Компьютерные сети. История и эволюция

КОМПЬЮТЕРНЫЕ СЕТИ История и эволюция Выполнила : Дмитриева И.А. учитель физики и информатики МКОУ Семилукской сельской СОШ

Содержание 1. Два корня компьютерных сетей 2. История 3. Основные этапы эволюции 3.1. Многотерминальные системы — прообраз сети 3.2. Первые глобальные сети 3.3. Первые локальные сети 3.4. Возникновение новых компьютерных сетей и Интернета: 1972-1980 3.5. Распространение Интернета: 1990-е 3.6. Новейшие разработки

сетей Два корня компьютерных Сети передачи данных, называемые также вычислительными или компьютерными сетями, являются результатом важнейших научно- технических отраслей современной цивилизации — компьютерных и телекоммуникационных технологий. эволюции двух

История сетей попытки работы в загрузке компьютером. подготовлены Первые создать прообразом Следующим возможность с стало компьютерных вычислительной техникой отдельных создание нескольких пользователей имеющих терминалов, заключались в собственные полноценные мэйнфрэйм (основной устройства ввода-вывода и компьютер) нескольких готовы работающие напрямую с одним пакето данных, которые были общим Для заранее и самого пользователя работа за нуждались в обработке. таким устройством была куда Первоначальное развитие этой более удобной – он мог не технологии на замечать, мощности протяжении 50-х годов XX века, параллельно компьютера когда компьютеры представляли используются еще собой громоздкие и неудобные несколькими людьми. Именно устройства, обрабатывающие тогда стали появляться первые информацию крайне длительное сети, чей принцип работы время. На тот момент удобство Как только начали появляться более компактные компьютеры – это заключался лишь в банальном пользователя находилось на произошло в 70-х годах, позволить себе их установку могли все физическом удалении одном из последних мест в больше предприятий, поэтому необходимость использования терминалов на определенные развитии, а основное внимание какого-либо средства связи возрастала и тогда возникли первые расстояния. уделялось повышению приближенные к современным способы объединения компьютеров мощности. в сеть и потребность в монтаже компьютерных сетей. происходило что

Основные этапы эволюции В истории развития компьютерных сетей можно выделить пять основных этапов: 1. Начало 60-х годов. Внедрение многотерминальных систем разделения времени. Многотерминальные системы считаются прообразом локальных сетей. 2. Конец 60-х годов. Соединение суперкомпьютеров через телефонные линии с помощью модемов - зарождение глобальных сетей. 3. Начало 70-х годов. Появление локальных сетей связывающих миникомпьютеры. 4. 80-е годы. Широкое распространение локальных сетей персональных компьютеров . Разработка стандартов локальных сетей (Ethernet, Token Ring, Arcnet). Зарождение сети Интернет. 5. 90-годы – настоящее время. Повсеместное внедрение сети Интернет. Значительное повышение скоростей передачи данных. Сближение различных типов сетей (локальных и глобальных компьютерных сетей, телефонных и теле-радио сетей). Широкое распространение беспроводных технологий передачи данных

Многотерминальные системы — прообраз сети мере новые которые таких системах По удешевления процессоров в начале 60-х годов появились спосо бы вычислительного организации процесса, позволили учесть интересы пользователей. Начали развиваться интерактивные многотерминальн ые системы разделения времени. В каждый полу чал пользователь собственный с помощью которого он мог вести компью тером. диалог Количество одновременно работающих компьютером пользователей зависело от его мощности время реакции вычислительной системы было и пользователю была не слишком достаточно терминал, так, чтобы с с мало,

