پروژه آرپانت: داستان شگفت‌انگیز تولد اینترنت در جنگ سرد

جهانِ امروز ما بدون اینترنت، تصویری گنگ و غیرقابل تصور است. از پیام‌های صبحگاهی در شبکه‌های اجتماعی گرفته تا تراکنش‌های بانکی، کنترل ترافیک هوایی، و هدایت ماهواره‌ها؛ همه‌چیز به رشته‌های نامرئی این شبکه جهانی گره خورده است. اما آیا تا به حال به این فکر کرده‌اید که این فضای بی‌کران و آزاد که امروز برای سرگرمی، آموزش و تجارت از آن استفاده می‌کنیم، در تاریک‌ترین دوران‌های تاریخ معاصر و از دل وحشت از یک هولوکاست هسته‌ای متولد شده است؟ (این احتمالا مقدمه‌ای بود که در صورت دسترسی به اینترنت بین‌الملل می‌نوشتم. اما حالا از میان محدودیت‌ها تصمیم گرفتم داستان تولد اینترنت را برای شما روایت کنم.)

داستان تولد اینترنت، قصه‌ نبوغ در سایه‌ ترس است. روایتی از دوران جنگ سرد، زمانی که رهبران جهان انگشتانشان را روی دکمه‌های پرتاب موشک‌های اتمی نگه داشته بودند و دانشمندان در پناهگاه‌های زیرزمینی، به دنبال راهی برای حفظ ارتباطات در روز پس از آخرالزمان می‌گشتند. در این مقاله از دیجیاتو، به دهه‌های ۵۰ و ۶۰ میلادی سفر می‌کنیم تا پرده از راز پروژه «آرپانت» (ARPANET) برداریم؛ پروژه‌ای نظامی که با هدف بقا در جنگ جهانی طراحی شد، اما در نهایت جهان را به یک دهکده کوچک جهانی تبدیل کرد.

تماشای ویدیو در آپارات:

سایه وحشت: اسپوتنیک و بیداری استراتژیک آمریکا

روایت ما از اکتبر سال ۱۹۵۷ آغاز می‌شود. زمانی که اتحاد جماهیر شوروی، ماهواره کوچک و توپ‌مانندی به نام «اسپوتنیک ۱» را به فضا پرتاب کرد. صدای «بیپ-بیپ» ضعیفی که اسپوتنیک به زمین مخابره می‌کرد، برای مردم عادی شبیه به یک دستاورد علمی بود، اما برای سیاستمداران و استراتژیست‌های نظامی در واشنگتن، این صدا ناقوس مرگ بود.

پیام اسپوتنیک واضح بود: اگر شوروی می‌تواند ماهواره‌ای را به مدار زمین بفرستد، پس قطعاً می‌تواند موشک‌های بالستیک قاره‌پیما مجهز به کلاهک‌های هسته‌ای را نیز به قلب آمریکا شلیک کند. این شوک تکنولوژیک باعث شد تا رئیس‌جمهور وقت آمریکا، دوایت آیزنهاور، دستور تاسیس آژانس پروژه‌های تحقیقاتی پیشرفته یا ARPA (که بعدها به DARPA تغییر نام داد) را صادر کند. هدف آرپا ساده اما حیاتی بود: تضمین اینکه آمریکا دیگر هرگز در زمینه تکنولوژی نظامی و استراتژیک غافلگیر نخواهد شد. یکی از بزرگ‌ترین دغدغه‌های این سازمان جدید، آسیب‌پذیری شدید سیستم‌های ارتباطی کشور در برابر حملات اتمی بود.

پاشنه آشیل شبکه‌های متمرکز: چرا تلفن‌ها در جنگ اتمی کارآمد نبودند؟

در آن دوران، سیستم ارتباطی اصلی آمریکا (و جهان) شبکه تلفن بود. این شبکه بر اساس معماری «سوییچینگ مداری» (Circuit Switching) کار می‌کرد. به این معنا که برای برقراری ارتباط بین نقطه A و نقطه B، یک مسیر فیزیکی و پیوسته از طریق سوییچ‌های مرکزی ایجاد می‌شد.

مشکل این معماری در یک سناریوی جنگی بسیار مرگبار بود. شبکه‌های متمرکز دارای یک نقطه شکست واحد بودند. اگر یک موشک هسته‌ای به مرکز مخابراتی اصلی در یک شهر بزرگ اصابت می‌کرد، کل ارتباطات آن منطقه و مناطقی که به آن مرکز وابسته بودند، کاملاً قطع می‌شد. رئیس‌جمهور دیگر نمی‌توانست دستور ضدحمله را صادر کند و پایگاه‌های نظامی در انزوای کامل قرار می‌گرفتند.

برای درک بهتر، اگر یک شبکه دارای n گره (Node) باشد و تمام این گره‌ها به یک مرکز واحد متصل باشند، با نابودی گره مرکزی، تعداد ارتباطات از n−1 به صفر می‌رسد. ارتش آمریکا به شبکه‌ای نیاز داشت که شبیه تار عنکبوت باشد؛ شبکه‌ای که در آن تعداد اتصال‌های ممکن در یک شبکه کاملاً متصل (Fully Connected Mesh) برابر با C=2n(n−1)​ باشد تا با قطع شدن یک یا چند گره، اطلاعات مسیر جایگزین خود را پیدا کنند.

تولد ایده «سوییچینگ بسته‌ای» (Packet Switching)

در اوایل دهه ۱۹۶۰، محققی به نام «پل باران» (Paul Baran) در شرکت تحقیقاتی رند (RAND Corporation) که برای نیروی هوایی آمریکا کار می‌کرد، راه حلی انقلابی ارائه داد. او پیشنهاد کرد که به جای ایجاد یک مدار پیوسته برای ارسال پیام، پیام‌ها به تکه‌های کوچک‌تری به نام «بلاک» (که بعدها Packet یا بسته نامیده شدند) تقسیم شوند.

ایده پل باران این بود که این بسته‌ها به صورت مستقل وارد یک شبکه توزیع‌شده و بدون مرکز (Distributed Network) شوند. هر بسته می‌توانست مسیر متفاوتی را برای رسیدن به مقصد انتخاب کند. اگر بخشی از شبکه در اثر حمله هسته‌ای نابود می‌شد، مسیریاب‌های هوشمند در طول شبکه، بسته‌ها را از مسیرهای سالم باقی‌مانده هدایت می‌کردند. در نهایت، زمانی که تمام بسته‌ها به مقصد می‌رسیدند، کامپیوتر مقصد آن‌ها را دوباره سرهم می‌کرد تا پیام اولیه شکل بگیرد.

به طور همزمان در بریتانیا، دانشمند دیگری به نام «دونالد دیویس» (Donald Davies) دقیقاً روی همین مفهوم کار می‌کرد و او بود که اصطلاح «بسته» (Packet) را برای آن انتخاب کرد. زمان انتقال یک بسته در چنین شبکه‌ای به زبان ریاضی به شکل T=RL​ محاسبه می‌شد که در آن L طول بسته بر حسب بیت و R نرخ انتقال (پهنای باند) بر حسب بیت بر ثانیه است. این معماری جدید، پایه و اساس چیزی شد که ما امروز آن را به‌عنوان اینترنت می‌شناسیم.

پروژه آرپانت: از روی کاغذ تا واقعیت

با اثبات امکان‌پذیری تئوری سوییچینگ بسته‌ای، آژانس آرپا تصمیم گرفت بودجه‌ای را برای ساخت اولین شبکه واقعی بر اساس این تکنولوژی اختصاص دهد. رهبری این پروژه به «لارنس رابرتس» (Lawrence Roberts) سپرده شد. در سال ۱۹۶۸، قرارداد ساخت سخت‌افزارهای شبکه به نام پردازنده‌های پیام رابط یا IMP (که اجداد روترهای امروزی هستند) با شرکت BBN امضا شد.

برنامه این بود که چهار دانشگاه بزرگ آمریکا که در پروژه‌های تحقیقاتی با وزارت دفاع همکاری داشتند، به هم متصل شوند:

۱. دانشگاه کالیفرنیا، لس‌آنجلس (UCLA)

۲. موسسه تحقیقاتی استنفورد (SRI)

۳. دانشگاه کالیفرنیا، سانتا باربارا (UCSB)

۴. دانشگاه یوتا (University of Utah)

اولین پیام: “LO” و سپس سقوط!

لحظه تاریخی فرا رسید. شب ۲۹ اکتبر سال ۱۹۶۹ (سالی که انسان برای اولین بار روی ماه قدم گذاشت)، زمان تست اولین ارتباط شبکه‌ای تاریخ بود. در یک اتاق بدون پنجره در زیرزمین دانشگاه UCLA، دانشجوی جوانی به نام «چارلی کلاین» پای یک ترمینال کامپیوتری نشسته بود و در طرف دیگر در استنفورد، محقق دیگری به نام «بیل دووال» منتظر دریافت پیام بود. آن‌ها همزمان با تلفن با هم صحبت می‌کردند تا فرآیند را چک کنند.

کلاین قرار بود کلمه «LOGIN» را تایپ کند تا وارد سیستم استنفورد شود.

کلاین حرف اول، یعنی L را تایپ کرد و از پشت تلفن پرسید: «ال رو می‌بینی؟»

دووال جواب داد: «بله، ال رو می‌بینم.»

کلاین حرف O را تایپ کرد و پرسید: «او رو می‌بینی؟»

دووال پاسخ داد: «بله، او رو می‌بینم.»

کلاین حرف G را تایپ کرد… و ناگهان کامپیوتر استنفورد کرش کرد (Crash) و سیستم از کار افتاد!

بنابراین، اولین پیام مخابره شده در تاریخ اینترنت، برخلاف اولین پیام تلگراف یا تلفن که جملاتی حماسی بودند، تنها کلمه ناقص “LO” (مخفف غیرعمدی کلمه Hello یا نگاه کن) بود. با این حال، یک ساعت بعد سیستم رفع ایراد شد و کلمه LOGIN به طور کامل ارسال گردید. حالا آرپانت متولد شده بود.

