Реферат: Телекоммуникационные компьютерные сети: эволюция и основные принципы построения
Телекоммуникационныекомпьютерные сети: эволюция и основные принципы построения.Рефератпо информатикеученикаxx класса xx гимназии№ xxx xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx. Санкт-Петербург1998
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
<span FREESET",«sans-serif»;mso-fareast-font-family: «Times New Roman»;mso-fareast-theme-font:minor-fareast;mso-bidi-font-family: FREESET;mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language:RU;mso-bidi-language:AR-SA">Введение.Компьютерная сеть как средство коммуникации.
Сеть, -и. 1. Приспособление, изделие из закрепленных на равных промежутках, перекрещивающихся нитей, ве- ревок, проволоки. 2. Система коммуникаций, располо- женных на каком-н. пространстве.
Толковый словарь РУССКОГО ЯЗЫКА. С. И. Ожегов-Херович.
Явление развития компьютерных сетей как следствие “компьютеризации”общества интересно и требует особого внимания. Данная работа не является попыткойдать оценку этому сложному научно-техническому, общественному, и даже психологическомуявлению – представляется мало возможным в рамках реферата рассмотреть целый комплекспроблем, 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 настоящиймомент.
В своем сознании мы тесно связываем понятие персональногокомпьютера с компьютерной сетью. Чувство функциональной неполноценности сопровождаетнас, если стоящий дома компьютер по каким-либо причинам не подключен кInternet’у, и это вполне показательно – кому нужна такая квартира, из которой невозможновыйти на улицу? Психологам еще предстоит дать ответ на многие вопросы, связанныес повсеместным распространением компьютерных сетей, их влиянием на человека и наобщество в целом. Мы же ограничимся только тем замечанием, что компьютеризация обществаи сознания человека идет бок о бок с внедрением компьютерных телекоммуникационныхтехнологий в человеческий быт. Поэтому будет уместно начать работу с краткого обзорапроцесса развития компьютерной техники.
Краткаяистория появления компьютерных сетей.Основные факторы, вызвавшие развитие интерсетей.Идея создания персональной ЭВМ, прообраза современногоперсонального компьютера, впервыебыла воплощена в жизнь в середине 70-х годов. Именно для того времени характерен процесс «поляризации»в технике электронных вычислительных машин. С одной стороны исследования в данной области были направлены на создание вычислительныхмашин коллективного пользования, с «очень большими объемами оперативной памяти», какгласит научная литература тех лет; быстродействие машин должно былодостигнуть нескольких десятков миллионов операций в секунду, – такие параметры и определяли понятие сверхмощныхЭВМ. С другой стороны, появилось тяготениек проектированию машин индивидуального пользования: для управления технологическимипроцессами и обработки экспериментальных данных в исследовательскихлабораториях создаются малые вычислительные машины, так называемыемини-ЭВМ – малогабаритные компьютеры со сравнительным быстродействием. Впервые появилась реальная возможность создания настольных ЭВМ, но применениетакие аппараты могли найти пока только в сфере сугубо научной деятельности. Важнейшими областями использования машин считались научно-техническиерасчеты, в основе которых лежат математическиеметоды автоматизация проектирования технических объектов. Мини-ЭВМ, соединенные линиями связи с мощными вычислительнымисистемами коллективного пользования, могли применяться как терминалы. И был один из первых шагов к формированиюкомпьютерных сетей.
Следует заметить, что понятие миникомпьютера было приближено к современному:по производительности малые ЭВМ превосходили самые мощные машины первого поколения,габариты таких вычислительных машин также были намного меньше габаритовЭВМ первого поколения. Наметилась тенденция к сокращению выпуска машин средней мощности, поскольку мини-ЭВМуже могли обеспечить решение большей части задач индивидуального потребителя,а для решения сложных задач выгоднееобратиться к вычислительным системам коллективного пользования.В конце 60-х – 70-х годов «сверхмощные ЭВМ» становятся мультипроцессорными,то есть в одной машите сосредоточивается несколько процессоров, функционирующих одновременно (параллельно). Преимущество мультипроцессорных системдля одновременного решения многих задач было очевидно, но наличиев одной машине нескольких процессоровв принципе позволяло расчленить также и процесс решения одной задачи, поскольку каждый алгоритм содержит рядветвей, выполнение которых может проводитьсянезависимо друг от друга, что даетдовольно большое сокращение общего времени решения задачи. Многопроцессорные ЭВМ, технологической основой которых являлисьтак называемые большие интегральные микросхемы относили к компьютерамчетвертого поколения. Под большимиинтегральными микросхемами понимали степень “насыщения” блока микросхем.Однако не существовало четкой границы между “малыми”, “средними” или“большими” микросхемами, так что такая терминология не может быть названаполностью научной. Значительно больший фактор в развитии электронных вычислительных машин, а значит икомпьютерных сетей, – это изменение основных элементов оперативной памяти. Если первые ЭВМ имели в своем составе запоминающие устройства на так называемыхферролитовых сердечниках, то настоящейреволюцией в развитии вычислительной техники было введение в качестве элементов памяти полупроводниковыхприборов, которые изготавливалисьпо технологии, аналогичной технологии изготовления интегральныхсхем. Образцы такой памяти небольшогообъема создавались и использовались начиная с 70-х годов как “сверхбыстродействующаяпамять”; в то же время наметилась тенденция создания оперативной памятина полупроводниках и использованияферритовых запоминающих устройств в качестве дополнительной “медленной”памяти.
Итак, повышение мощности вычислительнойтехники и общее развитие информационной науки явились основными факторами в процессевозникновения интегрированных вычислительных сетей; совокупность отдельных вычислительныхсетей, связанных между собой в общуюсеть каналами связи и специальными сопрягающими устройствами и являетсяинтерсетью. Переход в микроэлектронике на доли-микронные размеры, создание относительнобыстродействующих компьютеров, но с ограниченной дисковой памятью, появление научно-исследовательскихпроектов, требующих больших вычислительных ресурсов – все определяющие причины возникновенияинтерсетей.
Понятно, что основная цель создания сетей заключаетсяв обеспечении обмена данных между двумя вычислительными машинами,входящими в сеть, поэтому первоначально подобные сети в США связывали научныецентры – университеты. Америке принадлежит также первенство в использовании компьютерныхсетей для военных целей. В условиях холодной войны на такие разработки правительствовыделяло многочисленные субсидии: требовалось выработать систему, моментально реагирующуюпри нанесении вражеского ядерного удара и поддерживающую существование после такогоудара. Возможно, именно причиной того, что изначально компьютерные сети были рассчитанына действие в “сверхъестественных” условиях и объясняется практическая неистребимостьсовременного Internet’a – ведь хорошо известен факт – Internet прекратит существованиекогда от сети будут отключены все входящиев нее машины.
Первые интерсети. Тенденции в развитии интерсетей.История появления вычислительных сетей ведет свое начало от60-х годов, когда были созданы первые компьютерные системы с раздвоенными ресурсами. Первая сеть с коммутацией пакетовбыло разработана в Англии в 1968 году в Национальной физической лаборатории.
Первая многоузловая сеть с коммутацией пакетов Arpanet вступилав действие в США в 1969 году. В 1971 создана сеть Alocha (Гавайи, США), в которомреализованы методы передачи пакетов по радиоканалам.
Модель сети Ethernet была разработана сотрудниками фирмыXerox в 1974 – 1976 годах. Протокол этой сети был стандартизирован в 80-х годах.
В течение 1974 – 1982 годов рядом ведущих компьютерных фирмСША разработаны архитектуры и сетевые технологии, повлиявшие на формирование современныхсетей. Фирмой DEC в 1975 создана сеть Decnet, развивавшаяся вплоть до 1990.
В 1982 – 1988 годах университетами и фирмами США была созданасеть Bitnet, получившая всемирное распространение.
В настоящее время можно выделить два направления созданияинтерсетей – общедоступные и специализированные сети. Общедоступные сети – это вычислительныесети, предоставляющие услуги всем желающим за определенную плату. В основном, этоуслуги сетевого, а в отдельных случаях терминального доступа. Специализированнымисетями являются академические сети.
Теорияпостроения интерсетей: современный подход к созданию компьютерных сетей. Теория построения вычислительных сетей.Современные ученыевыделяют два различных подхода к созданию компьютерных сетей:
1.<span Times New Roman"">
интерсеть строитсятаким образом, что процессы передачи данных, процедуры управления и административные службы отдельныхподсетей не изменяются существенно. Каждая из подсетей сохраняет свою автономность, хотя требованияк сетевому управлению и контролю ожесточаются;2.<span Times New Roman"">
интерсеть проектируется как единая распределительнаясистема, в которой приоритет отдается требованиям стандартности протоколов и эффективности общесетевых процедур управления.При первом подходе логика интеграции подсетей концентрируется в шлюзовых (межсетевых) устройствах. Сеть становится единой прежде всего с точкизрения пользователя. Такому подходу более всего соответствует сетьInternet, где применяется концепция интерсети как виртуальной вычислительной сети,реализованная механизмом виртуальных сетевых адресов станций.
