Скачайте в формате документа WORD

Телекоммуникационные компьютерные сети эволюция и основные принципы построения

1998

Содержание.

Введение. Компьютерная сеть как средство коммуникации.

3

Краткая история появления компьютерных сетей.

3


Основные факторы, вызвавшие развитие интерсетей.

3


Первые интерсети. Тенденции в развитии.

5

Теория построения интерсетей: современный подход к созданию компьютерных сетей.

6


Теория построения вычислительных сетей.

6


Сетевые протоколы.

7

Конкретные компьютерные сети и возможности их использования.

8

Заключение.

Некоторые проблемы, стоящие перед компьютерными сетями в России.

9

Библиография.

11




Введение. Компьютерная сеть как средство коммуникации.


Сеть, -и. 1. Принспонсобнленние, изнденлие иза занкренпнлеых на равнных пронменжутнках, пенренкренщинваюнщихнся нинтей, ве- ренвок, пронвонлонки. 2. Сиснтенма комнмуннинканций, располо- жеых на канком-н. пронстраннстнве.

Толконвый слонварь РСнСОнГО ЯЫнКА. С. И. Оженгов-Херович.


Явление развития компьютерных сетей как следствие компьютеризации общества интересно и требует особого внимания. Данная работ не является попыткой дать оценку этому сложному научно-техническому, общественному, и даже психологическому явлению - представляется мало возможным в рамках реферата рассмотреть целый комплекс проблем, еще достаточно мало изученных в силу недавнего своего появления. Цель работы - выявить некоторые основные стороны процесса становления компьютерных телекоммуникаций, общие принципы их действия и осветить главные тенденции в компьютерных сетей в настоящий момент.

В своем сознании мы тесно связываем понятие персонального компьютера с компьютерной сетью. Чувство функциональной неполноценности сопровождает нас, если стоящий дома компьютер по каким-либо причинам не подключен к InternetТу, и это вполне показательно - кому нужна такая квартира, из которой невозможно выйти на лицу? Психологам еще предстоит дать ответ на многие вопросы, связанные с повсеместным распространением компьютерных сетей, их влиянием на человека и на общество в целом. Мы же ограничимся только тем замечанием, что компьютеризация общества и сознания человека идет бок о бок с внедрением компьютерных телекоммуникационных технологий в человеческий быт. Поэтому будет местно начать работу с краткого обзора процесса развития компьютерной техники.

Краткая история появления компьютерных сетей.

Основные факторы, вызвавшие развитие интерсетей.

Идея сознданния пернсоннальнной ЭВМ, пронобнранза сонвренмеонго пернсоннальннонго комнпьнюнтенра, впернвые бынла вонплонщенна в жизнь в сенрендинне 70-ха гондов. Имео для тонго вренменни ханракнтенрен пронцесс "понлянринзанции" в техннинке элекнтроых вынчиснлинтельнных маншин. С однной стонронны иснслендонванния в даойа обнласнти бынли нанправнленны на сознданние вынчиснлинтельнных маншин колнлекнтивннонго польнзонванния, с "очень больншинми объненманмиа опенрантивннойа панмянти", как глансит нанучнная линтенрантунра тех лет; бынстнрондейнстнвие маншин должнно бынло доснтигннуть ненскольнких денсятнков милнлионнов опенранций в сенкуннду, - танкие панранметнры и опнренденлянли поннянтие сверхнмощнных ЭВМ. С друнгой стонронны, поянвинлось тянгонтенние к пронекнтинронваннию маншина инндинвиндунальннонго польнзонванния: для правнленния техннонлонгинченскинми пронцеснсанми и обнранботнки экснпенринменнтальнных даых в иснслендонвантельнских ланбонрантонринях сознданютнся манлые вынчиснлинтельнные маншинны, так нанзынваенмые минни-ЭВМ - манлонганбанритнные комнпьнюнтенры со сравннинтельнным бынстнрондейнстнвинем. Впернвые поянвинлась ренальнная вознможнность сознданния нанстольнных ЭВМ, но принменненние танкие апнпанранты могнли найнти понка тольнко в сфенре сунгунбо нанучнной деянтельннонсти. Важннейншинми обнласнтянми иснпольнзонванния маншин счинтанлись нанучнно-техннинченские раснченты, в осннонве контонрых ленжат мантенмантинченские ментонды авнтонмантинзанция пронекнтинронванния техннинченскиха обънекнтов. Мини-ЭВМ, сонединнеые линниянми свянзи с мощннынми вынчиснлинтельннынми сиснтенманми колнлекнтивннонго польнзонванния, монгли принменнятьнся кака тернминнанлы. И был один из первых шагов к формированию компьютерных сетей.

Следует заметить, что поннянтие миннинкомнпьнюнтенра бынло принблинженно к сонвренмеонму: по пронизнвондинтельннонсти манлые ЭВМ пренвоснхондинли санмыеа мощнные маншинны пернвонго понконленния, ганбанринты танких вынчиснлинтельнных маншин такнже бынли нанмнонго меньнше ганбанринтов ЭВМ пернвонго понконленния. Нанментинлась теннденнция к сонкранщеннию вынпуснка маншин среднней мощннонсти, понскольнку минни-ЭВМ уже могнли обеснпенчить реншенние больншей часнти зандач инндинвиндунальннонго понтренбинтенля, для реншенния сложнных зандач вынгодннее обнрантитьнся к вынчиснлинтельнным сиснтенмам колнлекнтивннонго польнзонванния. В коннце 60-х - 70-х гондов "сверхнмощнные ЭВМ" станнонвятнся мульнтинпронцеснсорннынми, то есть в однной маншинте сонсрендонтончинванетнся ненскольнко пронцеснсонров, функнционнинруюнщих одннонвренмео (панралнлельнно). Пренимунщенстнво мульнтинпронцеснсорнных сиснтем для одннонвренмеонго реншенния мнонгих зандач бынло оченвиднно, но нанлинчие в однной маншинне ненскольнкиха пронцеснсонров в приннцинпе понзвонлянло раснчленнить такнже и пронцесс реншенния однной занданчи, понскольнку канжндый алнгонритм сондернжит ряд ветнвей, вынполнненние контонрых монжет пронвондитьнся нензанвинсинмо друг от друнга, что данет донвольнно больншое сонкранщенние обнщенго вренменни реншенния занданчи. Мнонгонпронцеснсорнные ЭВМ, техннонлонгинченской осннонвой контонрых явнлянлись так нанзынваенмые больншие иннтенгральнные микнронсхенмы отннонсинли к комнпьнюнтенрам четнвернтонго понконленния. Под больншинми иннтенгральннынми микнронсхенманми поннинманли стенпень нансынщенния блонка микнронсхем. Одннанко не сунщенстнвовало четнкойа граннинцы менжнду манлынми, средннинми или Убольншинми микнронсхенманми, так что танкая тернминнонлонгия не монжет быть нанзванна полннонстью нанучнной. Знанчинтельнно больншийа факнтор в разнвинтии элекнтроых вынчиснлинтельнных маншин, значит и компьютерных сетей, Ца это изнменненние оснновнныха эленменнтова опенрантивннойа панмянти. Еснли пернвыеа ЭВМ именли в свонем сонстанве занпонминнаюнщие стнройнстнва на так нанзынваенмых фернронлинтонвых серндечннинках, то нанстоянщей ренвонлюнцинейа ва разнвинтии вынчиснлинтельннойа техннинкиа бынло ввенденние в канченстнве эленменнтов панмянти понлунпронводннинконвых принбонров, контонрые изнгонтавнлинванлись по техннонлонгии, ананлонгичнной техннонлонгии изнгонтовнленния иннтенгральнных схем. Обнразнцы танкой панмянти ненбольншонго объненма сознданванлись и иснпольнзонванлись нанчинная с 70-х гондов как сверхнбынстнрондейнстнвуюнщая панмять; в то же вренмя нанментинлась теннденнция сознданния опенрантивнной панмянти на понлунпронводннинках и иснпольнзонванния фернринтонвыха занпонминнаюнщиха стнройств в канченстнве донполннинтельнной меднлеой панмянти.

Итак, понвыншенние мощннонсти вынчиснлинтельнной техннинки и обнщее разнвинтие иннфорнманциноойа наунки явинлись оснновннынми факнтонранми в пронцеснсе вознникннонвенния иннтегнринронваых вынчиснлинтельнных сентей;а сонвонкупнность отндельнных вынчиснлинтельнных сентей, свянзаых менжнду сонбой в обнщую сеть каннанланми свянзи и спенцинальннынми сонпрянгаюнщинми стнройнстнванми и явнлянетнся иннтернсентью. Переход в микроэлектронике на доли-микронные размеры, создание относительно быстродействующих компьютеров, но с ограниченной дисковой памятью, появление научно-исследовательских проектов, требующих больших вычислительных ресурсов - все определяющие причины возникновения интерсетей.

