Виды глобальных сетей

В конце шестидесятых годов:

• корпорация Rand (сокращение от Research and Development - научно-исследовательские разработки);
• Массачусетский технологический институт;
• Калифорнийский университет Лос-Анжелеса, - начали эксперименты по созданию децентрализованной вычисли-тельной сети с передачей пакетов.

В 1968 г. ARPA (Агентство по работе с исследовательскими проектами в области перспективных исследований военного ведомства США) открыло финансирование этого проекта.

К осени 1969г. была создана глобальная вычислительная сеть АРПА-НЕТ, состоявшая из 4 ЭВМ:

• SDS SIGMA в Калифорнийском университете Лос-Анжелеса;
• SDS 940 в Стенфордском исследовательском институте;
• IBM 360 в Калифорнийском университете Санта-Барбары;
• DEC PDP-10 в университете штата Юта.

В дальнейшем сеть быстро развивалась: в 1971г. она насчитывала 15 узлов; в 1972 г. - 37; в 1973 г. к сети подключены зарубежные узлы (Университетский колледж в Лондоне и Королевская лаборатория радиолокации в Норвегии), и глобальная вычислительная сеть стала международной. В 1987 г. количество узлов в сети составляло 10000; в 1989 г. - 100000.

Сначала сеть работала по протоколу NCP (Network Control Protocol).

В 1974 г. Винт Серф и Боб Кан (сотрудники National Science Foundation) опубликовали первые спецификации протоколов TCP/IP. В 1983 г. ARPANET отказалась от NCP в пользу TCP/IP.

Internet - это "сеть сетей", не глобальная вычислительная сеть, а структура, объединяющая десятки тысяч глобальных вычислительных сетей.

Глобальная вычислительная сеть (ГВС) имеет в своей основе базовую сеть передачи данных (рис.18.1).

На рис.18.1:

• символы "УС" обозначают узлы связи;
• символы "ЭВМ" - локальные ЭВМ, подключенные к глобальной вычислительной сети;
• цифры обозначают номер канала связи базовой сети передачи данных (СПД).

Рис. 18.1. Типовая структура ГВС

При создании глобальной вычислительной сети в узлах СПД устанавливаются мощные ЭВМ, называемые хост-компьютерами. Возможны различные конфигурации ГВС. Звездообразная (рис.18.2):

Рис. 18.2. Звездообразная конфигурация ГВС

Звездообразная конфигурация обладает наименьшей надежностью из-за наличия единственного сетеобразующего узла.

Узловая (рис.18.3).

Рис. 18.3. Узловая конфигурация ГВС

Узловая глобальная вычислительная сеть - более надежная. Но наличие единственного центрального узла не позволяло решать задачи, поставленные перед разработчиками Министерством обороны США. Несмотря на это, примерно такая сеть реализована в нашей стране некоторыми министерствами.

Наибольшей надежностью и устойчивостью обладают сети распределенной конфигурации (рис.18.4), матричные, полносвязные и др.

Рис. 18.4. Полносвязная конфигурация ГВС

В сентябре 1971 г географическая карта ARPANET представляла собой (рис.18.5):

Рис. 18.5. Структура ГВС ARPANET

Затем, по примеру АРПАНЕТ, стали появляться другие глобальные сети.

Одна из первых сетей США - NSFNET - выглядела аналогично (рис.18.6)

Рис. 18.6. Сеть NSFNET

Таких сетей в США было создано много. Различные глобальные сети обслуживаются разными операторами связи: CompuServ, Prodiji, America Online, и др. Отдельные узлы сетей выделены как точки соединения сетей (Interconnect Points) и точки доступа к сети (Network Access Points).

Для объединения глобальных вычислительных сетей в единую структуру в течение 80-х годов в США был создан "магистральный хребет Интернет" (Internet Backbone), который лег в основу супермагистрали NSFNET.

Сначала эта суперскоростная магистраль имела пропускную способность 56 Кбит/сек. В 1988 г. ее пропускная способность была увеличена до 1,544 Мбит/сек. NSFNET перестала существовать в качестве супермагистрали в 1995 г.

Ее заменила vBNS (very high speed Backbone Network Service - сверхвысокоскоростная Сетевая служба магистрали) с пропускной способностью 155 Мбит/сек (владельцы: Национальный научный фонд и оператор дальней связи MCI Word Com).

