Problemet at designe effektive og entydige kommunikationssystemer over lange afstande har eksisteret længe før datamaskinerne kom til. Aischylos bekriver således i sin tragedie Agamemnon fra 458 f.Kr. hvordan ildsignaler fra store bål blev brugt til at sende meddelelsen om Trojas fald til Athen over en distance på mere end 400 km. Problemet er, at antallet af forskellige meddelelser der kan sendes med et bål er yderst begrænsede. Det samme gælder indianernes røgsignaler og afrikanernes trommesignaler, som dog rummer mulighed for en vis variation af signalerne.
Den første detaljerede beskrivelse af et kommunikationssystem til lange distancer skyldes den græske historieskriver Polybios (2. århundrede f.Kr.), der beskriver er system baseret på fakler. Systemet bestod af 10 fakler, der var inddelt i to grupper med fem fakler i hver gruppe. Alfabetets bogstaver blev ligeledes inddelt i fem grupper med fem bogstaver i hver gruppe. Da der kun er 24 bogstaver i det græske alfabet, blev den sidste gruppe ikke helt brugt op, men som Polybios bemærker betyder det ikke noget for systemets anvendelighed. Signaleringen skete ved at faklerne blev løftet op over en skærm, bag hvilken de var gemt. Hvis man fx løftede 3 fakler fra den første gruppe og 2 fakler fra den anden gruppe betød det at man ville sende tredie bogstavgruppes andet bogstav, hvilket er det græske bogstav my. Med dette system er det altså muligt at transmittere vilkårlige tekster over rimeligt lange afstande indenfor en rimelig tid - navnligt i stjerneklare nætter. Der blev faktisk ikke fundet på nogen bedre metode i de næste ca. 2000 år.
Under den amerikanske frihedskrig (1775 - 1785) brugte man fx et system bestående af en lang stang eller mast, som man kunne hejse tre forskellige objekter op i. Med tre flag af forskellig farve er der mulighed for 23 - 1 forskellige tegn, og systemet kan kun bruges om dagen. Systemet er altså klart underlegent i forhold til Polybios' system, men til gengæld introduceres her det binære talsystem i datakommunikationen. Bemærk at flagenes position på stangen egentlig ikke betyder noget; det er farverne der indeholder cifrenes vægt i det binære talsystem. Man kan naturligvis også hejse andre objekter end farvede flag op i masten, blot de er nemme at skelne fra hinanden, og man på forhånd har aftalt hvilken vægt de forskellige objekter skal tillægges. Man brugte faktisk objekter som spande, tønder og flag under krigen.
På initiativ af den franske ingeniør Claude Chappe etableredes i 1793 et optisk telegrafisystem baseret på såkaldte semaforer, som er mastesignaler med vippearme - nogenlunde som de kendes fra ældre signaler til togdrift. Telegraflinien gik mellem Paris og Lille og bestod af 22 signalstationer bemandet med særligt uddannet personel udstyret med kikkerter. Et tegn kunne under gunstige vejrforhold gennemløbe den 250 km lange strækning på ca. 2 minutter.
Et variation af systemet fandtes også i England og Sverige, hvor signaleringen var baseret på lyssignaler: en kasse med en lysgiver indeni (formentlig en kulbuelampe) og nogle huller der kunne åbnes og lukkes. I det engelske system var der 6 huller og i det svenske 10. Man benyttede altså binære koder. Det svenske system er det man kender bedst, fordi det er veldokumenteret i en afhandling af A. N. Edelcrantz: Avhandling om Telegrapher, fra 1796. Heri kan man også læse en detaljeret beskrivelse af den anvendte signaleringsprotokol (frit oversat):
Al telegrafisk korrespondance indledes med et signal der angiver at man ønsker at tale (et taletegn) som bliver stående indtil modtageren har svaret med det tilsvarende opmærksomhedstegn. Når det er gjort slukkes taletegnet, og det første signal i meddelelsen sendes. Så slukker modtageren opmærksomhedstegnet og repeterer signalet fra afsenderen, for at vise at det er modtaget korrekt. Samme procedure repeteres for alle signaler i meddelelsen.
