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Les Sorciers du Net

Ecrit par Katie Hafner & Matthew Lyons

Cet ouvrage raconte la création du réseau ARPANET, ancêtre d'Internet.

Chap 1: Un million de dollars vite gagné

Création de l'Advanced Research Projects Agency

4 Octobre 1957: lancement de Spoutnik. Un mois après: Spoutnik 2. Le Président Eisenhower doit réagir. Il choisit de s'entourer de scientifiques.

Le soir-même du lancement de Spoutnik, Neil McElroy est nommé Secrétaire de la Défense

Pourquoi Neil McElroy?

Neil McElroy, diplômé de Harvard, 32 ans de carrière chez Procter & Gamble (savonnier). Pour améliorer les ventes de savon, il invente:

  • la stratégie des marques "conccurentes", mais qui appartiennent toutes à la maison-mère
  • le principe du soap opera

McElroy propose à Eisenhower de créer une agence qui pourrait unifier tous les budgets des projets de recherche (pour endiguer les rivalités en interne): l'ARPA.

L'ARPA, dont le siège se situe au Pentagone, démarre avec une dotation de 520 millions de dollars et a pour mission: diriger tous les programmes de recherche (spatial, défense etc)

L'agence est dirigée par un directeur (Roy Johnson) + un scientifique de premier plan (Herbert York, chercheur a été choisi lorsque Wernher Von Braun a refusé le poste).

Au vu de l'actualité, Herbert York se focalise sur la mission spatiale de l'ARPA. Mais en 1958, la National Aeronautics and Space Administration (NASA) est créée et tous les projets spatiaux de l'ARPA sont transférés à la NASA... Le directeur Roy Johnson démissionne en demandant à ses collaborateurs de redéfinir la mission de cette agence.

Sa mission devient: recherche fondamentale, projets à risque élevés pour gain élevé.

L'informatique au sortir de la 2e Guerre Mondiale

Les calculatrices mécaniques de la 2e Guerre Mondiale ne suffisent plus aux besoins de calcul de l'armée. L'ère des mainframes démarre:

ENIAC

  • 1944: L'US Navy a développé avec Harvard le Mark I, premier calculateur ne nécessitant plus d'intervention humaine.
  • 1945: L'US Army développe l'ENIAC. Il est remplacé en 1951 par l'UNIVAC (succès commercial)
  • 1951: la Navy + AirForce + MIT subventionnent le Whirlwind I, capable de réaliser des calculs en parallèle
  • 1952: Grace Hopper développe le premier compilateur langue anglaise -> langage machine sur UNIVAC
  • 1953: International Business Machines Corporation (IBM) est un fabricant d'horloges pointeuses mais se lance dans la fabrication de mainframes.

Deux nouveautés font évoluer l'industrie:

Console du TX-2

  • 1958: Ken Olsen construit le TX-2, le premier micro-ordinateur (utilise des transistors et non des tubes à vide). L'utilisateur peut interagir directement avec l'ordinateur via l'écran.
  • 1958: des chercheurs du MIT conceptualisent le time sharing. Au lieu de travailler uniquement en batch jobs pour 1 seul utilisateur, le time sharing permet à l'ordinateur de traiter les requêtes de plusieurs utilisateurs distants.

Résultat: l'architecture évolue donc vers un ordinateur central + plusieurs terminaux destinés à l'interaction utilisateur

Néanmoins: Il n'existe aucun standard de langage de programmation ni de système d'exploitation. Aucune de ces machines ne peut communiquer avec une autre.

JCR Licklider

1961: l'ARPA reçoit un ordinateur IBM Q-32. Comment le mettre à profit, en trouver des utilisations novatrices? Licklider est nommé à la tête du programme de recherche pour répondre à ces questions.

Pourquoi Licklider ?

Licklider possède des interêts multi-disciplinaires:

  • acoustique (a mené des expériences dans des B-17)
  • informatique (a travaillé avec l'Air Force sur un projet nommé SAGE)
  • psychologie (enseignant au MIT et à Harvard)

Il est également convaincu qu'un jour, la machine pourra devenir une extension de l'être humain et en améliorer les capacités. Il publie un article en 1960: Man-Machine Symbiosis qui attire l'attention de l'ARPA.

Ses actions:

  • Recruter des informaticiens de Stanford/UCLA/MIT/Berkley, conclure des contrats avec des sociétés informatiques. Il nomme ce réseau humain "Intergalatic Computer Network"
  • Avance l'idée que les ordinateurs des différents centres devraient s'accorder sur des conventions communes pour dialoguer ensemble

En 1964, à son départ de l'ARPA, Licklider a permis à l'ARPA de recentrer encore plus sa mission: recherche et développement sur les systèmes en temps partagé et sur la présentation graphique des informations

Bob Taylor

En 1966, Bob Taylor est un héritier de Licklider à deux titres:

  • Titulaire d'une thèse en psychoacoustique et considère Licklider comme son modèle
  • Une fois à l'ARPA en tant que chef de l'IPTO (Information Processing Techniques Office), il hérite de l'équipe de Licklider

Il est conscient de deux problèmes majeurs:

  • impossible de partager les résultats de recherche entre universités (les chercheurs doivent prendre l'avion pour accéder aux terminaux, certaines recherches sont dupliquées...)
  • pour reproduire un programme vu dans une autre université, il faut tout redévelopper de zéro
  • chaque centre de recherche réclame son ordinateur central: prix exorbitant

Il convainc l'ARPA de financer un prototype de réseau informatique (comportant 4 noeuds)

Chap 2: Un bloc ici, quelques pierres là

Bob Taylor nomme Larry Roberts en tant qu'architecte du réseau.

