В компьютерных сетях с течением времени лидировать стала технология какая
Однако и "дружественный" интерфейс , и сетевые функции появились у операционных систем персональных компьютеров не сразу. Первая версия наиболее популярной операционной системы раннего этапа развития персональных компьютеров — MS-DOS компании Microsoft — не предоставляла таких возможностей. Недостающие функции для MS-DOS и подобных ей ОС компенсировались внешними программами, предоставлявшими пользователю удобный графический интерфейс (например, Norton Commander ) или средства тонкого управления дисками (например, PC Tools ). Наибольшее влияние на развитие программного обеспечения для персональных компьютеров оказала операционная среда Windows компании Microsoft, представлявшая собой надстройку над MS-DOS .
Вместе с версией MS-DOS 3.1 в 1984 году компания Microsoft выпустила продукт Microsoft Networks , который обычно называют MS-NET . Некоторые концепции, заложенные в MS-NET , такие как введение в структуру базовых сетевых компонентов — редиректора и сетевого сервера, успешно перешли в более поздние сетевые продукты Microsoft: LAN Manager , Windows for Workgroups , а затем и в Windows NT .
Иной путь выбрали разработчики Novell. Они изначально сделали ставку на создание операционной системы со встроенными сетевыми функциями и добились на этом пути больших успехов. Сетевые операционные системы NetWare производства Novell на долгое время стали эталоном производительности, надежности и защищенности для локальных сетей.
В 1987 г. в результате совместных усилий Microsoft и IBM появилась первая многозадачная операционная система для персональных компьютеров с процессором Intel 80286 , в полной мере использующая возможности защищенного режима — OS/2 .
Сетевые разработки компаний Microsoft и IBM привели к появлению NetBIOS — очень популярного транспортного протокола и одновременно интерфейса прикладного программирования для локальных сетей, нашедшего применение практически во всех сетевых операционных системах для персональных компьютеров. Этот протокол и сегодня применяется для создания небольших локальных сетей.
Не очень удачная судьба OS/2 не позволила системам LAN Manager и LAN Server захватить заметную долю рынка, но принципы работы этих сетевых систем во многом нашли отражение в более успешной Microsoft Windows NT , содержащей встроенные сетевые компоненты (некоторые из них имеют приставку LM — от LAN Manager ).
На персональные компьютеры устанавливались специально для них разработанные операционные системы, подобные MS-DOS , NetWare и OS/2 , а также адаптировались существующие ОС. Появление процессоров Intel 80286 и особенно 80386 с поддержкой мультипрограммирования позволило перенести на платформу персональных компьютеров ОС Unix . Наиболее известной системой этого типа была версия Unix компании Santa Cruz Operation ( SCO Unix ).
В 90-е годы практически все операционные системы, занимающие заметное место на рынке, стали сетевыми. Сетевые функции сегодня встраиваются в ядро ОС и являются его неотъемлемой частью. Операционные системы получили средства для работы со всеми основными технологиями локальных ( Ethernet , Fast Ethernet , Gigabit Ethernet , Token Ring , FDDI , ATM ) и глобальных ( X.25 , frame relay , ISDN , ATM ) сетей, а также средства для создания составных сетей ( IP , IPX , AppleTalk , RIP , OSPF , NLSP ). В операционных системах используются средства мультиплексирования нескольких стеков протоколов , что позволяет компьютерам поддерживать сетевую работу с разнородными клиентами и серверами. Появились специализированные ОС, предназначенные исключительно для выполнения коммуникационных задач. Например, сетевая операционная система IOS компании Cisco Systems, работающая в маршрутизаторах, организует в мультипрограммном режиме выполнение набора программ, каждая из которых реализует один из коммуникационных протоколов .
Во второй половине 90-х годов все производители операционных систем резко усилили поддержку средств работы с Internet (кроме производителей Unix -систем, в которых эта поддержка всегда была существенной). Кроме самого стека TCP/IP в комплект поставки начали включать утилиты, реализующие такие популярные сервисы Internet как telnet , ftp , DNS и Web . Влияние Internet проявилось и в том, что компьютер превратился из вычислительного устройства в средство коммуникаций с развитыми вычислительными возможностями.
На современном этапе развития операционных систем на передний план вышли средства обеспечения безопасности . Это обусловлено возросшей ценностью информации, обрабатываемой компьютерами, а также повышенным уровнем риска, связанного с передачей данных по сетям, особенно по общедоступным, таким как Internet . Многие операционные системы обладают сегодня развитыми средствами защиты информации , основанными на шифровании данных , аутентификации и авторизации .
Современным операционным системам присуща многоплатформенность , то есть способность работать на компьютерах различного типа. Многие операционные системы имеют специальные версии для поддержки кластерных архитектур, обеспечивающих высокую производительность и отказоустойчивость . Исключение пока составляет ОС NetWare , все версии которой разработаны для платформы Intel , а реализация функций NetWare в виде оболочки для других ОС, например NetWare for AIX , успеха не имела.
