0. Введение в компьютерные сети

0.1 История телекоммуникации и компьютерных сетей в событиях и лицах

1800 – Алессандро Вольта
изобретает источник постоянного тока. С этого события достаточно активно
происходят открытия в области электричества.

1809 – Самуил Томас Земеринг
создал электрохимический телеграфный аппарат.

1832 – Павел Львович Шиллинг
создает первый электромагнитный телеграф.

1837 – Куком и Уинстоном
создан электромагнитный телеграф в Великобритании. В это же время в США создан
и запатентован телеграфный аппарат Морзе электромеханического типа. Опыты Чарльза Пейджа по передаче
звуковых сигналов с помощью электрического тока.

1851 – проложен первый
телеграфный кабель по дну пролива Ла-Манш.

1854 – Шарль Бурсель, инженер-механик
вице-инспектор парижского телеграфа, разработал идею телефонирования и изложил принцип
действия телефона в своей диссертации. До практического осуществления
телефонной связи он не дошёл, но Ш. Бурсель первый, кто употребил слово
«телефон».

1857-1866 – телеграфный
кабель, проложенный под Атлантикой, связал Европу с Америкой, затем с Африкой,
Индией, в 1870-х – с Китаем, Японией и Южной Америкой.

1861 – немецкий физик и
изобретатель Иоганн Филипп Рейс продемонстрировал устройство, которое могло
передавать музыкальные тона и человеческую речь по проводам. Аппарат имел
микрофон оригинальной конструкции, источник питания (гальваническую батарею) и
динамик.

1876 – в США запатентован
аппарат под названием телефон Александром Беллом. Любопытно, что А. Белл
подал заявку в Вашингтонское патентное бюро на свое изобретение 14 февраля 1876
года. Двумя часами позже заявку на «Устройство для передачи и приема вокальных
звуков телеграфным способом» подал Э. Грей из Чикаго.

1891 – Никола Тесла в Сент-Луис
(штат Миссури, США) в ходе лекций публично описал принципы передачи радиосигнала
на большие расстояния.

1893 — Никола Тесла
патентует радиопередатчик и изобретает мачтовую антенну, с помощью которой в
1895 г. передаёт радиосигналы на расстояние более 48 км.

1895 – 7 мая российский
учёный Александр Степанович Попов на заседании Русского Физико-Химического
Общества продемонстрировал прибор, названный им «грозоотметчик», который был
предназначен для регистрации электромагнитных волн. Этот прибор считается
первым в мире аппаратом беспроводной телеграфии, радиоприемником.

1896 – в Великобритании
итальянец Гулиельмо Маркони подал патент «об улучшениях, произведенных в
аппарате беспроводной телеграфии». Аппарат, представленный Маркони, в общих
чертах повторял конструкцию Попова, многократно к тому времени описанную в
европейских научно-популярных журналах.

1897 – при помощи аппаратов
беспроводной телеграфии А.С. Попов осуществил прием и передачу сообщений
между берегом и военным судном.

1945 – Ванневар Буш
(Vannevar Bush) американский ученый, научный консультант президента США высказывает
идею гипертекста, как особого вида текста связывающего документы по контексту,
взамен традиционным библиотечным каталогам.

Рис. 1. Ванневар Буш

1956 – Закончилась прокладка
первой трансатлантической кабельной телефонной линии связи между
Великобританией и США (через Канаду). Состоялся разговор между председателем
компании «AT&T» в Нью-Йорке и министром Почтовой связи Великобритании.
Стоимость линии обошлась в 42 миллиона долларов. Было проложено два кабеля, то
есть по одному в каждое направление, расположенные на расстоянии 32 км друг от друга. По длине каждого кабеля был установлен 51 ретранслятор, содержащий около 5000
элементов, суммарной стоимости около $100000. Начальная пропускная способность
12 одновременных разговоров.

Для телефонной связи необходимые
усилители погружали вместе с кабелем на дно океана, где они должны работать
десятки лет. Первые океанские, встроенные в кабель усилители, были ламповыми и
питались с берега, по тем же проводникам коаксиальной пары, по которым
осуществлялась связь, на расстоянии 2-3 тысячи километров. Лампы были
рассчитаны на срок службы линии связи, т.е. на десятки лет, и работали весь
этот срок исправно. До появления спутниковых линий связи подобные кабельные
линии являлись самым надежным и качественным средством связи.

В тот же год английская компания
«Multitone» впервые в мире представила систему персонального радиовызова
(пейджинговую систему), которая была развернута в одной из лондонских больниц.

1957 – 4 октября в СССР состоялся
запуск первого искусственного спутника Земли. Только через полгода 1 февраля
американцы запустили собственный спутник.

1958 – лауреаты Нобелевской
премии Артур Шавлов и Чарльз Г. Таунс разработали лазер.

В тот же год в США произошло другое
важное событие. Было создано агентство ARPA – Advanced Research Projects
Agency, Агентство Передовых Исследовательских Проектов. Одна из задач
агентства, по заказу правительства США, заключалось в создании сети передачи
данных как средства коммуникации, способной выдержать ядерную атаку.

1961студент
Леонард Клейнрок (Leonard Kleinrock) из Массачусетского технологического
института (Massachusetts Institute of Technology) опубликовал свою первую
статью по пакетной коммутации.

1962 в ARPA был
приглашен Джозеф Карл Робнетт Ликлайдер (Joseph Carl Robnett Licklider), который
впервые изложил идеи интерфейсов, работающих по принципу указания и выбора
(point-and-click), описал многие сервисы информационного общества и сети
Интернет, электронные библиотеки, электронную коммерцию, удаленное банковское
обслуживание.

Рис. 2. Леонард Клейнрок

Рис. 3. Джозеф Карл Робнетт
Ликлайдер

1963 – создан институт IEEE
(Институт инженеров по электронике и электротехнике). Данная организация играет
важную роль в стандартизации многих сетевых технологий.

1964 – 18 июня открылось
телефонное обслуживание по трансатлантическому кабелю между Японией и США.
Кабель емкостью 138 телефонных каналов и длиной 9822 км был проложен от Oahu
(Гавайи) до Японии и соединился с существующими кабелями (от Гавайев до
материковых штатов, Канады и Австралии).

1965под
руководством Джозефа Ликлайдера исследователи Лоренс Робертс и Томас Меррилл
соединили компьютер TX-2 в Массачусетссе с компьютером Q-32 в Калифорнии, используя
низкоскоростную телефонную линию.

1966 – в Англии Чарльз Г.
Као и Джордж А. Хокем предложили использовать стекловолокно для передачи света.
Для построения эффективных систем оптической связи необходим коэффициент затухания
не более 20 дБ/км. В то время был достигнут коэффициент около 1000дБ/км.

1968 – появились узлы сети
ARPANet, первый из которых был построен в Калифорнийском университете в
Лос-Анджелесе (University of California in Los-Angeles, UCLA), второй – в
Стенфордском исследовательском институте (Stanford Research Institute, SRI).

1969 – в сентябре состоялась
передача первого компьютерного сообщения между этими центрами, что фактически
ознаменовало рождение сети ARPANet. К декабрю 1969 г. ARPANet насчитывала 4 узла, в июле 1970 г. – восемь, а в сентябре 1971 г. уже 15 узлов.

1969 – в IBM разработан язык
GML (General Markup Language – общий язык разметки) для решения задач переноса
документов между различными платформами и ОС. В 80-е годы – GML расширен
и принят ISO в качестве международного стандарта SGML

1970 – фирма «Корнинг
Инкорпорэйтид» произвела оптические волокна со ступенчатым профилем
показателя преломления и достигла коэффициента затухания менее 20 дБ/км на
длине волны 633 нм.

1970 – Деннис Ритчи (Dennis
Ritchie) и Кеннет Томсон (Ken Thompson) выпускают первую версию Unix.

Рис. 4. Деннис Ритчи

Рис. 5. Кеннет Томсон

1971 – Программист Рэй
Томлисон разработал систему электронной почты(e-mail). Впервые был применен
символ @ в адресации абонентов (@ – коммерческая эт, на жаргоне «собака»,
«обезьяна», «лягушка», «розочка» и т.д.).

1972 – Боб Меткалф
(выпускник Массачусетсского технологического института; аспирант Гарвардского
университета) сотрудник фирмы Xerox разработал экспериментальный протокол
Ethernet для связи компьютеров в локальную сеть (3 Мбит/с), чтобы обеспечить
доступ клиентов к сетевому лазерному принтеру – в то время одной и перспективной
разработке Xerox.

Рис. 6. Рэй Томлинсон

Рис. 7. Боб Меткалф

1974 – Винт Серф (Vint Cerf)
и Роберт Кан (Robert Kahn) разработали набор сетевых протоколов TCP/IP

1975 – в феврале студенты
Гарвардского университета Билл Гейтс и Пол Аллен основали компанию по
разработке программного обеспечения для микрокомпьютеров, позже названной Microsoft.

1977 –десятки научных и
военных организаций через телефонные, радио и спутниковые каналы связи уже соединены
в единую сеть.

1979 – протокол Ethernet
стал общепризнанным коммерческим стандартом передачи данных со скоростью 10
Мбит/с. Боб Меткалф основывает корпорацию 3Com

1980 – первая коммерческая
ВОЛС (волоконно-оптическая линия связи) между Бостоном и Ричмондом в США.
Скорость 45Мбит/с.

Рис. 8. Карта сети ARPA, октябрь 1980
года

1980 – Джон Постел разработал
протокол UDP (User Datagram Protocol).

1982 – Джон Постел разработал
протокол SMTP (Simple Mail Transfer Protocol).

1983 – научный сотрудник
института информатики Пол Мокапетрис разработал систему доменных имен DNS.

Рис. 9. Джон Постел

Рис. 10. Пол Мокапетрис

1985 – Джон Постел разработал
протокол FTP (File Transfer Protocol).

1987 – Система DNS стал
признанным стандартом и произошел массовый переход на DNS с устаревшего
централизованного каталога имен и адресов хостов.

1987 – Через Атлантический
океан проложен первый волоконно-оптический кабель.

1983 – принятие протоколов
TCP/IP.

1986 – Национальным Фондом
Науки США (The National Science Foundation – NSF) запущена в эксплуатацию
NSFNet. В 1996 году NSFNet была приватизирована. В академических кругах это
решение признано ошибочным, и с того же года ведутся эксперименты по
воссозданию некоммерческой сети научных и образовательных учреждений.

1991 – 17 сентября финский программист
Линус Торвальдс в новостной группе ОС Minix выложил
исходный код собственной операционной системы Linux для
общедоступной загрузки.

1991 – Тим Бернерс-Ли
специалист из CERN разработал Протокол Передачи Гипертекста (HyperText
Transmission Protocol – HTTP) и первую версия HTML (HyperText Makeup Language) для
обмена научно-исследовательской информацией и данными между учеными. 6 августа
1991 – Бернерс-Ли создал первый в мире веб-сайт. В том же году начата разработка
службы – Всемирная паутина (World Wide Web — WWW), в Европейском центре ядерных
исследований (European Center for Nuclear Research, CERN).

Рис. 11. Тим Бернерс-Ли

1993 – в Национальном центре
суперкомпьютерных приложений (National Center for Supercomputing Applications,
NCSA) создан первый – браузер Mosaic.

1993 – Протянута ВОЛС Карлслунде
(Дания) – Кингисепп (Россия).

1995 – Реализован Восточный
проект (Россия – Япония – Корея) морская волоконно-оптическая линия соединила
города: Находка – Наоэцу – Пусан. Линия длиной 1762 км со скоростью передачи 560 Мбит/с по технологии PDH. Позднее морской участок соединен с
наземным участком Находка – Хабаровск.

В последующие годы реализован Южный
проект: морская оптическая линия ИТУР (Италия — Турция — Украина — Россия) Прошла
через города Палермо — Стамбул — Одесса — Новороссийск длиной 3540 км, скорость передачи 565 Мбит/с, PDH. Плюс наземная ВОЛС Новороссийск — Ростов-на-Дону —
Москва, длиной 1683 км, скорость передачи 2448 Мбит/с, технология SDH
(оборудование поставляла компания Siemens).

1994 – Американский
предприниматель Джефф Безос создал портал для онлайн-торговли Amazon.com, а в 1995 году магазин начал онлайновую торговлю книгами.
В июне 1998 года магазин начинает продавать музыкальные записи, а в ноябре того
же года — видеопродукцию.

1995 – 4 сентября в Сан-Хосе
(штат Калифорния) программист Пьер Омидьяр создал онлайновый аукцион под
названием AuctionWeb как часть своего личного
веб-сайта. В 1997 году проект переименован в eBay.

1996 – в качестве учебного
проекта студентов Стэнфордского университета Ларри Пейдж и Сергей Брин работали
над поисковой системой BackRub, а в 1998 году на её основе создали поисковую
систему Google.

1997 – 23 сентября была
официально анонсирована поисковая система yandex.ru. Как отдельная компания «Яндекс» образовался в 2000 году.

2000 – 9 марта финансист Джимми
Уэйлсом и философ Ларри Сэнгером из компании Bomis основали проект Нупедии
(Nupedia), бесплатного англоязычного энциклопедического онлайн-проекта, чьи
статьи были написаны специалистами и рецензированы в рамках формального
процесса.

2001 – 15 января как
дополнительный проект к Нупедии появился проект Википедия.

2002г. – насчитывалось 170
млн. хостов (компьютеры в сети с уникальным IP-адресом), а также 689 млн.
пользователей Интернет.

2003 – 28 октября студент-второкурсник
Гарвардского университета Марк Цукерберг написал интернет-сайт Facemash, в которой использовались фотографии, размещенные по
парам, с целью выбрать, кто из двух людей более привлекателен. Уже 4 февраля
2004 года начала работу социальная сеть Facebook.

2005г. – преодолен рубеж в 1
миллиард пользователей.

2005 – в феврале тремя
бывшими работниками PayPal в Сан-Бруно (Калифорния) был
создан сервис, предоставляющий услуги видеохостинга YouTube.
В ноябре 2006 года была завершена покупка YouTube компанией Google.

2009 – 5 ноября начат прием
заявок на регистрацию доменов в зоне .рф, а 12 мая 2010 года около 17:20
по московскому времени домен .рф делегирован в корневой зоне DNS.

2010c
22 января прямой доступ в Интернет получил экипаж Международной космической
станции.

2011 – в январе организацией
IANA были выделены последние доступные блоки IP-адресов
(IPv4) класса A.

2011 – 27 января число
пользователей сети Интернет достигло 2 миллиардов.

0.2 Развитие телекоммуникаций и сетей

Системы пакетной обработки (50-е гг.). Создавались на базе
мэйнфреймов, данные вводились пакетным образом через перфокарты. Преимущество в
увеличении эффективности использования процессора, в ущерб эффективности работы
пользователей. Подобный подход был обоснован высокой ценой машинного времени.

Терминальный доступ (60-е гг.). У каждого пользователя в
распоряжении устройства ввода и вывода информации, подключенные к одной
вычислительной машине. Благодаря этому складывалось впечатление, что каждый
единолично владеет ЭВМ. Удаленные терминалы можно было соединять через модем по
коммутируемым линиям.

Компьютерные сети (с конца 60-ч гг.). С появлением
технологии соединения типа «компьютер-компьютер» для соединения удаленных
мэйнфреймов друг с другом.

Компьютерная сеть
(вычислительная сеть, сеть передачи данных) – это совокупность компьютеров,
соединенных линиями связи. Линии связи образованы кабелями, сетевыми адаптерами
и другими коммуникационными устройствами. Все сетевое оборудование работает под
управлением системного и прикладного программного обеспечения.

Сети являются частным случаем распределенных систем:

Мультипроцессорные машины. Вычислительная машина имеет несколько
процессоров, взаимодействие осуществляется общей операционной системой через
общую память.

Достоинства: производительность и отказоустойчивость.

Недостатки:
дороговизна, низкая масштабируемость, зависимость от операционной системы.

Многомашинные системы. Вычислительный комплекс состоит из
нескольких ЭВМ соединенных напрямую друг с другом. Управляются разными ОС.
Собственный набор внешних устройств и памяти. Комплекс предназначен для
выполнения задач слабо связанных по данным.

Достоинства: простота
организации, низкая зависимость от операционной системы.

Недостатки:
низкая масштабируемость.

Вычислительные сети. Программные и аппаратные связи в
такой системе еще слабее, связь по данным в задачах должна быть слабее для
большей эффективности.

Преимущество: универсальность системы.

Преимущества компьютерной сети:

  • Параллельные вычисления
  • Отказоустойчивость системы, Распределение системы, Совместное
    использование данных
  • Лучший показатель производительность/стоимость системы

(494 views)