Появление глобальных сетей
Тем не менее потребность в соединении компьютеров, находящихся на большом расстоянии друг от друга, к этому времени вполне назрела. Началось все с решения более простой задачи — доступа к компьютеру с терминалов, удаленных от него на 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 компьютеров класса суперЭВМ. Затем появились системы, в которых наряду с удаленными соединениями типа терминал—компьютер были реализованы и удаленные связи типа компьютер—компьютер. Компьютеры получили возможность обмениваться данными в автоматическом режиме, что, собственно, и является базовым механизмом любой вычислительной сети. Используя этот механизм, в первых сетях были реализованы службы обмена файлами, синхронизации баз данных, электронной почты и другие, ставшие теперь традиционными сетевые службы.
Таким образом, хронологически первыми появились глобальные вычислительные сети. Именно при построении глобальных сетей были впервые предложены и отработаны многие основные идеи и концепции современных вычислительных сетей. Такие, например, как многоуровневое построение коммуникационных протоколов, технология коммутации пакетов, маршрутизация пакетов в составных сетях.
Первые локальные сети
В начале 70-х годов произошел технологический прорыв в области производства компьютерных компонентов — появились большие интегральные схемы. Их сравнительно невысокая стоимость и высокие функциональные возможности привели к созданию мини-компьютеров, которые стали реальными конкурентами мэйнфреймов. Закон Гроша перестал соответствовать действительности, так как десяток мини-компьютеров выполнял некоторые задачи (как правило, хорошо распараллеливаемые) быстрее одного мэйнфрейма, а стоимость такой мини-ком-пьютерной системы была меньше.
Даже небольшие подразделения предприятий получили возможность покупать для себя компьютеры. Мини-компьютеры выполняли задачи управления технологическим оборудованием, складом и другие задачи уровня подразделения предприятия. Таким образом, появилась концепция распределения компьютерных ресурсов по всему предприятию. Однако при этом все компьютеры одной организации по-прежнему продолжали работать автономно (рис. 1.3).
Предприятие
Рис. 1.3. Автономное использование нескольких мини-компьютеров на одном предприятии
Но шло время, потребности пользователей вычислительной техники росли, им стало недостаточно собственных компьютеров, им уже хотелось получить возможность обмена данными с другими близко расположенными компьютерами. В ответ на эту потребность предприятия и организации стали соединять свои мини-компьютеры вместе и разрабатывать программное обеспечение, необходимое для их взаимодействия. В результате появились первые локальные вычислительные сети (рис. 1.4). Они еще во многом отличались от современных локальных сетей, в первую очередь — своими устройствами сопряжения. На первых порах для соединения компьютеров друг с другом использовались самые разнообразные нестандартные устройства со своим способом представления данных на линиях связи, своими типами кабелей и т. п. Эти устройства могли соединять только те типы компьютеров, для которых были разработаны, — например, мини-компьютеры PDP-11 с мэйнфреймомIBM 360 или компьютеры «Наири» с компьютерами «Днепр». Такая ситуация создала большой простор для творчества студентов — названия многих курсовых и дипломных проектов начинались тогда со слов «Устройство сопряжения. ».
Рис. 1.4. Различные типы связей в первых локальных сетях
Создание стандартных технологий локальных сетей
В середине 80-х годов положение дел в локальных сетях стало кардинально меняться. Утвердились стандартные технологии объединения компьютеров в сеть — Ethernet, Arcnet, Token Ring. Мощным стимулом для их развития послужили персональные компьютеры. Эти массовые продукты явились идеальными элементами для построения сетей — с одной стороны, они были достаточно мощными для работы 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.
Стандартные сетевые технологии превратили процесс построения локальной сети из искусства в рутинную работу. Для создания сети достаточно было приобрести сетевые адаптеры соответствующего стандарта, например Ethernet, стандартный кабель, присоединить адаптеры к кабелю стандартными разъемами и установить на компьютер одну из популярных сетевых операционных систем, например, NetWare. После этого сеть начинала работать и присоединение каждого нового компьютера не вызывало никаких проблем — естественно, если на нем был установлен сетевой адаптер той же технологии.
Локальные сети в сравнении с глобальными сетями внесли много нового в способы организации работы пользователей. Доступ к разделяемым ресурсам стал гораздо удобнее — пользователь мог просто просматривать списки имеющихся ресурсов, а не запоминать их идентификаторы или имена. После соединения с удаленным ресурсом можно было работать с ним с помощью уже знакомых пользователю по работе с локальными ресурсами команд. Последствием и одновременно движущей силой такого прогресса стало появление огромного числа непрофессиональных пользователей, которьм совершенно не нужно было изучать специальные (и достаточно сложные) команды для сетевой работы. А возможность реализовать все эти удобства разработчики локальных сетей получили в результате появления качественных кабельных линий связи, на которых даже сетевые адаптеры первого поколения обеспечивали скорость передачи данных до 10 Мбит/с.
Конечно, о таких скоростях разработчики глобальных сетей не могли даже мечтать — им приходилось пользоваться теми каналами связи, которые были в наличии, так как прокладка новых кабельных систем для вычислительных сетей протяженностью в тысячи километров потребовала бы колоссальных капитальных вложений. А «под рукой» были только телефонные каналы связи, плохо приспособленные для высокоскоростной передачи дискретных данных — скорость в 1200 бит/с была для них хорошим достижением. Поэтому экономное расходование пропускной способности каналов связи часто являлось основным критерием эффективности методов передачи данных в глобальных сетях. В этих условиях различные процедуры прозрачного доступа к удаленным ресурсам, стандартные для локальных сетей, для глобальных сетей долго оставались непозволительной роскошью.
1. Чем можно объяснить тот факт, что глобальные сети появились раньше, чем локальные?
Технологии и функционирование вычислительных сетей развивались одновременно с эволюцией компьютерных технологий. Первые компьютеры 50-х годов, занимающие целые здания, предназначались для небольшого числа избранных пользователей. Они не были предназначены для интерактивной работы пользователя и использовались в режиме пакетной обработки, так как это позволяло максимально эффективно использовать самое дорогое устройство компьютера – процессор в ущерб эффективности работы использующих его специалистов.
По мере удешевления процессоров в начале 60-х годов появились новые способы организации вычислительного процесса, учитывающие интересы пользователя. Начали развиваться интерактивные многотерминальные системы разделения времени, когда вычислительная мощность оставалась полностью централизованной, а ряд функций (например ввод и вывод данных) становились распределенными. Такие многотерминальные системы хотя и имели внешние черты распределенных систем, сохраняли централизованный характер обработки данных.
В это же время появилась необходимость в соединении компьютеров, или удаленных терминалов и компьютера, находящихся на большом расстоянии друг от друга. На первых порах такое соединение организовывалось по телефонной сети с помощью модемов. Компьютеры получили возможность обмениваться данными в автоматическом режиме, что позволило реализовать службы обмена файлами, синхронизации баз данных, электронной почты и т.д. Таким образом хронологически первыми появились глобальные сети.
В начале 70-х годов произошел технологический прорыв в области производства компьютерных компонентов, компьютеры стали доступны по цене, а выполняемые ими функции разнообразными: от управления технологическими процессами до хранения информации. При этом появилась необходимость соединения таких компьютеров между собой, стали разрабатываться программные и аппаратные средства, необходимые для их взаимодействия. При этом разрабатывались они для сопряжения вполне конкретных устройств, что создавало большой простор для творчества.
В середине 80-х годов стали утверждаться стандартные технологии объединения компьютеров в сеть, причем мощным стимулом для их развития послужили персональные компьютеры. Теперь для создания сети достаточно было приобрести и установить на ПК сетевую карту соответствующего стандарта, подсоединить ее к стандартному кабелю с помощью стандартных разъемов, установить на ПК одну из сетевых операционных систем. Локальные сети позволили упростить доступ пользователей к разделяемым ресурсам сети, а также уменьшить уровень профессиональных знаний, необходимых пользователю при работе в сети.
Современные тенденции в развитии компьютерных сетей:
- сокращение разрыва между локальными и глобальными сетями; в глобальных сетях появляются службы доступа к ресурсам, такие же, как и в локальных;
- использование в локальных сетях разнообразного коммуникационного оборудования – коммутаторов, маршрутизаторов, шлюзов, что дает возможность создавать корпоративные сети;
- передача и обработка речевых и видеосигналов, что потребовало внести изменения в работу протоколов, сетевых операционных систем и коммуникационного оборудования;
- слияние технологий информационных сетей (вычислительных, телефонных, телевизионных и т.д.) на базе технологии коммутации пакетов.