История и развитие на компютърните мрежи
Идеята за мрежите вероятно е стара, колкото самите комуникации. Нека се върнем назад във времето, когато хората са живели в Каменната ера и когато вероятно са се използвали тъпани за предаването на съобщения между хората. Да си представим, че пещерният човек А иска да извика пещерния човек Б да поиграят на хвърляне на камъни един по друг, но те живеят прекалено далече, за да може Б да чуе тъпана на А. Какви са възможностите пред А? Той би могъл 1) да отиде до пещерата на Б, 2) да си вземе по-голям тъпан, или 3) да помоли С, който живее между двамата, да предаде съобщението. Последната възможност се нарича създаване на мрежа.
Разбира се много неща са се променили от примитивните занимания и устройства на нашите предци. В днешно време, компютрите разговарят помежду си чрез огромни съоръжения от кабели, оптични влакна, микровълни и други подобни, за да може да се осъществи връзката.
Желанието за комуникация с други хора е движеща сила за всички същества, а разработените интелигентни средства за комуникация ни отличават от другите биологически видове. От момента, когато стана възможно свързването на два компютъра и провеждането на разговор между тях, концепцията за развитие на Интернет стана неизбежна.
В ранните дни на използването на компютрите, те представляваха огромни машини, които изпълняваха цели стаи и струваха стотици хиляди долара. Макар, че те са имали много по-малка мощност на обработка и памет от днешните ръчни компютри, те бяха последен вик на технологиите през 50-те и 60-те години. В свят, в който хората бяха бавни и предразположени към грешки, извършвайки ръчно всички изчисления, възможностите на компютъра бяха поразителни.
В средата на 20-ти век компютрите все още бяха редки, екзотични и мистериозни машини, собственост само на големи компании, държавни и образувателни институции. В по-голямата си част компютрите бяха самостоятелни системи, изолирани една от друга. Никой не е могъл дори да предположи, че персоналните компютри могат да се размножат толкова или че компютърните мрежи ще станат главна насока на развитие.
Мрежата се дефинира като колекция от хостове, които имат възможност да общуват помежду си, често разчитайки на услугите на редица поставени хостове ( dedicated hosts ), които препредават данните между участниците в комуникацията. Хостовете най-често са компютри, но това не е задължително. Терминалните и интелигентните принтери също могат да се считат за хостове. Колекцията от хостове се нарича още сайт (site). Комуникацията е невъзможна без някакъв вид взаимен език или код. В компютърните мрежи, тези езици имат общо название протоколи. Тук обаче, не става дума за писмени протоколи, а по-скоро за строго официален код за поведение. Протоколите използвани в компютърните мрежи не са нищо повече от строги правила за размяна на съобщения между два или повече хоста.
Към средата на 20 век електронните комуникации съществуват вече повече от едно столетие и са реализирани както в Европа така и в Съединените щати. Тези ранни мрежи приемат множество форми и по тях се изпращат само кодирани сигнали. По-късно те получават възможността за предаване на глас по кабела.
Телеграфни кабели
В началото на 19 век французите разработват първата оптическа телеграфна мрежа, която изпраща информация с поразителната скорост от 20 знака за секунда, а Самюъл Морз демонстрира електрически телеграф, които слага началото на разработката на мрежовите комуникации в Съединените щати.
Телефонната мрежа
В края на 19 век започва изграждането на огромна телефонна мрежа. Но тогавашните технологични лидери не са били по-предвидливи от техните наследници от ранната компютърна ера. Едно вътрешно разпореждане в Western Union от 1876 г. твърди, че: "Този телефон има прекалено много недостатъци, за да може да бъде възприет като средство за комуникации. Устройството няма никаква стойност за нас".
Независимо от това становище, към 1880 г. в Съединените щати има повече от 50 000 телефонни линии, а към 1960 г. телефонните линии обхващат градските области и телефонната мрежа се превръща в световна комуникационна мрежа.
Телефонната система използва технологии с комутиране на електрически вериги, при която се изгражда верига или виртуална пътека при всяко свързване на един телефон с друг по мрежата. Тази технология е подходяща за предаване на глас, защото звуците се пренасят по кабела с относително постоянна скорост.
През 60 години правителството на Съединените щати се заинтересува от разработването на компютърна мрежа, която би позволила на военните системи и на системите на главните образувателни институции да комуникират едни с други. Тъй като това става в разгара на Студената война, те искат мрежата да притежава устойчивост, надеждност и достатъчен резерв, така че да може да оцелее при възможна ядрена война.
