1. Технології вплинули на розвиток комп'ютерних мереж
2. Системи пакетної обробки
3. Багатотермінальні системи - прообраз мережі
4. Перші глобальні комп'ютерні мережі
5. Перші локальні комп'ютерні мережі
6. Комп'ютерні мережі сегодня
7. Історична довідка - Розвиток мікрокомп'ютерних технологій

Історія розвитку комп'ютерних мереж досить складна; за минулі 35 років в цьому процесі взяли участь багато фахівців і користувачі мереж. Процес створення і комерційного застосування нових типів мереж був значно складнішим, в цій замітці зазначені лише основні етапи.

Технології вплинули на розвиток комп'ютерних мереж

Розвиток комп'ютерних мереж пов'язане з розвитком обчислювальної техніки і телекомунікацій. Комп'ютерні мережі можуть розглядатися як засіб передачі інформації на великі відстані, для чого в них застосовуються методи кодування і мультиплексування даних, що розвитку в різних телекомунікаційних системах.

Еволюція комп'ютерних мереж на стику обчислювальної техніки і телекомунікаційних технологій

Хронологія найважливіших подій з історії розвитку комп'ютерних мереж:

Перші глобальні зв'язку комп'ютерів, перші експерименти з пакетними мережами Кінець 60-х Початок передач через телефонні мережі голосу в цифровій формі Кінець 60-х Поява великих інтегральних схем, перші міні-комп'ютери, перші нестандартні локальні мережі Початок 70-х Створення мережевої архітектури IBM SNA +1974 Стандартизація технології Х.25 +1974 Поява персональних комп'ютерів, створення Інтернету в сучасному вигляді, установка на всіх вузлах стека TCP / IP Початок 80-х Поява стандартних технологій локальних мереж (Ethernet - 1980 р Token Ring, FDDI - 1985 р .) Середина 80-х Початок комерційного використання Інтернету Кінець 80-х Винахід Web одна тисяча дев'ятсот дев'яносто одна

Системи пакетної обробки

Звернемося спочатку до комп'ютерного корені обчислювальних мереж. Перші комп'ютери 50-х років - великі, громіздкі і дорогі - призначалися для дуже невеликого числа вибраних користувачів. Часто ці монстри займали цілі будівлі. Такі комп'ютери не були призначені для інтерактивної роботи користувача, а застосовувалися в режимі пакетної обробки.

Системи пакетної обробки, як правило, будувалися на базі мейнфреймів - потужного і надійного комп'ютера універсального призначення. Користувачі готували перфокарти, що містять дані і команди програм, і передавали їх в обчислювальний центр (див. Рис. Нижче). Оператори вводили ці карти в комп'ютер, а роздруковані результати користувачі отримували звичайно тільки на наступний день. Таким чином, одна невірно набита карта означала як мінімум добову затримку. Звичайно, для користувачів інтерактивний режим роботи, при якому можна з термінала оперативно керувати процесом обробки своїх даних, був би зручніше. Але інтересами користувачів на перших етапах розвитку обчислювальних систем в значній мірі нехтували. У розділ кута ставилася ефективність роботи самого дорогого пристрою обчислювальної машини - процесора, навіть на шкоду ефективності роботи використовують його фахівців.

Централізована система на базі мейнфреймів

Багатотермінальні системи - прообраз мережі

У міру здешевлення процесорів на початку 60-х років з'явилися нові способи організації обчислювального процесу, які дозволили врахувати інтереси користувачів. Почали розвиватися інтерактивні багатотермінальні системи поділу часу. У таких системах кожен користувач отримував власний термінал, за допомогою якого він міг вести діалог з комп'ютером. Кількість одночасно працюючих з комп'ютером користувачів визначалося його потужністю: час реакції обчислювальної системи повинно було бути досить мало, щоб користувачеві була не дуже помітна паралельна робота з комп'ютером інших користувачів.