24 февраля 1999г. в США параллельно с vBNS введена в эксплуатацию Интернет-2 - высокоскоростная магистраль Abilene (кольцо через всю страну из волоконно-оптического кабеля, длиной 21000 км). К Abilene было подключено 130 университетов. Вначале сеть использовалась только для научных исследований. Новая сеть обеспечивала передачу в реальном времени "видео телевизионного качества (30 кадров в секунду); транспортировку файлов терабайтного размера; телемедицину (консультации во время операций). Длина IP-адреса в новой сети увеличена с 32 до 128 бит.

Пропускная способность Abilene - 2,4 Гбит/сек. Предполагалось ее увеличить до 9,6 Гбит/сек. В перспективе Abilene должна охватить все университеты США. Обслуживание сети ведет университет штата Индиана. К сети разрешают подключаться некоторым канадским, скандинавским и голландским центрам.

В соответствии с концепцией национальной информационной инфраструктуры Альберта Гора, магистральная инфраструктура США (Abilene + vBNS) должна слиться со средствами массовой информации - произойдет слияние нескольких отраслей промышленности: компьютерной, телекоммуникационной, софтверной и промышленности информационного снабжения (т.е. создания и поставки информации: развлекательной, социальной, учебной, научной, медицинской, и др.), так как государству нужна связность посредством информационных сетей, выполняющих роль нервной системы страны.

К супермагистрали подключаются глобальные вычислительные сети меньшей производительности, которые имеют свои базовые сети передачи данных, предоставляющие услуги frame relay. Более подробно с супермагистралью Abilene можно познакомиться на ее сайте (рис.18.7): https://www.internet2.edu/maps/network

Рис. 18.7. Структура супермагистрали Abilene

В каждой ГВС применяется различная номенклатура технических средств (SUN, IBM PC, Apple и др.).

Форматы используемой в разных ГВС информации и системы команд различны.

Для того чтобы соединить две ГВС, построенные на разных типах ЭВМ (неоднородные ГВС), необходимы специальные технические и программные средства, реализованные в виде "шлюзов" (или "маршрутизаторов").

В шлюзах осуществляется перекодировка информации из кодов, действующих в одной сети, в коды, действующие в другой (например, из КОИ-7 в ДКОИ или в ASCII и обратно), и преобразовываются другие данные (например, адреса абонентов сети) в соответствии с правилами, принятыми в каждой ГВС.

При большом количестве разнородных глобальных вычислительных сетей для связи друг с другом эти ГВС должны иметь большое количество шлюзов, что связано с большими материальными затратами.

Значительно более эффективным является разработка общих для всех правил обмена информацией и способов ее представления.

1 января 1983 года ARPANET перешла на новый протокол (TCP/IP). Этот день принято считать официальной датой рождения Интернета.

При создании Internet разработаны единые правила обмена информацией - протоколы TCP (Transmission Control Protocol) и IP (Internet Protocol), применяемые обычно совместно и известные под именем TCP/IP, в состав которых входила стандартная система адресации ресурсов (URL - Uniform Resource Locator).

URL и протоколы TCP/IP являются стандартом Internet и обязательны для использования всеми ГВС для внешнего обмена информацией в составе Internet.

URL, или доменная система адресации, позволяет адресовать не только абонентов (в качестве которых могут выступать серверы, клиентские компьютеры, абонентские пункты, сетевые принтеры, и др.), но и информационные единицы, вплоть до файлов.

Согласно протоколу TCP, передаваемая информация разбивается на маленькие фрагменты - пакеты (дейтограммы). Соединение пакетов в соответствии с этим протоколом происходит на принимающей машине после их поступления (поступать они могут на принимающую машину вразбивку и по различным маршрутам).

Протокол IP определяет наилучший маршрут от одной ЭВМ к другой и управляет передачей пакетов.

Internet реализована с ориентацией на технологию "клиент-сервер", т.е. предусматривает наличие хост-компьютеров (хост-компьютером называется каждая постоянно подключенная к сети ЭВМ с установленным на ней программным обеспечением как минимум одного сервера), с которыми связываются компьютеры-клиенты (локальные ЭВМ).

В Internet насчитываются миллионы хост-компьютеров, принадлежащих различным глобальным вычислительным сетям (в 1969 г. было всего 4 "хоста", в 1996 г. количество хост-компьютеров возросло до 8,3 млн).

В таком количестве хост-компьютеров хранится огромное количество информации.