Изследователите от Масачузетскят технологичен институт, института RAND и Националната физична лаборатория във Великобртания изобретяват нова технология, наречена комутиране на пакети (packet switching), които при периодични пикови предавания работи по добре, отколкото традиционните технологии с комутиране на вериги. Тяхната работа полага основата на комуникационните технологии, изолвани в днешният Интернет.
Терминът комутиране на вериги и комутиране на пакети звучат близко, но имат различно значение.
Обществената телефонна система, означавана понякога с POTS, представлява комуникационна мрежа с комутиране на вериги. Когато провеждате телефонен разговор в този тип мрежа, за цялото време на този разговор се използва само една физическа пътека от вашият телефон до телефона, които сте избрали. Тази пътека или верига се поддържа изключително за ваше ползване до момента, до момента когато прекъснете връзката, поставяйки телефонната слушалка обратно на мястото и.
При мрежа с комутиране на пакети не се изгражда специална пътека или верига. Комутирането на пакети понякога се означава като технология без установяване на конекции, поради липса на специално изградена пътека.
Началото на първата компютърна мрежа с комутиране на пакети е поставено в края на 60 години под покровителството на Министерството на отбраната на САЩ. Тя е наречена ARPnet. Първият възел или точка на свързване, към ARPnet е инсталиран в Калифорнийският университет в Лос Анджелес през 1969 г. Само за три години мрежата се разпростира през целите Съединени щати, а две години след това достига до Европа.
С нарастването на мрежата тя бива разделена на две части. Военните наричат своята част от интернет мрежата Milnet, а ARPnet продължава да бъде използвана за описание на частта от мрежата, която свързва изследователските и университетските сайтове. През 80 години ARPnet е заменена от мрежата Defense Data Network и NSFNet. В последствие тази WAN мрежа се разраства в това, което днес наричаме Интернет.
Изграждането на компютърните мрежи не започва от такъв голям мащаб като проекта ARPnet, т.е. локалните мрежи се появяват преди WAN. С поевтиняването на компютрите и с увеличаването на тяхната мощност, търговските организации от всички мащаби започнаха да ги използват все по масово. Първите машини можеха да се използват само за ограничени видове обработка на данни, но с процъфтяването на разработката на софтуер новите програми позволиха на потребителите да правят повече от простото сортиране и събиране на данни.
Използването на мейнфрейм компютри вършеше добра работа в много отношения, но те имаха няколко минуса в сравнение с по-малките компютри. Недостатък беше тяхната висока цена, големите мейнфрейм системи струваха много повече от така наречените "персонални" компютри, проектирани така, че да бъдат поставени на бюрото и да функционират самостоятелно.
Друг недостатък на мейнфрейм компютрите беше концепцията за единствена точка на отказ. При работата с мейнфрейм компютър, ако компютъра бъде изключен, той е изключен за всички. От друга страна, използването на отделни персонални компютри разрешава този проблем.
Персоналните компютри представляват компютри, разработени като напълно функционални единици, които изпълняваха програми и извършваха работни задания напълно самостоятелно. Те осигуряваха известна отказоустойчивост – способността на системата да продължава да функционира и да осигурява цялост на данните при възникване на повреди. Ако компютърът на един служител прекъсне работа, той не влияе на възможността на останалите служители, които имат собствени персонални компютри да продължат работата.
Тези фактори допринесоха за нарастване популярността на персоналните компютри като решение за малки, средни и големи търговски организации. Но след като всеки се сдоби с отделен компютър на бюрото си, компаниите се изправиха пред дилема как работниците да използват съвместно информацията. Решението беше изграждането и работата в мрежа.
По-рано споменахме телеграфните и телефонните мрежи, разбира се, всички сме чували за телевизионните мрежи. Можем да наречем мрежа дори пътищата и железопътните линии, които пресичат страната. Като имаме всичко това предвид какво всъщност представлява една компютърна мрежа? Просто казано това са две или повече устройства, свързани с цел общо използване на информацията, ресурси или и двете. Връзката може да бъде чрез кабел или може да бъде безжична връзка, която използва радиовълни, лазерна или инфрачервена технология, или сателитно предаване. Споделената обща информация и ресурси могат да бъдат файлове с данни, приложни програми, принтери, модеми, скенери или други хардуерни устройства.
Коментари: