Развитие технологии соединения компьютеров в локальную сеть кратко
Обновлено: 05.07.2024
История развития компьютерных
сетей достаточно сложна; за
прошедшие 35 лет в этом
процессе приняли участие
многие специалисты и
пользователи сетей. Процесс
создания и коммерческого
применения новых типов сетей
был значительно более
сложным, в этой заметке
отмечены лишь основные этапы.
Развитие компьютерных сетей сопряжено с
развитием вычислительной техники и
телекоммуникаций. Компьютерные сети могут
рассматриваться как средство передачи
информации на большие расстояния, для чего в
них применяются методы кодирования и
мультиплексирования данных, получившие
развитие в различных телекоммуникационных
системах.
Системы пакетной обработки Обратимся
сначала к компьютерному корню
вычислительных сетей. Первые
компьютеры 50-х годов — большие, громоздкие и
дорогие — предназначались для очень
небольшого числа избранных пользователей.
Часто эти монстры занимали целые здания. Такие
компьютеры не были предназначены для
интерактивной работы пользователя, а
применялись в режиме пакетной обработки.
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. В таких системах каждый
пользователь получал собственный терминал, с помощью которого он мог вести
диалог с компьютером. Количество одновременно работающих с компьютером
пользователей определялось его мощностью: время реакции вычислительной
системы должно было быть достаточно мало, чтобы пользователю была не
слишком заметна параллельная работа с компьютером других пользователей.
Первые глобальные компьютерные сети
А вот потребность в соединении компьютеров, находящихся на большом
расстоянии друг от друга, к этому времени уже 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 суперкомпьютеров.
Затем появились системы, в которых наряду с удаленными соединениями
типа терминал-компьютер были реализованы и удаленные связи типа
компьютер-компьютер.
10. Всемирная Паутина
Глобальные компьютерные сети очень многое
унаследовали от других, гораздо более старых и
распространенных глобальных сетей — телефонных.
Главное технологическое новшество, которое
привнесли с собой первые глобальные
компьютерные сети, состоял в отказе от принципа
коммутации каналов, на протяжении многих
десятков лет успешно использовавшегося в
телефонных сетях.
В 1969 году министерство обороны США
инициировало работы по объединению в
единую сеть суперкомпьютеров оборонных
и научно-исследовательских центров. Эта
сеть, получившая название ARPANET, стала
отправной точкой для создания первой и
самой известной ныне глобальной сети —
Интернет.
Первые локальные компьютерные сети
Важное событие, повлиявшее на эволюцию компьютерных сетей,
произошло в начале 70-х годов. В результате технологического прорыва
в области производства компьютерных
компонентов появились большие интегральные схемы (БИС). Их
сравнительно невысокая стоимость и хорошие функциональные
возможности привели к созданию мини-компьютеров, которые стали
реальными конкурентами мэйнфреймов. Эмпирический закон Гроша
перестал соответствовать действительности, так как десяток миникомпьютеров, имея ту же стоимость, что и мэйнфрейм, решали
некоторые задачи (как правило, хорошо распараллеливаемые) быстрее.
Конец 90-х выявил явного лидера среди технологий локальных сетей
— семейство Ethernet, в которое вошли классическая технология
Ethernet со скоростью передачи 10 Мбит/с, а также Fast Ethernet со
скоростью 100 Мбит/с и Gigabit Ethernet со скоростью 1000 Мбит/с.
Простые алгоритмы работы предопределяют низкую стоимость
оборудования Ethernet. Широкий диапазон иерархии скоростей
позволяет рационально строить локальную сеть, выбирая ту
технологию семейства, которая в наибольшей степени отвечает
задачам предприятия и потребностям пользователей. Важно также,
что все технологии Ethernet очень близки друг к другу по принципам
работы, что упрощает обслуживание и интеграцию этих сетей.
18. Заключение
Это привело к появлению высокоскоростных цифровых каналов, соединяющих
автоматические телефонные станции (АТС) и позволяющих одновременно передавать
десятки и сотни разговоров. К настоящему времени глобальные сети по разнообразию
и качеству предоставляемых услуг догнали локальные сети, которые долгое время
лидировали в этом отношении, хотя и появились на свет значительно позже.
Идея объединить несколько независимо работающих компьютеров в единую вычислительную систему сформировалась в середине 60-х годов прошлого века. В 1965 г. аспирант Массачусетского технологического института Ларри Робертс осуществил эксперимент по передаче дискретных пакетов данных между двумя компьютерами.
Один из отцов-основателей Интернета.
Карта покрытия сети Arpanet.
Не удивляйтесь, мониторов тогда еще не было. Результат выполнения программы выводился сразу на печать!
Но во времена громоздких компьютеров, такой способ подключения и коллективного пользования был просто необходимостью. Сам по себе компьютер занимал пространство целой комнаты, был непрост в эксплуатации и очень дорого стоил. Естественно, было просто невозможно поставить такую машину каждому оператору персонально.
Объединение удаленных суперкомпьютеров глобальными связями.
Но все вышеописанное являлось лишь предтечей локальных сетей в их нынешнем понимании. Вторая половина 70-х годов прошлого столетия ознаменовала собой, в истории компьютерных технологий, период бурного развития персональных компьютеров, что послужило толчком в направлении развития малых локальных сетей.
В этот период компания Xerox выпустила серию персональных компьютеров Star, которая стала очень популярной. Эти компьютеры стоили немало по нашим современным представлениям о стоимости компьютерной техники, но тогда их цена считалась низкой в сравнении с компьютерами предыдущего поколения. Производительность компьютеров Star тоже была достаточно высока для устройств подобного класса. Машины Xerox Star работали под управлением первой в мире операционной системы с оконным графическим интерфейсом пользователя. Но самое значимое для развития компьютерных сетей стало то, что вендор Xerox заложил в свои новые компьютеры технологическую возможность включения нескольких машин Star в единую сеть. Роберт Меткалф — инженер исследовательского отдела фирмы Xerox впервые предложил стандарт организации малых локальных сетей Ethernet, который используется до сих пор.
Xerox Star — один из первых персональных компьютеров. Кстати, именно компания Xerox является автором манипулятора (компьютерной мыши).
Не смотря на все свои известные преимущества, персональные компьютеры Star не выдержали конкуренции с изделиями корпорации IBM и были вытеснены с рынка. Устройства IBM отвечали всем самым высоким требованиям к компьютерному оборудования того времени. Огромное и налаженное производство компании IBM и его мощности позволили снизить цены на ПК (скорее PC) до минимума. Целевой потребитель от такого положения дел только выигрывал, и результаты компании IBM в плане продаж стали недосягаемы для конкурентов. За счет укрупнения производства стоимость продукции уменьшилась, а качество возросло — редкое явление для нашей с вами действительности, не так ли, граждане соотечественники.
Все это привело к росту количества локально-вычислительных сетей. Для дальнейшего развития требовалась разработка четких стандартов архитектуры распределенных вычислительных систем. Продолжение читайте в этой статье.
Развитие локальных сетей. В начале 70-х годов ХХ века, в результате технологического прорыва в области производства компьютерных компонентов (появились большие интегральные схемы – БИС), появилась возможность значительно повысить производительность мини компьютеров. Оказалось, что десяток мини-компьютеров, имеющих такую же стоимость, как и один мэйнфрейм, решали задачи быстрее, чем тот самый мэйнфрейм.
В таких условиях появилась возможность каждый отдел или подразделение предприятия оснастить мини-компьютером. Каждый мини-компьютер решал задачи уровня отдела предприятия. Таким образом, появилась концепция распределения компьютерных ресурсов по всему предприятию. Однако при этом все компьютеры предприятия продолжали работать автономно. Развитие предприятий, увеличение объемов обрабатываемой информации, необходимость работы с одной информацией сразу нескольким подразделениям предприятия, привели к необходимости создания локальных вычислительных сетей.
Небольшие компьютерные сети, работающие в пределах одного помещения, одного предприятия, называются локальными сетями (ЛС). Обычно компьютеры одной локальной сети удалены друг от друга на расстоянии не более одного километра. Во многих школах кабинеты информатики оснащены локальными сетями.
Таким образом, локальная сеть ( Local Area Network , LAN ) – это объединение компьютеров, сосредоточенных на небольшой территории, обычно в радиусе 1 – 2 км, хотя в отдельных случаях локальная сеть может иметь и более протяженные размеры, например, несколько десятков километров. В общем случае локальная сеть представляет собой коммуникационную систему, принадлежащую одной организации .
Мощным стимулом развития локальных сетей стало появление персональных компьютеров. Именно персональные компьютеры стали идеальными элементами для построения локальных сетей. Мощности ПК хватало для работы с сетевым программным обеспечением, но для решения сложных задач явно прослеживалась необходимость объединения их в сеть. ПК стали преобладать в локальных сетях и не только в качестве клиентских компьютеров, но они постепенно начали вытеснять мини-компьютеры и мэйнфреймы.
Принципы построения локальных сетей. Чаще всего локальные вычислительные сети организованы по следующему принципу: имеется одна центральная машина, которая называется файл-сервером, и множество подключенных к ней компьютеров — рабочих станций. Центральная машина имеет большую дисковую память. В ней в виде файлов хранится программное обеспечение и другая информация, к которой могут обращаться пользователи сети.
Файл-сервер — это машина, которая распределяет между многими пользователями общие ресурсы.
Такими ресурсами могут быть дисковая память, устройство печати и др. технические средства, а также программное обеспечение, любая информация в файлах.
На рабочих станциях дисковая память либо сравнительно небольшая, либо ее вообще нет (так часто бывает в школьных классах). Пользователи обращаются к файл-серверу за нужными им файлами, переписывают их на свои рабочие станции и работают с ними. Если пользователю требуется сохранить созданный им документ, программу или другую информацию, то он может записать ее на диск файл-сервера. Таким образом, файл-сервер играет роль коллективного хранилища файлов.
Основой программного обеспечения ЛС является сетевая операционная система. Важнейшая задача сетевой ОС — поддержка такого режима работы ЛС, чтобы работающие в ней пользователи могли использовать общие ресурсы сети и при этом не мешали бы друг другу.
Способы соединения компьютеров в локальной сети . С появлением локальных сетей пользователи получили много новых, рациональных приемов работы, которые, по- прежнему, были недоступны в глобальных сетях. Такой прогресс связан с использованием в локальных сетях качественных кабельных линий связи. При небольшой протяженности локальных сетей, стоимость таких каналов связи была вполне приемлемой и при относительной дешевизне даже первые локальные сети обеспечивали скорость передачи данных 10 Мбит/с.
Что это за кабельные линии связи и как с помощью них компьютеры соединяются в сеть.
Способ соединения компьютеров в локальную сеть, который можно представить в виде графа, вершинами которого являются узлы сети, а ребрами – физические или информационные связи между узлами, называется топологией сети.
Первым условием включения компьютера в локальную сеть является наличие сетевого адаптера в этом компьютере, поэтому ведя речь о соединении компьютеров в локальную сеть будем подразумевать, что все эти компьютеры имеют сетевой адаптер.
Сегодня различают три основных топологии локальных сетей:
Рис. 6-2-1. Схема размещения компьютеров при объединении их в сеть по шинной топологии .
Передаваемая информация распространяется по кабелю и доступна всем компьютерам, включенным в сеть. Преимуществами этого вида топологии является дешевизна и простота подключения новых узлов к сети. Недостатками – низкая надежность и невысокая производительность.
В сетях с кольцевой топологией данные передаются по кольцу от одного компьютера к другому.
Рис. 6-2-2. Схема размещения компьютеров при объединении их в сеть по кольцевой топологии .
Главным достоинством этого вида топологии является то, что кольцо по своей природе обеспечивает резервирование связей. Действительно два любых компьютера в этой топологии связаны между собой по двум путям – по часовой стрелке и против. Еще одним достоинством является возможность контролировать процесс доставки информации отправителем. В то же время необходимо принимать дополнительные меры, что бы в случае отключения или выхода из строя какого-либо компьютера не прервался канал связи между остальными узлами сети.
Рис. 6-2-3. Схема размещения компьютеров при объединении их в сеть по топологии "Звезда" .
Основным недостатком этой топологии является достаточно высокая стоимость сети, организованной по данной топологии, что объясняется необходимостью приобретения концентратора. Но затраты на организацию такой сети с лихвой окупаются высокой производительностью такой сети, скорость передачи данных достигает 1000 Мбит/с.
Рис. 6-2-3. Схема размещения компьютеров и выделенных серверов при объединении их в сеть по иерархической топологии .
Общие сведения о подключении локальных сетей к Интернету
В настоящее время используется несколько вариантов подключения локальной сети к Интернету. Вот основные из них.
Существующие сетевые технологии
В современных локальных сетях используются различные технологии подключения, различное оборудование и различные среды передачи данных. Еще несколько лет назад практически единственным возможным вариантом было объединение компьютеров на основе медного сетевого кабеля с пропускной способностью не более 10 Мбит/с, позже появились сети, в которых в качестве среды передачи информации стали использовать оптическое волокно, активно развиваются беспроводные локальные сети, в которых информация передается посредством инфракрасного излучения или широкополосных радиосигналов. Эволюция сетевых технологий обусловлена, в первую очередь, совершенствованием самих компьютеров. Специалистами подсчитано, что мощность процессоров современных ПК удваивается каждые 18 месяцев, соответственно, растет и трафик, передаваемый по линиям компьютерных коммуникаций (трафиком называется общий суммарный поток информации через один сетевой компьютер). Вместе с тем наиболее узкое место в любой распределенной вычислительной системе — это устаревшее оборудование, поскольку уже довольно давно специалистами по компьютерным сетям было сформулировано простое правило: максимальная пропускная способность локальной сети равна максимальной пропускной способности ее самого медленного компонента. Из этого можно сделать вполне справедливый вывод, что эволюция сетевых стандартов во многом определяется ростом информационных потоков и производительности компьютеров, причем кривая роста производительности локальных сетей уже сейчас становится похожа на экспоненту: сети с пропускной способностью в 100 Мбит/с появились спустя 15 лет после возникновения 10-мегабитных сетей, сетевые системы с пропускной способностью в 1 Гбит/с были разработаны через 5 лет после 100-мегабитных сетей, первые проекты сетей со скоростью передачи данных в 10 Гбит/с родились спустя еще 2 года (рис. 1.1).
П роизводител ьность локальных сетей
10 Гбит/с
Читайте также: