Перші комп’ютерні мережі

Перші глобальні мережі

Комп'ютери отримали можливість обмінюватися даними в автоматичному режимі, що, власне, і є базовою ознакою будь-якої обчислювальної мережі. На основі подібного механізму в перших мережах були реалізовані служби обміну файлами, синхронізації баз даних, електронної пошти та інші, ставши-шие тепер традиційними мережеві служби.

Саме при побудові глобальних мереж були вперше запропоновані і відпрацьовані-тани ​​багато основні ідеї, що лежать в основі сучасних обчислювальних мереж. Такі, наприклад, як багаторівнева побудова комунікаційних про-протоколі, концепції комутації і маршрутизації пакетів.

Мережа ARPANET об'єднувала комп'ютери різних типів, які працювали під управ-ленням різних ОС з додатковими модулями, що реалізують коммуни-ційний протоколи, загальні для всіх комп'ютерів мережі. ОС цих комп'ютерів можна вважати первимісетевимі операційними системами.

Істинно мережеві ОС на відміну від багатотермінальних ОС дозволяли не тільки розосередити користувачів, а й організувати розподілені зберігання і обра-лення даних між декількома комп'ютерами, пов'язаними електричними зв'язками. Будь-яка мережева операційна система, з одного боку, виконує всі функції локальної операційної системи, а з іншого боку, має неко-торимі додатковими засобами, що дозволяють їй взаємодіяти че-рез мережу з операційними системами інших комп'ютерів. Програмні модулі, що реалізують мережеві функції, з'являлися в операційних системах постепен-но, у міру розвитку мережевих технологій, апаратної бази комп'ютерів і воз-нення нових завдань, що вимагають мережевої обробки.

До теперішнього часу глобальні мережі за різноманітністю і якістю надавати пріоритет-ється послуг наздогнали локальні мережі, які довгий час лідирували в цьому відношенні, хоча і з'явилися на світ значно пізніше.

Перші локальні мережі

Важлива подія, що вплинула на еволюцію комп'ютерних мереж, відбулося на початку 70-х років. В результаті технологічного прориву в області вироб-ництва комп'ютерних компонентів з'явилися великі інтегральні схеми (ВІС). Їх порівняно невисока вартість і хороші функціональні можливості привели до створення міні-комп'ютерів, які стали реальними конкурентами мейнфреймів. Емпіричний закон Гроша перестав відповідати-вать дійсності, так як десяток міні-комп'ютерів, маючи ту ж вар-тість, що і мейнфрейм, вирішували деякі завдання (як правило, добре роз-раллеліваемие) швидше.

Навіть невеликі підрозділи підприємств отримали можливість мати соб державні недержавні комп'ютери. Міні-комп'ютери вирішували завдання управління техноло-гическим обладнанням, складом і інші задачі рівня відділу підприємства. Таким чином, з'явилася концепція розподілу комп'ютерних ресурсів по всьому підприємству. Однак при цьому всі комп'ютери однієї організації як і раніше продовжували працювати автономно (рис. 1.4).

Йшов час, і потреби користувачів обчислювальної техніки зростали. Їх уже не задовольняла ізольована робота на власному комп'ютері, їм хо-телось в автоматичному режимі обмінюватися комп'ютерними даними з поль-зователем інших підрозділів. Відповіддю на цю потребу стала поява перших локальних обчислювальних мереж (рис. 1.5).

На перших порах для з'єднання комп'ютерів один з одним використовувалися не-стандартні мережеві технології.

Різноманітні пристрої сполучення, що використовують власні способи перед-уявлення даних на лініях зв'язку, свої типи кабелів і т. П. Могли з'єднувати тільки ті конкретні моделі комп'ютерів, для яких були розроблені, на-приклад, міні-комп'ютери PDP-11 з мейнфреймів IBM 360 або міні-комп'ютерах тери HP з мікрокомп'ютерами LSI-11. Така ситуація створила великий про-стор для творчості студентів - назви багатьох курсових і дипломних проектів починалися тоді зі слів «Пристрій сполучення. ».