پروتکل TCP/IP: زبانی مشترک برای برج بابل دیجیتال

در طول دهه ۱۹۷۰، آرپانت به سرعت رشد کرد و پایگاه‌های نظامی، دانشگاه‌ها و موسسات تحقیقاتی بیشتری به آن پیوستند. اما به‌زودی مشکل جدیدی ظاهر شد. شبکه‌های دیگری نیز با معماری‌های مشابه در نقاط مختلف جهان در حال شکل‌گیری بودند (مانند شبکه‌های رادیویی و ماهواره‌ای). اما این شبکه‌ها زبان یکدیگر را نمی‌فهمیدند و نمی‌توانستند با آرپانت ارتباط برقرار کنند. وضعیت شبیه به برج بابل شده بود.

در سال ۱۹۷۳، دو دانشمند برجسته به نام‌های «وینتون سرف» (Vint Cerf) و «رابرت کان» (Bob Kahn) معماری جدیدی را به نام پروتکل کنترل انتقال/پروتکل اینترنت یا TCP/IP طراحی کردند. این پروتکل مانند یک زبان بین‌المللی و استاندارد عمل می‌کرد که به شبکه‌های مختلف با معماری‌های سخت‌افزاری گوناگون اجازه می‌داد به یکدیگر متصل شوند. TCP موظف بود تا داده‌ها را به بسته‌های منظم تبدیل کرده و از رسیدن بدون خطای آن‌ها اطمینان حاصل کند، و IP آدرس‌دهی و هدایت آن‌ها را بر عهده داشت.

در یکم ژانویه ۱۹۸۳، آرپانت به طور رسمی به پروتکل TCP/IP کوچ کرد. بسیاری از تاریخ‌نگاران حوزه تکنولوژی، این روز را «روز تولد واقعی اینترنت» می‌دانند.

از سنگرهای نظامی تا خانه‌های مردم

با پایان یافتن تدریجی دوران اوج جنگ سرد و کاهش احتمال رویارویی هسته‌ای، ماهیت آرپانت نیز تغییر کرد. ارتش آمریکا متوجه شد که این شبکه بیشتر توسط دانشگاهیان برای تبادل مقالات علمی، ایمیل زدن به یکدیگر و بحث در انجمن‌های دیجیتال استفاده می‌شود. در سال ۱۹۹۰، آرپانت به طور رسمی بازنشسته و خاموش شد، اما زیرساخت و تکنولوژی آن به شبکه‌ای به نام NSFNET (بنیاد ملی علوم آمریکا) منتقل شد.

در اوایل دهه ۹۰ میلادی، دانشمند بریتانیایی «تیم برنرز-لی» (Tim Berners-Lee) در آزمایشگاه سرن (CERN)، شبکه جهانی وب (World Wide Web) را با استفاده از پروتکل HTTP و زبان HTML اختراع کرد. این اختراع، محیطی گرافیکی و کاربرپسند را روی بستر خشن و کدنویسی‌شده اینترنت ایجاد کرد و باعث شد تا افراد عادی نیز بتوانند از این شبکه استفاده کنند. از اواسط دهه ۹۰، با اجازه ورود شرکت‌های تجاری به اینترنت، انفجار دات‌کام رخ داد و جهان وارد عصر دیجیتال مدرن شد.

جمع‌بندی: پارادوکس صلح‌آمیز یک ابزار جنگی

تولد اینترنت از دل پروژه‌های نظامی جنگ سرد، یکی از جذاب‌ترین پارادوکس‌های تاریخ علم است. شبکه‌ای که در اتاق‌های فکر پنتاگون و برای تضمین قابلیت حمله متقابل هسته‌ای در صورت نابودی شهرهای آمریکا طراحی شده بود، به بزرگ‌ترین ابزار دموکراتیزه کردن اطلاعات در تاریخ بشر تبدیل شد.

طراحان آرپانت در تلاش بودند تا ماشینی بسازند که در برابر بمب‌ها مقاوم باشد، اما در نهایت پدیده‌ای را خلق کردند که مرزهای جغرافیایی را از بین برد، مفاهیم ارتباط و تجارت را بازتعریف کرد و به انسان‌ها در سراسر کره خاکی اجازه داد تا با هم صحبت کنند، یاد بگیرند و به اشتراک بگذارند. وقتی به گوشی‌های هوشمندمان نگاه می‌کنیم و در کسری از ثانیه پیامی را به آن سوی جهان می‌فرستیم، بد نیست به یاد بیاوریم که این سرعت، امنیت و پایداری، میراث مستقیم مهندسانی است که می‌خواستند ارتباطات انسانی را در پایان دنیا زنده نگه دارند. اینترنت به ما ثابت کرد که حتی از دل تاریک‌ترین ترس‌های بشری نیز می‌تواند روشن‌ترین ابزارهای صلح و پیوند متولد شود.