Вопрос №5. История создания глобальной сети. Принципы построения. Многоуровневая адресация.

История глобальных сетей уходит в глубь веков, их возраст зависит от того, что считать началом. Три тысячи лет, если вести исчисление от эпохи голубиной почты, или 800 лет, если брать за начало отсчета доставку сообщений почтовыми лошадьми во времена Чингисхана. Первая надежная крупномасштабная сеть для передачи сообщений со стандартизованной системой кодирования появилась в 1794 году во Франции. Это был так называемый оптический телеграф, построенный Клодом Шаппом для французского правительства.

«Телеграфные станции» Шаппа, имеющие вид деревянных конструкций с подвижными крыльями, расставленные с шестимильными интервалами, могли за полчаса переслать сообщение на расстояние в 100 миль. Для передачи сообщения на такое расстояние наземными средствами требовался целый день. Промежуточным станциям не приходилось расшифровывать сообщения, они просто повторяли принятое. Аналогичные системы вскоре появились в Швеции, Дании, Финляндии, Норвегии, Германии и Англии. В 30-х годах XIX столетия они широко использовались в Швеции для передачи частных посланий.

Однако к середине XIX века оптический телеграф был вытеснен электрическим. В 1844 году Сэмюэл Морзе предложил код, используя который можно было мгновенно передать сообщение на расстояние в 25 миль, тогда как доставка этого сообщения поездом заняла бы целый час. Тридцатью годами позже 27-летний телеграфист Томас Алва Эдисон изобрел способ одновременной передачи двух сообщений в каждом направлении по одной телеграфной линии. Этот способ, получивший название Quad, позволил компании Western Union ежегодно экономить на строительстве новых линий полмиллиона долларов.

Итак, проводные соединения уже были, мультиплексирование сообщений тоже. А с коммутацией пришлось подождать до изобретения Александром Грэхэмом Беллом телефона и появления крупных разветвленных телефонных сетей. В 1889 году предприниматель из Канзас-Сити Элмон Строуджер заподозрил, что операторы местной телефонной станции перенаправляют выгодные заказы его конкурентам, и нанял несколько инженеров для разработки первого автоматического телефонного коммутатора.

В 1917 году компания AT&T сделала первую попытку мультиплексирования. Система A одновременно передавала четыре голосовых телефонных звонка по одной паре проводов. В 1944 году AT&T создала систему L1, позволявшую одновременно передавать по коаксиальному кабелю 600 телефонных разговоров.

В 1961 году AT&T начала использовать в телефонии аналого-цифровое преобразование голосовых сигналов. Каждый передаваемый телефонный разговор преобразовывался в восьмиразрядный цифровой код с частотой 8 тыс. преобразований в секунду. Разбиение на цифровые фрагменты позволяло передавать по одной линии связи еще больше телефонных разговоров. Система T1, «тезка» нынешних каналов передачи данных T1, содержала 24 телефонных канала.

К тому времени в мире было уже достаточно много компьютеров, чтобы задуматься об организации связи между ними. В 1961 году Леонард Клейнрок впервые высказал мысль о маршрутизации пакетов цифровых данных в крупных компьютерных сетях. Годом позже Дж. Ликлайдер, первый руководитель отдела компьютерных исследований в Управлении ARPA при Министерстве обороны США, предложил создать огромную Galactic Network — «галактическую сеть», в которой пользователь мог получить доступ к данным из любого узла.

В 1965 году Ларри Робертс, исследователь из лаборатории Линкольна в Массачусетсском технологическом институте, впервые организовал обмен пакетами данных между двумя компьютерами. Четырьмя годами позднее появилась сеть с коммутацией пакетов Arpanet. За короткое время были разработаны средства для передачи файлов данных, электронной почты и дистанционного входа в систему. В 1973 году Винтон Серф предложил объединить Arpanet с двумя другими государственными сетями. Так родилась сеть Internet.

А производители компьютеров тем временем выпускали собственные сетевые системы. В 1972 году Роберт Меткалф, исследователь из компании Xerox, разработал стандарт организации локальных сетей под названием Ethernet. В 1973 году появилась компания Telenet, первый владелец сети общего пользования с коммутацией пакетов. В сети Telenet использовался протокол X.25, не требовавший специального аппаратного интерфейса для подключения компьютера к сети. В 1974 году корпорация IBM обнародовала собственную системную сетевую архитектуру — System Network Architecture, а еще через два года корпорация Digital Equipment выпустила протокол DECnet.

Развитие глобальных компьютерных сетей в последние два десятилетия базировалось на этих же концепциях. Те же самые концепции с упором на быстродействие используются и в новых технологиях.

