Общая история развития сетевых технологий

История развития сетевых технологий очень большая, в ней есть сложные моменты, т.к. за последние десятилетия в этой области происходили важные изменения; в развитии данной отрасли принимали участие огромное количество людей, начиная от специалистов, заканчивая простыми пользователями. Вместе с этим, были разработаны способы коммерческого применения сетей. В этой главе отмечены лишь основные этапы.

Развитие компьютерных сетей сопряжено с развитием вычислительной техники и телекоммуникаций. Компьютерные сети могут рассматриваться как средство передачи информации на большие расстояния, для чего в них применяются методы кодирования и мультиплексирования данных, получившие развитие в различных телекоммуникационных системах.

Рис. 1.

На рис. 1 представлена схема эволюции компьютерных сетей и сетевых технологий.

Первые компьютеры 50-х годов были дорогими и громоздкими, поэтому были доступны ограниченному числу пользователей. В дальнейшем произошло удешевление ЭВМ, появились интерактивные многотерминальные системы разделения времени — пользователь получал собственный терминал, с помощью которого он мог вести работу с компьютером. Длина линий связи для компьютеров 50х годов была сведена к минимуму, так как компьютеры и устройства вывода располагались близко друг к другу и соединялись короткими кабелями. Информация обрабатывалась по принципу «одновременно одно задание, или пакет».

Пик развития терминалов приходится на начало 60-х годов. Появилась возможность для их более широкого использования. 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.

Следующим логичным этапом было решение задачи доступа к компьютеру с терминалов, удаленных от него на значительные расстояния. Соединение происходило посредством телефонных линий, через модемы. Первый модем появился в 1958 г. Он был разработан американской телефонной компанией AT&T. Этим устройством был Bell Dataphone 103, который поддерживал скорость передачи 300 бит/с. Пользователи получили возможность удаленного доступа к ресурсам некоторых мощных суперкомпьютеров. Чуть позже появились системы, в которых на ряду с соединением терминал-компьютер были реализованы удаленные связи компьютер-компьютер.

Рис. 2.

На рис. 2 представлена структура многотерминальной системы.

Таким образом, хронологически первыми появились глобальные сети (Wide Area Network, WAN), то есть сети, объединяющие территориально рассредоточенные компьютеры, возможно находящиеся в различных городах и странах. Но рассматривая WAN нельзя не упомянуть такой протокол, как X.25, который был одним из хронологически первых протоколов для работы с WAN. Протокол утверждался на серии заседаний International Telegraph and Telephone Consultative Committee (CCITT, сейчас ITU-T) и окончательно был определен в 1976 г. в публикации The Orange Book. Главным технологическим новшеством, внесенным данными технологиями, был отказ от принципа коммутации каналов, который ранее широко использовался в телефонных сетях.

В 1969 г. началась разработка ARPANET. Инициатива этой разработки принадлежит министерству обороны США. Целью этой разработки было объединению в единую научную сеть суперкомпьютеров, оборонных и научно-исследовательских центров. ARPANET является прародителем глобальной сети Интернет. Особенностью ARPANET было то, что эта сеть объединяла компьютеры разных типов, с разными операционными системами. Присутствовали дополнительные модули, реализующие коммуникационные протоколы, общие для всех компьютеров сети. Таким образом, архитектуру операционных систем этих компьютеров можно считать первой архитектурой сетевой ОС. Учеными, которые занимались данными разработками были — Роберт Тейлор, Джозеф Ликлайдер, Леонард Клейнрок, Пауль Баран, Дональд Дэвис и другие.

Первая в мире ЛВС была создана в 1967 г. Дональдом Дэвисом в Национальной физической лаборатории Великобритании.

В конце 70-х годов произошло важное событие, существенно повлиявшее на развитие компьютерных технологий в целом и сетевых технологий в частности. Этим событием стал прорыв в области производства компьютерных компонентов — появление больших интегральных схем. Они обладали невысокой стоимостью и хорошими функциональными возможностями, что привело к созданию мини-компьютеров, которые стали реальными конкурентами мейнфреймов.