Pourquoi Roberts ?

Larry Roberts est informaticien du Lincoln Laboratory (MIT)

  • A écrit le système d'exploitation du TX-2
  • En 1965, avec Tom Marill, il réussit l'expérience de connecter deux ordinateurs différents (un TX-2 et un Q-32) en full duplex

Sa personnalité est tournée vers l'optimisation: il prend des cours de lecture rapide. Une fois à l'ARPA, il mappe les itinéraires les plus rapides pour se déplacer dans l'agence.

Le principe du réseau informatique a été inventé deux fois!

1960: le réseau de Paul Baran

Paul Baran, ingénieur à la RAND Corporation. Il publie des articles où il imagine une infrastructure de communication plus robuste que le système centralisé utilisé dans l'armée: réseau décentralisé.

Caractéristiques du réseau:

  • auto-réparation (analogie avec les neurones) via des connexions redondantes
  • transmission numérique et non pas analogique (afin d'éviter la déterioration du signal au fil des sauts)
  • systèmé réparti/distribué: chaque noeud est connecté à plusieurs autres noeuds: topologie en filet
  • diviser les messages en "blocs-messages" pendant leur transfert, ils sont ensuite reconstitués à l'arrivée. Ceci permet d'utiliser au mieux la bande passante.
  • les blocs-message n'arrivent pas forcément dans l'ordre, ils comportent un attribut donnant leur position dans la séquence
  • chaque noeud dispose d'une table de routage dynamique (basées sur le nb de sauts pour arriver à destination)
  • "hot potato routing": dès qu'un noeud reçoit un bloc, il doit le router immédiatement vers le noeud suivant

Paul Baran tente de convaincre AT&T en vain. L'Air Force semble intéressée mais le projet est confié à la DCA, qui ne montre aucun enthousiasme. L'idée est abandonnée.

1965: le réseau de Donald Watts Davies

Donald Watts Davies est physicien au British NPL (National Physics Laboratory) depuis plus de 20 ans - il a notamment travaillé avec Alan Turing.

Les caractérstiques du réseau de Davies sont les mêmes que celles de Baran! Transmission numérique, principe de stockage et retransmission des données, division des messages en paquets puis reconstitution, routage dynamique, etc.

Différences chez Davies:

  • la configuration des paquets est plus détaillée
  • il mentionne le concept d'un ordinateur spécialisé dans le découpage et réassemblage de paquets
  • il réfléchit délibérément au nommage "paquet" (fait appel à des linguistes pour vérifier que le mot peut s'exporter dans d'autres langues)

C'est ainsi Davies que l'histoire a retenu avec la technique de packet switching.

Conception du réseau Taylor / Roberts

Mise en place des premières spécifications:

  • Temps de réponse: 0.5s entre deux noeuds afin de garantir l'interactivité utilisateur. En effet la vitesse du réseau de Roberts reliant le TX-2 au Q-32 était seulement de 2000 bits/seconde, et les systèmes de time sharing étaient trop lents pour satisfaire l'utilisateur.
  • Fonctionnalité de routage: intégrées aux noeuds. L'idée de Roberts est de sélectionner certains ordinateurs dans le réseau (nommés "hosts") qui devront jouer le rôle d'aiguilleurs en plus de leur rôle premier
  • Support de transmission: pas encore décidé. Lignes téléphoniques?
  • Topologie: pas encore décidé. Contrairement à Paul Baran qui avait insisté sur le mode décentralisé, Larry Roberts n'écarte pas l'idée d'un ordinateur centralisé, notamment si le réseau doit passer par les lignes téléphoniques

1967: réunion Ann Arbor: premières critiques

Lors de cette réunion de l'ARPA, le projet essuie nombreuses critiques:

  • Quel serait l'interêt de mettre les universités en réseau?
  • Pourquoi faudrait-il dédier une partie des ressources des universités pour les fonctions "host"?

Wesley Clark, de l'Université de Washington, suggère à Roberts de créer un sous-réseau composé d'ordinateurs identiques, spécialement dédiés à l'acheminement. (Note: C'est la même idée que Donald Watts Davies avait eu 2 ans plus tôt). Cela évite de réquisitionner les resources des universités. Roberts prend en compte cette suggestion.

