История создания компьютерных сетей
Технологии, повлиявшие на развитие компьютерных сетей
Развитие компьютерных сетей предопределило развитие вычислительной техники и средств телекоммуникаций.
Компьютерные сети являются средством передачи информации на некоторое расстояние с применением методов кодирования и мультиплексирования данных, которые получили развитие в разных телекоммуникационных системах.
Попытки создания компьютерных сетей начались ещё в $1960$-х годах. Использовались системы телеобработки данных (СТД), которые были построены на базе больших (а позднее мини) ЭВМ.
Средством передачи данных служила телефонная сеть, а модемы, абонентские пункты и устройства коммутации – основными элементами СТД. Система СТД обрабатывала только аналоговые сигналы.
Основной недостаток СТД – низкое быстродействие (до $9600$ бит/с). Это привело к разработке цифровых телефонных коммутаторов.
Второй существенный недостаток СТД – передача данных по каналу связи в один момент времени с одинаковой скоростью. Данный недостаток был исправлен путем использования в $1970$-х годах впервые в США коммуникации кабельного телевидения, которые позволяли вести широкополосную передачу.
Системы пакетной обработки
Первые компьютеры $1950$-х годов – громоздкие и дорогие, иногда занимавшие целые здания, – не предназначались для интерактивной работы пользователей, а применялись в режиме пакетной обработки.
Системы пакетной обработки чаще всего были построены на базе мощного компьютера повышенной надежности универсального назначения – мэйнфрейма.
Пользователи готовили перфокарты с данными и командами программ с последующей передачей их в вычислительный центр. Операторами вводились эти перфокарты в компьютер, а готовые результаты пользователи могли получить только на следующий день. При неверном нанесении данных на перфокарту работа задерживалась как минимум на сутки.
Прообраз сети – многотерминальные системы
В начале $1960$-х гг., с удешевлением процессоров, стали развиваться интерактивные многотерминальные системы разделения времени, в которых каждому пользователю предоставлялся отдельный терминал, который давал возможность взаимодействовать с компьютером. Мощность компьютера определяла число одновременно работающих пользователей с компьютером.
Терминалы уже могли распределяться по всему предприятию, а не только в пределах вычислительного центра. При этом вычислительная мощность была еще полностью централизованной, но функции ввода и вывода данных уже стали распределенными.
Многотерминальные централизованные системы такого рода внешне похожи на локальные вычислительные сети, в которых пользователь получает доступ к общим файлам и периферийным устройствам, запускает требуемую программу в любой момент времени и почти сразу же получает результат.
Многотерминальные системы, которые работали в режиме разделения времени, стали первым шагом к созданию локальных вычислительных сетей.
Однако многотерминальные системы в то время поддерживали централизованную обработку данных, к тому же предприятия еще не ощущали потребности в создании локальных сетей, т.к. они не могли себе позволить приобрести несколько компьютеров из-за их высокой стоимости. В это время производительность компьютера была пропорциональной квадрату его стоимости, поэтому выгоднее было купить один мощный компьютер, чем два менее мощных.
Первые глобальные компьютерные сети
Назрела потребность соединения компьютеров, которые находились на большом расстоянии один от другого. Проблему начали решать через обеспечение доступа к компьютеру с терминалов, которые удалены от него на сотни километров. Терминалы соединяли с компьютерами с помощью телефонных сетей через модемы. Подобные сети давали возможность пользователям получить удаленный доступ к разделяемым ресурсам, которые находились на нескольких мощных суперкомпьютерах. Позже появились системы, в которых были реализованы удаленные соединения типа компьютер-компьютер.
С помощью компьютера стал возможен обмен данными в автоматическом режиме, который является базовым признаком любой вычислительной сети.
С помощью подобного механизма в первых сетях реализовывались службы обмена файлами, работа электронной почты. обеспечение синхронизации баз данных и другие, традиционные на сегодняшний день сетевые службы.
Хронологически первыми стали глобальные сети (Wide Area Network, WAN) – сети, которые объединяют территориально разрозненные компьютеры, расположенные даже в различных городах и странах.
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.