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NPLネットワーク、またはNPLデータ通信ネットワークは、ロンドンの国立物理研究所（NPL）が運用していたローカルエリアコンピュータネットワークであり、パケット交換の概念を先駆的に導入した。
ドナルド・デイヴィスが1965年に考案した設計に基づき、1966年に開発作業が開始されました。1968年に建設が始まり、ネットワークの最初のバージョンであるMark Iの一部が1969年初頭に稼働し、1970年1月に完全稼働しました。Mark IIバージョンは1973年から1986年まで稼働しました。NPLネットワークは、パケット交換方式を実装した最初のコンピュータネットワークであり、高速リンクを使用した最初のネットワークでもありました。そのオリジナルの設計は、ARPANETやCYCLADESネットワークで実装された革新技術とともに、現代のインターネットの技術的基盤を築きました。
1965年、後にNPLコンピュータサイエンス部門の責任者に任命されたドナルド・デイヴィスは、 「オンラインデータ処理のための国家通信サービスの開発に関する提案」の中で、パケット交換に基づく英国の商用国家データネットワークを提案した。[ 1 ] [ 2 ]翌年、彼は「オンラインデータ処理のための国家通信サービスの開発に関する提案」の中で、そのアイデアを改良した。[ 3 ] [ 4 ]この設計は、今日ルーターとして知られる「インターフェースコンピュータ」の概念を初めて記述したものであった。[ 5 ]
1967 年、ロジャー・スカントルベリーは「遠隔端末で迅速な応答を提供するコンピュータのためのデジタル通信ネットワーク」と題する提案書を文書化し、オペレーティングシステム原理シンポジウムで発表した。この設計では、階層構造を持つネットワークを介して信号(パケット) を送信することになっていた。「ローカル ネットワーク」は、複数のユーザ システム (タイム シェアリングコンピュータや他のユーザ) 間での多重化と「高レベル ネットワーク」との通信を担当するインターフェース コンピュータで構築されることが提案された。後者は、メガ ビット レート回線 ( 1.544 Mbit/s の回線速度で動作するT1リンク) で接続された「スイッチング ノード」で構築される。 [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]会議後のスカントルベリーの報告書では、「現時点では、NPL の論文のアイデアは、米国で提案されているどのアイデアよりも進んでいるように思われる」と述べている。[ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]
パケット交換の最初の理論的基礎は、RANDのPaul Baranの研究であり、データは小さなチャンクで送信され、中間ネットワーク ノード間でストア アンド フォワード技術に似た方法で独立してルーティングされました。 [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ] Davies は 1965 年に独立して同じモデルに到達し、それをパケット交換と名付けました。[ 16 ]彼は NPL の言語学者に相談した後、「パケット」という用語を選択しました。これは、妥協することなく英語以外の言語に翻訳できるからです。[ 17 ] 1968 年 7 月、NPL は、ロンドンのロイヤル フェスティバル ホールでReal Time Clubが主催したイベントで、実際のネットワークとシミュレーション ネットワークのデモンストレーションを行いました。 [ 18 ] Davies は、1968 年 8 月 5 日にエジンバラのIFIP会議でパケット交換の最初の公開プレゼンテーションを行いました。[ 19 ]
デイヴィスの独創的なアイデアは、世界中の他の研究に影響を与えた。[ 7 ] [ 20 ] [ 21 ]ラリー・ロバーツは、これらの概念をARPANETの設計に組み込んだ。[ 22 ] [ 23 ] [ 24 ] NPLネットワークは当初、768 kbit/sの回線速度を提案した。[ 25 ]これに影響され、ARPANETの計画された回線速度は2.4 kbit/sから50 kbit/sにアップグレードされ、同様のパケット形式が採用された。[ 26 ] [ 27 ] フランスのルイ・プーザンのCYCLADESプロジェクトも、デイヴィスの研究に影響を受けた。 [ 28 ]これらのネットワークは、現代のインターネットの技術的基盤を築いた。[ 29 ] [ 30 ] [ 31 ]
1966 年後半から[ 32 ]デイビスは、副官のデレク・バーバーに、NPL のニーズを満たすローカル エリア ネットワークを構築し、パケット スイッチングの実現可能性を証明するチームを設立するよう指示した。チームのメンバーは以下の通り: [ 18 ] [ 32 ] [ 33 ] [ 34 ] [ 35 ] [ 36 ]
チームは1967年を通して、広域ネットワークとローカルエリアネットワークの設計コンセプトを作成し、その技術を実証した。ローカルエリアネットワークの構築は1968年にHoneywell 516ノードを使用して開始された。[ 37 ] [ 38 ] NPLチームはDDP516入出力コントローラの適応に関してHoneywellと連携し、 [ 32 ]翌年、ARPANETは同じコンピュータをインターフェースメッセージプロセッサ（IMP）として選択した。[ 39 ]
ネットワークの最初のバージョンである Mark I NPL ネットワークの要素は、1969 年初頭 (ARPANET が最初のノードを設置する前) に運用を開始しました。[ 7 ] [ 40 ] [ 41 ] [ 42 ]ネットワークは 1970 年 1 月に完全に運用されました。[ 7 ]ローカル エリアの NPL ネットワークとそれに続く米国の広域ARPANET は、パケット スイッチングを実装した最初の 2 つのコンピュータ ネットワークでした。 [ 43 ] [ 44 ] [ 45 ]このネットワークは高速リンクを使用しており、これはコンピュータ ネットワークとしては初めてのことでした。[ 46 ] [ 33 ] [ 47 ]
NPLネットワークはその後、1976年に郵便局実験パケット交換サービス（EPSS）や欧州情報ネットワーク（EIN）などの他のネットワークと相互接続された。 [ 7 ]
1976年には、12台のコンピュータと75台の端末装置が接続されました。[ 48 ]翌年には、約30台のコンピュータ、30台の周辺機器、100台のVDU端末がNPLネットワークを介して相互に通信できるようになりました。[ 49 ]このネットワークは1986年まで運用されました。[ 37 ]
現代のデータ通信の文脈でプロトコルという用語が初めて使用されたのは、1967 年 4 月に Roger Scantlebury と Keith Bartlett によって書かれた「NPL データ通信ネットワークで使用するためのプロトコル」というタイトルの覚書です。 [ 33 ] [ 50 ] [ 51 ] [ 52 ] Bartlett による 1968 年のさらなる出版物では、交互ビット プロトコルの概念(後に ARPANET と EIN で使用)が導入され、 [ 53 ] [ 54 ] 10 年後に登場した7 層OSI モデルの下位レベルにほぼ対応する3 レベルのデータ伝送の必要性が説明されました。 [ 55 ]
1973年から運用されていたMark IIバージョンは、このような「階層型」プロトコルアーキテクチャを採用していた。[ 7 ] [ 56 ]
NPLチームはプロトコル検証の概念も導入した。[ 33 ]プロトコル検証は、1978年11月のIEEE論文集のパケット交換に関する特別号で議論された。[ 57 ]
NPLチームはまた、データグラムとネットワークの輻輳を研究し、広域パケットネットワークのパフォーマンスに関するシミュレーション作業も実施した。この作業は、英国の大部分にデータ通信機能を提供できる規模のネットワークを調査するために実施された[ 7 ] [ 28 ] [ 58 ] [ 59 ] [ 60 ] 。
デイビスは、等数式と呼ばれる適応型の混雑制御方法を提案した。[ 32 ] [ 61 ] [ 62 ] [ 63 ] [ 64 ]
NPLネットワークは1970年代を通じてインターネットワーキング研究のテストベッドでした。 [ 65 ]デイビス、スカントルベリー、バーバーは1972年に結成された国際ネットワークワーキンググループ（INWG）の活動的なメンバーでした。 [ 66 ] [ 67 ] [ 68 ]ヴィント・サーフとボブ・カーンは、1974年の論文「パケットネットワーク相互通信のためのプロトコル」でデイビスとスカントルベリーに謝意を表しており、この論文はDARPAによって現代のインターネットで使用されるインターネットプロトコルスイートに発展しました。[ 69 ]
バーバーは欧州の COST 11 プロジェクトのディレクターに任命され、欧州情報ネットワーク(EIN) で主導的な役割を果たした。[ 70 ]スカントルベリーは英国の技術貢献を主導し、ドナルド・デイビスに直接報告した。[ 33 ] [ 66 ] [ 71 ] [ 72 ] EIN プロトコルは INWG およびX.25プロトコルの立ち上げに役立った。[ 54 ] [ 73 ] [ 74 ] INWG は1975/6 年に国際的なエンドツーエンド プロトコルを提案したが、[ 75 ]これは広く採用されなかった。[ 76 ] [ 77 ]バーバーは 1976 年に INWG の議長になった。[ 66 ]彼は EIN 用のメール プロトコルを提案し、実装した。[ 78 ]