Les specs s'enrichissent avec le système d'Interface Message Processor (IMP):

  • Responsabilités: envoi/réception de data, routage, contrôle d'erreur et retransmission
  • Communication avec les noeuds: mise en place d'un protocole

C'est aussi à cette époque que le projet prend le nom de "réseau de l'ARPA" ou "ARPAnet"

Création d'une communauté

Dès lors que la mise en réseau ne présente plus que des avantages pour les univsersités, l'idée motive de plus en plus de chercheurs:

  • David Scantlebury du NPL, rencontre Roberts et lui parle des travaux de Donald Watts Davies et de Paul Baran.
  • A UCLA, Leonard Kleinrock a crée un laboratoire destiné à évaluer les performances des réseaux, le Network Measurement Center
  • A Stanford, Douglas Engelbart souhaiterait profiter du réseau ARPA pour créer NLS (oNLine System), une bibliothèque numérique permettant de stocker et rechercher des documents
  • A l'université de l'Utah, Dave Evans est en passe de travailler avec Ivan Sutherland pour aller plus loin que l'échange de texte entre ordinateurs: présentation graphique et manipulation d'images

Roberts choisit les 4 premiers noeuds du réseau: UCLA, UCSB (Santa Barbara), SRI (Stanford) et UTAH

Enthousiaste, Douglas Engelbart crée une communauté d'information sur le réseau afin de faire parler du projet: le Network Information Center (NIC)

Les spécifications du réseau ont été grandement enrichies des collaborations de tous les chercheurs: Baran, Davies, Kleinrock, Clark, etc.

Un appel d'offre est publié en 1968 pour l'implémentation du réseau ARPA. Les entreprises disposent de 30 jours pour rédiger une réponse.

Chap 3: la troisième université

BBN (Bolt Beranek Newman) est l'une des 140 entreprises à avoir répondu à l'appel d'offre de l'ARPA. Elle a gagné l'appel d'offre face à Raytheon, IBM etc. Comment a-t-elle préparé sa réponse durant ces 4 semaines?

Histoire de BBN

Crée en 1948 par deux professeurs en acoustique du MIT. Au départ, firme spécialisée dans l'acoustique et ses applications militaires.

En 1957, JCR Licklider est recruté par BBN comme vice-president. Il persuade l'entreprise de se tourner vers l'informatique. Ils travailleront autour du LGP-30 et surtout du PDP-1, sur lequel ils font une demo de time sharing.

BBN embauche traditionnellement des dropouts du MIT. En 1968, lors de la réponse à l'appel d'offre, la firme compte 600 personnes.

Frank Heart, ingénieur en électronique chez BBN, est désigné pour diriger l'implémentation du réseau.

Pourquoi Frank Heart ?

  • Issu d'une famille pauvre, boursier au MIT, il fait de l'alternance chez General Electrics. Mais quand il découvre l'informatique en 1951, il stoppe son alternance et va travailler sur le Whirlwind (commande de radar).
  • Quand le Whirlwind est transféré au Lincoln Laboratory (MIT) c'est le seul programmeur dans un groupe de chercheurs diplômés en mathématique ou physique. Il réussit néanmoins à se faire accepter
  • Excellent chef d'équipe, protecteur et pédagogue avec ses collaborateurs
  • Intègre l'informatique à la vie de tous les jours (à sa femme: "c'est une journée no-op" pour dire que la journée est libre)

L'équipe de Frank Heart

De gauche à droite: Truett Thatch, Bill Bartell, Dave Walden, Jim Geisman, Robert Kahn, Frank Heart, Ben Barker, Marty Thorpe, Will Crowther, and Severo Ornstein

  • Robert Kahn: professeur d'éléctrotechnique au MIT. Dès 1967 il s'intéresse à théorie des réseaux (contrôle d'erreur, communication via ligne téléphonique)
  • Dave Walden, jeune spécialiste en systèmes temps réel
  • Bill Cosell, spécialisé en programmation et debugging
  • Hawley Rising, électronicien
  • Severo Ornstein, musicien / géologue, il a tenté de créer un ordinateur de zéro avec Wes Clark
  • Will Crowther, mathématicien, possède une façon de coder très succinte

L'ordinateur choisi pour IMP

L'ordinateur choisi est le Honeywell DPP-516.

  • Machine récemment sortie, destinée à l'usage industriel
  • Catégorie des mini-ordinateurs (bien plus petit qu'une mainframe, l'ordinateur étant logé dans un meuble en acier près de l'opérateur)
  • Système d'E/S performant, adapté au projet

La réponse de BBN

Au bout des 30 jours impartis, BBN envoie une réponse de 200 pages. La firme a investi 100 000 dollars pour créer la réponse la plus précise possible:

  • Ebauche de code de la boucle principale des IMP. Crowther et Walden l'ont écrit en 150 instructions au lieu des 1500 demandés sur la spec de Roberts
  • Equations permettant de prévoir les délais de réponse du réseau
  • Diagrammes pour tous les cas complexes du système: mise à jour des tables de routage, rétablissement après failure, encombrement
  • Schémas directeurs

Malgré cela, l'équipe de Frank Heart reste pessimiste car ils sont en concurrence avec IBM, Raytheon etc.

L'équipe BBN est justement sélectionnée en raison de leur réponse très complète et leur petite taille (exemple: Raytheon proposait une gestion du projet sur 5 niveaux managériaux - trop de bureaucratie).

Chap 4: Plongés dans les bits