Компьютерные технологии и сети.. История создания компьютерных сетей
 Скачать 55.31 Kb.
|
|
История создания компьютерных сетей. История развития сетей и сетевых информационных технологий есть не что иное, как вера группы людей в то, что считавшееся раньше невозможным, может быть достигнуто и поставлено на службу людям, человечеству. Вспомните Стива Джобса и Стива Возняка (основателей «Apple»). Их идею "персонального компьютера для каждого" все "серьезные" компании, в лучшем случае, - не понимали, а в худшем - высмеивали. Что из этого получилось в итоге? Персональный компьютер (ПК) сейчас есть практически у каждого и уже рассматривается многими на уровне бытового электрического прибора. Компьютерные сети являются логическим результатом эволюции развития компьютерных технологий. Постоянно возрастающие потребности пользователей в вычислительных ресурсах обуславливали попытки специалистов компьютерных технологий объединить в единую систему отдельные компьютеры. При этом история развития компьютерных сетей сложна и неоднозначна. Ее нельзя описать, как к примеру историю пылесоса или историю телевизора. И дело вовсе не в том, что компьютерная сеть – это нечто невообразимое. Ее нельзя пощупать всю, так как большинство сетей на данный момент являются беспроводными. История сети неоднозначна еще и тем, что на заре своего развития ученые и инженеры не до конца представляли, что именно они создают. Но то что они создали, в конечном итоге, оказалось невероятно грандиозным по своим масштабам. Казалось бы, прошло не так уж и много времени с момента изобретения первого компьютера, а история компьютерной техники насчитывает уже более полувека. История компьютерных сетей берет свое начало в 1960-х годах, когда телефонные сети были основным средством связи в мире. Три группы инженеров, находившиеся в разных частях света, независимо друг от друга начали разработку технологии коммутации пакетов, рассматривая ее как мощную и эффективную альтернативу технологии коммутации каналов. Первая научная работа на эту тему была опубликована ученым Леонардом Клейнроком, в то время еще студентом-старшекурсником. С помощью теории очередей работа Клейнрока наглядно продемонстрировала эффективность принципа коммутации пакетов в условиях неравномерной нагрузки. В 1964 году Пол Верен начал эксперименты в области коммутации пакетов в защищенных военных сетях, а Дональд Дэвис и Роджер Скэнтлбери осваивали новую технологию в национальной физической лаборатории Англии. Компьютеры представляли собой громоздкие и неудобные устройства, обрабатывающие информацию крайне длительное время. На тот момент удобство пользователя находилось на одном из последних мест в развитии, а основное внимание уделялось повышению мощности. Прообразом первых компьютерных сетей стали многотерминальные компьютеры, которые в 60-х годах прошлого столетия пришли на смену большим и сверхбольшим вычислительным машинам. Многотерминальные компьютеры позволяли одновременно работать сразу нескольким пользователям, а связь между отдельными терминалами и вычислительной машиной как раз таки и обеспечивалась при помощи первых проводных сетей. Использовались системы телеобработки данных (СТД), которые были построены на базе больших (а позднее мини) ЭВМ. Упомянутые разработки заложили основу современного Интернета. Однако было бы неверно сводить зарождение Интернета только к разработке технологии коммутации пакетов. В начале 1960-х годов коллеги Клейнрока, ученые Ликлайдер и Роберте, стали участниками программы развития компьютерных технологий в агентстве DAPRA (Defense Advanced Research Projects Agency — агентство по защите прогрессивных исследовательских проектов). Роберте разработал схему компьютерной сети APRAnet, основанной на коммутации пакетов и являющейся прямым предком современного Интернета. Коммутаторы пакетов в то время назывались интерфейсными процессорами сообщений (Interface Message Processor, IMP), и контракт на их производство был заключен с компанией BBN. В 1969 году первые коммутаторы пакетов связали между собой несколько научных организаций США. Леонард Клейнрок вспоминает о первом неудачном использовании сети, когда попытка удаленного доступа вызвала полный крах системы. В то время результат введенной пользователем (оператором) с ленты программы выводился на подобие матричного принтера, а вместо дисплея (монитора) была просто индикаторная панель, которая миганием своих лампочек отображала работу центрального процессора всей системы. Следующим прообразом компьютерных сетей стало создание отдельных терминалов, имеющих полноценные собственные устройства ввода-вывода и работающие напрямую с одним общим компьютером. Для самого пользователя работа за таким устройством была куда более удобной – он мог не замечать, что мощности компьютера параллельно используются еще несколькими людьми. Именно тогда стали появляться первые сети, чей принцип работы заключался лишь в банальном физическом удалении терминалов на определенные расстояния. Со временем, благодаря дальнейшему развитию компьютерных сетей, многотерминальные компьютеры были способны рассредоточиваться не в рамках одной или нескольких комнат, а по всему предприятию или организации. Кроме этого изменились функциональные возможности сетей. Изначально они предоставляли возможность общения пользователя только черед основную вычислительную систему. Теперь же каждый терминал начинал все больше напоминать современный персональный компьютер, то есть обретал некую самостоятельность. В 1969 году произошло знаковое событие – минобороны США приняло решение об объединении всех основных компьютерных узлов в общую сеть. Передача данных осуществлялась между ними по коммутируемому кабелю, а для ее осуществления были созданы специальные операционные системы и огромное количество сложных сопутствующих протоколов. В 1972 году в сети APRAnet насчитывалось уже 15 узлов. Тогда же Роберт Канн устроил первую публичную демонстрацию APRAnet на Международной конференции по компьютерным коммуникациям. Был