История сотворения и развития локальных сетей

Размещено на http://www.allbest.ru/

Компьютеры возникли в жизни человека не так уж давно, но практически любой человек может с полной уверенностью сказать, что будущее - за компьютерными технологиями.

Процесс развития персонального компьютера движется с постоянно нарастающей скоростью, в связи с чем в скором времени компьютеры станут обязательным и незаменимым атрибутом любой компании, кабинета и большинства квартир.

Предпосылкой столь интенсивного развития информационных технологий является все растущая потребность в стремительной и качественной обработке информации, потоки которой с развитием общества растут как снежный ком.

Большой фурор в последнее время получили так называемые виртуальные технологии, которые разрешают с большой точностью моделировать физические явления, процессы, предметы, а так же их взаимодействие в совокупности. Такие технологии используются в разных областях деятельности человека.

Компьютеры уже прочно вошли в современный мир, во все сферы человеческой деятельности и науки, тем самым создавая необходимость в обеспечении их разным программным обеспечением.

Объединение компьютеров в сети позволило существенно повысить производительность труда. Компьютеры употребляются как для производственных нужд, так и для обучения.

В настоящее время локальные вычислительные сети (ЛВС) получили обширное распространение.

Понятие вычислительной сети

Вычислительная сеть - ВС [network] - это совокупность ЭВМ, объединённых средствами передачи данных. Средства передачи данных в ВС в общем случае состоят из следующих частей:

1. связных ЭВМ,

2. каналов связи (спутниковых, телефонных, волоконно-оптических),

3. коммутирующей аппаратуры и др.

В зависимости от удалённости ЭВМ, входящих в ВС, сети условно разделяют на локальные и глобальные.

Локальная сеть - ЛВС [local area network - LAN] - это группа связанных друг с другом ЭВМ, расположенных в ограниченной местности, к примеру, в здании. Расстояния меж ЭВМ в локальной сети может достигать нескольких км. Локальные сети развёртываются традиционно в рамках некой организации, поэтому их называют также корпоративными сетями.

Развитие локальных вычислительных сетей вызвано несколькими причинами:

- объединение компьютеров в сеть позволяет существенно экономить денежные средства за счет уменьшения издержек на содержание компьютеров (довольно иметь определенное дисковое пространство на файл-сервере (главном компьютере сети) с установленными на нем программными продуктами, используемыми несколькими рабочими станциями);

- локальные сети разрешают употреблять почтовый ящик для передачи сообщений на остальные компьютеры, что позволяет в более короткий срок передавать документы с одного компьютера на другой;

- локальные сети, при наличии специального программного обеспечения, служат для организации совместного использования файлов (к примеру, бухгалтеры на нескольких машинах могут обрабатывать проведения одной и той же бухгалтерской книги).

Не считая всего остального, в неких сферах деятельности просто нереально обойтись без ЛВС. К таковым сферам относятся: банковское дело, складские операции больших компаний, электронные архивы библиотек и др. В этих сферах любая раздельно взятая рабочая станция в принципе не может хранить всей информации (в основном, по причине огромного её размера). Сеть дозволяет зарегистрированным на файл-сервере пользователям получать доступ к той информации, к которой их допускает оператор сети.

Главные области внедрения локальных сетей

1. Автоматизация административной управленческой деятельности, организация «электронных офисов», в которых вместо бумажного документооборота употребляется электронная почта;

2. Автоматизация производства - автоматизация технологических действий, информационное обеспечение оперативного управления созданием, планово-экономическое управление созданием;

3. Автоматизация научных исследований и разработок;

4. Автоматизация обучения, подготовки и переподготовки кадров;

5. Автоматизация учрежденческой деятельности.

История

В 1961 г. Работу, посвященную коммутации пакетов и послужившую темой для будущей диссертации опубликовал в Массачусетском технологическом институте Леонард Клейнрок (Leonard Kleinrock); это было первое упоминание о коммутации пакетов. Смысл данной технологии заключался в том, что при передаче информации на расстояние в течение времени через промежуточные узлы блок передаваемого сообщения обязан быть заключен в оболочку, содержащую все нужные сведения о сообщении, чтоб промежуточный узел мог определить его дальнейшее направление, а приемный узел - принять и проверить целостность.

В 1963 г. В США был создан Институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (IEEE) - ставший потом основным разработчиком массовых стандартов в области ЛВС. Тогда же защитил диссертацию ЛеонардКлейнрок, будущий создатель веба и основной теоретик.

В августе 1964 г. Пауль Баран (Paul Baran), сотрудник компании RAND, опубликовал меморандум "On Distributed Communications: IX Security, Secrecy, and Tamper-Free Considerations", где в первый раз высказал идею построения распределенной сети передачи данных, не имеющей управляющего центра. Работы выполнялись по заказу ВВС США. Но практическую реализацию идеи независимо от него выполнил три года спустя в Великобритании Дональд Дэвис.

Через год агентство ARPA Министерства обороны США финансировало исследование работы компьютеров в общей сети в режиме разделения времени.

Первые ЛВС

Первую в мире ЛВС создал в 1967 г. Дональд Дэвис (Donald Davies) в государственной физической лаборатории Великобритании (British National Physics Laboratory). До этого он играл важную роль в опытах по созданию цифровых компьютеров и даже возглавлял группу, которая собирала переведенные с российского на английский научные статьи по компьютерной теме.

К началу 70-х сеть работала с пиковой скоростью 0,25 Мбит/с, обслуживая около 200 пользователей. В дальнейшем Дональд Дэвис стал известным специалистом в области защиты информации. В частности, в 1989 г. Он издал монографию "Security for Computer Networks".

В США в 1968 г. В Лаборатории Белла исследователь В. Чу (W. W. Chu) вводит термин "Asynchronous Time Division Multiplexing" - так зарождается разработка ATM. В том же году Министерство обороны США одобрило черновой вариант эталона MIL-STD-1553 - это был первый в мире эталон на ЛВС. А в Швеции Олаф Содерблюм из IBM разработал сеть Token Ring.

В 1969-м исследования, финансировавшиеся IPTO, директором которого в это время был Роберт Тейлор, привели к тому, что в Калифорнийском институте в Лос-Анджелесе Леонард Клейнрок создал ARPANET - первый узел будущего веба. Его создатели были разбиты на две группы.

Первая работала в институтах и частных компаниях и отвечала за развитие сетевых технологий, необходимых для функционирования ARPANET. Вторая группа состояла из исследователей в IPTO, выполнявших роль административных директоров. Отдельные лица в эту группу попадали из исследовательских институтов, и их работа была ограничена управлением и распределением средств.

Спустя год, в 1970-м, на Гавайских островах Норман Абрамсон (Norman Abramson) создал сеть ALOHA - прообраз будущего и Ethernet, и IEEE 802.11. Это была первая в мире пакетная радиосеть, использовавшая удивительно обычный способ доступа к среде передачи: пакеты передавались в эфир, когда в этом возникала необходимость. Если через какое-то время возвращалось посланное таковым же обычным способом доказательство получения, то сообщение числилось доставленным. Если доказательство не приходило, следовала повторная попытка передачи.

Появление Ethernet

В начале 1973 г. На одной из северных баз ВВС в США прошло совещание, в котором помимо всех прочих приняли роль главные действующие лица в области компьютерных сетей: Ларри Робертс (ARPA), Норман Абрамсон (создатель сети ALOHA), Боб Меткалф (Robert Metcalfe, будущий изобретатель Ethernet), Лен Клейнрок и Фоуад Тобаги (Fouard Tobagi) (оба - известные теоретики, мастера в области теории вероятности и сетей массового обслуживания). Обсуждались протоколы доступа к каналу передачи данных. У этого совещания, о котором через тридцать лет поведал Ф.Тобаги, оказались удивительно далеко идущие последствия. После чего база ВВС меняет свое заглавиназваниее на Rockwell International, а Боб Меткалф 22 мая подает в фирме Xerox записку с предложением создания Ethernet.

Первая ЛВС Ethernet, созданная Бобом Меткалфом и Дэвидом Боггсом в исследовательском центре PARC (Palo Alto Research Centre) компании Xerox, работала со скоростью 2,944 Мбит/с и соединяла друг с другом два компьютера. Эти компьютеры имели собственные имена "Майкельсон" и "Морли" - по имени двух ученых (Michelson и Morley) XIX века.

Хронология развития Ethernet

В 1977 г. В японские ученые М. Токоро (Mario Tokoro - в последующем вице-президент компании Sony) и К. Тамару (Kiichirou Tamaru) разработали метод использования Ethernet в радиоканале (Acknowledging Ethernet).

Авторы предложили по окончанию приема информационного блока сообщения посылать в ответ маленький пакет доказательства. Эта работа стала первой ступенью к современным радио ЛВС IEEE 802.11 и IEEE 802.15.

Ровно через год международная организация стандартизации разработала семиуровневую модель открытой сетевой архитектуры, ставшую своеобразным "переводчиком" для разнородных сетевых разработок: стало ясно, как они соотносятся друг с другом. В том же 1978 г. Возник первый вариант эталона ARINC-429, до реального времени исправно служащий в авиации.

Топология ЛВС в согласовании с этим эталоном была совсем проста: фактически точка - точка, поскольку на витой паре шины только одно устройство имело право передавать, другие (а их могло быть несколько) обязаны были лишь слушать. Если требовался двунаправленный обмен, прокладывали второй канал ЛВС. Столь же просто осуществлялось и кодирование сигналов: положительный импульс означал передачу единицы, отрицательный - нуля.

В 1979 г. В США три компании - Xerox, DEC и Intel - объединили свои усилия, чтоб стандартизовать Ethernet. Вышло это при посредничестве Боба Меткалфа. Аргументы, "добившие" конкурирующие стороны, были просты: объединение усилий для стандартизации многократно увеличивало общий сбыт изделий и повышало прибыль каждой компании.

4 июля того же 1979 г. Боб Меткалф с помощью компании DEC основал компанию 3Com (тройная аббревиатура от COMputer COMmunications COMpability- сопоставимость компьютерных коммуникаций). Целью компании было создание сетевого оборудования, соответствующего будущему эталону Ethernet. В сентябре 1979 г. Была опубликована работа, посвященная приоритетно-кодовым способам доступа к шине ЛВС. Кооперативный труд DEC, Intel и Xerox завершился 30 сентября 1980 г., опубликованием работы по стандартизации Ethernet, первого варианта этого эталона.

Далее развитие Ethernet шло «семимильными шагами»:

- март 1981 - компанией 3com представлен Ethernet - трансивер.

- сентябрь 1982 - первый сетевой адаптер для персонального компьютера.

- 1983 - появление спецификации IEEE 802.3, определена шинная топология сети 10base5 (толстый Ethernet) и 10base2 (узкий Ethernet). Скорость передачи 10 Мбит/сек. Определено предельное расстояние меж точками одного сегмента - 2,5 км.

Толстый Ethernet - сеть на толстом коаксиальном кабеле, имеющем диаметр 0,4д и волновое сопротивление 50 Ом. Наибольшая длина кабельного сегмента - 500 м.

Прокладка самого кабеля практически одинакова для всех типов коаксиального кабеля.

Для подключения компьютера к толстому кабелю употребляется дополнительное устройство, называемое трансивером. Трансивер подсоединен конкретно к сетевому кабелю. От него к компьютеру идет особый трансиверный кабель, наибольшая длина которого 50 м. На обоих его концах находятся 15-контактные DIX-разъемы (Digital, Intel и Xerox). С помощью одного разъема осуществляется подключение к трансиверу, с помощью другого - к сетевой плате компьютера.

Трансиверы освобождают от необходимости подводить кабель к каждому компьютеру. Расстояние от компьютера до сетевого кабеля определяется длиной трансиверного кабеля.

Создание сети при помощи трансивера очень удобно. Он может в любом месте в буквальном смысле «пропускать» кабель. Эта обычная процедура занимает не много времени, а получаемое соединение оказывается надежным.

Кабель не режется на куски, его можно прокладывать, не заботясь о чётком месторасположении компьютеров, а потом устанавливать трансиверы в подходящих местах. Крепятся трансиверы, как правило, на стенках, что предусмотрено их конструкцией.

При необходимости охватить локальной сетью огромную площадь, применяется дополнительные устройства - репитеры (повторители). Репитер имеет 2-портовое выполнение, т.е. он может объединить 2 сегмента по 185 м. Сегмент подключается к репитеру через Т-коннектор. К одному концу Т-коннектора подключается сегмент, а на другом ставится терминатор.

В сети может быть не больше четырех репитеров. Это позволяет получить сеть наибольшей протяженностью 925 м.

Существуют так же 4-портовые репитеры. К одному такому репитеру можно подключить одновременно 4 сегмента.

Длина сегмента для Ethernet на толстом кабеле составляет 500 м, к одному сегменту можно подключить до 100 станций. При наличии трансиверных кабелей до 50 м длиной, толстый Ethernet может одним сегментом охватить более значительную площадь, чем узкий. Эти репитеры имеют DIX-разъемы и могут подключаться трансиверами, как к концу сегмента, так и в любом другом месте.

Достаточно удобны совмещенные репитеры, т.е. подходящие и для узкого и для толстого кабеля. Каждый порт имеет пару разъемов: DIX и BNC, но они не могут быть задействованы сразу. Если нужно объединять сегменты на разном кабеле, то узкий сегмент подключается к BNC-разъему одного порта репитера, а толстый - к DIX-разъему другого порта.

Репитеры удобны, но злоупотреблять ими не стоит, так как они приводят к замедлению работы в сети.

Для узкого Ethernet используется кабель типа RG-58A/V (диаметром 0,2 д).

Для небольшой сети используется кабель с сопротивлением 50 Ом. Коаксиальный кабель прокладывается от компьютера к компьютеру. Длина сегмента 185 м, количество компьютеров, подключенных к шине - до 30.

После присоединения всех отрезков кабеля с BNC-коннекторами (Bayonel-Neill-Concelnan) к Т-коннекторам (заглавие обусловлено формой разъема, похожей на букву «Т») получится единый кабельный сегмент. На его обоих концах инсталлируются терминаторы («заглушки»). Терминатор конструктивно представляет собой BNC-коннектор (он также надевается на Т-коннектор) с впаянным сопротивлением. Значение этого сопротивления обязано соответствовать значению волнового сопротивления кабеля, т.е. для Ethernet необходимы терминаторы с сопротивлением 50 Ом.

Достоинства: В топологии “шина” выход из строя отдельных компьютеров не приводит всю сеть к остановке.

Недостатки: Затруднительно отыскать неисправность в кабеле и при обрыве кабеля (одного для всей сети) нарушается работа всей сети.

1985 - выпущена вторая версия спецификации IEEE 802.3 (Ethernet II), в которой были внесены небольшие конфигурации в структуру заголовка пакета. Сформирована твердая идентификация Ethernet устройств (МАС - адреса).

Сентябрь 1990 - IEEE утверждает технологию 10baseT (витая пара) с физической топологией звезда и концентраторами (hub).

Логическая топология CSMA/CD не поменялась. В базу эталона легли разработки Synoptics Communications под общим заглавием LattisNet.

Ethernet на витой паре.

Витая пара - это два изолированных провода, скрученных меж собой.

Для Ethernet употребляется 8-жильный кабель, состоящий из четырех витых пар.

Для защиты от действия окружающей среды кабель имеет внешнее изолирующее покрытие.

Основной узел на витой паре - hub (в переводе именуется накопителем, концентратором либо просто хаб). Каждый компьютер обязан быть подключен к нему с помощью собственного сегмента кабеля. Длина каждого сегмента не должна превышать 100 м. На концах кабельных частей фиксируются разъемы RJ-45. Одним разъемом кабель подключается к хабу, другим - к сетевой плате.

Разъемы RJ-45 компактны, имеют пластмассовый корпус и восемь миниатюрных площадок.

Хаб - центральное устройство в сети на витой паре, от него зависит её работоспособность. Располагать его нужно в легкодоступном месте, чтоб можно было просто подключать кабель и смотреть за индикацией портов.

Хабы выпускаются на различное количество портов - 8, 12, 16 либо 24.

Соответственно к нему можно подключить такое же количество компьютеров.

Звездообразная топология

Достоинства: При соединении типа “звезда” легко находить неисправность в сети.

Недостатки: Оно не надежно, поскольку выход из строя центрального узла может привести к остановке сети.

1990 - компания "Kalpana" (потом скоро купленная совместно с разработанным коммутатором CPW16 начинающим гигантом "Cisco") дает технологию коммутации, основанную на отказе от использования разделяемых линий связи меж всеми узлами сегмента.

1992 - начало внедрения коммутаторов (swich). Используя адресную информацию, содержащуюся в пакете (МАС адрес), коммутатор организует независящие виртуальные каналы меж парами узлов. Коммутация практически незаметно для пользователя преобразует недетерминированную модель Ethernet (с конкурентоспособной борьбой за полосу пропускания), в систему с адресной передачей данных.

1993 - спецификации IEEE 802.3x, возникает полный дуплекс и контроль соединения для 10baseT, спецификация IEEE 802. 1p добавляет групповую адресацию и 8 - ми уровневую систему ценностей.

В июне 1995 введен Fast Ethernet эталон IEEE 802. 3u (100BaseT).

В 1999 г. Союз GEA смог создать спецификацию гигабитовой сети с длиной сегмента 100 м. Данная разработка стала именоваться 1000Base-T и теперь является продолжателем традиций формата 100Base-T4.

Таким образом, исходя из того, какого прогресса за последние годы смогли достичь сетевые технологии, не тяжело сделать вывод, что в ближайшее время скорость передачи данных по локальной сети возрастет минимум вдвое.

Привычный десятимегабитный Ethernet, длительное время занимающий главенствующие позиции, ныне активно вытесняется более современными и более стремительными технологиями передачи данных.

Итак, на этом историю можно окончить - Ethernet принял вполне современные очертания. Развитие технологии на этом, естественно, не остановилось.

компьютер автоматизация локальный сеть информационный

Размещено на Allbest.ru