Потужним стимулом для їх появи послужили персональні комп'ютери. Ці масові продукти стали ідеальними елементами для побудови мереж - з одного боку, вони були досить потужними, щоб забезпечувати роботу се-тевого програмного забезпечення, а з іншого - явно потребували об'єднання своєї обчислювальної потужності для вирішення складних завдань, а також розділі-ня дорогих периферійних пристроїв і дискових масивів. Тому персоналом-ні комп'ютери стали переважати в локальних мережах, причому не тільки в якості клієнтських комп'ютерів, але і як центри зберігання і обробки даних, тобто мережевих серверів, потіснивши з цих звичних ролей міні-комп'ютери і мейнфрейми.

Всі стандартні технології локальних мереж спиралися на той же принцип когось мутації, який був з успіхом випробуваний і довів свої переваги при передачі трафіку даних в глобальних комп'ютерних мережах, - принцип кому-тації пакетів.

Стандартні мережеві технології перетворили процес побудови локальної мережі з мистецтва в рутинну роботу. Для створення мережі досить було придбати стандартний кабель, мережні адаптери відповідного стандарту, наприклад Ethernet, вставити адаптери в комп'ютери, приєднати їх до кабелю стандарт-ними роз'ємами і встановити на комп'ютери одну з популярних мережевих опе-раціонних систем, наприклад Novell NetWare.

Розробники локальних мереж привнесли багато нового в організацію роботи користувачів. Так, стало набагато простіше і зручніше, ніж в глобальних мережах, по-променя доступ до загальних мережних ресурсів - на відміну від глобальної в локаль-ної мережі користувач звільняється від запам'ятовування складних ідентифікат-рів поділюваних ресурсів. Для цих цілей система надає йому список ресурсів в зручній для сприйняття формі, наприклад у вигляді дерева ієрархія-хіческім структури ( «дерева» ресурсів). Ще один прийом, раціоналізує роботу користувача в локальній мережі, полягає в тому, що після з'єднання з віддаленим ресурсом користувач отримує можливість звертатися до нього за допомогою тих же команд, що і для роботи з локальними ресурсами. Послід-наслідком і одночасно рушійною силою такого прогресу стала поява величезного числа непрофесійних користувачів, звільнених від не обходимо вивчати спеціальні (і досить складні) команди для сеті-вої роботи.

Прості алгоритми роботи визначили низьку вартість обладнання Ethernet. Широкий діапазон ієрархії швидкостей дозволяє раціонально будів-ить локальну мережу, вибираючи ту технологію сімейства, яка найбільшою мірою відповідає завданням підприємства і потребам користувачів. Важливо також, що всі технології Ethernet дуже близькі один до одного за принципами ра-боти, що спрощує обслуговування і інтеграцію цих мереж.

Хронологічну послідовність найважливіших подій, що стали историче-ськими віхами на шляху появи перших комп'ютерних мереж, ілюструє табл. 1.1.

Таблиця 1.1. Хронологія найважливіших подій на шляху появи перших комп'ютерних мереж

Історія комп'ютерних мереж та Інтернету

Розвиток комутації пакетів: 1961-1972

Згадані розробки заклали основу сучасного Інтернету. Однак було б неправильно зводити зародження Інтернету тільки до розробки технології когось мутації пакетів. На початку 1960-х років колеги Клейнрока, вчені Ликлайдер і Роберта, стали учасниками програми розвитку комп'ютерних техноло-гій в агентстві DAPRA (Defense Advanced Research Projects Agency - агентство із захисту прогресивних дослідницьких проектів). Роберте розробив схе-му комп'ютерної мережі APRAnet, заснованої на комутації пакетів і яв-рами прямим предком сучасного Інтернету. Комутатори пакетів в той час називалися інтерфейсними процесорами повідомлень (Interface Message Processor, IMP), і контракт на їх виробництво було укладено з компанією BBN. У 1969 році перші комутатори пакетів зв'язали між собою кілька науч-них організацій США. Леонард Клейнрок згадує про перший не-вдалому використанні мережі, коли спроба віддаленого доступу викликала повний крах системи.