В последние годы получила дальнейшее развитие тенденция повышения удобства работы с компьютером. Эффективность работы пользователя становится основным фактором, определяющим эффективность вычислительной системы в целом. Усилия человека не должны тратиться на настройку параметров вычислительного процесса, как это происходило в ОС предыдущих поколений. Например, в системах пакетной обработки для мэйнфреймов каждый пользователь должен был с помощью языка управления заданиями определить большое количество параметров, относящихся к организации вычислительных процессов в компьютере. Так, для системы OS/360 язык управления заданиями JCL предусматривал возможность определения пользователем более 40 параметров, среди которых были приоритет задания, требования к основной памяти, предельное время выполнения задания, перечень используемых устройств ввода-вывода и режимы их работы.
Современная операционная система берет на себя выбор параметров операционной среды , с помощью различных адаптивных алгоритмов . Например, тайм-ауты в коммуникационных протоколах часто определяются в зависимости от условий работы сети. Распределение оперативной памяти между процессами осуществляется автоматически с помощью механизмов виртуальной памяти в зависимости от активности этих процессов и информации о частоте использования ими той или иной страницы. Мгновенные приоритеты процессов определяются динамически в зависимости от предыстории, включающей, например, время нахождения процесса в очереди, процент использования выделенного кванта времени, интенсивность ввода-вывода и т. п. Даже в процессе установки большинство ОС предлагают режим выбора параметров по умолчанию, который гарантирует пусть не оптимальное, но всегда приемлемое качество работы систем.
Постоянно повышается удобство интерактивной работы с компьютером путем включения в операционную систему развитых графических интерфейсов, использующих наряду с графикой звук и видео. Это особенно важно для превращения компьютера в терминал новой общедоступной сети, которой постепенно становится Internet , так как для массового пользователя терминал должен быть по простоте использования подобен телефонному аппарату. Пользовательский интерфейс операционной системы становится все более интеллектуальным, он направляет действия человека в типовых ситуациях и выполняет многие задачи автоматически.
Уровень удобства в работе с ресурсами, которые сегодня предоставляют пользователям, администраторам и разработчикам приложений операционные системы изолированных компьютеров, для сетевых операционных систем является только заманчивой перспективой. Пока же пользователи и администраторы сети тратят значительное время на попытки выяснить, где находится тот или иной ресурс , а разработчики сетевых приложений прилагают много усилий для определения местоположения данных и программных модулей в сети. Операционные системы будущего должны обеспечить высокий уровень прозрачности сетевых ресурсов, взяв на себя задачу организации распределенных вычислений , превратив сеть в виртуальный компьютер . Именно такой смысл вкладывают в лаконичный лозунг " Сеть — это компьютер " специалисты компании Sun , но чтобы претворить лозунг в жизнь, разработчикам операционных систем предстоит пройти еще долгий путь .
Компьютерная сеть (Computer Network) – это система компьютеров, связанных каналами передачи информации; программно-аппаратный комплекс, обеспечивающий автоматизированный обмен данными между компьютерами по каналам связи. Компьютерную сеть называют телекоммуникационной сетью, а процесс обмена информации по такой сети называют телекоммуникацией(от греч. "tele"- вдаль, далеко и лат. "communicatio" - связь).
Под линией связи обычно понимают совокупность технических устройств, и физической среды, обеспечивающих передачу сигналов от передатчика к приемнику. В реальной жизни примерами линий связи могут служить участки кабеля и усилители, обеспечивающие передачу сигналов между коммутаторами телефонной сети. На основе линий связи строятся каналы связи.
Каналом связи обычно называют систему технических устройств и линий связи, обеспечивающую передачу информации между абонентами. Соотношение между понятиями "канал" и "линия" описывается следующим образом: канал связи может включать в себя несколько разнородных линий связи, а одна линия связи может использоваться несколькими каналами.
По типу сетевой топологии
К локальным сетям (Local Area Network, LAN) обычно относят сети, компьютеры которых сосредоточены на относительно небольших территориях (как правило, в радиусе до 1-2 км). Классическим примером локальных сетей является сеть одного предприятия, расположенного в одном или нескольких стоящих рядом зданиях. Небольшой размер локальных сетей позволяет использовать для их построения достаточно дорогие и высококачественные технологии, что обеспечивает высокую скорость обмена информацией между компьютерами.
- одноранговая сеть
- сеть с выделенным сервером
Глобальные сети (Wide Area Network, WAN) – это сети, предназначенные для объединения отдельных компьютеров и локальных сетей, расположенных на значительном удалении (сотни и тысячи километров) друг от друга. Поскольку организация специализированных высококачественных каналов связи большой протяженности является достаточно дорогой, то в глобальных сетях нередко используются уже существующие и изначально не предназначенные для построения компьютерных сетей линии (например, телефонные или телеграфные). В связи с этим скорость передачи данных в таких сетях существенно ниже, чем в локальных.
В глобальных сетях для передачи информации применяются следующие виды коммутации:
Большой интерес представляет глобальная информационная сеть Интернет.
Интернет объединяет множество различных компьютерных сетей (локальных, корпоративных, глобальных) и отдельных компьютеров, которые обмениваются между собой информацией по каналам общественных телекоммуникаций.