Многотерминальные системы — прообраз сети Терминалы, выйдя за пределы вычислительного центра, рассредоточились по всему предприятию. И хотя вычислительная мощность оставалась полностью централизованной, некоторые функции — такие как ввод и вывод данных — стали распределенными. Подобные многотерминальные централизованные системы внешне уже были очень похожи на локальные вычислительные сети. Действительно, рядовой пользователь работу за терминалом мэйнфрейма воспринимал примерно так же, как сейчас он воспринимает работу за подключенным к сети персональным компьютером. Пользователь мог получить доступ к общим файлам и периферийным устройствам, при этом у него поддерживалась полная иллюзия единоличного владения компьютером, так как он мог запустить нужную ему программу в любой момент и почти сразу же получить результат. (Некото рые, далекие от вычислительной техники пользователи даже были уверены, что все вычисления выполняются внутри их дисплея). Однако до появления локальных сетей нужно было пройти еще большой путь, так как многотерминальные системы, хотя и имели внешние черты распределенных систем, все еще поддерживали централизованную обработку данных. С другой стороны, и потребность предприятий в создании локальных сетей в это время еще не созрела — в одном здании просто нечего было объединять в сеть, так как из-за высокой стоимости вычислительной техники предприятия не могли себе позволить роскошь приобретения нескольких компьютеров. В этот период был справедлив так называемый закон Гроша, который эмпирически отражал уровень технологии того времени. В соответствии с этим законом производительность компьютера была пропорциональна квадрату его

Первые глобальные сети вот в На доступ к потребность А соединении компьютеров, находящихся на большом рас стоянии друг от друга, к этому времени вполне назрела. Началось все с решения более простой задачи — доступа к компьютеру с терминалов, удаленных от него на многие сотни, а то и тысячи километров. Терминалы соединялись с компью терами через телефонные сети с помощью модемов. Такие сети позволяли мно гочисленным пользователям получать разделяемым удаленный ресурсам мощных компьютеров класса суперЭВМ. Затем появились системы, в которых наряду с удаленными соединениями типа терминал-компьютер были реализованы удаленные типа компьютер-компьютер. Компьютеры возможность обмениваться данными в автоматическом режиме, что, собственно, и является любой базовым вычислительной основе подобного механизма в первых сетях были реализованы службы обмена файлами, нескольких признаком сети. и получили связи

Первые глобальные сети Именно при построении глобальных сетей были впервые предложены и отработаны многие основные идеи, лежащие в основе современных вычислительных сетей. Такие, например, как многоуровневое построение коммуникационных протоколов, концепции коммутации и маршрутизации пакетов. Глобальные компьютерные сети очень многое унаследовали от других, гораздо более старых и распространенных глобальных сетей — телефонных. Главное технологическое новшество, которое привнесли с собой первые глобальные компьютерные сети, состояло в отказе от принципа коммутации каналов, на протяжении многих десятков лет успешно использовавшегося в телефонных сетях. Выделяемый на все время сеанса связи составной телефонный канал, передающий информацию с постоянной скоростью, не мог эффективно использоваться пульсирующим трафиком компьютерных данных, у которого периоды интенсивного обмена чередуются с продолжительными паузами. Натурные эксперименты и математическое моделирование показали, что пульсирующий и в значительной степени не чувствительный к задержкам компьютерный трафик гораздо эффективней передается сетями, работающими по принципу коммутации пакетов, когда данные разделяются на небольшие порции — пакеты, — которые самостоятельно перемещаются по сети благодаря наличию адреса конечного узла в заголовке пакета. Сеть ARPANET объединяла компьютеры разных типов, работавшие под управлением различных ОС с дополнительными модулями, реализующими коммуникационные протоколы, общие для всех компьютеров сети. ОС этих компьютеров можно считать первыми сетевыми операционными системами. Истинно сетевые ОС в отличие от многотерминальных ОС позволяли не только рассредоточить пользователей, но и организовать распределенные хранение и обработку данных между несколькими компьютерами, связанными электрическими связями. Любая сетевая операционная система, с одной стороны, выполняет все функции локальной операционной системы, а с другой стороны, обладает некоторыми дополнительными средствами, позволяющими ей взаимодействовать через сеть с операционными системами других компьютеров. Программные модули, реализующие сетевые функции, появлялись в операционных системах постепенно, по мере развития сетевых технологий, аппаратной базы компьютеров и возникновения новых задач, требующих сетевой обработки. Прогресс глобальных компьютерных сетей во многом определялся прогрессом телефонных сетей. Это привело к появлению высокоскоростных цифровых каналов, соединяющих автоматические телефонные станции (АТС) и позволяющих одновременно передавать десятки и сотни разговоров. Была разработана специальная технология для создания так называемых первичных, или опорных, сетей. Такие сети не предоставляют услуг конечным пользователям, они являются фундаментом, на котором строятся скоростные цифровые каналы «точка-точка», соединяющие оборудование других, так называемых наложенных сетей, которые уже работают на конечного пользователя. К настоящему времени глобальные сети по разнообразию и качеству предоставляемых услуг догнали локальные сети, которые долгое время лидировали в этом отношении, хотя и появились на свет значительно позже.