Термінали, вийшовши за межі обчислювального центру, розосередилися по всьому підприємству. І хоча обчислювальна потужність залишалася повністю централізованою, деякі функції, такі як введення і виведення даних, стали розподіленими. Подібні багатотермінальні централізовані системи зовні вже були дуже схожі на локальні обчислювальні мережі. Дійсно, пересічний користувач роботу за терміналом мейнфрейма сприймав приблизно так само, як зараз він сприймає роботу за підключеним до мережі персональним комп'ютером. Користувач міг отримати доступ до загальних файлів і периферійних пристроїв, при цьому у нього підтримувалася повна ілюзія одноосібного володіння комп'ютером, так як він міг запустити потрібну йому програму в будь-який момент і майже відразу ж отримати результат. (Деякі далекі від обчислювальної техніки користувачі навіть були упевнені, що всі обчислення виконуються всередині їх дисплея.)

Багатотермінальна система - прообраз обчислювальної мережі

Багатотермінальні системи, що працюють в режимі поділу часу, стали першим кроком на шляху створення локальних обчислювальних мереж.

Однак до появи локальних мереж потрібно було пройти ще великий шлях, оскільки багатотермінальні системи, хоча і мали зовнішні риси розподілених систем, все
ще підтримували централізовану обробку даних.

До того ж потреба підприємств у створенні локальних мереж в цей час ще не дозріла - в одній будівлі просто нічого було об'єднувати в мережу, так як через високу вартість обчислювальної техніки підприємства не могли собі дозволити розкіш придбання декількох комп'ютерів. У цей період був справедливий так званий закон Гроша, який емпірично відображав рівень технології того часу. Відповідно до цього закону продуктивність комп'ютера була пропорційна квадрату його вартості, звідси випливало, що за одну і ту ж суму було вигідніше купити одну потужну машину, чим дві менш потужних - їх сумарна потужність виявлялася набагато нижча за потужність дорогої машини.

Перші глобальні комп'ютерні мережі

А ось потреба в поєднанні комп'ютерів, що знаходяться на великій відстані один від одного, до цього часу вже цілком назріла. Почалося все з рішення більш простої задачі - доступу до комп'ютера з терміналів, віддалених від нього на багато сотень, а то й тисячі кілометрів. Термінали з'єднувалися з комп'ютерами через телефонні мережі за допомогою модемів. Такі мережі дозволяли численним користувачам отримувати віддалений доступ до ресурсів декількох могутніх суперкомп'ютерів. Потім з'явилися системи, в яких поряд з віддаленими з'єднаннями типу термінал-комп'ютер були реалізовані і віддалені зв'язки типу комп'ютер-комп'ютер.

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 стали тепер традиційними мережеві служби.

Отже, хронологічно першими з'явилися глобальні мережі (Wide Area Network, WAN), тобто мережі, які об'єднують територіально розосереджені комп'ютери, можливо
що знаходяться в різних містах і країнах.

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

Глобальні комп'ютерні мережі дуже багато успадкували від інших, набагато більш старих і поширених глобальних мереж - телефонних. Головне технологічне нововведення, яке привнесли з собою перші глобальні комп'ютерні мережі, полягав у відмові від принципу комутації каналів, протягом багатьох десятків років успішно використовувався в телефонних мережах.

Виділяється на весь час сеансу зв'язку складовою телефонний канал, що передає інформацію з постійною швидкістю, не міг ефективно використовуватися пульсуючим трафіком
комп'ютерних даних, у якого періоди інтенсивного обміну чергуються з тривалими паузами. Натурні експерименти і математичне моделювання показали, що пульсуючий і значною мірою не чутливий до затримок комп'ютерний трафік набагато ефективніше передається мережами, що працюють за принципом комутації
пакетів, коли дані поділяються на невеликі порції - пакети, - які самостійно переміщаються по мережі завдяки наявності адреси кінцевого вузла в заголовку пакета.