Второй же подход на практике реализуется в тех случаях, когдаисходная сети принадлежат одному классу (примером может служить сеть Ethernet),или когда проект создания сети управляется единой администрацией и направлен нарешение определенного набора прикладных задач, что может быть удобно для сетей конкретнойнаучной ориентации.
В общем случае для определения интерсети можно предложитьследующий набор характеристик:
*<span Times New Roman"">
топология интерсетии межсетевая архитектура (общая характеристика связности интерсети, расположениемежсетевых устройств и связей между ними и отдельными подсетями, степень однородностивходящих подсетей);*<span Times New Roman"">
логика межсетевыхустройств (типы, межсетевой протокол<span FREESET",«sans-serif»; mso-fareast-font-family:«Times New Roman»;mso-fareast-theme-font:minor-fareast; mso-bidi-font-family:FREESET;mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language:RU; mso-bidi-language:AR-SA">[1], преобразованиепротоколов, уровень надежности межсетевого протокола);*<span Times New Roman"">
логика межсетевыхсоединений, реализуемая в хост-машинах;*<span Times New Roman"">
межсетевые протоколыверхних уровней (транспортного и выше) и их реализация в хост-машинах;*<span Times New Roman"">
административнаяслужба сети (степень автономности, общесетевые процедуры управления, организациясправочника ресурсов и прочее).Интересно, что в настоящее время фундаментальное значениеприобрела концепция эталонных моделей сетевых архитектур. В ходи применения различныхэталонных моделей к задачам построения интерсетей выяснилась их неполнота и неадекватностьпо таким проблемам, как организация управления и обмена управляющей информациейв неоднородных сетях, маршрутизация потоков данных в интегрированных сетях. Решениеэтих задач лежит на пути разработки новых более совершенных сетевых архитектур,учитывающих как многообразие телекоммуникационныхтехнологий, так и возможность создания абстрактных моделей высоко уровня. Новыесетевые архитектуры развиваются по направлениям создания абстрактных (обобщенных)сетевых архитектур (фундаментальная наука) и системных прикладных архитектур.
Сетевые протоколы.Работа вычислительных сетей, то есть обмен данными и взаимосвязьЭВМ, выполняется в соответствии с достаточно сложными протоколами взаимодействия.протоколы объединяют в группы или уровни, как правило, существует от трех до семитаких уровней. Протоколы необходимы и при разработке и при управлении сетью.
Рассмотрим модель сети Internet. Сеть возникла в 1972 –1983 годах в ходе разработки и развития Arpanet и различных механизмов интеграцииее с прочими глобальными сетями. Начальная модель Arpanet содержала три уровня протоколов(транспортный, процессприложение). При разработке Internet к нему был добавленмежсетевой уровень и соответствующий ему протокол IP (Internet Protocol). Затембыли разработаны транспортный протокол TCP и датаграммный протокол UDP.
Протоколами верхнего уровня являются:
*<span Times New Roman"">
транспортные протоколы(отвечают за обмен данными между процессами, находящихся в разных хост-машинах сети);*<span Times New Roman"">
прикладные протоколы(обслуживают задачи пользователя по передаче данных и доступу к сетевым ресурсам);*<span Times New Roman"">
межсетевые протоколы(реализуют ряд специальных функций, ориентированных на организацию виртуальных сетейразличных технологий).Межсетевые протоколы должны обеспечивать надежную передачуданных между различными подсетями и кратчайшие пути передачи, а также поддерживатьцентральную справочную службу, передачу экстренной и управляющей информации и такдалее.
Разумеется, существует множество протоколов со схожими функциями,но используемых в разных сетях. Перечисление всех видов протоколов займет слишкоммного времени и явится излишним вниканием в технические тонкости построения интерсетей.
Конкретныекомпьютерные сети. Возможности использования интерсетей.Как было сказано выше, выделяют два типа интерсетей: общедоступныеи специальные.
К общедоступным сетям принадлежит Internet, растущая стольстремительно в настоящее время. После интеграции многих локальных сетей вInternet, сервис, который можно получить на компьютере, значительно расширился. Информация о различных научных исследованиях,огромные файловые архивы, коммерческие базы данных, средства обмена информациейв режиме on-line (то есть когда время отклика системы на запрос меньше, чем несколькосекунд). Коммерциализация сети послужили мощнейшим толчком к ее развитию: кInternet подключаются банки, биржи, рекламные и торговые агентства. Во время пользованиясетью создается ощущение, будто находишься в огромном супермаркете, где ассортименти выбор продаваемой продукции нескончаем.
По данным, собранным Win Treese и опубликованным вInternet GNN, начиная с августа 1991 года более чем половина всех зарегистрированныхсетей, подключенных к Internet – коммерческие. В 1993 году новая сеть подключаласьк Internet в среднем каждые десять минут. В США на 1000 человек населения приходится4 машины, подключенных к Internet, в Норвегии, где самый высокий уровень жизни вЕвропе – 5. В июле 1993 общее число машин в Internet’е было примерно 1776000. Понеточным данным, по электронной почте через Internet доступно 137 стран.
CompuServe является американской службой. Эта сеть получилабольшое распространение, так как предоставляет базовый сервис своим пользователям.Включает: форумы и конференции по интересам, разнообразные почтовые услуги, 15 поисковыхсистем по различным источникам, финансовый сервис, биржевые новости. Заказ и покупка,туристический сервис и многое другое.
К специализированным академическим сетям принадлежит, например,интерсеть Bitnet (Because It’s Time Network). Сеть ведет существование с 1981 годас компьютерного центра Нью-Йоркского университета. В настоящее время эта сеть относитсяк классу глобальных, объединяя около 800 членов, включая университеты и прочие научныецентры. Сеть включает около 3000 компьютеров; доступ к распределенной информацииBitnet возможен только через e-mail.
Заключение.Некоторые проблемы, стоящие перед компьютерными сетями в России.В связи с введением повременной оплатытелефонных разговоров в России, появилисьнекоторые проблемы, стоящие на прямую перед пользователями компьютерныхсетей. Подорожание оплаты телефонных переговоров неминуемо вызоветподорожание оплаты услуг сети Internet. Internet’ом и сетью ФИДО в подавляющем большинстве пользуютсявузы и научные учреждения, которым в условиях нищенского финансированиянауки и образования новый тариф вшесть тысяч рублей не под силу. Internet развивается такими темпами, что вполне способен заменить телевизор уже черездесять лет, если не раньше. Журналист еженедельника «МосковскиеНовости» Владимир Емельяненко в своей статье об оплате за пользованиетелефоном пишет следующее: “У нас монополисту наплевать наInternet. Он губит целое направление в развитии науки, сравнимое с гибелью генетики, которуютоже считали баловством и “лженаукой”… Как сообщает московский еженедельник,первыми на улицу вышли студенты: передзданием московской мэрии они соорудиличучело чиновника в сером костюме, у которого вместо головы – телефонныйаппарат с оборванным шнуром…
“Московские Новости” инициировали конференцию в ФИДО на темуподорожания абонентской платы за телефон. Точки зрения, выдвинутые участниками конференциимогут быть сведены к следующему. По официальным данным, прибыль МГТС за первые десять месяцев прошлого года составилаоколо 500 миллиардов рублей, что на 150 миллиардов больше, чем в 1996 году,следовательно, не требуется вводить повременную оплату. Если же применить логику повременной оплаты к другому видукоммуникаций – к автомобильным дорогам, сложится аналогичная ситуация. Они содержатсяна “дорожный налог”, являющийся, своего рода, аналогом абонентской платы. Представим, что вводится плата за передвижение на транспортепо автомобильным дорогам, в зависимостиот расстояния, но не по новым, не по реконструированнымили только что построенным, а по имеющимся– с колдобинами и рытвинами. Разумеется, это не погубит автомобильнуюпромышленность, но, наверняка, сделает автомобиль роскошью для людейсо средним уровнем достатка.
Таким образом, одной из сильнейших, препятствующих развитиюкомпьютерных телекоммуникаций проблем в настоящее время является угроза ввода повременнойоплаты за пользование телефонными линиями. Internet из демократичного средства коммуникацииможет превратиться в России в нечто, предназначающееся только для верхних слоевобщества, что противоречит самой идее этой компьютерной сети.
<span FREESET",«sans-serif»;mso-fareast-font-family: «Times New Roman»;mso-fareast-theme-font:minor-fareast;mso-bidi-font-family: FREESET;letter-spacing:1.0pt;mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language:RU; mso-bidi-language:AR-SA">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)
<span FREESET",«sans-serif»;mso-fareast-font-family:«Times New Roman»;mso-fareast-theme-font: minor-fareast;mso-bidi-font-family:FREESET;mso-ansi-language:EN-GB;mso-fareast-language: RU;mso-bidi-language:AR-SA">[1]
ïîäïðîòîêîëîìïîíèìàþòñîâîêóïíîñòüïðàâèë,ïðèåìîâ,òåõíè÷åñêèõòðåáîâàíèé,ñâîéñòâåííûõäëÿ äàííîéñåòè.