ARPAnet: Historia de los inicios de Internet, DARPA, RFC y otros protocolos de Red

Cada marzo, julio y noviembre, se nos recuerda que Internet no es la tecnología madura y estable que parece ser. Dependemos de Internet como una herramienta esencial para nuestra vida económica, social, educativa y política. Pero cuando el Grupo de Trabajo de Ingeniería de Internet se reúne cada cuatro meses en una conferencia abierta que salta de continente en continente, más de 1.000 personas de todo el mundo se reúnen con el cambio en la mente.

Su visión de la red global que comparte toda la humanidad es dinámica, evoluciona y mejora continuamente. Sus esfuerzos se combinan con las contribuciones de otras muchas personas para garantizar que Internet siempre funcione, pero nunca se acabe, nunca se complete.

La rápida pero ordenada evolución de Internet es aún más notable si se tiene en cuenta la forma tan inusual en que se produce: sin una empresa, un gobierno o un consejo de administración a cargo. Nada en la tecnología de las comunicaciones digitales sugiere que deba organizarse por sí misma o, en todo caso, que sea fundamentalmente fiable.

¿Cuál es el origen de Internet?

Disfrutamos de una Internet que es ambas cosas a la vez porque varias generaciones de desarrolladores de redes han adoptado un principio y un proceso que han sido bastante raros en la historia de la tecnología. El principio es que los protocolos que rigen la comunicación de los dispositivos conectados a Internet deben ser abiertos, ampliables y robustos. Y el proceso que inventa y perfecciona esos protocolos exige colaboración y un amplio grado de consenso entre todos los que se preocupan por participar.

Aquellas personas que formaron parte del pequeño equipo que adoptó deliberadamente un proceso colaborativo y basado en el consenso para desarrollar los protocolos de ARPANET, predecesora de Internet, se sorprenden gratamente al ver la persistencia y el éxito de esas ideas, incluso cuando la red física ha evolucionado desde las líneas telefónicas de 50 kilobits por segundo de mediados de la década de 1960 hasta las conexiones de fibra óptica, 5G, conexiones por satélite y cables submarinos de Internet que disfrutamos hoy en día.

Por supuesto, la tecnología avanza. Ninguno de los equipos informáticos o de comunicación que se utilizaron para construir la ARPANET son hoy partes cruciales de Internet. Pero hay un sistema tecnológico que ha permanecido en uso constante desde 1969: el humilde RFC, que se inventó para gestionar el propio cambio en aquellos primeros días.

DARPA y cómo se empieza a gestar una idea

La ARPANET era mucho más sencilla que Internet porque era una única red, no una red de redes. Pero en 1966, cuando la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa (DARPA) del Pentágono empezó a planificar la idea de conectar entre sí tipos de ordenadores completamente diferentes en una docena o más de universidades de investigación desde California hasta Massachusetts, el proyecto parecía bastante ambicioso.

Se necesitaron dos años para crear el diseño básico, que consistía en una subred inicial que intercambiaría paquetes de datos a través de líneas telefónicas dedicadas que conectarían ordenadores en sólo cuatro lugares:

• El campus de Santa Bárbara
• El campus de Los Ángeles de la Universidad de California
• El Instituto de Investigación de Stanford (SRI) en Menlo Park, California
• La Universidad de Utah en Salt Lake City

En cada lugar, un router (los llamamos IMP, por las siglas en inglés de Procesadores de Mensajes de Interfaz) troceaba los bloques de bits salientes en paquetes más pequeños. Los IMPs también recomponían los paquetes entrantes de ordenadores lejanos en bloques que el ordenador “anfitrión” local podía procesar.

En el tumultuoso verano de 1968, Steve Crocker era un estudiante de posgrado que pasaba unos meses en el departamento de ciencias de la computación de la UCLA, allí estudiaba, Vint Cerf. Como muchos otros en el campo, Steve estaba mucho más interesado en la inteligencia artificial y los gráficos por ordenador que en las redes. De hecho, algunos investigadores principales de fuera de los cuatro primeros sitios consideraron inicialmente el proyecto ARPANET como una intrusión más que como una oportunidad.

Cuando ARPA invitó a cada una de las cuatro sedes piloto a enviar a dos personas a una reunión inicial en Santa Bárbara a finales de agosto, Vint y Steve fueron en coche desde UCLA y descubrieron que todos los demás asistentes eran también estudiantes de posgrado o miembros del personal. No había acudido ningún profesor.

Casi ninguno de ellos había conocido, y mucho menos trabajado, con nadie de los otros lugares anteriormente. Pero todos habían trabajado en sistemas de tiempo compartido, que repartían trozos de tiempo de procesamiento en ordenadores centrales a una serie de usuarios conectados a distancia, por lo que todos tenían la sensación de que se podían hacer cosas interesantes conectando ordenadores distantes y haciendo que sus aplicaciones interactuaran entre sí.

De hecho, esperaban que la interconexión de ordenadores de propósito general sería tan útil que acabaría por extenderse hasta incluir prácticamente todos los ordenadores. Pero, desde luego, no preveían cómo esa reunión pondría en marcha un proceso de colaboración que convertiría esta pequeña red en una pieza fundamental de la infraestructura mundial.

Después de conocerse en Santa Bárbara, organizaron reuniones de seguimiento en cada uno de los otros sitios para que todos tuvieran una visión común de cómo sería esta red ecléctica. El ordenador SDS Sigma 7 de UCLA se conectaría a un DEC PDP-10 en Utah, a un IBM System/360 en Santa Bárbara y a un SDS 940 en el SRI.

Serían un equipo distribuido, escribiendo software que tendría que funcionar en una colección diversa de máquinas y sistemas operativos, algunos de los cuales ni siquiera utilizaban el mismo número de bits para representar caracteres. Adoptando el nombre del comité de profesores designado por ARPA que les habían asignado este proyecto, se llamaron Grupo de Trabajo de Redes.

Sentando las bases de Internet

Durante el otoño de 1968 y el invierno de 1969, sólo se dispusieron de unos pocos meses para completar el trabajo teórico sobre la arquitectura general de los protocolos, mientras se esperaba que la empresa de I+D Bolt, Beranek and Newman (BBN) construyera los IMP en Cambridge, Massachusetts.

A través de reuniones periódicas, surgió una visión más amplia, formada por tres ideas:

En primer lugar, ver el potencial de muchos servicios de red con diferentes programas de aplicación que podrían intercambiar mensajes a través de la red, e incluso controlar de forma remota y ejecutando las subrutinas de los demás.

En segundo lugar, los servicios de red debían ser ampliables. Los sistemas de tiempo compartido habían demostrado que se podía ofrecer un nuevo servicio simplemente escribiendo un programa y dejando que otros lo utilizaran. La red debía tener una capacidad similar.

Por último, la red sería más útil si fuera agnóstica respecto al hardware de sus anfitriones. Cualquier software debería ser compatible con cualquier máquina sin ningún tipo de problemas, independientemente de su longitud de palabras, juego de caracteres, conjunto de instrucciones o arquitectura.

Cuando el Grupo de Trabajo de la Red se reunió en Utah en marzo de 1969, se repartieron tareas de redacción para dejar por escrito estas 3 ideas anteriormente mencionadas. Hasta que la red funcionara se creó un protocolo de correo electrónico, para compartir los memorandos del equipo a través del correo de Estados Unidos. Para que el proceso fuera lo más fácil y eficiente posible, se llevaba una lista numerada de los documentos en circulación, y los autores enviaban por correo copias de los Emails que escribían a todos los demás.

El grupo de estudiantes de posgrado se abrió camino en la oscuridad. Ni siquiera tenían un líder. Seguro que en algún momento los “verdaderos expertos” (probablemente de alguna institución de renombre del noreste o de Washington D.C.) tomarían el cargo.

El protocolo RFC, mucho más importante de lo que parece

La primera tanda de RFC llegó en abril de 1969. La que posiblemente fue una de las mejores ideas iniciales no se detalló en estas RFC, sino que sólo estaba implícita en ellas: el consenso de estructurar los protocolos en capas, de modo que un protocolo pudiera basarse en otro si se deseaba y que los programadores pudieran escribir software que aprovechara cualquier nivel de protocolos que se ajustara mejor a sus necesidades.

Empezamos por la capa inferior, la base. Steve Crocker escribió el RFC 1 y Duvall el RFC 2. Juntos, estos dos primeros memorandos describían las conexiones básicas de streaming entre hosts. Mantuvieron esta capa simple: fácil de definir y fácil de implementar. Sobre ella se podían construir conexiones de terminal interactivas (como Telnet), mecanismos de transferencia de archivos (como FTP) y otras aplicaciones aún por definir (como el correo electrónico).

Ese era el plan, aunque resultó ser más difícil de lo esperado…

El puñado de RFC (Request for Comments) que hicieron circular a principios de 1969 plasmó las ideas sobre los protocolos de red, pero el trabajo comenzó realmente en serio ese septiembre y octubre de 1969, cuando llegaron los primeros IMP a la universidad UCLA y luego al SRI. Solo dos fueron suficientes para empezar a experimentar. Duvall, en el SRI, y Charley Kline, prepararon un software que permitía a un usuario de la máquina conectarse a la del SRI.

En la tarde del 29 de octubre de 1969, Charley lo intentó sin éxito. Tras una rápida solución a un pequeño fallo en el software del SRI, se logró una conexión exitosa esa misma noche. El software era adecuado para conectar la universidad UCLA al SRI, pero no era lo suficientemente general para conectar todas las máquinas que eventualmente se conectarían a ARPANET. Había que seguir trabajando…

En febrero de 1970, había un protocolo básico de comunicación de host a host que funcionaba lo suficientemente bien como para presentarlo en la Joint Computer Conference de esa primavera en Atlantic City. En unos pocos meses más, el protocolo era lo suficientemente sólido como para cambiar la atención hacia dos protocolos de la capa de aplicación, Telnet y FTP.

