Компьютерные сети, их типология и возможности

Размещено на http://www.allbest.ru/

Глава 1. История развития компьютерных сетей

История развития компьютерных сетей достаточно сложна; за прошедшие 35 лет в этом процессе приняли участие многие специалисты и пользователи сетей. Процесс создания и коммерческого применения новых типов сетей был значительно более сложным, в этой заметке отмечены лишь основные этапы.

Технологии, повлиявшие на развитие компьютерных сетей

Развитие компьютерных сетей сопряжено с развитием вычислительной техники и телекоммуникаций. Компьютерные сети могут рассматриваться как средство передачи информации на большие расстояния, для чего в них применяются методы кодирования и мультиплексирования данных, получившие развитие в различных телекоммуникационных системах.

1.1 Системы пакетной обработки

Обратимся сначала к компьютерному корню вычислительных сетей. Первые компьютеры 50-х годов - большие, громоздкие и дорогие - предназначались для очень небольшого числа избранных пользователей. Часто эти монстры занимали целые здания. Такие компьютеры не были предназначены для интерактивной работы пользователя, а применялись в режиме пакетной обработки.

Системы пакетной обработки, как правило, строились на базе мэйнфрейма -- мощного и надежного компьютера универсального назначения. Пользователи подготавливали перфокарты, содержащие данные и команды программ, и передавали их в вычислительный центр. Операторы вводили эти карты в компьютер, а распечатанные результаты пользователи получали обычно только на следующий день. Таким образом, одна неверно набитая карта означала как минимум суточную задержку. Конечно, для пользователей интерактивный режим работы, при котором можно с терминала оперативно руководить процессом обработки своих данных, был бы удобней. Но интересами пользователей на первых этапах развития вычислительных систем в значительной степени пренебрегали. Во главу угла ставилась эффективность работы самого дорогого устройства вычислительной машины -- процессора, даже в ущерб эффективности работы использующих его специалистов.

1.2 Многотерминальные системы -- прообраз сети

По мере удешевления процессоров в начале 60-х годов появились новые способы организации вычислительного процесса, которые позволили учесть интересы пользователей. Начали развиваться интерактивные многотерминальные системы разделения времени. В таких системах каждый пользователь получал собственный терминал, с помощью которого он мог вести диалог с компьютером. Количество одновременно работающих с компьютером пользователей определялось его мощностью: время реакции вычислительной системы должно было быть достаточно мало, чтобы пользователю была не слишком заметна параллельная работа с компьютером других пользователей.

Терминалы, выйдя за пределы вычислительного центра, рассредоточились по всему предприятию. И хотя вычислительная мощность оставалась полностью централизованной, некоторые функции, такие как ввод и вывод данных, стали распределенными. Подобные многотерминальные централизованные системы внешне уже были очень похожи на локальные вычислительные сети. Действительно, рядовой пользователь работу за терминалом мэйнфрейма воспринимал примерно так же, как сейчас он воспринимает работу за подключенным к сети персональным компьютером. Пользователь мог получить доступ к общим файлам и периферийным устройствам, при этом у него поддерживалась полная иллюзия единоличного владения компьютером, так как он мог запустить нужную ему программу в любой момент и почти сразу же получить результат. (Некоторые далекие от вычислительной техники пользователи даже были уверены, что все вычисления выполняются внутри их дисплея.)

Многотерминальные системы, работающие в режиме разделения времени, стали первым шагом на пути создания локальных вычислительных сетей.

Однако до появления локальных сетей нужно было пройти еще большой путь, так как многотерминальные системы, хотя и имели внешние черты распределенных систем, все еще поддерживали централизованную обработку данных.

К тому же потребность предприятий в создании локальных сетей в это время еще не созрела -- в одном здании просто нечего было объединять в сеть, так как из-за высокой стоимости вычислительной техники предприятия не могли себе позволить роскошь приобретения нескольких компьютеров. В этот период был справедлив так называемый закон Гроша, который эмпирически отражал уровень технологии того времени. В соответствии с этим законом производительность компьютера была пропорциональна квадрату его стоимости, отсюда следовало, что за одну и ту же сумму было выгоднее купить одну мощную машину, чем две менее мощных -- их суммарная мощность оказывалась намного ниже мощности дорогой машины.

Первые глобальные компьютерные сети

А вот потребность в соединении компьютеров, находящихся на большом расстоянии друг от друга, к этому времени уже вполне назрела. Началось все с решения более простой задачи -- доступа к компьютеру с терминалов, удаленных от него на многие сотни, а то и тысячи километров. Терминалы соединялись с компьютерами через телефонные сети с помощью модемов. Такие сети позволяли многочисленным пользователям получать удаленный доступ к разделяемым ресурсам нескольких мощных суперкомпьютеров. Затем появились системы, в которых наряду с удаленными соединениями типа терминал-компьютер были реализованы и удаленные связи типа компьютер-компьютер.

Компьютеры получили возможность обмениваться данными в автоматическом режиме, что, собственно, и является базовым признаком любой вычислительной сети.

На основе подобного механизма в первых сетях были реализованы службы обмена файлами, синхронизации баз данных, электронной почты и другие ставшие теперь традиционными сетевые службы.

Итак, хронологически первыми появились глобальные сети (Wide Area Network, WAN), то есть сети, объединяющие территориально рассредоточенные компьютеры, возможно находящиеся в различных городах и странах.

Именно при построении глобальных сетей были впервые предложены и отработаны многие основные идеи, лежащие в основе современных вычислительных сетей. Такие, например, как многоуровневое построение коммуникационных протоколов, концепции коммутации и маршрутизации пакетов.

Глобальные компьютерные сети очень многое унаследовали от других, гораздо более старых и распространенных глобальных сетей -- телефонных. Главное технологическое новшество, которое привнесли с собой первые глобальные компьютерные сети, состоял в отказе от принципа коммутации каналов, на протяжении многих десятков лет успешно использовавшегося в телефонных сетях.

