ARPANET

Was ist ARPANET?

Der Begriff ARPANET bezeichnet das Netzwerk und die Technologie, die als Vorläufer des Internets bekannt wurde. Als Abkürzung steht ARPANET für das Netzwerk der U.S. Advanced Research Projects Agency (ARPA). Diese entwickelte das Netzwerk auf Basis eines 1967 entwickelten Konzepts. Die erste Umsetzung eines Computernetzwerks erfolgte im Jahr 1969 und beinhaltete vier Rechner an unterschiedlichen Standorten. Es handelte sich um Universitäts-Computer, die eine Kommunikation zwischen Wissenschaftlern ermöglichen sollte. Die geringen Rechner-Ressourcen wurden unter den beteiligten Universitäten aufgeteilt. Die grundlegend neue Idee bestand darin, Informationen zunächst in kleine Einheiten zu zerlegen, sie über verschiedene Übertragungsweisen zum Zielrechner zu transportieren und anschließend wieder zusammenzufügen. Durch nachfolgende Entwicklungen in den 1970er Jahren wie das TCP/IP-Protokoll wurden immer größere Netzwerke realisiert.

Geschichte, Überblick und Allgemeines

Die rasante Entwicklung der Computer- und Netzwerk-Technologie in den 1960er Jahren ist vor dem Hintergrund ihrer wissenschaftlichen und militärischen Nutzung zu verstehen. Während die Geräte für die heimische Anwendung noch zu groß und kostenintensiv waren, fanden sie bereits in kleinen und mittleren Unternehmen zunehmende Verbreitung. Im Sinne eines schnelleren Austauschs von Informationen richtete sich viel Aufmerksamkeit auf die Vernetzung der Rechner.

Im Kontext des kalten Krieges zwischen der USA und der Sowjetunion zeigte sich nicht nur ein machtpolitisches, sondern auch ein technologisches Hegemoniestreben. Daher investierten die USA hohe Forschungsgelder in einen technischen Entwicklungsvorsprung. Die ARPA ist 1958 von Dwight D. Eisenhower als Behörde des US-amerikanischen Verteidigungsministeriums ins Leben gerufen worden. Dies stellte eine Reaktion auf den Start des sowjetischen Satelliten Sputnik im Jahr 1957 dar (Sputnik-Schock). Aufgabe der ARPA war die Koordination wissenschaftlicher und militärischer Projekte, um den technischen Vorsprung aufzuholen. Die Vernetzung von Universitäten war ein Schritt in diese Richtung.

In den frühen 1960er Jahren entwickelte sich die Idee eines dezentralen Netzwerks. Vorangetrieben von den Arbeiten der Netzwerk-Pioniere Robert Taylor und Ivan Sutherland konnte das Forschungsvorhaben 1969 abgeschlossen und technisch realisiert werden. In diesem Jahr gelang erstmals der Versand einer lesbaren Nachricht über das ARPANET.
Im Verlaufe der Zeit gelang es, das Netzwerk immer weiter auszubauen und es zunächst um Standorte an weiteren US-amerikanischen Forschungseinrichtungen und Behörden zu erweitern. Im Jahr 1973 wurde die Netzwerk-Technologie erstmals auch in Europa eingesetzt. Eine wichtige Rolle in der weiteren Entwicklung spielt das ebenfalls in den frühen 1970er Jahren und ebenfalls von der DARPA entwickelte Protokoll TCP/IP. Dieses fand in den frühen 1980er Jahren auch Anwendung im ARPANET. Im Jahr 1990 kam es zur Einstellung des ARPANETs.

Technische Umsetzung und Funktionsweise

Die Technik hinter dem ARPANET basiert auf einer Reihe informationswissenschaftlicher Ideen und Entwicklungen. Beteiligt waren hierbei Forscher unterschiedlicher Fachgebiete. Der Idee einer dezentralen und globalen Wissenskultur folgend stammten einige bahnbrechende Überlegungen nicht von den beauftragten Wissenschaftlern selbst.

Die ausschlaggebende Idee eines dezentralen Netzwerks für das ARPANET stammte von dem Psychologen und IT-Pionier J.C.R. Licklider. Gemäß seiner Vorstellung eines Intergalactic Computer Networks sollte dieses Netzwerk standortunabhängig, systemunabhängig und auch unabhängig von der IT-Expertise der Anwender funktionieren. Sämtliche beteiligten Parteien, Menschen wie Maschinen sollten nach seiner Vision in einem solchen Netzwerk miteinander interagieren und kommunizieren können. Dies soll einige Knotenpunkte erfordern, jedoch ohne zentrale Stelle von der aus die Daten verteilt werden funktionieren. Damit einhergehend bedeutete dies einen Abschied von der Idee einer Ende-zu-Ende-Verbindung. Diese Art von Verbindung kommt bei Telefongesprächen zum Einsatz. Hierbei erfolgt eine Abnahme an einer zentralen Schnittstelle.