NPLは、インターネットワーキングにおける「基本的なジレンマ」、すなわち、共通のホストプロトコルを使用するように設計されていない既存のネットワークを再構築するには、共通のホストプロトコルが必要になるという問題を調査した。NPLは、2つの異なるホストプロトコル間で変換を行うことで欧州情報ネットワークに接続し、郵便局実験パケット交換サービスへのNPLの接続では、両方のネットワークで共通のホストプロトコルを使用した。この研究により、共通のホストプロトコルを確立する方が信頼性が高く効率的であることが確認された。[ 79 ]
デイヴィスとバーバーは、1973 年に『コンピュータのための通信ネットワーク』 、 1979 年に『コンピュータネットワークとそのプロトコル』を出版した。 [ 80 ] [ 81 ] [ 82 ]彼らは 1975 年のデータ通信シンポジウムで、データグラムと仮想回線の間の「アクセス標準をめぐる戦い」について講演し、バーバーは「新興のパブリックパケット交換通信ネットワークの標準アクセスインターフェイスの欠如が、ユーザーにとって『ある種の怪物』を生み出している」と述べた。[ 83 ]長期間にわたり、ネットワークエンジニアリングコミュニティは、一般にプロトコル戦争として知られる競合するプロトコルスイートの実装をめぐって二分された。どのタイプのプロトコルが最良かつ最も堅牢なコンピュータネットワークをもたらすかは不明であった。[ 84 ]
デレク・バーバーは1980年にインターネット設計に関する議論に参加した。[ 85 ]
デレク・バーバーはネットワークメールプロトコルを提案し、 1979年にEINに実装した。これは電子メールのための最初のヨーロッパのプロトコルである。[ 86 ] [ 87 ] [注1 ]ジョン・ポステルは、インターネット実験ノートシリーズに掲載されたインターネット電子メールに関する最初の論文でバーバーの研究を参照した。[ 89 ]
デイヴィスが後にNPLで行った研究は、コンピュータネットワークのデータセキュリティに焦点を当てていた。[ 90 ]
NPLで研究・開発されたパケット交換、高速ルータ、階層型通信プロトコル、階層型コンピュータネットワーク、エンドツーエンド原則の本質といった概念は、インターネットを含む現代のコンピュータネットワークにおけるデータ通信の基礎となった。[ 91 ] [ 92 ] [ 93 ] [ 94 ] [ 95 ]
NPLやRANDのポール・バランの設計を除けば、DARPAが最も重要な組織的勢力であり、当時他の多くのネットワーク設計が比較または模倣された最初の広域パケット交換ネットワークであるARPANETを作成した。[ 96 ] ARPANETのルーティング、フロー制御、ソフトウェア設計、ネットワーク制御は、 Bolt Beranek & Newmanで働くIMPチームによって独自に開発された。[ 97 ] [ 24 ]フランスのIRIAのルイ・プーザンによって設計されたCYCLADESネットワークは、ドナルド・デイビスの研究に基づいて構築され、ARPANET設計の重要な改良の先駆けとなった。[ 98 ] [ 99 ]
さらに、一部の人々の見解では、インターネットワーキング[100]、特にTCP/IP（DARPAが後援）の研究開発が、インターネットの真の始まりを示している。[ 39 ] [ 101 ] [ 102 ] TCP/IPの採用とインターネットの初期のガバナンスもDARPAによって促進された。
NPLは、ブレッチリー・パークにある国立コンピューティング博物館に2009年に開設された「インターネットの技術」に関するギャラリーを後援している。[ 36 ]
1965年11月10日付の最初の草稿[5]で、Daviesは、自身の新しい通信サービスの今日の「キラーアプリ」を次のように予測した。「最大のトラフィックは、人々が買い物などの日常的な目的でこの手段を使用した場合にのみ発生するだろう...あらゆる種類の商品の問い合わせや注文を行う人々がトラフィックの大部分を占めるだろう...我々が想定しているようなサービスの成長により、電話のビジネス利用は減少するかもしれない。」
その後、1966 年 6 月に、デイビスは 2 番目の内部文書「デジタル通信ネットワークの提案」を執筆し、その中で、ユーザーが送信したいメッセージの小さな部分である「パケット」という言葉を作り出し、また、ユーザー機器とパケット ネットワークの間に位置する「インターフェース コンピュータ」の概念も導入しました。
ポール・バランとドナルド・デイビスは、それぞれの原著論文で T1 トランクの使用を予見していた。
ネットワークは、私たちが説明するタイプのネットワークが存在しないため、既存の電信技術を使用して実装されています。現時点では、NPLの論文のアイデアは、米国で提案されているどのアイデアよりも進んでいるようです。
ポール・バランという人物を誰も知らなかったため、システムを機能させる方法について全く見当がつかなかったのだ。そして、それを教えてくれたのはイギリスの組織だった。
た。私のメモには、最初はラリーは懐疑的だったが、そこにいた他の何人かがロジャーに賛同し、最終的にラリーは数の多さに圧倒されたと書かれている。
ランド研究所の[ポール・バラン]が書いた論文があり、それはある意味で、音声ネットワークや音声ネットワークにおけるパケット交換を予見していた。
[Scantleburyはこう述べた] 明らかにドナルドとポール・バランは、目的は異なれど、似たようなアイデアに独自にたどり着いていた。ポールは耐障害性の高い音声/テレックスネットワークのため、我々は高速コンピュータネットワークのためである。
{{cite journal}}: CS1 maint: 複数の名前: 著者リスト (リンク)ほぼすべての点で、1965 年後半に開発されたデイビスの元の提案は、今日構築されている実際のネットワークと似ていました。
1967年のガトリンバーグ論文はARPAnetの開発に影響を与え、そうでなければ拡張性の低い技術で構築されていたかもしれない。... Daviesはパケット交換について講演するために日本に招かれた。
1965年、デイヴィスは「パケット交換」と名付けた形で、コンピュータ通信の新しい概念を開拓した。…ARPAネットワーク（ArpaNet）の設計は、この技術を採用するために完全に変更された。「設計上の欠陥」。ワシントン・ポスト。2015年5月30日。
インターネットは、メッセージをチャンクに分割し、ネットワークを介して一連の送信で送信し、宛先のコンピュータで迅速かつ効率的に再構成できるという大きなアイデアから生まれた。歴史家は、ウェールズの科学者ドナルド・W・デイヴィスとアメリカのエンジニア、ポール・バランに先駆的な洞察を与えている。...最も重要な組織的勢力は、ペンタゴンの高等研究計画局（ARPA）だった。ARPAが画期的なコンピュータネットワークの作業を開始すると、同局は国内トップの大学に所属する科学者を募集した。
NPLデータネットワークの取り組みはARPANETの設計に根本的な影響をほとんど与えなかったようだ。標準ネットワークインターフェース、ルーティングアルゴリズム、スイッチングノードのソフトウェア構造といったNPLデータネットワーク設計の主要な側面は、ARPANETの設計者によってほとんど無視された。しかしながら、より根本的なものではない多くの点で、NPLデータネットワークがARPANETの設計と進化に影響を与えたことは疑いの余地がない。
NPLネットワークとARPANETに加え、学術研究実験ネットワークであるCYCLADESも、コンピュータネットワーク技術の発展において重要な役割を果たした。
オリジナルのARPANET設計では、データの完全性はIMPのストアアンドフォワード機能の一部となっていたが、Cycladesのエンドツーエンドプロトコルはネットワークのパケット交換操作を大幅に簡素化した。...そのアイデアは、Cycladesからいくつかの原則を採用し、ARPANETモデルを反転させて国際的な差異を最小限に抑えることだった。
/IP インターネットに先行する 2 つの重要なパケット ネットワーク: ARPANET と CYCLADES。インターネットの設計者は、これらのシステム、特に CYCLADES から多大な影響を受けた...最初のエンドツーエンドの研究ネットワークは CYCLA DES であり、フランスの IRIA の Louis Pouzin が BBN の Dave Walden と Alex McKenzie の支援を受けて設計し、1972 年から展開された。
データ通信の文脈で「プロトコル」という用語が印刷物で初めて使用された例... 次のハードウェアタスクは、端末装置と交換コンピュータ間のインターフェースの詳細設計と、高速回線を介したデータパケットの信頼性の高い伝送を確保するための配置であった。
このシステムは1969年初頭に初めて稼働した。
レナード・クラインロック：ドナルド・デイヴィスは…ARPAより先にシングルノード・パケットスイッチを作った。
最初のパケット交換ネットワークは、英国の国立物理研究所で実装されました。1969 年に、ARPANET がすぐにそれに続きました。
ネットワークは1960年代後半に数メガビットの速度で動作し、当時としてはどのネットワークよりも高速だった。
パケット交換と高速リンクを使用した世界初のデジタルローカルネットワークでした。
Paul Baran ... はルーティング手順と敵対的な環境における分散通信システムの生存性に焦点を当てましたが、現在私たちが理解しているような形でのリソース共有の必要性には重点を置いていませんでした。実際、ソフトウェアスイッチの概念は彼の研究には存在しませんでした。
カーンは次のように回想している。「...ポール・バランの貢献...彼が書いたものを見ると、彼は低コストの電子機器であるスイッチについて話していた。これらの場所に強力なコンピュータを置くという考えは、費用対効果が高いとはまだ考えていなかった。そのため、コンピュータスイッチの概念は存在しなかった。プロトコルの概念全体が当時存在しなかった。そして、コンピュータ間の通信という考えは、実際には二次的な関心事だった。」
実現可能性調査は、キューイング理論を適用してネットワーク全体のパフォーマンスを調査する試みで継続されました。これは扱いにくいことが判明したため、すぐにシミュレーションに切り替えました。
ロジャー・スカントルベリーは主要人物の一人でした。そして、少なくとも情報システム部門の責任者か何かだったドナルド・デイヴィスが運営していました。当時、私は間違いなくNPLと多くの交流がありました。彼らは実際にICCC 72に来ており、現在Datacommと呼ばれているものの以前の会議にも来ていました。その最初の形態は、コンピュータ通信ネットワークの分析と最適化に関する長いタイトルでした。これは1969年後半に始まったと思います。最初の会議がジョージア州パインヒルで開催されました。私はその会議には行きませんでしたが、スタンフォード大学で開催された次の会議には行きました。そこでスカントルベリーに初めて会ったと思います。その後、彼との交流がさらに増えました。私はIFIPやINWGの理由で、かなり定期的にイギリスを訪れるようになりました。
著者らは、国際ネットワークプロトコルの初期段階の議論において有益なコメントをくださった多くの同僚、特に R. Metcalfe、R. Scantlebury、D. Walden、H. Zimmerman、断片化とアカウンティングの問題について建設的なコメントをくださった D. Davies と L. Pouzin、およびアソシエーションの作成と破棄についてコメントをくださった S. Crocker に感謝いたします。
私は実際に、英国郵政省のジョン・ウェドレイクとフランス PTT の [レミ・デプレ] の最初の会合を設定し、それが X25 につながりました。EIN の仮想通話に問題があったので、この会合を招集し、それが最終的に X25 につながりました。
つまり、実際にそれが機能し始めて電子メールの送信を開始したとき、それは私たちが最初に始めたことの1つでした。私はおそらく、1974年にこの国で最初に電子メールを送信した人の1人だったでしょう。
デイヴィスによるパケット交換の発明とコンピュータ通信ネットワークの設計は、インターネットにつながる発展の礎となった。
それはつまり、イギリスがインターネットを発明したということでしょうか？「イエスでもありノーでもあります」とスカントルベリー氏は答えた。「確かに、インターネットの基盤となる技術であるパケット交換は、我々が発明しました。」
インターネットは大きなアイデアから生まれた。メッセージをチャンクに分割し、ネットワークを介して一連の送信で送信し、宛先のコンピュータで迅速かつ効率的に再構成できるというアイデアだ。歴史家は、ウェールズの科学者ドナルド・W・デイヴィスとアメリカのエンジニア、ポール・バランに先駆的な洞察力があると評価している。...最も重要な制度的勢力は、ペンタゴンの高等研究計画局（ARPA）だった。ARPAが画期的なコンピュータネットワークの開発に着手すると、同局は国内トップクラスの大学に所属する科学者を募集した。
ルーティング、フロー制御、ソフトウェア設計、ネットワーク制御など、ネットワークの内部動作の重要な側面は、フランク・ハート、ロバート・カーン、セヴェロ・オムスタイン、ウィリアム・クロウザー、デビッド・ウォルデンからなる BBN チームによって開発されました。
しかし、ARPANET自体は、出現した他のネットワークとリンクのない孤立した島になっていました。1970年代初頭までに、フランス、英国、米国の研究者たちは、ネットワーク同士を接続する方法の開発を開始しました。これは、インターネットワーキングとして知られるプロセスです。
ユニバーシティ・カレッジ・ロンドンはその後、現在私たちがインターネットと認識しているものを生み出したネットワークプロトコルのテストに協力したが、それらに関する最初の作業の多くはスタンフォードで行われた。「ドナルド・デイビスと国立物理研究所の彼のチームは、インターネットの技術インフラストラクチャを可能にしたパケット交換を開発したと主張することができるが、インターネットとなったARPANETの原動力となったのはヴィント・サーフと数人のアメリカ人だった」と、国立コンピューティング博物館の理事であるマーティン・キャンベル＝ケリー教授はコメントした。
スタンフォード大学、BBN、ユニバーシティ・カレッジ・ロンドンで同時実装を開始しました。そのため、インターネットプロトコルの開発は最初から国際的な取り組みでした。