Инфокоммуникационные системы и сети (ИКСС)
В настоящее время широкое развитие получили различные системы, построенные на основе интегрированного использования средств вычислительной техники и техники связи, обеспечивающие взаимодействие информационных процессов и предоставляющие абонентам (пользователям) широкий спектр услуг по обмену информацией и обработке различных ее видов. Сети, осуществляющие передачу, обработку и хранение информации, называют информационными сетями (ИС) [1] .
Первоначально развитие таких ИС шло по пути автоматизации отдельных компонентов информационных процессов. Были созданы системы сбора, хранения и поиска информации на базе вычислительных средств, где основными процессами являлись хранение и поиск, но имели место также процессы обработки и передачи данных. В соответствии с целевым предназначением и спецификой решаемых задач были созданы различные сети: сети ЭВМ; компьютерные сети; сети информационных центров; вычислительные сети; сети телеобработки; информационно-вычислительные сети; информационно-справочные сети; телеинформационные сети.
Несмотря на разнообразие применяемых определений, все эти сети по своей структуре были однотипным объединением удаленных ЭВМ, которые различались типами используемых программно-технических средств передачи и обработки информации, наборами функций и реализуемыми протоколами взаимосвязи, а также областью применения.
Параллельным направлением развития ИС явилось создание систем передачи и распределения информации, в которых основное содержание составлял процесс обмена данными между удаленными объектами [2] .
Для передачи таких традиционных видов информации, как речь, документальная информация, изображение, звук, были созданы и совершенствуются различные специализированные (для передачи информации в определенном формате) информационные сети, называемые сетями электросвязи.
Современная информационная сеть — это сложная распределенная в пространстве техническая система, представляющая собой функционально связанную совокупность аппаратно-программных средств обработки и обмена информацией, которая состоит из территориально распределенных информационных узлов (подсистем обработки информации) и физических каналов передачи информации их соединяющих, в совокупности определяющих физическую структуру ИС.
Помимо понятия физической структуры для описания принципов построения и функционирования ИС применяют такие термины, как логическая и информационная структуры, описывающие размещения и взаимосвязи в ИС информационных процессов, а также понятие архитектуры ИС, определяющей принципы информационного взаимодействия в сети.
С точки зрения структурной организации ИС состоит из:
— транспортной сети, представляющей собой распределенную систему, состоящую из узлов коммутации, соединенных каналами первичной сети, обеспечивающей передачу информации между территориально распределенными абонентскими сетями (АС);
— абонентских сетей (АС), представляющих собой комплекс аппаратно-программных средств, реализующий функции содержательной обработки информации и функции взаимосвязи потребителей информации, обеспечивая доступ абонентов к транспортной сети в интересах этой взаимосвязи. Выделение во всей совокупности АС функций взаимосвязи позволяет в рамках ИС выделить еще один ее элемент — телекоммуникационную сеть (ТКС), обеспечивающую взаимодействие прикладных процессов в информационной сети, реализующую функции всех уровней функциональной архитектуры и включающую физическую среду распространения, через которую происходит передача сигналов, несущих информацию. Современные международные стандарты архитектур «де-факто» или «де-юре»:
— архитектура сети Интернет;
— архитектура широкополосной сети (BNA) (IBM);
— архитектура дискретной сети (DNA) (DEC);
— детально проработанной и стандартизованной архитектурой для информационных сетей выполняющих функции содержательной обработки информации в территориально распределенных узлах сети, является архитектура взаимосвязи открытых систем — Open System Interconnection (OSI).
[1] Олифер, В. Г. Компьютерные сети. – 4-е изд.– СПб. : Питер, 2010. – 944 с.
[2] Бабешко В.Н. Многопроцессорные системы в туманных вычислительных сетях.
XII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум — 2020
Развитие компьютерных сетей происходило, в первую очередь, за счет развития двух более крупных направлений технологии – вычислительной техники и коммуникаций. Первые попытки создать возможность работы с вычислительной техникой нескольких пользователей заключались в загрузке в мэйнфрэйм (основной компьютер) нескольких готовых пакетов данных, которые были заранее подготовлены и нуждались в обработке.
Первоначальное развитие этой технологии происходило на протяжении 50-х годов XX века, когда компьютеры представляли собой громоздкие и неудобные устройства, обрабатывающие информацию крайне длительное время. На тот момент удобство пользователя находилось на одном из последних мест в развитии, а основное внимание уделялось повышению мощности.
Следующим прообразом компьютерных сетей стало создание отдельных терминалов, имеющих полноценные собственные устройства ввода-вывода и работающие напрямую с одним общим компьютером. Для самого пользователя работа за таким устройством была куда более удобной – он мог не замечать, что мощности компьютера параллельно используются еще несколькими людьми. Именно тогда стали появляться первые сети, чей принцип работы заключался лишь в физическом удалении терминалов на определенные расстояния.
Как только начали появляться более компактные компьютеры – это произошло в 70-х годах, позволить себе их установку могли все больше предприятий, поэтому необходимость использования какого-либо средства связи возрастала и тогда возникли первые, приближенные к современным, способы объединения компьютеров в сеть и потребность в монтаже компьютерных сетей.
APRANET и появление полноценных сетей
В 1969 году произошло знаковое событие – минобороны США приняло решение об объединении всех основных компьютерных узлов в общую сеть. Передача данных осуществлялась между ними по коммутируемому кабелю, а для ее осуществления были созданы специальные операционные системы и огромное количество сложных сопутствующих протоколов.
Впоследствии, коммутируемые кабели телефонных сетей станут одним из основных способов передачи данных вплоть до середины 80-х годов.
Принцип передачи данных по телефонному кабелю, при этом, уже в первые годы существования компьютерных сетей претерпел определенные изменения. Так, в отличие от непрерывного потока информации, который мог подвергаться искажениям и мешать другим пользователям работать с сетью, как это бывает со стандартным телефонным сигналом, компьютерные данные отправлялись сразу готовыми закрытыми пакетами, что позволяло одновременно использовать один и тот же кабель множеству пользователей.
Краткая история развития компьютерных сетей
1950-1960 годы – первые попытки объединения мейнфрейма с терминалами.
1969 – появление APRANET и использование телефонных сетей для передачи данных.
1970-1974 – возникновение мини-компьютеров и создание вручную настраиваемых локальных сетей.
1974 появление первой стандартизованной сетевой архитектуры IBM SNA, а также стандартизация X.25
1980-1985 возникновение персональных компьютеров, появление Интернета в близком к современности виде. Использование стека TCP/IP на всех узлах. Возникновение стандартных технологий локальных сетевых протоколов Ethernet, FDDI, Token Ring.
1986-1987 – старт коммерческого использования Интернета.
1991 появление протокола Web и первых интернет-сайтов.
1995-2000 развитие Web и массовая популяризация компьютеров.
2000-2010 – использование беспроводных сетей, снижение стоимости передачи единицы информации сразу в несколько тысяч раз.
Что появилось раньше – WAN или LAN?
Говоря о компьютерных сетях, сейчас есть две основных их разновидности. Под подключением WAN (Wide Area Network) подразумевают объединение удаленных физически друг от друга компьютеров, а также простой выход в Интернет, в то время как LAN – это закрытая сеть, объединяющая физически близкие компьютеры и способная быть полностью изолированной от каких-либо других соединений.
Однако, на ранних этапах развития компьютеров, нужды в LAN-сетях не было – их заменяли стандартные комплексы из мейнфреймов и терминалов, хотя удаленная передача данных была крайне важным и приоритетным направлением исследований.
Локальные сети (Local Area Network – LAN) обладают замкнутой инфраструктурой до выхода на поставщиков услуг интернета. Термин “локальная сеть” может описывать и маленькую офисную сеть, и сеть большого завода, занимающего несколько гектаров. Применительно к организациям, предприятиям, фирмам используется термин корпоративная сеть – локальная сеть отдельной организации (юридического лица) независимо от занимаемой ею территории.
Корпоративные сети являются сетями закрытого типа, доступ к ним разрешен только ограниченному кругу пользователей (например, сотрудникам компании). Глобальные сети ориентированы на обслуживание любых пользователей.
Глобальная сеть (Wide Area Network – WAN) охватывает большие географические регионы и состоит из множества локальных сетей. С глобальной сетью, которая состоит из нескольких тысяч сетей и компьютеров, знакомы все – это Интернет.
Важную роль в развитии сетей сыграло появление персональных компьютеров, унификация их комплектующих и программного обеспечения. Так начали появляться первые сетевые протоколы – это произошло в 80-х годах. К концу века однозначным лидером среди них стал протокол Ethernet, способный обеспечивать скорость передачи данных в первом поколении своего развития со скоростью 10 Мбит/с, а на данный момент поддерживающий скорость передачи, превышающую 1 Гбит/с.
В настоящее время используются классификации компьютерных сетей по следующим критериям.
• локальные – охватывают небольшие территории и располагаются внутри отдельных офисов, банков, корпораций, домов;
• региональные – образуются путем объединения локальных сетей на отдельных территориях;
По способу связи компьютеров:
• проводные (компьютеры соединяются посредством кабеля);
• беспроводные (компьютеры обмениваются информацией посредством радиоволн. например, по технологии WI-FI или Bluetooth).
• с централизованным управлением – для управления процессом обмена данных в сети выделяется одна или несколько машин (серверов);
• децентрализованные сети – не содержат в своем составе выделенных серверов, функции управления сетью передаются по очереди от одного компьютера другому.
По составу вычислительных средств:
• однородные – объединяют однородные вычислительные средства (компьютеры);
• неоднородные – объединяют различные вычислительные средства (например: ПК, торговые терминалы, веб-камеры и сетевое хранилище данных).
По типам среды передачи сети разделяются на оптоволоконные, с передачей информации по радиоканалам, в инфракрасном диапазоне, через спутниковый канал и т.д.
Произведя анализ истории создания компьютерных сетей можно прийти к выводу, что рождение компьютерных сетей было вызвано практической потребностью― иметь возможность совместного использования данных. Персональный компьютер – прекрасный инструмент для создания документа, подготовки таблиц, графических данных и других видов информации, но при этом нет возможности быстро поделиться своей информацией с другими, если не использовать компьютерные сети.