ARPANET: Internet agli esordi

Quasi tutti sanno cos’è Internet e persino chi non vi ha accesso per­so­nal­men­te ha un’idea di cosa sia questo network globale. Ma chi ha sentito parlare di Arpanet? Prima di Internet, infatti, c’era Arpanet, che ha cessato di esistere già dal 1990 e da allora è finito sempre più nel di­men­ti­ca­to­io, anche se la co­no­scen­za delle sue fun­zio­na­li­tà e la storia del suo sviluppo ci per­met­to­no una com­pren­sio­ne più profonda dell’Internet odierno.

Negli anni 60 è iniziata la marcia trionfale dei computer. Se i costi elevati non per­met­te­va­no alla maggior parte delle persone di avere un computer a casa, nell’ambito delle scienze e in campo militare era già difficile im­ma­gi­na­re di poter pre­scin­de­re da questi di­spo­si­ti­vi, che ri­ve­sti­va­no sempre maggiore im­por­tan­za anche per le piccole e medie imprese. Per con­sen­ti­re uno scambio più rapido di in­for­ma­zio­ni, si ambiva già allora a trovare il modo di collegare i computer.

Per in­ten­der­ci, negli anni 60 l’unico modo per con­di­vi­de­re dati scien­ti­fi­ci era quello di stamparli, un mezzo alquanto scomodo e di­spen­dio­so anche in termini di tempo. Per avere un quadro storico e poter inserire lo sviluppo di Arpanet nel proprio contesto, bisogna ricordare che in quel momento gli USA si trovavano in piena guerra fredda con l’Unione Sovietica.

Le due grandi potenze a quel tempo non soltanto con­du­ce­va­no una turbinosa corsa agli armamenti per in­ter­po­sta persona in una guerra senza speranza in Vietnam, ma cercavano di di­mo­stra­re la propria su­pe­rio­ri­tà rispetto all’av­ver­sa­rio anche in ambito scien­ti­fi­co: basti pensare alla corsa allo spazio. Con­si­de­ran­do il contesto politico dell’epoca, non stupisce che la missione di fondare una rete in­for­ma­ti­ca negli Stati Uniti sia scaturita dagli ambienti militari, più spe­ci­fi­ca­ta­men­te dall’Advanced Research Projects Agency (ARPA). L’allora pre­si­den­te Dwight D. Ei­se­n­ho­wer aveva fondato DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) già nel 1958 come agenzia go­ver­na­ti­va del Di­par­ti­men­to della Difesa degli Stati Uniti come risposta al lancio della sonda sovietica Sputnik.

Per poter meglio coor­di­na­re i progetti scien­ti­fi­ci e quindi gua­da­gna­re vantaggio sull’Unione Sovietica per quanto riguarda la ricerca, l’agenzia aveva il compito preciso di or­ga­niz­za­re in modo cen­tra­liz­za­to i progetti di ricerca militare (si noti che DARPA è ancora attiva oggi). A questo scopo era di cruciale im­por­tan­za riuscire a collegare in rete computer di varie isti­tu­zio­ni di ricerca uni­ver­si­ta­rie.

Nel 1962 l’in­for­ma­ti­co e psicologo J. C. R. Licklider assunse la posizione di direttore presso l’ARPA. Egli aveva già un’idea concreta per un network, un progetto vi­sio­na­rio che en­tu­sia­smò i pionieri dell’in­for­ma­ti­ca Robert Taylor e Ivan Su­ther­land. Entrambi gli in­for­ma­ti­ci si im­pe­gna­ro­no da allora sullo studio di una rete de­cen­tra­liz­za­ta (Licklider lasciò l’ARPA e quindi il progetto già nel 1964).

In realtà ini­zial­men­te non vi era alcun sostegno da parte del Ministero della Difesa, ma nel 1965 il lavoro di ricerca raggiunse traguardi rag­guar­de­vo­li giungendo al termine nel 1969. Per la rea­liz­za­zio­ne tecnica fu in­ca­ri­ca­ta la BBN Tech­no­lo­gies, un’azienda IT per la quale cu­rio­sa­men­te Licklider aveva lavorato per lungo tempo come Vi­ce­pre­si­den­te.

Il 29 ottobre 1969, circa tre mesi dopo che Buzz Aldrin e Neil Armstrong misero piede per la prima volta sulla Luna, il pro­gram­ma­to­re Charley Kline poté mandare il primo messaggio in­te­ra­men­te leggibile at­tra­ver­so ARPANET: “login”. All’epoca il neonato network constava di quattro cal­co­la­to­ri situati in quattro luoghi diversi: l’Uni­ver­si­ty of Ca­li­for­nia, Los Angeles (UCLA), l’Uni­ver­si­ty of Ca­li­for­nia, Santa Barbara (UCSB), lo Stanford Research Institute (SRI In­ter­na­tio­nal) e l’Uni­ver­si­ty of Utah (UU).

