Первые глобальные и локальные сети

Первые глобальные и локальные сети. Потребность в соединение компьютеров, находящихся на большом расстоянии друг от друга, к этому времени вполне назрела.

Началось все с решения более простой задачи - доступа к компьютеру с терминалов, удаленных от него на сотни, а то и тысячи километров. Терминалы соединялись с компьютерами через телефонные сети с помощью модемов. Такие сети позволяли многочисленным пользователям получать удаленный доступ к разделяемым ресурсам нескольких мощных компьютеров класса суперЭВМ. Затем появились системы в которых наряду с удаленными соединениями типа терминал – компьютер были реализованы и удаленные связи типа компьютер – компьютер.

Компьютеры получили возможность обмениваться данными в автоматическом режиме, что, собственно, и является базовым признаком любой вычислительной сети. На основе подобного механизма в первых сетях были реализованы службы обмена файлами, синхронизации баз данных, электронной почты и другие, ставшие теперь традиционными сетевые службы. Итак, хронологически первыми появились глобальные сети (Wide Area Networks, WAN), то есть сети, объединяющие территориально рассредоточенные компьютеры, возможно находящихся в различных городах и странах.

Именно при построении глобальных сетей 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. Главное технологическое новшество, которое принесли с собой первые глобальные компьютерные сети, состояло в отказе от принципа коммутации каналов, на протяжении многих десятков лет успешно использовавшегося в телефонных сетях.

В 1969 году министерство обороны США инициировало работы по объединению в единую сеть суперкомпьютеров оборонных и научно – исследовательских центров. Это сеть, получившая название ARPANET, стала отправной точкой для создания первой и самой известной ныне глобальной сети Internet. 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. 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.

Прогресс глобальных компьютерных сетей во многом определяется прогрессом телефонных сетей.

С конца 60-х годов в телефонных сетях все чаще стала применяться передача голоса в цифровой форме. Это привело к появлению высокоскоростных цифровых каналов, соединяющих автоматические телефонные станции (АТС) и позволяющие одновременно передавать десятки и сотни разговоров. Была разработана специальная технология для так называемых первичных, или опорных сетей. Такие сети не представляют 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.

Сначала технология первичных сетей была исключительно внутренней технологией телефонных компаний. Однако со временем эти компании стали сдавать часть своих цифровых каналов, образованных в первичных сетях, в аренду предприятиям, которые использовали их для создания собственных телефонных и глобальных компьютерных сетей.

Сегодня первичные сети обеспечивают скорости передачи данных до сотни гигабит (а в некоторых случаях до нескольких терабит) в секунду и густо покрывают территории всех развитых стран. К настоящему времени глобальные сети по разнообразию и качеству представляемых услуг догнали локальные сети, которые долгое время лидировали в этом отношении, хотя и появились на свет значительно позже. Важное событие, повлиявшее на эволюцию компьютерных сетей, произошло в начале 70-х годов.

В результате технологического прорыва в области производства компьютерных компонентов появились большие интегральные схемы (БИС). Их сравнительно невысокая стоимость и хорошие функциональные возможности привели к созданию мини – компьютеров, которые стали реальными конкурентами мэйнфреймов, так как десяток мини – компьютеров, имея ту же стоимость, что и мэйнфрейм, решали некоторые задачи (как правило, хорошо распараллеливаемые) быстрее. Даже небольшие подразделения предприятий получили возможность иметь собственные компьютеры.

Мини – компьютеры решали задачи управления технологическим оборудованием, складом и другие задачи уровня отдела предприятия. Таким образом, появилась концепция распределения компьютерных ресурсов по всему предприятию. Однако при этом, все компьютеры одной организации по - прежнему продолжали работать автономно. Локальные сети (Local Area Networks, LAN) – это объединения компьютеров, сосредоточенных на небольшой территории, обычно в радиусе 1-2 км, хотя в отдельных случаях локальная сеть может иметь и более протяженные размеры, например, несколько десятков километров.

В общем случае локальная сеть представляет собой коммуникационную систему, принадлежащую одной организации. На первых порах для соединения компьютеров друг с другом использовались нестандартные сетевые технологии. Сетевая технология – это согласованный набор программных и аппаратных средств (например, драйвер, сетевые адаптеры, кабели и разъемы) и механизм передачи данных по линиям связи, достаточный для построения вычислительной сети. Разнообразные устройства сопряжения, использующие собственные способы представления данных на линиях связи, свои типы кабелей и т.п могли соединять только те конкретные модели компьютеров, для которых были разработаны, например, мини – компьютеры PDP-11, с мэйнфреймов IBM 360 или мини – компьютеры HP с микрокомпьютерами LSI-11. Такая ситуация создала большой простор для творчества студентов – названия многих курсовых и дипломных проектов начинались тогда со слов «Устройство сопряжения…». В середине 80-х годов положение дел в локальных сетях кардинально изменилось.

Утвердились стандартные сетевые технологии объединения компьютеров в сеть – Ethernet, ArcNet, Token Ring, Token Bus, несколько позже – FDDI. 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 так же 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. Стандартные сетевые технологии превратили процесс построения локальной сети из искусства в рутинную работу.