Так як прокладка високоякісних ліній зв'язку на великі відстані обходиться дуже дорого, то в перших глобальних мережах часто використовувалися вже існуючі канали зв'язку, спочатку призначені зовсім для інших цілей. Наприклад, протягом багатьох років глобальні мережі будувалися на основі телефонних каналів тональної частоти, здатних в кожен момент часу вести передачу тільки однієї розмови в аналоговій формі. Оскільки швидкість передачі дискретних комп'ютерних даних по таким каналам була дуже низькою (десятки кілобітах в секунду), набір послуг, що надаються в глобальних мережах такого типу зазвичай обмежувався передачею файлів (переважно в фоновому режимі) і електронною поштою. Крім низької швидкості такі канали мають і інший недолік - вони вносять значні спотворені сигнали. Тому протоколи глобальних мереж, побудованих з використанням каналів зв'язку низької якості, відрізняються складними процедурами контролю і відновлення даних. Типовим прикладом таких мереж є мережі Х.25, розроблені ще на початку 70-х, коли низькошвидкісні аналогові канали, орендовані у телефонних компаній, були переважаючим типом каналів, що з'єднують комп'ютери і комутатори глобальної обчислювальної мережі.

У 1969 році міністерство оборони США ініціювало роботи по об'єднанню в єдину мережу суперкомп'ютерів оборонних і науково-дослідних центрів. Ця мережа, названа ARPANET, стала відправною точкою для створення першої і найвідомішої нині глобальної мережі - Інтернет.

Мережа ARPANET об'єднувала комп'ютери різних типів, які працювали під управлінням різних операційних систем (ОС) з додатковими модулями, що реалізують комунікаційні протоколи, загальні для всіх комп'ютерів мережі. ОС цих комп'ютерів можна вважати першими мережевими операційними системами.

Істинно мережеві ОС на відміну від багатотермінальних ОС дозволяли не тільки розосередити користувачів, а й організувати розподілені зберігання і обробку 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 деякими додатковими засобами, що дозволяють їй взаємодіяти через мережу з операційними системами інших комп'ютерів. Програмні модулі, що реалізують мережеві функції, з'являлися в операційних системах поступово, у міру розвитку мережевих технологій, апаратної бази комп'ютерів і виникнення нових завдань, що вимагають мережевої обробки.

Прогрес глобальних комп'ютерних мереж багато в чому визначався прогресом телефонних мереж.

З кінця 60-х років в телефонних мережах все частіше стала застосовуватися передача голосу в цифровій формі.

Це призвело до появи високошвидкісних цифрових каналів, що з'єднують автоматичні телефонні станції (АТС) і дозволяють одночасно передавати десятки і сотні розмов.

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

Перші локальні комп'ютерні мережі

Важлива подія, що вплинула на еволюцію комп'ютерних мереж, відбулося на початку 70-х років. В результаті технологічного прориву в області виробництва 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 дійсності, так як десяток міні-комп'ютерів, маючи ту ж вартість, що і мейнфрейм, вирішували деякі завдання (як правило, добре распаралелені) швидше.

Навіть невеликі підрозділи підприємств отримали можливість мати власні комп'ютери. Міні-комп'ютери вирішували завдання управління технологічним 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:

Автономне використання декількох міні-комп'ютерів на одному підприємстві

Йшов час, і потреби користувачів обчислювальної техніки зростали. Їх уже не задовольняла ізольована робота на власному комп'ютері, їм хотілося в автоматичному режимі обмінюватися комп'ютерними даними з користувачами інших підрозділів. Відповіддю на цю потребу стала поява перших локальних обчислювальних мереж.

Різні типи зв'язків в перших локальних мережах

Локальні мережі (Local Area Network, LAN) - це об'єднання комп'ютерів, зосереджених на невеликій території, зазвичай в радіусі не більше 1-2 км, хоча в окремих випадках локальна мережа може мати і великі розміри, наприклад кілька десятків кілометрів. У загальному випадку локальна мережа являє собою комунікаційну систему, що належить одній організації.

На перших порах для з'єднання комп'ютерів один з одним використовувалися нестандартні мережеві технології. Це викликало багато проблем свзязанних з несумісністю мережевого обладнання .

Мережева технологія - це погоджений набір програмних і апаратних засобів (наприклад, драйверів, мережевих адаптерів, кабелів і роз'ємів), а також механізмів передачі
даних по лініях зв'язку, достатній для побудови обчислювальної мережі.

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

В середині 80-х років стан справ в локальних мережах кардинально змінилося. Утвердилися стандартні мережеві технології об'єднання комп'ютерів в мережу Ethernet, Arcnet, Token Ring, Token Bus, дещо пізніше - FDDI.