Il network da questo momento iniziò a dif­fon­der­si, col­le­gan­do sempre più uni­ver­si­tà americane ed enti pubblici. Nel 1973 la rete si spinse oltre l’Atlantico e fu impiegata anche in Europa. Nel 1983 il pro­to­col­lo network TCP/IP veniva uti­liz­za­to anche per Arpanet, relegando di fatto il vecchio network a una parte di Internet. Nel 1990 Arpanet venne chiuso e so­sti­tui­to da NFSNet, esistente dal 1985, che fu a sua volta sor­pas­sa­to già nel 1995 NFSNet.

Alla messa a punto di Arpanet hanno con­tri­bui­to diversi sviluppi tecnici e idee pro­ve­nien­ti dalle scienze dell’in­for­ma­zio­ne. Alcuni dei fon­da­men­ti di base vennero scoperti non dagli scien­zia­ti com­mis­sio­na­ti, ma, nello spirito di una cultura della co­no­scen­za aperta e globale, vennero apportate da altri ri­cer­ca­to­ri.

L’idea fon­da­men­ta­le venne da J. C. R. Licklider e si manifestò ini­zial­men­te nella sua visione di un In­ter­ga­lac­tic Computer Network: voleva svi­lup­pa­re una rete che potesse fun­zio­na­re in­di­pen­den­te­men­te dal luogo in cui fosse situato il computer, dal sistema uti­liz­za­to, e, ideal­men­te, persino dalle co­no­scen­ze in­for­ma­ti­che dell’utente. All’interno di un tale network, ogni par­te­ci­pan­te (e ciò valeva sia per gli utenti umani che per le macchine uti­liz­za­te) doveva poter co­mu­ni­ca­re con tutti gli altri. A tal fine si rendevano na­tu­ral­men­te necessari dei nodi, ma non esisteva alcun punto centrale dal quale i dati venissero di­stri­bui­ti.

Ciò si­gni­fi­ca­va ab­ban­do­na­re l’idea di una con­nes­sio­ne “end-to-end”, così come la si conosceva per le te­le­fo­na­te: le chiamate te­le­fo­ni­che venivano accettate da un centro di smi­sta­men­to e poi inoltrate dagli operatori te­le­fo­ni­ci; venne invece stabilita una linea diretta verso il de­sti­na­ta­rio.

All’interno della rete de­cen­tra­liz­za­ta si mandano pacchetti di dati, i quali però non con­si­sto­no di un pacchetto unico con­te­nen­te tutte le in­for­ma­zio­ni da co­mu­ni­ca­re, ma in tanti pacchetti: la parola chiave è la divisione in pacchetti o “packet switching”. Ogni pacchetto funziona in­di­pen­den­te­men­te dai propri fratelli (cioè dagli altri pacchetti che portano altri pezzi della stessa in­for­ma­zio­ne). Ciò significa anche che i pacchetti possono prendere vie diverse, poiché non c’è alcuna con­nes­sio­ne “end-to-end”. I pacchetti verranno riuniti soltanto quando rag­giun­ge­ran­no il de­sti­na­ta­rio. La sud­di­vi­sio­ne in pacchetti funziona perciò in modo com­ple­ta­men­te diverso rispetto ai cen­tra­li­ni, per come li si conosceva dalle reti te­le­fo­ni­che.

Il vantaggio del packet switching è che la rete è sfruttata in modo davvero ef­fi­cien­te: più par­te­ci­pan­ti si sud­di­vi­do­no lo smi­sta­men­to e mandano i pacchetti per queste vie con le stesse pos­si­bi­li­tà. Arpanet ha posato la pietra miliare di ciò che la nostra società oggi conosce e discute sotto il concetto di neu­tra­li­tà di rete. Inoltre grazie alla presenza di molte vie possibili è davvero difficile che si possa ve­ri­fi­ca­re una completa caduta della rete.

Affinché i diversi computer (basati a propria volta su sistemi diversi) possano co­mu­ni­ca­re l’uno con l’altro, occorre creare delle in­ter­fac­ce che regolino la co­mu­ni­ca­zio­ne dei par­te­ci­pan­ti. A tal fine si è cercata ini­zial­men­te una soluzione software, ma si è poi deciso di in­ter­por­re mi­ni­cal­co­la­to­ri tra i computer e la rete. Questi Interface Message Pro­ces­sors (IMP) erano piccole (rispetto ai computer, che oc­cu­pa­va­no una stanza intera) macchine, che si oc­cu­pa­va­no dell’in­te­ro­pe­ra­bi­li­tà di rete.

