в компьютерных сетях с течением времени лидировать стала технология какая
Тенденции развития компьютерных сетей и интернета
Сегодня невозможно представить нашу жизнь без Интернета и информационных технологий. Они прочно вошли в нашу жизнь, значительно упростив ее. С развитием информационных технологий нам становятся доступны новые инструменты, которые делают привычные нам процессы быстрее, удобнее, и дешевле. Однако, те изменения, которые мы сейчас видим – это только верхушка айсберга. Сетевые технологии находятся лишь в начале пути своего роста и по-настоящему большие инновации ждут нас впереди. Итак, какую эволюцию на ближайшие десятилетия можно прогнозировать уже сегодня, видя, в каком направлении идет развитие компьютерных сетей и Интернета?
Будет расти охват аудитории, Интернет появится в самых отдаленных местах планеты.
Число пользователей Интернет по всему миру достигло 2,4 миллиард пользователей по всему миру. К 2020 г. по прогнозам Национального Научного Фонда США число пользователей Интернет возрастет до 5 млрд. Интернет станет более распределен географически. Самый большой прирост пользователей в ближайшие 10 лет будет происходить за счет жителей развивающихся стран в Африке (сейчас используют не более 7 %), Азии (около 19%) и Среднего Востока (Middle East) (около 28 %). Для сравнение в настоящее время более 72 % жителей Северной Америки используют Интернет. Этот тренд означает, что Интернет к 2020 году не только достигнет отдаленных мест по всему миру, но и будет поддерживать гораздо больше языков и не только привычную нам кодировочную систему ASCII. Согласно результатам исследования агентства РБК.research, уровень проникновения Интернета в России в 2018 году превысит отметку в 80%.
В информационных технологиях начинается эпоха программного обеспечения.
Сейчас мы переживаем этап интеллектуализации «железа», когда программное обеспечение становится важнее самого оборудования. Рынок
«железа» будет сокращаться. До 2018 г. прогнозируется рост на 2,1 % преимущественно за счет роста рынка ПК (он будет расти на 7,5%) и
периферийных устройств (принтеры, сканеры и т.д.). ХХI век – это век беспроводных технологий.
Увеличивается скорость передачи данных и пропускная способность.
На сегодняшний день скорость передачи данных в хороших компьютерах
— 40 Гбит/сек. Для примера, 4 тома романа «Война и Мир» Л.Толстого — это порядка 40 Мбит, т.е. в 1000 раз меньше! Передать эти 4 тома можно менее, чем за 1 микросекунду. Но, в ближайшем будущем можно будет передавать данные со скоростью света. Уже сегодня есть технология WiGik, которая позволяет на расстоянии нескольких километров передавать информацию со скоростью 7 ГБит /сек. методом кодирования информации на физическом уровне.
Так же и с пропускной способностью. Согласно данным компании Cisco, сегодня одновременно в Skype работает свыше 35 млн. пользователей, в Facebook — свыше 200 млн, каждую минуту на YouTube загружают 72 часа видео. К 2015 г. количество устройств в сети стало в два раза выше, чем население планеты, при чём около 80% этого трафика будет составлять видео трафик. Изображения и видео файлы, обмен которыми постоянно происходит во «всемирной паутине», требуют более высокой пропускной способности. Пользователи будут общаться, и обмениваться информацией посредством видео и голоса в режиме реального времени.
Семантический WEB.
Мы правомерно движемся в сторону «семантического интернета», в котором информации придается точно определенный смысл, что позволяет компьютерам «понимать» и обрабатывать ее на семантическом уровне. Сегодня компьютеры работают на синтаксическом уровне, на уровне знаков, они считывают и обрабатывают информацию по внешним признакам. Термин «семантическая паутина» был впервые введён сэром Тимом Бернерсом-Ли (один из изобретателей Всемирной паутины) в журнале «Scientific American». Семантический WEB позволит находить информацию по поиску: например, «найти информацию о животных, использующих звуковую локацию, но не являющихся ни летучей мышью ни дельфином».
Новые объекты передачи.
Благодаря развитию новых технологий можно будет передавать через компьютерные сети то, что раньше казалось невозможным. Например – запах. Машина анализирует молекулярный состав воздуха в одной точке и передает эти данные по сети. В другой точке сети этот молекулярный состав, т.е. запах синтезируется. Прототип подобного устройства уже выпустила американская компания Mint Foundry, называется она Olly, пока не поступила в свободную продажу. Однако, скоро мы сможем увидеть воплощение этих возможностей в повседневной жизни.
