ARPANET چیست؟

تاریخچه تحولات دیجیتال با نام پروژه‌ای گره خورده است که سنگ‌بنای تمام ارتباطات مدرن امروزی محسوب می‌شود. زمانی که درباره زیرساخت‌های عظیم دیتاسنترها، سرورهای ابری و تجهیزات هاستینگ صحبت می‌کنیم، در حقیقت در حال گفتگو درباره نوادگان پیشرفته تکنولوژی‌هایی هستیم که دهه‌ها پیش در آزمایشگاه‌های تحقیقاتی متولد شدند. این شبکه نه تنها یک بستر ارتباطی، بلکه یک تفکر انقلابی بود که نحوه تعامل انسان با ماشین را برای همیشه تغییر داد.

ARPANET چیست؟

برای درک عمیق ساختار اینترنت، ابتدا باید به این پرسش پاسخ دهیم که ARPANET چیست و چه ضرورتی باعث شکل‌گیری آن شد. این واژه که از عبارت Advanced Research Projects Agency Network گرفته شده است، اولین شبکه کامپیوتری گسترده بر پایه سوئیچینگ بسته در جهان بود. این پروژه در اواخر دهه ۱۹۶۰ توسط آژانس پروژه‌های پژوهشی پیشرفته (ARPA) زیر نظر وزارت دفاع ایالات متحده کلید خورد.

در آن دوران، هدف اصلی ایجاد راهی برای اتصال کامپیوترهای بزرگ و گران‌قیمت در دانشگاه‌ها و مراکز تحقیقاتی مختلف بود تا محققان بتوانند منابع محاسباتی خود را به اشتراک بگذارند. این شبکه در واقع بستر آزمایشی برای مفاهیمی بود که بعدها پروتکل‌های بنیادین اینترنت را شکل دادند و ثابت کرد که می‌توان اطلاعات را نه به صورت جریان‌های پیوسته و اختصاصی، بلکه در قالب بسته‌های خرد شده و هوشمند در فواصل دور جابه‌جا کرد.

زمینه‌های تاریخی و نقش ARPANet در توسعه شبکه

شکل‌گیری ARPANet در میانه رقابت‌های جنگ سرد اتفاق افتاد. پس از آنکه اتحاد جماهیر شوروی با پرتاب ماهواره اسپوتنیک پیشتازی خود را در عرصه فضا به رخ کشید، ایالات متحده برای جبران عقب‌ماندگی تکنولوژیک خود آژانس آرپا را تاسیس کرد. این سازمان وظیفه داشت روی پروژه‌هایی با ریسک بالا و تاثیرگذاری بلندمدت سرمایه‌گذاری کند که یکی از این حوزه‌ها، محاسبات کامپیوتری و ارتباطات میان‌دستگاهی بود.

در سال ۱۹۶۹، اولین گام عملی برای ایجاد این شبکه با اتصال چهار مرکز دانشگاهی شامل دانشگاه کالیفرنیا در لس‌آنجلس، موسسه تحقیقاتی استنفورد، دانشگاه کالیفرنیا در سانتا باربارا و دانشگاه یوتا برداشته شد. این مراکز اولین گره‌های شبکه بودند که با موفقیت توانستند داده‌ها را میان خود مبادله کنند. تاثیر این اتفاق به قدری وسیع بود که از آن به عنوان لحظه تولد دنیای دیجیتال یاد می‌شود و تمام استانداردهای بعدی بر پایه تجربیات حاصل از این دوران بنا شد.

IMP در شبکه چیست و چه وظیفه‌ای دارد؟

در سال‌های ابتدایی طراحی شبکه، یکی از بزرگ‌ترین چالش‌ها، ناهماهنگی میان سخت‌افزارهای مختلف در مراکز تحقیقاتی بود. هر مرکز از کامپیوترهای متفاوتی استفاده می‌کرد که زبان یکدیگر را متوجه نمی‌شدند. برای حل این معضل، متخصصان دستگاهی به نام Interface Message Processor را ابداع کردند. اما به راستی نقش IMP در شبکه چیست و چرا وجود آن حیاتی بود؟

دستگاه IMP در واقع نقش اولین نسل از روترهای امروزی را ایفا می‌کرد. این دستگاه به عنوان یک واسطه میان کامپیوتر میزبان و شبکه اصلی قرار می‌گرفت. وظیفه اصلی آن، دریافت داده‌ها از میزبان، تقسیم آن‌ها به بسته‌های کوچک، آدرس‌دهی و هدایت آن‌ها به سمت مقصد بود. با استفاده از IMP، دیگر نیازی نبود که کامپیوترهای اصلی درگیر جزئیات پیچیده مسیریابی و کنترل خطا شوند. این جداسازی وظایف، کارایی سیستم را به شدت افزایش داد و اجازه داد تا شبکه‌ای از سیستم‌های غیرهمگون شکل بگیرد که حتی در صورت خرابی یک گره، کل سیستم از کار نیفتد.

تکنولوژی سوئیچینگ بسته و گذار از مدل‌های سنتی

پیش از ظهور این تحولات، ارتباطات راه دور عمدتا بر پایه سوئیچینگ مدار بود که در شبکه‌های تلفن سنتی استفاده می‌شد. در این مدل، برای هر تماس یک مسیر فیزیکی اختصاصی تا پایان مکالمه رزرو می‌شد که برای انتقال داده‌های کامپیوتری بسیار ناکارآمد و پرهزینه بود. این پروژه با معرفی سوئیچینگ بسته، این معادله را برای همیشه تغییر داد.

در این روش، پیام‌ها به قطعات کوچکی به نام بسته تقسیم می‌شوند. هر بسته شامل آدرس مبدا و مقصد است و می‌تواند به طور مستقل از بسته‌های دیگر، از مسیرهای مختلفی در شبکه عبور کند تا به مقصد برسد. این رویکرد باعث شد که اگر بخشی از شبکه دچار اختلال یا قطعی شود، داده‌ها به طور خودکار مسیر دیگری را برای رسیدن به مقصد پیدا کنند. این پایداری و انعطاف‌پذیری، دقیقا همان چیزی بود که ارتش و مراکز علمی برای پروژه‌های حساس خود به آن نیاز داشتند و امروزه پایه و اساس دیتاسنترهای مدرن را تشکیل می‌دهد.

NCP چیست و چه اهمیتی در تاریخچه شبکه دارد؟

با افزایش تعداد گره‌ها، نیاز به یک زبان مشترک برای ارتباط میان نرم‌افزارهای مختلف در کامپیوترهای میزبان بیش از پیش احساس شد. در این مرحله، کارگروه شبکه اقدام به طراحی پروتکل Network Control Program کرد. اما NCP چیست و چه جایگاهی در این مسیر داشت؟

این پروتکل اولین استاندارد ارتباطی میزبان به میزبان بود که پیاده‌سازی شد و اجازه می‌داد تا اپلیکیشن‌های موجود در کامپیوترهای مختلف بتوانند با یکدیگر تعامل داشته باشند. NCP وظیفه مدیریت جریان داده‌ها و اطمینان از برقراری ارتباط صحیح را بر عهده داشت. از طریق این پروتکل بود که ابزارهای اولیه‌ای مانند انتقال فایل و ورود به سیستم از راه دور ممکن شد. با وجود کارآمدی، این پروتکل محدودیت‌هایی داشت و نمی‌توانست به خوبی میان چندین شبکه مختلف ارتباط برقرار کند. همین موضوع باعث شد تا در سال ۱۹۸۳، پروتکل جامع TCP/IP جایگزین آن شود.

میراث این شبکه در زیرساخت‌های مدرن دیتاسنتر و هاستینگ

هرچند این پروژه در سال ۱۹۹۰ رسما از رده خارج شد، اما میراث آن در تار و پود تجهیزات هاستینگ و تکنولوژی‌های سرور باقی مانده است. مفاهیم پایداری، مسیریابی هوشمند و توزیع داده‌ها که امروزه در دیتاسنترهای بزرگ برای میزبانی وب‌سایت‌های پربازدید استفاده می‌شوند، همگی تکامل یافته ایده‌های اولیه آن دوران هستند.

زمانی که یک سرور اختصاصی را برای کسب‌وکار خود انتخاب می‌کنید یا از سرویس‌های ابری استفاده می‌نمایید، در حقیقت در حال بهره‌برداری از ساختاری هستید که دهه‌ها پیش برای مقاومت در برابر قطع ارتباط و اشتراک‌گذاری بهینه منابع طراحی شده بود. این تجربه به ما آموخت که قدرت واقعی در تمرکززدایی و ایجاد شبکه‌های منعطف است؛ درسی که امروزه پایه و اساس تمام سرویس‌های آنلاین و زیرساخت‌های اینترنتی جهان را تشکیل می‌دهد.