Costruiti da BBN Tech­no­lo­gies, i fon­da­men­ti degli IMP si basavano su mi­ni­com­pu­ter di Honeywell. Al giorno d’oggi si po­treb­be­ro comparare le sue funzioni a quelle di un router: i pacchetti di dati vengono mandati at­tra­ver­so di essi al de­sti­na­ta­rio corretto. Il de­sti­na­ta­rio IMP a propria volta manda una conferma, ma soltanto nel caso in cui il pacchetto sia giunto senza errori, al­tri­men­ti il mittente ritorna au­to­ma­ti­ca­men­te attivo e fa ripartire da capo la co­mu­ni­ca­zio­ne. Per la cronaca, agli esordi di Arpanet la co­mu­ni­ca­zio­ne si svolgeva ad una velocità di 50kbit al secondo e veniva rea­liz­za­ta at­tra­ver­so le reti te­le­fo­ni­che.

Per fare in modo che gli IMP potessero co­mu­ni­ca­re tra di loro, BBN Tech­no­lo­gies approntò un nuovo standard: il pro­to­col­lo 1822, così nominato dopo il BBN Report 1822, nel quale l’azienda lo ha descritto. In questo pro­to­col­lo si stabilì quali formalità dovessero essere sod­di­sfat­te da Arpanet nella co­mu­ni­ca­zio­ne. Poiché erano soltanto i mi­ni­com­pu­ter in­ter­po­sti a dover ri­spet­ta­re questi re­go­la­men­ti (la con­nes­sio­ne host-to-IMP doveva essere gestita da ciascun sito), grazie a questo pro­to­col­lo fu garantita l’in­te­ro­pe­ra­bi­li­tà.

Il pro­to­col­lo ri­chie­de­va che i pacchetti con­te­nes­se­ro due aree: da una parte le in­for­ma­zio­ni (o parte delle in­for­ma­zio­ni) da co­mu­ni­ca­re, dall’altra l’header. In quest’area di in­te­sta­zio­ni c’è anche un indirizzo numerico del de­sti­na­ta­rio (pa­ra­go­na­bi­le all’indirizzo IP), con il quale l’IMP del mittente può de­ter­mi­na­re l’IMP del de­sti­na­ta­rio, as­si­cu­ran­do che i pacchetti arrivino nel posto giusto. I pacchetti avevano una grandezza massima di 8159 Bits, 96 dei quali erano riservati all’in­te­sta­zio­ne.

Il Network Control Program (NCP) è anch’esso un pro­to­col­lo che si situa in uno strato in­ter­me­dio (transport layer) della co­mu­ni­ca­zio­ne. Questo pro­to­col­lo è collocato ad un livello superiore rispetto al pro­to­col­lo 1822, che si trova tre livelli più in basso nell’ar­chi­tet­tu­ra della rete: physical layer, data link layer e network layer. I compiti prin­ci­pa­li dell’NCP con­si­sto­no nello stabilire una con­nes­sio­ne tra due host, in­ter­rom­per­la o deviarla. Per poter stabilire una con­nes­sio­ne in qualsiasi momento, nel pro­to­col­lo era integrato un co­sid­det­to “logger”, che si occupava di cercare i tentativi di login da altri cal­co­la­to­ri host.

Il Network Control Program fu so­sti­tui­to a partire dal primo gennaio 1983 dal suc­ces­so­re TCP/IP (ap­par­te­nen­te alla famiglia di pro­to­col­li di rete sulla quale si basa ancora oggi Internet). Il giorno in cui è avvenuto il cam­bia­men­to, co­no­sciu­to come Flag Day, è stato par­ti­co­lar­men­te di­spen­dio­so, perché i diversi pro­to­col­li non possono essere uti­liz­za­ti l’uno accanto all’altro: non è possibile che gli host che uti­liz­za­no NCP possano co­mu­ni­ca­re con gli host che si servono di TCP/IP. Per questo è stato stret­ta­men­te ne­ces­sa­rio riavviare l’intera rete nel giorno stabilito.

Il sistema operativo Unix in realtà non è collegato di­ret­ta­men­te a Arpanet, ma entrambe le tec­no­lo­gie si sono svi­lup­pa­te pa­ral­le­la­men­te. Sia Unix che il lin­guag­gio di pro­gram­ma­zio­ne C, sul quale si basa il sistema operativo, hanno in­fluen­za­to lo sviluppo di Arpanet. Il software poteva essere uti­liz­za­to già allora per molte piat­ta­for­me diverse e in questo modo Unix divenne una sorta di standard nel neonato network. La coerenza che ne risulta ha sem­pli­fi­ca­to l’adozione di ap­pli­ca­zio­ni e pro­to­col­li ob­bli­ga­to­ri.

Guardando re­tro­spet­ti­va­men­te, molti ri­co­no­sco­no ad Arpanet il fatto di aver spianato la strada a Internet. Già nei primi decenni dalla nascita, Arpanet ha portato enormi vantaggi alle uni­ver­si­tà affiliate: grazie ad esso era possibile eseguire programmi su computer situati anche molto lontano. Il servizio relativo era ed è co­no­sciu­to come “Remote job entry”, ovvero NETRJS. Per poterne com­pren­de­re appieno il si­gni­fi­ca­to, bisogna sapere che la potenza di calcolo dei computer di allora era di gran lunga inferiore rispetto a quella a cui siamo abituati oggi. La pos­si­bi­li­tà da parte degli scien­zia­ti di uti­liz­za­re le risorse dei cal­co­la­to­ri collegati per­met­te­va di lavorare in modo molto più ef­fi­cien­te.

Anche due ap­pli­ca­zio­ni tuttora usate dalla rete globale sono state im­ple­men­ta­te già nelle fasi iniziali di Arpanet: le con­nes­sio­ni FTP e le e-mail, entrambe im­ple­men­ta­te nel 1972. Il File Transfer Protocol con­sen­ti­va di scambiare file tra due host; per quanto riguarda le e-mail qualsiasi utente di Internet ne conosce l’utilità. A quei tempi sono stati svi­lup­pa­ti sia READMAIL (read mail) che SNDMG (send message), che per­met­te­va­no agli utenti di Arpanet di inviare e ricevere messaggi di testo. Entrambi furono pro­gram­ma­ti da Ray Tomlinson, che lavorava ai tempi presso BBN Tech­no­lo­gies. Gli siamo ancora oggi ri­co­no­scen­ti per l’utilizzo del simbolo “@” per separare il nome dell’utente da quello del server.

Un ulteriore servizio, che è ancora parte di Internet, ma che ha perso si­gni­fi­ca­ti­va­men­te di im­por­tan­za nel frattempo, è Telnet. Il pro­to­col­lo Client Server rende possibile accedere ad un altro computer at­tra­ver­so una con­nes­sio­ne remota. Nella finestra di comando gli utenti possono eseguire comandi su altri cal­co­la­to­ri, per esempio per cercare all’interno dei database o per avviare programmi. Al giorno d’oggi questi servizi non vengono pra­ti­ca­men­te più uti­liz­za­ti, tuttavia Telnet offre dei vantaggi (per esempio il pro­to­col­lo è mul­ti­piat­ta­for­ma), ai quali però si affianca uno svan­tag­gio eclatante: dato che lo scambio di dati non è crit­to­gra­fa­to, i criminali in­for­ma­ti­ci vi possono accedere senza problemi. Al posto di Telnet, oggi si usa so­li­ta­men­te il crit­to­gra­fa­to SSH.

Dif­fi­cil­men­te qualcuno potrebbe ar­go­men­ta­re che Internet per come oggi lo co­no­scia­mo non si sia svi­lup­pa­to grazie ad Arpanet. Ma che cosa significa esat­ta­men­te? Alla fine Arpanet non era sem­pli­ce­men­te Internet chiamato con un altro nome. Alcune delle in­no­va­zio­ni dell’epoca, svi­lup­pa­te da ARPA e BBN Tech­no­lo­gies negli anni 60 e 70, sono uti­liz­za­te a tutt’oggi, come ad esempio le e-mail e il File Transfer Protocol. In realtà è stato più che altro il concetto di una rete de­cen­tra­liz­za­ta e in­di­pen­den­te dall’ubi­ca­zio­ne che ha spianato la strada per l’avvento di Internet.

Le altre conquiste hanno subito nel tempo cam­bia­men­ti così profondi da rendere oggi pro­ble­ma­ti­co rin­trac­ciar­ne le origini. Il fatto che ciò che ora è eseguito da un router fosse compito di IMP della grandezza di un fri­go­ri­fe­ro è per noi davvero difficile da im­ma­gi­na­re. Decisivo è stato anche lo sviluppo di TCP/IP, una tecnica ispirata si­cu­ra­men­te dagli in­for­ma­ti­ci dell’ARPA. Anche Ethernet, una tec­no­lo­gia di rete, è nata nell’ambiente di Arpanet ed è ancora oggi uno standard per il net­wor­king dei computer.

Ciò che ai tempi ancora non c’era, e che pro­ba­bil­men­te è una delle dif­fe­ren­ze più im­por­tan­ti tra Arpanet e Internet, è il World Wide Web, il sistema di ipertesti svi­lup­pa­to da Tim Berners-Lee nel 1989, cioè poco prima della chiusura del progetto Arpanet. Prima di allora le in­for­ma­zio­ni non erano in una rete di server rag­giun­gi­bi­le in qualsiasi momento, ma occorreva ri­chie­der­le sin­go­lar­men­te agli host. Anche i primi browser nel 1969 erano molto lontani da questa con­ce­zio­ne.