У 1972 році в мережі APRAnet налічувалося вже 15 вузлів. Тоді ж Роберт Каїн влаштував першу публічну демонстрацію APRAnet на Міжнародній конференції з комп'ютерних комунікацій. Був розроблений перший протокол про-мена інформацією між кінцевими системами (RFC 001), який отримав назва-ня NCP (Network-Control Protocol - протокол керування мережею). Це дозво-ло почати розробку мережевих додатків для APRAnet. Перша програма для роботи з електронною поштою була створена програмістом компанії BBN Реєм Томліісоном в 1972 році.

Виникнення нових комп'ютерних мереж та Інтернету: 1972-1980

Спочатку APRAnet була ізольованою закритою мережею. Для встановлення зв'язку з будь-яким хостом мережі було необхідно мати підключення до багатофункціонального-му процесору повідомлень. У першій половині 1970-х років з'явилися ще неяк-до комп'ютерних мереж з комутацією пакетів:

□ короткохвильова мережу ALOHAnet поєднала кілька університетів на Га-вайскіх островах;

□ комерційна мережа Telenet компанії BBN була побудована за тим же принци-пу, що і APRAnet;

□ французька комп'ютерна мережа Cyclades була розроблена Луїзом Пузи;

□ мережі з тимчасовим мультиплексированием, такі як Tymnet і GE Information Services, з'явилися в кінці 1960-х - начале1970-х років;

□ мережу SNA фірми IBM створювалася в 1969-1974 роках паралельно з APRAnet.

Число комп'ютерних мереж продовжувала зростати. У 1973 році Роберт Меткалф раз-працював принципи технології Ethernet, орієнтованої на невеликі расстоя-ня між сполучаються комп'ютерами, які пізніше зумовили стрімкий-ве розвиток локальних мереж.

Навчившись створювати нові комп'ютерні мережі, інженери замислилися над тим, як зв'язати кілька мереж між собою. Перші розробки в області створення мережі мереж було проведено Вінтоном Серфом і Робертом Канном. Саме тоді для опису створюваної системи було застосовано слово «Інтернет»,

З'явилася перша версія протоколу TCP, правда, в значній мірі відрізняючи-ющаяся від сучасної. Спочатку в TCP була спроба об'єднати надійну послідовну передачу даних між кінцевими системами (поддержива-емую протоколом і сьогодні) і транспортні функції (забезпечуються сучас-менним протоколом IP). Уже перші експерименти з протоколом TCP виявили важливість не тільки надійною, але і ненадійною передачі даних (наприклад, па-кетной передачі голосових повідомлень). Це в кінцевому рахунку призвело до появле-нию протоколу IP і розробці протоколу UDP, альтернативного TCP. Таким об-разом, три ключових протоколу Інтернету, TCP, UDP і IP, з'явилися вже в кінці 1970-х років.

Описані вище розробки проводилися під патронажем вже згадуваного агентства DAPRA. Проте воно не було монополістом в області роз-ку Інтернет-технологій. На Гавайських островах вченим Норманном Абрамсоном був розроблений проект мережі ALOHAnet - бездротової комп'ютерної мережі з па-кетной передачею даних. Протокол ALOHA [6], який використовували в ALOHAnet, був першим з так званих протоколів множинного доступу, позволяв-шим географічно розподіленим користувачам спільно використовувати ре-сурс середовища передачі даних (частоту радіохвиль). Розробки Абрамсона були використані Меткалфом і Боггсом при створенні протоколу Ethernet [329] для дротових широкосмугових радіомереж. Схема протоколу Ethernet приведена на рис. 1.26. Цікаво відзначити, що до створення Ethernet Меткалфа і Боггсом під-штовхнула необхідність забезпечення зв'язку комп'ютерів не тільки один з одним, але і з віддаленими розділяються периферійними пристроями, такими як прин-тери, накопичувачі і т. П. [375]. Таким чином, технологія Ethernet, що стала осно-виття для безлічі сучасних локальних комп'ютерних мереж, налічує 25-річну історію. Важко переоцінити її роль у вирішенні завдання об'єднання комп'ютерних мереж. Ми ще повернемося до обговорення Ethernet, ALOHAnet і про-чих технологій локальних мереж в розділі 5.