В настоящее время в Интернете существует достаточно большое количество сервисов, обеспечивающих работу со всем спектром ресурсов. Наиболее известными среди них являются:
Запись адреса электронной почты строится по определенной форме и состоит из двух частей:
Имя_пользователя, чаще всего, имеет произвольный характер и задается самим пользователем.
Имя_сервера жестко связано с выбором пользователем сервера, на котором он разместил свой почтовый ящик.
Условное разделение адресов электронной почты:
У каждой сетевой службы должен быть свой протокол. Он определяет порядок взаимодействия клиентской и серверной программ. От него зависит, что может запросить та или иная сторона, а что — не может; на что может ответить сторона, а на что — не должна. Он же определяет, в какой форме должен быть сделан запрос и как должен быть представлен ответ.
Кроме того, электронная почта позволяет:
Телеконференция - это форум, где проводятся дискуссии по отдельной теме.
Телеконференция осуществляется на базе программно-технической среды, которая обеспечивает взаимодействие пользователей. Основным достоинством телеконференций является возможность получения практически любой информации в достаточно короткие сроки.
Три типа телеконференций
Всё обеспечение сети разделяют на два вида:
1.Аппаратное – оборудование, которое обеспечивает существование и функционирование сети
2.Программное – программы необходимые для работы в сети
Чтобы сеть функционировала нужны сервера, компьютеры абонентов, устройства для объединения компьютеров в сети и линии связи между ними.
Компьютер-сервер – это высокопроизводительный компьютер, который постоянно подключён к сети и имеет бесперебойное электропитание, при этом он занимается постоянным приёмом/передачей информации по сети и обеспечивает предоставление информационных услуг в сети.
Компьютер-терминал – это наш домашний компьютер, через который мы выходим в интернет для получения и передачи информации.
Чтобы выйти в интернет не достаточно одного компьютера, ещё для этого необходим модем.
Модем – название произошло от слов модулятор/демодулятор. Модуляция – это преобразование информации из дискретной цифровой формы в аналоговую при передаче информации в сеть, демодуляция – наоборот. Информация в ЭВМ имеет дискретную двоичную форму, а линии телефонной связи, через которые выходим в интернет передают аналоговый – непрерывный сигнал, вот для того чтобы преобразовывать сигнал из одного вида в другой и нужен модем.
Модем (модулятор/демодулятор) — устройство для преобразования физической формы представления информации из компьютерного стандарта в стандарт телефонной связи и обратно.
До развития интернета самыми популярными были модемы для коммутируемых телефонных линий или как их ещё называли dial-up модемы, которые издавали шипяще-звинящие звуки в момент подключения к сети и обеспечивали скорость передачи до 8 килобит в секунду.
На скорость работы таких модемов влияла их скорость, измеряющаяся в бодах.
Бод — единица скорости передачи сигнала, измеряемая числом дискретных переходов или событий в секунду. Бод используется как единица измерения при обозначении скорости модемов для коммутируемых телефонных линий, выражающая число изменений состояния канала связи в секунду (для модема – действительную частоту несущей при передаче данных).
Названа в честь Эмиля Бодо, изобретателя кода Бодо — кодировки символов для телетайпов.
Иногда ошибочно считают, что бод — это количество бит, переданное в секунду. Но это верно лишь для двоичного кодирования. Например, в современных модемах используется квадратурная амплитудная манипуляция, и одним изменением уровня сигнала может кодироваться несколько (до 16) бит информации.
Например, при символьной скорости 2400 бод скорость передачи может составлять 9600 бит/c благодаря тому, что в каждом временном интервале передаётся 4 бита.
Кроме этого, бодами выражают полную ёмкость канала, включая служебные символы (биты), если они есть. Эффективная же скорость канала выражается другими единицами, например битами в секунду (бит/c, bps).
В высокоскоростных модемах один символ несёт несколько битов. Например, модемы V.22bis и V.32 передают 4 бита на 1 символ, V.32bis – 6 битов, а V.34 – 9.
До появления DSL модемов скорость интернета у обычных пользователей была не большой, но теперь с приходом технологий DSL и VPN скорость интернета ограничивается чаще только тарифным планом провайдера.
Также необходимым наличием, в случае подключения к интернету по выделенному каналу связи или с помощью DSL модема необходима сетевая карта.
Сетевая карта (сетевая плата или Ethernet-адаптер или NIC – network interface card) – периферийное устройство, позволяющее компьютеру взаимодействовать с другими устройствами сети.
Существует 4 основных вида линий (каналов) связи:
1. Телефонные линии
2. Электрическая кабельная сеть
3. Оптоволоконная кабельная сеть
4. Радиосвязь (радиорелейные линии, спутники)
Все эти каналы связи различаются по пропускной способности, помехоустойчивости, стоимости.
Самый дешёвые – телефонные, т.к. их уже протянули и они используются и для обычных телефонов, самые дорогие – оптоволоконные.
Помехоустойчивые – оптоволоконные, неустойчивые – радиосвязь.
Пропускная способность — это максимальная скорость передачи информации по каналу. Измеряется в Кбит/с или Мбит/с.
