Прообразом компьютерных сетей были

Раздел 3. Основы сетевых технологий

«История любой отрасли науки или техники позволяет не только удовлетворить естественное любопытство, но и глубже понять сущность основных достижений в этой отрасли, а также выявить тенденции и правильно оценить перспективность тех или иных направлений развития»

Сети передачи данных

Сети передачи данных (вычислительные, компьютерные сети) — результат эволюции двух важнейших научно-технических отраслей современной цивилизации:

  • компьютерных технологий
  • телекоммуникационных технологий
  1. Сети передачи данных — частный случай распределенных вычислительных систем:
    • группа компьютеров согласованно выполняет набор взаимосвязанных задач, обмениваясь данными в автоматическом режиме.
  1. Компьютерные сети — средство передачи информации на большие расстояния:
  • применяются методы кодирования и мультиплексирования данных (как в телекоммуникационных системах)

Компьютерная сеть — это:

  • совокупность компьютеров,
  • связь посредством коммуникационной системы,
  • программное обеспечение предоставляет пользователям доступ к ресурсам компьютеров;

Сеть образована компьютерами разных типов:

  • небольшие микропроцессоры,
  • рабочие станции,
  • мини-компьютеры,
  • персональные компьютеры,
  • суперкомпьютеры.

Передача сообщений между любой парой компьютеров сети обеспечивается коммуникационной системой:

  • повторители,
  • коммутаторы,
  • маршрутизаторы и др.;

Компьютерная сеть позволяет пользователю:

  • работать со своим компьютером, как с автономным,
  • пользоваться информационными и аппаратными ресурсам других компьютеров сети

Эволюция сетей‏Этап 1. Появление первых ЭВМ:

  • ламповые вычислительные устройства,
  • проектирование, эксплуатация, программирование – функции одного коллектива разработчиков;
  • программирование на машинном языке;
  • отсутствие системного программного обеспечения;
  • библиотек математических и служебных подпрограмм
  • организация вычислительного процесса вручную с пульта управления.

Этап 2. Появление ВМ на полупроводниковых элементах (середина 50-х голов):

  • выросло быстродействие процессоров, увеличились объемы оперативной и внешней памяти,
  • первые алгоритмические языки,
  • новый тип системного программного обеспечения — трансляторы
  • системные управляющие программы — мониторы для автоматизированной организации вычислительного процесса – прообраз операционной системы

Язык управления заданиями для монитора:

  • определялась последовательность действий при обработке данных:
    • признак начала отдельной работы,
    • вызов транслятора,
    • вызов загрузчика,
    • признаки начала и конца исходных данных

Монитор:

  • автоматически выполнял пакет заданий.
  • самостоятельно обрабатывал типовые аварийные ситуации:
    • отсутствие исходных данных,
    • переполнение регистров,
    • деление на ноль,
    • обращение к несуществующей области памяти и т. д.
Читайте также:  Какая топология сетей в школе

Этап 3. Появление ВМ на ИС (1965–1975 годы)

  • Появились все основные механизмы, присущие современным ОС:
    • мультипрограммирование,
    • мультипроцессирование,
    • поддержка многотерминального многопользовательского режима,
    • виртуальная память,
    • файловые системы,
    • разграничение доступа и сетевая работа
  • Системное программирование превращается в отрасль индустрии,.
  • Развивается мультипрограммирование:
    • способ организации вычислительного процесса, при котором в памяти компьютера находится одновременно несколько программ, попеременно выполняющихся на одном процессоре,
    • реализовано в двух вариантах:
      • пакетная обработка;
      • разделение времени.

Системы пакетной обработки:

  • для решения вычислительных задач
  • главный критерий эффективности — пропускная способность, Для достижения этой цели в системах пакетной обработки используется следующая схема функционирования

Системы пакетной обработки: схема функционирования Системы пакетной обработки:

  • в пакет включаются задачи, требующие разных ресурсов
  • достигается сбалансированная нагрузка
  • переключение процессора с одной задачи на другую происходит по инициативе активной задачи (может занять процессор надолго)
  • изоляция пользователя-программиста от процесса выполнения задания
  • пользователь получает результат после обработки всего пакета заданий

Системы разделения времени:

  • критерий эффективности — удобство и эффективность работы пользователя
  • меньшая пропускная способность
  • снижение производительности из-за частого переключение процессора с задачи на задачу
  • пользователям предоставляется возможность интерактивной работы с несколькими приложениями
  • приложениям попеременно выделяется квант процессорного времени, пользователи поддерживают с ними диалог

Многотерминальные системы:

  • терминалы вышли за пределы вычислительного центра, рассредоточились по предприятию.
  • появились системы удаленного ввода заданий:
    • пользователи формировали свои задания и управляли их выполнением со своего терминала.

Многотерминальные системы:

  • терминалы соединялись с процессором с помощью:
    • модемных соединений телефонных сетей,
    • выделенных каналов.
  • в операционных системах появились специальные модули протоколов связи
  • вычислительные системы с удаленными терминалами и централизованной обработкой данных явились прообразом современных компьютерных сетей
  • системное программное обеспечение — прообраз сетевых операционных систем.

Многотерминальная системаМноготерминальные системы :

  • централизованная обработка данных
  • внешние признаки локальных вычислительных сетей,
  • пользователь работал за терминалом мэйнфрейма так же, как сейчас за персональным компьютером-клиентом:
    • доступ к общим файлам и периферийным устройствам,
    • иллюзия единоличного владения компьютером,
    • запуск нужной программы и оперативное получение результата.
Читайте также:  Ответы к экзаменам по компьютерным сетям

Этап 4. Глобальные сети (конец 60-х годов) Реализовано взаимодействие мэйнфреймов и суперкомпьютеров:

  • глобальные связи,
  • техника коммутации

Разработаны средства обмена данными между компьютерами в автоматическом режиме:

  • службы обмена файлами,
  • синхронизации баз данных,
  • электронная почта,
  • другие сетевые службы.

В 1969 году создана сеть ARPANET — отправная точка Internet:

  • компьютеры разных типов,
  • различные ОС,
  • дополнительные модули ОС, реализующие единые коммуникационные протоколы

Такие ОС можно считать первыми сетевыми операционными системами. Сетевые ОС позволяли:

  • рассредоточить пользователей,
  • организовать распределенное хранение и обработку данных между несколькими компьютерами,
  • выполнять все функции локальной операционной системы,
  • взаимодействовать по сети с операционными системами других компьютеров.

Первыми появились глобальные сети (Wide Area Networks, WAN):

  • объединяли территориально рассредоточенные компьютеры,
  • реализовывали основные концепции современных вычислительных сетей:
    • многоуровневое построение коммуникационных протоколов,
    • технология коммутации пакетов,
    • маршрутизация пакетов в составных сетях

Глобальные компьютерные сети — наследники глобальных телефонных сетей:

  • отказ от принципа коммутации каналов, присущего телефонным сетям:
    • на время сеанса связи выделялся составной канал с постоянной скоростью
  • особенность трафика компьютерных данных – пульсация , т.е. Чередование интенсивного обмена и продолжительных пауз.
  • для компьютерного трафика подходит принцип коммутации пакетов
    • данные разделяются на небольшие пакеты,
    • пакеты самостоятельно перемещаются по сети за счет встраивания адреса конечного узла в заголовок пакета.

В первых глобальных сетях использовались существующие каналы связи:

  • телефонные каналы тональной частоты (в каждый момент времени ведется передача одного разговора в аналоговой форме),
  • очень низкая скорость передачи,
  • значительные искажения сигнала,
  • основные сервисы таких глобальных сетей:
    • передача файлов в фоновом режиме,
    • передача электронной почты.

С конца 60-х годов в телефонных сетях:

  • передача голоса в цифровой форме,
  • высокоскоростные цифровые каналы,
  • одновременная передача сотни разговоров.
Читайте также:  Локальная вычислительная сеть лабораторная работа

Разработана специальная технология плезиохронной цифровой иерархии (Plesiochronous Digital Hierarchy, PDH) для опорных сетей.

  • скорость передачи до 140 Мбит/с,
  • внутренняя технология телефонных компаний.
  • С конца 80-х годов — технология синхронной цифровой иерархии (Synchronous Digital Hierarchy, SDH):
    • скорости цифровых каналов до 10 Гбит/c,
  • Технология спектрального мультиплексирования DWDM (Dense Wave Division Multiplexing):
    • Скорость до сотен гигабит и даже нескольких терабит в секунду.

Этап 5. Локальные сети (начало 70-х годов) Технологический прорыв в области производства компьютерных компонентов — появились большие интегральные схемы (БИС):

  • создание мини-компьютеров -реальных конкурентов мэйнфреймов
  • концепция распределения компьютерных ресурсов по всему предприятию
  • НО! все компьютеры работали автономно

Автономная работа компьютеров предприятия

  • Появилась потребность обмена данными с другими близко расположенными компьютерами.
  • Соединение мини-компьютеров и разработка программного обеспечения для взаимодействия
  • Появились первые локальные вычислительные сети

Связи компьютеров в первых локальных сетях Этап 6.Стандартные технологии сетей — Ethernet, Arcnet, Token Ring (середина 80-х годов) Появились персональные компьютеры – идеальные элементы для сетей:

  • достаточно мощные для работы сетевого программного обеспечения,
  • нуждались в объединении вычислительной мощности для решения сложных задач,
  • потребность разделения дорогих периферийных устройств и дисковых массивов,
  • стали играть роль клиентских мест и серверов.

Для создания сети:

  • приобрести сетевые адаптеры соответствующего стандарта, например Ethernet,
  • приобрести стандартный кабель,
  • присоединить адаптеры к кабелю стандартными разъемами
  • установить на компьютер одну из популярных сетевых операционных систем, например, NetWare.
  • сеть начинала работать

Новые способы организации работы пользователей:

  • удобный доступ к разделяемым ресурсам:
    • просмотр списков ресурсов без запоминания их идентификаторов
    • после соединения с удаленным ресурсом можно работать с ним теми же командами
  • качественные кабельные линии связи, на которых даже сетевые адаптеры первого поколения обеспечивали скорость передачи данных до 10 Мбит/с.

Источник

Оцените статью
Adblock
detector