Первые локальные сети (БИС). событие, повлиявшее компьютерных появились схемы на Важное сетей, эволюцию произошло в начале 70-х годов. В результате технологического прорыва в области производства компьютерных большие компонентов интегральные Их сравнительно невысокая стоимость и хорошие функциональные возможности привели к созданию мини-компьютеров, которые стали реальными конкурентами мэйнфреймов. Эмпирический закон Гроша перестал соответствовать действительности, так как десяток мини- компьютеров, имея ту же стоимость, что и мэйнфрейм, решали некоторые задачи (как хорошо распараллеливаемые) быстрее. подразделения Даже предприятий возможность иметь собственные компьютеры. Мини- компьютеры решали задачи управления технологическим оборудованием, складом и другие задачи уровня отдела предприятия. Таким образом, появилась концепция распределения компьютерных правило, небольшие получили

Первые локальные сети первых порах для друг с данными эту потребность Шло время, и потребности пользователей вычислительной техники росли. Их уже не удовлетворяла изолированная работа на собственном компьютере, им хотелось в автоматическом режиме обмениваться компьютерными с пользователями других подразделений. Ответом на стало появление локальных вычислительных сетей. соединения На первых компьютеров другом использовались нестандартные сетевые технологии. Разнообразные устройства сопряжения, использующие способы представления данных на линиях связи, свои типы кабелей и т. п., могли соединять только те конкретные модели были компьютеров, разработаны, мини- компьютеры PDP-11 с мэйнфреймом IBM HP 360 с микрокомпьютерами Такая ситуация создала большой простор для творчества студентов — названия многих мини-компьютеры LSI-11. собственные для которых например, или

Первые локальные сети Мощным стимулом для их появления послужили персональные компьютеры. Эти массовые продукты стали идеальными элементами для построения сетей — с одной стороны, они были достаточно мощными, чтобы обеспечивать работу сетевого программного обеспечения, а с другой — явно нуждались в объединении своей вычислительной мощности для решения сложных задач, а также разделения дорогих периферийных устройств и дисковых массивов. Поэтому персональные компьютеры стали преобладать в локальных сетях, причем не только в качестве клиентских компьютеров, но и в качестве центров хранения и обработки данных, то есть сетевых серверов, потеснив с этих привычных ролей мини-компьютеры и мэйнфреймы. Все стандартные технологии локальных сетей опирались на тот же принцип коммутации, который был с успехом опробован и доказал свои преимущества при передаче трафика данных в глобальных компьютерных сетях, — принцип коммутации пакетов. Разработчики локальных сетей привнесли много нового в организацию работы пользователей. Так, стало намного проще и удобнее, чем в глобальных сетях, получать доступ к общим сетевым ресурсам — в отличие от глобальной в локальной сети пользователь освобождается от запоминания сложных идентификаторов разделяемых ресурсов. Для система предоставляет ему список ресурсов в удобной для восприятия форме, например в виде древовидной иерархической структуры («дерева» ресурсов). Еще один прием, рационализирующий работу пользователя в локальной сети, состоит в том, что после соединения с удаленным ресурсом пользователь получает возможность обращаться к нему с помощью тех же команд, что и для работы с локальными ресурсами. Последствием и одновременно движущей силой такого прогресса стало появление огромного числа непрофессиональных пользователей, освобожденных от необходимости этих целей

Возникновение новых компьютерных сетей и Интернета: 1972-1980 Изначально APRAnet была изолированной закрытой сетью. Для установления связи с любым хостом сети было необходимо иметь подключение к интерфейсному процессору сообщений. В первой половине 1970-х годов появились еще несколько компьютерных сетей с коммутацией пакетов: □ коротковолновая сеть ALOHAnet соединила несколько университетов на Гавайских островах ; □ коммерческая сеть Telenet компании BBN была построена по тому же принципу, что и APRAnet; □ французская компьютерная сеть Cyclades была разработана Луизом Пузи; □ сети с временным мультиплексированием, такие как Tymnet и GE Information Services, появились в конце 1960-х — начале1970-х годов; □ сеть SNA фирмы IBM создавалась в 1969-1974 годах параллельно с APRAnet. Число компьютерных сетей продолжало расти. В 1973 году Роберт Меткалф разработал принципы технологии Ethernet, ориентированной на небольшие расстояния между соединяемыми компьютерами, которые позже обусловили стремительное развитие локальных сетей. Продолжение…