Примерная оценка пропускной способности телефонных линий около 50Мбит/с, у оптоволоконных и радиосвязи до 1Гбит/с.
Основным ПО для функционирования сетей являются сетевые операционные системы на серверах: Windows Server, FreeBSD, различные версии Linux и другие.
ПО делится на два вида:
Базовое — обеспечивает поддержку работы сети по протоколу TCP/IP.
Прикладное — обеспечивает работу служб интернета — WWW, почта и другие.
Основная технология работы сети – клиент-сервер – программа-клиент на компьютере абонента сети формирует запросы, а сервер обрабатывает эти запросы.
Интернет — это всемирная система компьютерных сетей, объединённых на базе общего протокола TCP/IP, также её именуют WWW – World Wide Web – всемирная паутина или всемирная информационная сеть.
Всемирная сеть состоит из сети документов, ещё их называют веб-страницами, связанных между собой гиперссылками.
Гиперссылка (гипертекст) — это слово или участок текста, который выделен каким-либо цветом и щелчок по которому позволит перейти на другую веб-страницу или веб-сайт.
Гиперссылка, связанная с другой страницей образует гиперсвязь. Если гиперсвязь осуществляется между мультимедиа документами, то она образует систему — гипермедиа.
Веб-страницы хранятся на веб-сервере, а если страницы находятся в одном домене, то все вместе они составляют веб-сайт.
Для просмотра веб-документов в сети Интернет необходима клиент-программа — браузер.
Практически все услуги Internet построены на принципе клиент-сервер. Вся информация в Интернет хранится на серверах. Обмен информацией между серверами сети осуществляется по высокоскоростным каналам связи или магистралям.
К таким магистралям относятся: выделенные телефонные аналоговые и цифровые линии, оптические каналы связи и радиоканалы, в том числе спутниковые линии связи. Серверы, объединенные высокоскоростными магистралями, составляют базовую часть Интернет.
Отдельные пользователи подключаются к сети через компьютеры местных поставщиков услуг Интернета, Internet - провайдеров (Internet Service Provider - ISP), которые имеют постоянное подключение к Интернет. Региональный провайдер, подключается к более крупному провайдеру национального масштаба, имеющего узлы в различных городах страны.
Сети национальных провайдеров объединяются в сети транснациональных провайдеров или провайдеров первого уровня. Объединенные сети провайдеров первого уровня составляют глобальную сеть Internet.
Услуги, которые могут быть предоставлены пользователям в Интернет:
- электронная почта E-mail;
- компьютерная телефония;
- передача файлов FTP;
- терминальный доступ для интерактивной работы на удаленном компьютере TELNET;
- глобальная система телеконференций USENET;
- справочные службы;
- доступ к информационным ресурсам и средства поиска информации в Интернете.
Кроме того, Интернет - это мощное средство ведения электронного бизнеса и дистанционного (интерактивного или он-лайн) обучения.
· В 1969 году в США Агентством передовых исследовательских проектов (ARPA) была создана первая компьютерная сеть с маршрутизацией пакетов данных, ставшая прообразом сети Интернет. ARPANET стала первой компьютерной сетью, функционирующей в масштабах страны. С помощью сети осуществлялся обмен данными между различными научно-исследовательскими лабораториями (первоначально в пределах США, в 1973 к сети подключились научные учреждения Великобритании и Норвегии). Узлы этой сети соединялись между собой с помощью выделенных для этого телефонных линий и модемов.
· В 1970 году была создана компьютерная сеть Гавайского университета. ALOHA (в переводе с гавайского «Привет») стала первой пакетной радиосетью; инновации, использованные при ее создании, привлекли внимание различных исследователей. В 1972 году ALOHA была подключена к ARPANET, это был первый случай включения одной сети в состав другой. Многие принципы сети ALOHA в дальнейшем были использованы при создании различных сетевых технологий (EtherNet, Wi-Fi, GSM).
· UUCP (Unix-to-Unix CoPy) — сетевой протокол для передачи данных между компьютерами с операционной системой на базе Unix. Компьютеры соединялись напрямую с помощью модемов, имелась возможность передачи файлов «транзитом» через ряд других компьютеров. Широкое применение UUCP получил для передачи электронной почты и Usenet-новостей в период, предшествовавший широкому распространению TCP/IP. Позднее были созданы варианты UUCP для операционных систем MS-DOS и OS/2.
· В 1980 году был официально представлен EtherNet — самый распространенный стандарт локальных вычислительных сетей, основанный на принципах пакетной передачи данных. Первоначально физической средой передачи был коаксиальный кабель, максимальная скорость передачи данных составляла 10 Мбит в секунду.
· В 1981 году была создана первая полностью автоматическая сотовая сеть. NMT была аналоговой и потому относилась к сетям первого поколения (данные передавались без шифрования, разговор можно было подслушать с помощью радиоприемника, настроенного на определенную частоту). Особенностью сети были большие размеры сот (радиусом до 100 км) и низкая помехоустойчивость.