Интернет станет сетью вещей, а не только компьютеров.
Сегодня в сети Интернет насчитывается уже свыще 700 миллионов компьютеров. Каждый год у пользователя увеличивается число устройств, который выходят в сеть. IP-адреса нужны для работы бытовых приборов.
С новой архитектурой компьютерных сетей наступит эра «интернета-вещей». Одна из ближайших разработок – это «умная пыль» — датчики, разбросанные на большой территории, собирающие информацию. Национальный Научный Фонд США прогнозирует, что около миллиардов датчиков на зданиях, мостах, дорогах будут подключены к Интернет для таких целей, как мониторинг использования электричества, для обеспечения безопасности и т.д. Можно привести размышления Винтона Грэя Сёрфа (американский ученый-математик, считается одним из изобретателей протокола TCP/IP, вице-президент компании Google): «Предположим, что все продукты, которые вы кладете в холодильник, снабжены специальным штрих-кодом или микрочипом так, чтобы холодильник фиксировал все, что вы поместили в него. В таком случае, находясь в университете или на работе, вы можете просматривать эту информацию со своего телефона, смотреть разные варианты рецептов, а холодильник предложил бы вам, что стоит сегодня приготовить.
Если расширить эту идею, то получится приблизительно следующая картина. Вы идете в магазин, и пока вы там находитесь, у вас звонит мобильный телефон — это звонит вам холодильник, который советует, что именно стоит купить». Через собственный аккаунт можно будет кормить питомцев и запускать стиральную машину.
Роботизация общества.
Уже сегодня мы знаем примеры беспилотных летающих аппаратов, пылесосов-автоматов, в Японии «работают» роботы-полицейские — все эти технологии выполняют свои функции без вмешательства человека. И с каждым годом проникновение таких машин будет только увеличиваться. Одна из нерешаемых задач в вычислительных технологиях — это проблема воссоздания компьютером мышления. Однако, можно соединить человеческий мозг с кибернетической, компьютерной системой. Уже сегодня есть подобные эксперименты, когда протез ноги или руки человека присоединяют к спинному мозгу. Вспомним пример южноафриканского бегуна Оскара Писториуса, с детства лишенного обеих ног, но на соревнованиях обгоняющего абсолютно здоровых конкурентов, благодаря карбоновым протезам. По оценкам экспертов, первый такой «сверх человек»,киберорганизм появится еще до 2030 года. Он будет физически совершенный, устойчивый к болезням, радиации и экстремальным температурам. И при этом у него будет мозг человека.
Новый статус человека в Интернете.
Изменения рынка труда и сферы образования.
Активное проникновение сетевых технологий и интернета приведут к изменениям на рынке труда и в сфере образования. Программы привязывают людей не столько к конкретному офису, сколько к самому компьютеру. Сотрудников, выполняющих свою работу дистанционно, будет все больше. И все больше будет офисов в «кармане», т.е. виртуальных предприятий, которые существуют только в Интернете.
Кибероружие и кибервойны.
У развития интернет-технологий и возможностей компьютерных сетей есть и другая сторона медали. Вредоносный червь может быть использован в качестве шпионажа, а так же диверсий электростанций, аэропортов и других жизнеобеспечивающих предприятий. Так, в 2010 году компьютерный червь Stuxnet поразил ядерные объекты Ирана, отбросив атомную программу этой страны на два года назад. Применение вредоносной программы оказалось по эффективности сравнимо с полноценной военной операцией, но при отсутствии жертв среди людей. Уникальность этой программы заключалась в том, что впервые в истории кибератак вирус физически разрушил инфраструктуру. Крупнейшая хакерская атака в истории снизила скорость передачи данных во всем Интернете. Мишенью атаки стала европейская компания Spamhaus, занимающаяся противодействием рассылке спама. Мощность DDoS-атак составила 300 Гбит/сек, при том, что мощности в 50 Гбит/сек хватает для того, чтобы вывести из строя инфраструктуру крупной финансовой организации.
Выход интернета и сетевых технологий в космос.