Для создания сети достаточно было приобрести стандартный кабель, сетевые адаптеры соответствующего стандарта, например Ethernet, вставить адаптеры в компьютеры, присоединить их к кабелю стандартными разъемами и установить на компьютеры одну из популярных сетевых операционных систем, например Novell NetWare. Разработчики локальных сетей принесли много нового в организацию работы пользователей. Так, стало намного проще и удобней, чем в глобальных сетях, получать доступ к общим сетевым ресурсам - в отличие от глобальной в локальной сети пользователь освобождается от запоминания с ложных идентификаторов разделяемых ресурсов.

Для этих целей система представляет 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 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 изучать специальные (и достаточно сложные) команды для сетевой работы. Может возникнуть вопрос – почему пользователи получили все эти удобства с появлением локальных сетей? Главным образом, это связано с использованием в локальных сетях качественных кабельных линий связи, на которых даже сетевые адаптеры первого поколения обеспечивали скорость передачи данных до 10 Мбит/с. При небольшой протяженности, свойственным локальным сетям, стоимость таких линий связи была вполне приемлемой.

Поэтому экономное расходование пропускной способности каналов, одна из основных задач технологий первых глобальных сетей, никогда не выходило на первый план при разработке протоколов локальных сетей.

В таких условиях основным механизмом прозрачного доступа к ресурсам локальных сетей стали периодические широковещательные объявления серверов о своих ресурсах и услугах. На основании таких объявлений клиентские компьютеры составляли списки имеющихся в сети ресурсов и предоставляли их пользователю. Конец 90-х выявил явного лидера среди технологий локальных сетей – семейство Ethernet, в которое вошли классическая технология Ethernet 10 Мбит/с, а так же Gigabit Ethernet 1000 Мбит/с. Простые алгоритмы работы предопределили низкую стоимость оборудования Ethernet.

Широкий диапазон иерархии скоростей позволяют рационально строить локальную сеть, выбирая ту технологию семейства, которая в наибольшей степени отвечает задачам предприятия и потребностям пользователей. Важно также, что все технологии Ethernet очень близки по принципам работы, что упрощает обслуживание и интеграции этих сетей (см. приложение A). 2.3 Сближение локальных и глобальных сетей Постепенно различия между локальными и глобальными типами сетевых технологий стали сглаживаться.

Изолированные ранее локальные сети начали объединяться друг с другом, при этом в качестве связующей среды использовались глобальные сети. Тесная интеграция локальных и глобальных сетей привела к значительному взаимопроникновению соответствующих технологий. Сближение в методах передачи данных происходит на платформе цифровой передачи данных по волоконно-оптическим линиям связи.

Высокое качество цифровых каналов изменило требования к протоколам глобальных компьютерных сетей. Появились новые технологии глобальных сетей такие как frame relay и АТМ. В этих сетях предполагается, что искажение битов происходит настолько редко, что ошибочный пакет выгоднее просто уничтожить, а все проблемы, связанные с его потерей, перепоручить программному обеспечению более высокого уровня, которое непосредственно не входит в состав сетей frame relay и АТМ. Большой вклад в сближение локальных и глобальных сетей внесло доминирование протокола IP. Этот протокол сегодня используется поверх любых технологий локальных и глобальных сетей - Ethernet, Token Ring, ATM, frame relay - для создания из различных подсетей единой составной сети. Компьютерные глобальные сети 90-х, работающие на основе скоростных цифровых каналов, существенно расширили набор своих услуг и догнали в этом отношении локальные сети. Стало возможным создание служб, работа которых связана с доставкой пользователю больших объемов информации в реальном времени - изображений, видеофильмов, голоса, в общем, всего того, что получило название мультимедийной информации.

Наиболее яркий пример - гипертекстовая информационная служба World Wide Web, ставшая основным поставщиком информации в Интернете.

Одним из проявлений сближения локальных и глобальных сетей является появление сетей масштаба большого города, занимающих промежуточное положение между локальнами и глобальнами сетями. Городские сети или сети мегаполисов (Metropolitan Area Networks, MAN), предназначены для обслуживания территории крупного города.

Современные сети типа MAN отличаются разнообразием услуг, позволяя своим клиентам объединять коммуникационное оборудование различного типа, в том числе и офисные АТС. 2.4 Internet Internet – это глобальная сеть, в которую включена почти каждая компания и организация. Internet означает дословно «связанные сети» (reconnected networks). Многие из сетей, образующие Internet, являются корпоративными (сетями предприятий). Чтобы обеспечить возможность соединения между корпоративными сетями и домашними пользователями Internet, провайдеры Internet (internet service providers, ISPs) выполняют сетевые соединения между предприятиями, индивидуальными домашними пользователями и другими Internet – провайдерами.

Чтобы подключится к сети Internet, достаточно соединится с каким – ни будь компьютером, который подключен к провайдеру. Поэтому существует хотя бы один «сетевой» путь от одной компании к другой компании.

Internet – революция оказала на мир столь огромное, как мало другое событие истории. Возможность устанавливать соединения через различные культуры, через национальные границы, относительно быстро и с (относительной) свободой общения изменила образ жизни людей. Всевозможные новости появляются в Internet быстрее, чем их могут отыскать и обнародовать наиболее мощные новостные агентства мира. Возможность связи межу компьютерами, принадлежащим разным компаниям, а так же между отдельными пользователями.

Широко применяются такие приложения как, Web – браузеры, электронная почта (e - mail), приложения для загрузки и передачи файлов.