· Сеть BITNET была основана в 1981 году как соединение между Нью-Йоркским городским университетом и Йельским университетом. В том же году BITNET был соединен шлюзом с сетями UUCP. B 1984 году был основан Сетевой информационный центр (BITNIC), тогда же была обеспечена связь с Римом и шлюзы в сети ARPANET, NSFNet, CSNET и NetNorth. К 1988 году сеть насчитывала 2211 узлов. С 1989 протоколы BITNET работают поверх протоколов TCP/IP, что привело к полному слиянию Интернета и BITNET. Сеть функционирует и поныне, с ее помощью многие университеты мира получают доступ к уникальным суперкомпьютерным центрам.
· В 1982 году была создана первая международная UUCP-сеть, известная как EUNet. Сеть объединяла Unix-пользователей 4 европейских стран (Великобритании, Нидерландов, Дании и Швеции).
· В начале 1980-х гг. Национальный фонд науки США (NSF) начал разработку новой межуниверситетской сети, способной предоставить доступ различных научных учреждений страны к суперкомпьютерным центрам. В 1984 году сеть NSFNet, построенная по протоколу TCP/IP, соединила Национальный центр суперкомпьютерных приложений при Университете штата Иллинойс и Центр теории Корнельского университета. Сеть была построена на принципах ARPANET, но имела гораздо большую пропускную способность (56 Кбит/с), чем ARPANET.
· Сетевой протокол FTP (File Transfer Protocol, буквально «протокол передачи файлов») позволяет подключаться к серверам FTP, просматривать содержимое каталогов и загружать файлы с сервера или на сервер. Несмотря на множество недостатков (при передаче данных используется слишком много вспомогательных команд; нет проверки ошибок; нет шифрования паролей) протокол до сих пор активно используется в Интернете и локальных сетях.
· Рождением сети Интернет можно считать момент, когда научная межуниверситетская сеть NSFNet была объединена с различными региональными сетями через протокол TCP/IP. В 1986 году NSFNet предоставила доступ к пяти суперкомпьютерным центрам, скорость передачи данных составляла 56 Кбит/с. Таким образом, под Интернетом подразумевается множество сетей, объединенных через семейство протоколов TCP/IP, а также с помощью системы доменных имен. Позднее появился ряд организаций, отвечающих за совместную работу объединившихся сетей. В течение 1986 года к NSFNet подключились около 10 тысяч компьютеров.
· В 1988 году появляются первые модемы семейства xDSL, позволяющие реализовать широкополосной доступ (свыше 128 Кбит/с) к Интернету и локальным сетям с помощью обычного телефонного провода. Впоследствии, наибольшее распространение получила технология ADSL, позволяющая передавать данные со скоростью до 8 Мбит/с к абоненту и до 1 Мбит/с от абонента; при этом пользователь может использовать и обычный телефон на том же проводе.
· В 1989 году начал функционировать первый интернет-провайдер, «The World», предоставлявший коммерческий доступ к NSFNet любым физическим и юридическим лицам с помощью модемного соединения. Полностью коммерческим (весь трафик стал передаваться через серверы магистральных провайдеров) Интернет стал только в 1995. С этого времени начинается повсеместное использование Интернета.
· Самый популярный ныне стандарт сотовой связи появился в 1990 году. Стандарт был разработан под эгидой Европейского института стандартизации электросвязи. Первая GSM-сеть была построена в 1991 в Финляндии компанией Radiolinja на базе оборудования компании Nokia. GSM — сотовая сеть второго поколения, цифровая, использует метод шифрования с открытым ключом.
· В 1990 году была представлена система гипертекстовых документов, известная как World Wide Web («Всемирная Паутина», сокращенно WWW). Система была разработана Тим Бернерс-Ли и стала основополагающим элементом Интернета. Поскольку HTML был создан только спустя три года, первоначально языком разметки WWW был SGML.
· В 1990 году начала функционировать первая советская компьютерная сеть на базе протокола UUCP, объединившая ряд советских научных учреждений. Релком использовалась почти исключительно для передачи электронной почты.
· В 1993 году был написан язык разметки гипертекстовых документов HTML, предназначавшийся для обмена научной информацией. От своих предшественников он отличался, с одной стороны, удивительной простотой, с другой стороны, широкими возможностями в определенных пределах. В то время никто и подумать не мог о том, что этот язык станет фактически стандартным языком Интернета. Несмотря на развитие различных интернет-технологий, таких как Java и Flash, HTML остается основополагающим языком Интернета.
· Разработки систем спутниковой навигации велись практически с конца Второй мировой войны, но формально об их готовности к использованию было объявлено в 1993 — ими стали российский ГЛОНАСС и американский NAVSTAR (он же GPS). При этом GPS была полностью реализована только в 1995 году (24 спутника); полноценное развертывание ГЛОНАСС планируется лишь к 2010 (на 2006 — 17 спутников при необходимых 24).
· В 1993 году впервые была реализована возможность передачи голоса цифровыми пакетами по сети (такая технология называется также VoIP — Voice-over-IP. Частным случаем такой технологии является передача телефонных разговоров через Интернет-трафик (IP-телефония). Разговор, как правило, осуществляется с помощью наушников и микрофона, подключенных к компьютеру. К 1996 году IP-телефония настолько распространилась, что телефонные компании США обратились к конгрессу США с просьбой запретить такой вид соединения, что, впрочем не имело успеха.
· В 1995 году появилась первая сотовая сеть с использованием новой технологии CDMA. CDMA — способ разделения каналов связи путем присвоения каждому пользователю особого кода. Таким образом, каждый пользователь использует весь диапазон возможных частот и все время, что позволяет существенно увеличить скорость передачи данных. Стандарт CDMA описывает только способ передачи данных, в отличие от GSM, в котором подробно описана вся инфраструктура сети.
· В 1995 году был принят стандарт 100-мегабитной сети Fast EtherNet (IEEE 802.3u). На сегодняшний день это наиболее распространенный способ построения локальных вычислительных сетей. В наиболее популярной модификации — 100BASE-TX — задействован кабель типа «витая пара» категории 5, в котором фактически используются 2 пары проводников.
· В 1995 году был официально представлен язык PHP — самый популярный ныне язык программирования, предназначенный для создания динамических web-страниц. Построенный на базе языка Си и элементах Perl, PHP, как и другие скриптовые языки, встраивается непосредственно в НTML-код. Широкому распространению языка способствовала максимальная открытость и широкие возможности по подключению различных модулей собственной разработки.
· В 1995 году в США были представлены телевизионные сети (как проводные, так и беспроводные) высокой четкости. Главная особенность HDTV (High Definition TV, телевидение высокой четкости) — показ телепередач и видео со значительно большим разрешением: 1920 на 1080 пикселей против 720 на 576 пикселей у прежних PAL и SECAM.
· В 1996 году некоммерческой организацией «Интернет2», объединяющей 207 американских университетов, была запущена экспериментальная высокоскоростная сеть Абилин (Abilene Network), которую часто называют «Интернет2» по названию организации, в рамках которой она существует. В сети Абилин активно используются новейшие передовые сетевые приложения и технологии, с помощью которых предполагается создание «Интернета будущего».
· В 1997 году был официально представлен беспроводной стандарт построения локальных сетей IEEE 802.11, известный как Wi-Fi (от английского Wireless Fidelity — «беспроводная надежность»). К середине 2000-х гг. IEEE 802.11 и его модификации (IEEE 802.11b, 802.11g) стал самым распространенным стандартом для беспроводных решений; его наличие стало обязательным для большинства ноутбуков, КПК и других мобильных устройств.
· В мае 1998 года была опубликована первая редакция WAP (Wireless Application Protocol — «протокол беспроводного доступа») — протокола доступа к ресурсам сети Интернет посредством мобильного телефона без помощи компьютера (модема). Задача WAP — обеспечить просмотр интернет-страниц с помощью ограниченного в размерах дисплея мобильного телефона и в условиях низкой пропускной способности сети; в остальном он использует те же технологии, что и стандартные интернет-протоколы. Для создания WAP-страниц используется специальный язык WML (аналог HTML), для их просмотра необходим WAP-браузер.
· Дальнейшее развитие стандарта EtherNet привело к появлению Gigabit EtherNet (также GbE) c пропускной способностью 1 Гбит/с, который был стандартизирован в июне 1998 года как IEEE 802.3z. Первым массовым компьютером с сетевым адаптером данного стандарта стал выпущенный в 2000 году Power Mac G4 от компании Apple.
· В 1998 году была запущена спутниковая сеть Iridium, покрывающая абсолютно всю территорию Земли, включая океаны и полярные области. Орбитальная группировка сети состоит из 66 активных спутников. Сеть предназначена для телефонных разговоров и передачи данных с максимальной пропускной способностью 10 Кбит/с.
· В 2001 году был представлен новый протокол широкополосной радиосвязи IEEE 802.16, также известный как WiMax. Главными преимуществами нового протокола в сравнении Wi-Fi являются значительно больший радиус действия (до 10 км) и значительно большая пропускная способность (до 10 Мбит/с).
· В 2003 году была представлена технология EDGE (известна также как EGPRS), которая является развитием технологии GPRS. EDGE позволяет значительно расширить возможности сотовых GSM-сетей, обеспечивая передачу данных со скоростью до 474 Кбит/с в режиме пакетной коммутации и соответствуя, таким образом, требованиям, предъявляемым к сотовым сетям третьего поколения.
· В 2003 году была представлена технология EDGE (известна также как EGPRS), которая является развитием технологии GPRS. EDGE позволяет значительно расширить возможности сотовых GSM-сетей, обеспечивая передачу данных со скоростью до 474 Кбит/с в режиме пакетной коммутации и соответствуя, таким образом, требованиям, предъявляемым к сотовым сетям третьего поколения.
Хотя теоретические работы по созданию концепций сетевого взаимодействия велись почти с момента появления вычислительных машин, значимые практические результаты по объединению компьютеров в сети были получены лишь в конце 60-х, когда с помощью глобальных связей и техники коммутации пакетов удалось реализовать взаимодействие машин класса мэйнфреймов и суперкомпьютеров (рис.1.4). Эти дорогостоящие компьютеры хранили уникальные данные и программы, обмен которыми позволил повысить эффективность их использования.
Но еще до реализации связей " компьютер - компьютер ", была решена более простая задача — организация связи " удаленный терминал - компьютер ". Терминалы, находящиеся от компьютера на расстоянии многих сотен, а то и тысяч километров, соединялись с компьютерами через телефонные сети с помощью модемов. Такие сети позволяли многочисленным пользователям получать удаленный доступ к разделяемым ресурсам нескольких мощных компьютеров класса супер-ЭВМ .
И только потом были разработаны средства обмена данными между компьютерами в автоматическом режиме. На основе этого механизма в первых сетях были реализованы службы обмена файлами, синхронизации баз данных, электронной почты и другие, ставшие теперь традиционными, сетевые службы .
В 1969 году министерство обороны США инициировало работы по объединению в общую сеть суперкомпьютеров оборонных и научно-исследовательских центров. Эта сеть , получившая название ARPANET послужила отправной точкой для создания первой и самой известной ныне глобальной сети — Internet . Сеть ARPANET объединяла компьютеры разных типов, работавшие под управлением различных ОС с дополнительными модулями, реализующими коммуникационные протоколы , общие для всех компьютеров сети. Такие ОС можно считать первыми сетевыми операционными системами .
Сетевые ОС в отличие от многотерминальных позволяли не только рассредоточить пользователей, но и организовать распределенное 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 по сети 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.
В 1974 году компания IBM объявила о создании собственной сетевой архитектуры для своих мэйнфреймов , получившей название SNA (System Network Architecture , системная сетевая архитектура). В это же время в Европе активно велись работы по созданию и стандартизации сетей X.25 .
Таким образом, хронологически первыми появились глобальные сети ( Wide Area Networks, 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 и концепции современных вычислительных сетей, такие, например, как многоуровневое построение коммуникационных протоколов , технология коммутации пакетов и маршрутизация пакетов в составных сетях .
Наследие телефонных сетей
Глобальные компьютерные сети очень многое унаследовали от других, гораздо более старых и глобальных сетей — телефонных.
Главным результатом создания первых глобальных компьютерных сетей был отказ от принципа коммутации каналов , на протяжении многих десятков лет успешно использовавшегося в телефонных сетях .
Выделяемый на все время сеанса связи составной канал с постоянной скоростью не мог эффективно использоваться пульсирующим трафиком компьютерных данных, у которого периоды интенсивного обмена чередуются с продолжительными паузами. Эксперименты и математическое моделирование показали, что пульсирующий и в значительной степени не чувствительный к задержкам компьютерный трафик гораздо эффективней передается по сетям, использующим принцип коммутации пакетов , когда данные разделяются на небольшие порции, которые самостоятельно перемещаются по сети за счет встраивания адреса конечного узла в заголовок пакета.
Так как прокладка высококачественных линий связи на большие расстояния обходится очень дорого, 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 килобит 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 X.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.
Развитие технологии глобальных компьютерных сетей во многом определялось прогрессом телефонных сетей . С конца 60-х годов в телефонных сетях все чаще стала применяться передача голоса в цифровой форме, что привело к появлению высокоскоростных цифровых каналов, соединяющих АТС и позволяющих одновременно передавать десятки и сотни разговоров. Была разработана специальная технология плезиохронной цифровой иерархии ( Plesiochronous Digital Hierarchy , PDH ), предназначенная для создания так называемых первичных, или опорных, сетей. Такие сети не предоставляют услуг конечным пользователям, они являются фундаментом, на котором строятся скоростные цифровые каналы " точка-точка ", соединяющие оборудование другой (так называемой наложенной) сети, которая уже работает на конечного пользователя.
Первоначально технология PDH , поддерживающая скорости до 140 Мбит/с, была внутренней технологией телефонных компаний. Однако со временем эти компании стали сдавать часть своих каналов PDH в аренду предприятиям, которые использовали их для создания собственных телефонных и глобальных компьютерных сетей .
Появившаяся в конце 80-х годов технология синхронной цифровой иерархии ( Synchronous Digital Hierarchy , SDH ) расширила диапазон скоростей цифровых каналов до 10 Гбит/c, а технология спектрального мультиплексирования DWDM (Dense Wave Division Multiplexing ) — до сотен гигабит и даже нескольких терабит в секунду.
Сегодня 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.
Ethernet — это самая распространённая технология локальных сетей в мире. Сотни миллионов устройств и высокий спрос на поддержку Ethernet-систем говорят о том, что изобретение 43-летней давности прочно закрепилось и никуда не исчезнет в ближайшее время.
В ходе развития компьютерной техники Ethernet постоянно «переизобретали», добавляли новые возможности и сделали общепринятой сетевой технологией. В этом материале мы затронем тему эволюции Ethernet — от изобретения до превращения в стандарт международного уровня и основу огромного количества сетей.
/ фото Magnus CC
С момента изобретения телеграфа прошёл огромный срок по современным меркам мира технологий, но быстрое развитие сетевой передачи информации началось лишь 40 лет назад. Цифровые коммуникации кажутся нам новой идеей, но принципы остаются прежними.
От Сэмюэля Морзе и Эмиля Бодо до Дональда Мюррея, телетайпов и конкуренции ASCII с EBCDIC — развитие базируется на выработке тех или иных стандартов и их постоянном пересмотре.
Привет, Боб!
Концепцию, являющуюся фундаментом Ethernet, предложил сотрудник исследовательского центра Xerox PARC Роберт Меткалф. Его задумка, в свою очередь, была основана на более ранней сетевой технологии — ALOHAnet, автором которой был Норман Абрамсон.
Боб адаптировал эту технологию для связи компьютеров и принтеров, которые находились в арсенале центра Xerox PARC. Первую экспериментальную сеть он назвал Alto Aloha Network, но в 1973 году изменил её название на Ethernet, чтобы подчеркнуть значительный прирост эффективности по сравнению с Aloha.
Далее последовали принцип listen before talk, поддержка доступа для нескольких станций и протокол CSMA/CD. Корпорация упустила возможность превратить все эти изобретения в очень выгодные для себя продукты, и вместе с уходом Боба из компании в 1979-м году Ethernet стал открытым для использования. Первая спецификация Ethernet Blue Book была выпущена в 1980 году – это была 10-мегабитная система, использовавшая коаксиальный кабель с интервалами в 2,5 метра
Эволюция
В 1983 году Институт инженеров электротехники и электроники (IEEE) выпустил официальный стандарт Ethernet — IEEE 802.3, а в 1985 году появилась его вторая версия – IEEE 802.3a, по которому максимальная эффективная длина коаксиального кабеля составляла 185 метров. IEEE 802.3 был принят Международной организацией по стандартизации (ISO) как официальный международный стандарт для Ethernet-систем.
В 1991 году Альянс отраслей электронной промышленности (EIA) совместно с Ассоциацией индустрии телекоммуникаций опубликовали первый стандарт для соединений EIA/TIA 568, основанный на неэкранированной витой паре категории 3 (UTP), и стандарт TSB-36, определивший более высокие категории UTP-кабелей — категорию 4 и 5 (Cat 4, Cat 5). Так в США появилась структурированная кабельная система.
В 1995 году был принят стандарт IEEE 802.3u со скоростью 100 Мбит/с, а в 1997 году был принят стандарт IEEE 802.3z Gigabit Ethernet со скоростью 1000 Мбит/с для передачи по оптическому волокну и ещё через два года для передачи по витой паре.
Дальше началось активное развитие сетей Ethernet с пропускной способностью 10 Гбит/c. Одобренный в июне 2002 года стандарт 10 Gigabit Ethernet уже находит применение в корпоративных сетях. Он имеет наименование IEEE 802.3ae и практически не отличается от исходной версии Ethernet – сохранен тот же формат заголовка, преамбула, размеры кадров.
Через 4 года после этого, группа 802.3ba отметила, что требования к полосе пропускания для вычислительных задач и приложений ядра сети растут с разными скоростями. Это и определило необходимость двух соответствующих стандартов для следующих поколений Ethernet — 40 Gigabit Ethernet (или 40GbE) и 100 Gigabit Ethernet (или 100GbE), которые были приняты в период с ноября 2007 года по июнь 2010 года.
В стандарте IEEE 802.3ba устанавливается скорость передачи данных в 40 и 100 Гбит/с при совместном использовании нескольких линий связи на 10 либо 25 Гбит/с. В 2011 году началось широкое внедрение 100-гигабитного Ethernet.
/ фото Steve Johnson CC
Будущее
Сегодня Ethernet продолжает интенсивно развиваться. Множество инженеров по всему миру неустанно работают над протоколом и создают новые версии системы для различных вариантов применения.
Стандарт IEEE 802.3by на 25 гигабит был принят в июне 2016 года. Применяться будет в дата-центрах. Для облачных технологий важны высокие скорости — соединения в 10 гигабит на один сервер уже недостаточно. Также продолжается работа над стандартом Ethernet 50 гигабит, который должен стать следующим шагом в повышении скорости соединения для ЦОДов.
Ethernet на 2,5 гигабита и 5 гигабит должен помочь компаниям наладить высокоскоростную беспроводную связь в помещениях. Основным направлением применения этих стандартов станет повышение пропускной способности проводных соединений до уровня точек беспроводного доступа в корпоративной инфраструктуре.
Ещё одна группа IEEE ведёт работу над 400-гигабитным стандартом Ethernet. Соединения такой скорости, скорее всего, будут собирать из 50-гигабитных или 100-гигабитных полос. Сверхбыстрые стандарты свыше 400 гигабит не стоит ждать раньше 2020 года.
Вместо заключения
Сегодня трудно представить себе, что когда-то приходилось пересылать диски почтой или курьерской доставкой и нельзя было сразу просмотреть предложения магазинов без бумажных каталогов. Современный бизнес не мог бы существовать без компьютерных сетей. Все это стало возможно благодаря технологии Ethernet, которая останется с нами еще на долгое время и продолжить развиваться и достигать новых скоростей.
Читайте также: