ARPANET ja TCP/IP

ARPANET

ARPANETi (Advanced Research Projects Agency Network) loetakse Interneti eelkäijaks, kuna üritas teostada seda, mida praegune Internet juba teha suudab - kommunikeerida detsentraliseeritult erinevate süsteemide vahel ühes suures võrgustikus. Algselt tekkis vajadus sellise süsteemi järgi militaarsetel põhjustel. Külmas sõjas NSV Liiduga tundis USA, et nende süsteemi võivad ohustada sihilised rünnakud süsteemide keskmesse, seetõttu oleks äärmiselt vajalik luua selline vahend kommunikeerimiseks, millel puuduks peakontor või põhiserver.

ARPANETi loomisel ja kujunemisel panustasid sinna mitmed erinevad figuurid ja eelnevad saavutused. Joseph Carl Robnett Licklider oli esimene, kes avalikult kõneles 'mees-masin sümbioosist' - et kunagi on inimese ja arvuti koostöös võimalik teha oluliselt paremaid otsuseid. Temast sai ka esimene ARPA IPTO (Information Processing Techniques Office) president. Licklideri visioon ja tema 2 aastat ARPAs panid aluse sellele, mis edasi hakkas järgnema.

USAs toimis sel ajal süsteem nagu SAGE, mida kasutati lennuliikluse jälgimiseks. Üks 23-st süsteemi osast suutis korraga tuvastada ligi 400 lennukit ning lisaks eristada omade ja vastaste vahel. Licklideri arvates oli SAGE suurepärane demonstratsioon sellest, mida on võimalik luua kui inimesed ja masinad koopereeruvad.

Licklideri ajal oli ARPA üks suuremaid arvutiteaduse rahastajaid, ja kuigi idee pärines militaristlikust taustast, oli ARPA eesmärk peamiselt akadeemiline. Tänu sellisele rahastamisele polnud ARPA mitte ainult sünnikoht võrgundusele, vaid ka arvutigraafikale, paralleelsele protsessimisele, lennusimulaatoritele jne.

Järgmine tähtis isik oli Robert Taylor, kolmas IPTO president. Olles Pentagonis jälginud kolme erinevat terminali mõistis ta, et milleks kasutada kolme erinevat terminali sisuliselt sama ülesande jaoks, kui saaks seda teha ka ühes suuremas keskkonnas. Sellest vaatlusest tulenevalt sai Paul Baran ülesande mõelda välja, kuidas saaks need kolm eraldiseisvat süsteemi omavahel toimima panna. Baran pani aluse 'pakettidele' - info saatmine väikeste digitaalsete kogustena üle ühise võrgu, mis ei vajanud eraldi konkreetset süsteemi püstiolemiseks. See võimaldas saata infot edasi ka siis, kui mõni osa sellest süsteemist mingil põhjusel ei toiminud või hävines. Et vältida infokadu sisaldas transfeer matemaatilisi valemeid, et jõudes lõpp-punkti saaks informatsioon korrektselt tagasi kokku pandud. See idee sõjaväelistele organisatsioonidele ei meeldinud ning jäi algselt tagaplaanile.

Barani ideed jäid ARPAsse tolmu koguma, kuniks see uuesti üles leiti ning võeti aluseks ARPANETi loomisel. Algne ARPANET polnud väga võimekas. Täiesti alguses ei suudetud isegi sõna LOGIN lõpuni saata, kui 'G' tähe ajal süsteem üles ütles. Lisaks teise arvutisse sisse logimisele suutis ARPANET ka printida ning saata faile.

Järgnevate aastate käigus toimus ARPANETis mõningaid uuendusi ja see muutus aina rohkem kasutatavamaks. Kuid kuna vaikselt hakkas tekkima ka muid võrke, kerkis ARPANETiga esile probleem, et ta ei suutnud teiste võrkudega suhelda. Tol ajal ühed suuremad konkurendid SATNETi ja ALOHANeti näol olid esimesed, millega üritati luua ARPANETi-vaheline ühendus. Samal ajal mõeldi välja ka TCP/IP, mis võimaldas saata informatsiooni ühest võrgust teise, sealt omakorda edasi kolmandasse võrku jne. Seda testiti 1977. aastal ARPANETi peal.