Каналы T1, которые AT&T впервые предложила в 1961 году, сейчас обеспечивают скорость передачи данных 1,5 Мбит/с, а пользователи при желании могут покупать только часть емкости канала («дробный» канал Т1). Канал T3 эквивалентен 28 каналам T1 с общей пропускной способностью 44 Мбит/с. (T1 наряду с производными от него каналами — американский стандарт; в Европе используется его аналог, E1. — Прим. ред.)

Волоконно-оптические сети впервые были предложены Чарльзом Као и Джорджем Хокхамом в 1966 году, но тогда они не были практическим решением. В 1970 году скорость передачи данных в этих сетях достигла 90 Мбит/с, в 1984-м — 500 Мбит/с, а в начале 90-х — уже 1,7 Гбит/с.

Относительно недорогие сети frame relay обеспечивают подключение пользователей на скоростях от 56 Кбит/с до 1,5 Мбит/с (в Европе от 64 Кбит/с до 2 Мбит/с). Gigabit Ethernet, новейшая версия старого доброго стандарта локальных сетей, поддерживает скорость передачи данных 1 Гбит/с.

Асинхронный режим передачи данных ATM основывается на концепции небольших пакетов фиксированного размера, так называемых ячейках (cell). Такая организация передачи предотвращает полный захват канала данными одного типа. ATM широко используется для передачи по одной и той же сети аудио- и видеоинформации, а также компьютерных данных со скоростями от 22 до 622 Мбит/с.

Для того чтобы воспользоваться такими быстрыми сетями общего пользования для корпоративных целей, придуманы виртуальные частные сети, в которых применяются шифрование и другие механизмы безопасности для создания собственной безопасной сети. Таким образом, практически любое предприятие может при необходимости построить собственную глобальную сеть.

Интернет — всемирная компьютерная сеть, составленная из разнообразных локальных и глобальных компьютерных сетей, объединенных на основе стандартных соглашений о способах обмена информацией и единой системой адресации.

Разнообразие сетей означает, что они работают под управлением программного обеспечения разных фирм и используют для передачи данных внутри сети различные протоколы. Но между собой, сети обмениваются по протоколам семейства TCP/IP.

Система IP-адресов позволяет однозначно идентифицировать каждый компьютерной в каждой локальной сети в Интернете. Стержнем сети Интернет служит структура трансконтинентальных, суперскоростных оптоволоконных линий связи, соединяющих страны и континенты. К этим линиям подсоединены менее мощные линии обслуживающие конкретные географические регионы.

Обеспечение надежности функционирования сети изначально основывалось на следующих принципиальных положениях:

1) Информация передается не большими порциями (пакетами)

2) Получение и безошибочность пакета должны быть подтверждены

3) В случае необходимости посылка пакета дублируется

4) Маршрут движения пакета определяется в момент передачи и может меняться от пакета к пакету даже в пределах одного сообщения

5) На месте получения сообщение восстанавливается из нескольких пакетов.

При таком подходе сеть остается работоспособной даже при выходе из строя отдельных компьютеров или каналов связи. Протокол IP — это протокол сетевого уровня, описывающий формат пакета данных, передаваемого по сети Интернет.

Транспортный протокол TCP предназначен для контроля передачи и целостности передаваемой информации. Отдельные сети связываются через компьютеры — шлюзы. Шлюзом может служить не только компьютер, но и специальное устройство, которое имеет программное обеспечение, выполняющее функции определения пути следования пакета из одной сети в другую.

При подключении локальных или корпоративных сетей к Интернету необходимо решить следующие задачи:

1) Организация сети по протоколам TCP/IP

2) Получение адресов и имен Интернета, для всех внутренних пользователей сети

3) Физическое подключение локальной или корпоративной сети к Интернету

4) Определении маршрутов передачи информации в этой сети

5) Обмен электронной почтой внутри сети и за ее пределами

6) Решение проблем безопасности данной сети

7) Организация информационного обслуживания на базе Интернета

Сервисы Интернета осуществляют передачу информации по протоколам Интернета. Основными являются: электронная почта, телеконференции, списки рассылки, удаленный доступ к файлам, работа в режиме удаленного терминала, всемирная паутина.

Сервисы Интернета (CI) делят на: интерактивные, прямые и отложенного чтения.

Электронная почта наиболее популярный сервис. Посланное сообщение адресат получает и читает тогда, когда ему удобно. Электронное письмо состоит из заголовков со служебной информацией (об авторе письма, теме, получении, пути прохождения по сети) и, собственно, содержимого письма. Вместе с электронным письмом можно послать файл с данными.

Недостатки: не гарантированное время пересылки, возможность доступа третьих лиц во время пересылки, отсутствие интерактивности.

Для передачи сообщений электронной почты в основном используется протокол SMTP, а для приема POP3. В среде

операционной системы Windows для работы с электронной почтой используют программы Outlook express, Microsoft outlook и Netscape communicator.