Сегодня сеть Интернет носит планетарный масштаб. На повестке дня – межпланетное пространство, космический Интернет. Международная космическая станция подключена к сети Интернет, что значительно ускоряет процессы работы и взаимодействия станции с Землей. Но обычное установление связи при помощи оптиковолоконного или простого кабеля, которое очень эффективно в земных условиях, невозможно в космосе. В частности из-за того, что невозможно применять в межпланетном пространстве обычный протокол TCP/IP (протокол — особый «язык» компьютерных сетей для «общения» друг с другом). Исследовательские работы по созданию нового протокола, благодаря которому Интернет мог бы функционировать и на лунных станциях, и на Марсе, ведутся. Так, один из подобных протоколов называется Disruption Tolerant Networking (DTN). Компьютерные сети с этим протоколом уже были применены для связи МКС с Землей, в частности по каналам связи были отправлены фотографии солей, которые были получены в состоянии невесомости.
Развитие и внедрение всех перечисленных тенденций возможно только после внедрения новой, более гибкой архитектуры компьютерных сетей. Во всем научном ИТ-мире это вопрос №1. Самая перспективная на сегодня технология/архитектура компьютерных сетей, которая способна вывести из кризиса, — это технология программно-конфигурируемых сетей (softwere definednetwork). В 2007 году сотрудниками университета Стэнфорда и Беркли был разработан новый «язык» общения компьютерных сетей – протокол OpenFlow и новый алгоритм работы компьютерных сетей – ПКС технология. Ее основная ценность в том, что она позволяет уйти от «ручного» управления сетью. В современных сетях функции управления и передачи данных совмещены, что делает контроль и управление очень сложным. ПКС— архитектура разделяет процесс управления и процесс передачи данных. Что открывает колоссальные возможности для развития интернет-технологий, так как ПКС не в чем нас не ограничивает, выводя на первый план программное обеспечение. В России изучением ПКС занимается Центр прикладных исследований компьютерных сетей.
Технологии компьютерных сетей
Как только появились электронно-вычислительные машины, возникла проблема передачи данных между несколькими компьютерами и эффективного распределения ресурсов.
Первые ЭВМ отличались сложностью в обслуживании и дорогими комплектующими. При этом не было единых стандартов установки компьютеров.
По мере усовершенствования программной и технической составляющих развивались и сетевые технологии. Поначалу технологии передачи информации создавались с целью развития науки, военной и торговой сфер. Но использование сетей со временем только расширялось.
Сейчас без них нельзя вообразить себе общество, поскольку они проникли во все сферы жизнедеятельности человека. Компьютерная сеть – это несколько вычислительных машин, которые связаны при помощи средств для передачи данных.
Современные технологии компьютерных сетей: принципы работы и протоколы
Сети, исходя из методов организации, бывают искусственными и реальными.
В искусственных компьютеры соединяются методом параллельных либо последовательных портов. Никакое дополнительное оборудование для этого не нужно. Когда нужно передать данные с одного компьютерного устройства на другое, то используется искусственная сеть. Ее главный минус в том, что передаточная скорость недостаточна, а в процессе соединения участвуют всего два компьютера.
Реальным сетям для коммуникации нужно особенное оборудование.
Сети современного поколения разделяют по нескольким критериям. По территориальному распространению отличают: глобальные, локальные, региональные сети. Локальные охватывают площадь примерно в 10 метров квадратных. Региональные обычно не выходят за границы города либо области. Глобальные сети действуют на территории страны или группы стран.
Также есть сети «LAN» и «WAN». Первое обозначает локальную сеть замкнутого типа. Это может быть небольшая офисная сеть или же сеть предприятия либо завода. По зарубежным источникам радиус ее действия не превышает 10 км.
WAN же – это глобальная сеть, покрытие которой достигает размера нескольких областей. В локальные сети войти могут только те пользователи, которые имеют соответствующий доступ.
По скорости бывают: высоко-, средне-, низкоскоростные сети.
Исходя из взаимосвязи между компьютерами, существуют одноранговые сети и те, в которых есть обозначенный сервер (иерархические). В первом случае компьютеры равны. Это значит, что каждый пользователь свободно может получить набор необходимой информации с любого компьютера. Одноранговые сети организовываются при помощи операционных систем windows’3.11, Novell Netware Lite или LANtastic.
Среди сильных сторон одноранговых сетей можно выделить:
Основным недостатком считается проблема с организацией защиты информации. Поэтому одноранговые сети подходят для небольшого помещения с малым количеством компьютеров, где вопрос защиты не стоит на первом месте.
В иерархической сети в ходе установки преимущество в разграничении данных отдается одному либо нескольким компьютерам, которые называют серверами. Сервер считается банком ресурсов. Обычно подобные компьютеры оснащены суперпроизводительными процессорами, жесткими дисками повышенной емкости и скоростной сетевой картой. Главным преимуществом считается высокий уровень безопасности при защите данных.
