Історія розвитку мереж

Рекламний блок


Сьогодні я хочу поговорити з Вами про історію розвитку мереж. Звичайно ж, я маю на увазі історію розвитку комп'ютерних мереж і тих процесів, які відбувалися у новій тоді галузі IT.

Хтось із мудрих людей сказав приблизно наступне: "Одна з головних речей, які нам дає історія це - порушуваний нею ентузіазм". До чого я це згадав? Мені видається, що вся комп'ютерна галузь (починаючи від 40-50х років і до 70-80х років минулого століття) базувалася на ентузіазмі людей, які її розвивали, привносили в неї щось нове і, в кінцевому рахунку, - закладали фундамент для майбутнього інформаційних технологій.

Історія розвитку мереж і мережевих інформаційних технологій є не що інше, як віра групи людей у те, що вважалося раніше неможливим, може бути досягнуто і поставлено на службу людям, людству. Згадайте Стіва Джобса і Стіва Возняка (засновників «Apple»). Їх ідею "персонального комп'ютера для кожного" всі "серйозні" компанії, в кращому разі, - не розуміли, а в гіршому - висміювали. Що з цього вийшло в результаті? Персональний комп'ютер (ПК) зараз є практично в кожного, і вже розглядається багатьма на рівні побутового електричного приладу.

Засновники компанії «Google»: Сергій Брін і Ларрі Пейдж. Їх історія почалася з головної ідеї і, поглинув всі інші прагнення, бажання її реалізувати. Ідея була: швидкий і релевантний (адекватний запитом) пошук інформації в Інтернеті для всіх.

Не можна не згадати Білла Гейтса (засновника «Microsoft») і першого розробника відомої всім операційної системи. Він позиціонував свою Windows, як ОС для домогосподарок (маючи на увазі, що вона дуже проста у використанні), але це - теж ідея: проста в управлінні операційна система для кожного!

Всі перераховані вище люди були, у вищій мірі, захопленими ентузіастами своєї справи і без цього фактора захопленості, навряд чи змогли б стати тими, ким вони є зараз. Історію розвитку локальних і глобальних мереж робили, в свій час, точно такі ж, по-хорошому, "загорнуті" (захоплені) на певній ідеї люди.

Тепер, давайте звернемося до фактів, дат, подій та коротко розглянемо основні віхи процесу, так би мовити :)

Комп'ютерні мережі, якими ми їх знаємо зараз, зобов'язані своїм розвитком зближенню двох технологій (власне, комп'ютерних і - телекомунікаційних). Ну, з комп'ютерними технологіями ми ще розберемося, що таке телекомунікаційні технології? Це - ті прийоми роботи і технічні рішення, які використовуються в телефонних мережах, мережах радіо і телемовлення. Загальним для них є те, що всі вони передають інформацію. Тільки комп'ютерні мережі передають дані, а мережі радіо та телебачення - голос і зображення.

Ви справедливо можете заперечити, що комп'ютерна мережа може успішно передавати відео та голос (всі ми дивимося кліпи і фільми через мережу Інтернет). Але це лише підтверджує той факт, що історія розвитку мереж пройшла вже довгий шлях на цьому шляху органічно "вплела" в себе все найкраще зі сфери телекомунікацій.

Давайте і ми з Вами оглядово розглянемо історію розвитку мереж і комп'ютерів. Більш-менш широке застосування комп'ютери отримали в 50-ті роки минулого століття. Їх тоді називали мейнфреймами (mainframe). Це були могутні (з вигляду) пристрої, які могли в пакетному режимі (обслуговуючи водночас суворо одного користувача) виконувати відносно прості програми і здійснювати різні математичні розрахунки.

Ось один з таких комп'ютерів того часу:


Большой мейнфрейм

У порівнянні з тодішніми велетнями, будь-сучасний нетбук чи планшет - диво інопланетної техніки :) АЛЕ! Для того часу це був прорив і люди, які обслуговують подібні машини вважалися якщо не напів-богами, то вже, принаймні, - дуже шановними товаришами :)

І якщо зараз образ комп'ютерника для більшості може асоціюватися з відносно молодим хлопцем тінейджерською зовнішності, то тоді це були люди набагато більш солідного віку. Інженери вищої кваліфікації (з великої літери "І"), вчені-винахідники.


За работой возле менфрейма

Ось, приміром, один з перших дослідників людино-машинного інтерфейсу Дуглас Энджелбарт, який винайшов інтерактивний маніпулятор управління комп'ютером, відомий нам, як "миша".


Дуглас Энджелбарт

Але не будемо забігати вперед, історія розвитку мереж кличе! :)

Мейнфрейми спілкувалися з користувачами за допомогою перфокарт (трохи пізніше - перфострічки) - рулону вузької щільного паперу, в якому в строго певній послідовності були зроблені отвори, зчитуючи які, машина отримувала своє завдання. Фактично програма вводилася в комп'ютер в режимі реального часу з перфострічки.


Перфолента с программой

Причому кожен користувач повинен був чекати своєї черги для того, щоб "поспілкуватися" з машиною, так як таких понять, як "багатозадачність" і "режим поділу часу" тоді не існувало.

У той час на ринку мейнфреймів панувала компанія «International Business Machines» (ми її знаємо, як - IBM).На фото нижче - одна з пізніх розробок (як бачите, інформація записується вже на магнітні стрічки).


Мейнфрейм от IBM

У той час результат введеної користувачем (оператором) з стрічки програми виводився на подобу матричного принтера, а замість дисплея (монітора) була просто індикаторна панель, яка миготінням своїх лампочок відображала роботу центрального процесора всієї системи.

Як Ви розумієте, ситуація, коли з дорогим (а тоді мейнфрейми були дуже дорогими) комп'ютером в один момент часу міг працювати тільки один користувач була нормальною і відповіддю на неї стала розробка принципово іншого підходу. Вченими був введений принцип розподілу процесорного часу. Він означав, що тепер з одним комп'ютером (з допомогою віддалених терміналів) могли працювати одразу декілька користувачів, кожен з яких використовував для введення команд окремий пристрій - клавіатуру, а результат своїх дій (відповідь від машини) отримував тут же у вигляді роздруківки.


Терминал-телетайп

Подібні термінальні клієнти спочатку були своєрідним гібридом друкарської машинки і телеграфного апарату. Пізніше Дугласом Энджелбартом (пам'ятаєте винахідника миші ?) було запропоновано для відображення інформації використовувати електронно-променеву трубку. Спочатку ці пристрої відображали лише алфавітно-цифрову інформацію (символи).

Типовий НДІ (науково-дослідний інститут) того часу (початок 70-х років) міг виглядати наступним чином:


Типичный НИИ 70-х годов

У 1975-му році був створений монітор, здатний виводити одночасно текстову і графічну інформацію. Подібні дисплеї стали предками ЕПТ моніторів, які тільки в наш час були витіснені своїми TFT побратимами. В цей же час для зберігання інформації використовуються магнітні носії (барабани, стрічки, бабіни).

А ось як в самому початку 80-х років минулого століття виглядав 250-ти мегабайтний жорсткий диск потужного обчислювального центру:

Вражає, чи не правда? :)

Історія розвитку мереж

Ви можете зараз запитати мене: а де ж тут історія розвитку мереж і телекомунікацій? І будете абсолютно праві! :) Ось саме зараз ми до неї і розпочнемо! Я порахував, що спочатку потрібно розповісти і показати Вам матеріальну базу, що використовувалася в той час. Так стане зрозуміліше, яких зусиль коштувало цим людям добитися того, щоб в наш час ми могли будувати і масштабувати обчислювальні мережі так просто! І ось зараз, я навіть не жартував :)

Отже, в 1957-му році за указом президента США Дуайта Ейзенхауера в підрозділі відділу державної оборони були сформовані "Національна аерокосмічна адміністрація" (National Aeronautics and Space Administration - NASA) і агентство передових оборонних досліджень (Defence Advanced Research Projects Agency - DARPA).

Історія розвитку мереж почалася з того, що на початку 60-х років основні зусилля DARPA були спрямовані на те, щоб з'єднати між собою два мейнфрейма, віддалені один від одного на велику відстань (знаходяться в двох різних штатах).

Адже як було раніше? Головний комп'ютер і багато терміналів, підключених до нього. Це, в будь-якому випадку, - централізована обробка даних, здійснювана одним комп'ютером. Термінали - тільки засіб віддаленого вводу команд. А як з'єднати між собою два (або більше) мейнфрейма?!

Агентство виділяє великі кошти для залучення до розробки передових умів різних національних університетів і освітніх центрів. Однією з таких "знахідок" для DARPA став Массачусетський Технологічний Інститут - «MIT» (вимовляється як "Ем-ай-ті", пам'ятаєте початок комп'ютерної гри «Half Life 2»?) :)

Саме в стінах цього університету отримала свій початок історія розвитку мереж. По низькошвидкісних комутованих телефонних лініях були з'єднані між собою два суперкомп'ютера (мейнфрейма), один з яких знаходився в Массачусетсі, а інший - у Каліфорнійському університеті. За таким же принципом (через телефонні лінії зв'язку) до основного комп'ютера відбувалося і підключення віддалених на великі відстані терміналів. Історія розвитку мереж почала свій відлік!

У 1969-му році міністерство оборони США об'єднало в одну мережу суперкомп'ютери декількох оборонних науково-дослідних центрів:

  • University of California (Los Angeles)
  • Stanford Research Institute
  • University of California (Santa Barbara)
  • University of Utah

  • Ця мережа отримала назву «ARPANET». Можна сказати, - мережа-прабатько Інтернету :) В подібній структурі вже присутнє таке поняття, як розподілена обробка даних. Як Ви розумієте, для військових це - критично важливий параметр. Усувається єдиний центр обробки, яка може бути потенційною мішенню противника.

    На початковому етапі розвитку комп'ютерних мереж передачі даних, комутація відбувалася з допомогою пристроїв, що називаються аналоговими модемами (пізніше з'явилися цифрові моделі). Модем це - зрощення двох слів: "модулятор" та "демодулятор". На фото нижче представлено пристрій компанії «US Robotics».


    Аналоговый модем US Robotics

    Як бачите, в самій назві закладено принцип роботи: модуляція (кодування) сигналу на одному кінці телефонної лінії і подальша демодуляція (розкодування) на іншому абонентське закінчення.

    Для кращого розуміння термінології нам треба знати, які ж бувають види мереж? Давайте перерахуємо три основні різновиди:

  • Wide Area Network (WAN)
  • Metropolitan Area Network (MAN)
  • Local Area Network (LAN)

  • Перший тип це - глобальні мережі з великою кількістю сполучених в них пристроїв (комп'ютерів, шлюзів, маршрутизаторів, пристроїв IP телефонії і т. д.) Це, звичайно, не весь Інтернет, але значна його частина. До другого типу відносяться комп'ютерні мережі окремих міст, де автономні (локальні) мережі об'єднуються у щось більше. Останній тип, який нас буде цікавити, це - локальні мережі (LAN), до яких відносяться об'єднані для спільної роботи комп'ютери різних організацій або кампусів.

    Історія розвитку мереж і, у перспективі, - Інтернету спочатку рухалася в бік розвитку глобальних мереж класу WAN, так як з'єднувалися між собою комп'ютери, що знаходяться один від одного на відстані в сотні і тисячі кілометрів.

    Пам'ятаєте, на початку даної статті, ми говорили з Вами про те, що таке телекомунікації та телекомунікаційні технології? Так от, перші комп'ютерні мережі взяли дуже багато від телефонних мереж, по яких передавали свої дані. АЛЕ! Вони внесли щось своє нове і дуже важливе!

    Який принцип комутації абонентів використовується при телефонній розмові? Ми знімаємо трубку, набираємо номер і чекаємо, коли на іншому кінці людина теж підніме трубку. Це - комутація каналів. Чому так називається? При такій взаємодії вся лінія (канал) під час розмови двох абонентів зайняті і ніхто інший в цю лінію "вклинитися" не може. Рідкісні випадки "глюків" на підстанції ми зараз не розглядаємо :) Причому, за статистикою, паузи в телефонній розмові можуть займати до 40% від його загального часу, що, погодьтеся, абсолютно неефективним з точки зору використання пропускної здатності цього самого каналу в розрізі IT технологій.

    Тому вченими був висунутий новий принцип передачі інформації: принцип комутації пакетів! Дані тут діляться на невеликі порції (пакети) і передаються по мережі. У заголовку кожного такого "пакету" чітко прописана адреса вузла-одержувача. Причому, самі дані можуть йти до кінцевого вузла різними маршрутами через глобальну мережу, але, в кінцевому підсумку, всі вони виявляться на вході мережевої карти і будуть "зібрані" їй у вихідну структуру (файл, фільм, архів програми і т. д.)


    Схема движения трафика

    Звичайно, при такому підході деякі пакети можуть просто загубитися на шляху прямування, але тоді в справу вступають механізми контролю доставки, які подають запит на повторну передачу відсутніх частин.

    Історія розвитку комп'ютерних мереж вже тоді продемонструвала, що комп'ютерний трафік - пульсуючий (передається не рівномірно), в його русі є як періоди простою, так і активності. І принцип комутації пакетів дозволяє з максимальною ефективністю використовувати будь-яке утворилося "вікно" для передачі даних іншого комп'ютера Таким чином, один канал передачі може бути розділений між великою кількістю користувачів, які навіть не здогадуватимуться, що використовують його не монопольно :)

    Після визначення методу передачі, в історії розвитку мереж назріла необхідність змінити середовище передачі даних. Телефонні канали тональної частоти (звичайні телефонні лінії) не годилися для передачі все зростаючого трафіку комп'ютерних мереж. Вони були низькошвидкісними, з вузькою смугою пропускання і сильно схильні перешкод і різних наведенням на сигнал ззовні. Що змушувало використовувати в тодішніх модемах складні алгоритми контролю і відновлення форми сигналу, який передається.

    У ті роки (70-ті роки минулого століття) широке поширення одержали мережі X. 25, орендовані постачальниками послуг Інтернету у місцевих телефонних компаній для передачі своїх даних. Їх незаперечною перевагою, на той момент, було те, що всередині однієї фізичної лінії передачі даних могло бути створено велику кількість віртуальних каналів для зв'язку абонентів (ми читаємо - комп'ютерів) і передачі їх трафіку.

    В середині 70-х років минулого століття сталася подія, якому історія розвитку мереж зобов'язана багатьом. З'явилися ВІС (великі інтегральні схеми) - мікрочіпи, в одному кристалі кремнію яких могло розташовуватися до 10 000 елементів.


    Большие интегральные схемы - БИС

    На той момент, це відкривало грандіозні перспективи! Так народилася ідея персональних комп'ютерів для кожного. Одними з найпалкіших захисників її були молодий Стів Джобс і його друг Стів Возняк, які на основі БІС зібрали в гаражі батьків Стіва свій перший персональний комп'ютер.

    Почався відлік останніх років потужних мейнфреймів. Адже група невеликих ПК, об'єднана в мережу, могла проводити необхідні обчислення і розрахунки швидше, ніж один, нехай навіть і суперкомп'ютер. На той момент проблема була в тому, що не було мереж, як таких. Міні-комп'ютери ще довгий час продовжували працювати на різних підприємствах окремо один від одного. Назрівала необхідність створення локальних обчислювальних мереж (LAN).

    У другій половині сімдесятих, початку 80-х для об'єднання обчислювальної техніки в мережу використовувалися "пристрій сполучення" (аналог теперішніх світчів), які кожен з виробників комп'ютерів робив строго під свої вироби. Не було єдиного стандарту обміну даними (протоколу передачі), що робило завдання побудови локальної мережі дуже не тривіальною.

    У середині 80-х років зусиллями вчених-інженерів був зроблений ще один дуже важливий крок в історії розвитку мереж. З'явилися стандартні мережеві технології. Давайте перерахуємо найбільш відомі з них:

  • Ethernet
  • Token Ring
  • Arcnet
  • FDDI - з'явилася пізніше за інших

  • Що нового привнесли стандартні мережеві технології? По-перше, всі вони базувалися на вже знайомому нам принципі комутації пакетів, по-друге, мали чітко стандартизовані (у рамках конкретної технології) мережеве обладнання і протоколи передачі даних. Це дозволяло без значних зусиль масштабувати локальну мережу практично без обмежень. На якомусь етапі побудова ЛОМ (локально-обчислювальної мережі) перетворилося в рутинну роботу: купуємо стандартний кабель, стандартні (для даної технології) мережеві карти, роз'єми і починаємо будуватися :)

    Історія розвитку мереж йшла своїм ходом, і в кінці 80-х років відмінності між глобальними і локальними мережами стали досить істотними. В цей час ПК практично повністю витіснили мейнфрейми і самі стали виконувати роль серверів, надаючи в загальний доступ файли, принтери, забезпечуючи кооперативну роботу з базами даних, надаючи послуги корпоративної пошти і т. д. Все те, що не могли собі, за низькошвидкісних магістральних ліній зв'язку, дозволити глобальні мережі.

    І тут на виручку прийшла технологія FDDI, розроблена в середині 80-х Американським Національним інститутом стандартів. FDDI (Fiber Distributed Data Interface) - волоконно-оптичний інтерфейс передачі даних. Інформація передається зі швидкістю поширення світла, бо як її носієм і є сам світловий потік, "замкнений" в найтонший сердечник з кварцового скла.

    Застосування технології FDDI дозволило досягти небачених на той час швидкостей передачі на магістральних ділянках всесвітньої мережі. Було усунуто саме вузьке місце, яке і заважало об'єднання різнорідних за своєю топології (структурі) глобальних мереж. Також свій внесок у цей процес інтеграції внесло широке поширення протоколу передачі IP (Internet Protocol), який успішно працює поверх всіх стандартних мережевих технологій і поєднує їх в одну суперглобальную складову мережа «Інтернет».

    Подивіться, як волоконно-оптичний кабель прокладають по дну океану:




    На цьому етапі, що існувала до того часу, чітка межа між WAN і LAN мережами розмивається. З'явився навіть спеціальний термін, що відображає цей процес - «intranet-технології».

    Подивіться, як виглядає процес зрощення (зварювання) оптичних волокон. Це - досить цікаво:




    Відеоролик нижче показує, як потім оптичний кабель монтують в кроссировочном модулі. До речі, точно такий же модуль (з підключеними до нього медиаконверторами) стоїть у нас в серверній. При випадок, - покажу фотографію :)




    Початок активного використання Інтернету припадає на кінець 80-х років, а в 1991-му році історія розвитку мереж переживає ще одна грандіозна подія: винахід WWW (World Wide Web - всесвітньої інформаційної павутини або мережі)! Вводиться таке поняття, як «гіпертекст» (розгалужених текст), коли по посиланнях, розташованих у ньому, можна перейти до інших, пов'язаних з основною темою, документами. Причому ці посилання можуть вести на інші ресурси. З'являється протокол передачі гіпертексту: http (Hyper Text Transfer Prоtocоl), вводиться поняття «сайт», Інтернет швидко трансформується з текстового в графічний.

    Приклад організації гіпертексту представлений на малюнку нижче:


    Что такое гипертекст?

    Запити до веб-серверів, що обслуговують швидко з'являються сайти, зростає лавиноподібно, починається справжній бум розвитку мережі Інтернет. Піком цього буму стала епоха доткомів (1995-2001 рр..), яка ознаменувалася стрімким зростанням акцій високотехнологічних інтернет-компаній, які вкладали величезні кошти в інтернет-рекламу та розкрутку своїх брендів у всесвітній павутині. Цей період часто називають "бульбашкою доткомів". З назви стає зрозуміло, чим закінчилася ідея нової "Інтернет-економіки" :)

    Історія розвитку мереж в кінці 1990-х років призвела до того, що серед стандартних мережевих технологій намітився явний лідер. Цим лідером стала технологія «Ethernet», прості, але надійні алгоритми роботи якої (разом з відносно дешевим обладнанням для реалізації), забезпечили їй явну перевагу в порівнянні з конкурентами.

    На той момент (початок 2000-х) існувало три різновиди даної технології, що характеризувалися широким діапазоном швидкостей:

  • Ethernet, швидкість передачі даних -10 Мбіт/с
  • Fast Ethernet 100 Мбіт/с
  • Gigabit Ethernet 1000 Мбіт/с
  • Всі три технології були дуже схожі між собою, не вимагали від адміністраторів кардинального перегляду своїх знань і дозволяли будувати мережу, виходячи з потреб і можливостей конкретної організації. Така спадкоємність також схилила симпатії IT індустрії на бік технології «Ethernet».

    Надалі, швидкості передачі тільки росли та історія розвитку мереж прийшла в 2006-му році до цифри в 10 Гігабіт/с. Зараз розробляється стандарт на 100 Гігабіт!

    Самі персональні комп'ютери теж не стояли на місці і, в цілому, їх розвиток можна описати приблизно так, як показано на картинці нижче :)

    Эволюция компьютера и человека

    На цьому на сьогодні у мене все, якщо ще не втомилися, можете подивитися відео про те, як проводиться оптичний кабель:





    Рекламний блок