Izuch_comp_i__progr

- 71 -

Глава 3 Сетевые технологии

Введение

Интернет представляет собой международную компьютерную «сеть сетей», действующую на основе сотрудничества и соединяющую друг с другом самых разных пользователей, в том числе государственные организации,

учебные заведения, библиотеки, корпорации, больницы, частных лиц и т.д. С

помощью Интернет можно получить доступ к огромному объему информации,

включающей в себя речи мировых лидеров; полные тексты книг, журналов и газетных статей; радиопередачи, фильмы, медицинские справочники;

электронные дискуссионные группы и т.д.

Не существует какой-либо одной организации, которая бы владела или управляла сетью Интернет или контролировала бы ее. Однако есть целый ряд некоммерческих организаций, которые обеспечивают функционирование Интернет, разрабатывая стандарты и способствуя достижению консенсуса.

Среди них следует отметить:

Интернет-сообщество (головная организация Интернет).

Совет по архитектуре Интернет (IAB) (Стандарты зарубежной технологии)

Рабочая инженерная группа по Интернет (IETF) (Совершенствование уровня технологий).

Рабочая исследовательская группа по Интернет (IRTF) (Исследования в области будущего Интернет).

Корпорация Интернет по выделенным именам и номерам

(ICANN) (Заведует системой названия доменов и присвоения протокольных номеров в Интернет).

VeriSign (в прошлом Network Solutions) (первый регистратор доменов и по сей день менеджер центральной базы данных) и

аккредитованные регистраторы.

- 72 -

История Интернет и других сетей

Первым документальным описанием социального взаимодействия, которое станет возможным благодаря сети, была серия заметок, написанных Дж.

Ликлайдером (J.C.R. Licklider) из Массачусетского технологического института

(MIT) в августе 1962 года. В этих заметках обсуждалась концепция

"Галактической сети" ("Galactic Network"). Автор предвидел создание глобальной сети взаимосвязанных компьютеров, с помощью которой каждый сможет быстро получать доступ к данным и программам, расположенным на любом компьютере. По духу эта концепция очень близка к современному состоянию Интернет. В октябре 1962 года Ликлайдер стал первым руководителем исследовательского компьютерного проекта в Управлении перспективных исследований и разработок Министерства обороны США

(Defence Advanced Research Projects Agency, DARPA).

Ключевым шагом стало реальное межкомпьютерное взаимодействие выполненное в 1965 году. Тогда удалось связать низкоскоростной коммутируемой телефонной линией компьютер TX-2, расположенный в Массачусетсе, с ЭВМ Q-32, находившейся в Калифорнии. Так была создана первая в истории (хотя и маленькая) нелокальная компьютерная сеть. В конце

1966 года в DARPA была сформулирована концепция компьютерной сети

ARPANET. Параллельно рядом учеными RAND (американской организация,

занимающаяся стратегическими исследованиями и разработками) велись работы по созданию сетей с пакетной коммутацией. К концу 1969 года четыре компьютера (в Калифорнийском университете, Стэнфордском исследовательском институте, Калифорнийский университет в городе Санта-

Барбара и Университет штата Юта) были объединены в первоначальную конфигурацию ARPANET. Взошел первый росток Интернет.

Система ARPANET быстро разрасталась. В 1972 году появилось первое

"горячее" приложение – электронная почта. В марте были написаны базовые

- 73 -

программы пересылки и чтения электронных сообщений, в июле были добавлены возможности выдачи списка сообщений, выборочного чтения,

сохранения в файле, пересылки и подготовки ответа. С тех пор более чем на десять лет электронная почта стала крупнейшим сетевым приложением.

Широкое распространение в 1980-е годы локальных сетей, персональных компьютеров и рабочих станций дало толчок бурному росту Интернет.

Технология Ethernet, разработанная в 1973 году Бобом Меткалфом (Bob Metcalfe) из Xerox PARC, сегодня является, вероятно, доминирующей сетевой технологией в Интернет, а ПК и рабочие станции стали доминирующими компьютерами.

Одной из самых интересных задач был перевод ARPANET с протокола

NCP на TCP/IP, состоявшийся 1 января 1983 года. Это был переход в стиле "Дня

X", требующий одновременных изменений на всех компьютерах. Переход тщательно планировался всеми заинтересованными сторонами в течение нескольких предшествующих лет и прошел на удивление гладко (но привел к распространению значка "Я пережил переход на TCP/IP"). Протокол TCP/IP был принят в качестве военного стандарта тремя годами раньше, в 1980 году. Это позволило военным начать использование технологической базы Интернет и в итоге привело к его разделению на военную и гражданскую части, и к 1984

году ARPANET разделилась на две сети: ARPANET и сеть оборонных данных

(DDN). DDN до сегодняшнего дня остается одной из составляющих сетей Интернета (открытая часть DDN называется MILNET).

В 1985 году Национальный фонд науки (NSF) финансировал создание нескольких национальных суперкомпьютерных центров, которые были предназначены для использования исследователями в университетах по всей стране. NSF финансировал создание сетей, объединившую пять суперкомпьютерных центров и предложил любым региональным и университетским компьютерным центрам, находившимся в пределах физической досягаемости от этой сети, подсоединяться к ней. Первоначально

- 74 -

NSFnet состоял из магистральной сети с 56 кб/с линиями построенной между Университетом Иллинойского Национального Центра Суперкомпьютерных приложений (University of Illinois National Center for Supercomputing Applications (NCSA)) и Корнельским Университетом (Cornell University). В 1987

году NSF подписывает контракт с IBM, MCI и Merit Network Inc. на модернизацию магистральной сети NSFnet. К 1 июля 1988 года базовая сеть,

соединяющая суперкомпьютерные центры и семь исследовательских сетей заработала на скорости 1,5 Мб/с. К тому времени модернизированная NSFnet

соединяла уже более 170 TCP/IP сетей, а последующий трафик сети в среднем удваивался каждые семь месяцев.

В 1990 году сеть ARPANET официально прекратила своё существование, и

ответственность за оставшиеся элементы научно-исследовательской сети перешла к NSFnet. Сеть продолжала расширяться как на территории США, так и соединяя научные сети в Канаде и Европе, а за NSFNet стало закрепляться звание "Интернет". В то же время росло давление на NSFnet с целью коммерческого использования сети, запрещенного ранее ее уставом.

В 1991-м к Интернету присоединилась Россия, и в том же году заработала

“паутина” WWW. С этого момента Интернет стал расти экспоненциально: в 1992 г. в нем было более миллиона компьютеров, а за 1993-й Сеть выросла в три с половиной тысячи раз. К концу XX века Сеть сетей стала глобальной,

улучшились каналы связи, количество компьютеров выросло до десятков миллионов, а число пользователей – до сотен миллионов.

USENET

В 1979 году два аспиранта из университета в Дьюке (Duke University),

Северная Каролина, не включенные в APRANET (резервированной на тех ранних стадиях для элитных университетских научных центров), Том Траскотт

(Tom Truscott) и Джим Эллис (Jim Ellis), выступили с идеей использовать систему, известную как UUCP (Unix-to-Unix CoPy - копирование из UNIX в

- 75 -

UNIX), для распространения информации, интересной для людей из числа связанных с Unix. Вместе со Стивом Белловином (Steve Bellovin), аспирантом из университета Северной Каролины и Стивом Дэниелом (Steve Daniel) они написали программное обеспечение конференций и связали компьютеры в университете Дьюка и Северной Каролины. Слухи разошлись быстро, и в 1981-

м году аспирант из Беркли Марк Хортон (Mark Horton) и старшеклассник местной школы Мэтт Гликман (Matt Glickman) выпустили версию на базе

UNIX, которая добавила новые возможности и позволила осуществлять пересылку больших объемов информации. Студенты и аспиранты использовали эту возможность для организации форума для дискуссий on-line-Usenet, которая быстро стала одной из первых крупных систем электронных конференций.

Изобретатели Usenet News бесплатно распространяли свое программное обеспечение в "листовках", циркулировавших среди участников конференций пользователей UNIX. Так появилась одна из старейших сетей, широко используемая до сих пор - Usenet. Произошло это в 1980, задолго до того как широкая публика получила доступ к World Wide Web.

В 1990 году аналогичная сеть возникла в СССР и получила название Релком (Relcom). Основной ее центр размещался на базе ВЦ ИАЭ имени И. В.

Курчатова. В конце 1990 года Релком установила связь с Usenet и таким образом вошла в сообщество мировых компьютерных сетей.

FIDONET

Hачало сети Fidonet было положено в 1984 году двумя друзьями амеpиканцами Томом Дженнингсом и Джоном Мэдиллом. Толчком к появлению сети Fidonet стала насущная проблема общения между ними. Они пpоживали на pазных концах континента, общение в режиме он-лайн и переговоры по телефону были дорогостоящими. Основным назначением сети Fidonet было и остается нефоpмальное телекоммуникационное общение между пользователями компьютеpов. Основатель Fidonet Том Дженнингс именовал

- 76 -

свой проект "сеть дpузей". А своим названием сеть обязана «лучшему другу человека»: Fido – это распространенная в штатах кличка собаки.

Fidonet задумывалась и остается глобальной некоммерческой любительской компьютерной сетью, строящейся усилиями всех ее участников по принципу свободной воли. Основным преимуществом Fidonet является ее бесплатность для членов сети. Участник сети оплачивает лишь собственные расходы на телефонные переговоры, но не платит провайдерам и т.п., так как организация сети – дело самих участников.

Fidonet имеет иерархическую древовидную структуру, которая определяет правила передачи почты между станциями, подчиненность узлов, а также людей, ответственных за выполнение сетью тех или иных функций. Почта передается от станции к станции, пока не достигнет самых нижних звеньев сети. Вышестоящие звенья сети принимают почту от нижестоящих и передают

ее еще выше, а также принимают почту от вышестоящих звеньев для нижестоящих. За свою 20-летнию историю Fidonet охватила весь цивилизованный мир. И несмотря на бурное развитие Интернета, сохраняет относительную автономность.

История российского сегмента Internet

В СССР сетевые технологии в начале 1980-х гг. были распространены слабо. Несмотря на то, что наша страна, опередив США в области космических технологий и запустив первый спутник, стала стимулом для появления идеи построения вычислительных сетей с коммутацией пакетов, в самом Союзе о сетях еще речи не было – сказывались сильное отставание в компьютерной технике, а также идеологическая установка не направленная на использование средств коммуникаций как технических, так и общечеловеческих. Несмотря на то, что свои разработки также велись, главным источником информационно-

технологических инноваций был открытый и подпольный перенос технологий с Запада. Собственно, с такого "переноса" и началась история Интернет в России.

-77 -

В1982-1983 годах в Институте атомной энергии им. И.В.Курчатова с

участием специалистов ряда других НИИ были начаты работы по созданию отечественной сетевой операционной системы типа UNIX. Цель была простая – русифицировать UNIX и приспособить его к отечественной аппаратуре.

Система получила неофициальное название «УНАС». Затем системе дано более официальное название ДЕМОС – Диалоговая Единая Мобильная Операционная Система. К началу 1989 ОС ДЕМОС стали ставить на различные машины – сначала на СМ-4, потом на Электронику-1082, Эльбрус, ЕС – на все, что тогда существовало в нашей стране. Демос была не единственная операционная система типа UNIX. Тогда же ИНЭУМ (Институт Электронных Управляющих Машин, Головное КБ Минприбора) занимался разработкой очередного русского

UNIXa под названием ИНМОС (Интерактивная Мобильная Операционная Система).

Осенью 1989 была проведена первая UUCP связь (2400 bps) между

"Демосом", Диалогом (Николай Саух) и Курчатовским институтом. Команда ИПК-КИАЭ создала в Москве сеть из трех узлов: Демос – КИАЭ – СП Диалог.

Ключевым периодом для развития отечественного Интернета стали 1990-1994

годы. 28 августа 1990 года профессиональная научная сеть, выросшая в недрах Института атомной энергии им. И.В.Курчатова и ИПК Минавтопрома и объединившая ученых-физиков и программистов, соединилась с мировой сетью Интернет, положив начало современным российским сетям. 19 сентября 1990

года был зарегистрирован домен первого уровня .su (см. ниже в разделе доменная система имен) в базе данных Международного информационного центра InterNIC. В результате этого Советский Союз стал виден всему интернетовскому миру. 7 апреля 1994 года в InterNIC был зарегистрирован уже именно российский домен .ru. С этого момента существование Интернет в Российской Федерации было заверено официально на международном уровне и наша страна интегрировалась в глобальное информационное пространство.

- 78 -

Интернет-2 (проект Абилин)

Рождение Интернет-2 как технологии нового поколения связано с исчерпанностью возможностей роста традиционного Интернета,

идеологические основы которого были заложены в 1968 г. Технически современный Интернет не сильно ушел вперед по сравнению с концом 1960-х

годов. От ARPANET он унаследовал существенные проблемы: недостаточное адресное пространство, отсутствие механизма автоматической конфигурации адресов, низкую производительность (при большой нагрузке на маршрутизаторы), неприспособленность к передаче чувствительной к задержкам информации (голоса и видео), а также безопасность и ряд вторичных проблем, порожденных этими фундаментальными ограничениями. Все они связаны с протоколом IP, точнее, с его четвертой версией. И все эти ограничения преодолеваются в новой, шестой версии IP. Сеть, на которой внедрен протокол IPv6, и называется Интернет-2.

Интернет-2 опирается на протокол передачи данных IPv6 и

высокоскоростную (10 Гбит/с) магистральную инфраструктуру. Каждому компьютеру, подключенному к сети, технология обеспечивает гарантированную скорость в 100 Мбит/с и возможность использования современных мультимедийных приложений – телевизионного Интернет-вещания и видеоконференций с высококачественным изображением. Новая сеть способна

всекунду передавать десятки Гбит данных, благодаря чему для передачи получасовой видеозаписи HDTV (телевидение высокой четкости) достаточно одной секунды.

Разработка протокола IPv6 началась в 1992 г., а с 2003-го его поддержка реализуется в большинстве магистральных устройств ведущих производителей телекоммуникационного оборудования. Сеть Интернет2 в полной мере задействует возможности нового протокола. Преимущества ее состоят не только

вширине каналов, но и в более широком использовании широковещательной

- 79 -

передаче данных нескольким абонентам одновременно. Благодаря поддержке вещания (multicasting) и средств обеспечения приоритетного качества для передачи видео- и голосовой информации разница при трансляции видна действительно невооруженным глазом.

Абилин (англ. Abilene Network) – экспериментальная высокоскоростная компьютерная сеть в США, созданная некоммерческим консорциумом Интернет-2. Сеть объединяет более 230 американских университетов, научных центров и других учреждений. Сеть была создана в 1999 году, тогда опорный канал сети Абилин имел пропускную способность 2,5 Гбит/с и предназначалась для исследований в области передовых сетевых технологий и программ.

Название «Абилин» происходит от железнодорожной ветки, проложенной в

1860-х годах у города Абилин в штате Канзас. В 2003 году начался переход новый стандарт с номинальной скоростью 10 Гбит/с. Переход был окончен 4

февраля 2004 года, реально скорость сейчас составляет порядка 6-8 Гбит/с.

Сигнал в сети распространяется, в основном, по оптическим каналам.

Таким образом, развитие Интернет-2 позволит значительно повысить скорость передачи данных в глобальной сети, более плотно интегрировать мультимедийные технологии, создавать виртуальные лаборатории, электронные библиотеки, проводить дистанционное обучение и т.д.

Определение компьютерной сети. Классификация

Компьютерная сеть - это совокупность компьютеров и других средств вычислительной техники (активного сетевого оборудования, принтеров, ска-

неров и т. п.), объединенных друг с другом физическими носителями (медь,

оптоволокно, эфир и т.д.) под управлением сетевых операционных систем с целью обмена информацией и совместного использования информационных и аппаратных ресурсов.

Международная организация по стандартизации ((International Standardization Organization, ISO) определяет вычислительную сеть как