Signaleringsalfabetet for det svenske system indeholdt koder for start og stop, fejlkontrol, hastighedskontrol (langsommere, hurtigere), og endda et "negative acknowledgement" (NAK), der meget passende hed kan ikke se. Telegrafen forbandt Stockholm og Åland, og tjente militære formål.
Fra midten af 1800-tallet afløses den optiske telegraf af den elektriske telegraf, som er den form for telegrafi der har fået størst betydning. Når man idag taler om telegrafi, tænker man altid på elektrisk telegrafi, nærmere bestemt elektromagnetisk telegrafi. Den moderne datakommunikation bygger i bund og grund på elektromagnetisk telegrafi.
En telegraf baseret på elektriske signaler er beskrevet så tidligt som i 1753 i et læserbrev fra en ukendt brevskriver til Scots' Magazine. Brevet havde overskriften An expeditious method for conveying intelligence og beskriver en telegraf bestående af et antal paralleltløbende elektriske ledninger (én ledning pr. tegn). På modtagersiden var der en lille kugle af harpiks på hver ledning, og når en ledning blev opladet af senderen (ved afladning af en Leidnerflaske), bevægede harpikskuglen sig.
H. C. Ørsteds opdagelse af elektromagnetismen i 1820 satte gang i udviklingen på mange områder, herunder også på datakommunikationsområdet. Den første elektromagnetiske telegraf blev konstrueret i 1837 i England af William Cooke i samarbejde med Charles Wheatstone. Denne telegraf brugte et system med 5 magnetnåle placeret i et instument hos modtageren. Alle kombinationer af 2 ud af de 5 magnetnåle kunne ved hjælp af elektriske strømme i nogle ledere give udsving enten til højre eller venstre, hvilket giver mulighed for 20 forskellige meddelelser. Telegrafer, der er konstrueret efter dette eller et lignende princip, kaldes nåletelegrafer. De fandt først og fremmest anvendelse i jernbanedriften. Billedet viser en sådan nåletelegraf.
Jernbanedrift er et af de civile områder hvor brugen af telegrafi har haft størst betydning, men det er også her at vanskelighederne ved datakommunikation først viser sig på dramatisk vis. Selvfølgelig kan utilstrækkelig teknik være årsag til togkatastrofer, men erfaringen viser, at også selve reglerne for signalering, protokollerne, er et svagt led. Det er svært at forudsige hvilke situationer der i det hele taget kan opstå, og det er de uforudsete situationer der oftest giver anledning til ulykker. En togkatastrofe i august 1861 i en tunnel ved Clayton i England kan tjene som et typisk eksempel.
Tunnelen var dobbeltsporet, så sammenstød mellem modgående tog var udelukket. På hver side af tunnelen var der en signalmand, der til sin rådighed havde
Man skulle tro at dette system var vandtæt, men på denne augustdag i 1861 skete der følgende (vi kalder de to ender af tunnelen for A og B):
Sammenstødet krævede 21 dødsofre og 176 sårede.
Problemet er her, at ingen af signalmændene eller lokoføreren kan siges at have gjort noget forkert. Det er protokollen der har skylden. De der har lavet den har ikke kunnet forudse denne specielle situation, med to tog i tunnelen på samme tid. Problemet er naturligvis ikke forbeholdt jernbanedrift, men genfindes overalt hvor der skal kommunikeres mellem en sender og en modtager. Det er i praksis umuligt at forudse alle mulige hændelsesforløb, og det man må gøre er at opstille nogle simple regler for hvordan man kommer sikkert ud af uheldige tilstande, uanset hvordan de er opstået.
Der gik ikke lang tid efter den elektromagnetiske telegrafs opfindelse, før den blev taget i anvendelse til andre formål end jernbanesignalering. I 1851 blev aktiebørserne i Paris og London forbundet med en telegraflinie. I Danmark tog C. F. Tietgen initiativ til dannelse af Det Store Nordiske Telegraf-Selskab i 1869. Det stod bl.a. for oprettelsen af det første telegrafkabel i Kina, udlagt af orlogsfregatten Tordenskjold i 1870. Det er i denne forbindelse interessant at tænke på at telefonen først kom til i 1876, da det lykkedes for amerikaneren Graham Bell at give den en brugelig form. Ideen om en telefon er ellers næsten lige så gammel som ideen om en elektromagnetisk telegraf, men problemet at omsætte den menneskelige stemme til elektriske impulser viste sig at være en hård nød at knække. Trådløs telegrafi, også kaldet radiotelegrafi, var endnu sværere at virkeliggøre. Først i 1896 lykkedes det for Guiglielmo Marconi at konstruere den første funktionsdygtige radiotelegraf, og der skulle gå mange år inden radiofoni var en dagligdags foreteelse. I 1920 fandtes der således kun 2 radiofonistationer i hele verden, og i 1935 var der ca. 600.000 lyttere i Danmark (kun ca. 17% af befolkningen).
De første telegrafer var som sagt nåletelegrafer, men snart gik man over til at bruge det velkendte system med en telegrafnøgle som afsender og en papirstrimmel som modtager, forbundet med en enkelt ledning og med jorden som returledning. Når telegrafnøglen blev trykket ned gik der strøm i ledningen, hvilket bevirkede at der blev tegnet en streg på modtagerens papirstrimmel. Denne teknik er grundlaget for det benyttede alfabet, morsealfabetet, som er et system af prikker og streger i kodeord af varierende længde. Alfabetet er opkaldt efter sin opfinder, amerikaneren Samuel Morse, der er ophavsmanden til denne form for telegrafi. Øvede telegrafister kunne opnå en hastighed på ca. 25 ord pr. minut.
Det næste skridt i udviklingen var trådløs telegrafi, også kaldet radiotelegrafi, som gjorde det muligt at telegrafere over lange afstande uden ledninger overhovedet. Sådanne telegrafer blev i stor stil installeret ombord på skibe, og der findes sandsynligvis sådanne telegrafer på gamle skibe den dag i dag, men måske nok i en lidt mere moderne udgave end den telegraf der er vist på nedenstående billede.
En forøgelse af transmissionshastigheden blev opnået ved automatisering af selve transmissionen. Udstyret bestod nu af en perforator, en transmitter, en receiver og en printer. Perforatoren er et apparat hvor man via et tastatur kan fremstille en hulstrimmel, hvor hvert tegn i alfabetet repræsenteres ved en kombination af huller i strimlen. Strimlen puttes i transmitteren, der afsender elektriske impulser svarende til hullerne, og receiveren er i stand til at fremstille en kopi af strimlen ud fra disse impulser. Endelig kan kopistrimlen læses igen ved hjælp af printeren. Med denne type udstyr kan man opnå en telegraferingshastighed på 3-400 ord pr. minut, hovedsageligt betinget af at fremstilling og læsning af hulstrimler er adskilt fra selve transmissionen (såkaldt off-line operation). Efter 1920 blev de fire apparater bygget sammen til et enkelt apparat, en fjernskriver, hvor man on-line kan skrive meddelelser til modtageren. Denne simple betjeningsmåde gav anledning til oprettelse af såkaldte fjernskrivercentraler, hvortil abonnenter (firmaer, banker, aviser etc. med stor telegramtrafik) kunne tilsluttes med direkte telegrafledninger. Hver abonnent kunne så kommunikere med en vilkårlig af de øvrige abonnenter. Den særlige 5-bit kode der blev anvendt, var udviklet af franskmanden Emil Baudot allerede i 1874.
Bemærk at telegrafi og telefoni op til dette tidspunkt var blevet holdt skarpt adskilt. Telegrafi handler om transmission af diskrete tegn, mens telefoni handler om transmission af kontinuerte lyde; derfor har telegrafi altid været orienteret imod digitalteknik, mens telefoni fra starten har været baseret på analogteknik. Med den kraftigt voksende trafik af både telegrafi og telefoni blev denne forskel et økonomisk problem: det er kostbart at opretholde to adskilte net. Derfor opstod tanken om at anvende telefonledningerne til både telefoni og telegrafi. Det kræver at de diskrete telegraftegn "forklædes" som talesignaler på afsendersiden, for igen at blive diskretiseret på modtagersiden. Man siger at tegnene bliver hhv. moduleret og demoduleret, og det apparat der skal til, kaldes et modem.
