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.

1961 – студент
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).

1965 – под
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.

2010 – c
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.

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

(2 095 views)