Kuigi TCP/IP-d testiti ARPANETis, ei muudetud tema suhtlusprotokolli, ning 1982. aasta keskel suleti ARPANETi NCP. Sealt edasi kujunes TCP/IP aina populaarsemaks ja standardsemaks, olles võetud kasutusele Sun Microsystemsi UNIXi versioonis. ARPANET suleti aastal 1989 ning ametlikult kinnitati tema lõpp aastal 1990.

TCP/IP

TCP (Transmission Control Protocol) ja IP (Internet Protocol) on tänapäevani kasutusel olevad protokollid informatsiooni saatmiseks üle võrgu. TCP eesmärk on saata informatsioon võimalikult turvaliselt ühest punktist teise. Kuigi TCP on turvaline ja sisaldab mitmeid featuure, mis võimaldab sellist ülekannet, siis on tegemist ka üsnagi kuluka vahendiga, võrreldes nt UDP-ga (User Datagram Protocol - ühenduseta protokoll, mis ei kontrolli transfeeritavat sisu. See muudab UDP oluliselt vähem kulukaks, aga eelistatavalt kasutatakse UDP-d sellises süsteemis, kus pole vaja kontrollitud infoedastust).

1972. aastal mõtles Robert Elliot Kahn, et tuleks luua selline võrguedastusprotokoll, mis suudaks suhelda ükskõik millise võrguga olenemata riist- ja tarkvarast. Ta mõtles välja neli punkti, millele peaks selline protokoll vastama:

• Ükskõik milline võrk saaks ühenduda teisega läbi võrguvärava.
• Puuduks tsentraliseeritud kontroll sellise protokolli üle.
• Juhul kui pakettidega midagi juhtub edastamise ajal, siis saadetakse informatsioon uuesti.
• Võrguühenduse loomisel ei tohiks vaja olla teha muudatusi protokollisisestes konfiguratsioonides - nö musta kasti disain.

1973. aastal ühines projektiga Vinton Gray Cerf. Koostöös Kahniga töötati välja esimene TCP lahendus, võttes aluseks nende senised kogemused varasemates töökohtades, nt NCP ARPANETist. TCP tollal ei tähendanud isegi mitte protokolli, vaid viimane täht tähistas sõna 'programm'. 1974. aasta detsembriks oli TCP ametlik versioon dokumenteeritud RFC 675-s (Specification of Internet Transmission Control Program).

TCP väljakujunemisel võtsid Kahn ja Cerf aluseks prantslaste CYCLADES võrgu, mis põhines samuti pakettide vahetusel. CYCLADES oli esimene võrk, mis muutis otspunktid vastutavaks informatsiooni kohalejõudmise eest, erinevalt ARPANETist, kus võrk ise pidi sellega toime tulema. Lõpuks moodustus TCP/IP kui 'tervikuna', nimetusega Internet Protocol Suite, mis määras ära eesmärgi suhelda erinevate võrkude vahel võimalikult efektiivselt ja turvaliselt.

Aastate jooksul kujunes neli varianti TCP/IP-st, kuid lõpuks jäi püsivalt kasutusele TCP/IPv4, mis on tänapäeval valdavalt domineeriv protokoll. Eksisteerib ka IPv6, mis kogub rohkem populaarsust, kuna IPv4 numbrid on limiteeritud võrreldes kasutajate numbriga.

TCP/IP vajab töötamiseks ruuterit, mis on otspunktiks informatsiooni vastuvõtmisel, ning protokoll ise koosneb neljast kihist:

• Network Access Layer - luuakse füüsiline ühendus otspunktiga (ruuteriga).
• Internet Layer - sisaldab põhiprotokolle loogilise ühenduse loomiseks, nende seas ka IP.
• Host-to-Host Layer - luuakse ühendus otspunktide vahel turvaliselt andmete edastamiseks; siin asub TCP.
• Application Layer - kontrollitakse kasutajaliidese spetsifikatsioone ja ühenduste (nodes) suhtlemist. Siia kuuluvad sellised protokollid nagu HTTP/HTTPS, SSH, DHCP jne.

Kasutatud materjalid

• https://www.darpa.mil/about-us/timeline/arpanet
• https://www.britannica.com/topic/ARPANET
• https://theconversation.com/how-the-internet-was-born-from-the-arpanet-to-the-internet-68072
• https://history-computer.com/tcp-ip-complete-history-of-the-tcp-ip-protocol-suite/
• https://www.geeksforgeeks.org/tcp-ip-model/