Поннятнно, что оснновнная цель сознданния сентей занклюнчанетнся в обеснпенченнии обнменна даых менжнду двунмя вынчиснлинтельннынми маншиннанми, вхондянщинми в сеть, поэтому первоначально подобные сети в США связывали научные центры - ниверситеты. Америке принадлежит также первенство в использовании компьютерных сетей для военных целей. В словиях холодной войны на такие разработки правительство выделяло многочисленные субсидии: требовалось выработать систему, моментально реагирующую при нанесении вражеского ядерного дара и поддерживающую существование после такого удара. Возможно, именно причиной того, что изначально компьютерные сети были рассчитаны на действие в сверхъестественных словиях и объясняется практическая неистребимость современного InternetТa - ведь хорошо известен факт - Internet прекратит существование когда от сети будут отключены все входящие в нее машины.

Первые интерсети. Тенденции в развитии интерсетей.

История появления вычислительных сетей ведет свое начало от 60-х годов, когда были созданы первые компьютерные системы с раздвоенными ресурсами. Первая сеть с коммутацией пакетов было разработана в Англии в 1968 году в Национальной физической лаборатории.

Первая многоузловая сеть с коммутацией пакетов Arpanet вступила в действие в США в 1969 году. В 1971 создана сеть Alocha (Гавайи, США), в котором реализованы методы передачи пакетов по радиоканалам.

Модель сети Ethernet была разработана сотрудниками фирмы Xerox в 1974 - 1976 годах. Протокол этой сети был стандартизирован в 80-х годах.

В течение 1974 - 1982 годов рядом ведущих компьютерных фирм США разработаны архитектуры и сетевые технологии, повлиявшие на формирование современных сетей. Фирмой DEC в 1975 создана сеть Decnet, развивавшаяся вплоть до 1990.

В 1982 - 1988 годах ниверситетами и фирмами США была создана сеть Bitnet, получившая всемирное распространение.

В настоящее время можно выделить два направления создания интерсетей - общедоступные и специализированные сети. Общедоступные сети - это вычислительные сети, предоставляющие слуги всем желающим за определенную плату. В основном, это услуги сетевого, в отдельных случаях терминального доступа. Специализированными сетями являются академические сети.

Теория построения интерсетей: современный подход к созданию компьютерных сетей.

Теория построения вычислительных сетей.

Современные ченые выделяют два разнличнных поднхонда к созданию компьютерных сетей:а

1.    иннтернсеть стронитнся танким обнранзом, что пронцеснсы пенренданчиа даых, пронцендунры правнленния и аднминнинстнрантивнные служнбы отндельнных поднсентей не изнменнянютнся сунщенстнвео. Канжндая из поднсентей сонхраннянет свою авнтонномнность, хонтя тренбонванния к сентенвонму правнленнию и коннтронлю ожеснтончанютнся;

2.    иннтернсеть пронекнтинрунетнся как единная раснпренденлинтельнная сиснтенма, в контонрой приноринтет отнданетнся тренбонванниняма станндартннонсти пронтонконлова и эфнфекнтивннонсти обнщенсентенвых пронцендур правнленния.

При пернвом поднхонде лонгинка иннтенгранции поднсентейа коннценнтринрунетнся в шлюнзонвых (межнсентенвых) стнройнстнвах. Сеть станнонвитнся единной пренжнде всенго с точнки зренния польнзонвантенля. Такому подходу более всего соответствует сеть Internet, где применяется концепция интерсети как виртуальной вычислительной сети, реализованная механизмом виртуальных сетевых адресов станций.

Второй же подход на практике реализуется в тех случаях, когда исходная сети принадлежат одному классу (примером может служить сеть Ethernet), или когда проект создания сети правляется единой администрацией и направлен на решение определенного набора прикладных задач, что может быть добно для сетей конкретной научной ориентации.

В общем случае для определения интерсети можно предложить следующий набор характеристик:

*        топология интерсети и межсетевая архитектура (общая характеристика связности интерсети, расположение межсетевых стройств и связей между ними и отдельными подсетями, степень однородности входящих подсетей);

*        логика межсетевых устройств (типы, межсетевой протоко [1], преобразование протоколов, ровень надежности межсетевого протокола);

*        логика межсетевых соединений, реализуемая в хост-машинах;

*        межсетевые протоколы верхних ровней (транспортного и выше) и их реализация в хост-машинах;

*        административная служба сети (степень автономности, общесетевые процедуры правления, организация справочника ресурсов и прочее).

Интересно, что в настоящее время фундаментальное значение приобрела концепция эталонных моделей сетевых архитектур. В ходи применения различных эталонных моделей к задачам построения интерсетей выяснилась их неполнот и неадекватность по таким проблемам, как организация правления и обмена правляющей информацией в неоднородных сетях, маршрутизация потоков данных в интегрированных сетях. Решение этих задач лежит на пути разработки новых более совершенных сетевых архитектур, учитывающих как многообразие телекоммуникационных технологий, так и возможность создания абстрактных моделей высоко ровня. Новые сетевые архитектуры развиваются по направлениям создания абстрактных (обобщенных) сетевых архитектур (фундаментальная наука) и системных прикладных архитектур.

Сетевые протоколы.

Работ вычислительных сетей, то есть обмен данными и взаимосвязь ЭВМ, выполняется в соответствии с достаточно сложными протоколами взаимодействия. протоколы объединяют в группы или ровни, как правило, существует от трех до семи таких ровней. Протоколы необходимы и при разработке и при правлении сетью.

Рассмотрим модель сети Internet. Сеть возникла в 1972 Ц 1983 годах в ходе разработки и развития Arpanet и различных механизмов интеграции ее с прочими глобальными сетями. Начальная модель Arpanet содержала три ровня протоколов (транспортный, процессприложение). При разработке Internet к нему был добавлен межсетевой ровень и соответствующий ему протокол IP (Internet Protocol). Затем были разработаны транспортный протокол TCP и датаграммный протокол UDP.

Протоколами верхнего ровня являются :

*        транспортные протоколы (отвечают за обмен данными между процессами, находящихся в разных хост-машинах сети);

*        прикладные протоколы (обслуживают задачи пользователя по передаче данных и доступу к сетевым ресурсам);

*        межсетевые протоколы (реализуют ряд специальных функций, ориентированных на организацию виртуальных сетей различных технологий).

Межсетевые протоколы должны обеспечивать надежную передачу данных между различными подсетями и кратчайшие пути передачи, также поддерживать центральную справочную службу, передачу экстренной и правляющей информации и так далее.

Разумеется, существует множество протоколов со схожими функциями, но используемых в разных сетях. Перечисление всех видов протоколов займет слишком много времени и явится излишним вниканием в технические тонкости построения интерсетей.

Конкретные компьютерные сети. Возможности использования интерсетей.

Как было сказано выше, выделяют два типа интерсетей: общедоступные и специальные.

К общедоступным сетям принадлежит Internet, растущая столь стремительно в настоящее время. После интеграции многих локальных сетей в Internet, сервис, который можно получить на компьютере, значительно расширился. Информация о различных научных исследованиях, огромные файловые архивы, коммерческие базы данных, средства обмена информацией в режиме on-line (то есть когда время отклика системы на запрос меньше, чем несколько секунд). Коммерциализация сети послужили мощнейшим толчком к ее развитию: к Internet подключаются банки, биржи, рекламные и торговые агентства. Во время пользования сетью создается ощущение, будто находишься в огромном супермаркете, где ассортимент и выбор продаваемой продукции нескончаем.

По данным, собранным Win Treese и опубликованным в Internet GNN, начиная с августа 1991 года более чем половина всех зарегистрированных сетей, подключенных к Internet - коммерческие. В 1993 году новая сеть подключалась к Internet в среднем каждые десять минут. В США на 1 человек населения приходится 4 машины, подключенных к Internet, в Норвегии, где самый высокий ровень жизни в Европе - 5. В июле 1993 общее число машин в InternetТе было примерно 1776. По неточным данным, по электронной почте через Internet доступно 137 стран.

CompuServe является американской службой. Эта сеть получила большое распространение, так как предоставляет базовый сервис своим пользователям. Включает: форумы и конференции по интересам, разнообразные почтовые слуги, 15 поисковых систем по различным источникам, финансовый сервис, биржевые новости. Заказ и покупка, туристический сервис и многое другое.

К специализированным академическим сетям принадлежит, например, интерсеть Bitnet (Because ItТs Time Network). Сеть ведет существование с 1981 года с компьютерного центра Нью-Йоркского ниверситета. В настоящее время эта сеть относится к классу глобальных, объединяя около 800 членов, включая ниверситеты и прочие научные центры. Сеть включает около 3 компьютеров; доступ к распределенной информации Bitnet возможен только через e-mail.

Заключение. Некоторые пронбленмы, стоянщие пенред комнпьнюнтерннынми сентянми в Роснсии.

В свянзи с ввенденнинем понвренмеой опнланты тенленфоых разнгонвонров в Роснсии, поянвинлись ненконтонрые пронбленмы, стоянщие на прянмую пенред польнзонвантенлянми комнпьнюнтернных сентей. Пондонронжанние опнланты тенленфоых пенренгонвонров ненминнуенмо вынзонвет пондонронжанние опнланты снлуг сенти Internet. InternetТом и сентью ИнДо в пондавнляюнщем больншиннстнве польнзунютнся вунзы и нанучнные чнренжнденния, контонрым в снлонвинях нинщеннсконго финнаннсинронванния наунки и обнранзонванния нонвый танриф в шесть тынсяч рубнлей не под синлу. Internet разнвинванетнся танкинми темнпанми, что вполнне спонсонбен занменнить тенленвинзора же ченрез денсять лет, еснли не раньнше. Журннанлист еженнендельннинка "Монснковнские Нонвонсти" Вландинмир Емельнянненнко в своней стантье об опнланте за польнзонванние тенленфонном пиншет слендуюнщее: У нас моннонпонлинсту нанпленвать на Internet. Он гунбит ценлое нанправнленние в разнвинтии наунки, сравннинмое с гинбенлью геннентинки, контонрую тонже счинтанли банловнстнвом и лженнаункой... Как сообщает московский еженедельник, пернвынми на линцу выншли стунденнты:а пенред зданнинем монснковнской мэнрии они сонорундинли чунченло чинновннинка в сенром коснтюнме, у контонронго вменсто гонлонвы - тенленфоый апнпанрат с оборнваым шнунром...

Московские Новости инициировали конференцию в ФИДО на тему подорожания абонентской платы за телефон. Точки зрения, выдвинутые частниками конференции могут быть сведены к следующему. По офинцинальнным даым, принбыль МГТС за пернвые денсять менсянцев проншлонго гонда сонстанвинла оконло 500 милнлинарндов рубнлей, что на 150 милнлинарндов больнше, чем в 1996 гонду, следовательно, не требуется вводить повременную оплату. Если же принменнить лонгинку понвренмеой опнланты к друнгонму винду комнмуннинканций - к авнтонмонбильнным донронгам, сложится аналогичная ситуация. Они сондернжатнся на донрожнный нанлог, явнляюнщийнся, свонего ронда, ананлонгома абоннентнскойа планты. Преднстанвим, что ввондитнся планта за пенрендвинженние на транснпорнте по авнтонмонбильнным донронгам, в занвинсинмонсти от раснстоянния, но не по нонвым, не по ренконнстнруинронваым или тольнко что понстронеым, по имеюнщимнся - с колндонбиннанми и рытнвиннанми. Ранзунменетнся, это не понгунбит авнтонмонбильнную пронмышнлеость, но, нанверннянка, сденланет авнтонмонбиль роснконшью для люндей со среднним ровннем доснтатнка.

Таким образом, одной из сильнейших, препятствующих развитию компьютерных телекоммуникаций проблем в настоящее время является гроза ввода повременной оплаты за пользование телефонными линиями. Internet из демократичного средства коммуникации может превратиться в России в нечто, предназначающееся только для верхних слоев общества, что противоречит самой идее этой компьютерной сети.


Библиография.

Большая Советская Энциклопедия. -М., 1983

Ваграменко Я. А., Компьютерные сети: отечественные и зарубежные. -М. 1995

Еженедельник Московские Новости, №3 1998

Королев Л. Н. Структуры ЭВМ и их математическое обеспечение. -М., 1974

Майстров Л. Е. Развитие вычислительных машин. -М., 1974

Толковый словарь русского языка. -М., 1993

National Geographic, official journal, No. 4, 1995

Win Treese (treese@crl.dec.com)




[1] ïîä ïðîòîêîëîì ïîíèìàþò ñîâîêóïíîñòü ïðàâèë, ïðèåìîâ, òåõíè÷åñêèõ òðåáîâàíèé, ñâîéñòâåííûõ äëÿ äàííîé ñåòè.