До кінця 1970-х років мережа APRAnet налічувала вже близько 200 кінцевих сис-тем. Через 10 років число хостів в Інтернеті, вже об'єднував безліч інших комп'ютерних мереж, досягло 100 тисяч. Таким чином, 1980-ті роки характери-ються стрімким поширенням створених раніше мережевих технологій.

На початку 80-х відбувалося активне об'єднання локальних мереж університеті-тів у великі регіональні мережі. Прикладами можуть служити мережа B1TNET, забезпе-чувати обмін файлами і електронною поштою між університетами на се-веро-заході США, CSNET, що об'єднала дослідників в галузі мережевих технологій незалежно від APRAnet, і ін. У 1986 році була розроблена мережа NSFNET, яка дозволила отримати доступ до обчислювальних ресурсів Суперком-п'ютер. Початкова швидкість магістралі, що склала 56 Кбіт / с, до кінця деся-тиріччя зросла до 1,5 Мбіт / с. Магістраль NSFNET дозволила об'єднати між-ду собою регіональні комп'ютерні мережі США.

Паралельно з розвитком APRAnet в США у Франції на початку 1980-х років віз-ник проект Minitel, мав підтримку з боку уряду Франції і поставив перед собою амбітну мету - зв'язати всі мережі в єдину комп-ютерної мережу. Система, розроблена Minitel, представляла собою відкриту когось пьютерную мережу з комутацією пакетів (протокол Х.25 з підтримкою віртуаль-ного каналу), що складалася з Minitel-серверів і недорогих користувальницьких терміналів з вбудованими низькошвидкісними модемами. Великий успіх при-йшов до проекту Minitel після того, як французький уряд оголосив про раз-дачі безкоштовних терміналів всім бажаючим для домашнього користування. Мережа Minitel містила як безкоштовні, так і платні інформаційні ресурси. У зеніті своєї популярності в середині минулого десятиліття Minitel підтримувала більш ніж 20 000 видів обслуговування - від віддалених банківських операцій до організації доступу до спеціалізованих дослідним баз даних. Користувачами мережі були більш 20% жителів Франції, дохід від її викорис-тання становив понад мільярд доларів на рік, а обслуговуючий персонал складався з 10 000 чоловік. Таким чином, Франції вдалося випередити США в раз-вітіі національних мережевих технблогій на ціле десятиліття.

Головною подією 90-х років, ймовірно, слід вважати появу Всесвітньої павутини (web), що призвела Інтернет в мільйони домівок та організацій по всьому світу. Служба web також послужила платформою для розробки і впровадження со-тен нових Інтернет-додатків, що забезпечують віддалені біржові і бан-ковские операції, роботу з потоковим мультимедіа і використання величезних інформаційних ресурсів.

□ програми електронної пошти, включаючи кошти приєднання файлів до со-спілкуванням і додатки для роботи з повідомленнями через web-інтерфейс;

□ web-додатки, включаючи додатки для подорожей по web-сторінок і Інтеренет-комерції;

□ додатки для обміну повідомленнями в реальному часі, піонером яких стала програма ICQ;

□ додатки для однорангового спільного доступу до файлових архівів у форматі МРЗ, піонером яких стала програма Napster.

Творцями перших двох видів програм були вчені, а останні два види додатків, навпаки, розроблялися декількома молодими ентузіастами.