Packet-Switching

Ein weiterer wichtiger technischer Eckpfeiler in der Entwicklung des ARPANET ist das Packet-Switching. Im Rahmen dessen werden im dezentralen Netzwerk Datenpakete versendet. Informationen werden hierbei aufgeteilt und in mehrere Pakete untergliedert. Statt einer Übertragung sämtlicher Informationen in einem Paket kommt das sogenannte Packet-Switching zum Einsatz. Jedes der hier beteiligten Pakete funktioniert eigenständig und unabhängig von den anderen Paketen und ihren Teilinformationen. Da keine direkte Ende-zu-Ende-Verbindung vorliegt, ist es gleichermaßen möglich, dass Pakete verschiedene Wege zum Ziel nehmen. Erst beim Empfänger angekommen erfolgt eine Zusammensetzung der einzelnen Pakete.

Ein wesentlicher Vorteil der Paketvermittlung gegenüber einer direkten Ende-zu-Ende-Übertragung besteht in einer effizienteren Auslastung des Netzes. Hierbei teilt sich eine Vielzahl von Teilnehmern die Leitungen und versendet Pakete. Ein weiterer Vorzug besteht darin, dass die große Anzahl möglicher Wege einen vollständigen Ausfall des Netzes unwahrscheinlich macht. Das Packet-Switching erfolgt zudem auf gleichberechtigte Art und Weise. In diesem Zusammenhang entstand mit dem ARPANET bereits der Grundgedanke des heute als Netzneutralität bekannten Prinzips.

IMPs

Zur Gewährleistung der Kommunikation der verschiedenen beteiligten Rechner und ihrer unterschiedlichen Betriebssysteme bedurfte es Schnittstellen. Zu diesem Zwecke wurden so genannte IMPs (Interface Message Processors) eingesetzt. Diese stellen kleinere Rechner dar, die zwischen Computer und Netz geschaltet wurden.

Die Funktion der IMPs ist vergleichbar mit der eines heutigen Routers. Eintreffende Datenpakete werden vermittelt über die IMPs an die korrekten Empfänger weitergeleitet. Der IMP des Empfängers versendet im Anschluss eine Bestätigung. Wenn das Paket nicht fehlerfrei angekommen ist, startet der Sender diese Form der Übertragung erneut. Die Übertragung erfolgte zur Anfangszeit des ARPANET über Telefonleitungen und wiesen eine Geschwindigkeit von etwa 50 Kilobit pro Sekunde auf.

Die Kommunikation der IMPs untereinander übernimmt das 1822-Protocol. Entwickelt wurde dieses vom Unternehmen BBN, das es nach seinem Report 1822 benannte. Das Protokoll regelt die formellen Anforderungen der Kommunikation innerhalb des ARPANET. An diese Auflagen haben sich nur die eingesetzten IMPs zu halten. Daher ermöglicht das Protokoll die Interoperabilität. Im Protokoll war festgelegt, dass Datenpakete einerseits die zu übermittelnden Informationen beinhalten mussten und andererseits einen Header. Dieser beinhaltet eine Empfängeradresse. Diese war numerisch und ist mit heutigen IP-Adressen vergleichbar. Sie dient der Identifikation der Empfänger-IMP durch die Sender-IMP.

Auf der mittleren Ebene der Kommunikation wurde das NCP (Network Control Program) eingesetzt. Es hatte die Aufgabe des Verbindungsauf- und -abbaus zwischen zwei Hosts. 1983 fand dieses Protokoll seine Ablösung durch das TCP/IP-Protokoll. Die TCP/IP-Familie bildet bis heute die Protokoll-Familie, auf der das Internet basiert. Eine Kommunikation zwischen NCP und TCP/IP ist nicht möglich, weshalb am 01.01.1983 eine vollständige Umstellung erfolgte.

Heutiger Stellenwert und Beziehung zum Internet

Viele Entwicklungen des ARPANET legten den Grundstein für das heutige Internet. Zwei technische Anwendungen, die bereits in den frühen Tagen des ARPANETs eingeführt wurden, prägen die Welt des Internets bis heute: die E-Mail und dasFile Transfer Protocol (FTP). Beide Entwicklungen sind bereits seit 1972 im Einsatz. Erst das FTP ermöglichte den Dateienaustausch zwischen zwei Hosts. Die E-Mail blickt auf die Entwicklungen SNDMG (send message) und READMAIL zurück. Diese ermöglichten erstmals das elektronische Senden und Empfangen von Textnachrichten.


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