18.1. История и принципы организации глобальных компьютерных сетей

 

Internet - всемирная компьютерная сеть, составленная из разнообразных компьютерных сетей, объединенных стандартными соглашениями о способах обмена информацией (протоколами) и единой системой адресации. Всемирную сеть Internet можно представить как паутину взаимопересекающихся связей - спутниковых, оптоволоконных, телефонных и радиорелейных каналов, соединяющих компьютеры во всем мире. Множество базисных компьютеров (узлов сети или хостов), расположенных в академических институтах, государственных и коммерческих организациях, обеспечивают работоспособность сети. Имеются и другие мировые компьютерные сети, формально не входящие в Internet, но связанные с ним посредством так называемых шлюзов (gateway). Нередко под Internet понимают всю совокупность таких сетей - Сеть сетей.

Сети Internet уже более 30 лет. Импульсом к ее рождению послужили нужды военных.

Запуск в Советском Союзе первого искусственного спутника Земли в 1957 году ознаменовал начало технологического соревнования между СССР и США.

В 1958 году для проведения и координации научно-исследовательской деятельности в военной области при Министерстве обороны США было выделено специальное Агентство Передовых Исследовательских Проектов (Advanced Research Projects Agency - ARPA). В его ведении, в частности, находились и работы по обеспечению безопасности связи и коммуникации в случае начала ядерной войны. Такая система передачи данных должна была обладать максимальной устойчивостью к повреждениям и быть способной функционировать даже при полном выведении из строя большинства своих звеньев.

В основу проекта были положены три основные идеи:

- каждый узел сети соединен с другими так, что существует несколько различных путей от узла к узлу;

 - все узлы и связи рассматриваются как ненадежные - существуют автоматически обновляемые таблицы перенаправления пакетов;

 - пакет, предназначенный для не соседнего узла, отправляется на ближайший к нему согласно таблице перенаправления пакетов, при недоступности этого узла - на следующий и т.д.

Созданная по такому принципу система не имела централизованного узла управления, и, следовательно, безболезненно могла изменять свою конфигурацию.

В 1967 году для создания сети передачи данных было решено использовать разбросанные по всей территории США компьютеры ARPA, соединив их обычными телефонными проводами. Работы по созданию первой глобальной компьютерной сети, получившей название ARPANet, велись быстрыми темпами и уже к 1968 году появились ее узлы, первый из которых был построен в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе (University of California in Los-Angeles, UCLA), второй - в Стенфордском исследовательском институте (Stanford Research Institute, SRI).

В сентябре 1969 года состоялась передача первого компьютерного сообщения между этими центрами, что фактически ознаменовало рождение сети ARPANet. К декабрю 1969 г. ARPANet насчитывала 4 узла, в июле 1970 г. - восемь, а в сентябре 1971 г. - уже 15 узлов.

В 1971 г. произошло событие, которое повлияло на всю последующую историю Internet. Американский инженер Рэй Томлинсон (Ray Tomlinson), работавший тогда в компании BBN Technologies в Массачусетсе, разработал маленькую программу, позволявшую посылать сообщение в "почтовый ящик", установленный на его компьютере. "Я понятия не имею, каким было первое сообщение. Я знаю только, что оно все было написано заглавными буквами" - сказал он в интервью корреспонденту Reuters. Тем не менее, факт этот трудно переоценить. Р.Томлинсона по праву можно отнести к таким знаменитым изобретателям, коренным образом изменившим быт человека, как Эдисон или Попов - ведь он является "отцом-основателем" электронной почты, которая спустя три десятилетия фактически изменила мир.

Потом Р.Томлинсон создал "почтовый ящик", который мог отправлять и посылать сообщения через компьютерную сеть. Ему же принадлежит идея использовать символ "@" ("коммерческая эт"- амперсант) в электронном адресе. Следует заметить, что, по словам Рэя Томлинсона, электронные сообщения могли передавать и принимать только компьютеры, подключённые к сети ARPANET. Таким образом, сеть, первоначально созданная американскими военными для военных  нужд, начинала работать и на гражданскую науку. Уже с середины 1972 года среди пользователей сети стало распространяться мнение, что передать письмо по компьютерной сети намного быстрей и дешевле, чем традиционным методом. Так начал зарождаться первый сервис, без которого сегодня немыслим Интернет - это e-mail.

А в 1973 г. сеть ARPANet стала международной - к ней подключились Англия и Норвегия.

В 1974 году было открыто первое коммерческое приложение ARPANet - Telnet, обеспечивающее доступ к удаленным компьютерам в режиме терминала.

В 1976 году появилась программа UUCP (Unix-to-Unix Copy Program), что привело к созданию следующего сервиса - Usenet (сетевые новости или телеконференции).

К 1977 году Сеть объединяла уже десятки научных и военных организаций, как в США, так и в Европе, а для связи использовались уже не только телефонные, но также спутниковые и радиоканалы.

Сеть ARPANet развивалась и становилась похожей на нынешний Интернет.

Рисунок 18.1 -  Схема узлов и каналов связи сети ARPANet в 1980 году.

 

Рост числа компьютерных сетей вне ARPANet создал большие трудности, касающиеся соединения одной сети с другой, не из-за различий в аппаратной части, а в силу несовместимости протоколов коммуникации - "языка общения" одного устройства с другим. Для их преодоления был создан новый стандарт коммуникаций, названный TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol - протокол управления передачей /межсетевой протокол). Выдающееся значение этих протоколов, принятых 1 января 1983 года, заключалось в том, что с их помощью разнородные сети получили возможность производить обмен данными друг с другом. Именно этот день фактически является днем рождения Интернет, как сети, объединяющей глобальные компьютерные сети.

В 1986 году Национальным Фондом Науки США (The National Science Foundation - NSF) была запущена в эксплуатацию NSFNet. NSFNet являлась высокоскоростной компьютерной сетью, базирующейся на суперкомпьютерах, соединенных оптоволоконными кабелями, радио- и спутниковой связью. До 1995 года она составляла основу Интернет в Соединенных Штатах - была "хребтом" (backbone) американской части глобальных компьютерных сетей (у других стран имелись собственные "хребты"). В 1996 году NSFNet была приватизирована, а научным организациям было предписано договариваться о доступе к информационным магистралям с коммерческими Интернет-провайдерами. В академических кругах это решение признано ошибочным, и практически с того же года ведутся эксперименты по воссозданию некоммерческой сети научных и образовательных учреждений, под условным названием Интернет-2.

 

Рисунок 18.2 - Так выглядела NSFNet в середине 90-х годов.

 

Мощное сочетание спутниковых и оптоволоконных каналов позволило создать в США единое цифровое пространство.

До середины 1990 года Интернет был доступен относительно узкому академическому сообществу, а его наполнение не отличалось богатством и разнообразием.  Из сетевых сервисов тогда были доступны три:

- Обмен электронными письмами - электронная почта (e-mail),

- Получение файлов по FTP  (Протокол Передачи Файлов) и

- Общение в группах новостей по интересам с помощью текстовых сообщений Usenet - телеконференции, или сетевые новости.

В 1991 появился Gopher - приложение, впервые позволившее свободно перемещаться по глобальным сетям без предварительного знания адресов необходимых серверов.

Поначалу не привлекло особого внимания и объявление о разработке нового приложения - Всемирной паутины (World Wide Web - WWW), сделанного в 1991 году в Европейском центре ядерных исследований (European Center for Nuclear Research, CERN). Созданный специалистом CERN Тимом Бернерсом-Ли (Tim Berners-Lee) Протокол Передачи Гипертекста (HyperText Transmission Protocol - HTTP) предназначался для обмена информацией среди физиков, трудившихся в удаленных друг от друга лабораториях.

Однако в 1992-93 годах WWW еще по-прежнему представлял собой черно-белый текстовой ресурс. Ситуация значительно изменилась в 1993 году, после того как в Национальном центре суперкомпьютерных приложений (National Center for Supercomputing Applications, NCSA) был создан первый графический интерфейс к World Wide Web - браузер Mosaic. Mosaic оказался настолько популярен, что один из разработчиков программы Марк Андриссен (Mark Andreessen) основал компанию Netscape, занявшуюся разработкой аналога Mosaic - браузера Netscape Navigator.

Повсеместное использование Интернет широкими массами пользователей фактически началось в 1994 году с созданием нового браузера - Netscape Navigator. Его появление не только упростило доступ к информации Всемирной паутины, но, главное, позволило размещать в виртуальной вселенной практически все виды данных. На смену текстовым черно-белым приложениям пришла многокрасочная среда, наполненная графикой, анимацией, аудио- и видеоданными. Такая среда сразу же привлекла большее число пользователей, что в свою очередь стимулировало еще большее число организаций и частных граждан размещать в Сети свои данные.

В 1997 году к Интернет подключается 100-миллионный пользователь, а 20 марта 1998 впервые проводится Всемирный День Интернет. WWW насчитывает уже 300 млн. страниц и более 2 млн. сайтов. К Сети подключено более 150 млн. пользователей.

В 1999 году в Сети появляются первые музыкальные файлы в формате МРЗ. Женщины становятся не только прекрасной, но и большей половиной пользователей Интернет: в июне 2000 года их доля составила более 50,4 %! Этот год знаменит самой массовой вирусной атакой через Интернет — вирус "I Love You" поразил около 30 млн. компьютеров во всем мире. В этом же году объем сделок и торговых операций, совершенных в Интернет, достиг 1 триллиона долларов.

Процесс роста Сети продолжается и поныне, захватывая все новые и новые страны. По прогнозам компании Nua.com рубеж в 1 миллиард будет преодолен в 2005 году. Аудитория пользователей глобальной сети за последний год выросла по разным оценкам от 35 до 50%. Набольший уровень "интернетизации" демонстрирует Швеция (рисунок 18.3), где Интернетом пользуются 77 % населения, далее идут Австралия - 70%, Гонконг – 62 % и т.д.

 

Рисунок 18.3 - Доля пользователей Интернета в странах мира

 

 

Рисунок 18.4 - Распределение общего числа пользователей Интернет по регионам России. Россия в целом 100% (18.9млн.чел.)

 

По данным фонда "Общественное мнение" (http://www.fom.ru) на весну 2005 года, число пользователей Интернет в России достигло 18,9 миллионов человек. Это составляет 17% населения России. Распределение пользователей Интернет по регионам России представлено на рисунке 18.4

Число пользователей российского сегмента Интернета приближается к 20% барьеру от общей численности населения страны. Это означает переход Интернет-услуг в нашей стране в разряд массовых. Число обращений к Интернет будет в значительной степени расширяться, в том числе, и за счет увеличения возможностей мобильных компьютерных устройств: ноутбуков, карманных персональных компьютеров, сотовых телефонов. Динамичное развитие технологий мобильного и беспроводного доступа приводит к тому, что в мире возникает все больше мест, находясь в которых, пользователи в состоянии без труда подключаться к Сети.

Уже сегодня есть многочисленные примеры мобильного Интернет. Так, вся сеть ресторанов McDonalds в Японии уже оснащена оборудованием для доступа в Сеть. Крупнейшие производители пассажирских самолетов - американская компания Boeing и европейский консорциум Airbus снабжают свои авиалайнеры для дальних перелетов устройствами для доступа в Интернет. Немецкая авиакомпания Lufthansa уже широко предоставляет пассажирам рейсов, курсирующим по Европе, Азии и Северной Америке, доступ в Интернет непосредственно в воздухе.

С 2003 года известная сеть отелей Mariott, заключив с компанией Intel соглашение, предоставляет всем постояльцам своих отелей в США доступ в Интернет посредством беспроводной технологии Wi-Fi. Wi-Fi это аббревиатура от Wireless Fidelity - Беспроводная точность. Такие точки беспроводного доступа, называемые "хот-спотами" есть во всех трех московских отелях этой сети. Доступ осуществляется за счет беспроводных сетевых карт в ноутбуках или КПК постояльцев. Если ноутбук гостя не оснащен такой картой, она выдается за небольшую плату на время пребывания в отеле. За счет этой беспроводной технологии гости могут подключаться к Интернет абсолютно из любого места в отеле. По прогнозам компании IDC, к концу 2005 году число таких "хот-спотов" в мире превысит 120 тысяч.

Беспроводные сети на основе технологии Wi-Fi существуют во всех крупных университетах Европы и США, где студенты могут совершенно бесплатно получить доступ к образовательным ресурсам университета и в глобальную Сеть Internet. В настоящее время эта технология доступна всем студентам и сотрудникам МИЭМ (Московский государственный институт электроники и математики).

В Российской государственной библиотеке (РГБ) реализован первый в России проект по обеспечению общественной библиотеки беспроводным доступом в Интернет. Посетители библиотеки получили доступ к богатейшим фондам, электронным ресурсам и каталогам библиотеки, а также возможность осуществить выход во всемирную сеть Интернет со своих ноутбуков или КПК в трех залах РГБ.

Адреса точек беспроводного выхода в Интернет можно посмотреть, например, на http://wifi.yandex.ru или http://www.wifizone.ru. А о наличии хот-спотов в кафе или клубе обычно указывает стикер  на входных дверях заведения. Портативные устройства или компьютеры, оснащенные логотипом Intel® Centrino™ (рисунок 18.6), имеют встроенный интерфейс Wi-Fi, то есть они полностью готовы для работы с Wi-Fi - никаких дополнительных устройств не требуется.

 

Рисунок 18.6 – Данный логотип указывает, что устройство полностью готово для работы по беспроводной технологии Wi-Fi.