Потужним стимулом для їх появи послужили персональні комп'ютери. Ці масові продукти стали ідеальними елементами побудови мереж - з одного боку, вони були досить потужними, щоб забезпечувати роботу мережевого програмного забезпечення, а з іншого - явно потребували об'єднання своєї обчислювальної потужності для вирішення складних завдань, а також поділу дорогих периферійних пристроїв і дискових масивів . Тому персональні 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 комутації, який був з успіхом випробуваний і довів свої переваги при передачі трафіку даних в глобальних комп'ютерних мережах, - принцип комутації пакетів.

Стандартні мережеві технології перетворили процес побудови локальної мережі з рішення нетривіальною технічної проблеми 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 стандартними роз'ємами і встановити на комп'ютери одну з популярних мережевих операційних систем, наприклад Novell NetWare.

Розробники локальних мереж привнесли багато нового в організацію роботи користувачів. Так, стало набагато простіше і зручніше, ніж в глобальних мережах, отримувати доступ до загальних мережних ресурсів. Наслідком і одночасно рушійною силою такого прогресу стала поява величезного числа непрофесійних користувачів, звільнених від необхідності вивчати спеціальні (і досить складні) команди для мережевої роботи.

Кінець 90-х виявив явного лідера серед технологій локальних мереж - сімейство Ethernet, до якого увійшли класична технологія Ethernet зі швидкістю передачі 10 Мбіт / с, а також Fast Ethernet зі швидкістю 100 Мбіт / с і Gigabit Ethernet зі швидкістю 1000 Мбіт / с.

Прості алгоритми роботи зумовлюють низьку вартість обладнання Ethernet. Широкий діапазон ієрархії швидкостей дозволяє раціонально будувати 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 роботи, що спрощує обслуговування і інтеграцію цих мереж.

Комп'ютерні мережі сегодня

Сьогодні комп'ютерні мережі є практично в кожному будинку і всі знайомі зі словом «Інтернет». Але на шляху розвитку цієї глобальної мережі виробників мережевого устаткування стикалися з проблемою несумісності свого обладнання з обладнанням інших компаній. Така ситуація була дуже невигідна для всіх, і було вирішено створити стандарти з виробництва мережевого обладнання і не тільки. Це, на мій погляд, і послужило поштовхом до лавинному росту і розвитку комп'ютерних мереж. На даний момент існує безліч різних стандартів для мережевого обладнання, для кабелів, стандарти створення нових мереж і т.д. Все це результат тривалої і копіткої роботи величезного числа людей. Без них не було б Інтернету.

Ключем до розуміння організації і структурі сучасних комп'ютерних мереж є чітке розуміння створених мережевих стандартів.

Історична довідка - Розвиток мікрокомп'ютерних технологій

Розвиток комп'ютерних мереж безпосередньо пов'язано з розвитком самих комп'ютерів, тому нагадаю основні етапи розвитку мікрокомп'ютерних технологій.

Період часуЕтапи розвитку

Початок 40-х років XX ст. Електромагнітні пристрої великих розмірів, схильні до частих збоїв 1947 Винахід напівпровідникового транзистора надало численні можливості створення компактних і більш надійних комп'ютерів 50-ті роки Винайдено інтегральна мікросхема. У ній на одному невеликому напівпровідниковому кристалі об'єднувалися кілька транзисторів, пізніше їх кількість було збільшено (в даний час - мільйони) 60-ті роки Стає звичним використання мейнфреймів з декількома терміналами, широко застосовуються інтегральні мікросхеми Кінець 60-х років і 70-і роки XX в. З'являються невеликі комп'ютери, які стали називати миникомпьютерами один тисяча дев'ятсот сімдесят сім Компанія Apple Computer створює мікрокомп'ютер, названий персональним комп'ютером (Personal Computer - PC) 1981 Корпорація IBM створює свій перший персональний комп'ютер Середина 80-х років Користувачі, що працюють на окремих, ізольованих один від одного комп'ютерах, починають обмінюватися даними (файлами) за допомогою модему, приєднаного до іншого комп'ютера. Цей спосіб зв'язку отримав назву з'єднання '' точка-точка '', або віддаленого з'єднання

