ARPANET هي شبكة وكالة مشاريع الأبحاث المتقدمة (ARPA) وشبكة كمبيوتر تجريبية كانت رائدة في الإنترنت. قامت ARPA، وهي ذراع من وزارة الدفاع الأمريكية، بتمويل تطوير شبكة ARPAnet في أواخر الستينيات، بهدف أولي هو توصيل أجهزة الكمبيوتر في مؤسسات الأبحاث التي تمولها وزارة الدفاع الأمريكية عبر خطوط الهاتف.

في أوجها، كان القادة العسكريون يبحثون عن نظام اتصالات حاسوبي بدون نواة مركزية، مع عدم وجود مقر أو قاعدة عمليات يمكن مهاجمتها وتدميرها من قبل الأعداء، وبالتالي حجب الشبكة بالكامل بضربة واحدة، كان هدف الشبكة هو دائمًا ما تكون أكاديمية أكثر من المؤسسة العسكرية، ولكن نظرًا لمزيد من التسهيلات المرتبطة بالأكاديمية، فقد تصدت الشبكة للبنية التي تصورها المسؤولون العسكريون والتي تحافظ فيها الإنترنت بشكل أساسي على هذا الشكل، وإن كان على نطاق أوسع بكثير.

جذور ARPANET

كانت ARPANET نتاجًا نهائيًا لعقد من التقدم في الاتصالات الحاسوبية مدفوعًا بمخاوف عسكرية من أن السوفييت قد يستخدمون قاذفاتهم النفاثة لشن هجمات نووية مفاجئة ضد الولايات المتحدة، وبحلول الستينيات من القرن الماضي، كان نظام البيئة الأرضية شبه الأوتوماتيكي قد بدأ بالفعل. تم بناؤه واستخدمه لتتبع طائرات العدو القادمة وتنسيق الرد العسكري، مما يضمن أن النظام يحتوي على 23 مركز توجيه، لكل منها جهاز كمبيوتر مركزي ضخم يمكنه تتبع 400 طائرة، وتمييز الطائرات الصديقة عن قاذفات العدو، واستغرق النظام ست سنوات و 61 مليار دولار للتنفيذ.

يشير اسم النظام إلى أهميته كما أشار الكاتب جون نوتون، كان النظام شبه آلي فقط، لذا كان التفاعل البشري مركزيًا، وبالنسبة لجوزيف كارل روبنيت ليكليدر، الذي سيصبح أول مدير لمكتب تقنيات معالجة المعلومات أظهرت الشبكة قبل كل شيء القوة الهائلة للحوسبة التفاعلية أو كما أشار إلى التعايش بين الإنسان والحاسوب.

ربما جزئيًا بسبب مخاوف الحرب الباردة، يُقدر أن 70 في المائة من جميع أبحاث علوم الكمبيوتر الأمريكية تم تمويلها من قبل ARPA، لكن العديد من المشاركين قالوا إن الوكالة كانت بعيدة عن بيئة عسكرية مقيدة وأنها أعطتهم حرية التجربة بأفكار متطرفة، ونتيجة لذلك، كانت Arba مسقط رأس ليس فقط لشبكات الكمبيوتر والإنترنت ولكن أيضًا لرسومات الكمبيوتر والمعالجة المتوازية ومحاكاة الطيران بالكمبيوتر وغيرها من الإنجازات الكبرى.

تم الإعلان عن خطة للشبكة لأول مرة في أكتوبر 1967، في ندوة جمعية آلات الحوسبة في جاتلينبرج، حيث تم الإعلان عن خطط لبناء شبكة كمبيوتر تربط 16 جامعة ومركز أبحاث برعاية Arba عبر الولايات المتحدة، وفي في صيف عام 1968، دعت وزارة الدفاع إلى تقديم عطاءات تنافسية لبناء الشبكة، وفي يناير 1969، فاز بولت وبرانيك ونيومان من كامبريدج، ماساتشوستس، بعقد قيمته مليون دولار.

حزمة بيانات ARPANET

نشأت ARPANET من الرغبة في مشاركة المعلومات عبر مسافات طويلة دون الحاجة إلى اتصالات هاتفية مخصصة بين كل كمبيوتر على الشبكة، وكما اتضح، فإن تحقيق هذه الرغبة يتطلب تبديل الحزمة.

تم تقديم الفكرة لأول مرة من قبل بول باران، الباحث في مؤسسة RAND، والذي تم توجيهه للتوصل إلى خطة لشبكة اتصالات كمبيوتر يمكن أن تنجو من هجوم نووي وتستمر في العمل، وتوصل إلى عملية أصبحت فيما بعد المعروف باسم تبديل الحزم.

تحديد حزم البيانات

الحزم عبارة عن مجموعات صغيرة من المعلومات الرقمية مقسمة من رسائل أكبر من أجل النفعية، لتوضيحها بمصطلحات أكثر حداثة، يمكن تقسيم البريد الإلكتروني إلى العديد من حزم المعلومات الإلكترونية وإرسالها بشكل عشوائي تقريبًا عبر متاهة خطوط الهاتف في البلاد، و لا يتبعون جميعًا نفس المسار ولا يحتاجون حتى إلى السفر بترتيب تسلسلي مناسب. يتم إعادة تجميعها بدقة بواسطة مودم في نهاية جهاز الاستقبال، لأن كل حزمة تحتوي على رأس معرف، والذي يكشف عن أي جزء من الرسالة الأكبر يمثله، إلى جانب إرشادات لإعادة تكوين الرسالة المقصودة.

نظرًا لأن حزم الحماية الإضافية تحتوي على أنظمة تحقق رياضية تضمن عدم فقد البيانات أثناء النقل، في هذه الأثناء تتكون الشبكة التي يسافرون عليها من محولات محوسبة تقوم تلقائيًا بإعادة توجيه الحزم إلى وجهتها، وتجعل حزم البيانات اتصالات الكمبيوتر أكثر قابلية للتطبيق داخل الهاتف الحالي من خلال السماح لجميع هذه الحزم بالتدفق لاتباع المسارات الأقل مقاومة، وبالتالي منع تسجيلات البيانات الرقمية عبر خطوط الهاتف المباشرة والمخصصة.

تم تجاهل فكرة باران من قبل الجيش، وتم نشر ورقة عام 1964 تحدد الخطوط العريضة لابتكاره، ولكن تم فرزها وبدأت في جمع الغبار. ربما لا يزال الاتصال بتبديل الحزمة هو الإرث الأكثر أهمية الذي سلمته ARPANET إلى الإنترنت.

صعود ARPANET

في أواخر عام 1969، أرسل فريق من طلاب الدراسات العليا في جامعة كاليفورنيا بقيادة البروفيسور ليونارد كلاينروك الرسالة الأولى التي تم تبديل حزمها بين جهازي كمبيوتر، وتميزت بكونها أول من أرسلها. أولاً، يتعطل النظام تمامًا أثناء دخوله إلى النظام.

تم العمل على الأخطاء وتم إجراء المزيد من الاتصالات بشكل لا تشوبه شائبة، ولكن كانت للشبكة المبكرة العديد من القيود، وفي وقت إرسال الحرف الأول إلى ستانفورد، كان تسجيل الدخول إلى جهاز كمبيوتر بعيد إحدى المهام الثلاث المحتملة على ARPANET، والخيارات الأخرى هي الطباعة إلى جهاز تحكم عن بعد للطابعة ونقل الملفات بين أجهزة الكمبيوتر، إلا أن الاهتمام الناتج عن الشبكة الوليدة المكونة من اتصالين كان مكثفًا.

بحلول نهاية عام 1969، كانت المؤسسات الأكاديمية تسعى جاهدة للاتصال بـ ARPANET، وتم ربط جامعة كاليفورنيا سانتا باربرا وجامعة يوتا في ذلك العام، وبحلول أبريل 1971 كان هناك 15 عقدة و 23 محطة مضيفة في الشبكة، بالإضافة إلى إلى المدارس الابتدائية الأربع، انضمت العديد من الشركات والوكالات إلى جانب MIT و NASA من بين آخرين، بحلول يناير 1973، كان هناك 35 عقدة متصلة، وبحلول عام 1976 كان هناك 63 مضيفًا متصلًا.

أهمية دور ARPANET

على مدى السنوات العشر الأولى، كانت ARPANET بمثابة منصة اختبار لابتكارات الشبكات، ويجري باستمرار تطوير واختبار ونشر تطبيقات جديدة مثل بروتوكول نقل الملفات وبروتوكول التحكم في الشبكة على الشبكة. تم تعقب البريد الإلكتروني على الفور تقريبًا، وإنشاء مجموعات مناقشة افتراضية، وكانت إحدى قوائم مناقشة البريد الإلكتروني الأولى مخصصة لـ.

ما لم تستطع ARPANET فعله هو التحدث إلى أي من شبكات الحوسبة الأخرى التي ظهرت حتمًا في أعقابها، وتطلب تصميمها قدرًا كبيرًا من التحكم والكثير من التوحيد القياسي بين الآلات والمعدات على الشبكة، لذلك في ربيع عام 1973 كان فينتون سيرف وبوب يفكران في طرق لربط شبكة ARPANET بشبكتين. ظهر اثنان آخران، بالإضافة إلى شرح طريقة يمكن من خلالها لشبكة توصيل حزم البيانات إلى أخرى ثم إلى شبكة أخرى وشبكة أخرى. أخيرًا، عندما كانت الإنترنت مكونة من شبكة من الشبكات، أثبت ابتكار Serv أنه لا يقدر بثمن، وسيظل أساس الإنترنت الحديث. تم نقل الشبكة إلى وكالة الاتصالات الدفاعية، وبحلول ذلك الوقت لم تعد تجريبية ولم تكن وحدها حيث ظهرت العديد من الشبكات الجديدة في أواخر السبعينيات.