il viaggio dal computer terminale al computer mainframe (situato in remoto), con l’intera procedura (non semplice) che doveva essere riavviata e le informazioni inviate di nuovo. Questa procedura è stata molto onerosa: è stata molto inefficace, costosa (la linea è rimasta in uso per un lungo periodo di tempo mentre i computer aspettavano gli input) e richiedevano molto tempo.
La soluzione al problema si chiamava packet-switching, un metodo semplice ed efficiente per memorizzare e inoltrare rapidamente unità standard di dati (1024 bit) in una rete di computer. Ogni confezione viene trattata come se fosse una patata bollente, che passa rapidamente da un punto all’altro della rete, fino a raggiungere il destinatario previsto.
Come quelli inviati tramite il sistema postale, ogni pacchetto contiene informazioni sul mittente e sulla sua destinazione e contiene anche un numero di sequenza che consente al destinatario finale di ricomporre il messaggio nella sua forma originale.
La teoria alla base del sistema è stata elaborata in modo indipendente ma simultaneo da tre ricercatori: Leonard Kleinrock, poi al Massachusetts Institute of Technology (MIT), Donald Davies al National Physical Laboratory (NPL) nel Regno Unito e Paul Baran alla RAND Corporation in California. Anche se la parola di Davies “pacchetto” è stata alla fine accettata come il termine più appropriato per riferirsi alla nuova teoria, è stato il lavoro di Baran sulle reti distribuite che è stato poi adottato come il blue-print di ARPANET.
Reti di comunicazione distribuite
RAND (Research and Development) Corporation, fondata nel 1946 e con sede a Santa Monica, California, è oggi un’istituzione senza scopo di lucro che fornisce ricerca e analisi in una vasta gamma di settori per contribuire allo sviluppo delle politiche pubbliche e migliorare i processi decisionali. Durante l’era della Guerra Fredda, i ricercatori RAND hanno prodotto possibili scenari di guerra (come le ipotetiche conseguenze di un attacco nucleare da parte dei russi sul suolo americano per il governo degli Stati Uniti). Tra le altre cose, i ricercatori della RAND hanno tentato di prevedere il numero di vittime, il grado di affidabilità del sistema di comunicazione e il possibile pericolo di un black-out nella catena di comando in caso di conflitto nucleare scoppiato improvvisamente.
Paul Baran. Università Statale dell’Ohio
Paul Baran è stato uno dei principali ricercatori della RAND. Nel 1964 ha pubblicato un documento intitolato On Distributed Communications in cui ha delineato un sistema di comunicazione abbastanza resistente per sopravvivere a un attacco nucleare. Sebbene fosse impossibile costruire un sistema di comunicazione che potesse garantire la resistenza di tutti i singoli punti, Baran postulava che fosse ragionevole immaginare un sistema che avrebbe costretto il nemico a distruggere “n di n stazioni”. Così “se n è reso sufficientemente grande”, scrive Baran, “si può dimostrare che strutture di sistema altamente superstibili possono essere costruite anche nell’era termonucleare”.
Baran è stato il primo a ipotizzare che le reti di comunicazione possano essere costruite solo intorno a due strutture principali: “centralizzata (o a stella) e distribuita (o a griglia o a maglia)”. Da questo ha ricavato tre possibili tipi di reti: A) centralizzata, B) decentrata e C) distribuita. Tra i tre tipi, quello distribuito è risultato molto più affidabile in caso di attacco militare.
Baran/RAND – Tipi di rete. RAND CORP
A e B rappresentavano tipi di sistemi in cui la “distruzione di un singolo nodo centrale distrugge la comunicazione tra le stazioni terminali”. La rete distribuita © era invece diversa. In teoria, si potrebbe rimuovere o distruggere una delle sue parti senza causare gravi danni all’economia o al funzionamento dell’intera rete. Quando una parte di una rete distribuita non funziona più, il compito svolto da tale parte della rete può essere facilmente spostato in un’altra sezione.
A e B rappresentavano tipi di sistemi in cui la “distruzione di un singolo nodo centrale distrugge la comunicazione tra le stazioni terminali”. La rete distribuita © era invece diversa. In teoria, si potrebbe rimuovere o distruggere una delle sue parti senza causare gravi danni all’economia o al funzionamento dell’intera rete. Quando una parte di una rete distribuita non funziona più, il compito svolto da tale parte della rete può essere facilmente spostato in un’altra sezione.
Purtroppo, la rete ideale di Baran era in anticipo sui tempi. La ridondanza – il numero di nodi collegati a ciascun nodo – è un elemento chiave per aumentare la forza di qualsiasi rete distribuita… Il livello di ridondanza richiesto da Baran (almeno tre o quattro nodi collegati a ciascun nodo) può essere adeguatamente sostenuto solo in un ambiente digitale completamente sviluppato, che negli anni ’60 non era ancora disponibile. Baran era circondato dalla tecnologia analogica; noi, invece, viviamo in un’era digitale in rapida espansione.
Tuttavia, la rapida rete distribuita store-and-forward di Baran era molto efficiente e richiedeva pochissimo spazio di archiviazione a livello di nodo; l’intero sistema aveva un costo stimato di 60 milioni di dollari per supportare 400 nodi di commutazione e, a sua volta, il servizio di assistenza per 100.000 utenti. E sebbene RAND credesse nel progetto, non riuscì a trovare i partner con cui costruirlo.
Prima l’aviazione militare e poi AT&T rifiutarono la proposta di RAND nel 1965. AT&T ha sostenuto che una rete di questo tipo non è né realizzabile né rappresenta un’opzione migliore per la propria rete telefonica esistente. Ma secondo Baran, la compagnia telefonica semplicemente credeva che ‘non può funzionare’. E, se sì, dannato se abbiamo intenzione di creare qualsiasi concorrente a noi stessi”.
Se AT&T avesse accettato la proposta, Internet avrebbe potuto essere un’impresa commerciale fin dall’inizio, e potrebbe essere finita per essere completamente diversa da quella che usiamo oggi.
Anche il Dipartimento della Difesa (DoD) si è coinvolto, ma non è riuscito a cogliere l’occasione – e con esso la possibilità di trasformare il progetto di Baran, fin dalle sue prime fasi, in una rete militare. Dopo aver esaminato la proposta di RAND nel 1965, il DoD, per motivi di lotta di potere politico con le Forze aeree, ha deciso di mettere il progetto sotto la supervisione dell’Agenzia per le Comunicazioni della Difesa (DCA). E’ stato un errore strategico. L’Agenzia era il gestore meno desiderabile per il progetto. Non solo non aveva alcuna competenza tecnica nella tecnologia digitale, ma aveva anche una cattiva reputazione come il parcheggio per i dipendenti che era stato rifiutato dalle altre agenzie governative. Come disse Baran:
Se si dovesse parlare di funzionamento digitale [con qualcuno del DCA] probabilmente si potrebbe pensare che abbia a che fare con l’uso delle dita per premere i pulsanti.
C’era, tuttavia, una certa verità nel considerare impraticabile il modello di rete di Baran. Era, almeno, un decennio in anticipo rispetto ai tempi. Alcuni dei suoi componenti non esistevano ancora. Baran aveva, ad esempio, immaginato una serie di mini computer da utilizzare come router, ma questa tecnologia semplicemente non era disponibile nel 1965. Quindi, la visione di Baran è diventata economica solo quando, pochi anni dopo, il mini-computer è stato inventato
ARPANET comincia a prendere forma
Fu solo nel 1969, all’UCLA (non lontano da Santa Monica dove lavorava Baran), che venne finalmente posata la prima pietra angolare di Internet, e venne costruita la prima rete di computer ARPANET.
Paradossalmente, quella che era iniziata un decennio prima come risposta militare a una minaccia della Guerra Fredda (lo Sputnik), ha trasformato un tipo completamente diverso di rete.
Nel piano iniziale per ARPANET presentato al Simposio CM di Gatlinburg nell’ottobre del 1967, Larry Roberts, il responsabile del progetto, elencava una serie di ragioni per costruire la rete. Nessuno di loro si è occupato di questioni militari. Al contrario, si sono orientati verso la condivisione del carico di dati tra computer, la fornitura di un servizio di posta elettronica, la condivisione di dati e programmi e, infine, verso la fornitura di un servizio per accedere e utilizzare i computer a distanza.
Nell’originale ARPANET Program Plan, pubblicato un anno dopo (3 giugno 1968), Roberts scrisse:
L’obiettivo di questo programma è duplice: 1) sviluppare tecniche e acquisire esperienza nell’interconnessione dei computer in modo da consentire un’ampia gamma di interazioni e 2) migliorare e aumentare la produttività della ricerca informatica mediante la condivisione delle risorse.
Durante la prima metà degli anni Sessanta, Licklider aveva spinto i beneficiari di sovvenzioni IPTO a utilizzare i loro fondi per acquistare computer con condivisione del tempo. L’obiettivo era quello di contribuire a ottimizzare l’uso delle risorse e a ridurre i costi complessivi del progetto ARPA. Tuttavia, non è stato sufficiente. Per essere veramente efficaci, questi computer dovevano essere collegati tra loro in una rete e ciò, a sua volta, implicava che i computer dovevano essere in grado di comunicare tra loro.
Lawrence Roberts a proposito di ARPANET.
Nel 1965 questo problema di comunicazione divenne sorprendentemente chiaro a Robert Taylor, un ex ingegnere di sistema della NASA, che, inizialmente assunto come vice di Ivan Sutherland, divenne direttore dell’IPTO quando Sutherland lasciò l’incarico nel 1966. Taylor si rese subito conto che la comunità in rapida crescita dei centri di ricerca sponsorizzati dal suo ufficio era molto complessa ma scarsamente organizzata.
In netto contrasto con il crescente senso di comunità condiviso dai singoli ricercatori in tutto il paese (comunità favorita principalmente dalla partecipazione a conferenze accademiche), ciascun centro interagiva a malapena con gli altri. In effetti, la condivisione delle risorse era limitata a un solo computer mainframe alla volta. Questa mancanza di interazione è dovuta in parte alla mancanza di una procedura semplificata e di un’infrastruttura di rete per l’accesso alle risorse situate in posizione remota.
All’epoca, se i ricercatori volevano utilizzare le risorse (applicazioni e dati) memorizzate in un computer nel loro campus UCLA, dovevano accedere attraverso un terminale. Questa procedura divenne più complessa quando i ricercatori dovevano accedere ad un’altra risorsa, per esempio un’applicazione grafica, che non era caricata sul loro computer mainframe, ma era invece disponibile solo su un altro computer, in un’altra posizione, per esempio a Stanford. In tal caso, i ricercatori dovevano accedere al computer di Stanford da un altro terminale con una password e un nome utente diversi, utilizzando un linguaggio di programmazione diverso. Non esisteva alcuna modalità di comunicazione possibile tra i diversi computer mainframe. In sostanza, questi computer sarebbero stati come alieni che parlano linguaggi diversi l’uno all’altro.
Taylor vedeva questo problema come uno spreco di fondi e risorse, e le sue esperienze dirette con il problema erano una fonte quotidiana di frustrazione. A causa dell’incompatibilità di hardware e software, per poter utilizzare i tre terminali disponibili nel suo ufficio al Pentagono, Taylor doveva ricordare tre diverse procedure di login e utilizzare tre diversi linguaggi di programmazione e sistemi operativi ogni mattina.
Per l’IPTO, e a sua volta per l’ARPA, la mancanza di comunicazione e di compatibilità tra l’hardware e il software dei loro numerosi centri di ricerca finanziati stava causando un crescente buco nero nel bilancio annuale: poiché ogni contraente aveva esigenze informatiche diverse (cioè aveva bisogno di risorse diverse in termini di hardware e software), l’IPTO doveva gestire diverse richieste (talvolta simili) ogni anno per soddisfarle.
Come Licklider, anche Taylor ha capito che, nella maggior parte dei casi, i costi potevano essere ottimizzati e notevolmente ridotti creando una rete facilmente accessibile di computer mainframe con condivisione delle risorse.
In tale rete, ogni computer dovrebbe essere diverso, con diverse specializzazioni, applicazioni e hardware. Il passo successivo, quindi, è stato quello di creare quella rete.
Nel 1966, dopo un breve e informale incontro con Charles Herzfeld, allora Direttore dell’ARPA, Taylor ricevette un budget iniziale di 1 milione di dollari per iniziare a costruire una rete sperimentale chiamata ARPANET. La rete collegherebbe alcuni dei siti di calcolo finanziati dall’IPTO. La decisione non ha richiesto più di pochi minuti. Spiegò Taylor:
Non avevo proposte per ARPANET. Ho appena deciso che avremmo costruito una rete che avrebbe collegato queste comunità interattive in una comunità più ampia, in modo tale che un utente di una comunità potesse connettersi a una comunità lontana come se fosse sul suo sistema locale. Prima sono andato a Herzfeld e ho detto: questo è ciò che voglio fare e perché. Si è trattato letteralmente di una conversazione di 15 minuti.
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