Возникновение новых компьютерных сетей и Интернета: 1972-1980 Научившись создавать новые компьютерные сети, инженеры задумались над тем, как связать несколько сетей между собой. Первые разработки в области создания сети сетей были проведены Уинтоном Серфом и Робертом Канном. Именно тогда для описания создаваемой системы было применено слово «Интернет». Появилась первая версия протокола TCP, правда, в значительной степени отличающаяся от современной. Изначально в TCP была попытка объединить надежную последовательную передачу данных между оконечными системами (поддерживаемую протоколом и сегодня) и транспортные функции (обеспечиваемые современным протоколом IP). Уже первые эксперименты с протоколом TCP выявили важность не только надежной, но и ненадежной передачи данных (например, пакетной передачи голосовых сообщений). Это в конечном счете привело к появлению протокола IP и разработке протокола UDP, альтернативного TCP. Таким образом, три ключевых протокола Интернета, TCP, UDP и IP, появились уже в конце 1970-х годов.

Распространение Интернета: 1990-е В начале 1990-х годов произошел ряд событий, предвосхитивших Интернет-революцию и коммерциализацию компьютерных сетей. Сеть APRAnet, предок Интернета, постепенно прекратила свое существование. Появившиеся в 1980-е годы сети MILNET, Defense Data Network и NSFNETстали играть ведущую роль в объединении локальных сетей США, а также в международной передаче данных. В 1991 году на коммерческое использование NSFNET были наложены ограничения, а в 1995 году сеть также фактически прекратила свое существование, передав свои функции сетям коммерческих Интернет-провайдеров. Главным событием 90-х годов, вероятно, следует считать появление Всемирной паутины (web), приведшей Интернет в миллионы домов и организаций по всему миру. Служба web также послужила платформой для разработки и внедрения сотен новых Интернет-приложений, обеспечивающих удаленные биржевые и банковские операции, работу с потоковым мультимедиа и использование огромных информационных ресурсов. Автором web считается Тим Бернсрс-Ли, который в 1989-1991 годах развил идеи гипертекста, предложенные еще в 40-х и 60-х годах прошлого века Бушем и Нельсоном. Бернерс-Ли совместно со своими ассистентами создал первоначальные версии языка HTML, протокола HTTP, web-сервера и браузера. Таким образом, четыре «кита» Всемирной паутины фактически были придуманы одним человеком. Возможности первого браузера ограничивались лишь просмотром текстовых строк. К концу 1992 года количество web-серверов в мире достигло 200. Параллельно с внедрением новых web- серверов разработчики трудились над созданием пользовательского интерфейса браузеров. Одним из наиболее видных инженеров, проявивших себя в этой области, был Марк Андресен, руководивший созданием популярного браузера Mosaic. Альфа-версия браузера появилась в 1993 г., а в 1994 году Андресен совместно со своими коллегами учредил компанию Mosaic Communications, позже трансформировавшуюся в корпорацию Netscape Communications [105, 402]. В 1995 году студенты университетов уже активно использовали браузер Mosaic в учебных целях. Примерно в то же время огромное количество самых разных компаний стали применять web для ведения своих дел. В 1996 г. к выпуску браузеров присоединилась компания Microsoft, что положило начало «войне браузеров» между Microsoft и Netscape. На сегодняшний день можно считать,

Распространение Интернета: 1990-е Вторая половина 1990-х годов характеризовалась небывалым прогрессом в области Интернет-технологий. Множество компаний начали разработку собственных продуктов, связанных с глобальной Сетью. Активно развивалась служба электронной почты: появились приложения, поддерживающие адресные книги, присоединение файлов к сообщениям, «горячие» ссылки и потоковое мультимедиа. К концу десятилетия были разработаны сотни Интернет-приложений, как правило, принадлежащие к одной из следующих групп: □ приложения электронной почты, включая средства присоединения файлов к сообщениям и приложения для работы с сообщениями через web-интерфейс; □ web-приложения, включая приложения для путешествий по web-страницам и Интеренет-коммерции; □ приложения для обмена сообщениями в реальном времени, пионером которых стала программа ICQ; □ приложения для однорангового совместного доступа к файловым архивам в формате МРЗ, пионером которых стала программа Napster. Создателями первых двух видов приложений были ученые, а последние два вида приложений, напротив, разрабатывались несколькими молодыми энтузиастами. Период 1995-2001 годов характеризовался активным использованием Интернета для биржевых торгов. Многие компании, практически не имевшие реальных доходов, могли иметь огромный финансовый успех на подобных электронных торгах. В 2000-2001 годах многие Интернет-биржи закрылись. Тем не менее такие компании, как Microsoft, Cisco, AOL и Yahoo!, достаточно успешно продолжают вести свой бизнес в Интернете.

Новейшие разработки Сетевые технологии продолжают свое стремительное развитие. Постоянно появляются новые решения в разработке приложений, обеспечении безопасности, распределении ресурсов, Интернет-телефонии, высокоскоростной маршрутизации и передаче внутри локальных сетей. Мы бы хотели выделить три направления развития Интернета, которые считаем наиболее важными: широкополосный резидентный доступ, беспроводной доступ и одноранговая передача данных. Широкополосный резидентный доступ в Интернет с использованием линий DSL и кабельных модемов (см. раздел «Доступ к сети и ее физическая среда») в настоящее время постепенно завоевывает популярность среди домашних пользователей. По прогнозам некоторых специалистов к 2005 году до 50 % резидентных подключений к Интернету будет широкополосным, что позволит разрабатывать И использовать мультимедиа-приложения, обеспечивающие высокое качество воспроизведения в реальном времени. Особую роль это, очевидно, сыграет для видеоконференций. Продолжение…

Новейшие разработки i-mode Беспроводной доступ в Интернет с использованием технологии i-mode внешне напоминает чрезвычайно популярен в Японии. Устройство обычный мобильный телефон, однако имеет больший экран, предназначенный для вывода текстовой и графической информации. Устройство поддерживает телефонные и Интернет-соединения. Статистические данные показали, что в августе 2001 года в Я ионии было зарегистрировано более 200 миллионов абонентов i-mode, и их число постоянно увеличивается. Рост популярности беспроводных технологий также наблюдается в США и Европе, стимулируя операторов мобильной связи к обслуживанию низкоскоростных соединений с Интернетом. Кроме того, начало нового десятилетия ознаменовалось дальнейшим ростом беспроводных локальных сетей с предоставлением доступа к ним в кафе, гостиницах, государственных и коммерческих организациях, а также в домах частных пользователей. Последним новшеством, о котором мы хотим упомянуть, являются одноранговые (Р2Р) сети. Такие сети обеспечивают каждого пользователя, подключенного к сети, совместным децентрализованным доступом к ресурсам, когда обмен данными между пользователями осуществляется путем их прямого соединения между собой. Приложение Napster стало первым приложением, успешно использовавшим Р2Р-доступ для обмена файлами в формате МРЗ. С течением времени Р2Р-приложе-ния стали применяться не только для разделения МРЗ- файлов, но и для разделения видеофайлов, изображений, текста. Примером Р2Р- приложения может также служить любая программа, обеспечивающая обмен сообщениями в реальном времени (ICQ и т. п.), поскольку сообщения посылаются сторонами друг другу напрямую (обычно через TCP-соединения), без центрального сервера. Наконец, проект SETIhome, упоминавшийся в разделе «Периферия компьютерных сетей», также представляет собой реализацию одноранговых вычислений.

Компьютерные сети стали логическим результатом эволюции компьютерных и телекомму никационных технологий. С одной стороны, они являются частным случаем распределенных компьютерных систем, а с другой стороны, могут рассматриваться как средство передачи ин формации на большие расстояния, для чего в них применяются методы кодирования и муль типлексирования данных, получившие развитие в различных телекоммуникационных системах.