Технология глобальных компьютерных сетей
Глобальная сеть содержит компьютеры и целые локальные сети, которые размещены на большой дистанции друг от друга. Организация сети – дело дорогостоящее, поэтому очень часто используются существующие линии, которые изначально не были предназначены для построения компьютерных сетей (например, телефонные линии). Поэтому данные передаются на меньшей скорости, чем в локальных аналогах.
Технологии создания, организации, монтажа и обслуживания компьютерных сетей
Чтобы организовать компьютерную сеть, следует придерживаться 3 правил:
Кроме того, чтобы организовать сеть, требуются сетевое ПО, среда для передачи данных и коммутирующее оборудование.
Сетевая ОС связывает воедино периферийное оборудование и компьютеры сети, распределяет функциональную нагрузку между компьютерами, организовывает доступ к ресурсам.
Физическая среда передачи информации определяет размер, скорость, список служб сети, требования к шумности и цену проекта (обслуживание, монтаж).
Технологии защиты информации данных в компьютерных сетях
Перед тем, как настраивать и устанавливать сеть, следует подумать о кабельной системе, которая считается слабым местом сетей (особенно локальных).
Чтобы не переживать по поводу небрежно проложенного кабеля, лучше использовать структурированные кабельные системы.
Предыдущий метод структурированных кабельных систем называется физическим, поскольку предусматривает лишь защиту самих проводов от повреждений. Но сохранность данных сети можно обеспечить и путем правильной организации архивации. В сетях, в которых лишь 2 сервера, систему архивирования устанавливают в свободные слоты серверов. Крупные компании для этого приобретают специально разработанный сервер с копиями данных.
Технология передачи данных в компьютерных сетях
Передача данных в сети производится через линии, в которых данные трансформируются в биты. В процессе они разделяются по пакетам, следующих по цепочке.
В каждом пакете присутствует адрес отправителя и получателя, контрольный бит и данные. Чтобы безошибочно осуществить передачу информации, следует придерживаться установок, указанных в протоколе.
Развитие информационно-коммуникационных компьютерных технологий
Информационно-коммуникационные технологии развиваются в ускоренном темпе. Возникают новые рынки и модели для хранения данных, их анализа и обработки.
Сейчас компьютерные технологии рассматриваются как инструмент для достижения положительных эффектов в социально-экономической сфере. Традиционная экономика становится зависимой от информационных технологий.
Разработчики технологий компьютерных сетей
Разработчики постоянно хотят привнести что-нибудь новое в развитие компьютерных сетей, а именно расширить зону использования и список пользователей.
Кроме того, с каждым днем скорость передачи данных увеличивается благодаря развитию кабельной системы.
На протяжении десятков лет разработчики создавали единые стандарты для производства сетевого оборудование. В дальнейшем эти стандарты стали началом популяризации компьютерных сетей по всему миру.
Больше о современных компьютерных сетях, технологиях и принципах протоколов можно узнать на ежегодной выставке «Связь».
33. Основные понятия о сетях. Этапы развития. Эволюция сетей. Современные тенденции развития.
Создание компьютерных сетей обусловлено экономией ресурсов. Экономия достигается несколькими путями:
— сеть обеспечивает быстрый доступ к разным источникам информации;
— сеть уменьшает чрезмерность ресурсов.
Компьютерная сеть – это совокупность компьютеров, которые соединены линиями связи и оснащены коммуникационным оборудованием и коммуникационным программным обеспечением.
Компьютерная сеть обеспечивает:
— коллективную обработку данных пользователями, компьютеры которых подключены к сети, и обмен данными между этими пользователями;
— общее использование программ;
— общее использование принтеров, модемов и других периферийных устройств.
История развития компьютерных сетей достаточно сложна; за прошедшие 35 лет в этом процессе приняли участие многие специалисты и пользователи сетей. Процесс создания и коммерческого применения новых типов сетей был значительно более сложным, в этой заметке 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.
Хронология важнейших событий из истории развития компьютерных сетей:
Первые глобальные связи компьютеров, первые эксперименты с пакетными сетями
Начало передач по телефонным сетям голоса в цифровой форме
Появление больших интегральных схем, первые мини-компьютеры, первые нестандартные локальные сети
Создание сетевой архитектуры IBM SNA
Стандартизация технологии Х.25
Появление персональных компьютеров, создание Интернета в современном виде, установка на всех узлах стека TCP/IP
Появление стандартных технологий локальных сетей (Ethernet — 1980 г., Token Ring, FDDI — 1985 г.)
