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10月29日今日は何の日?:インターネット誕生日

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1969年(昭和44年)10月29日、インターネットの元型である

「ARPANET」(アーパネット)

において初めて通信が行われた。

同日22時30分、アメリカのカルフォルニア大学ロサンゼルス校からスタンフォード研究所(SRI)に接続し、最初のARPANETのリンクが確立した。そして、“LOGIN”の文字列を送信しようと試みた。“L”、“O”と一文字ずつ入力し、送信を確認した後、“G”と打ち込んだ所でシステムがクラッシュした。それでも、これが「インターネット」という革命の始まりだった。

「ARPANET」は「Advanced Research Projects Agency NETwork」の略で、「高等研究計画局ネットワーク」とも呼ばれる。世界で初めて運用されたパケット通信コンピュータネットワークである。

アメリカ国防総省の高等研究計画局(略称ARPA、後にDARPA)が資金を提供し、いくつかの大学と研究機関でプロジェクトが行われた。ARPANETのパケット交換はイギリスの科学者ドナルド・デービス(Donald Davies、1924~2000年)とリンカーン研究所のローレンス・ロバーツ(Lawrence Roberts、1937~2018年)の設計に基づいていた。

 

ARPANETの歴史

パケット交換は今日データ通信の基盤として世界中で使われているが、ARPANETの構想が持ち上がった当時は新しい概念だった。パケット交換が登場する以前、音声通信やデータ通信は回線交換が基本であり、電話の回線網のように電話をかけるたびに通信局から通信局まで専用の電気的接続がなされていた。この場合の通信局は電話やコンピュータである。この(一時的な)専用回線は多数の中継局間の回線から構成されており、発信局から受信局までを結ぶようになっている。パケット交換では、データシステムは単一の通信リンクを使って複数のマシンと通信する。データはデータグラムに分割され、パケットとしてそのネットワークのリンク上を転送される。パケットは小さいので、リンクはすぐに空き状態となり、別のパケットを転送可能となる。そのため、郵便ポストが様々な宛先の手紙を出すのに使えるようにリンクを共有できるだけでなく、各パケットはそれぞれ独自の経路で転送される。

 

概念の提唱

ARPANETに直接影響を及ぼしたコンピュータネットワークの概念の提唱を行ったのはBBNテクノロジーズのJ・C・R・リックライダーによるタイムシェアリングシステムによるネットワークである。リックライダーの1960年の論文、「人間とコンピュータの共生」の中で早くもリソースを共有するためのタイムシェアリングシステムのネットワークの可能性について言及している箇所が見られる。又リックライダーがARPAのIPTO部長に就任した後の1963年にIPTOの助成機関宛に送ったメモランダム「銀河間コンピュータネットワークメモランダム」の中ではIPTOの将来的な目標として相互の研究内容の情報を共有するためにコンピュータネットワークを構築することの提案を行っている。これには現在のインターネットを構成するほとんど全てのアイデアが含まれていた。リックライダーは計画が実施される前にARPAを去ったが、その構想はアイバン・サザランド、ロバート・テイラーといった彼がIPTOに入社した彼の後継者達によって受け継がれる事になった。

 

ネットワークの実験

1977年3月時点のARPANETの論理マップ

サザランドとテイラーはそのようなコンピュータネットワークを構築することに関心を持ち続け、ARPAが資金提供しているアメリカ各地の様々な企業や大学の研究者たちがARPAの資金で開発されたコンピュータ群にアクセスできるようにし、ソフトウェアなどの計算機科学の成果を素早く広めたいと考えていた。テイラーのオフィスには3つのコンピュータ端末があり、それぞれ別々の(ARPAが資金提供した)コンピュータに接続されていた。1つはサンタモニカの System Development Corporation (SDC) にあるAN/FSQ-32、2つめはカリフォルニア大学バークレー校のProject GENIE、3つめはMITのMulticsである。これについてテイラーは後に次のように回想している。

「この3台の端末はそれぞれユーザーコマンド群が異なっていた。だから私が S.D.C. の誰かとオンラインで話をしていて、バークレーあるいはMITの誰かと話したいとき、S.D.C. との端末から離れて、別の端末にログインして連絡する必要があった。(中略)何をするのかは明らかだが、私はそんなことをしたくない。インタラクティブ・コンピューティングが可能なら、1つの端末でどこにでも接続できるべきだ。このアイデアが ARPANET だ」

1964年にリックライダーがIPTOの部長を退いた後、彼の役職を継いだサザランドはリックライダーが提唱したコンピュータネットワークの実験を行ってみる事にした。1965年にUCLAの2つのコンピュータをネットワークで接続してみる事になったが、この実験は通信方式に問題があったために失敗した。

 

ARPANETの開発

1966年にサザランドの次にIPTO部長に就任したテイラーは更に一歩進めて本格的なコンピューターネットワークを構築しようと試み、ARPA本体から予算を取り付けた。ただしテイラーはリックライダーと同じ音響心理学者でコンピュータ工学のエンジニアではなかった。このためネットワークを実際に構築できる技術者を必要としていた。こうしてマサチューセッツ工科大学のリンカーン研究所から半ば脅される形でIPTOにリクルートされてきたのがローレンス・ロバーツである。ロバーツは1967年にこれまでリックライダーやサザランド、タイラーが概念として述べてきた事を「指示書」のような形でまとめた。これが”Multiple Computer Network and Intercomputer Communication”である。この「指示書」の中ではARPANETの基本的な「仕様」が以下のように示されている。

  1. 負荷共有
  2. メッセージサービス
  3. 情報の共有
  4. プログラム共有
  5. 遠隔ログイン

タイムシェアリングシステム本体にコミュニケーションの管理を行わせる事に対してはコンピュータの管理者から否定的な意見が出されていた。このためロバーツはリンカーン研究所のウェズリー・クラークの助言を受け入れタイムシェアリングシステムにコミュニケーションの管理を専門に行わせる小さいコンピュータを接続させることにした。この結果開発されたのが、現在のルーターの前身ともいえるInterface Message Processor(IMP)である。

1968年中ごろまでにテイラーはコンピュータネットワークの計画を完成させ、ARPAの承認を得た。そして、契約者となる可能性のある140の組織などに見積依頼を送った。多くのコンピュータ企業はARPAとテイラーの提案を絵空事だとみなして考慮せず、送り返されてきたネットワーク構築の見積もりは12だけだった。ARPAはそこから4社を契約候補に選んだ。同年末には2社に絞り込み、最終的に1969年4月7日、BBNテクノロジーズとネットワーク構築の請負契約を結んだ。BBNでは当初7人のチームを結成しフランク・ハートが指揮した。ARPAの見積依頼は技術的にも詳細で、チームはすぐさまネットワーク接続用のコンピュータを構築できた。BBNの提案したネットワークはARPAの計画に沿ったもので、IMPという小型コンピュータでネットワークを形成してIMPをゲートウェイ(今日のルーター)として機能させ、ローカルなリソースと相互接続するというものだった。各サイトではIMPがストアアンドフォワード型のパケット交換機として機能し、IMP同士はモデムを介して専用線(当初50kbit/s)で相互接続した。ホストコンピュータとIMPは独自のシリアル通信インタフェースで接続された。このシステムのハードウェアとパケット交換ソフトウェアは、9カ月で設計・構築された。

第一世代のIMPはBBNがハネウェルのDDP-516というコンピュータをベースとして構築した。主記憶(磁気コアメモリ)は24キロバイト(拡張可能)で、16チャネルの Direct Multiplex Control (DMC) というDMAユニットを備えていた。DMCはホストコンピュータやモデムとのインタフェースに使われた。フロントパネルのランプ群に加えて、DDP-516にはIMPの通信チャネルの状態を示す24個の表示ランプがある。IMPは最大4台のホストコンピュータを接続でき、最大6台のIMPと専用線で相互接続できる。パケット転送の機構はストアアンドフォワード型として設計された。また、各ルータは2秒毎に経路情報を送信し、最小のトランジットタイムを持つ経路を評価すると共に、0.5秒毎に経路表を各送信先までのトランジットタイムを最小にするように更新する、動的なルーティング・アルゴリズムも実装された。このアルゴリズムは以前にポール・バランが考案していたものであった。

ほぼ同じころ、他の人々も(それぞれ独自に)「パケット交換」について研究を行っており、まず1968年8月5日にイギリス国立物理学研究所 (NPL) が公開デモンストレーションを行った。

 

ARPANETの始動

ARPANETは、次の4カ所のIMPを相互接続する形で始まった。

  • カリフォルニア大学ロサンゼルス校 (UCLA) – レナード・クラインロックが Network Measurement Center を創設し、SDS Sigma 7 というコンピュータを最初にARPANETに接続した。
  • スタンフォード研究所の Augmentation Research Center – ダグラス・エンゲルバートが初期の重要なハイパーテキストシステムであるNLSを開発した場所である。ARPANETにはそのNLSが動作した SDS 940(愛称は”Genie”)が最初に接続された。
  • カリフォルニア大学サンタバーバラ校 (UCSB) – Culler-Fried Interactive Mathematics Center のIBM 360/75(OSはOS/MVT)を接続した。
  • ユタ大学の計算機科学科 – アイバン・サザランドがARPAからこちらに移ってきており、DEC PDP-10(OSはTENEX)を接続した。

発足当初のメンバーには以後のネットワークの歴史や文化に大きな影響を与えることになるジョン・ポステルやヴィント・サーフが含まれていた。

ARPANET上で最初に送信されたメッセージは、UCLAの学生プログラマであるチャーリー・クラインが送ったものである。1969年10月29日午後10:30、UCLAの Boelter Hall 3420号室からのことだった。クラインは同大学のSDS Sigma 7からスタンフォード研究所のSDS 940へとメッセージを送った。その内容は “login:” というテキストだったが、”lo” まで送信したところでシステムがクラッシュした。したがってARPANET初のメッセージは実際には “lo” である。これは1文字ずつ送信元から送信先に対して電話確認を行いながらの送信であった。約1時間後クラッシュから復旧させ、当初のテキストメッセージ全体の送信を成功させた。ARPANETの恒久的リンクが確立したのは1969年11月21日のことで、UCLAとスタンフォード研究所のIMP間のことである。1969年12月5日には、4ノード相互のネットワークが完成した。

 

発展と進化

1974年時点のARPANETの構成

1970年3月、マサチューセッツ州ケンブリッジにあるBBNにあるIMPが接続され、ARPANETはアメリカ東海岸にまで広がった。その後、1970年6月にはIMPが9台、1970年12月には13台、1971年9月には18台(この時点で接続ホスト数は大学や政府機関を含めて23台)、1972年8月には29台1973年9月には40台となった。1974年6月にはIMPが46台となり、1975年7月には57台のIMPが相互接続された。1981年までに213台のホストコンピュータが接続され、およそ20日に1台の割合で新たなホストが接続されるという状況になった。

1973年、NORSAR (Norwegian Seismic Array)が人工衛星の通信リンクでARPANETと接続され、ノルウェーはアメリカ以外で初めてARPANETと接続した国となった。また、同時期にロンドンのIMPも地上回線で接続されている。

1975年、ARPANETは稼働状態にあると宣言された。本来、高度な研究への出資が仕事であるARPAはこの時点で手を引き、アメリカ国防情報システム局が運営を引き継いだ。

1980年、ARPANET初の負荷適応型のリンクステート型ルーティングアルゴリズムであるBBN ARPANETルーティングアルゴリズムがBBN社から提案され、実験が開始された。このアルゴリズムは実験開始直後に激しいルートフラッピングを起こし、負荷適応型ルーティングアルゴリズムの実運用が困難であることが世界で初めて知られるようになった。

1981年、日本で初めてのARPANETとの接続は東北大学がALOHAnetに参加し、これを経由して接続されたのが最初であった。これは米国本土までの距離に比較して、地理的にも近いハワイまでの専用線の料金が、より安価に済んだことも理由である。

1983年、ARPANETのアメリカ軍関係部分を分離して、機密には分類されない軍事関係の通信を担うMILNETとした。その後これを包含する形で Defense Data Network (DDN) として発展。軍関連が分離したことで113ノードあったARPANETは68ノードに縮小している。MILNETは後にNIPRNetとなった。

 

 

ARPAnet – the team behind the internet

 

And the Internet was Born: The Creation of the ARPANET

 

 

 

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