En lugar de escribir programas monolíticos que se ejecutaran en cada ordenador, como algunos de los jefes de equipo habían previsto en un principio, se ciñeron a que los protocolos debían basarse unos en otros para que el sistema siguiera siendo abierto y ampliable. Diseñar Telnet y FTP para que se comunicaran a través del protocolo de host a host garantizaba que pudieran actualizarse independientemente del sistema base.

En octubre de 1971, estaban preparados para poner a prueba ARPANET. Se reunieron en el MIT para realizar una prueba completa (lo llamaron “el bake-off”), se comprobó que cada host podía conectarse con todos los demás. Fue un momento de orgullo para todo el equipo, así como un hito que el Grupo de Trabajo de la Red se había fijado desde un principio.

El correo electrónico comienza a tomar forma

Pero aún quedaba mucho por hacer. La red había crecido hasta conectar 23 hosts en 15 sitios distintos. Un año más tarde, en 1972 en una gran conferencia de comunicaciones en Washington, D.C., se hizo una demostración pública de ARPANET en el salón de un hotel. Los visitantes podían sentarse en cualquiera de los terminales y conectarse a ordenadores de todo Estados Unidos.

Año tras año, el grupo siguió produciendo RFC con observaciones, sugerencias de cambios y posibles extensiones de ARPANET y sus protocolos. El correo electrónico fue una de esas primeras adiciones. Comenzó como un caso especializado de transferencia de archivos, pero más tarde se convirtió en un protocolo independiente (Simple Mail Transfer Protocol, o SMTP, RFC 788, publicado en 1981). El correo electrónico se convirtió en el uso dominante de ARPANET.

El correo electrónico también afectó directamente al propio equipo de trabajo, ya que permitió al grupo hacer circular las RFC más rápidamente y a un grupo mucho más amplio de colaboradores. Había comenzado un ciclo virtuoso: Cada nueva función permitía a los programadores crear otras nuevas con mayor facilidad.

Nacen nuevos protocolos de Internet

El desarrollo de protocolos floreció. Los protocolos TCP e IP sustituyeron y mejoraron en gran medida el protocolo host-to-host y sentaron las bases de Internet. El proceso RFC condujo a la adopción del Sistema de Nombres de Dominio (DNS, RFC 1035, publicado en 1987), el Protocolo Simple de Gestión de Redes (SNMP, RFC 1157, 1990) y el Protocolo de Transferencia de Hipertexto (HTTP, RFC 1945, 1996).

Con el tiempo, el proceso de desarrollo evolucionó junto con la tecnología y la creciente importancia de Internet en la comunicación y el comercio internacionales. En 1979, Vint Cerf, por entonces director de programas en DARPA, creó el Consejo de Control de la Configuración de Internet, que acabó dando lugar al Grupo de Trabajo de Ingeniería de Internet.

Este grupo de trabajo continúa la labor que originalmente realizó el Grupo de Trabajo de la Red. Sus miembros siguen debatiendo sobre los problemas a los que se enfrenta la red, las modificaciones que podrían ser necesarias en los protocolos existentes y los nuevos protocolos que podrían ser útiles. Y siguen publicando las especificaciones de los protocolos como documentos con la etiqueta “Request for Comments” (RFC).

La idea central de la mejora continua por consenso entre una coalición de voluntarios sigue viva en la cultura de Internet.

Las ideas sobre nuevos protocolos y cambios en los mismos se difunden ahora a través de listas de correo electrónico dedicadas a temas específicos de protocolo, conocidas como grupos de trabajo. En la actualidad hay un centenar de estos grupos. Cuando se reúnen en las conferencias trianuales, los organizadores siguen sin hacer votaciones: Piden a los participantes que comenten si están de acuerdo con una idea, y luego la discuten en la sala. Las decisiones formales se toman tras un intercambio posterior por correo electrónico.

Los borradores de las especificaciones de los protocolos se distribuyen como “borradores de Internet“, que se destinan a un debate que desemboca en una RFC. Un debate iniciado recientemente sobre un nuevo software de red que permita la comunicación cuántica en Internet, por ejemplo, se recoge en un borrador de Internet de tipo RFC.

Y en un giro irónico, la especificación de este o cualquier otro nuevo protocolo sólo aparecerá en una solicitud de comentarios después de haber sido aprobada para su adopción formal y publicada. En ese momento, ya no se solicitan comentarios.

Si bien no existen una fecha concreta para celebrar el aniversario de Internet, muchos lo datan el 29 de octubre de 1969, a las 22:30 horas. Hemos relatado esta pequeña historia de los inicios y evolución de como se creó la red de redes, puede hacernos una idea de como empezó todo y como ha ido creciendo en consenso por muchos colaboradores que mantienen, administran y proponen mejoras para que Internet siga creciendo a la par que la tecnología crece.