Начало коммерческого использования Интернета
Системы пакетной обработки
Обратимся сначала к компьютерному корню вычислительных сетей. Первые компьютеры 50-х годов — большие, громоздкие и дорогие — предназначались для очень небольшого числа избранных пользователей. Часто эти монстры занимали целые здания. Такие компьютеры не были предназначены для интерактивной работы пользователя, а применялись в режиме пакетной обработки.
Системы пакетной обработки, как правило, строились на базе мэйнфрейма — мощного и надежного компьютера универсального назначения. Пользователи подготавливали перфокарты, содержащие данные и команды программ, и передавали их в вычислительный центр (см. рис. ниже). Операторы вводили эти карты в компьютер, а распечатанные результаты пользователи получали обычно только на следующий день. Таким образом, одна неверно набитая карта означала как минимум суточную задержку. Конечно, для пользователей интерактивный режим работы, при котором можно с терминала оперативно руководить процессом обработки своих данных, был бы удобней. Но интересами пользователей на первых этапах развития вычислительных систем в значительной степени пренебрегали. Во главу угла ставилась эффективность работы самого дорогого устройства вычислительной машины — процессора, даже в ущерб эффективности работы использующих его специалистов.
Централизованная система на базе мэйнфрейма
Многотерминальные системы — прообраз сети
По мере удешевления процессоров в начале 60-х годов появились новые способы организации вычислительного процесса, которые позволили учесть интересы пользователей. Начали развиваться интерактивные многотерминальные системы разделения времени. В таких системах каждый пользователь получал собственный терминал, с помощью которого он мог вести диалог с компьютером. Количество одновременно работающих с компьютером пользователей определялось его мощностью: время реакции вычислительной системы должно было быть достаточно мало, чтобы пользователю была не слишком заметна параллельная работа с компьютером других пользователей.
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. (Некоторые далекие от вычислительной техники пользователи даже были уверены, что все вычисления выполняются внутри их дисплея.)
Многотерминальная система — прообраз вычислительной сети
Многотерминальные системы, работающие в режиме разделения времени, стали первым шагом на пути создания локальных вычислительных сетей.
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.
К тому же 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 стоимости, отсюда следовало, что за одну и ту же сумму было выгоднее купить одну мощную машину, чем две менее мощных — их суммарная мощность оказывалась намного ниже мощности дорогой машины.
Первые глобальные компьютерные сети
А вот потребность в соединении компьютеров, находящихся на большом расстоянии друг от друга, к этому времени уже 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 компьютерами через телефонные сети с помощью модемов. Такие сети позволяли многочисленным пользователям получать удаленный доступ к разделяемым ресурсам нескольких мощных суперкомпьютеров. 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 Network, WAN), то есть сети, объединяющие территориально рассредоточенные компьютеры, возможно находящиеся в различных городах и странах.
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, состоял 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.
Так как прокладка высококачественных линий связи на большие расстояния обходится очень дорого, то в первых глобальных сетях часто использовались уже существующие каналы связи, изначально предназначенные совсем для других целей. Например, в течение многих лет глобальные сети строились на основе телефонных каналов тональной частоты, способных в каждый момент времени вести передачу только одного разговора в аналоговой форме. Поскольку скорость передачи дискретных компьютерных данных по таким каналам была очень низкой (десятки килобитов в секунду), набор предоставляемых услуг в глобальных сетях такого типа обычно ограничивался передачей файлов (преимущественно в фоновом режиме) и электронной почтой. Помимо низкой скорости такие каналы имеют и другой недостаток — они вносят значительные искажения в передаваемые сигналы. Поэтому протоколы глобальных сетей, построенных с использованием каналов связи низкого качества, отличаются сложными процедурами контроля и восстановления данных. Типичным примером таких сетей являются сети Х.25, разработанные еще в начале 70-х, когда низкоскоростные аналоговые каналы, арендуемые у телефонных компаний, были преобладающим типом каналов, соединяющих компьютеры и коммутаторы глобальной вычислительной сети.
В 1969 году министерство обороны США инициировало работы по объединению в единую сеть суперкомпьютеров оборонных и научно-исследовательских центров. Эта сеть, получившая название ARPANET, стала отправной точкой для создания первой и самой известной ныне глобальной сети — Интернет.