разработан первый протокол обмена информацией между оконечными системами (RFC 001), получивший название NCP (Network-Control Protocol — протокол управления сетью). Это позволило начать разработку сетевых приложений для APRAnet. Первая программа для работы с электронной почтой была создана программистом компании BBN Рэем Томлинсоном в 1972 году. В 1975 году был создан монитор, способный выводить одновременно текстовую и графическую информацию. Подобные дисплеи стали предками ЭЛТ мониторов, которые только в наше время были вытеснены своими TFT собратьями. В это же время для хранения информации используются магнитные носители (барабаны, ленты, бабины). На начальном этапе развития компьютерных сетей передачи данных, коммутация происходила с помощью устройств, называемых аналоговыми модемами (позже появились цифровые модели). Модем это - сращение двух слов: "модулятор" и "демодулятор". Как только начали появляться более компактные компьютеры, позволить себе их установку могли все больше предприятий, поэтому необходимость использования какого-либо средства связи возрастала и тогда возникли первые приближенные к современным способы объединения компьютеров в сеть и потребность в монтаже компьютерных сетей. Принцип передачи данных по телефонному кабелю, при этом, уже в первые годы существования компьютерных сетей претерпел определенные изменения. Так, в отличие от непрерывного потока информации, который мог подвергаться искажениям и мешать другим пользователям работать с сетью, как это бывает со стандартным телефонным сигналом, компьютерные данные отправлялись сразу готовыми закрытыми пакетами, что позволяло одновременно использовать один и тот же кабель множеству пользователей. С появлением более совершенных и быстродействующих интегральных схем появились первые персональные компьютеры, а за ними и первые локальные компьютерные сети, соединившие вычислительные машины в радиусе до 2 км. К началу 80-х годов прошлого столетия компьютерная сеть ARPANET начала плавно преобразовываться в Интернет в том виде, который мы наблюдаем сейчас. Появились такие известные локальные сети как Ethernet, Token Ring, Token Bus, Archet и FDDI. К концу 80-х использование этих сетей из чисто исследовательского превратилось в коммерческое. Сеть ARPANET объединяла компьютеры разных типов, работавшие под управлением различных операционных систем (ОС) с дополнительными модулями, реализующими коммуникационные протоколы, общие для всех компьютеров сети. ОС этих компьютеров можно считать первыми сетевыми операционными системами. Три основные разновидности сетей: 1)Wide Area Network (WAN);2)Metropolitan Area Network (MAN);3)Local Area Network (LAN). Первый тип это - глобальные сети с большим количеством сопряженных в них устройств (компьютеров, шлюзов, маршрутизаторов, устройств IP телефонии и т.д.) Это, конечно, не весь Интернет, но - заметная его часть. Ко второму типу относятся компьютерные сети отдельных городов, где автономные (локальные) сети объединяются в нечто большее. Последний тип, который нас будет интересовать, это - локальные сети (LAN), к которым относятся объединенные для совместной работы компьютеры различных организаций или кампусов.История развития сетей и, в перспективе, - Интернета сначала двигалась в сторону развития глобальных сетей класса WAN, так как между собой соединялись компьютеры, находящиеся друг от друга на расстоянии в сотни и тысячи километров. Важную роль в развитии сетей сыграло появление персональных компьютеров, унификация их комплектующих и программного обеспечения. Так начали появляться первые сетевые протоколы – это произошло в 80-х годах. К концу века однозначным лидером среди них стал протокол Ethernet, способный обеспечивать скорость передачи данных в первом поколении своего развития со скоростью 10 Мбит/с, а на данный момент поддерживающий скорость передачи, превышающую 1 Гбит/с. Сейчас же даже 10 Гигабитами в секунду мало кого уже удивишь.Современные кабельные компьютерные сети, например скс сети – это высокотехнологичные составляющие в целом комплексе устройств передачи информации на расстояние. При этом информация доставляется к конечному пользователю или устройству практически без искажений и ошибок. За счет комплексного подхода достигается также высокая надежность передачи. На начальном этапе создания локальных компьютерных сетей для объединения компьютеров использовались самые разнообразные не стандартизованные устройства и программное обеспечение. Создание сети в это время требовало от разработчиков больших изобретательности и усилий. В середине 80- х годов положение дел в локальных компьютерных сетях стало кардинально меняться в сторону создания стандартных технологий объединения компьютеров в единую сеть. Были разработаны специальные методы и правила обмена информацией между компьютерами, среди которых наиболее известными стали стандарты Ethernet, Toking Ring, FDDI, Arcnet. В указанных стандартах были строго регламентированы длина, вид и порядок следования кодов, посылаемых компьютерами в сеть, правила доступа к сети отдельными компьютерами и т.д. Кроме этого в это время интенсивно начали использоваться стандартные персональные компьютеры, которые очень быстро вытеснили мини- компьютеры и мэйнфреймы. Разработанные стандартные сетевые технологии, а так же использование персональных компьютеров значительно упростили процесс создания компьютерных сетей. Для создания сети достаточно стало приобрести специальные сетевые платы (сетевые адаптеры) соответствующего стандарта, например, Ethernet, стандартный кабель со стандартными разъемами и установить на компьютер одну из популярных сетевых операционных систем, например, NetWare. Присоединение каждого нового компьютера к сети не стало вызывать больших трудностей.