Эволюция компьютерных сетей

Хронологическую последовательность важнейших событий, ставших историческими вехами на пути появления первых компьютерных сетей, иллюстрирует.

4. 
   История компьютерных сетей и Интернета
   

Развитие коммутации пакетов: 1961-1972
История компьютерных сетей берет свое начало в 1960-х годах, когда телефонные сети были основным средством связи в мире. Как вы помните, в телефонных сетях используется принцип коммутации каналов, при этом передача осуществляется с постоянной частотой. Стремительный рост потребности в вычислительных ресурсах, сочетающийся с высокой стоимостью ЭВМ, стал побудительной причиной объединения компьютеров в сети для обеспечения к ним удаленного совместного доступа пользователей. Сетевой трафик был неравномерным и характеризовался наличием периодов активности (например, когда один пользователь посылал команду удаленному компьютеру) и пассивности (ожидание результатов).
Три группы инженеров, находившиеся в разных частях света, независимо друг от друга начали разработку технологии коммутации пакетов, рассматривая ее как мощную и эффективную альтернативу технологии коммутации каналов. Первая научная работа па эту тему была опубликована ученым Леонардом Клейнроком, в то время еще студентом-старшекурсником. С помощью теории очередей работа Клейнрока наглядно продемонстрировала эффективность принципа коммутации пакетов в условиях неравномерной нагрузки. В 1964 году Пол Верен начал эксперименты в области коммутации пакетов в защищенных военных сетях, а Дональд Дэвис и Роджер Скэнтлбери осваивали новую технологию в национальной физической лаборатории Англии.
Упомянутые разработки заложили основу современного Интернета. Однако было бы неверно сводить зарождение Интернета только к разработке технологии коммутации пакетов. В начале 1960-х годов коллеги Клейнрока, ученые Ликлайдер и Роберте, стали участниками программы развития компьютерных технологий в агентстве DAPRA (Defense Advanced Research Projects Agency — агентство по защите прогрессивных исследовательских проектов). Роберте разработал схему компьютерной сети APRAnet, основанной на коммутации пакетов и являющейся прямым предком современного Интернета. Коммутаторы пакетов в то время назывались интерфейсными процессорами сообщений (Interface Message Processor, IMP), и контракт на их производство был заключен с компанией BBN. В 1969 году первые коммутаторы пакетов связали между собой несколько научных организаций США. Леонард Клейнрок вспоминает о первом неудачном использовании сети, когда попытка удаленного доступа вызвала полный крах системы.
В 1972 году в сети APRAnet насчитывалось уже 15 узлов. Тогда же Роберт Каин устроил первую публичную демонстрацию APRAnet на Международной конференции по компьютерным коммуникациям. Был разработан первый протокол обмена информацией между оконечными системами (RFC 001), получивший название NCP (Network-Control Protocol — протокол управления сетью). Это позволило начать разработку сетевых приложений для APRAnet. Первая программа для работы с электронной почтой была создана программистом компании BBN Рэем Томлиисоном в 1972 году.
Возникновение новых компьютерных сетей и Интернета: 1972-1980
Изначально APRAnet была изолированной закрытой сетью. Для установления связи с любым хостом сети было необходимо иметь подключение к интерфейсному процессору сообщений. В первой половине 1970-х годов появились еще несколько компьютерных сетей с коммутацией пакетов:
□ коротковолновая сеть ALOHAnet соединила несколько универ-ситетов на Гавайских островах;
□ коммерческая сеть Telenet компании BBN была построена по тому же принципу, что и APRAnet;
□ французская компьютерная сеть Cyclades была разработана Луизом Пузи;
□ сети с временным мультиплексированием, такие как Tymnet и GE Information Services, появились в конце 1960-х — начале1970-х годов;
□ сеть SNA фирмы IBM создавалась в 1969-1974 годах параллельно с APRAnet.
Число компьютерных сетей продолжало расти. В 1973 году Роберт Меткалф разработал принципы технологии Ethernet, ориентированной на небольшие расстояния между соединяемыми компьютерами, которые позже обусловили стремительное развитие локальных сетей.
Научившись создавать новые компьютерные сети, инженеры задумались над тем, как связать несколько сетей между собой. Первые разработки в области создания сети сетей были проведены Уинтоном Серфом и Робертом Канном. Именно тогда для описания создаваемой системы было применено слово «Интернет»,
Появилась первая версия протокола TCP, правда, в значительной степени отличающаяся от современной. Изначально в TCP была попытка объединить надежную последовательную передачу данных между оконечными системами (поддерживаемую протоколом и сегодня) и транспортные функции (обеспечиваемые современным протоколом IP). Уже первые эксперименты с протоколом TCP выявили важность не только надежной, но и ненадежной передачи данных (например, пакетной передачи голосовых сообщений). Это в конечном счете привело к появлению протокола IP и разработке протокола UDP, альтернативного TCP. Таким образом, три ключевых протокола Интернета, TCP, UDP и IP, появились уже в конце 1970-х годов.

Описанные выше разработки проводились под патронажем уже упоминавшегося агентства DAPRA. Тем не менее оно не являлось монополистом в области развития Интернет-технологий. На Гавайских островах ученым Норманном Абрамсоном был разработан проект сети ALOHAnet — беспроводной компьютерной сети с пакетной передачей данных. Протокол ALOHA [6], использовавшийся в ALOHAnet, был первым из так называемых протоколов множественного доступа, позволявшим географически распределенным пользователям совместно использовать ресурс среды передачи данных (частоту радиоволн). Разработки Абрамсона были использованы Меткалфом и Боггсом при создании протокола Ethernet [329] для проводных широкополосных радиосетей. Схема протокола Ethernet приведена на рис. 1.26. Интересно отметить, что к созданию Ethernet Меткалфа и Боггса подтолкнула необходимость обеспечения связи компьютеров не только друг с другом, но и с удаленными разделяемыми периферийными устройствами, такими как принтеры, накопители и т. п. [375]. Таким образом, технология Ethernet, ставшая основой для множества современных локальных компьютерных сетей, насчитывает 25-летнюю историю. Трудно переоценить ее роль в решении задачи объединения компьютерных сетей. Мы еще вернемся к обсуждению Ethernet, ALOHAnet и прочих технологий локальных сетей в главе 5.