Двадцатый век с точки зрения информации можно определить как эпоху, когда люди научились передавать данные из одного источника на миллионы удаленных устройств. Источником были радио- и телестанции, а приемниками — все, кто имел доступ к радио или телевизору.
Глава 1. Эволюция компьютерных сетей.Страница 1.
История создания и развития компьютерных сетей. Компьютерные сети, которым посвящена эта книга, — далеко не единственный вид сетей, созданных человеческой цивилизацией. Даже акведуки Древнего Рима можно рассматривать как один из самых ранних примеров сетей, охватывающих большие территории и обслуживающих множество потребителей.
Другой, менее экзотический пример — электрическая сеть. Легко найти аналогичные элементы любой территориальной компьютерной сети: Источники информации соответствуют электростанциям, высоковольтные линии — магистральным линиям, сети доступа — подстанциям, абонентские терминалы — светильникам и бытовым приборам.
Компьютерные сети, также называемые сетями передачи данных, являются логическим результатом развития двух наиболее важных областей науки и техники в современной цивилизации: компьютеров и телекоммуникаций.
С одной стороны, компьютерные сети — это группа компьютеров, которые действуют согласованно для решения комплекса взаимосвязанных задач посредством автоматического обмена данными. С другой стороны, компьютерные сети можно рассматривать как средство передачи информации на большие расстояния, для чего используются методы кодирования и мультиплексирования данных, разработанные в различных телекоммуникационных системах (рис. 1.1).
Системы пакетной обработки
Давайте сначала обратимся к истокам компьютерных сетей. Первые компьютеры 1950-х годов — большие, громоздкие и дорогие — были предназначены для очень небольшого числа избранных пользователей. Часто эти монстры занимали целые здания. Эти компьютеры не были предназначены для интерактивной работы пользователей, но использовались в режиме групповой работы. Системы пакетной обработки обычно базировались на мэйнфрейме — мощном и надежном компьютере общего назначения. Пользователи готовили перфокарты с данными и программными инструкциями и передавали их в компьютерный центр (рис. 1.2).
Работа нескольких пользователей была объединена в пакет, который был принят к исполнению. Оператор подключал карты стека к компьютеру, который обрабатывал задачи в мультипрограммном режиме, оптимизируя распределение ЦП и ввода/вывода между задачами для достижения максимальной эффективности вычислений. Пользователи обычно получали распечатанные результаты только на следующий день.
Таким образом, одна неправильно заполненная карточка означала задержку как минимум на 24 часа. Конечно, интерактивный режим, в котором пользователи могли бы управлять обработкой данных непосредственно с терминала, был бы для них более удобным. Однако на ранних этапах развития ИТ интересы пользователей в значительной степени игнорировались. Упор был сделан на эффективность самого дорогого вычислительного устройства, процессора, даже в ущерб эффективности экспертов, которые его используют.
Многотерминальные системы — прообраз сети
По мере удешевления процессоров в начале 1960-х годов появились новые способы организации обработки данных для пользователей. Начали разрабатываться интерактивные системы разделения времени с несколькими терминалами (Рисунок 1.3), где у каждого пользователя был свой терминал, через который он мог общаться с компьютером. Количество пользователей, которые могли одновременно работать с компьютером, определялось его мощностью: Время отклика компьютерной системы должно было быть настолько коротким, чтобы пользователь не был слишком заметен для других пользователей, параллельно работающих с компьютером.
Терминалы были перенесены из компьютерного центра в остальные помещения компании. И хотя вычислительные мощности оставались полностью централизованными, некоторые функции, такие как импорт и экспорт данных, были распределены. Эти централизованные многотерминальные системы были очень похожи на локальные сети. Обычный пользователь воспринимает работу на хост-терминале так же, как и работу на сетевом персональном компьютере.
Пользователь мог получить доступ к общим файлам и периферийным устройствам, и у него создавалась иллюзия, что он является единственным владельцем компьютера, поскольку он мог запустить нужную программу в любое время и получить результат практически мгновенно. (Некоторые компьютеры даже считали, что все вычисления выполняются в пределах их экрана).
Системы совместного использования времени с несколькими терминалами стали прообразом локальных вычислительных сетей.
Однако до появления локальных сетей было еще далеко, поскольку многотерминальные системы имели вид распределенных систем, но по-прежнему поддерживали централизованную обработку данных.
Кроме того, потребность компаний в создании локальных сетей в то время еще не созрела, поскольку высокая стоимость компьютерного оборудования означала, что компании не могли позволить себе покупку нескольких компьютеров. В это время действовал так называемый закон Гроша, который эмпирически отражал состояние техники на тот момент. Согласно этому закону, производительность компьютера была пропорциональна квадрату его цены. Это означало, что за те же деньги выгоднее купить один мощный компьютер, чем два менее мощных, поскольку их суммарная вычислительная мощность была намного меньше, чем у одного дорогого компьютера.
Компьютерные сети. Книга для старших классов. Олифер В., Олифер Н.
- Слушать на английском:
- Названия локальных серверов.
- Названия редакторов.Названия СУБД.
- Названия тегов HTML.
- Название почтовых клиентов.
- Названия языков программирования.
- Названия языков программирования.
- Тематический аудио класс.
Оглавление раздела «Компьютерные сети».
- Учебник. Компьютерные сети.
- Раздел «Компьютерные сети».Главная страница
- Библиотека. Учебная и справочная литература.Книги и руководства по компьютерной тематике.
- Рефераты. Информатика и программирование.Смотреть все
- Тематический аудио класс.Поиск слов и фраз в области информационных технологий на английском языке.
Система пакетной обработки
Первые компьютеры были очень большими и дорогими, иногда они были размером со здание. Они не были предназначены для обычных пользователей, а только для пакетной обработки данных.
Пакетная обработка данных часто зависела от очень мощной машины общего назначения с высокой степенью надежности (мэйнфрейм).
Задача пользователя заключалась в создании перфокарты с исходными данными, которая доставлялась в вычислительный центр. Задача операторов центра заключалась в том, чтобы ввести данные с этой перфокарты в компьютер, и после обработки данных пользователи могли получить результаты примерно через 24 часа. Однако если в перфокарте была допущена ошибка, результат мог быть задержан еще на один день.
Многотерминальная система
Когда процессоры со временем стали дешевле, были разработаны системы разделения времени с несколькими терминалами. Эти системы позволяли пользователям взаимодействовать с компьютером через отдельные терминалы. Количество одновременно работающих пользователей зависело от производительности процессора.
Стало возможным распределять терминалы по всей компании, тем самым распределяя функции ввода и вывода, но в то же время вычислительная мощность оставалась под центральным управлением.
Такая централизованная многотерминальная система похожа на локальную сеть, где вся информация и программное обеспечение находятся в открытом доступе, и можно в удобное время запустить ту или иную программу и быстро получить результат.
Фактически, многотерминальная система стала первым шагом к созданию локальной компьютерной сети.
Многотерминальная система была основой для централизованной работы в то время, но о сетевом взаимодействии не могло быть и речи, поскольку приобретение даже нескольких компьютеров было нецелесообразным для компаний того времени, так как они были довольно дорогими. В то время мощность компьютера была равна квадрату его цены, поэтому стоило купить одну мощную машину по более высокой цене, чем несколько с меньшей мощностью.
Не нашли то, что искали?
Просто напишите, и мы поможем вам
Глобальные компьютерные сети
Необходимость интегрировать компьютеры, находящиеся на большом расстоянии друг от друга, создавала проблему коммуникации. Первым решением было подключение терминала, который находился на расстоянии нескольких десятков километров. Такой терминал подключался к телефонной сети через так называемый модем. Такая сеть обеспечивала удаленный доступ к общей информации и программам, расположенным на мощном центральном компьютере. Позже была изобретена система удаленного соединения между компьютерами.
Благодаря компьютерным сетям стал возможен автоматический обмен данными, что является главной особенностью компьютерных сетей.
С помощью этого механизма в первых сетях было внедрено большинство существующих и актуальных услуг, таких как электронная почта, синхронизация данных, обмен информацией и другие стандартные программы.
Благодаря первым глобальным сетям стало возможным соединять компьютеры, находящиеся на большом расстоянии, даже в разных городах и странах.
Не нашли нужную информацию?
Закажите соответствующее оборудование в нашей службе. Вы можете отправить свою работу, и она будет опубликована автоматически в течение 59 секунд. Если вы выберете правильного специалиста, вы избавите себя от хлопот, связанных с учебой.
Гарантия низкой цены
Все работы выполняются без посредников, поэтому цены вас приятно удивят.
Улучшения и консультации включены в стоимость
Они являются бесплатной частью работы и выполняются в установленные сроки.
Мы вернем вам деньги за невыполненную работу.
Если специалист не подойдет — мы гарантируем 100% возврат денег.
Техническая поддержка 7 дней в неделю.
Наши администраторы работают даже в выходные и праздничные дни, чтобы оперативно ответить на ваши вопросы.
Тысячи доверенных экспертов
Мы выбираем только надежных художников, которые являются профессионалами в своей области. Все они имеют высшее образование с хорошими или очень хорошими оценками за время обучения.
Гарантия возврата денег
Эксперту заплатили, а работа не выполнена? Не с нами!
Деньги хранятся на вашем счету в течение всего периода работы и гарантии.
Гарантия возврата денег
Если что-то пойдет не так, мы гарантируем полный возврат уплаченных денег.
70-е: взрывной рост интернета
/ Логическая диаграмма ARPANET, март 1977 г.
К 1971 году количество компьютеров, подключенных к ARPANET, почти удвоилось: теперь сеть базировалась на 23 хостах. Люди переходили на новую, еще неизведанную территорию, и каждый новый шаг был в новинку. Например, протокол управления сетью (NCP) был изобретен и реализован в первые дни ARPANET, но другое изобретение стало тем, что сейчас известно как «убийца» Интернета: электронная почта.
Примерно в 1972 году Рэй Томлинсон из корпорации BBN разработал первое программное обеспечение для отправки и чтения сообщений в ARPANET. Это первое приложение, довольно грубое и неудобное по сегодняшним меркам, заложило основу для другого элемента, без которого немыслим современный Интернет: взаимодействия не только между компьютерами, но и между людьми, которые за ними стоят. Кстати, о коммуникации: первый коммуникационный протокол, NCP, работал только с конкретными компьютерами, для которых он был разработан. Представьте, что теперь, когда вы выходите в Интернет с помощью своего iPhone, вы можете общаться только с теми людьми, у которых есть устройство Apple. Более того, NCP могла обслуживать в лучшем случае только несколько десятков компьютеров, в то время как в ARPANET хотели участвовать сотни пользователей. Затем был разработан более гибкий и продвинутый протокол, которым стал, как вы уже догадались, TCP/IP, созданный Винтом Серфом и Бобом Каном. С 1974 года необходимость в NCP отпала, и большинство клиентов ARPANET использовали TCP/IP.
Тем не менее, полные энтузиазма американцы наконец-то достигли своей родной границы. Необходимо было расширить горизонты общения и наладить связи со странами по другую сторону Атлантики. На этом этапе стоит сделать небольшое отступление о том, как появилась прямая «кабельная» связь между Америкой и Европой.
Через океан
Более чем за 100 лет до этого события, в 1857 году, под Атлантическим океаном был проложен первый телеграфный кабель. Однако по разным причинам (недостаточный опыт участников экспедиции, плохая изоляция и т.д.) кабель сдался через несколько недель. Примерно через 10 лет по дну Атлантики были проложены телеграфные кабели с еще лучшей изоляцией, а к 1919 году всего было 13 кабелей.
/ Фрагмент первого трансатлантического телеграфного кабеля
К середине двадцатого века возникла реальная потребность в телефонных кабелях. Первый телефонный кабель, ТАТ-1, был проложен в 1956 году и прослужил чуть более 20 лет.
/ Раздел ТАТ-1
/ Первые трансатлантические кабельные маршруты
До прокладки кабелей из Европы связь с Соединенными Штатами можно было поддерживать по длинноволновому радиоканалу. Однако стоимость услуги была очень высокой, а качество связи оставляло желать лучшего.
Используя телефонный кабель, США и Норвегия впервые соединились через ARPANET на скорости 2,4 Кбит/с.
80-е: BIND и DNS
Почти все технологии, которые мы используем сегодня, проходят аналогичный путь от хаоса раннего использования до строгой стандартизации и рационализации.
Одним из самых важных моментов «рационализации» стало создание системы доменных имен (DNS). Чтобы проиллюстрировать важность этого нововведения, следует обратиться к его истории.
В прошлом текстовый файл HOSTS.TXT использовался на компьютере в Стэнфордском исследовательском институте для хранения числовых адресов компьютеров, подключенных к ARPANET, и присвоения им имен узлов. Все адреса назначались только вручную, и чтобы запросить имя и адрес хоста и добавить компьютер в файл HOSTS, нужно было позвонить в колл-центр сети.
В начале 1980-х годов было осознано, что такой способ управления пулом хостов становится чрезвычайно медленным и громоздким по мере увеличения количества подключенных компьютеров. Необходимо было автоматизировать систему именования.
Первая версия сервера имен BIND была написана в 1984 году студентами из Беркли Дугласом Терри, Марком Пейнтером, Дэвидом Риглом и Сонгняном Чжоу. В середине и конце 1980-х годов были созданы и приняты новые спецификации DNS, а в 1990-х годах BIND был перенесен на платформу Windows NT. BIND по-прежнему широко используется в Unix-системах (и не только) и является одной из самых распространенных DNS-программ в Интернете. Внедрение DNS повлекло за собой ряд других инноваций, таких как внедрение TCP/IP для обеспечения связи.
Не ARPANETом единым
В 1983 году ARPANET состояла из 4000 хостов. Несмотря на то, что первоначально он был ориентирован исключительно на военных, многие другие организации нашли его чрезвычайно полезным. Среди них были университеты, предприятия, муниципальные власти и многие, многие другие. Таким образом, ARPANET была разделена на две части: одноименную гражданскую MILNET и военную MILNET. Несмотря на такое разделение, Министерство обороны США продолжало поддерживать ARPANET, даже несмотря на то, что военные организации больше не использовали сеть для своих целей.
Мы не упомянули другого «брата-близнеца» ARPANET — сеть, созданную Национальным научным фондом для научных исследований. Это позволило многим учреждениям, которые ранее не могли подключиться к ARPANET, общаться по «внутренним» каналам. CSNET была запущена в 1981 году и стала предшественницей высокоскоростной сети NSFNET, которая объединила национальные научные учреждения и легла в основу современного Интернета. Кстати, о скорости. Прежняя скорость 50-56 кбит/сек была крайне низкой для эффективного общения в постоянно растущей компьютерной сети. Благодаря корпорации MCI сеть была значительно модернизирована за счет внедрения новых линий Т-1. Они позволяли передавать данные со скоростью до 1,5 Мбит/с. В свою очередь, IBM разработала более совершенные маршрутизаторы, а Merit взяла под контроль управление сетью. К концу 1980-х годов линия Т-3, способная увеличить скорость сетей до 45 Мбит/с, уже находилась в стадии разработки.
В прошлом мы уже рассказывали о широкой истории Интернета. 6 августа 1991 года Всемирная паутина увидела свет, и Интернет официально встал на крыло. В 1993 году появился первый графический браузер Mosaic.
/ Браузер Mosaic, сыгравший важную роль в распространении Интернета
Первые «дата-центры»
Несколько слов о первом в мире «центре обработки данных». Если сделать некоторые допущения, то можно считать, что первым центром обработки данных был компьютер ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer) 1945 года, который использовался для хранения кодов ядерного оружия, расчета траекторий полета бомб и прогнозирования погоды в СССР.
На самом деле история компьютера началась гораздо раньше, в 1942-1943 годах, но из-за новизны проекта и трудностей с получением одобрения от консервативных военных, строительство не было завершено до 1945 года. Конечно, он использовался и в военных целях, для проведения расчетов при разработке термоядерного оружия и таблиц стрельбы (а также для прогнозирования ядерной радиации в СССР на основе метеорологических прогнозов). Проект был представлен публике всего через несколько месяцев после окончания войны и просуществовал в общей сложности ровно 10 лет, с осени 1945 года до 2 октября 1955 года, когда он был окончательно закрыт. Примечательно, что первыми программистами ENIAC были девушки:
- Мэрлин Мельцер
- Рут Лихтерман
- Кэтлин Рита Макналти
- Бетти Джин Дженнингс
- Франсис Элизабет Снайдер
- Франсис Билас
/ Бетти Джин Дженнингс и Фрэнсис Билас работают с главной панелью управления ENIAC.
В некоторых отношениях ENIAC напоминал современный центр обработки данных: отдельное помещение с множеством уровней безопасности, ряды стоек с лампами, система аварийного питания, большой обслуживающий персонал и высокая степень ответственности перед «клиентом».
ENIAC весил около 27 тонн, потреблял 174 кВт электроэнергии и имел тактовую частоту 100 кГц. Первый в СССР компьютерный класс площадью 60 м2 был построен в 1951 году, но это, как говорится, уже другая история, о которой мы расскажем в одной из следующих статей.
Кстати, в 1995 году чип ENIAC-on-A представлял собой кремниевую интегральную схему размером 7,44 мм × 5,29 мм, которая реализовывала логику, аналогичную логике трубки ENIAC, и использовала 250 000 (174 569 по другим источникам) транзисторов.
Однако этот компьютер лишь напоминал центр обработки данных, и о виртуализации не могло быть и речи, хотя возраст позволял это сделать.
Зарождение виртуализации
Путь к виртуализации проложили такие устройства, как IBM 7044, совместимая система разделения времени (CTSS), разработанная Массачусетским технологическим институтом на базе IBM 704, и суперкомпьютер Atlas.
Компания IBM осознала важность виртуализации еще в 1960-х годах при разработке мэйнфрейма. Существовавшая в то время System/360 Model 67 виртуализировала все аппаратные интерфейсы с помощью монитора виртуальных машин (VMM). Кстати, в начале компьютерной эры операционная система называлась супервизором, а термин «гипервизор» возник из-за возможности запуска одной операционной системы поверх другой. Первая ВМ появилась в Atlas Supervisor, суперкомпьютере, разработанном в Великобритании совместно Манчестерским университетом Виктории и компаниями Ferranti и Plessey и заказанном британским правительством для использования (а как же иначе!) в военных целях.
Развитие ARPANET
После ввода в эксплуатацию сеть ARPANET быстро расширилась. К 1973 году к сети присоединились 30 академических, военных и исследовательских институтов, соединив такие места, как Гавайи, Норвегия и Великобритания.
По мере роста ARPANET необходимо было ввести набор правил для обработки пакетов данных. В 1974 году ученые-компьютерщики Боб Кан и Винт Серф изобрели новый процесс под названием Transmission Control Protocol, который теперь широко известен как TCP/IP, что позволило компьютерам говорить, по сути, на одном языке.
С внедрением TCP/IP ARPANET быстро превратилась во всемирную сеть сетей, «Интернет».
Появление электронной почты
Появление электронной почты было одним из побочных эффектов быстрого роста ARPANET. По мере роста популярности и охвата сети пользователи быстро осознали ее потенциал как инструмента для передачи сообщений между различными компьютерами ARPANET.
Изобретателем электронной почты был американский программист Рэй Томлинсон. Он ввел идею, что сообщение должно быть адресовано с помощью символа @, который впервые был использован для того, чтобы отличить имя отдельного пользователя от имени его компьютера (например, user@computer).
Первые пользователи электронной почты отправляли личные сообщения и имели списки рассылки по определенным темам. Одним из первых больших списков рассылки был SF-LOVERS для любителей научной фантастики.
Развитие электронной почты показывает, как изменился веб. Вместо дорогостоящих вычислительных мощностей он также стал местом для неформального общения между пользователями.
Рост интернета, 1985–1995 гг
Изобретение DNS, широкое использование TCP/IP и популярность электронной почты привели к быстрому развитию Интернета. В период с 1986 по 1987 год сеть выросла с 2 000 до 30 000 пользователей. Теперь люди использовали Интернет для отправки сообщений друг другу, чтения сообщений и обмена файлами. Однако для подключения к системе и ее эффективного использования все еще требовались развитые компьютерные навыки, и до сих пор не было согласия относительно того, как должны оформляться документы в Интернете.
Интернет должен стать проще в использовании. Ответ на эту проблему появился в 1989 году, когда британский ученый-компьютерщик Тим Бернерс-Ли обратился с предложением к своему работодателю, ЦЕРНу, международной лаборатории по исследованию частиц в Женеве, Швейцария. Бернерс-Ли предложил новый способ структурирования и связывания всей информации, имеющейся в компьютерной сети ЦЕРН, для обеспечения быстрого доступа к ней. Его идея «информационной сети» в конечном итоге стала известна как Всемирная паутина.
С выходом браузера Mosaic в 1993 году Интернет стал доступен новой, неакадемической аудитории, и люди начали понимать, насколько просто создавать собственные веб-страницы в формате HTML. В результате количество веб-сайтов выросло со 130 в 1993 году до более чем 100 000 в начале 1996 года.
К 1995 году Интернет и Всемирная паутина утвердились как явление: Netscape Navigator, самый популярный браузер в то время, насчитывал около 10 миллионов пользователей по всему миру.