Появление локальных компьютерных сетей внесло много нового в использование вычислительной техники. Появилась возможность быстрого доступа к разделяемым вычислительным ресурсам, к базе данных сразу несколькими пользователями, причем пользователь использовал на своем сетевом компьютере те же знакомые команды, как и при работе с отдельным компьютером. Задачу обработки этих команд и распределения задач между отдельными компьютерами взяла на себя сетевая операционная система.В настоящее время разделение компьютерных сетей на глобальные и локальные происходит в первую очередь по признаку их территориального размещения, по механизму установления связей между компьютерами и скорости передачи данных. В 1988 году был изобретён протокол Internet Relay Chat (IRC), благодаря чему в Интернете стало возможно общение в реальном виде.В 1989 году в Европейском совете по ядерным исследованиям родилась концепция Всемирной паутины. Всемирная паутина (англ. World Wide Web) — глобально-информационное пространство, основанное на структуре Интернета и протоколе передачи данных HTTP. Для обозначения Всемирной паутины также используют слово веб (англ. web) и «WWW».Эту концепцию предложил знаменитый британский учёный Тим Бернерс-Ли, где в течение трех лет разработал протокол HTTP, язык HTML и идентификаторы URI.В 1990 году сеть ARPANET прекратила своё существование, полностью проиграв конкуренцию NSFNet. В том же году было зафиксировано первое подключение к Интернету по телефонной линии (т. е. «дозвон» - англ. Dialup access).В 1991 году Всемирная паутина стала развита и доступна в Интернете, а в 1993 году появился знаменитый веб-браузер NCSA Mosaic. Всемирная паутина набирала известность.В 1995 году NSFNet вернулась к роли исследовательской сети, планом всего трафика Интернета теперь занимались сетевые провайдеры, а не суперкомпьютеры Национального научного фонда.В том же 1995 году Всемирная паутина стала главным поставщиком информации в Компьютерные сети, обогнав по трафику протокол пересылки файлов FTP, был образован Консорциум всемирной паутины (W3C). Можно сказать, что Всемирная паутина приобрела Интернет и создала его национальный облик.С 1996 года Всемирная паутина в некоторой степени подменяет собой понятие «Интернет». В 1990-е годы Интернет объединил в себе большинство просуществовавших тогда сетей (хотя некоторые, как Фидонет, остались такими же). Соединение выглядело привлекательным благодаря отсутствию единого руководства, а также благодаря открытости технических стандартов Интернета, что делало локальные сети независимыми от бизнеса и конкретных компаний.К 1997 году в Интернете насчитывалось уже около 15 млн компьютеров, было зарегистрировано более 1 млн доменных имён. Интернет стал очень популярным средством для обмена информацией.В 1998 году папа римский Иоанн Павел II учредил всемирный День Интернета (30 сентября). Применение компьютерных сетей Большинство современных организаций используют большое количество компьютеров. Например, компания может иметь компьютер для каждого сотрудника и использовать их, чтобы разрабатывать продукты, писать брошюры и делать платежные ведомости. Первоначально некоторые из этих компьютеров, возможно, работали в изоляции от других, но в некоторый момент управление, возможно, решило соединить их, чтобы быть в состоянии передавать информацию по всей компании. Если посмотреть на эту проблему с более общих позиций, то вопросом здесь является совместное использование ресурсов, а целью — предоставление доступа к программам, оборудованию и особенно данным для любого пользователя сети, независимо от физического расположения ресурса и пользователя. В качестве примера можно привести сетевой принтер, то есть устройство, доступ к которому может осуществляться с любой рабочей станции сети. Это выгодное решение, поскольку нет никакой необходимости в том, чтобы свое печатающее устройство было у каждого служащего, к тому же, содержание и обслуживание одного принтера, очевидно, обходится дешевле. Но, наверное, даже более важной проблемой, нежели совместное использование физических ресурсов, таких как принтеры и устройства резервного копирования, является совместное использование информации . В наше время любая компания, независимо от ее размеров, просто немыслима без данных, представленных в электронном виде. Маленькие и большие компании жизненно зависят от компьютеризированной информации. У большинства компаний в сети доступны потребительские отчеты, информация о продукте, материальные запасы, финансовые отчеты, информация о налоге и многое другое. Если бы вдруг внезапно отказали все компьютеры какого-нибудь банка, даже самого крупного, он обанкротился бы минут за пять, не более. Современное автоматизированное производство с использованием вычислительной техники в этом случае не продержалось бы и пяти секунд. Да что там говорить, если даже маленькое туристическое агентство, весь штат которого состоит из трех человек, находится в очень сильной зависимости от компьютерных сетей, позволяющих получать доступ к необходимой информации и документам. В маленьких компаниях все компьютеры обычно собраны в пределах одного офиса или, в крайнем случае, одного здания. Если же речь идет о больших фирмах, то и вычислительная техника, и служащие могут быть разбросаны по десяткам представительств в разных странах. Несмотря на это, продавец, находящийся в Нью-Йорке, может запросить и сразу же получить информацию о товарах, имеющихся на складе в Сингапуре. Для соединения сетей, расположенных в разных местах, могут быть использованы сети, называемые VPN (Virtual Private Networks — виртуальные частные сети). Другими словами, тот факт, что пользователь удален от физического хранилища данных на 15 тысяч километров, никак не ограничивает его возможности доступа к этим данным. Можно сказать, что одной из целей сетей является борьба с «тиранией географии». Зачем люди устанавливают компьютеры у себя дома? Изначально основной целью было редактирование текстов и электронные игры. Недавно самой большой причиной купить домашний компьютер был, вероятно, доступ к Интернету. Теперь многие бытовые электронные устройства, такие как цифровые приемники, игровые приставки и радиоприемники с часами, производятся со встроенными компьютерами и компьютерными сетями, особенно беспроводными сетями, и домашние сети широко используются для развлечения, включая слушание, просмотр, и создание музыки, фотографий и видео. Доступ к Интернету предоставляет домашним пользователям связь с удаленными компьютерами. Как и в случае с компаниями, домашние пользователи могут получить доступ к информации, общаться с другими людьми и купить продукты и услуги с помощью электронной коммерции. Основная выгода теперь возникает из соединения за пределами дома. Боб Меткэйлф, изобретатель Ethernet, выдвигал гипотезу, что значение сети пропорционально квадрату числа пользователей, потому что это — примерно число различных соединений, которые могут быть сделаны (Гилдер, 1993). Эта гипотеза известна как «закон Меткэйлфа». Она помогает объяснить, как огромная популярность Интернета возникает из его размера. Доступ к удаленной информации может осуществляться в различной форме. Можно бродить по Сети в поисках нужной или просто интересной информации. При этом практически невозможно найти такую область знаний, которая не была бы представлена в Интернете. Там есть искусство, бизнес, кулинария, политика, здоровье,история, различные хобби, отдых, наука, спорт, путешествия и многое-многое другое. Развлекательных тем безумное количество, причем некоторые из них не стоит даже упоминать. Следующий шаг после создания электронных версий газет и журналов — это онлайновые библиотеки. Многие профессиональные организации, такие как ACM(www.acm.org) и даже объединение IEEE (www.computer.org), уже занимаются этим. Да и другие фирмы и частные лица выкладывают свои коллекции самых разнообразных материалов в Интернете. Электронные книги и он-лайн библиотеки могут привести к тому, что печатные издания начнут морально устаревать. Скептики уже сейчас сравнивают это с эффектом от появления в средние века печатного станка, который заменил ручное письмо. Доступ к большей части информации осуществляется по модели клиент-сервер, но есть и другой популярный тип сетевого общения, основанный на технологии равноранговых сетей (peer-to-peer). Люди, входящие в некоторую группу пользователей, могут общаться друг с другом. В принципе, каждый может связаться с каждым, разделение на клиентские и серверные машины в этом случае отсутствует. Многие одноранговые сети, такие как BitTorrent (Cohen, 2003), не имеют никакой центральной базы данных контента. Вместо этого каждый пользователь поддерживает свою собственную базу данных в местном масштабе и обеспечивает список других людей по соседству, которые являются членами системы. Новый пользователь может пойти к любому существующему участнику, увидеть то, что он имеет, и получить имена других участников, таким образом получая доступ к большему количеству контента и большему количеству имен. Этот процесс поиска может повторяться сколь угодно долго, чтобы в результате создать большую местную базу данных того, что имеется в наличии. Такая деятельность была бы утомительной для людей, но компьютер прекрасно с этим справляется. Коммуникация соединения равноправных узлов ЛВС часто задействуется, чтобысовместно использовать музыку и видео. Этого рода коммуникации стали очень популярны примерно в 2000 году, они были реализованы с помощью службы Napster, которая была закрыта после того, как произошел самый большой скандал, связанный с нарушением закона об авторских правах за всю историю звукозаписи (Lam and Tan,2001; и Macedonia, 2000). Между тем, существуют и легальные равноранговые сети. Они включают поклонников, совместно использующих общественную музыку домена, семьи, обменивающиеся фотографиями и фильмами и пользовательскими пакетами программ открытого доступа. Между прочим, не стоит забывать и о том, что самая популярная интернет-технология — e-mail — выросла именно из идеи равноранговых сетей. Такой вид коммуникаций вообще является перспективным, и в будущем он еще будет довольно активно развиваться. Все вышеупомянутые приложения вовлекают взаимодействия между человеком и удаленной базой данных, полной информации. Вторая широкая категория использования сетей — коммуникация от человека к человеку, ответ 21-го столетия телефону XIX века. Электронная почта уже используется ежедневно миллионами людей во всем мире и ее использование быстро растет. Она уже привычно содержит не только текст и изображения, но и аудио и видео. Передача запаха, возможно, вопрос времени. Соединение с Интернетом делает доступным полезные мобильные возможности. Так как обычные сети, в которых информация передается по проводам, невозможно использовать в машине, лодке или самолете, люди проявляют большой интерес к беспроводным сетям. Сотовые сети, которыми управляют телефонные компании, — это хорошо известный вид беспроводной сети, которая осуществляет покрытие для использования мобильных телефонов. Другой вид беспроводной сети для мобильных компьютеров — беспроводные точки доступа, основанные на стандарте 802.11. Они возникли всюду, куда идут люди, образуя лоскутное покрытие в кафе, отелях, аэропортах, школах, поездах и самолетах. Беспроводные сети находят широкое применение и в военном деле. При ведении боевых действий в совершенно произвольном месте планеты не приходится рассчитывать на инфраструктуру местных сетей связи, и нужно организовывать свою сеть. Возможно, основной двигатель развития приложений беспроводной связи — мобильный телефон. Обмен текстовыми сообщениями чрезвычайно популярен. Это возможность для пользователя мобильного телефона вводить короткие сообщения, которые будут доставлены сотовой связью другому мобильному абоненту. Другие устройства бытовой электроники могут использовать сотовые сети и сети с точками доступа для соединения с удаленными компьютерами. Электронные устройства чтения книг могут загрузить недавно купленную книгу или очередной выпуск журнала или сегодняшней газеты везде, где бы они ни находились. Сенсорные сети видоизменяют науку, обеспечивая сбор ранее недоступного количества данных. Итак, подобно печатному станку 500 лет назад, компьютерные сети предоставляют новые способы распространения гражданами их взглядов среди самой различной аудитории. Новая свобода распространения информации несет с собой и новые нерешенные политические, социальные и этические проблемы. Компьютерные сети делают общение очень легким. Они также упрощают возможности отслеживать трафик. Так областью конфликтов оказались права наемных работников, вступившие в противоречие с правами нанимателей. Некоторые наниматели считают себя вправе читать и, возможно, подвергать цензуре сообщения своих работников, включая сообщения, посланные с домашних терминалов после работы. Не все с этим согласны. Компьютерные сети также предоставляют возможность и увеличить защиту частной жизни, например, путем отправки анонимных сообщений. В некоторых ситуациях такая необходимость есть. Помимо защиты от изучения компаниями ваших личных привычек, студенты, солдаты, служащие и граждане могут, таким образом, пожаловаться на незаконные действия профессоров, офицеров, начальства и политиков, не опасаясь репрессий. С другой стороны, в США и многих других демократических странах законом особо предусмотрено право обвиняемой стороны на очную ставку со своим обвинителем в суде, а также на встречный иск. Поэтому анонимные обвинения не могут рассматриваться в качестве свидетельств в суде. Сетевое оборудование Единой общепринятой системы, которой удовлетворяют все сети, не существует, однако есть два важнейших параметра: технология передачи и размеры. Если смотреть в общих чертах, существует два типа технологии передачи: 1)Широковещательные сети; 2)Сети с передачей от узла к узлу. Сети с передачей от узла к узлу состоят из соединенных пар машин. Чтобы пойти от источника до места назначения в сети, составленной из двухточечных линий, коротким сообщениям, называемым в определенных контекстах пакетами, вероятно, придется сначала посетить одну или несколько промежуточных машин. Часто возможны несколько маршрутов различных длин, поэтому в двухточечных сетях важно найти лучшие из них. Двухточечную передачу с ровно одним отправителем и ровно одним получателем иногда называют однонаправленной передачей (unicasting). Широковещательные сети существенно отличаются тем, что обладают единым каналом связи, совместно используемым всеми машинами сети. Пакеты посылаются одной машиной, а получаются всеми машинами. Поле адреса в каждом пакете указывает, кому направляется сообщение. При получении пакета машина проверяет его адресное поле. Если пакет адресован этой машине, она его обрабатывает. Пакеты, адресованные другим машинам, игнорируются. Беспроводная сеть — типичный пример широковещательного канала, с коммуникацией, совместно использованной в зоне обслуживания, которая зависит от беспроводного канала и передающей машины. В качестве иллюстрации представьте себе человека, стоящего в комнате и кричащего: «Ватсон, идите сюда. Вы мне нужны». И хотя это сообщение может быть получено (услышано) многими людьми, ответит только Ватсон. Остальные просто не обратят на него внимания. Персональные сети (PAN) позволяют общаться устройствам в близи человека. Типичный пример — беспроводная сеть, которая соединяет компьютер с его периферийными устройствами. Почти у каждого компьютера есть присоединенный монитор, клавиатура, мышь и принтер. При отсутствии беспроводной сети они должны быть присоединены кабелями. Очень многие новые пользователи испытывают трудности с поиском нужных кабелей и включением их в нужные отверстия (даже при том, что они обычно обозначены соответствующим цветом), поэтому большинство продавцов компьютеров предлагают опцию визита специалиста. Чтобы помочь этим пользователям, несколько компаний собрались для разработки беспроводной сети малой дальности, названной Bluetooth, чтобы соединять компоненты без проводов. Идея состоит в том, что если у ваших устройств есть Bluetooth, то вы не нуждаетесь ни в каких кабелях. Вы только ставите их, включаете, и они взаимодействуют. Для многих людей эта непринужденность работы — большой плюс. Локальными сетями называют частные сети, размещающиеся, как правило, в одном здании или на территории какой-либо организации. Их часто используют для объединения компьютеров и рабочих станций в офисах компании или предприятия бытовой электроники для предоставления совместного доступа к ресурсам (например, принтерам) и обмена информацией. Когда локальные сети используются предприятиями, их называют сеть предприятия (enterprise networks). Беспроводные ЛВС сейчас очень популярны, особенно в домах, более старых офисных зданиях, кафетериях и других местах, где слишком сложно провести кабели. В этих системах у каждого компьютера есть радиомодем и антенна, которую он использует, чтобы общаться с другими компьютерами. В проводных ЛВС используются различные технологии передачи. Большинство из них использует медные провода, а некоторые — оптоволокно. ЛВС ограничены в размере, это означает, что максимальное время передачи ограничено и известно заранее. Знание этих границ помогает с задачей разработки сетевых протоколов. Как правило, проводные ЛВС работают на скоростях от 100 Мбит/с до 1 Гбит/с, имеют низкую задержку (микросекунды или наносекунды) и делают очень немного ошибок. Более новые ЛВС могут работать со скоростью 10 Гбит/с. По сравнению с беспроводными сетями проводные ЛВС превышают их по всем параметрам работы. Послать сигналы по проводу или через волокно проще, чем по воздуху. Муниципальные сети (metropolitan area network, MAN) объединяют компьютеры в пределах города. Самым распространенным примером муниципальной сети является система кабельного телевидения. Она стала правопреемником обычных антенных телесетей в тех местах, где по тем или иным причинам качество эфира было слишком низким. Общая антенна в этих системах устанавливалась на вершине какого-нибудь холма, и сигнал передавался в дома абонентов. Примеры сетей ARPANET Для начала следует еще раз напомнить о том, что Интернет на самом деле не является сетью, это собирательное название разных сетей, использующих определенные общие протоколы и предоставляющие определенные сервисы. Это система необычна тем, что ее никто специально не планировал и не контролировал. История глобальных сетей началась в конце пятидесятых годов. В самый разгар холодной войны Министерство обороны США пожелало иметь сеть, которая могла бы пережить даже ядерную войну. В то время все военные телекоммуникации базировались на общественной телефонной сети, которая была сочтена слишком уязвимой. Междугородные станции формировали национальные сети. При этом степень резервной избыточности была минимальной. Уязвимость заключалась в том, что потеря всего одного ключевого коммутатора или междугородной станции разделила бы сеть на изолированные участки. Для решения этой проблемы в 1960-х годах Министерство обороны США обратилось к корпорации RAND. Один из ее работников, Пол Бэрен (Paul Baran), разработал проект высоконадежной распределенной сети. Поскольку по линиям такой большой длины тяжело было бы передать аналоговый сигнал с допустимым уровнем искажений, Бэрэн предложил передавать цифровые данные и использовать технологию коммутации пакетов. Им было написано несколько отчетов для Министерства обороны, в которых описывались подробности реализации его идей. Пентагону понравилась предложенная концепция, и компании AT&T (тогдашнему единственному в США монополисту в области телефонных сетей) было поручено разработать прототип. AT&T сразу же отклонила идеи Бэрена. Конечно, богатейшая и крупнейшая компания не могла позволить какому-то мальчишке указывать ей, как следует строить телефонные сети. Было заявлено, что бэреновскую сеть построить невозможно, и проект был на этом закрыт. Прошло еще несколько лет, но Министерству обороны США так и не было предложено никакой замены существующей оперативной системе управления. Чтобы понять, как развивались события дальше, мы вспомним октябрь 1957 года, когда в СССР был запущен первый в мире искусственный спутник Земли, и тем самым основной соперник США получил преимущество в космосе. Тогда президент Эйзенхауэр задумался о том, кто же допустил такой прокол. И выяснилось, что армия, флот и ВВС США только зря проедают деньги, отпущенные Пентагоном на научные исследования. Было немедленно решено создать единую научную организацию под покровительством Министерства обороны, ARPA (Advanced Research Projects Agency, Управление перспективного планирования научно-исследовательских работ). У ARPA не было ни ученых, ни лабораторий. У нее вообще практически ничего не было, за исключением небольшого офиса и скромного (по меркам Пентагона) бюджета. ARPA занималась тем, что выделяла из множества предлагаемых университетами и компаниями проектов наиболее перспективные и организовывала получение грантов под эти проекты и заключение контрактов с этими организациями. В первые годы своего существования ARPA пыталась определиться с направлением своей деятельности. В 1967 году внимание Ларри Робертса, диспетчера программ в ARPA, который пытался выяснить, как обеспечить удаленный доступ к компьютерам, привлекли компьютерные сети. Он наладил контакты с различными экспертами, пытаясь понять, какие разработки могут представлять наибольший интерес для Министерства обороны. Один из экспертов, Весли Кларк (Wesley Clark), предложил построить подсеть с коммутацией пакетов, где каждый хост имел бы собственный маршрутизатор. После преодоления собственного скептицизма Робертс все же решился приобрести эту идею и представил некий смутный отчет, касающийся этого, на симпозиуме ACMSIGOPS, посвященном принципам работы операционных систем. Симпозиум состоялся в Гетлинбурге, штат Теннесси, в конце 1967 года (Roberts, 1967). К большому удивлению Робертса он услышал доклад, в котором описывалась очень похожая система. Причем эта система была не только спроектирована, но и полностью реализована под руководством Дональда Дэвиса (Donald Davis) в Национальной физической лаборатории (NPL) Англии. Разработанная NPL сеть, конечно, не охватывала всю страну — она вообще лишь соединяла несколько компьютеров на территории организации, но ее реализация доказала, что пакетная коммутация может с успехом применяться на практике. Более того, то, что услышал Робертс, практически цитировало отвергнутую когда-то разработку Бэрена! Директор ARPA уехал из Гетлингбурга с твердым намерением создать в Америке то, что позднее будет названо ARPANET. Подсеть должна была состоять из специализированных мини-компьютеров, называемых IMP (Interface Message Processor), соединенных линиями связи, передающими информацию со скоростью 56 Кбит/с. Для повышения надежности каждый IMP должен был соединяться минимум с двумя другими IMP. Подсеть должна была быть дейтаграммной, чтобы, в случае если какие-либо линии и IMP будут разрушены, сообщения могли автоматически выбрать альтернативный путь. Каждый узел сети должен был состоять из IMP и хоста, находящихся в одной комнате и соединенных коротким проводом. Хост мог пересылать своему IMP сообщения длиной до 8063 бит, которые IMP разбивал на пакеты, как правило, по 1008 бит, и пересылал их далее, независимо друг от друга, к пункту назначения. Пакет пересылался дальше только после того, как он был получен целиком, таким образом, это была первая электронная коммутирующая пакеты сеть с промежуточным хранением. NSFNET В конце 70-х годов Национальный научный фонд США (NSF, National Science Foundation) пришел к выводу, что сеть ARPANET оказывает огромное влияние на исследовательские работы университетов, позволяя ученым всей страны обмениваться информацией и совместно работать над проектами. Однако для получения доступа к ARPANET университет должен был заключить контракт с Министерством обороны, которого у многих университетов не было. Ответом NSF было основание в 1981 году сети Computer Science Network (CSNET). Она соединила кафедры информатики и индустриальные научно-исследовательские лаборатории с ARPANET через коммутируемый доступ и арендованные линии. В конце 1980-х NSF пошел далее и решил разработать преемника ARPANET, который будет открыт для всех университетских исследовательских групп. Чтобы начать с чего-нибудь конкретного, Национальный научный фонд решил построить сетевую магистраль, соединив ею шесть суперкомпьютерных центров в Сан-Диего, Боулдере, Шампейне, Питтсбурге, Итаке и Принстоне. К каждому суперкомпьютеру был присоединен небольшой микрокомпьютер LSI-11, называемый фаззбол (fuzzball). Эти мини-компьютеры соединили выделенными линиями по 56 Кбит/с и сформировали подсеть по той же аппаратной технологии, которая использовалась в ARPANET. Однако программная технология была другой — мини-компьютеры с самого начала использовали протокол TCP/IP, образуя, таким образом, первую в мире глобальную сеть на основе протокола TCP/IP. Национальный научный фонд также профинансировал создание нескольких (всего около 20) региональных локальных сетей, соединенных с магистралью, что позволило пользователям в тысячах университетов, исследовательских лабораторий, библиотек и музеев получить доступ к суперкомпьютерам. Вся сеть, состоящая из магистрали и региональных сетей, получила имя NSFNET. Она соединялась с ARPANET через линию между IMP и микрокомпьютером в компьютерном зале университета Карнеги-Меллона (Carnegie-Mellon University). Сеть NSFNET имела мгновенный успех, ей предсказывали большое будущее. Национальный научный фонд сразу же после завершения работы над NSFNET начал планировать следующую сеть и с этой целью подписал контракт с базирующимся в штате Мичиган консорциумом MERIT. Стандартизация сетей В мире существует большое количество разработчиков сетей, каждый из которых имеет свои представления о способах реализации различных функций. Без координации их действий наступила бы полная неразбериха, и пользователи не смогли бы работать. Единственным способом борьбы с хаосом является достижение согласия по определенным вопросам на основе сетевых стандартов. Стандарты не только обеспечивают возможность общения компьютеров, но также расширяют рынок для продукции, придерживающейся стандарта, что приводит к массовому выпуску совместимой друг с другом аппаратуры, очень широкомасштабной интеграции, удешевлению производства и, следовательно, еще большему притоку потребителей на этот рынок. Стандарты определяют то, что необходимо для реализации взаимодействия: ни больше, ни меньше. Это позволяет рынку развиваться и также позволяет компаниям конкурировать, совершенствуя собственные продукты. Например, стандарт 802.11 задает скорости передачи, но не говорит, при каких условиях отправитель должен использовать конкретную скорость, — данная информация является ключевой характеристикой хорошей работы. Этот вопрос должен решать тот, кто создает продукт. Часто такой подход затрудняет взаимодействие, поскольку стандарты обычно предлагают множество возможностей, что приводит к появлению огромного количества вариантов реализаций. С 802.11 было связано столько проблем, что на вооружение была взята стандартная стратегия — для отлаживания взаимодействия в рамках 802.11 была создана специальная группа — WiFi Alliance. Архитектура Интернета также сильно изменилась с его стремительным ростом. В этом разделе мы попытаемся дать краткий обзор того, на что она похожа сегодня. Картина осложнена непрерывными изменениями в фирмах телефонных компаний (telcos), кабельных компаний и интернет-провайдеров, из-за которых часто трудно сказать, кто что делает. Один из двигателей этих изменений — телекоммуникационная конвергенция, когда сеть начинает использоваться в новом качестве. Например, в «тройной игре» одна компания продает вам телефонию, телевидение и интернет-сервис по тому же самому сетевому соединению, поскольку это сэкономит вам деньги. Следовательно, описание, данное здесь, будет по необходимости несколько более простым, чем действительность. И то, что является истиной сегодня, возможно, не будет истиной завтра. Чтобы присоединиться к Интернету, компьютер соединяется с интернет-провайдером (Internet Service Provider, ISP), у которого пользователь покупает доступ к Интернету или связь. Это позволяет компьютеру обмениваться пакетами со всеми другими доступными узлами в Интернете. Пользователь может посылать пакеты, чтобы перемещаться по сети или для любой из тысяч других возможностей ее использования, это не имеет значения. Есть много видов доступа к Интернету и их обычно отличают тем, сколько пропускной способности они обеспечивают и сколько они стоят, но самый важный признак — связь. Служба управления сетью Как и любой сложный технический объект, компьютерная сеть требует выполнения различных действий для поддержания ее в рабочем состоянии, анализа и оптимизации ее производительности, защиты от внутренних и внешних угроз. Среди многообразия средств, привлекаемых для достижения этих целей, важное место занимают службы (системы) управления сетью. Система управления сетью (Network Management System, NMS) — это сложный программно-аппаратные комплекс, который контролирует сетевой трафик и управляет коммуникационным оборудованием крупной компьютерной сети. Системы управления сетью работают, как правило, в автоматизированном режиме, выполняя наиболее простые действия автоматически и оставляя человеку принятие сложных решений на основе подготовленной системой информации. Система управления сетью предназначена для решения следующих групп задач: 1) Управление конфигурацией сети и именованием заключается в конфигурировании параметров как отдельных элементов сети, так и сети в целом. Для элементов сети, таких как маршрутизаторы, мультиплексоры и т. п., конфигурирование состоит в назначении сетевых адресов, идентификаторов (имен), географического положения и пр. Для сети в целом управление конфигурацией обычно начинается с построения карты сети, то есть с отображения реальных связей между элементами сети и связей между ними. 2) Обработка ошибок включает выявление, определение и устранение последствий сбоев и отказов. 3) Анализ производительности и надежности связан с оценкой на основе накопленной статистической информации таких параметров, как время реакции системы, пропускная способность реального или виртуального канала связи между двумя конечными абонентами сети, интенсивность трафика в отдельных сегментах и каналах сети, а также вероятность искажения данных при их передаче через сеть. Результаты анализа производительности и надежности позволяют контролировать соглашение об уровне обслуживания (SLA), заключаемое между пользователем сети и ее администраторами (или компанией, продающей услуги). Без средств анализа производительности и надежности поставщик услуг публичной сети или отдел информационных технологий предприятия не сможет ни проконтролировать, ни тем более обеспечить нужный уровень обслуживания для конечных пользователей сети. 4) Управление безопасностью подразумевает контроль доступа к ресурсам сети (данным и оборудованию) и сохранение целостности данных при их хранении и передаче через сеть. Базовыми элементами управления безопасностью являются процедуры аутентификации пользователей, назначение и проверка прав доступа к ресурсам сети, распределение и поддержка ключей шифрования, управления полномочиями и т. п. Часто функции этой группы не включаются в системы управления сетями, а либо реализуются в виде специальных продуктов обеспечения безопасности, например сетевых экранов или централизованных систем авторизации, либо входят в состав операционных систем и системных приложений. 5) Учет работы сети включает регистрацию времени использования различных ресурсов сети (устройств, каналов и транспортных служб) и ведение биллинговых операций (плата за ресурсы). В стандартах систем управления не делается различий между управляемыми объектами, представляющими коммуникационное оборудование (каналы, сегменты локальных сетей, коммутаторы и маршрутизаторы, модемы и мультиплексоры), и объектами, представляющими аппаратное и программное обеспечение компьютеров. Однако на практике деление систем управления по типам управляемых объектов широко распространено.В тех случаях, когда управляемыми объектами являются компьютеры, а также их системное и прикладное программное обеспечение, то для системы управления часто используют особое название — система управления системой (System Management System, SMS).SMS обычно автоматически собирает информацию об установленных в сети компьютерах и создает записи в специальной БД об аппаратных и программных ресурсах. SMS может централизованно устанавливать и администрировать приложения, которые запускаются с серверов, а также удаленно измерять наиболее важные параметры компьютера, операционной системы, СУБД (например, коэффициент использования процессора или физической памяти, интенсивность страничных прерываний и др.). SMS позволяет администратору брать на себя удаленное управление компьютером в режиме эмуляции графического интерфейса популярных операционных систем. Для решения перечисленных задач необходимо иметь возможность управления отдельным устройством (объектом). Обычно каждое устройство, которое требует достаточно сложного конфигурирования, производитель сопровождает автономной программой конфигурирования и управления, работающей в среде специализированной ОС, установленной на этом устройстве. Мы будем называть такой программный компонент агентом. Агенты могут встраиваться в управляемое оборудование либо работать на устройстве, подключенном к интерфейсу управления такого устройства. Один агент в общем случае может управлять несколькими однотипными устройствами. Агент может выполнять следующие функции: — хранить, извлекать и передавать по запросам извне информацию о технических и конфигурационных параметрах устройства, включая модель устройства, число портов, тип портов, тип ОС, связи с другими устройствами и др.; — выполнять, хранить и передавать по запросу извне измерения (подсчеты) характеристик функционирования устройства, таких как число принятых пакетов, число отброшенных пакетов, степень заполнения буфера, состояние порта (рабочее или нерабочее); — изменять по командам, полученным извне, конфигурационные параметры. В описанной схеме агент играет роль сервера, к которому обращается клиент-администратор с запросами о значениях характеристик или об установлении конфигурационных параметров управляемого устройства. Для получения требуемых данных об объекте, а также для выдачи на него управляющих воздействий агент должен иметь возможность взаимодействовать с ним. Многообразие типов управляемых объектов не позволяет стандартизовать способ взаимодействия агента с объектом. Эта задача решается разработчиками при встраивании агентов в коммуникационное оборудование или в операционную систему. Агент может снабжаться специальными датчиками для получения информации, например датчиками температуры. Агенты могут отличаться разным уровнем интеллекта: от минимального, достаточного лишь для подсчета проходящих через оборудование кадров и пакетов, до весьма высокого. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Рождение компьютерных сетей было вызвано практической потребностью – иметь возможность для совместного использования данных. Если бы пользователь подключил свой компьютер к другим, он смог бы работать с их данными и их принтерами. В настоящее время подключиться к локальным сетям можно через спутники связи, кабельное телевидение, радиосигнал, телефон, сотовую связь, специальные оптико-волоконные линии или электропровода. Всемирная сеть стала неотъемлемой частью жизни в развитых и развивающихся странах. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ https://www.conlex.kz/istoriya-kompyuternyx-setej-beret-svoe-nachalo-v-1960-x-godax/ http://sebeadmin.ru/istoria-razvitiya-setey.html http://joomla3x.ru/interesting/internet/1033-istoriya-poyavleniya-i-razvitiya-kompyuternykh-setej.html «Беспроводной мобильный Интернет. Архитектура, протоколы и сервисы» Аббас Джамалипур «Человек и компьютер. Взгляд в будущее» Гарри Каспаров |