Когда и с какой целью были объединены впервые компьютеры в локальную сеть

Обновлено: 15.01.2025

Сегодня уже трудно представить себе, как люди жили когда-то без столь удобного и полезного инструмента, как локальные сети. Однако знало человечество и такие времена. Впервые идея связать несколько независимо работающих компьютеров в единую распределенную вычислительную систему посетила светлые головы инженеров еще в середине 60-х годов XX века. А если говорить более конкретно, то первый успешный эксперимент по передаче дискретных пакетов данных между двумя компьютерами провел в 1965 году молодой исследователь из лаборатории Линкольна Массачусетского технологического института Лари Роберте. Алгоритмы передачи данных, предложенные Робертсом, во многом послужили основой для построенной в 1969 году по инициативе американского «Агентства перспективных научных исследований» (Advanced Research Projects Agency, ARPA) глобальной вычислительной сети ARPANet, а она впоследствии, объединившись с несколькими другими существовавшими на тот момент сетями, стала фундаментом, на котором вырос современный Интернет. Однако и широко использовавшиеся в те времена многотерминальные системы, в которых пользователям предоставлялся доступ к одному головному многофункциональному компьютеру посредством нескольких конечных устройств удаленного подключения — терминалов — по принципу разделения процессорного времени, и глобальные сети, объединявшие между собой мейнфреймы крупных вычислительных центров и лабораторий, являлись лишь предтечей локальных сетей в их нынешнем понимании. Существенный толчок в направлении развития малых локальных сетей дало бурное развитие во второй половине 70-х годов настольных персональных компьютеров. И в авангарде этого процесса стояла фирма Xerox.
Персональные компьютеры Xerox Star были весьма и весьма популярны в начале 80-х годов, во-первых, благодаря сочетанию низкой стоимости и достаточно высокой производительности, во-вторых, потому, что работали они под управлением первой в мире операционной системы с оконным графическим интерфейсом, предоставлявшей пользователю возможность максимально комфортно взаимодействовать с ресурсами ЭВМ, и, наконец, по той простой причине, что разработчики предусмотрели возможность включения нескольких машин Xerox Star в единую сеть. Именно инженер-исследователь фирмы Xerox Роберт Меткалф впервые предложил стандарт организации малых локальных сетей Ethernet, который широко используется при проектировании подобных систем до сих пор. Тем не менее, несмотря на очевидные достоинства персональных компьютеров от Xerox, они были вскоре окончательно вытеснены с рынка изделиями корпорации IBM, впитавшими в себя все перспективные разработки и лучшие технические решения предшественников. Большие производственные мощности этой компании позволили снизить цены на персональные компьютеры до возможного минимума, и конкурировать с IBM PC стало практически невозможно. Количество локальных сетей росло в геометрической прогрессии, что вскоре привело к необходимости разработки четких стандартов архитектуры распределенных вычислительных систем. Действительно, одна из основных задач локальных сетей заключается не только в передаче данных и организации общего доступа к тем или иным периферийным устройствам, но также и в обеспечении совместной работы оборудования различных производителей. Это, естественно, означает необходимость унификации и стандартизации подходов к построению локальных сетей. Именно в 80-х годах окончательно сформировались основные стандарты распределенных вычислительных систем, такие как Ethernet, Token Ring, ArcNet, FDDI и некоторые другие. Все эти стандарты, а также многие смежные вопросы, связанные с теоретическими и практическими аспектами построения локальных сетей, мы подробно рассмотрим на страницах этой книги.
80-е годы можно назвать эпохой расцвета локальных сетей, поскольку как крупные, так и малые предприятия быстро оценили выгоды от использования этой перспективной технологии. Действительно, локальные сети позволяли осуществлять быстрый обмен данными между различными подразделениями и отделами фирмы, заметно уменьшив объем циркулирующей внутри предприятия бумажной документации. Это позволяло, во-первых, экономить на накладных расходах, а во-вторых, существенно повышало производительность труда. В сочетании с уже существовавшей тогда возможностью передавать данные на значительные расстояния по информационным каналам глобальной сети использование подобных технологий открывало широчайшие возможности не только для оптимизации бизнеса и расширения информационного пространства, но и для осуществления межкорпоративного взаимодействия.
С течением времени стандарты, позволявшие объединять компьютеры в локальные сети, постепенно оптимизировались, увеличивалась пропускная способность каналов связи, эволюционировало программное обеспечение, росла скорость передачи данных. Вскоре локальные сети стали использоваться не только для пересылки между несколькими компьютерами текста и различных документов, но также для передачи мультимедийной информации, такой как звук и изображение. Это открыло возможность организации внутри локальной сети систем видеоконференцсвязи, позволявших пользователям такой системы общаться в режиме реального времени «напрямую», физически находясь в различных помещениях, выполнять совместное редактирование текстов и таблиц, устраивать «виртуальные презентации». Уже сейчас системы компьютерной видеосвязи широко используются крупными коммерческими предприятиями, где служат для организации связи между различными отделами, в военных комплексах для быстрой передачи информации между несколькими абонентами и целыми подразделениями, а в последнее время — и в домашних «настольных» системах, в качестве средства организации досуга. Среди достоинств KB С можно упомянуть относительно низкую стоимость эксплуатации по сравнению с иными существующими на сегодняшний день системами коммуникаций, их многофункциональность, сравнительную легкость в использовании. В процессе работы абоненты видеоконференции в общем случае видят на экранах своих мониторов изображения собеседника и свое собственное, что необходимо для осуществления визуального контроля установленного соединения. Изображение динамически обновляется со скоростью от 0,5 кадра/с до 15-25 кадров/с в зависимости от скорости (пропускной способности) канала связи и загрузки канала данными. Участники для проведения переговоров используют миниатюрные видеокамеры и микрофоны с достаточно хорошими характеристиками. Речь для передачи по каналу связи оцифровывается. Основными достоинствами компьютерной видеосвязи являются возможности совместной работы с документами и интегрированной информацией (текст, графика, изображение, получаемое с видеокамер участников), а также дистанционный запуск программных приложений на компьютере собеседника. Изображения, получаемые с помощью видеокамер, могут передаваться не только в динамическом режиме (живое видео), но и в статическом. В последнем случае абонент выбирает необходимый кадр, захватывает и передает его по каналу связи в виде файла. В этом случае время передачи кадра не является критичным, и он может быть сформирован и передан со значительно более высоким качеством. Таким образом, участники подобного сеанса видеосвязи видят друг друга, могут разговаривать в дуплексном режиме, передавать цветные изображения графических документов и объектов, снимаемых видеокамерой, совместно редактировать документы, а также документировать процесс переговоров и результаты с помощью видеомагнитофонов и цветных принтеров. В итоге можно сделать вывод о том, что видеоконференцсвязь с успехом заменяет телефон, цветной факс и обеспечивает возможность записи сеанса или его части на видеомагнитофон для последующего анализа или демонстрации третьим лицам, не участвовавшим в сеансе видеосвязи.
Исходя из всего отмеченного выше можно сказать, что видеоконференции весьма перспективны для ведения переговоров между различными отделами одной компании, при согласовании технических вопросов, например, руководства промышленного предприятия с руководством производственного отдела без необходимости созывать совещание и с возможностью автоматически документировать весь ход переговоров с момента установления соединения до момента его разрыва.
Наконец, в начале 90-х годов XX века удешевление и расширение ассортимента конечного оборудования позволили локальным сетям выйти за пределы коммерческого сектора рынка. Появились небольшие домашние и частные локальные сети, объединявшие несколько компьютеров в одной семье или в пределах одного дома. В последнее время доля малых локальных сетей заметно выросла по отношению к общему количеству работающих в мире распределенных вычислительных систем, что, впрочем, не удивительно, поскольку такие локальные сети позволяют совместно использовать различные устройства, например принтеры, сканеры, цифровые камеры, а также организовывать подключение к Интернету через единственный канал связи, а значит — экономить на оборудовании и комплектующих. Не говоря уже о том, что практически все современные игры имеют возможность одновременного участия в игровом процессе нескольких пользователей, для чего опять же необходима локальная сеть. Таким образом, локальная сеть — это распределенная вычислительная система, позволяющая всем подключенным к ней компьютерам — узлам или рабочим станциям — обмениваться данными, а также совместно использовать различные аппаратные и программные ресурсы.
Практически все современные локальные сети используют подключение к Интернету либо по коммутируемым каналам связи, либо через непосредственное соединение с высокоскоростной магистралью передачи данных. Да и само появление Интернета было во многом стимулировано развитием локальных сетей, объединявшихся в глобальную вычислительную систему.

Общие сведения о подключении локальных сетей к Интернету

В настоящее время используется несколько вариантов подключения локальной сети к Интернету. Вот основные из них.

• Непосредственный доступ к Интернету подразумевает использование самого полного спектра услуг глобальной сети. Локальная сеть, имеющая непосредственный доступ, фактически может пользоваться Сетью с высокой скоростью и высокой эффективностью постоянно, то есть круглые сутки и в непрерывном режиме. Как уже упоминалось ранее, Интернет — это сеть, состоящая из множества локальных сетей. Так вот, непосредственный доступ — это и есть фактически прямое включение локальной сети в состав Интернета через высокоскоростную магистраль передачи данных при помощи соответствующего сетевого оборудования. Существует множество фирм, предлагающих такого рода доступ.
• Коммутируемый доступ является наиболее распространенным в нашей стране. Этот вид доступа подразумевает подключение локальной сети к Интернету по коммутируемым телефонным или выделенным линиям при помощи модема. Несмотря на относительно невысокую скорость соединения коммутируемый доступ (Dial-Up Access) не требует значительных финансовых затрат на аренду линии связи или закупку дорогостоящего оборудования. Именно поэтому он наиболее популярен при подключении к Интернету домашних и малых корпоративных сетей.
• Доступ по технологии «coax at a home». Технология «coax at a home» подразумевает получение доступа к Интернету с использованием каналов кабельной телевизионной сети. В обобщенном виде такая информационная структура выглядит следующим образом: стандартное оборудование вещания кабельного телевизионного центра подключается к специальному устройству передачи данных, называемому головным модемом, и далее через маршрутизатор — к высокоскоростному каналу Интернета. После этого абоненту достаточно лишь установить на своем компьютере любую сетевую карту, поддерживающую стандарт 10Base-T, соединив ее с клиентским кабельным модемом, а тот, в свою очередь, подключить к расположенному в квартире антенному выходу, — и компьютер оказывается в Сети. Одним из основных элементов клиентской компьютерной системы в схеме кабельной информационной сети является кабельный модем. Как и модем, предназначенный для соединения по коммутируемым телефонным линиям, это устройство представляет собой двунаправленный аналогово-цифровой преобразователь данных, использующий в процессе передачи информации принцип наложения на несущую частоту модулированного аналогового сигнала. Фундаментальным отличием данного аппаратного средства от обыкновенного модема является то, что кабельный модем не требует установки каких-либо драйверов, поскольку он подключается к компьютеру посредством сетевой карты и является абсолютно прозрачным для системы: программное -обеспечение взаимодействует с Интернетом так же, как и в случае непосредственного подключения по локальной сети. Разумеется, отсюда можно сделать абсолютно справедливое логическое заключение о том, что данному устройству совершенно безразлично, какая операционная система инсталлирована на пользовательском компьютере, необходимо лишь, чтобы эта система поддерживала возможность установки сетевой карты и настройки локальной сети. Не менее очевидно и то, что для работы в Интернете абонент может применять любое стандартное программное обеспечение. Среди очевидных преимуществ доступа к Интернету по методу «coax at a home» можно перечислить высокую стабильность соединения, отсутствие непредвиденных разрывов связи, а также то, что на протяжении всего сеанса работы во Всемирной Сети телефонная линия остается свободной. К сожалению, данный метод связи не имеет сегодня в нашей стране широкого распространения.

Существующие сетевые технологии

В современных локальных сетях используются различные технологии подключения, различное оборудование и различные среды передачи данных. Еще несколько лет назад практически единственным возможным вариантом было объединение компьютеров на основе медного сетевого кабеля с пропускной способностью не более 10 Мбит/с, позже появились сети, в которых в качестве среды передачи информации стали использовать оптическое волокно, активно развиваются беспроводные локальные сети, в которых информация передается посредством инфракрасного излучения или широкополосных радиосигналов. Эволюция сетевых технологий обусловлена, в первую очередь, совершенствованием самих компьютеров. Специалистами подсчитано, что мощность процессоров современных ПК удваивается каждые 18 месяцев, соответственно, растет и трафик, передаваемый по линиям компьютерных коммуникаций (трафиком называется общий суммарный поток информации через один сетевой компьютер). Вместе с тем наиболее узкое место в любой распределенной вычислительной системе — это устаревшее оборудование, поскольку уже довольно давно специалистами по компьютерным сетям было сформулировано простое правило: максимальная пропускная способность локальной сети равна максимальной пропускной способности ее самого медленного компонента. Из этого можно сделать вполне справедливый вывод, что эволюция сетевых стандартов во многом определяется ростом информационных потоков и производительности компьютеров, причем кривая роста производительности локальных сетей уже сейчас становится похожа на экспоненту: сети с пропускной способностью в 100 Мбит/с появились спустя 15 лет после возникновения 10-мегабитных сетей, сетевые системы с пропускной способностью в 1 Гбит/с были разработаны через 5 лет после 100-мегабитных сетей, первые проекты сетей со скоростью передачи данных в 10 Гбит/с родились спустя еще 2 года (рис. 1.1).
П роизводител ьность локальных сетей
10 Гбит/с

В начале 70-х годов произошло важное событие, непосредственно повлиявшее на эволюцию компьютерных сетей.

В результате технологического прорыва в области производства компьютерных компонентов появились большие интегральные схемы (БИС). Их сравнительно невысокая стоимость и богатые функциональные возможности привели к созданию мини-компьютеров , которые стали реальными конкурентами мэйнфреймов .

Эмпирический закон Гроша утратил свою силу, так как десяток мини-компьютеров , имея ту же стоимость , что и мэйнфрейм , выполнял некоторые задачи (как правило, хорошо распараллеливаемые) быстрее.

Даже небольшие подразделения предприятий получили возможность иметь собственные компьютеры. К середине 70-х годов стали широко использоваться мини-компьютеры PDP-11 , Nova, HP.

С помощью мини-компьютеров осуществлялось управление технологическим оборудованием и выполнялись другие задачи уровня отдела предприятия. Таким образом, появилась концепция распределения компьютерных ресурсов по всему предприятию. Однако при этом все компьютеры одной организации по-прежнему продолжали работать автономно (рис. 2.1).

Рис. 2.1. Автономное использование нескольких мини-компьютеров на одном предприятии.

Архитектура мини-компьютеров была значительно упрощена по сравнению с мэйнфреймами, что нашло отражение и в их операционных системах. Многие функции мультипрограммных многопользовательских ОС мэйнфреймов были усечены, с учетом ограниченности ресурсов мини-компьютеров. Операционные системы мини-компьютеров часто стали делать специализированными, например только для управления в реальном времени (ОС RT-11 для мини-компьютеров PDP-11 ) или только для поддержания режима разделения времени ( RSX-11M для тех же компьютеров). Эти операционные системы не всегда были многопользовательскими, что во многих случаях оправдывалось невысокой стоимостью машин. Важной вехой в истории мини-компьютеров и вообще в истории операционных систем стало создание ОС Unix .

Появление стандартных технологий локальных сетей

В середине 80-х годов положение дел в локальных сетях стало меняться. Утвердились стандартные технологии объединения компьютеров в сеть — Ethernet , Arcnet , Token Ring , Token Bus , несколько позже — FDDI .

Все стандартные технологии локальных сетей опирались на тот же принцип коммутации, который был с успехом опробован и доказал свои преимущества при передаче трафика данных в глобальных компьютерных сетях — принцип коммутации пакетов .

Стандартные сетевые технологии сделали задачу построения локальной сети почти тривиальной. Для создания сети достаточно было приобрести сетевые адаптеры соответствующего стандарта, например Ethernet , стандартный кабель , присоединить адаптеры к кабелю стандартными разъемами и установить на компьютер одну из популярных сетевых операционных систем , например Novell NetWare . После этого сеть начинала работать, и последующее присоединение каждого нового компьютера не вызывало никаких проблем — естественно, если на нем был установлен сетевой адаптер той же технологии.

В 80-е годы были приняты основные стандарты на коммуникационные технологии для локальных сетей: в 1980 году — Ethernet , в 1985 — Token Ring , в конце 80-х — FDDI . Это позволило обеспечить совместимость сетевых операционных систем на нижних уровнях, а также стандартизировать интерфейс ОС с драйверами сетевых адаптеров .

Конец 90-х выявил явного лидера среди технологий локальных сетей — семейство Ethernet , в которое вошли классическая технология Ethernet 10 Мбит/c, а также Fast Ethernet 100 Мбит/c и Gigabit Ethernet 1000 Мбит/c. Простые алгоритмы работы предопределили низкую стоимость оборудования Ethernet . Широкий диапазон иерархии скоростей позволяет рационально строить локальную сеть , применяя ту технологию, которая в наибольшей степени отвечает задачам предприятия и потребностям пользователей. Важно также, что все технологии Ethernet очень близки друг другу по принципам работы, что упрощает обслуживание и интеграцию построенных на их основе сетей.

Для того, чтобы понимать, как устроены современные компьютерные сети, методы их построения и защиты, необходимо изучить историю возникновения этих сетей. Данный цикл статей направлен на изучение цифровых сетей для всех уровней пользователей, начиная с самых непросвещенных.

Для простоты восприятия информации, воспользуемся примитивными сетевыми технологиями, изобретенными человечеством еще задолго до наших дней. К примеру, можно рассмотреть городскую водопроводную сеть. Так, источником информации в такой сети будет являться скважина, сетевыми магистралями - водопроводные трубы высокого давления, сетями доступа или провайдерами - разветвляющие колодцы, и, наконец, персональными компьютерами и смартфонами будут выступать домашние водопроводные краны.

Предпосылкой для зарождения компьютерных сетей можно считать два начала: вычислительную технику и телекоммуникации. Так, совокупность компьютеров в единой сети можно рассматривать, как инструмент для решения единой сложной задачи. Но также сеть предназначена для передачи информации в кодированном (мультиплексированном) виде на значительно удаленные расстояния, что уже представляет собой телекоммуникации.

Первые компьютеры 50-х годов представляли собой мощные системы, занимающие целые здания и, в сравнении с современными машинами, обрабатывали информацию пользователей весьма продолжительное время. Такие компьютеры не могли быть персональными и предназначались для использования определенной группой людей. Для работы с такими мэйнфреймами, пользователям было необходимо подготавливать специальные перфокарты с определенным набором данных. Набор таких перфокарт представлял собой пакет информации для вычислительной машины.

В 60-е годы появились первые многотерминальные системы, которые по-сути уже представляли собой первую локальную компьютерную сеть. В такой сети несколько пользователей при помощи терминалов, посредством которых осуществлялся ввод и вывод информации, могли пользоваться производительной мощностью единого мэйнфрейма.

Позже появились сети терминалов, соединенные телефонными линиями с мэйнфреймами, находящимися на значительных расстояниях (до нескольких тысяч километров). Пользователи терминалов получили возможность, при помощи модемов, подключаться к мощным вычислительным машинам. Такое явление привело к возникновению первых глобальных компьютерных сетей, объединявших несколько мейнфреймов, находящихся в разных городах и даже странах, которые могли обмениваться между собой данными и решать общие вычислительные задачи. Эти сети получили название Wide Area Network или же сокращенно WAN.

Таким образом, глобальная компьютерная сеть явилась преемницей телефонной сети, оставив позади коммутируемые каналы связи, и дав толчок развитию новых технологий, основанных на передаче пакетов данных. Ведь такая сеть передавала данные в аналоговом виде с тональной частотой и имела очень низкую пропускную способность - до нескольких десятков килобит в секунду.

В 1969 году Министерство обороны Соединенных Штатов создает сеть ARPANET, вобравшую в себя вычислительные машины научных и оборонных комплексов, ставшую прообразом современной сети INTERNET. В компьютерах этих сетей впервые появляются различные Операционные системы. Прогресс не стоит на месте, и на смену аналоговой телефонии приходят цифровые автоматические телефонные станции, позволяющие передавать одновременно сотни разговоров.

В начале 70-х годов появляются большие интегральные схемы, и на смену громоздким мэйнфреймам приходят компактные мини-компьютеры. Позднее эти компьютеры, в рамках одного предприятия, для обмена данными, начинают объединять в первые локальные сети - Local Area Network или сокращенно LAN.

В середине 80-х годов, с появлением первых персональных компьютеров, были утверждены стандартные сетевые технологии, основанные на принципах коммутации пакетов - Ethernet, Arcnet, Token Ring, Token Bus, а затем и FDDI. Но в конце 90-х построение сетей преимущественно осуществляется по технологии Ethernet, включая Fast и Gigabit Ethernet, обеспечивающей скорость передачи данных до 1000 Мбит/с. С этих пор, для того, чтобы объединить компьютеры в сеть, достаточно лишь купить стандартный кабель и специальные адаптеры.

Если изначально различия между локальными и глобальными компьютерными сетями были колоссальными, то потом они начали нивелироваться, работа сетей стала обеспечиваться IP-протоколом, в обиход вошли волоконно-оптические линии связи, обеспечивающие скоростную передачу данных на расстоянии более 100 метров. Пользователи получили возможность принимать и передавать большие объемы данных, такие как потоковое видео, в режиме реального времени.

Помимо локальных и глобальных сетей, следует выделить еще и промежуточную сеть, называемую Городской сетью Metropolitan Area Network или же сокращенно MAN. Скорость передачи информации в этих сетях иной раз превышает 10 Гбит/с, которая обеспечивается волоконно-оптическими соединениями.

Сегодня Интернет стал мультисервисной сетью, обеспечивающей передачу всех видов информации. С его помощью работают социальные сети, осуществляются аудио и видеоконференции, процветают IP-телефония и IP-телевидение. Современные смартфоны стали неотъемлемой частью почти каждого жителя Земли.

В скором будущем грядет эра облачных вычислений, когда сложные операции будут выполняться на удаленном сервере. Ничего не напоминает?)) Все новое - это хорошо забытое старое, мэйнфрейм и пользовательские терминалы приходят к нам в новом виде. Уже сегодня многие сервисы позволяют делать обработку данных, будь то фото или видео, на стороне сервера.

Казалось бы, что "пакеты" полностью вытеснили технологию коммутации каналов, однако Optical Transport Networks (OTN) и Dense
Wavelength Division Multiplexing (DW DM) построены именно на этих принципах.

В наш век Интернет развивается стремительными темпами, охватывая все большее количество пользователей. С появлением современных смартфонов, представляющих собой полнофункциональные интернет-терминалы, люди все чаще прибегают к услугам сетевых ресурсов (социальные сети, просмотр новостей, погоды, различных видеороликов). Все актуальнее становится выполнение работы через глобальную сеть, когда заказчик и исполнитель могут находиться в совершенно разных точках планеты. Все чаще используются онлайн-сервисы, предназначенные для обработки, текстовых, графических и иных данных. С каждым годом к пользованию Интернетом приобщаются дети все младшего возраста, интуитивно-понятный интерфейс смартфонов и сетевых ресурсов позволяет им с легкостью осваиваться в виртуальном мире.

Рассмотрим важнейшие моменты в развитии сетевых технологий в хронологическом порядке:
- Конец 60-х годов - Первые глобальные связи компьютеров, первые эксперименты с пакетными сетями;
- Конец 60-х годов - Начало передачи по телефонным сетям голоса в цифровом формате;
- Начало 70-х годов - Появление больших интегральных схем, первых мини-компьютеров, первых нестандартных локальных сетей;
- 1974 год - Стандартизация технологии Х.25 для построения сети между мэйнфреймом и пользовательскими терминалами;
- Начало 80-х годов - Создание первых персональных компьютеров, появление Интернета, установка на всех узлах стека TCP/IP;
- Середина 80-х годов - Появление стандартных технологий локальных сетей (Ethernet — 1980 г., Token Ring, FDDI - 1985 г.);
- Конец 80-х годов - Начало коммерческого использования сети Интернет;
- Конец 80-х годов - Появление первичных сетей SONET/SDH (до 155 Мбит/с);
- 1991 год - Создание WEB;
- Конец 90-х годов - Доминирование Ethernet в локальных сетях, стандартизация Gigabit Ethernet;
- Конец 90-х годов - Появление технологии плотного мультиплексирования волн (DWDM) с возможностью передачи 40/80 волн в одном волокне;
- Конец 90-х годов - Создание протокола Wireless Application Protocol или же сокращенно WAP и появление первых смартфонов с ограниченными интернет-функциями;
- Конец 90-х - начало 2000-х годов - Интернет становится мультимедийным (IP-телевидение, IP-телефония);
- Начало 2000-х годов - Создание мобильных сетей 2G, работающих на принципе коммутации каналов, протокола General Packet Radio Service или же сокращенно GPRS, со скоростью передачи данных 56-114 Кбит/сек;
- Начало 2000-х годов - Повышение скорости передачи информации до 10 Гбит/с (10G Ethernet и 10G SDH/OTN);
- 2001 год - Создание мобильных сетей 3G, работающих на принципе коммутации пакетов, благодаря чему скорость передачи данных со временем достигнет 2 Мбит/сек;
- 2003 год - Создание на базе GPRS - Enhanced Data Rate for GSM Evolution или же сокращенно EDGE, со скоростью передачи данных 236-473,6 Кбит/сек;
- Середина 2000-х годов - Смартфоны и планшетные ПК превращаются в полнофункциональные интернет-терминалы;
- Середина 2000-х годов - Увеличение скорости сетей 2.5G до 1 Мбит/сек с помощью стандарта Evolved EDGE;
- 2005 год - Внедрение в 3G пакетной передачи данных High-Speed Downlink Packet Access или же сокращенно HSDPA, со скоростью передачи данных 14,4 Мбит/сек;
- Начало 2010-х годов - Повышение скорости передачи информации до 100 Гбит/с (100G Ethernet и 100G OTN);
- 2012 год - Официальное признание беспроводного стандарта связи 4G, WiMAX со скоростью передачи данных 180 Мбит/сек и LTE со скоростью 326,4 Мбит/сек;
- 2014 год - Первое тестирование мобильной сети 5G;
- 2017 год - При испытаниях «МегаФон» совместно с Huawei достигают скорость передачи данных в сетях Pre-5G 35 Гбит/с;
- 2018 год - Официальный запуск сетей 5G в Соединенных Штатах Америки.

Краткая история развития компьютерных сетей

Компьютерные сети появились в результате развития телекоммуникационных технологий и компьютерной техники. То есть появились компьютеры. Они развивались. Были телекоммуникационные системы, телеграф, телефон, то есть связь. И вот люди думали, хорошо было бы если бы компьютеры могли обмениваться информацией между собой. Эта идея стала основополагающей идеей благодаря которой появились компьютерные сети.

50-е годы: мейнфреймы

Начало 60-х годов: многотерминальные системы

В дальнейшем к одному мейнфрейму стали подключать несколько устройств ввода-вывода, появился прообраз нынешних терминальных систем да и сетей в целом.

70-е годы: первые компьютерные сети

Середина 70-х годов: большие интегральные схемы

Локальная сеть (Local Area Network, LAN) – объединение компьютеров, сосредоточенных на небольшой территории. В общем случае локальная сеть представляет собой коммуникационную систему, принадлежащую
одной организации.

Сетевая технология – согласованный набор программных и аппаратных средств (драйверов, сетевых адаптеров, кабелей и разъемов), а также механизмов передачи данных по линиям связи, достаточный для построения вычислительной сети.

В период с 80-х до начала 90-х годов появились и прочно вошли в нашу жизнь:

Общие принципы построения сетей

Со временем основной целью компьютерных развития сетей (помимо передачи информации) стала цель распределенного использования информационных ресурсов:

1. Периферийных устройств: принтеры, сканеры и т. д.
2. Данных хранящихся в оперативной памяти устройств.
3. Вычислительных мощностей.

Достичь эту цель помогали сетевые интерфейсы. Сетевые интерфейсы это определенная логическая и/или физическая граница между взаимодействующими независимыми объектами.

Сетевые интерфейсы разделяются на:

• Физические интерфейсы (порты).
• Логические интерфейсы (протоколы).

Из определения обычно ничего не ясно. Порт и порт, а что порт?

Начнем с того что порт это цифра. Например 21, 25, 80.

Протокол

Протокол, например TCP/IP это адрес узла (компьютера) с указанием порта и передаваемых данных. Например что бы передать информацию по протоколу TCP/IP нужно указать следующие данные:

Пара клиент—сервер

Начнем с определений.

При этом программа может быть установлена на Клиенте, а база данных программы на Сервере.

Топология физических сетей

Под топологией сети понимается конфигурация графа, вершинам которого соответствуют конечные узлы сети (например, компьютеры) и коммуникационной оборудование (например, маршрутизаторы), а ребрам – физические или информационные связи между вершинами.

• Полносвязная (а).
• Ячеистая (б).
• Кольцо (в).
• Звезда (г).
• Дерево (д).
• Шина (е).

Адресация узлов сети

Множество всех адресов, которые являются допустимыми в рамках некоторой схемы адресации, называется адресным пространством. Адресное пространство может
иметь плоскую (линейную) организацию или иерархическую организацию.

Для преобразования адресов из одного вида в другой используются специальные вспомогательные протоколы, которые называют протоколами разрешения адресов.

Коммутация

Соединение конечных узлов через сеть транзитных узлов называют коммутацией. Последовательность узлов, лежащих на пути от отправителя к получателю, образует маршрут.

Обобщенные задачи коммутации

1. Определение информационных потоков, для которых требуется прокладывать маршруты.
2. Маршрутизация потоков.
3. Продвижение потоков, то есть распознавание потоков и их локальная коммутация на каждом транзитном узле.
4. Мультиплексирование и демультиплексирование потоков.

Уровни сетевой модели OSI и уровни TCP/IP

Для упрощения структуры большинство сетей организуются в наборы уровней, каждый последующий возводится над предыдущим.

Целью каждого уровня является предоставление неких сервисов для вышестоящих уровней. При этом от них скрываются детали реализации предоставляемого сервиса.

Протоколы, реализующие модель OSI никогда не применялись на практике, но имена и номера уровней используются по сей день.

1. Физический.
2. Канальный.
3. Сетевой.
4. Транспортный.
5. Сеансовый.
6. Представления.
7. Прикладной.

Для лучшего понимания приведу пример. Вы открываете страницу сайта в интернете. Что происходит?

Канальный уровень. Канальный уровень это технология каким образом будут связаны узлы (передающий и принимающий), тут вспоминает топологию сетей: кольцо, шина, дерево. Данный уровень определяет порядок взаимодействия между большим количеством узлов.

1. Сетевые протоколы (IPv4 и IPv6).
2. Протоколы маршрутизации и построения маршрутов.

Сеансовый уровень. Отвечает за управление сеансами связи. Производит отслеживание: кто, в какой момент и куда передает информацию. На этом уровне происходит синхронизация передачи данных.

Прикладной уровень. Осуществляет взаимодействие приложения (например браузера) с сетью.

Уровни TCP/IP

Набор протоколов TSP/IP основан на собственной модели, которая базируется на модели OSI.

• Прикладной, представления, сеансовый = Прикладной.
• Транспортный = Транспортный.
• Сетевой = Интернет.
• Канальный, физический = Сетевой интерфейс.

Уровень сетевого интерфейса

Уровень сетевого интерфейса (называют уровнем 2 или канальным уровнем) описывает стандартный метод связи между устройствами которые находятся в одном сегменте сети.

Этот уровень предназначен для связи расположенных недалеко сетевых интерфейсов, которые определяются по фиксированным аппаратным адресам (например MAC-адресам).

Уровень сетевого интерфейса так же определяет физические требования для обмена сигналами интерфейсов, кабелей, концентраторов, коммутаторов и точек доступа. Это подмножество называют физическим уровнем (OSI), или уровнем 1.

Например, интерфейсы первого уровня это Ethernet, Token Ring, Point-to-Point Protocol (PPP) и Fiber Distributed Data Interface (FDDI).

Немного о Ethernet на примере кадра web-страницы

Пакеты Ethernet называют кадрами. Первая строка кадра состоит из слова Frame. Эта строка содержит общую информацию о кадре.

В полном заголовке Ethernet есть такие значения как DestinationAddress и SourceAddress которые содержат MAC-адреса сетевых интерфейсов.

Поле EthernetType указывает на следующий протокол более высокого уровня в кадре (IPv4).

Коммутаторы считывают адреса устройств локальной сети и ограничивают распространение сетевого трафика только этими адресами. Поэтому коммутаторы работают на уровне 2.

Уровень Интернета

Уровень интернета называют сетевым уровнем или уровнем 3. Он описывает схему адресации которая позволяет взаимодействовать устройствам в разных сетевых сегментах.

Если адрес в пакете относится к локальной сети или является широковещательным адресом в локальной сети, то по умолчанию такой пакет просто отбрасывается. Поэтому говорят, что маршрутизаторы блокируют широковещание.

Стек TCP/IP реализован корпорацией Microsoft ну уровне интернета (3). Изначально на этом уровне использовался только один протокол IPv4, позже появился протокол IPv6.

Протокол версии 4 отвечает за адресацию и маршрутизацию пакетов между узлами в десятках сегментах сети. IPv4 использует 32 разрядные адреса. 32 разрядные адреса имеют довольно ограниченное пространство, в связи с этим возникает дефицит адресов.

Протокол версии 6 использует 128 разрядные адреса. Поэтому он может определить намного больше адресов. В интернете не все маршрутизаторы поддерживают IPv6. Для поддержки IPv6 в интернете используются туннельные протоколы.

В Windows по умолчанию включены обе версии протоколов.

Транспортный уровень

Транспортный уровень модели TCP/IP представляет метод отправки и получения данных устройствами. Так же он создает отметку о предназначении данных для определенного приложения. В TCP/IP входят два протокола транспортного уровня:

1. Протокол TCP. Протокол принимает данные у приложения и обрабатывает их как поток байт.Байты группируются, нумеруются и доставляются на сетевой хост. Получатель подтверждает получение этих данных. Если подтверждение не получено, то отправитель отправляет данные заново.
2. Протокол UDP.Этот протокол не предусматривает гарантию и подтверждение доставки данных. Если вам необходимо надежное подключение, то стоит использовать протокол TCP.

Прикладной уровень

Обучаю HTML, CSS, PHP. Создаю и продвигаю сайты, скрипты и программы. Занимаюсь информационной безопасностью. Рассмотрю различные виды сотрудничества.

Читайте также:

  
• Как сделать джарвиса на компьютер
  
• Электронная книга onyx boox poke 2 color обзор
  
• Как открыть ydd файл
  
• Ogg чем открыть в андроид
  
• Шареман не докачивает файлы