Сеть ARPANET объединяла компьютеры разных типов, работавшие под управлением различных операционных систем (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.
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 позволяющих одновременно передавать десятки и сотни разговоров.
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 компьютерные сети
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. Эмпирический закон Гроша перестал соответствовать действительности, 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:
Автономное использование нескольких мини-компьютеров на одном предприятии
Шло время, и потребности пользователей вычислительной техники росли. Их уже не удовлетворяла изолированная работа на собственном компьютере, им хотелось в автоматическом режиме обмениваться компьютерными данными с пользователями других подразделений. Ответом на эту потребность стало появление первых локальных вычислительных сетей.
Различные типы связей в первых локальных сетях
Локальные сети (Local Area Network, LAN) — это объединения компьютеров, сосредоточенных на небольшой территории, обычно в радиусе не более 1-2 км, хотя в отдельных случаях локальная сеть может иметь и большие 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. Это вызывало много проблем свзязанных с несовместимостью сетевого оборудования.
Сетевая технология — это согласованный набор программных и аппаратных средств (например, драйверов, сетевых адаптеров, кабелей и разъемов), а также механизмов 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 мэйнфреймом 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 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.
Стандартные сетевые технологии превратили процесс построения локальной сети из решения нетривиальной технической проблемы 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 привнесли много нового в организацию работы пользователей. Так, стало намного проще и удобнее, чем в глобальных сетях, получать доступ к общим сетевым ресурсам. 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.
Конец 90-х выявил явного лидера среди технологий локальных сетей — семейство Ethernet, в которое вошли классическая технология Ethernet со скоростью передачи 10 Мбит/с, а также Fast Ethernet со скоростью 100 Мбит/с и Gigabit Ethernet со скоростью 1000 Мбит/с.
Простые алгоритмы работы предопределяют низкую стоимость оборудования Ethernet. Широкий диапазон иерархии скоростей позволяет 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 друг к другу по принципам работы, что упрощает обслуживание и интеграцию этих сетей.
Компьютерные сети сегодня
Сегодня компьютерные сети есть практически в каждом доме и все знакомы со словом «Интернет». Но на пути развития этой глобальной сети производители сетевого оборудования сталкивались с проблемой несовместимости своего оборудования с оборудованием других компаний. Такая ситуация была очень не выгодна для всех, и было решено создать стандарты по производству сетевого оборудования и не только. Это, на мой взгляд, и послужило толчком к лавинному росту и развитию компьютерных сетей. На данный момент существует множество различных стандартов для сетевого оборудования, для кабелей, стандарты создания новых сетей и т.д. Все это результат долгой и кропотливой работы огромного числа людей. Без них не было бы Интернета.
Ключом к понимаю организации и структуре современных компьютерных сетей является четкое понимание созданных сетевых стандартов.
Перспектива развития компьютерных сетей
В документах 1998 года специалисты прогнозировали, что 4 миллиарда IP-адресов закончатся к 2018 году. В 2000-м говорили, что их хватит до 2013-го, в 2005-м стало очевидно, что до наступления первых проблем осталось два-три года.
Чтобы примерно представить, сколько приборов сейчас реально претендуют на IP-адреса, достаточно вспомнить, что в 1996 году в мире действовало 300 миллионов персональных компьютеров, в 2000-м эта цифра уже приблизилось к 600 млн., а к 2010 году прогнозируют цифру в 1,3 млрд. К ним стоит добавить серверы, а их также немало, сетевое оборудование, которое составляет физическую основу Интернета, КПК, сотовые телефоны и другие устройства с выходом в Сеть.
В целом, как показала практика, стоимость обработки данных в компьютерных сетях, за счет расширения возможностей обработки данных, лучшей загрузки ресурсов и повышения надежности функционирования системы, не менее чем в полтора раза ниже по сравнению с обработкой аналогичных данных на автономных компьютерах.
При объединении компьютеров в сеть система должна сохранять надежность, то есть отказ, какого – либо компьютера не должен приводить к остановке работы системы, и более того, должна обеспечиваться передача функций отказавшего компьютера на другой компьютер сети.
В 2004 году в мире было зарегистрировано 63 миллиона доменных имен.
В 2002 году компания LG представила общественности первый холодильник с выходом в Интернет. В 2005 году его уже можно купить в России. 4
Бурное развитие компьютерных сетей и подключение все большего числа персонального компьютера к сетям привело в последние десятилетия к формированию основ концепции сетевого компьютера.