Компьютерные (вычислительные) сети появились давно. Ещё в середине XX в. существовали огромные системы, известные как системы разделения времени. Они позволяли использовать центральную ЭВМ с помощью удалённых терминалов. Такой терминал состоял из дисплея и клавиатуры. Внешне он выглядел как обычный персональный компьютер, но не имел собственного процессорного блока. Пользуясь такими терминалами, сотни, а иногда тысячи сотрудников имели доступ к центральной ЭВМ.

Такой режим обеспечивался благодаря тому, что система разделения времени разбивала время работы центральной ЭВМ на короткие интервалы времени, распределяя их между пользователями. При этом создавалась иллюзия одновременного использования центральной ЭВМ многими сотрудниками.

В конце 1970-х гг. большие ЭВМ уступили место персональным компьютерам, которые использовались на рабочих местах. Однако, автономно работающие персональные компьютеры не дают непосредственного доступа к данным всей организации и не позволяют совместно использовать программы и оборудование [16].

С этого момента начинается современное развитие компьютерных сетей.

Компьютерная сеть – совокупность узлов (компьютеров, терминалов, периферийных устройств), имеющих возможность информационного взаимодействия друг с другом с помощью специального коммуникационного оборудования и программного обеспечения [17].

Также компьютерная сеть является сетью обмена и распределённой обработки информации, образуется множеством взаимосвязанных абонентских систем и средствами связи.

Абонентская система – система оборудования конечного пользователя сети, включающая сетевой компьютер вместе с периферийными средствами ввода-вывода и программным обеспечением средств связи с коммуникационной подсетью компьютерной сети, выполняющие прикладные процессы. Абонентскую систему называют также рабочей станцией (PC) сети [17].

Коммуникационная подсеть, или телекоммуникационная система (ТКС) – совокупность физической среды передачи информации, аппаратных и программных средств, обеспечивающих взаимодействие АС [17].

Компьютерные сети используются для достижения следующих целей:

• совместное использование ресурсов – предоставление доступа к программам, оборудованию и особенно данным для любого пользователя сети;


• обеспечение высокой надёжности при помощи альтернативных источников информации;


• экономия средств;


• масштабируемость.

Способность увеличивать производительность системы по мере роста нагрузки – ускорение передачи информации.

 

8.1.2. История развития компьютерных сетей

Концепция вычислительных сетей является логическим результатом эволюции компьютерной технологии [18].

1950-е гг. Первые компьютеры 1950-х гг. – большие, громоздкие и дорогие – предназначались для очень небольшого числа пользователей. Такие компьютеры не были предназначены для интерактивной работы пользователя, а использовались в режиме пакетной обработки, как правило, строились на базе мэйнфрейма – мощного и надёжного компьютера универсального назначения.

1960-е гг. По мере удешевления процессоров в начале 1960-х гг. появились новые способы организации вычислительного процесса. Начали развиваться интерактивные многотерминальные системы разделения времени.

В таких системах компьютер отдавался в распоряжение сразу нескольким пользователям. Каждый пользователь получал в своё распоряжение терминал, с помощью которого он мог вести диалог с компьютером. Причём время реакции вычислительной системы было достаточно мало для того, чтобы пользователю была не слишком заметна параллельная работа с компьютером и других пользователей. Таким образом появилась возможность за сравнительно небольшую плату пользоваться преимуществами компьютеризации.

Многотерминальные системы, работающие в режиме разделения времени, стали первым шагом на пути создания локальных вычислительных сетей.

Со временем назревала потребность в соединении компьютеров, находящихся на большом расстоянии друг от друга. Началось всё с решения более простой задачи – доступа к компьютеру с терминалов, удалённых от него на многие сотни и тысячи километров.

Терминалы соединялись с компьютерами через телефонные сети с помощью модемов. Такие сети позволяли многочисленным пользователям получать удалённый доступ к разделяемым ресурсам нескольких мощных компьютеров класса суперЭВМ.

Затем появились системы, в которых наряду с удалёнными соединениями типа «терминал – компьютер» были реализованы и удалённые связи типа «компьютер – компьютер». Компьютеры получили возможность обмениваться данными в автоматическом режиме, что, собственно, и является базовым механизмом любой вычислительной сети. Используя этот механизм, в первых сетях были реализованы службы обмена файлами, синхронизации баз данных, электронной почты и другие, ставшие теперь традиционными сетевые службы.

Таким образом, хронологически первыми появились глобальные вычислительные сети. Именно при построении глобальных сетей были впервые предложены и отработаны многие основные идеи и концепции современных вычислительных сетей, такие, например, как многоуровневое построение коммуникационных протоколов, технология коммутации пакетов, маршрутизация пакетов в составных сетях.

1970-е гг. Удешевление технологий и производства больших интегральных схем в начале 1970-х гг. привело к созданию мини-компьютеров, которые стали реальными конкурентами мэйнфреймов. Мини-компьютеры выполняли задачи управления технологическим оборудованием, складом и другие задачи уровня подразделения предприятия.

Таким образом, появилась концепция распределения компьютерных ресурсов по всему предприятию. Однако при этом все компьютеры одной организации по-прежнему продолжали работать автономно.

С течением времени потребности пользователей вычислительной техники росли, им стало недостаточно собственных компьютеров, им уже хотелось получить возможность обмена данными с другими близко расположенными компьютерами. В ответ на эту потребность предприятия и организации стали соединять свои мини-компьютеры вместе и разрабатывать программное обеспечение, необходимое для их взаимодействия. В результате появились первые локальные вычислительные сети.

1980-е гг. В середине 1980-х гг. положение дел в локальных сетях стало кардинально меняться. Утвердились стандартные технологии объединения компьютеров в сеть – Ethernet, Arcnet, Token Ring.

Мощным стимулом для их развития послужили персональные компьютеры. Эти массовые продукты явились идеальными элементами для построения сетей – с одной стороны, они были достаточно мощными для работы сетевого программного обеспечения, а с другой – явно нуждались в объединении своей вычислительной мощности для решения сложных задач, а также разделения дорогих периферийных устройств и дисковых массивов.

Поэтому персональные компьютеры стали преобладать в локальных сетях, причём не только в качестве клиентских компьютеров, но и в качестве центров хранения и обработки данных, то есть сетевых серверов, потеснив с этих привычных ролей мини-компьютеры и мэйнфреймы.

Для создания сети достаточно было приобрести сетевые адаптеры соответствующего стандарта, например Ethernet, стандартный кабель, присоединить адаптеры к кабелю стандартными разъёмами и установить на компьютер одну из популярных сетевых операционных систем, например, NetWare. После этого сеть начинала работать и присоединение каждого нового компьютера не вызывало никаких проблем – естественно, если на нём был установлен сетевой адаптер той же технологии.

Начало XXI в. Сегодня вычислительные сети продолжают развиваться, причём достаточно быстро. Разрыв между локальными и глобальными сетями постоянно сокращается во многом из-за появления высокоскоростных территориальных каналов связи, не уступающих по качеству кабельным системам локальных сетей.

В глобальных сетях появляются службы доступа к ресурсам, такие же удобные и прозрачные, как и службы локальных сетей. Подобные примеры в большом количестве демонстрирует самая популярная глобальная сеть – Internet.

Изменяются и локальные сети. Вместо соединяющего компьютеры пассивного кабеля в них в большом количестве появилось разнообразное коммуникационное оборудование – коммутаторы, маршрутизаторы, шлюзы. Благодаря такому оборудованию появилась возможность построения больших корпоративных сетей, насчитывающих тысячи компьютеров и имеющих сложную структуру.