Многие предприятия и организации получили возможность иметь собственные компьютеры. Мини-компьютеры успешно и эффективно решали сложные задачи управления. Была получена концепция распределения компьютерных ресурсов по всему предприятию. Изолированная работа постепенно перестала удовлетворять нужды пользователей, т.к. требовался автоматический и быстрый обмен данными с другими пользователями. Ответом на эту потребность стало появление первых локальных вычислительных сетей. ЛВС представляет собой объединение компьютеров, сосредоточенных на небольшой территории, в общем случае это коммуникационная система одной организации. Первая ЛВС Ethernet была создана в 1973 г. Бобом Меткалфом и Дэвидом Боггсом в исследовательском центре PARC.

Первое время, соединение компьютеров осуществлялось при помощи нестандартных протоколов, что вызывало определенные проблемы с совместимостью сетевого оборудования. Желание стандартизировать эти протоколы привело к создания такого понятия, как сетевая технология.

Сетевая технология — это согласованный набор программных и аппаратных средств, а также механизмов передачи данных по линиям связи, достаточный для построения вычислительной сети.

В середине 80-х годов наблюдается утверждение основных стандартов компьютерных сетей:

• 1. Ethernet — стандартизирован 1979 г.
• 2. Arcnet — Джон Мерфи, разработан в 1976 г., анонсирован в 1977 г.
• 3. Token Ring — разработан в 1984 г. компанией IBM.
• 4. Token Bus — улучшенная версия Token Ring.
• 5. FDDI — разработан комитетом X3T9.5 в 1986 — 1688гг.

Конец 90-х выделил явного лидера в области сетевых стандартов — им стало семейство Ethernet. В него вошли:

• 1. Классическая технология Ethernet — скорость передачи до 10 Мбит/сек.
• 2. Fast Ethernet — скорость передачи до 100 Мбит/сек.
• 3. Gigabit Ethernet — скорость передачи до 1000 Мбит/сек.

Такая популярность и распространение Ethernet обоснованы многими факторами. Прежде всего, стоит отметить простые алгоритмы работы, которые предопределяют низкую стоимость оборудования. Широкий диапазон иерархии скоростей позволяет рационально строить локальную сеть, выбирая ту технологию семейства, которая в наибольшей степени отвечает задачам предприятия и потребностям пользователей. Также стоит отметить, что все технологии Ethernet близки друг к другу, это упрощает обслуживание сетей, а также интеграцию.

Что касается сегодняшнего уровня развития компьютерных сетей — то они распространены практически повсеместно и каждый из нас знаком со словом «Интернет». Но путь развития этой сети был сложным и тернистым. Были решены следующие проблемы: несовместимость сетевого оборудования, несоответствие стандартов и протоколов сетей, проблема помех, вопросы безопасности и т. д. В настоящее время разработки в данной области продолжаются и одним из перспективных направления являются беспроводные сети.

В таблице 1 подведен итог главы, а также представлена хронология основных этапов мирового развития сетевых технологий.

Таблица 1.

Биографические/исторические справки.

Компания American Telephone and Telegraph (AT&T Corporation) была создана в 1885 году. Длительное время являлась монополистом на рынке дальней и местной связи США. В 1983—1984 годах под давлением Министерства юстиции США в рамках антитрестового процесса выделила бизнес-сегмент местной телефонии и сосредоточилась на услугах дальней связи. Одна из выделенных в 1984 году компаний получила наименование Southwestern Bell Corporation. В 1995 году эта компания изменила наименование на SBC Communications. В 2005 году SBC, став к этому времени крупнейшим телекоммуникационным холдингом США, приобрела за $ 16 млрд саму AT&T, из которой когда-то выделилась. При этом название AT&T перешло к объединённой компании.

Международный консультационный комитет по телефонии и телеграфии, МККТТ (фр. Comitй Consultatif International Tйlйphonique et Tйlйgraphique, CCITT) — подразделение Международного союза электросвязи (ITU). С 1995 года этот комитет официально называется ITU-T — (англ. International Telecommunication Union — Telecommunication sector) сектор стандартизации электросвязи Международного союза электросвязи. CCITT (ITU-T) разрабатывает технические стандарты, известные как «Recommendations» (рекомендации) по всем международным аспектам цифровых и аналоговых коммуникаций, занимается решением технических и текущих вопросов, а также вопросов связанных с тарификацией. Раз в четыре года собирается Международная ассамблея стандартизации телекоммуникаций, WTSA — (англ. World Telecommunication Standartization Assembly) и определяет темы для изучения рабочими группами ITU-T, которые, в свою очередь, готовят рекомендации по этим темам. В некоторых сферах стандарты разрабатываются совместно с другими организациями, такими, как ISO и IEC.

Роберт Тейлор — также известен, как Боб Тейлор. Родился в 1932 г. Один из первопроходцев в создании Интернета. Был лидером нескольких команд разработчиков, которые внесли существенный вклад в развитие сетевых технологий. Был директором ARPA’s Information Processing Techniques Office в 1965;1969гг. Основатель и менеджер Xerox PARC’s Computer Science Laboratory в 1970;1983гг. Основатель и ведущий менеджер Digital Equipment Corporation’s Systems Research Center до 1996 г. Одни из самых известных наград: National Medal of Technology and Innovation, Draper Prize. Также известен за его дальновидность в области развития интернет технологий: «Интернет — это не просто технология. Это средство коммуникации. Интернет объединяет людей с похожими интересами и идеями независимо от их географического положения.».

Джозеф Карл Робнетт Ликлайдер — 11 марта 1915 — 26 июня 1990), известный в научной и ИТ-среде как J.C.R. или «Лик» («Lick») — американский ученый. Ранние работы были посвящены психоакустике, последующие работы — в сфере информационных технологий. Вклад Ликлайдера в возникновение Интернета огромен, он состоит из идей и принципов, а не из изобретений и технологий. Ликлайдер предвидел необходимость объединения в сеть компьютеров, имеющих простые пользовательские интерфейсы. Его идеи предвосхитили компьютерную графику, интерфейсы, работающие по принципу указания и выбора (point-and-click), цифровые библиотеки, электронную коммерцию (e-commerce), дистанционное банковское обслуживание (online banking), а также программное обеспечение, размещаемое в сети.

Леонард Клейнрок — род. 13 июня 1934, Нью-Йорк — американский инженер и учёный в области информационных технологий и компьютерных сетей. Профессор Школы инженерного дела и прикладных наук Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе. Клейнрок внёс существенный вклад в развитие компьютерных сетей и сыграл важную роль в развитии ARPANET в Лос-Анджелесе — сети, ставшей предшественником Интернета.

Пол Бэран — 1926—2011гг — американский инженер и изобретатель в области информатики, один из создателей Интернета. Бакалавр (Технологический институт Дрекселя, 1949), магистр (Калифорнийский университет в Лос-Анджелесе, 1959). Работал в лабораториях министерства обороны США. Разработал механизм передачи информации от компьютера к компьютеру, который лег в основу сети ARPANET. В 2008 году награждён президентом США за вклад в развитие технологий.

Дональд Дэвис — 1924;2000гг. — британский ученый. Один из первых независимых разработчиков сети с коммутацией пакетов. Появление интернета можно считать результатом его работы. С 1947 г. работал в National Physical Laboratory (NPL), огромное влияние на работу и научные взгляды ученого имели труды Тьюринга. Выпустил несколько книг по компьютерным сетям и безопасности. Его теоретические работы по иерархической маршрутизации по настоящее время используются для работы современного Интернета.

Роберт «Боб» Меткалф — 7 апреля 1946 г. — инженер, изобретатель. В школьные годы по субботам ездил в Колумбийский университет на компьютерные курсы. Первым компьютером Роберта был IBM 7094, на котором Меткалф писал небольшие игровые программы. Вскоре он поступил в Массачусетский технологический институт, где Роберт стал бакалавром в области электротехники и делового менеджмента. В 1972 году работал над созданием персонального компьютера и лазерного принтера. В конце 1972 года Роберт закончил разработку сети со скоростью 3 Мбит/c. Он назвал её Alto Aloha Network, но позже переименовал сеть в Ethernet. В 1973 году защитил кандидатскую диссертацию по теме «Пакетные сети». 22 мая 1973 года в Пало-Альто Меткалф закончил описание Ethernet. В 1979 году скорость передачи данных Ethernet увеличилось до 10 Мбит/c. Гордон Белл (Gordon Bell) пригласил Роберта работать в Digital Equipment Corporation. В 1979 году Меткалф основал компанию 3Com. В 1982 году выпущен сетевой адаптер EtherLink. В 1983 году IEEE утвердил Ethernet международным стандартом. Существует закон Меткалфа о том что мощность сети пропорциональна квадрату числа подключенных к ней узлов.