У 40-х роках XX століття комп'ютери представляли собою великі електромагнітні пристрої, схильні до частих збоїв. Створення в 1946 році напівпровідникового транзистора відкрило багато нових можливостей для створення компактних і більш надійних комп'ютерів. У 50-х роках великі організації стали використовувати комп'ютери-мейнфреми, які виконували програми, записані на перфокартах. В кінці 50-х років були створені перші інтегральні мікросхеми.
Вони включали в себе спочатку кілька транзисторів (основна структурна одиниця в комп'ютерній техніці, виготовляється з напівпровідникового матеріалу (переважно кремній) і може зберігати своє «стан» - є сигнал (1) і немає сигналу (0)), пізніше кількість транзисторів збільшувалася, а в даний час їх кількість в інтегральній мікросхемі досягає декількох мільйонів. Протягом 60-х років стало звичайним використання мейнфреймів з підключеними до них терміналами, широко застосовувалися інтегральні мікросхеми.

В кінці 60-х років - початку 70-х років з'явилися комп'ютери меншого розміру, названі мікрокомп'ютерами (хоча за сучасними стандартами вони мали досить великі розміри). У 1977 році компанія Apple Computer створила мікрокомп'ютер, названий персональним комп'ютером (Personal Computer - PC). У 1981 році корпорація IBM випустила свій перший персональний комп'ютер PC. Завдяки дружньому користувачеві інтерфейсу комп'ютера Apple Macintosh, відкритій структурі IBM PC і подальшої микроминиатюризации інтегральних схем PC стали широко застосовуватися як в домашніх умовах, так і на виробництвах.

В середині 80-х років користувачі, що працюють на ізольованих комп'ютерах, стали спільно використовувати дані (файли) за допомогою модемів, приєднаних до іншого комп'ютера. Такий вид зв'язку назвали з'єднанням типу '' точка-точка '', або з'єднанням віддаленого доступу. Даний підхід був згодом розширено шляхом використання спеціально виділених комп'ютерів, які служили центральними точками зв'язку для з'єднань віддаленого доступу. Такі комп'ютери отримали назву електронні дошки оголошень (bulletin board, BBS - Bulletin Board System, система електронних дошок оголошень, в якій через інтерфейс термінального доступу можна користуватися електронною поштою, перекачувати потрібні файли і (останнім часом) отримувати окремі послуги Internet. На сьогоднішній день такі системи мало поширені). Користувачі приєднувалися до дошки оголошень, залишали там свої повідомлення, отримували повідомлення від інших користувачів, завантажували в систему файли або переписували на свій комп'ютер файли з неї. Недоліком такої системи був дуже низький рівень прямих з'єднань користувачів один з одним, а часто таке безпосереднє з'єднання взагалі відсутнє. Крім того, з'єднання можна було встановити лише з тими, хто знав про існування дошки оголошень. Іншим суттєвим обмеженням було те, що комп'ютер, що виконує роль дошки оголошень, вимагав окремого модему для кожного з'єднання з іншим комп'ютером в мережі. При одночасній роботі п'яти користувачів на дошці оголошень були потрібні п'ять модемів, приєднаних до п'яти окремих телефонних лініях. Можна собі уявити, що б сталося, якби 500 користувачів захотіли приєднатися до дошки оголошень одночасно!

З початку 60-х років і аж до кінця 90-х років XX століття Міністерство оборони США (US Department of Defense - DoD) розробляло великі та надійні розподілені WAN-мережі для військових і наукових цілей. Ця технологія значно відрізнялася від з'єднань типу '' точка-точка '', які використовуються в дошках оголошень. Вона дозволяла поєднувати між собою велику кількість комп'ютерів з використанням багатьох маршрутів. Сама мережа визначала, яким чином передавати дані від одного комп'ютера іншому. При використанні такого типу зв'язку стало можливим по одному з'єднанню здійснювати зв'язок з багатьма комп'ютерами, на відміну від колишньої технології, яка дозволяла здійснювати тільки одне з'єднання. Мережа Міністерства оборони поступово перетворилася в мережу Internet.

За матеріалами книги В.Г. Оліфер, Н.А. Оліфер «Комп'ютерні мережі. Принципи, технології, протоколи », 4 видання.