Еволюція комп'ютерних мереж

А. Операційна система Linux

У основу ОС Linux покладений проект студента університету Хельсінкі Л. Торвальда, в якому використана програма Minix. Л. Торвальд розробив ефективну ПК-версію UNIX для користувачів Minix і назвав її Linux. У 1999 р. він випустив версію Linux 0.11, що миттєво поширилася по Інтернет. У подальші роки дана ОС була допрацьована іншими програмістами, які помістили в неї можливості і особливості, властиві стандартним UNIX, – системам. Через деякий час Linux стала одним з найпопулярніших проектів UNIX кінця XX ст

Головним достоїнством ОС Linux є те, що її можна застосовувати на комп'ютерах будь-якої конфігурації – від настольного до потужних багатопроцесорних серверів. Ця система здатна виконувати багато з функцій, традиційних для ОС DOS і Windows, наприклад управління файлами, управління програмами, взаємодія з користувачами і ін. Система Linux є особливо потужною і гнучкою, надаючи в розпорядження комп'ютера швидкість і ефективність UNIX, з вживанням при цьому всіх переваг сучасних ПК. При цьому Linux (як і всі версії UNIX) є розрахованою на багато користувачів і багатозадачною ОС.

Операційна система Linux стала доступна таким, що всім бажає, оскільки це некомерційний проект і на відміну від UNIX поширюється серед користувачів безкоштовно в рамках Фонду безкоштовного програмного забезпечення. З цієї причини цю ОС частенько не вважають за професійну. Насправді її можна охарактеризувати як настільну версію професійної ОС UNIX. Перевага ОС UNIX полягає в тому, що її розробка і подальший розвиток минали одночасно з революцією в області обчислювальної техніки і комунікацій, яка продовжується вже декілька десятиліть. На основі UNIX були створені абсолютно нові технології. Сама по собі ОС UNIX побудована так, що її можна модифікувати, отримуючи при цьому різні версії. Тому присутні безліч різних офіційних варіантів UNIX, а також версій, які відповідають конкретно поставленим завданням. ОС Linux, що розробляється в даному контексті, можна розглядувати як ще один варіант UNIX, який створений спеціально для ПК.

Операційна система Linux має декілька редакцій, оскільки кожна фірма-виробник комплектує систему і її програмне забезпечення по-своєму, випускаючи після цього пакет з власною редакцією цієї системи. При цьому різні редакції можуть включати допрацьовані версії програм і нове програмне забезпечення.

Концепція обчислювальних мереж є логічним результатом еволюції комп'ютерних технологій. Перші комп'ютери 1950-х рр. були великими, громіздкими і дорогими. Їх основним призначенням було невелике число вибраних операцій. Дані комп'ютери не застосовувалися для інтерактивної роботи користувача, а використовувалися в режимі пакетної обробки.

Системи пакетної обробки зазвичай будувалися на базі мейнфрейма, який є потужним і надійним комп'ютером універсального призначення. Користувачі готували перфокарти, що містять дані і команди програм, і передавали їх в обчислювальний центр. Операторів вводили ці карти в комп'ютер і наступного дня віддавали користувачам результати. При цьому одна неправильно набита карта могла привести як мінімум до добової затримки.

Для користувачів був би набагато зручніший інтерактивний режим роботи, який має на увазі можливість оперативно керувати процесом обробки даних з терміналу. Проте на цьому етапі саме пакетний режим був найефективнішим режимом використання обчислювальної потужності, оскільки він дозволяв виконати в одиницю часу більше призначених для користувача завдань, чим будь-які інші режими. На чолі кута знаходилася ефективність роботи найдорожчого пристрою обчислювальної машини, яким був процесора, в збиток ефективності роботи фахівців, що використовують його.

На початку 1960-х рр. витрати на виробництво процесорів зменшилися і з'явилися нові способи організації обчислювального процесу, що дозволяють врахувати інтереси користувачів. Зачався розвиток інтерактивних багатотермінальних систем розділення часу. У даних системах на комп'ютері працювали відразу декілька користувачів. Кожен з них отримував в розпорядження термінал, який допомагав йому проводити спілкування з комп'ютером. При цьому час реакції обчислювальної системи був достатній мало для того, щоб користувач не помічав паралельну роботу з комп'ютером інших користувачів. Поділивши таким чином комп'ютер, користувачі могли за порівняно невелику плату володіти перевагами комп'ютеризації.

Термінали, при виході за межі обчислювального центру, були розосереджені по всьому підприємству. Не дивлячись на те що обчислювальна потужність залишалася повністю централізованою, багато операцій, наприклад введення і виведення даних, стали розподіленими. Дані багатотермінальні централізовані системи зовні сталі дуже схожі на локальні обчислювальні мережі. Насправді кожен користувач сприймав роботу за терміналом мейнфрейма приблизно так само, як зараз роботу за підключеним до мережі ПК. Він мав доступ до спільних файлів і периферійних пристроїв і при цьому був переконаний в одноосібному володінні комп'ютером. Це було викликано тим, що користувач міг запустити необхідну йому програму у будь-який момент і майже відразу ж отримати результат.

Таким чином, багатотермінальні системи, що працюють в режимі розділення часу, з'явилися першим кроком на шляху створення локальних обчислювальних мереж. Проте до появи локальних мереж необхідно було ще здолати великий шлях, оскільки багатотермінальні системи, хоча і мали зовнішні риси розподілених систем, все ще зберігали централізований характер обробки інформації, і потреба підприємств в створенні локальних мереж до даного моменту часу ще не дозріла. Це пояснювалося тим, що в одній будівлі просто нічого було об'єднувати в мережу. Висока вартість обчислювальної техніки не давала можливості підприємствам набувати декількох комп'ютерів. У даний період був справедливий так званий закон Гроша, що емпірично відображає рівень технології того часу. По цьому закону продуктивність комп'ютера була пропорційна квадрату його вартості, отже, за одну і тугіше суму було вигідно купити одну потужну машину, чим дві менш потужних, оскільки їх сумарна потужність виявлялася набагато нижчою за потужність дорогої машини.

Проте потреба в з'єднанні комп'ютерів, що знаходилися на великій відстані один від одного, до цього часу цілком назріла. Розробка комп'ютерних мереж почалася з рішення простіший завдання – доступу до комп'ютера з терміналів, віддалених від нього на багато сотень або навіть тисячі кілометрів. Термінали з'єднувалися з комп'ютерами за допомогою телефонних мереж через модеми. Такі мережі дозволяли багаточисельним користувачам здійснювати видалений доступ до ресурсів декількох потужних комп'ютерів класу СУПЕРЕОМ, що розділялися. Після цього з'явилися системи, в яких поряд з видаленими з'єднаннями типа термінал-комп'ютер використовувалися і видалені зв'язки типа комп'ютер-комп'ютер. Комп'ютери змогли обмінюватися даними в автоматичному режимі, що і є базовим механізмом будь-якої обчислювальної мережі. На основі даного механізму в перших мережах була організована служба обміну файлами, синхронізація баз даних, електронної пошти і інших, які в даний час стали традиційними мережевими службами.

Отже, хронологічно першими були розроблені і застосовані глобальні обчислювальні мережі. Саме при побудові глобальних мереж були запропоновані і відпрацьовані майже всі базові ідеї і концепції існуючих обчислювальних мереж, наприклад багаторівнева побудова комунікаційних протоколів, технологія комутації пакетів, маршрутизація пакетів в складених мережах.

У 1970-х рр. спостерігався технологічний прорив у сфері виробництва комп'ютерних компонентів, що виразилося в появі БІС. Їх невелика вартість і величезні функціональні можливості дозволили створити міні-комп'ютери, які стали реальними конкурентами мейнфреймов. Закон Гроша перестав діяти, оскільки десять міні-комп'ютерів були здатні виконувати деякі завдання набагато швидше одного мейнфрейма, а коштувала така міні-комп'ютерна система менше.

Невеликі підрозділи підприємств тепер могли набувати для себе комп'ютерів. Міні-комп'ютери були здатні виконувати завдання управління технологічним устаткуванням, складом і вирішувати інші проблеми, відповідні рівню підрозділу підприємства, т. е. з'явилася концепція розподілу комп'ютерних ресурсів по підприємству, але при цьому всі комп'ютери однієї організації продовжували працювати незалежно.

З часом потреби користувачів обчислювальної техніки збільшувалися, з'являлася необхідність діставання можливості обміну даними з іншими близько розташованими комп'ютерами. З цієї причини підприємства і організації почали використовувати з'єднання своїх мини-компьютеов і розробили програмне забезпечення, необхідне для їх взаємодії. У результаті це привело до появи перших локальних обчислювальних мереж. Вони ще значно відрізнялися від сучасних мереж, зокрема в пристрої сполучення. Спочатку для з'єднання комп'ютерів один з одним застосовувалися найрізноманітніші нестандартні пристрої з власними способами представлення даних на лініях зв'язку, своїми типами кабелів і т. п. Такі пристрої були здатні сполучати тільки тих типів комп'ютерів, для яких були розроблені. Дана ситуація породила великий простір для творчості студентів. Назви багатьох курсових і дипломних проектів було присвячено пристрою сполучення.

У 1980-х рр. положення справ в локальних мережах зачало кардинально мінятися. З'явилися стандартні технології об'єднання комп'ютерів в мережу – Ethernet, Arcnet, Token Ring. Сильний імпульс для їх розвитку дали ПК. Дані масові продукти стали ідеальними елементами для побудови мереж. Вони, з одного боку, були досить потужними і здатними працювати з мережевим програмним забезпеченням, а з іншої – потребували об'єднання своєї обчислювальної потужності для вирішення складних завдань. Персональні комп'ютери почали переважати в локальних мережах, при цьому не лише як клієнтські комп'ютери, але і як центри зберігання і обробки даних, т. е. мережевих серверів, потіснивши при цьому із звичних ролей міні-комп'ютери і мейнфреймы.

Звичайні мережеві технології обернули процес побудови локальної мережі з мистецтва в рутинну роботу. Для того, щоб створити мережі, досить було придбати мережеві адаптери відповідного стандарту, наприклад Ethernet, стандартний кабель, з'єднати адаптери і кабель стандартними роз'ємами і встановити на комп'ютер яку-небудь з наявних мережевих операційних систем, наприклад NetWare. Тепер мережа зачинала працювати, і приєднання нового комп'ютера не приводило до появи проблем. З'єднання відбувалося природно, якщо на нім був встановлений мережевий адаптер тієї ж технології.

Локальні мережі в порівнянні з глобальними внесли багато нового в технології організації роботи користувачів. Доступ до ресурсів, що розділяються, став набагато зручніший, оскільки користувач міг просто вивчати списки наявних ресурсів, а не запам'ятовувати їх ідентифікатори або імена. При з'єднанні з видаленим ресурсом можна було працювати з ним за допомогою вже відомих користувачеві по роботі з локальними ресурсами команд. Наслідком і при цьому рушійною силою такого прогресу стала поява великого числа непрофесійних користувачів, які абсолютно не потребували вивчення спеціальних (і досить складних) команд для мережевої роботи. Можливість використовувати всі ці зручності розробники локальних мереж отримали при появі якісних кабельних ліній зв'язки, за допомогою яких навіть мережеві адаптери першого покоління могли забезпечити швидкість передачі даних 10 Мбіт/с.

Проте про такі швидкості розробники глобальних мереж не підозрювали, оскільки їм доводилося використовувати ті канали зв'язки, які були в наявності. Це було викликано тим, що прокладка нових кабельних систем для обчислювальних мереж протяжністю в тисячі кілометрів викликала б колосальні капітальні вкладення. Доступними на той період були тільки телефонні канали зв'язки, погано пристосовані для високошвидкісної передачі дискретних даних, швидкість в 1200 бит/с стала для них хорошим досягненням. З цієї причини економне використання пропускної спроможності каналів зв'язку ставало основним критерієм ефективності методів передачі даних в глобальних мережах. У таких умовах різні процедури прозорого доступу до видалених ресурсів, стандартні для локальних мереж, для глобальних мереж значний час залишалися недозволеною розкішшю.

Зараз обчислювальні мережі безперервно розвиваються, і досить швидко. Розділення між локальними і глобальними мережами постійно зменшується багато в чому завдяки появі високошвидкісних територіальних каналів зв'язки, які не поступаються за якістю кабельним системам локальних мереж. У глобальних мережах утворилися служби доступу до ресурсів, такі ж зручні і прозорі, як і служби локальних мереж. Такі приклади у величезній кількості показує найпопулярніша глобальна мережа – Інтернет.

Перетворяться і локальні мережі. Пасивний кабель, що сполучає комп'ютери, в них змінили різноманітні типи комунікаційного устаткування – комутатори, маршрутизатори, шлюзи. Із-за використання такого устаткування з'явилася можливість побудови великих корпоративних мереж, які налічують тисячі комп'ютерів і мають складну структуру. Знов з'явився інтерес до крупних комп'ютерів. Це було викликано тим, що після спаду ейфорії з приводу легкості роботи з ПК стало ясно, що системи, які складаються з сотень серверів, обслуговувати складніше, ніж декілька великих комп'ютерів. Тому на новому етапі еволюції мейнфреймы повертаються в корпоративні обчислювальні системи. При цьому вони є повноправними мережевими вузлами, підтримуючими Ethernet або Token Ring, а також стек протоколів TCP/IP, які стали завдяки Інтернет мережевим стандартом де-факто.

Утворилася ще одна важлива тенденція, що зачіпає в рівній мірі як локальні, так і глобальні мережі. У них зачала оброблятися невластива раніше обчислювальним мережам інформація, така, як голос, відеозображення, малюнки. Це привело до необхідності внесення змін в роботу протоколів, мережевих ОС і комунікаційного устаткування. Скрута передачі даної мультимедійної інформації по мережі пов'язана з її чутливістю до затримок в разі передачі пакетів даних. Затримки найчастіше викликають спотворення такої інформації в кінцевих вузлах мережі. Оскільки звичайні служби обчислювальних мереж, серед яких передача файлів або електронна пошта, утворюють малочутливий до затримок трафік і всі елементи мереж винаходилися з розрахунку на нього, та поява трафіку реального часу стала причиною великих проблем.

Зараз ці проблеми вирішуються різними способами, наприклад за допомогою спеціальний розрахованою на передачу різного типа трафіку технології АТМ. Проте, не дивлячись на великі зусилля, що робляться в даному напрямі, до прийнятного вирішення проблеми поки далеко, і в цій області ще багато слід зробити, щоб досягти злиття технологій не лише локальних і глобальних мереж, але і технологій будь-яких інформаційних мереж – обчислювальних, телефонних, телевізійних і т. п. Не дивлячись на те що сьогодні ця ідея багатьом здається нереальною, фахівці вважають, що передумови для такого об'єднання вже існують. Дані думки розходяться тільки в оцінці приблизних термінів такого об'єднання – називаються терміни від 10 до 25 років. При цьому вважається, що основою для синтезу послужить технологія комутації пакетів, вживана сьогодні в обчислювальних мережах, а не технологія комутації каналів, яка використовується в телефонії.

Дата добавления: 2014-01-05