Выделяемый на все время сеанса связи составной телефонный канал, передающий информацию с постоянной скоростью, не мог эффективно использоваться пульсирующим трафиком компьютерных данных, у которого периоды интенсивного обмена чередуются с продолжительными паузами. Натурные эксперименты и математическое моделирование показали, что пульсирующий и в значительной степени не чувствительный к задержкам компьютерный трафик гораздо эффективней передается сетями, работающими по принципу коммутации пакетов, когда данные разделяются на небольшие порции -- пакеты, -- которые самостоятельно перемещаются по сети благодаря наличию адреса конечного узла в заголовке пакета.

Так как прокладка высококачественных линий связи на большие расстояния обходится очень дорого, то в первых глобальных сетях часто использовались уже существующие каналы связи, изначально предназначенные совсем для других целей. Например, в течение многих лет глобальные сети строились на основе телефонных каналов тональной частоты, способных в каждый момент времени вести передачу только одного разговора в аналоговой форме. Поскольку скорость передачи дискретных компьютерных данных по таким каналам была очень низкой (десятки килобитов в секунду), набор предоставляемых услуг в глобальных сетях такого типа обычно ограничивался передачей файлов (преимущественно в фоновом режиме) и электронной почтой. Помимо низкой скорости такие каналы имеют и другой недостаток -- они вносят значительные искажения в передаваемые сигналы. Поэтому протоколы глобальных сетей, построенных с использованием каналов связи низкого качества, отличаются сложными процедурами контроля и восстановления данных. Типичным примером таких сетей являются сети Х.25, разработанные еще в начале 70-х, когда низкоскоростные аналоговые каналы, арендуемые у телефонных компаний, были преобладающим типом каналов, соединяющих компьютеры и коммутаторы глобальной вычислительной сети.

В 1969 году министерство обороны США инициировало работы по объединению в единую сеть суперкомпьютеров оборонных и научно-исследовательских центров. Эта сеть, получившая название ARPANET, стала отправной точкой для создания первой и самой известной ныне глобальной сети -- Интернет.

Сеть ARPANET объединяла компьютеры разных типов, работавшие под управлением различных операционных систем (ОС) с дополнительными модулями, реализующими коммуникационные протоколы, общие для всех компьютеров сети. ОС этих компьютеров можно считать первыми сетевыми операционными системами.

Истинно сетевые ОС в отличие от многотерминальных ОС позволяли не только рассредоточить пользователей, но и организовать распределенные хранение и обработку данных между несколькими компьютерами, связанными электрическими связями. Любая сетевая операционная система, с одной стороны, выполняет все функции локальной операционной системы, а с другой стороны, обладает некоторыми дополнительными средствами, позволяющими ей взаимодействовать через сеть с операционными системами других компьютеров. Программные модули, реализующие сетевые функции, появлялись в операционных системах постепенно, по мере развития сетевых технологий, аппаратной базы компьютеров и возникновения новых задач, требующих сетевой обработки.

Прогресс глобальных компьютерных сетей во многом определялся прогрессом телефонных сетей.

С конца 60-х годов в телефонных сетях все чаще стала применяться передача голоса в цифровой форме.

Это привело к появлению высокоскоростных цифровых каналов, соединяющих автоматические телефонные станции (АТС) и позволяющих одновременно передавать десятки и сотни разговоров.

К настоящему времени глобальные сети по разнообразию и качеству предоставляемых услуг догнали локальные сети, которые долгое время лидировали в этом отношении, хотя и появились на свет значительно позже.

Первые локальные компьютерные сети

Важное событие, повлиявшее на эволюцию компьютерных сетей, произошло в начале 70-х годов. В результате технологического прорыва в области производства компьютерных компонентов появились большие интегральные схемы (БИС). Их сравнительно невысокая стоимость и хорошие функциональные возможности привели к созданию мини-компьютеров, которые стали реальными конкурентами мэйнфреймов. Эмпирический закон Гроша перестал соответствовать действительности, так как десяток мини-компьютеров, имея ту же стоимость, что и мэйнфрейм, решали некоторые задачи (как правило, хорошо распараллеливаемые) быстрее.

Даже небольшие подразделения предприятий получили возможность иметь собственные компьютеры. Мини-компьютеры решали задачи управления технологическим оборудованием, складом и 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:

Шло время, и потребности пользователей вычислительной техники росли. Их уже не удовлетворяла изолированная работа на собственном компьютере, им хотелось в автоматическом режиме обмениваться компьютерными данными с пользователями других подразделений. Ответом на эту потребность стало появление первых локальных вычислительных сетей.

1.3 Различные типы связей в первых локальных сетях

Локальные сети (Local Area Network, LAN) - это объединения компьютеров, сосредоточенных на небольшой территории, обычно в радиусе не более 1-2 км, хотя в отдельных случаях локальная сеть может иметь и большие размеры, например несколько десятков километров. В общем случае локальная сеть представляет собой коммуникационную систему, принадлежащую одной организации.

На первых порах для соединения компьютеров друг с другом использовались нестандартные сетевые технологии. Это вызывало много проблем связанных с несовместимостью сетевого оборудования.

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

Разнообразные устройства сопряжения, использующие собственные способы представления данных на линиях связи, свои типы кабелей и т. п., могли соединять только те конкретные модели компьютеров, для которых были разработаны, например, мини-компьютеры PDP-11 с мэйнфреймом IBM 360 или мини-компьютеры HP с микрокомпьютерами LSI-11. Такая ситуация создала большой простор для творчества студентов -- названия многих курсовых и дипломных проектов начинались тогда со слов «Устройство сопряжения…».

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

Мощным стимулом для их появления послужили персональные компьютеры. Эти массовые продукты стали идеальными элементами построения сетей -- с одной стороны, они были достаточно мощными, чтобы обеспечивать работу сетевого программного обеспечения, а с другой - явно нуждались в объединении своей вычислительной мощности для решения сложных задач, а также разделения дорогих периферийных устройств и дисковых массивов. Поэтому персональные компьютеры стали преобладать в локальных сетях, причем не только в качестве клиентских компьютеров, но и в качестве центров хранения и обработки данных, то есть сетевых серверов, потеснив с этих привычных ролей мини-компьютеры и мэйнфреймы.

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 превратили процесс построения локальной сети из решения нетривиальной технической проблемы в рутинную работу. Для создания сети достаточно было приобрести стандартный кабель, сетевые адаптеры соответствующего стандарта, например Ethernet, вставить адаптеры в компьютеры, присоединить их к кабелю стандартными разъемами и установить на компьютеры одну из популярных сетевых операционных систем, например Novell NetWare.

Разработчики локальных сетей привнесли много нового в организацию работы пользователей. Так, стало намного проще и удобнее, чем в глобальных сетях, получать доступ к общим сетевым ресурсам. Последствием и одновременно движущей силой такого прогресса стало появление огромного числа непрофессиональных пользователей, освобожденных от необходимости изучать специальные (и достаточно сложные) команды для сетевой работы.

Конец 90-х выявил явного лидера среди технологий локальных сетей -- семейство Ethernet, в которое вошли классическая технология Ethernet со скоростью передачи 10 Мбит/с, а также Fast Ethernet со скоростью 100 Мбит/с и Gigabit Ethernet со скоростью 1000 Мбит/с.

Простые алгоритмы работы предопределяют низкую стоимость оборудования Ethernet. Широкий диапазон иерархии скоростей позволяет рационально строить локальную сеть, выбирая ту технологию семейства, которая в наибольшей степени отвечает задачам предприятия и потребностям пользователей. Важно также, что все технологии Ethernet очень близки друг к другу по принципам работы, что упрощает обслуживание и интеграцию этих сетей.

Сегодня компьютерные сети есть практически в каждом доме и все знакомы со словом «Интернет». Но на пути развития этой глобальной сети производители сетевого оборудования сталкивались с проблемой несовместимости своего оборудования с оборудованием других компаний. Такая ситуация была очень не выгодна для всех, и было решено создать стандарты по производству сетевого оборудования и не только. Это, на мой взгляд, и послужило толчком к лавинному росту и развитию компьютерных сетей. На данный момент существует множество различных стандартов для сетевого оборудования, для кабелей, стандарты создания новых сетей и т.д. Все это результат долгой и кропотливой работы огромного числа людей. Без них не было бы Интернета.

Ключом к понимаю организации и структуре современных компьютерных сетей является четкое понимание созданных сетевых стандартов.

1.4 История создания сети Интернет

В 1957 г. в США, по указанию президента Дуайта Эйзенфаура, в составе Отдела Обороны (DoD, Department of Defence) формируется два правительственных органа: Национальная аэрокосмическая администрация NASA (National Aeronautics and Space Administration), которая в представлений не нуждается, а также Агентство по Передовым Оборонным Исследованиям (DAPRA или Defence Advanced Research Projects Agency). Сделано это было с целью продвижения военных технологий США на лидирующие позиций в мире.

Прогресс человечества и военные технологий всегда идут вместе, поэтому весь начальный этап развития нарождающей Сети будет связан с военными ведомством США. В начале 60-х годов основные работы DAPRA были посвящены разработке метода соединений компьютеров друг с другом. Агентство выделяет денежные средства для привлечения к перспективным разработкам университетов и корпораций (Массачусетский Технологический Институт -MIT, некоммерческая организация, занимающаяся стратегическими исследованиями и разработками -RAND Corporation).

В 1962 г. Дж. Ликлайдер (J.C.R. Liclider) публикует работу "Galactic Network", в котором предсказывает возможность существования в будущем глобальной компьютерной связи между людьми, имеющими мгновенный доступ к программам и базам данных из любой точки земного шара. Как это не удивительно, его предвидение в полном мере отражало современное устройство всемирной Сети. Тогда же, в августе 1962 г., вышла статья Дж. Ликлайдера и В. Сларка "Интерактивная связь человека с компьютером".

Возглавим первую исследовательскую программу, начатую DAPRA 4 октября 1962 г. Ликлайдер сумел увлечь своей концепцией группу ученых, среди которых был и его преемник- исследователь из MIT Лоуренс Робертс (Lowrence G. Roberts), а также Ивана Сазерленда (Ivan Sutherland) и Боба Тейлора (Bob Taylor).

В июле 1961 г. Леонард Клейнрок (Leonard Kleinrock) разработал и впервые опубликовал статью "Информационный поток в крупных коммутационных Сетях", где представил новую теорию передачи данных. Это была первая публикация по теорий коммутаций пакетов. В 1964 г. новая концепция вышла уже в книге. Тогда же Л. Клейнрок убедил Л. Робертса в возможности коммуникаций с использованием пакетов и в преимуществах своей теорий перед древнейшим принципом коммутаций каналов. Как известно, при пакетной коммутаций необходимые для передачи данные разбиваются на фрагменты, к каждому из которых присоединяется заголовок (адрес), одержащий полную информацию о доставке пакета по назначению. В результате один канал связи может использоваться для одновременно передачи данных множества пользователей, тогда как при коммутаций каналов, широко используемой в традиционной телефонной связи, канал связи выделяется исключительно к услугам двух пользователей, расположенные на его концах.

Для проверки новой концепций пакетной коммутаций Л. Робертс и Т. Мерилл еще в 1965 г. соединили компьютер TX-2 в штате Массачусетс (MIT, Лабораторий Линкольна) с компьютером Q-32 в System Development Corporation (Санта-Моника, Калифорния) с помощью низкоскоростных телефонных коммутируемых линий (пока еще без коммутаций пакетов).

Таким образом, в 1965 г. в США была создана первая в историй маленькая, но вовсе даже нелокальная компьютерная сеть. Результатом эксперимента стало понимание того, что компьютеры могут успешно работать вместе, выполняя программы и осуществляя выборку данных. Стало также ясным и то, что телефонная сеть с коммутацией каналов абсолютно непригодна для построения компьютерной сети. Разумеется, Л. Клейнрок еще раз убедился в необходимости пакетной коммутаций, и это было в тот момент самым главным.

В конце 1966 г. DARPA пригласило Л. Робертса для реализаций проекта компьютерной сети ARPANET. Целями проекта были объединения исследовательских учреждений, проведение экспериментов в области компьютерной коммуникаций, а также изучение способов поддержки надежной связи в условиях ядерного нападения.

Итак, Л. Робертс начал работать над разработкой концепций децентрализованного (распределенного) управления военными и гражданскими объектами в период ведения войн. Довольно быстро появился план ARPANET. В 1967 г. на симпозиуме по Принципам Взаимодействия (Operating Principles), организованной Ассоциацией машинных вычислений (ACM, Association for Computing Machinery), которая была основана еще 1947 г. и является первым научным и образовательным компьютерным сообществом, был представлен проект сети с коммутацией пакетов. И тогда же, в 1967 г. первое издание проекта ARPANET опубликовано Л. Робертсом.

В 1964 г. группа сотрудников RAND Corporation написала статью по сетям с пакетной коммутацией для надежных голосовых коммуникаций в военных системах. Работы, которые проводились в середине 60-х годах в MIT, RAND, и NPL, были во многом параллельными, и эти организаций не имели информации о деятельности друг друга. Разговор Л. Робертса с сотрудниками NPL увенчался заимствованием слова "пакет" и решение увеличить предлагаемую скорость передачи по каналам проектируемой сети ARPANET с 2,4 Кб/с до 50 Кб/с.

В конце 1969 г. в одну компьютерную сеть были включены четыре исследовательских центра:

University of California Los Angeles (UCLA);

Stanford Research Institute (SRI);

University of California at Santa Barbara (UCSB);

University of Utah.

Рождение

В октябре 1969 г. было послано первое электронное сообщение между узлами UCLA (Калифорнийский Университет, Лос-Анджелес) и SRI (Исследовательский Институт Стэнфорда). Говорят, что в самом начале работы эта сеть сразу же "зависла", но процесс пошел.

Вот так четыре удаленных компьютера были объединены в первоначальную конфигурацию ARPANET. Так, собственно и началось становление и рост Internet'а, которому уже, если можно считать, 33 года. Одновременно Р. Кан разработал общую архитектуру сети ARPANET, Л. Робертс разработал топологию и экономические вопросы, Л. Клейнрок представил все средства измерений и анализа сети.

Так и завершился начальный этап становления Интернета.

Глава 2. Компьютерная сеть

Компьютеры уже не так давно вошли в современный мир, во все сферы человеческой деятельности, тем самым, создавая необходимость в обеспечении различным программным обеспечением. Объединение компьютеров в сети позволило значительно повысить производительность труда. Компьютеры используются как для производственных (или офисных) нуждах, так и для обучения в учебных заведениях.

В настоящее время компьютерные сети получили очень широкое распространение.

Если в одном здании или комплексе зданий имеется несколько компьютеров, пользователи которых должны совместно решать какие-то задачи, обмениваться данными или могут использовать общие данные, то эти компьютеры целесообразно объединить в компьютерную сеть. Компьютерная сеть -- это группа из нескольких компьютеров, соединенных между собой посредством кабелей (иногда также телефонных линий или радиоканалов), через которые компьютеры могут обмениваться информацией. Использование компьютерных сетей позволяет обеспечить:

· коллективную обработку данных пользователями подключенных в сеть компьютеров и обмен данными между ними;

· совместное использование программ, а также принтеров, модемов и других устройств.

Поэтому практически все фирмы, имеющие более одного компьютера, объединяют свои компьютеры в компьютерные сети. Многие пользователи портативных компьютеров подключаются к компьютерной сети фирмы либо приходя в офис, либо соединяясь с компьютером фирмы по телефонным каналам посредством модема.

Процесс развития компьютера движется с постоянно быстрым ускорением, в связи, с чем в ближайшем будущем компьютеры станут обязательным и незаменимым атрибутом любого предприятия, офиса и организаций.

Одной из наиболее перспективных на данный момент областей исследования является разработка так называемых нейрокомпьютеров, основанных на молекулах ДНК, способных хранить большие объёмы информации относительно современного ПК при минимальных размерах самих носителей информации.

Большой успех в последнее время получили так называемые виртуозные технологии, которые позволяют с большой точностью моделировать физические явления, процессы, предметы, а так же их взаимодействие. Такие технологии используются в различных областях деятельности человека.

В настоящее время большинство организаций хранит и совместно использует в сетевой среде огромные объёмы жизненно важных данных. Вот почему сети сейчас так необходимы, как еще совсем недавно были необходимы пишущие машинки и картотеки.

Компьютерная сеть - объединение нескольких ЭВМ для совместного решения информационных, вычислительных, учебных и других задач.

Одна из первых возникших при развитии вычислительной техники задач, потребовавшая создания сети хотя бы из двух ЭВМ, - обеспечение многократно большей, чем могла дать в то время одна машина, надежности при управлении ответственным процессом в режиме реального времени. Так, при запуске космического аппарата необходимые темпы реакции на внешние события превосходят возможности человека, и выход из строя управляющего компьютера грозит непоправимыми последствиями. В простейшей схеме работу этого компьютера дублирует второй такой же, при сбое активной машины содержимое ее процесса и ОЗУ очень быстро перебрасывается на вторую, которая подхватывает управление (в реальных системах все, конечно, происходит существенно сложнее).

Вскоре после появления в начале 80-х годов ХХ в. Персональных компьютеров их стали объединяться в сети, что позволило совместно использовать файлы, базы данных и аппаратные ресурсы, такие как принтеры. К середине 80-х годов ХХ в. Сети стали несколько крупными и сложными, что управлять ими снова стали отделы информационного обеспечения. В настоящее время сети - это далеко не простые и легко обслуживаемые устройства. Кроме того, сети часто выходят за рамки одного учреждения, становятся глобальными. Это уже требует квалифицированного персонала другой сферы - специалистов по телефонным сетям, микроволновой или спутниковой связи.

Сети ЭВМ породили новые технологии обработки информации - сетевые технологии. В простейшем случае сетевые технологии позволяют совместно исключать ресурсы - накопители большой емкости, печатающие устройства, доступ к Интернету, базы и банки данных. Простая и ставшая привычной необходимостью возможность - обмен электронными сообщениями (электронная почта) между пользователями компьютерной сети. В условиях организации электронная почта обеспечивает электронный управленческий документооборот. Наиболее современные и перспективные подходы к сетям связаны с использованием коллективного разделения труда при совместной работе с информацией - разработке различных документов и проектов, совместном использовании базы данных, управлении учреждением или предприятиям.

Благодаря относительно большим длинам линий связи, по КС можно предавать информацию в цифровом виде с высокой скоростью передачи. На небольших расстояниях такой способ передачи неприемлем из- за неизбежного затухания высокочастотных сигналов, в этих случаях приходится прибегать к дополнительным техническим (протоколам коррекции ошибок) решениям. При подключении компьютера к сети он становится узлом сети и называется рабочей станцией.

После запуска СССР искусственного спутника Земли в 1957 году Министерство обороны США посчитало, что на случай войны требовалась надёжная система передачи информации и повсеместно распространялась. Агентство передовых исследовательских проектов США (DARPA) предложило разработать для этого компьютерную сеть. Разработка такой сети была поручена университету в Лос-Анджелесе. Компьютерные сеть была названа ARPANET и в 1969 году в рамках проекта сеть объединила четыре указанных научных учреждения, все работы финансировались за счёт Министерства обороны США. Затем сеть ARPANET начала активно развиваться, после чего её начали использовать ученые работники из разных областей науки.

Первый сервер ARPANET был установлен 1 сентября 1969 года в Калифорнийском университете. Этот компьютер «Honeywell 516» имел 12 КБ оперативной памяти.

К 1971 году была разработана первая программа для отправки электронной почты по сети, где программа сразу стала очень популярна и практична.

В 1973 году к сети были подключены через телефонный кабель первые организации из Великобритании и Норвегии, где сеть стала международной.

В 1970-х годах сеть в основном использовалась для отправки электронной почты, тогда же появились первые списки почтовой рассылки, новости и доска объявлений. Однако в то время сеть ещё не могла взаимодействовать с другими сетями, построенными на других легко технических стандартах. К концу 1970-х годов начали быстро развиваться протоколы передачи данных, которые были стандартны в 1982--83 годах.

Активную роль в разработке и стандартизации сетевых протоколов играл Джон Постел. 1 января 1983 года сеть ARPANET перешла с протокола NCP на TCP/IP Журнал « Домашний компьютер» от 12.2005г. Страница 90-95, который характерно применяется до сих пор для объединения (или, как ещё говорят, «наслоения») сетей. Именно в 1983 году термин «Интернет» закрепился за сетью ARPANET.

В 1984 году у сети ARPANET появился соперник. Национальный научный фонд США основал обширную сеть NSFNet (англ. National Science Foundation Network), которая была составлена из более неразвитых сетей (включая известные тогда сети Usenet и Bitnet) и имела гораздо большую способность, чем ARPANET. К этой сети за год подключились примерно 15 тыс. компьютеров, название «Интернет» начало плавно переходить к NSFNet.

В 1988 году был изобретён протокол Internet Relay Chat (IRC), благодаря чему в Интернете стало возможно общение в реальном виде.

В 1989 году в Европейском совете по ядерным исследованиям родилась концепция Всемирной паутины. Всемимрная паутимна (англ. World Wide Web) -- глобально-информационное пространство, основанное на структуре Интернета и протоколе передачи данных HTTP. Для обозначения Всемирной паутины также используют слово веб (англ. web) и «WWW».

Эту концепцию предложил знаменитый британский учёный Тим Бернерс-Ли, где в течение трех лет разработал протокол HTTP, язык HTML и идентификаторы URI.

В 1990 году сеть ARPANET прекратила своё существование, полностью проиграв конкуренцию NSFNet. В том же году было зафиксировано первое подключение к Интернету по телефонной линии (т. е. «дозвон» - англ. Dialup access).

В 1991 году Всемирная паутина стала развита и доступна в Интернете, а в 1993 году появился знаменитый веб-браузер NCSA Mosaic. Всемирная паутина набирала известность.

В 1995 году NSFNet вернулась к роли исследовательской сети, планом всего трафика Интернета теперь занимались сетевые провайдеры, а не суперкомпьютеры Национального научного фонда.

В том же 1995 году Всемирная паутина стала главным поставщиком информации в Компьютерные сети, обогнав по трафику протокол пересылки файлов FTP, был образован Консорциум всемирной паутины (W3C). Можно сказать, что Всемирная паутина приобрела Интернет и создала его национальный облик.

С 1996 года Всемирная паутина в некоторой степени подменяет собой понятие «Интернет».

В 1990-е годы Интернет объединил в себе большинство просуществовавших тогда сетей (хотя некоторые, как Фидонет, остались такими же). Соединение выглядело привлекательным благодаря отсутствию единого руководства, а также благодаря открытости технических стандартов Интернета, что делало локальные сети независимыми от бизнеса и конкретных компаний.К 1997 году в Интернете насчитывалось уже около 15 млн компьютеров, было зарегистрировано более 1 млн доменных имён. Интернет стал очень популярным средством для обмена информацией.

В 1998 году папа римский Иоанн Павел II учредил всемирный День Интернета (30 сентября).

В настоящее время подключиться к локальным сетям можно через спутники связи, кабельное телевидение, радиосигнал, телефон, сотовую связь, специальные оптико-волоконные линии или электропровода. Всемирная сеть стала неотъемлемой частью жизни в развитых и развивающихся странах.

Рождение компьютерных сетей было вызвано практической потребностью - иметь возможность для совместного использования данных. Если бы пользователь подключил свой компьютер к другим, он смог бы работать с их данными и их принтерами. Сетью называется группа соединенных компьютеров и других устройств.

Компьютерная сеть - набор аппаратных средств и алгоритмов, обеспечивающих соединение компьютеров, периферийных устройств и позволяющих им совместно использовать общую дисковую память, периферийные устройства, обмениваться данными.Компьютеры подключенные к локальной сети называются станциями.

Понятие ЛВС относится к географически ограниченным аппаратно - программным комплексам, в которых несколько компьютерных систем связаны между собой с помощью соответствующих средств коммуникаций.

Назначение компьютерных сетей - совместное использование ресурсов и осуществление интерактивной связи как внутри одной фирмы (предприятия), так и за пределами.

На сегодняшний день более 130 млн. компьютеров, т.е. более 80%, объединены в компьютерные сети, начиная от малых локальных сетей до глобальных сетей Internet. Тенденция к объединению компьютеров в сети обусловлена рядом причин, таких как:

® необходимость получения и передачи сообщений не отходя от рабочего места;

® необходимость быстрого обмена информацией между пользователями;

® возможность быстрого получения разнообразной информации, вне зависимости от ее местонахождения.

К середине 2008 года число пользователей, регулярно использующих компьютерную сеть, составило около 1,4 млрд. человек Подсчитано по информационным справочникам, почти на 4 человека имеется компьютер..

В настоящее время компьютерные сети выходят за пределы ЛВС и вырастают в глобальные сети (ГВС), охватывая целые страны и континенты.

Интересная информация: русский писатель, философ и общественный деятель XIX века Владимир Одоевский (1803--1869) в своём незаконченном романе «4338-й год», похоже, первым предсказал появление современных устройств и Интернета. Среди других размышлений в тексте романа существуют следующие строки «между знакомыми домами устроены магнетические телеграфы, посредством которых живущие на далеком расстоянии, общаются друг с другом».

В 1997г. в целях совершенствования информационного обеспечения научно-технической сферы Совет Министров постановил признать полное активное создание единой научно-информационной компьютерной сети, определив ГКНТ государственным заказчиком по разработке и внедрению этой сети…(Постановление СМ №1677 от 18.12.1997).

В 1998г. в целях обеспечения развития работ по созданию НИКС Совет Министров постановляет ГКНТ приступить к формированию информационных ресурсов единой научно-информационной компьютерной сети, отработке перспективных сетевых приложений и телекоммуникационных технологий, обеспечивающих высокоскоростной доступ ведущих научных организаций и образовательных учреждений к международным и создаваемым в республике базам научно-технической информации...(Постановление СМ №1609 от 22.10.1998).

В 2000г. БГУ приступил к разработке проекта и строительству 1-ой очереди опорной магистрали научно-информационной компьютерной сети и основных принципов ее администрирования.

В 2002г. в соответствии с решением Межведомственной комиссии по вопросам информатизации (Протокол №05\185 от 01.07.1999) Центр информационных ресурсов и коммуникаций БГУ осуществляет проектирование, строительство, эксплуатацию и администрирование научно-информационной компьютерной сети Республики Беларусь, созданной в соответствии с Постановлением Совета Министров Республики Беларусь (Постановление СМ РБ №1609 от 22.10.1998)

2.1 Классификация компьютерных сетей

1. По размеру, охваченной территории (по масштабам):

· Локальная сеть (LAN, Local Area Network) - совместное подключение нескольких отдельных компьютеров к единому каналу передачи данных, сеть в пределах одной организации, учреждении, фирм. Размер локальных сетей не превышает нескольких километров (до 10км).

· Объединение нескольких зданий (CAN, Campus Area Network)

· Городская или региональная сеть (MAN, Metropolitan Area Network)- в пределах города и региона.Абоненты могут находится в 10 … 100 км.В настоящее время такая каждая сеть является частью некоторой глобальной сети и особой спецификой по отношению к глобальным сетям не отличается.

· Глобальная вычислительная сеть (WAN, Wide Area Network) глобальная сеть, соединяющие страны, континенты. В общем случае компьютер может находиться в любой точке земного шара. Это обстоятельство делает экономически невозможным прокладку линий связи, например, телефонные линии и спутниковые линии связи.

2. По типу функционального взаимодействия:

Ш Клиент-сервер - выполнение специфических действий по запросам клиента, при этом сам сервер не инициирует никаких взаимодействий с клиентом.

Ш Смешанная сеть - вид, обеспечивающий связь с разными пользователями, и позволяющие совместно использовать различные файлы, дисководы, принтеры.

Ш Одноранговая сеть - простейший вид сети, обеспечивающий связь персональных компьютеров конечных пользователей и позволяющая совместно использовать дисководы, принтеры, файлы.

Ш Многоранговые сети - вид, обеспечивающий разнообразие пользователей.

3. По типу сетевой топологии:

ь Шина - устройство подключается к кабелю последовательно, ограничение на длину определяет максимальное расстояние между станциями. (Недостаток - при использовании топологии шины сложно определить неисправность кабельной системы)

ь Звезда - каждое устройство подключается к центральному устройству. Передача данных только через центральное устройство. Достоинства: при соединении звездного типа легко искать неисправность в сети. Недостатки: этот тип не всегда надежен, потому что выход из строя центрального узла может привести к остановке сети.

ь Кольцо - к кабельному сегменту последовательно соединяются все станции сети, чтобы получилось кольцо. Данные передаются только в одном направлении.

ь Ячеистая (смешанная) топология - используется в региональных сетях. При выходе любого сегмента существует маршрут, по которому данные могут, переданы заданному узлу и обладает высокой точностью перезагрузкам сети (всегда можно найти маршрут наименования загруженных передачи данных).

4. По сетевым оперативным сетям - наиболее широкое распространение получили:

§ UNIX (LINUX) - сложная в освоении универсальной операционной системы, обладающей избыточными возможностями по отношению к использованию на персональных компьютерах, задачам поддержки компьютерной сети и обеспечению доступа к глобальным сетям. Это многопользовательская сетевая оперативная система с сетевой оконной графической системой X Window System. ОС Linux поддерживает стандарты открытых систем протоколы сети Интернет. Все компоненты системы, включая исходные тексты, распространяются с лицензий на свободное копирование и установку для неограниченного числа пользователей.

§ Windows - широко распространен в России, да и во всем мире. Причины такой распространенности системы - её дружественность, простота настроек и использования, пониженные требования к подготовке пользователей, ориентация на открытую недорогую платформу IBM-Intel, а также изобилие программного обеспечения «под ключ», совместимого с Windows и выпускаемого, прежде всего, самой компанией Microsoft.

§ Novell Net Ware - в настоящее время утратило большую популярность. Примером является централизованное управление. Выделенный компьютер - сервер поддерживает и отвечает за все сетевые ресурсы, в то время как любой клиент имеет доступ к ресурсам только через сетевую оболочку.

2.2 Структура компьютерных сетей

компьютерный сеть локальный интернет

Если подразделения предприятия расположены не очень далеко друг от друга (скажем, в пределах одного города), можно проложить собственные линии связи между подразделениями (естественно, это стоит очень дорого). Но чаще целесообразно арендовать имеющиеся линии связи у поставщиков телекоммуникационных услуг (в нашей стране это -- Спринт, Роспак, Роснет, Совам - телепорт, Голден Лайн и др.). При этом требуется проложить кабель только от каждого подразделения предприятия до ближайшего к этому подразделению узла сети поставщика телекоммуникационных услуг. Если объем данных, передаваемых и принимаемых подразделением предприятия, незначителен, то с узлом сети поставщика телекоммуникационных услуг можно связываться по телефонным линиям с помощью модема.

В принципе, можно не связываться с поставщиками телекоммуникационных услуг, а использовать в качестве транспорта между узлами распределенной сети InterNet. Но здесь возникают проблемы с безопасностью, пропускной способностью и надежностью такого соединения.

Естественно, во всех случаях для создания распределенной сети необходимо соответствующее оборудование (модемы, маршрутизаторы и др.). В нашей стране создание распределенных сетей весьма затруднено. Во-первых, большинство сколько-либо разветвленных сетей передачи данных в нашей стране -- это низкоскоростные аналоговые сети, малопригодные для передачи больших массивов. Во-вторых, прокладка кабелей связи очень дорого стоит и сталкивается с многочисленными бюрократическими препятствиями.

Для эффективной работы пользователей в компьютерной сети применяется вспомогательное программное обеспечение:

· Электронная почта - обеспечивает доставку писем (а часто и произвольных файлов, а также голосовых и факсимильных сообщений) от одних пользователей компьютерной сети другим, а иногда позволяет общаться и с удаленными пользователями по модему или через InterNet;

· Средства удаленного доступа - позволяют подключаться к компьютерной сети с помощью модема и работать на компьютере, как будто он непосредственно подключен в сеть;

· Средства групповой работы - позволяют совместно работать над документами, обеспечивают согласованность версий документов у разных пользователей, предоставляют средства для организации документооборота предприятия и т.д.;

· Программы резервирования - позволяют создавать резервные копии данных, хранящихся на компьютерах компьютерной сети, а при необходимости -- восстанавливать данные по их резервной копии;

· Средства управления локальной сетью - позволяют управлять ресурсами компьютерной сети с одного рабочего места.

2.3 Юридические и негативные аспекты компьютерных сетей

У Интернета нет собственника, так как он является разновидностью сети, которые имеют распространенную географическую принадлежность.

Интернет стал достоянием человечества.

Компьютерную сеть нельзя выключить целиком, поскольку сети не имеют единого внешнего управления.

В Интернете имеется много полезных и даже не нужных свойств, для заинтересованных лиц. Это, прежде всего, средство хранения и распространения, передачи информации. По маршруту транспортировки незакодированная информация может быть перехвачена, прочитана и переделана.

Интернет может связать каждый компьютер с любым другим, подключенным к Сети, так же, как и телефонная сеть. Если телефон имеет автоответчик, то он способен распространять информацию, записанную в него, любому кто позвонил. Сайты в Интернете распространяют информацию по такому же принципу: индивидуально по инициативе читателя.

Распространение информации по локальной сети имеет такую же природу, что и новости в социальной среде. Если к информации есть большой интерес, то она распространяется быстро и всевозможно, нет интереса -- нет распространения.

Чтение информации, полученной из Интернета или любой другой сети ЭВМ, относится, как правило, к непубличному воспроизведению текста или чего-либо другого. За распространение (разглашение), информации в Интернете, если это государственная или тайна, клевета, другие запрещённые законом к распространению сведения, вполне реальна юридическая ответственность по законам того места, откуда информация введена.

Компьютерная сеть предоставляет широкие технические возможности для общения. Кроме того, в ней сравнительно легко найти людей с похожими интересами и на разные взгляды. В принципе, общение в Сети начать проще, чем при личной встрече. Эти причины определяют создание и быстрое развитие веб-сообществ -- групп людей, имеющих общие интересы, общающиеся через Интернет. Похожие Интернет-сообщества постепенно начинают играть движимую роль в жизни всего общества.

Современная компьютерная сеть имеет также очень много социальных и культурных разделов. Она является удобной информационной глобальной средой общения.

С развитием популярности Компьютерной сети проявились и негативные аспекты его применения. К примеру, некоторые люди настолько увлекаются виртуальным пространством, что начинают предпочитать Интернет в реальности, проводя за компьютером до 15 часов в день. Такую подобную зависимость многие считают сходной с химической зависимостью вроде курения или наркомании. Выражение Интернет - зависимости звучит так: «Это навязчивое желание войти в Интернет, находясь в прямой линии, и неспособность (нежелание) выйти из Интернета». По данным различных исследований, Интернет - зависимыми сегодня являются около 10 % пользователей во всём мире. Российские психиатры считают, что сейчас в стране таковых 4-6 %.

Во многих странах существуют серьёзные и постоянные ограничения на функционирование сети, то есть на международном уровне осуществляется запрет на доступ к отдельным незарегистрированным сайтам (СМИ, аналитическим, порнографическим) или всей сети.

Поскольку в компьютерных сетях присутствуют информационные ресурсы, которые бывают неудобны для некоторых стран, то последние пытаются декларировать компьютерную сеть (а это информационная среда, как и телефонная сеть, или просто бумага) как средство массовой информации, со всеми вытекающими ограничениями. Но встречается и государственная монополия на само подключение к сети.

Поскольку компьютерная сеть всегда развивалась стихийно и только на этапе превращения его в Интернет (глобальную сеть) правительства стали проявлять всё возрастающий интерес к его функционированию, возможности цензуры ограничены, так как сейчас уже ни одно государство в мире не решится полностью отключить внутренние сети от внешних. Это ограничивает и устраняет возможность цензуры. По признанию одного из отцов интернет: "Мы не смогли бы сделать ничего подобного, если бы это с самого начала находилось под контролем государства".

В то же время многие информационные ресурсы официально подвергают цензуре (модерации) публикуемую ими информацию в зависимости от настоящей политики и собственных внутренних правил и дел. Это не противоречит демократическим принципам свободы слова.

В апреле 2006 года компания «Google», наконец, открыла свой поисковый сайт на китайском языке. Однако по условиям соглашения и взаимодействия с китайским правительством, результаты поисков будут несколько ограничены и уменьшены в своих целях.

В период с 2005 по 2008 год, на Кубе Компьютерной сетью могли пользоваться только врачи, остальным гражданам это было запрещено на законодательном уровне.

2.4 Новые возможности компьютерных сетей

В документах 1998 года специалисты прогнозировали, что 4 миллиарда IP-адресов закончатся к 2018 году. В 2000-м говорили, что их хватит до 2013-го, в 2005-м стало очевидно, что до наступления первых проблем осталось два-три года.

Чтобы примерно представить, сколько приборов сейчас реально претендуют на IP-адреса, достаточно вспомнить, что в 1996 году в мире действовало 300 миллионов персональных компьютеров, в 2000-м эта цифра уже приблизилось к 600 млн., а к 2010 году прогнозируют цифру в 1,3 млрд. К ним стоит добавить серверы, а их также немало, сетевое оборудование, которое составляет физическую основу Интернета, КПК, сотовые телефоны и другие устройства с выходом в Сеть.

В целом, как показала практика, стоимость обработки данных в компьютерных сетях, за счет расширения возможностей обработки данных, лучшей загрузки ресурсов и повышения надежности функционирования системы, не менее чем в полтора раза ниже по сравнению с обработкой аналогичных данных на автономных компьютерах.

При объединении компьютеров в сеть система должна сохранять надежность, то есть отказ, какого - либо компьютера не должен приводить к остановке работы системы, и более того, должна обеспечиваться передача функций отказавшего компьютера на другой компьютер сети.

В 2004 году в мире было зарегистрировано 63 миллиона доменных имен.

В 2002 году компания LG представила общественности первый холодильник с выходом в Интернет. В 2005 году его уже можно купить в России. Из информации журнал « Домашний компьютер»12.2005. стр.92

В популярной прессе упоминается, что разрядности IPv6 хватит более чем на 1000 адресов на каждый квадратный метр поверхности нашей планеты. Наши собственные вычисления показывают, что это цифра занижена на несколько порядков. Площадь поверхности Земли к слову, -- 510 073 млн. км².

23 мая 2007 года суд города Новосибирска запретил сети Academ.org («Первая Миля») пускать своих пользователей на экстремистские ресурсы. Как отмечается в заявлении прокуратуры от 29 мая, ею «предприняты некоторые меры, позволяющие ограничить и удалить доступ пользователей к Интернет-ресурсам, имеющие признаки экстремизма». Совместно с областным управлением ФСБ прокуроры проверено четыре районных провайдеров: «Первая Миля», «Академтелеком», «Полимэкс плюс» и «СибирьТелеком» на осуществление доступа к экстремистским ресурсам.

Бурное развитие компьютерных сетей и подключение все большего числа персонального компьютера к сетям привело в последние десятилетия к формированию основ концепции сетевого компьютера.

Глава 3. Сетевые устройства и средства коммуникаций

Для объединения компьютеров в локальную четь требуется вставить в каждый подключаемый к сети компьютер сетевой контроллер, который позволяет компьютеру получать информацию из локальной сети и передавать данные в сеть, а также соединить компьютеры кабелями, по которым происходит передача данных между компьютерами, а также другими подключенными к сети устройствами (принтерами, сканерами и т.д.). В некоторых типах сетей кабели соединяют компьютеры непосредственно, в других соединение кабелей осуществляется через специальные устройства - концентраторы (или хабы), коммутаторы и др. В небольших сетях обычно компьютеры сети соединяются кабелями с концентратором, который и передает сигналы от одних подключенных к нему компьютеров к другим.