خوارزميات التوجيه ARPAnet في شبكات الحاسوب

تُعد شبكة وكالة مشاريع الأبحاث المتقدمة الأمريكية “ARPANET” بأنّها أول شبكة كمبيوتر عامة بتبديل الحزمة، كما تم استخدامه لأول مرة في عام 1969م وتم إيقاف تشغيله في النهاية في عام 1989م وكان الاستخدام الرئيسي لـ “ARPANET” للأغراض الأكاديمية والبحثية، كما تم تطوير العديد من البروتوكولات المستخدمة من قبل شبكات الكمبيوتر اليوم لـ “ARPANET” وتعتبر رائدة الإنترنت الحديث.

ما هي خوارزميات توجيه ARPAnet

خوارزميات توجيه “ARPAnet”: هي أول شبكة تتكون من التحكم الموزع، حيث كان أول من نفذ بروتوكولات “TCP / IP“، ولقد كانت بداية الإنترنت باستخدام هذه التقنيات وتم تصميمه مع وضع فكرة أساسية في الاعتبار وهي التواصل مع المستخدمين العلميين بين المعهد أو الجامعة.

• “TCP / IP” هي اختصار لـ “Transmission Control Protocol/Internet Protocol”.

• “ARPAnet” هي اختصار لـ “Advanced Research Projects Agency Network”.

التطورات التي أدت إلى ARPANET

لم تكن “ARPANET” وشبكات الكمبيوتر اللاحقة المؤدية إلى الإنترنت نتاج فرد أو مؤسسة واحدة ولم يتم تشكيلها في وقت واحد، بدلاً من ذلك تم استخدام الأفكار والأعمال البحثية الأولية للعديد من الأشخاص على مدار سنوات من الزمن لتشكيل أساس “ARPANET” وبنائها لتصبح رائدة الإنترنت.

في الستينيات كانت أجهزة الكمبيوتر عبارة عن أنظمة حواسيب كبيرة، حيث كانت باهظة الثمن وكانت مملوكة فقط للشركات الكبرى والجامعات والحكومات، ويجلس المستخدمون في محطات مخصصة مثل آلات الطباعة عن بُعد ويقومون بتشغيل البرامج على الكمبيوتر الرئيسي المتصل، كما تم الاتصال بين أجهزة الكمبيوتر عبر روابط مخصصة وكانت هذه الأنظمة شديدة المركزية وعرضة للخطأ.

كان هذا في ذروة الحرب الباردة، وكان الجيش الأمريكي مهتماً بإنشاء شبكات حاسوب يمكنها الاستمرار في العمل بعد إزالة أجزاء منها وكما هو الحال في حالة الضربة النووية، وبالمثل كانت الجامعات تتطلع إلى تطوير شبكة يمكن أن تتسامح مع الأخطاء في الاتصالات غير الموثوقة ويمكن استخدامها لمشاركة البيانات وموارد الحوسبة بين المستخدمين في مواقع مختلفة.

في أوائل الستينيات من القرن الماضي طور بول باران الذي يعمل في مؤسسة الأبحاث الأمريكية “Rand Corporation” مفهوم تبديل كتلة الرسائل التكيفية الموزعة، حيث سيمكن ذلك من إرسال مجموعات صغيرة من البيانات على طول مسارات مختلفة إلى الوجهة، وأصبحت هذه الفكرة في نهاية المطاف اتصالات الحزمة التي تشكل أساس جميع اتصالات البيانات تقريباً اليوم، وفي ذلك الوقت على الرغم من ذلك لم يتم تنفيذه.

أسباب استخدام محطة طرفية واحدة لأي كمبيوتر في خوارزميات توجيه ARPAnet

ينسب فكرة “ARPANET” إلى حقيقة أنّ لديه ثلاث محطات كمبيوتر مختلفة متصلة بثلاثة أجهزة كمبيوتر كبيرة في مكتبه والتي سيحتاجها للتنقل بينها، وبدأ تطوير “ARPANET” في عام 1966م وتم تطوير العديد من المعايير، وبرنامج التحكم في الشبكة “NCP” سوف يتعامل مع الاتصال بين المضيفين ويمكن أن يدعم الأوامر الأولى، مثل “Telnet” وبروتوكول نقل الملفات “FTP” وسيستخدم تقنية تبديل الحزم للتواصل.

كما تم تطوير معالج رسائل الواجهة لتمرير الرسائل بين المضيفين، حيث يمكن اعتبار ذلك أول بوابة حزمة أو جهاز توجيه وتم تصميم أجهزة المودم وإرسالها إلى المنظمات المشاركة، كما حدثت الرسالة الأولى التي تم إرسالها عبر “ARPANET” في عام 1969م وحاول تشارلي كلاين الذي كان طالباً في جامعة كاليفورنيا لوس أنجلوس “UCLA”.

وتسجيل الدخول إلى الكمبيوتر الرئيسي في معهد ستانفورد للأبحاث “SRI”، ونجح في كتابة الحرفين L وO لكنّ الكمبيوتر تعطل عندما كتب حرف G من الأمر “LOGIN”، ولقد تمكنوا من التغلب على الانهيار الأولي وكان لديهم اتصال ناجح في نفس اليوم، كما تم إنشاء أول اتصال دائم بين “UCLA” و”SRI” في عام 1969م.

نمت “ARPANET” بسرعة في أوائل السبعينيات وانضمت العديد من الجامعات وأجهزة الكمبيوتر الحكومية إلى الشبكة خلال هذا الوقت، وفي عام 1975م تم الإعلان عن تشغيل “ARPANET” واستخدمت لتطوير المزيد من تكنولوجيا الاتصالات، ومع مرور الوقت تمت إضافة العديد من أجهزة الكمبيوتر في بلدان أخرى باستخدام روابط الأقمار الصناعية.

سرعان ما بدأ تشغيل العديد من الشبكات القائمة على الحزم بعد أن أصبحت “ARPANET” شائعة”، كما لم تتمكن هذه الشبكات المختلفة من التواصل مع بعضها البعض، وبسبب متطلبات المعدات المعيارية في الشبكات الحالية، لذلك تم تطوير “TCP / IP” كبروتوكول لتمكين الاتصال بين الشبكات المختلفة وتم تشغيله لأول مرة في عام 1977م.

• “FTP” هي اختصار لـ “File transfer protocol”.

• “Telnet” هي اختصار لـ “TErminaL NETwork”.

• “NCP” هي اختصار لـ “Network Control Program”.

خصائص خوارزميات توجيه ARPAnet

• مكّن بروتوكول “TCP / IP” شبكة مترابطة من الشبكات وهي التقنية الأساسية للإنترنت، وفي عام 1983م، حل “TCP / IP” محل “NCP” باعتباره تقنية تبديل الحزمة الأساسية لـ “ARPANET”.

• في عام 1983م تم تقسيم “ARPANET” إلى شبكتين بين الاستخدام العسكري والمدني، كما تم استخدام كلمة إنترنت لأول مرة لوصف مزيج هاتين الشبكتين.

• تضاءلت أهمية “ARPANET”، حيث أصبحت الشبكات الأخرى أكثر هيمنة في منتصف الثمانينيات.

• حلت شبكة مؤسسة العلوم الوطنية محل “ARPANET” باعتبارها العمود الفقري للإنترنت في عام 1986م.

• كما بدأ مزودو الشبكات التجارية وغيرهم من مزودي الشبكات العمل خلال هذا الوقت.

• تم إغلاق “ARPANET” في عام 1989م وأخيراً تم إيقاف تشغيلها في عام 1990م.

• إنّه في الأساس نوع من “WAN“.

• استخدمت مفهوم شبكة تبديل الحزم.

• استخدمت معالجات رسائل الواجهة “IMPs” للشبكات الفرعية.

• تم تقسيم برنامج “ARPANETs” إلى جزأين، هما مضيف وشبكة فرعية.

ملاحظة:“IMP” هي اختصار لـ “Interface Message Processor”.

ملاحظة:“WAN” هي اختصار لـ “Wide Area Network”.

ملاحظة:“NCP” هي اختصار لـ “Network Control Program”.

مبدأ عمل خوارزميات توجيه ARPAnet

تقف “ARPANET” كنقطة تغيير رئيسية في تطوير تكنولوجيا الكمبيوتر، حيث تم تطوير العديد من تقنيات الإنترنت الأساسية لأول مرة على أو من أجل “ARPANET”، وكانت بروتوكولات “Telnet” و”FTP” من أوائل البروتوكولات المستخدمة على “ARPANET”، ولا تزال قيد الاستخدام حتى اليوم.

تم تطوير “TCP / IP” عليه، حيث تم إرسال أول بريد إلكتروني للشبكة في عام 1971م عبر “ARPANET” وكما استضاف ما يعتبر أول بريد إلكتروني تسويقي غير مرغوب فيه في عام 1978م، وكما أدت ARPANET إلى ظهور العديد من أوائل الشبكات الأخرى، وأصبحت خوادم القوائم شبكات اجتماعية مبكرة وتم تطوير بروتوكولات الاتصال الصوتي المبكرة عليه، كما تم تطوير حماية كلمة المرور وتشفير البيانات للاستخدام عبر “ARPANET”.

مزايا خوارزميات توجيه ARPAnet

• تم تصميم “ARPANET” للخدمة حتى في حالة الهجوم النووي.

• تم استخدامه للتعاون من خلال رسائل البريد الإلكتروني.

• لقد أحدث تقدماً في نقل الملفات الهامة وبيانات الدفاع.

عيوب خوارزميات توجيه ARPAnet

• أدت زيادة عدد اتصالات “LAN” إلى صعوبة التعامل.

• كانت غير قادرة على مواكبة التقدم في التكنولوجيا.

ملاحظة:“LAN” هي اختصار لـ “Local Area Network”.