Эволюция сетей

Вообще всю сетевую эволюцию можно достаточно условно разделить на 6 ступеней:

1. системы пакетной обработки (50-е годы);

2. многотерминальные системы (60-е годы);

3. первые глобальные сети;

4. первые локальные сети (70-е годы):

5. создание стандартных технологий локальных сетей (середина 80-ых);

6. современные тенденции развития.

Первоначально сети представляли собой абсолютно не стандартизованные средства взаимодействия автономных компьютеров в настолько же не стандартизованных вычислительных системах. Компании, перед которыми в предшествовавшие появлению персональных компьютеров времена стояли задачи автоматизации обработки данных и бухгалтерского учета, вынуждены были доверять решение "под ключ" единственному производителю.

Года	Название периода	Основные характеристики
50-ые	системы пакетной обработки	- пакетная обработка (не интерактивная); - строились на базе мейнфреймов (MainFrame); - главное – эффективность работы вычислительной машины (процессора) в ущерб эффективности работы использующего его специалистов.
60-ые – н.70-ых	многотерминальные системы разделения времени (прообраз сети)	- удешевление процессоров; - каждому пользователю по терминалу; - вычислительная мощность всё ещё централизованная, хотя некоторые функции (в/в) – распределённые; - действует «закон Гроша».
первые глобальные сети	- возможность обмениваться данными в автоматическом режиме; - впервые: многоуровневое построение коммуникационных протоколов, технологии коммутации пакетов, маршрутизация пакетов в составных сетях.
конец 70-ых	первые локальные сети	- появились БИС – создание микрокомпьютеров; - концепция распределения компьютерных ресурсов по всему предприятию; - использование нестандартного оборудования для соединения мини-ЭВМ.
середина 80-ых	стандартные технологии ЛВС	- появление персональных компьютеров; - утверждение стандартных технологий объединения компьютеров в сеть (Ethernet, Token Ring, Arcnet); - новые способы организации работы пользователей.
наше время	современные тенденции	- сокращается разрыв м/д локальными и глобальными сетями; - возобновляется интерес к крупным корпоративным компьютерам; - широкое развитие Интернет; - обработка несвойственной ЛВС информации – голоса, видео, рисунков; - дальнейшая интеграция любых информационных сетей (вычислительных, телефонных, телевизионных и т.п.).

1. Конец 50-ых годов (системы пакетной обработки на базе мейнфрейма) :

Первые компьютеры 50-х годов- большие, громоздкие и дорогие - предназначались для очень небольшого числа избранных пользовате­лей. Такие компьютеры не были пред­назначены для интерактивной работы пользователя, а использовались в режиме пакетной обработки.

Системы пакетной обработки, как правило, строились на базе мэйнфрейма (MainFrame) — мощного и надежного компьютера универсального назначения (рис.1.1).

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.

Естественно, что пользовательский интерактивный режим, при котором можно с терминала оперативно руководить процессом обработки своих данных, был бы гораздо удобней. Но интересами пользователей на первых этапах развития вычис­лительных систем в значительной степени пренебрегали, поскольку пакетный ре­жим - это самый эффективный режим использования вычислительной мощности, так как он позволяет выполнить в единицу времени больше пользовательских за­дач, чем любые другие режимы.

В этот период времени во главу угла ставится эффективность работы самого дорогого устройства вычислительной машины - процессора, в ущерб эф­фективности работы использующих его специалистов.

2. Начало 60-ых годов (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 (рис.1.2).

Рис.1. 2. Многотерминальная система - прообраз вычислительной сети

В таких системах компьютер отдавался в распоряжение сразу нескольким пользователям. Каждый пользователь получал в свое распоря­жение терминал, с помощью которого он мог вести диалог с компьютером. Причем время реакции вычислительной системы было достаточно мало для того, чтобы пользователю была не слишком заметна параллельная работа с компьютером и других пользователей. Разделяя, таким образом, компьютер, пользователи получи­ли возможность за сравнительно небольшую плату пользоваться преимуществами компьютеризации.

Терминалы, выйдя за пределы вычислительного центра, рассредоточилась по всему предприятию. И, хотя, вычислительная мощность оставались полностью цен­трализованной, некоторые функции — такие как, ввод и вывод данных — стали распределенными. Такие 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.)

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

Необходимо отметить, что 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.

3. Появление глобальных сетей

Тем не менее, потребность в соединении компьютеров, находящихся на большом расстоянии друг от друга, к этому времени 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 компьютеров класса суперЭВМ. 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 механизмом любой вычислительной сети.

Используя, этот механизм, в первых сетях были реализованы службы обмена файлами, синхрони­зации баз данных, электронной почты и другие, ставшие теперь традиционными сетевые службы. Таким образом, хронологически первыми появились глобальные вычислитель­ные сети.

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, маршрутизация пакетов в составных сетях.

4. Первые локальные сети

В начале 70-х годов произошел технологический прорыв в области производства компьютерных компонентов - появились большие интегральные схемы. Их срав­нительно невысокая стоимость и высокие функциональные возможности привели к созданию мини-компьютеров, которые стали реальными конкурентами мэйн­фреймов. Закон Гроша перестал соответствовать действительности, так как деся­ток мини-компьютеров выполнял некоторые задачи (как правило, хорошо распараллеливаемые) быстрее одного мэйнфрейма, а стоимость такой миникомпьютерной системы была меньше.

Даже небольшие подразделения предприятий получили возможность покупать для себя компьютеры. Мини-компьютеры выполняли задачи управления техноло­гическим оборудованием, складом и другие задачи уровня подразделения пред­приятия. Таким образом, появилась концепция распределения компьютерных ресурсов по всему предприятию. Однако при этом все компьютеры одной органи­зации по-прежнему продолжали работать автономно (рис.1.3).

Но шло время, потребности пользователей вычислительной техники росли, им стало недостаточно собственных компьютеров, им уже хотелось получить возмож­ность обмена данными с другими близко расположенными компьютерами. В ответ на эту потребность предприятия и организации стали соединять свои мини-компь­ютеры вместе и разрабатывать программное обеспечение, необходимое дляих вза­имодействия. В результате появились первые локальные вычислительные сета (рис. 1.4).

Рис.1. 4 Разные типы связей в первых локальных сетях

На первых порах, для соединения компьютеров друг с другом использовались самые разнообразные нестандартные устройства со своим способом представления данных на линиях связи, типами кабелей и т. п.

Эти устройства могли соединять только те компьюте­ры, для которых были разработаны. Например, мини-компьютеры PDP-11 с мэйн­фреймом IBM 360 или компьютеры «Наири» с компьютерами «Днепр».

5. Создание стандартных технологий локальных сетей

В середине 80-х годов положение дел в локальных сетях стало кардинально ме­няться. Утвердились стандартные технологии объединения компьютеров в сеть — Ethernet, Arcnet, Token Ring. Мощным стимулом для их развития послужили пер­сональные компьютеры. Эти массовые продукты явились идеальными элементами для построения сетей — с одной стороны, они были достаточно мощными для работы 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.

Стандартные сетевые технологии превратили процесс построения локальной сети из искусства в рутинную работу. Теперь для создания сети достаточно было приобрести сетевые адаптеры соответствующего стандарта, например Ethernet, стандарт­ный кабель, присоединить адаптеры к кабелю стандартными разъемами и устано­вить на компьютер одну из популярных сетевых операционных систем, например, NetWare. После этого, сеть начинала работать и присоединение каждого нового компьютера не вызывало никаких проблем — естественно, если на нем был уста­новлен сетевой адаптер той же технологии.

Локальные сети в сравнении с глобальными сетями внесли много нового в спосо­бы организации работы пользователей. Доступ к разделяемым ресурсам стал гораздо удобнее - пользователь мог просто просматривать списки имеющихся ресурсов, а не запоминать их идентификаторы или имена. После соединения с удаленным ресур­сом можно было работать с ним с помощью уже знакомых пользователю по работе с локальными ресурсами команд.

Последствием и одновременно движущей силой та­кого прогресса стало появление огромного числа непрофессиональных пользовате­лей (или чайников), которым совершенно не нужно было изучать специальные (и достаточно сложные) команды для сетевой работы. А возможность реализовать все эти удобства разработ­чики локальных сетей получили в результате появления качественных кабельных линий связи, на которых даже сетевые адаптеры первого поколения обеспечивали скорость передачи данных до 10 Мбит/с.

Конечно, о таких скоростях разработчики глобальных сетей не могли даже меч­тать - им приходилось пользоваться теми каналами связи, которые были в нали­чии, так как прокладка новых кабельных систем для вычислительных сетей протяженностью в тысячи километров потребовала бы колоссальных капитальных вложений. А «под рукой» были только телефонные каналы связи, плохо приспо­собленные для высокоскоростной передачи дискретных данных — скорость в 1200 бит/с была для них хорошим достижением. Поэтому экономное расходова­ние пропускной способности каналов связи часто являлось основным критерием эффективности методов передачи данных в глобальных сетях. В этих условиях различные процедуры прозрачного доступа к удаленным ресурсам, стандартные для локальных сетей, для глобальных сетей долго оставались непозволительной роскошью.

6. Современные тенденции

Сегодня вычислительные сети продолжают развиваться, причем достаточно быст­ро. Разрыв между локальными и глобальными сетями постоянно сокращается во многом из-за появления высокоскоростных территориальных каналов связи, не уступающих по качеству кабельным системам локальных сетей. В глобальных сетях появляются службы доступа к ресурсам, такие же удобные и прозрачные, как и службы локальных сетей. Подобные примеры в большом количестве демонстри­рует самая популярная глобальная сеть — Internet.

Изменяются и локальные сети. Вместо соединяющего компьютеры пассивного кабеля в них в большом количестве появилось разнообразное коммуникационное оборудование — коммутаторы, маршрутизаторы, шлюзы. Благодаря такому обору­дованию появилась возможность построения больших корпоративных сетей, на­считывающих тысячи компьютеров и имеющих сложную структуру. Возродился интерес к крупным компьютерам — в основном из-за того, что после спада эйфории по поводу легкости работы с персональными компьютерами выяснилось, что сис­темы, состоящие из сотен серверов, обслуживать сложнее, чем несколько больших компьютеров. Поэтому на новом витке эволюционной спирали мэйнфреймы стали возвращаться в корпоративные вычислительные системы, но уже как полноправ­ные сетевые узлы, поддерживающие Ethernet или Token Ring, а также стек прото­колов TCP/IP, ставший благодаря Internet сетевым стандартом де-факто.

Проявилась еще одна очень важная тенденция, затрагивающая в равной степе­ни как локальные, так и глобальные сети. В них стала обрабатываться несвойствен­ная ранее вычислительным сетям информация — голос, видеоизображения, рисунки. Это потребовало внесения изменений в работу протоколов, сетевых операционных систем и коммуникационного оборудования. Сложность передачи такой мультимедийной информации по сети связана с ее чувствительностью к задержкам при передаче пакетов данных - задержки обычно приводят к искажению такой информа­ции в конечных узлах сети. Так как традиционные службы вычислительных сетей - такие как передача файлов или электронная почта - создают малочувствительный к задержкам трафик и все элементы сетей разрабатывались в расчете на него, то появление трафика реального времени привело к большим проблемам.

Сегодня эти проблемы решаются различными способами, в том числе и с помо­щью, специально рассчитанной на передачу различных типов трафика, технологии АТМ. Однако, несмотря на значительные усилия, предпринимаемые в этом на­правлении, до приемлемого решения проблемы пока далеко. В этой области пред­стоит еще много сделать, чтобы достичь заветной цели - слияния технологий не только локальных и глобальных сетей, но и технологий любых информационных сетей (вычислительных, телефонных, телевизионных и т. п.). Хотя, сегодня эта идея многим кажется утопией, серьезные специалисты считают, что предпосылки для такого синтеза уже существуют, и их мнения расходятся только в оценке пример­ных сроков такого объединения - называются сроки от 10 до 25 лет. Причем счи­тается, что основой для объединения послужит технология коммутации пакетов, применяемая сегодня в вычислительных сетях, а не технология коммутации кана­лов, используемая в телефонии, что, без сомнения, повысит интерес к сетям этого типа.

Дата добавления: 2013-12-13