Эволюции и типы сетей ЭВМ

Концепция вычислительных сетей представляет собой логический результат эволюции компьютерных технологий. Первые компьютеры 1950-х гг. были большими, громоздкими и дорогими. Их основным предназначением являлось небольшое число избранных операций. Данные компьютеры не применя­лись для интерактивной работы пользователя, а использовались и режиме пакетной обработки.

Системы пакетной обработки обычно строились на базе мэйнфрейма, который является мощным и надежным ком­пьютером универсального назначения. Пользователи готови-ии перфокарты, содержащие данные и команды программ, и передавали их в вычислительный центр. Операторы вводили ) i и карты в компьютер и на следующий день отдавали пользо-иателям результаты. При этом одна неправильно набитая карта могла привести как минимум к суточной задержке.

Для пользователей был бы намного удобней интерактивный режим работы, который подразумевает возможность опера-гивно руководить процессом обработки данных с терминала. I)днако на этом этапе именно пакетный режим являлся самым >Ффективным режимом использования вычислительной мощ­ности, так как он позволял выполнить в единицу времени I Ьльше пользовательских задач, чем любые другие режимы. Во I ипве угла находилась эффективность работы самого дорогого • гройства вычислительной машины, которым являлся про­цессора, в ущерб эффективности работы использующих его I иециалистов.

В начале 1960-х гг. затраты на производство процессоров и пылились и появились новые способы организации вычислитительного процесса, позволяющие учесть интересы Пользователей. Началось развитие интерактивных многотерпильных систем разделения времени. В данных системах на компьютере работали сразу несколько пользователей. Каждый из них получал в распоряжение термина!, который помогал ему производить общение с компьютером. При этом время реакции вычислительной системы было достаточно мало для того, чтобы пользователь не замечал параллельную работу с компьютером других пользователей. Поделив таким образом компьютер, пользователи могли за сравнительно небольшую плату обладать преимуществами компьютеризации.

Терминалы, при выходе за пределы вычислительного цен­тра, были рассредоточены по всему предприятию. Несмотря на то что вычислительная мощность оставалась полностью централизованной, многие операции, например ввод и вывод данных* стагш распределенными. Данные многотерминаль­ные централизованные системы внешне стали очень похожи на локачьные вычислительные сети. На самом деле каждый пользователь воспринимал работу за терминалом мейнфрейма приблизительно так же, как сейчас работу за подключенным к сети ПК. Он имел доступ к общим файлам и периферийным устройствам и при этом был убежден в единоличном владении компьютером. Это было вызвано тем, что пользователь мог за­пустить необходимую ему программу в любой момент и почти сразу же получить результат.

Таким образом, многотерминальные системы, работающие в режиме разделения времени, явились первым шагом на пути создания локальных вычислительных сетей. Однако до по­явления локальных сетей необходимо было еще преодолеть большой путь, так как многотерминальные системы, хотя и имели внешние черты распределенных систем, все еще со­храняли централизованный характер обработки информации, и потребность предприятий в создании локальных сетей к данному моменту времени еще не созрела. Это объяснялось тем, что в одном здании просто нечего было объединять в сеть. Высокая стоимость вычислительной техники не давала возмож­ности предприятиям приобретать несколько компьютеров. В данный период был справедлив так называемый закон Гроша, эмпирически отражающий уровень технологии того времени. По этому закону производительность компьютера была про­порциональна квадрату его стоимости, следовательно, за одну и ту же сумму было выгоднее купить одну мощную машину, чем две менее мощных, так как их суммарная мощность оказыва­лась намного ниже мощности дорогой машины.

Однако потребность в соединении компьютеров, находив­шихся на большом расстоянии друг от друга, к этому времени вполне назрела. Разработка компьютерных сетей началась с решения более простой задачи — доступа к компьютеру с терминалов, удаленных от него на многие сотни или даже тысячи километров. Терминалы соединялись с компьютера­ми посредством телефонных сетей через модемы. Такие сети позволяли многочисленным пользователям осуществлять удаленный доступ к разделяемым ресурсам нескольких мощ­ных компьютеров класса суперЭВМ. После этого появились системы, в которых наряду с удаленными соединениями типа терминал-компьютер использовались и удаленные связи типа компьютер-компьютер. Компьютеры смогли обмениваться данными в автоматическом режиме, что и представляет собой базовый механизм любой вычислительной сети. На основе данного механизма в первых сетях была организована служба обмена файлами, синхронизация баз данных, электронной поч­ты и других, которые в настоящее время стали традиционными сетевыми службами.

Итак, хронологически первыми были разработаны и при­менены глобальные вычислительные сети. Именно при постро­ении глобальных сетей были предложены и отработаны почти все базовые идеи и концепции существующих вычислительных сетей/Например многоуровневое построение коммуникацион­ных протоколов, технология коммутации пакетов, маршрути­зация пакетов в составных сетях.

В 1970-х гг. наблюдался технологический прорыв в сфере производства компьютерных компонентов, что выразилось в появлении БИС. Их небольшая стоимость и огромные функци­ональные возможности позволили создать мини-компьютеры, которые стали реальными конкурентами мейнфреймов. Закон Гроша перестал действовать, так как десять мини-компьютеров были способны выполнять некоторые задачи намного быстрее одного мейнфрейма, а стоила такая мини-компьютерная си­стема меньше.

Небольшие подразделения предприятий теперь могли приобретать для себя компьютеры. Мини-компьютеры были способны выполнять задачи управления технологическим оборудованием, складом и решать другие проблемы, соответ­ствующие уровню подразделения предприятия, т.е. появилась концепция распределения компьютерных ресурсов по пред­приятию, но при этом все компьютеры одной организации продолжали работать независимо.

Со временем потребности пользователей вычислительной киники увеличивались, появлялась необходимость получения возможности обмена данными с другими близко расположен­ными компьютерами. По этой причине предприятия и органи­зации стали использовать соединение своих мини-компьютеов и разработали программное обеспечение, необходимое для их взаимодействия. В итоге это привело к появлению первых локальных вычислительных сетей. Они еще значительно от­личались от современных сетей, в частности в устройстве сопряжения. Изначально для соединения компьютеров друг с другом применялись самые разнообразные нестандартные устройства с собственными способами представления данных на линиях связи, своими типами кабелей и т.п. Такие устрой­ства были способны соединять только те типы компьютеров, для которых были разработаны. Данная ситуация породила большой простор для творчества студентов. Названия многих курсовых и дипломных проектов было посвящено устройству сопряжения.

В 1980-х гг. положение дел в локальных сетях начато кар­динально меняться. Появились стандартные технологии объ­единения компьютеров в сеть — Ethernet, Arcnet, TokenRing. Сильный импульс для их развития дали ПК. Данные массовые продукты стали идеальными элементами для построения сетей. Они, с одной стороны, были достаточно мощными и способными работать с сетевым программным обеспечением, а с другой — нуждались в объединении своей вычислительной мощности для решения сложных задач. Персональные ком­пьютеры стали преобладать в локальных сетях, при этом не только как клиентские компьютеры, но и как центры хранения и обработки данных, т.е. сетевых серверов, потеснив при этом с привычных ролей мини-компьютеры и мейнфреймы.

Обычные сетевые технологии обратили процесс построения локальной сети из искусства в рутинную работу. Для того чтобы создать сети, достаточно было приобрести сетевые адаптеры соответствующего стандарта, например Ethernet, стандартный кабель, соединить адаптеры и кабель стандартными разъемами и установить на компьютер какую-либо из имеющихся сете­вых операционных систем, например NetWare. Теперь сеть начинала работать, и присоединение нового компьютера не приводило к появлению проблем. Соединение происходило естественно, если на нем был установлен сетевой адаптер той же технологии.

Локальные сети по сравнению с глобальными внесли много нового в технологии организации работы пользователей. До­ступ к разделяемым ресурсам стал намного удобнее, так как пользователь мог просто изучать списки наличествующих ресурсов, а не запоминать их идентификаторы или имена. При соединении с удаленным ресурсом можно было работать с ним при помощи уже известных пользователю по работе с локаль­ными ресурсами команд. Последствием и при этом движущей силой такого прогресса стало появление большого числа не­профессиональных пользователей, которые совершенно не нуждались в изучении специальных (и достаточно сложных) команд для сетевой работы. Возможность использовать все эти удобства разработчики локальных сетей получили при появле­нии качественных кабельных линий связи, с помощью которых даже сетевые адаптеры первого поколения могли обеспечить скорость передачи данных до 10 Мбит/с.

Однако о таких скоростях разработчики глобальных сетей не подозревали, так как им приходилось использовать те каналы связи, которые были в наличии.Это было вызвано тем, что прокладка новых кабельных систем для вычислительных сетей протяженностью в тысячи километров вызвала бы колоссаль­ные капитальные вложения/Доступными на тот период были только телефонные каналы связи, плохо приспособленные для высокоскоростной передачи дискретных данных, — скорость в 1200 бит/с стала для них хорошим достижением. По этой при­чине экономное использование пропускной способности ка­налов связи становилось основным критерием эффективности методов передачи данных в глобальных сетях. В таких условиях разные процедуры прозрачного доступа к удаленным ресурсам, стандартные для локальных сетей, для глобальных сетей значи­тельное время оставались непозволительной роскошью.

В настоящий момент вычислительные сети непрерывно раз­виваются, и достаточно быстро. Разделение между локальными и глобальными сетями постоянно уменьшается во многом благодаря появлению высокоскоростных территориальных каналов связи, которые не уступают по качеству кабельным системам локальных сетей. В глобальных сетях образовались службы доступа к ресурсам, такие же удобные и прозрачные, как и службы локальных сетей. Такие примеры в огромном количестве показывает самая популярная глобальная сеть — Интернет.

Преобразуются и локальные сети. Соединяющий компью­теры пассивный кабель в них сменили разнообразные типы коммуникационного оборудования — коммутаторы, маршру­тизаторы, шлюзы. Из-за использования такого оборудования появилась возможность построения больших корпоративных

сетей, которые насчитывают тысячи компьютеров и имеют сложную структуру. Вновь появился интерес к крупным ком­пьютерам. Это было вызвано тем, что после спада эйфории по поводу легкости работы с ПК стало ясно, что системы, которые состоят из сотен серверов, обслуживать сложнее, чем несколь­ко больших компьютеров. Поэтому на новом этапе эволюции мейнфреймы возвращаются в корпоративные вычислительные системы. При этом они являются полноправными сетевыми узлами, поддерживающими Ethernet или TokenRing, а также стек протоколов TCP/IP, которые стали благодаря Интернет сетевым стандартом де-факто.

Образовалась еще одна важная тенденция, затрагивающая в равной степени как локальные, так и глобальные сети, В них начала обрабатываться несвойственная ранее вычислитель­ным сетям информация, такая, как голос, видеоизображения, рисунки. Это привело к необходимости внесения изменений в работу протоколов, сетевых ОС и коммуникационного обо­рудования. Затруднение передачи данной мультимедийной информации по сети связано с ее чувствительностью к задерж­кам в случае передачи пакетов данных. Задержки чаще всего вызывают искажения такой информации в конечных узлах сети. Так как обычные службы вычислительных сетей, среди которых передача файлов или электронная почта, образуют малочувствительный к задержкам трафик и все элементы сетей изобретались в расчете на него, то появление трафика реаль­ного времени стало причиной больших проблем.

В настоящий момент эти проблемы решаются различными способами, например с помощью специально рассчитанной на передачу разного типа трафика технологии ATM. Однако, несмотря на большие усилия, предпринимаемые в данном на­правлении, до приемлемого решения проблемы пока далеко, и в этой области еще много следует предпринять, чтобы достичь слияния технологий не только локальных и глобальных сетей, но и технологий любых информационных сетей — вычисли­тельных, телефонных, телевизионных и т.п. Несмотря на то что сегодня эта идея многим кажется нереальной, специали­сты считают, что предпосылки для такого объединения уже существуют. Данные мнения расходятся только в оценке при­близительных сроков такого объединения —называются сроки от 10 до 25 лет. При этом считается, что основой для синтеза послужит технология коммутации пакетов, применяемая се­годня в вычислительных сетях, а не технология коммутации каналов, которая используется в телефонии.

Дата добавления: 2017-01-13