Der Interface-Computer und der kleine Datenblock: Wie das NPL das erste Paketnetzwerk baute

Im November 1965 verfasste der Informatiker Donald Davies am National Physical Laboratory (NPL) in London einen Vorschlag für ein System zur Computerkommunikation über große Distanzen. Anstatt dedizierte Telekommunikationsleitungen über die gesamte Dauer einer Sitzung offenzuhalten, schlug Davies vor, digitale Informationen in diskrete, eigenständige Einheiten zu zerlegen. Um diesen digitalen Blöcken einen Namen zu geben, konsultierte Davies einen Sprachwissenschaftler des NPL, der ein Wort auswählen sollte, das sich nahtlos in andere Sprachen übersetzen ließe; die Wahl fiel schließlich auf das Wort „Packet“ (Paket). Seine Vorschläge aus den Jahren 1965 und 1966 beschrieben zudem einen „Interface Computer“, womit er den grundlegenden Entwurf für das schuf, was heute als Netzwerk-Router bekannt ist.

Schnelle Datenverbindungen und transatlantischer Einfluss

Im Oktober 1967 stellte Davies’ Kollege Roger Scantlebury das NPL-Konzept auf dem Symposium on Operating Systems Principles der Association for Computing Machinery vor. Das Papier beschrieb eine hierarchische Architektur, bei der lokale Interface-Computer den Datenverkehr für entfernte Terminals verwalteten und in ein übergeordnetes Netzwerk einspeisten. Dieses übergeordnete Netzwerk nutzte dedizierte Vermittlungsknoten, die über Leitungen im Megabit-Bereich verbunden waren – konkret T1-Verbindungen mit einer Übertragungsrate von 1,544 Mbit/s. Larry Roberts, der die Entwicklung des amerikanischen ARPANET-Projekts leitete, erfuhr auf der Konferenz von den Arbeiten des NPL. Dem Bericht des NPL zufolge stufte Roberts daraufhin die geplante Übertragungsgeschwindigkeit der ARPANET-Leitungen von 2,4 kbit/s auf 50 kbit/s hoch und übernahm eine entsprechende Paketstruktur.

Der Honeywell-Knoten und der Aufbau des Mark I

Um eine physische Testumgebung am NPL aufzubauen, wies Davies seinen Stellvertreter Derek Barber an, ein spezialisiertes technisches Team zusammenzustellen. Unter der Leitung von Roger Scantlebury holte die Ingenieursgruppe Keith Bartlett für die Hardwareentwicklung und Peter Wilkinson für das Softwaredesign an Bord. Der Aufbau des lokalen Netzwerks begann 1968 rund um einen Honeywell 516 als Computerknoten. Das NPL-Team arbeitete direkt mit Honeywell zusammen, um den Ein-/Ausgabe-Controller des Knotenrechners anzupassen – eine Hardwarewahl, die das ARPANET später für seine Interface Message Processors übernahm. Teile des Netzwerks Mark I NPL Network gingen Anfang 1969 in Betrieb und lieferten ein funktionierendes paketvermitteltes Netzwerk, noch bevor das ARPANET Ende 1969 seinen ersten Knoten installierte.

Protokollentwicklung und die Wurzeln der Netzwerkkopplung

Neben der Netzwerk-Hardware entwickelte das Team grundlegende Konzepte für Regeln der Netzwerkkommunikation. In einem internen Memorandum vom April 1967 mit dem Titel „A Protocol for Use in the NPL Data Communications Network“ führten Roger Scantlebury und Keith Bartlett den Begriff „Protokoll“ in seinem modernen datentechnischen Kontext ein. Bartlett ergänzte dies 1968 mit dem Alternating-Bit-Protokoll und beschrieb drei verschiedene Betriebsebenen, die die Schichtenstruktur zukünftiger Netzwerkmodelle vorwegnahmen. Diese Beiträge zeigten in den 1970er-Jahren in internationalen Netzwerkbemühungen große Wirkung. Als Vint Cerf und Bob Kahn 1974 ihre wegweisende Arbeit zu TCP/IP mit dem Titel „A Protocol for Packet Network Intercommunication“ veröffentlichten, erkannten sie die Pionierleistungen von Donald Davies und Roger Scantlebury ausdrücklich an.

Die von Davies, Scantlebury und dem NPL-Team entwickelten architektonischen Entwürfe etablierten die Paketübertragung, dedizierte Router-Schnittstellen, Hochgeschwindigkeitsleitungen und Schichtenprotokolle als Kernprinzipien der digitalen Vernetzung. Indem das NPL mit dem Mark-I-Netzwerk bewies, dass Paketvermittlung sowohl theoretisch machbar als auch praktisch steuerbar war, lieferte es eine praxistaugliche Blaupause, die das ARPANET direkt prägte und das strukturelle Fundament des globalen Internets legte.

KI-generierte redaktionelle Illustration; kein Dokumentarfoto.

Quelle: NPL network