Efter 1950 tog udviklingen i datakommunikation fart. Det var nødvendigt at forbinde de første datamaskiner til ydre enheder, for at få data ind og ud af maskinerne på en blot nogenlunde menneskevenlig måde. Den første danske datamaskine DASK var således forsynet med en "hjemmefabrikeret" strimmellæser og en strimmelpunch udlånt af Post- og Telegrafvæsenet. Strimlerne blev fremstillet og kunne læses af en flexowriter, som var et stort skrivemaskinelignende apparat på hjul. Der var altså tale om off-line drift. Styringen af disse ydre enheder var meget simpel, og hele teknologien var digital og stærkt inspireret af telegrafteknikken.
Den 29. september 1957 løb det første testprogram fejlfrit gennem DASK, og allerede i oktober samme år blev der gennemført et bemærkelsesværdigt eksperiment med datatransmission til og fra DASK. Der blev nemlig afholdt en udstilling i Forum om elektricitetens og atomenergiens mulige anvendelser, og da DASK ikke kunne flyttes (den var så at sige bygget ind i en villa i Valby) blev der etableret fjernbetjening af DASK i samarbejde med Standard Electric A/S. Forbindelsen blev realiseret ved hjælp af tonekodesignalering på to fast opkoblede telefonledninger, altså med modulering og demodulering.
Succesen blev gentaget tre år efter, hvor DASK formidlede resultaterne af folketingsvalget den 15. november 1960 ved datatransmission fra Valby til Radiohuset i Rosenørns Allé, hvor de blev vist på TV.
Efterhånden som maskinerne blev større og hurtigere opstod der behov for at tilkoble flere af de billige ydre enheder til den samme datamaskine, og dette komplicerede logikken i protokollerne. I begyndelsen var de "dumme" terminaler placeret ret tæt på selve maskinen, og blev tilkoblet ved hjælp af en såkaldt multidroplinie. Med denne teknik fører kun én datakanal ind i datamaskinen, og alle terminaler er koblet til denne ene linie. Derfor er det nødvendigt at skabe disciplin på linien, så ikke alle terminaler taler i munden på hinanden. Dette opnås ved såkaldt polling, som populært sagt betyder at en terminal skal holde kæft indtil den bliver spurgt. Datamaskinen spørger terminalerne efter tur om de har noget at sige, og hvis svaret er bekræftende får de lov at sige det. Det går selvfølgelig kun godt hvis de enkelte meddelelser er korte (et enkelt tegn eller to), men det er jo netop situationen når man har en hurtig datamaskine og langsomme, manuelt betjente terminaler.
En anden teknik bestod i at koble mange terminaler til samme maskine med hver sin punkt-til-punkt forbindelse (såkaldt stjernearkitektur). Her er polling strengt taget ikke nødvendig, men den blev alligevel ofte brugt for at få lidt orden i kommunikationen.
BISYNC protokollen (binary synchronous communication), udviklet af IBM i 1960'erne, understøttede både multidrop- og stjernearkitektur.
De første datanet i stor skala var pladsreservationssystemer til flytrafik. De daterer sig helt tilbage fra de tidlige 60'ere. American Airlines SABRE system blev således bygget i 1961. Herefter er udviklingen gået meget hurtigt. Den første datatransmission via satellit (Telstar) fandt sted i 1962.
Det er en dyrekøbt erfaring i hele denne udvikling, at korrekt design af protokoller har stor betydning. En fejlbehæftet eller ufuldstændig protokol kan paralysere et helt netværk. Selv om et sammenstød af data på et netværk kan synes harmløst i forhold til et sammenstød af to tog, så kan skaden og omkostningerne ved begge former være meget store.