Historie rozlehlých počítačových sítí


(c) 1999 Lucie Smysitelová

    Přestože počítačový průmysl je ve srovnání s jinými odvětvími velmi mladý, v krátkém čase výrazně pokročil kupředu. V prvních dvaceti letech své existence byly počítačové systémy značně centralizovány, obvykle v jedné velké místnosti. Malé podniky, vysoké školy měly možná jeden nebo i dva počítače, velké podniky jich měly nejvíce desítky. Představa, že za dvacet let by se masově vyráběly stejně výkonné počítače menší než poštovní známka, byla čistou fantazií.

Velmi brzy vzniká model výpočetního střediska s jediným počítačem, který zajišťuje veškeré výpočetní potřeby organizace. Tento model je rychle nahrazován jiným modelem, ve kterém práci provádí velký počet samostatných ale vzájemně propojených počítačů - počítačová síť.

Síť - celek vzniklý propojením jistého počtu číslicových zařízení. Každá síť se tedy skládá z číslicových zařízení (počítačů, terminálů ...) a komunikačních prostředků. Podstatnou vlastností sítě je to, že funguje jako celek, tvořený nejen technickými prostředky, ale také programovým vybavením, jistými provozními pravidly a zvyklostmi.

Terminálové sítě

- nejjednodušší typ sítí
- jsou uspořádány kolem jediného výkonného uzlu
- všechny obtížné problémy synchronizace procesů, řízení přístupu k datům a ostatním prostředkům i ochrana integrity dat se řeší známými technikami multiprogramových operačních systémů.

Propojení autonomních počítačů

- o dvou počítačích řekneme, že jsou vzájemně propojeny tehdy, když si mohou vyměňovat informace. Spojení nemusí být realizováno měděným drátem, lze rovněž použít lasery, mikrovlny a komunikační družice.
- nejdříve bylo realizováno propojení dvou počítačů přes sériové, později paralelní porty
- zvyšoval se počet počítačů zapojených do sítě stejně jako jejich "rozlehlost"
- vznikly sítě s mnoha počítači umístěnými v jediné budově - lokální sítě - LAN(Local Area Network)
- později se objevily sítě zajišťující vzájemnou komunikaci počítačů fyzicky umístěných v různých městech, státech i světadílech - rozlehlé sítě - WAN(Wide Area Network).
- globální sítě


Historie rozlehlých sítí

Není možné postihnout komplexní historii rozlehlých sítí v rámci rozsahu kolokviální práce. Pokusila jsem se tedy vybrat sítě, jež podstatným způsobem ovlivnily podobu dnešního Internetu, popřípadě se mi zdály historicky zajímavé.

V současné době pracuje ve světě řada sítí. Některé z nich jsou veřejné sítě ( jsou majetkem provozovatele sítě, který poskytuje komunikační služby hostitelským počítačům a terminálům zákazníků a ve všech vrstvách používají normy CCITT nebo ISO ), jiné jsou výzkumné (experimentální) sítě, komerční sítě, sítě různých sdružení atd. Liší se také svoji historií, správou, nabízenými prostředky, technickým návrhem a okruhem uživatelů.

ARPANET

- byla experimentální rozlehlá síť vzájemně propojující hostitelské počítače a terminálové servery. Byly vytvořeny postupy pro přidělování adres a pro vypracování standardů pro provoz sítě. Díky stále širšímu nasazování lokálních sítí se mnohé hostitelské počítače staly bránami do lokálních sítí. Byla vytvořena síťová vrstva, umožňující vzájemnou součinnost s těmito sítěmi, a byla nazvána Internet Protocol (IP). Časem vznikly další sítě s velkým dosahem, založené na protokolu IP (NASA, NSF, sítě v jednotlivých státech USA ....). Také s těmito sítěmi je díky protokolu IP možná součinnost. Souhrn všech těchto vzájemně propojených a spolupracujících sítí je Internetem...."

HISTORIE

- na počátku 60. let ministerstvo obrany USA pověřilo firmu RAND Corporation vývojem systému, který by umožňoval komunikaci jednotlivých orgánů administrativy USA i po jaderné válce. Systém fungující i přesto, že některé jeho části mohou být rozbity doslova na padrť.

- v roce 1964 RAND Corporation přišla s možným řešením. Je založeno na následujících principech

- počátkem roku 1968 byla poprvé implementována technika přepojování paketů ve Velké Británii, v podobě experimentální sítě tamní National Physical Laboratory (Národní laboratoř pro fyziku).

- koncem 60. let grantová agentura ministerstva obrany USA nazvané ARPA (Advanced Research Projects Agency) začala podporovat výzkum počítačových sítí

- v listopadu 1969 vzniká experimentální čtyřuzlová síť - ARPANET (Advanced Research Project Agency Network)

- konkrétním úkolem sítě ARPANET bylo především:

- první uzly sítě ARPANET byly umístěny na univerzitách - UCLA (University of California Los Angeles), UCSB (University of California Santa Barbara), ve Stanfordu (Stanford Research Institute, SRI) a na univerzitě v Utahu.

- vlastní uzel byl realizován minipočítačem Honeywell DDP516 s pamětí 12K 16bitových slov, který fungoval jako tzv. Interface Message Processor (IMP). Pro vzájemnou komunikaci používaly uzly IMP pevné okruhy s přenosovou rychlostí 50 kb/s a přenosový protokol NCP (Network Control Protocol).

- původní představa, že uživatelé budou využívat především možnost práce na vzdálených počítačích (prostřednictvím tzv. vzdáleného přihlašování, remote login), byla mylná. Využívali ARPANET k tomu, aby na dálku spolupracovali na různých výzkumných projektech, předávali si zkušenosti a získané poznatky. Možnosti komunikace prostřednictvím sítě je tedy lákaly mnohem víc než možnost "počítání na dálku".

- v roce 1971 má ARPANET 15 uzlů o rok později již 37

- v roce 1972 Vinton Cerf začíná pořádat semináře, v rámci kterých vzniká koncepce protokolů TCP/IP

- v roce 1973 se k ARPANETU připojují první zahraniční uzly - Velká Británie a Norsko. Obsahovala 43 hlavních počítačů a 18 uzlových počítačů.

- v září 1973 byla prezentována první verze protokolu TCP na počítačové konferenci na University of Sussex

- v květnu 1974 vychází v časopise IEEE Transactions on Communications první článek o TCP (Cerf, Kahn)

- první implementace protokolu TCP pak probíhaly souběžně na třech místech, kromě Stanfordu i u firmy BBN (Bolt, Beranek and Newman) a na University College v Londýně.

- v červenci 1975 agentura DARPA předává provoz ARPANETu do rukou agentury DCA (Defense Communications Agency)

- v roce 1977 byly provedeny první praktické pokusy s přenosem pomocí protokolu TCP

- v roce 1978 dochází i k oddělení protokolu IP od TCP a vytvoření protokolu UDP.

- v roce 1978-79: protokoly TCP/IP získávají svou dnešní podobu

- v roce 1980 Pentagon rozhoduje o tom, že v resortu obrany budou preferovány protokoly TCP/IP

- v roce 1982 se ministerstvo obrany USA rozhodlo, že všechny počítače připojené k ARPANETu musí povinně přejít na protokoly TCP/IP.

- 1.1.1983 se uskutečnil přechod od původního protokolu NCP k protokolům TCP/IP. ARPANET přestává přenášet NCP-pakety

- roku 1983 dochází k propojení sítí ARPANET a CSNET.

- 1983 - 1986: období nástupu protokolů TCP/IP.

- v roce 1983 se objevuje verze 4.2 BSD Unixu obsahující protokoly TCP/IP

- v roce 1983 vznik MILNETu

- od počátku 80. let, kdy plně vyzrává přenosová technologie pro sítě LAN - Ethernet, se k ARPANETU připojuje stále více počítačových sítí a stále více se dostával do role páteřní sítě, přes kterou prochází provoz, který vznikal v jiných sítích a také do nich směřoval.

- roku 1986 vzniká síť NSFNET, která díky svým přenosovým schopnostem a na základě koncepčního záměru, postupně přejímá původní roli ARPANETu - tedy roli páteřní sítě

- v březnu 1990 je provoz ARPANETu ukončen, části sítě se však staly součástí Internetu


CYBERNET

- jedna z prvních firemních počítačových sítí patřící firmě CDC zaměřená především na zpracování běžných obchodních údajů. Síť propůjčovala účastníkům počítačový čas a také programové vybavení pro zpracování dat i prostředky (programové i technické ) pro vytváření bank dat.

HISTORIE

- v roce 1969 byla síť uvedena do provozu

- CDC se snažila zajistit maximální pružnost v provozu - vývoj nové koncepce počítačové sítě, která by byla současně decentralizovanou i centralizovanou sítí.

- velmi výkonná výpočetní střediska vytvářejí hlavní strukturní jádra sítě, vzájemně nezávislá a spojená spoji s velkou přenosovou rychlostí

- rozmístění těchto středisek v oblastech činnosti účastníků zajišťovalo hospodárnost spojovacích prostředků.

- síť byla využívána 350 z 500 největších společností a velkých vědeckovýzkumných středisek.


POČÍTAČOVÁ SÍŤ FIRMY GENERAL ELECTRIC (GE)

- firemní počítačová síť zaměřená především na servisní poskytování výpočetních a informačních služeb.

HISTORIE

- v roce 1969 byla síť uvedena do provozu

- do roku 1977 v ní bylo zapojeno více než 100 počítačů různých výkonů. Mezi nimi 17 velkých výpočetních středisek, rozložených v Clevelandu, které mají celkový součtový výkon více než 10 milionů operací/s.

- uživatelé měli přístup do sítě pouze přes terminály

- terminály se připojovali přes místní telefonní sítě ve 13 amerických a 3 západoevropských městech.

- v roce 1977 byla jednou z největších světových sítí


CYCLADES

- měla experimentální charakter a byla určena jako informačně výpočetní síť pro obsluhu širokého okruhu uživatelů a také jako informační síť, spojující vládní orgány s různými oblastmi Francie.

HISTORIE

- začala se vyvíjet v roce 1972 ve Francii

- na vývoji sítě se zúčastňovalo 13 univerzit a vědeckovýzkumných ústavů společně s firmou CII

- strukturní, funkční i informační charakteristiky této sítě byly podobné charakteristikám sítě ARPANET

- v roce 1974 byla uvedena do provozu, obsahovala 16 hlavních počítačů a 5 uzlových počítačů

- spojovací síť CYCLADES se nazývala CIGALE

- přepojovacím procesorem v síti CIGALE byl minipočítač MITRA 15 s objemem operační paměti 16Kslov po 16 bitech


UUCP a USENET

- USENET byla sesterskou sítí UUCP

- navíc nabízela službu síťového zpravodajství

- používaly stejné protokoly a byly spravovány stejným způsobem - chápány jako jedna síť USENET

USENET

- globální služba umožňující šíření tzv. diskusních skupin(news). Usenet při své činnosti používá news servery, jejichž vlastníci souhlasí se sdílením a distribuováním newsfeds.

- chápán i jako virtuální podsíť Internetu (tedy jako síť existující pouze logicky, a nikoli fyzicky), sloužící potřebám šíření diskusních příspěvků v rámci síťových novin

- označení komunity uživatelů, kteří používají síťové noviny a vzájemně spolu jejich prostřednictvím komunikují. V rámci takto chápané USENET-ové komunity se dokonce zrodilo mnoho konvencí a zvyklostí, které se později rozšířily do celého Internetu. Jde zejména o pravidla slušného chování v prostředí sítě (tzv. netiketu).

HISTORIE

- když se v 70. letech začal v Bell Laboratories široce využívat Unix, vědci rychle zjistili, že potřebují mít možnost kopírovat soubory z jednoho systému Unix do druhého. Aby vyřešili tento problém, napsali program uucp (Unix_to_Unix_CoPy).

- roku 1976 byl v laboratořích AT&T Bell Labs j vyvinut protokol uucp

- jakmile se systém Unix naučil ovládat modemy a automatické volací jednotky, bylo možné automaticky pomocí uucp kopírovat soubory mezi vzdálenými stroji. Rychle vzniklo velké množství sítí, v nichž jeden centrální stroj s automatickou volací jednotkou mohl volat pozdě v noci skupinu strojů, postupně jeden po druhém, aby se přihlásil a přenesl soubory a elektronickou poštu. Jednotlivé počítače spolu komunikovaly prostřednictvím veřejné telefonní sítě.

- tyto sítě byly spojeny do jediné sítě, někdy nazývané UUCP

- síť nebyla spravována centrálně. Každý účastník mohl používat libovolnou verzi programového vybavení.

- v roce 1979 vzniká USENET, když se skupina promujících studentů z Duke University rozhodla spojit dohromady několik počítačů Unix za účelem lepší komunikace s ostatními počítači Unix.

- kvůli vzrůstajícím telefonním poplatkům se začaly zprávy Usenetu přenášet přes TCP/IP - došlo k vzájemnému prolnutí sítí USENET a Internetu. S postupem času pak "přenosová role" Internetu převládla, zatímco USENET jako samostatná síť zanikla (1991)

- evropská část UUCPu se na nazývala EUNET


BITNET

- BITNET - Because It's Time NETwork

- vznikla v roce 1981 v City University of New York a v Yale University ( Ira Fuchs, Greydon Freeman )

- na pozadí vzniku byla snaha vytvořit univerzitní síť podobnou CSNET, ale pro všechny katedry, ne pouze pro katedry informatiky

- používá komunikační protokol NJE od IBM, takže není kompatibilní s TCP/IP

- většina počítačů BITNETu jsou mainframy

- základní služby: přenos souborů zahrnující elektronickou poštu, vzdálené zadávání úloh, omezený počet vzdálených přihlášení

- zvláštní financování, z nějž plyne její popularita.

- byla to vždy spolupracující síť. Členové dávají přenosovou kapacitu ostatním účastníkům zdarma a software vytvořený jedním účastníkem je k dispozici pro všechny.

- BITNET rychle rostl:

- v roce 1984 rozvinul BITNET organizační strukturu. Dostala formu Executive Committee (výkonný výbor ) vytvořeného ze zástupců všech hlavních uzlů sítě.

- v roce 1989 se spojila její administrativní organizace s další paralelní vzdělávací sítí - CSNETem a USENET změnila své jméno na CREN - Corporation for Research and Educational Networking (Společnost pro výzkum a vzdělávací sítě )

- v Evropě nese název EARN ( European Academic and Research Network )

- dnes je v úpadku hlavně díky nestandardnímu protokolu NJE


CSNET

- v roce1981 vzniká síť CSNET (Computer Science NETwork).

- vybudována díky NSF (National Science Fundation)

- měla být přístupná všem katedrám informatiky v USA ( především na malých školách )

- v roce 1988 je v CSNET zapojeno asi 150 univerzit

- je to metasíť

- zpočátku sestávala CSNET ze tří složek, později k nim byla přidána čtvrtá složka.

- jde o pokus zopakovat technologii ARPANET při nižších nákladech. Nízké náklady na pořízení a provoz sítě jsou dány předpokladem bezchybnosti přenosu paketů.

- všechny části jsou svázány dohromady strojem nazývaným CSNET-RELAY, který je umístěn v Cambridge(Massachusetts) u společnosti BBN. BBN byla zvolena jako správce sítě proto, že měla značné zkušenosti s provozováním ARPANET

- základní službou je elektronická pošta, která používá protokoly a formáty ARPANET. Lze používat rovněž vzdálené přihlašování a přenos souborů (s vyjímkou hostitelských počítačů PHONENET)

- v roce 1989 se spojila se sítí USENET


NSFNET

- v roce 1986 vytvořil NSF vysokorychlostní páteřní síť NSFNET ( National Science Foundation Network)

- byla připojena na ARPANET, takže se stala součástí Internetu

- používá protokoly TCP/IP

- v listopadu 1987 uzavřela NSF kontrakt se skupinou společností o spravování a aktualizaci NSFNETu. Skupinu tvořili IBM, MCI a Merit Network, které spustily vzdělávací síť v Michiganu. Skupina se zaměřila na zvýšení masovosti provozu - výměnou starých linek za mnohem rychlejší spoje.

- v roce 1988 poskytuje přístup k šesti superpočítačům vlastněných NSF rozptýlených po celých USA

- díky relativně štědrému přísunu finančních prostředků mohla agentura NSF financovat doslova masové připojování dosud nepřipojených akademických institucí k NSFNETu, a tím i k Internetu

- v roce 1989 přechází NSFNET na spoje o přenosové rychlosti 1,544 Mb/s později přešly dokonce na rychlost 45 Mb/s.

- NSFNET postupně přejímá původní roli ARPANETu - tedy roli páteřní sítě

- NSFNET byl původně koncipován jako výzkumná síť, ale postupně se stal především sítí provozní, zajišťující spíše rutinní přenosy velkých objemů dat. NSF se bránil přenosu dat pro ryze komerční účely a omezením komerčního provozu po NSFNETu dal vzniknout čistě komerčním páteřním sítím dnes již zcela schopným vyhnout se síti NSFNET

- v polovině 90. let si NSF uvědomil změněnou roli své páteřní sítě a rozhodl se NSFNET pozvolna odstavit - určil, že jeho přenosové funkce budou postupně převzaty jinými sítěmi, fungujícími již plně na komerčním základě.


NREN

- v prosinci 1991 byl schválen návrh zákona ("High-Performance Computing Act of 1991") pozdějšího senátora Al Gora

- Coreova legislativa vytrořila novou síť nad (a zpočátku využívající) NSFNET. Tato nová síť se nazývá NREN ( National Research and Educational Network )

- síť pracuje vyšší rychlostí než NSFNET a je určena speciálně pro základní a střední školy, veřejné knihovny a dvou a čtyřleté univerzitní koleje


INTERNET II - ABILENE

- 24. února 1999 (plánovaný)

- nyní obnáší 20 000 km optického kabelu mezi NY a Seatlem

- spojuje přibližně 70 institucí z akademické a vědecké sféry

- předpokládaná rychlost spojení 2,4 Gb/s


INTERNET

- struktura:

- uživatelé:

- služby:

základní zpřístupnění informací vyhledávání informací vyhledávání uživatelů Diskuse ve skupinách
přenos souborů Gopher Archie WHOIS Elektronické konference
el. pošta WWW Parker NetFind Diskusní skupiny
remote login WAIS Veronica CSO Talk
    Web Worm X.500 IRC

- růst hostitelů Internetu:

Datum

Počet hostitelů

Datum

Počet hostitelů

Datum

Počet hostitelů

08/81

213

07/89

130 000

10/93

2,056,000

05/82

235

10/89

159 000

07/94

3,212,000

08/83

562

10/90

313 000

01/95

4,852,000

10/84

1 024

01/91

376 000

07/95

6,642,000

10/85

1 961

07/91

535 000

01/96

9,472,000

02/86

2 308

10/91

617 000

07/96

12 881 000

11/86

5 089

04/92

890 000

01/97

16 146 000

12/87

28 174

07/92

992 000

07/97

19 540 000

07/88

33 000

10/92

1 136 000

01/98

29 670 000

10/88

56 000

04/93

1 486 000

07/98

36 739 000

01/89

80 000

07/93

1 776 000

01/99

43 230 000

- konkurence Internetu: sítě CompuServe, AOL (America On Line), Genie a další.


BUDOUCNOST

Předpověditelnost ?

Mnoho informovaných a velmi chytrých lidí se pokoušelo předpovědět, jakým způsobem bude reagovat společnost na vývoj technologie. Pouze několik z nich se ukázalo správných. Poučili jsme se tedy, že předpovídání čehokoliv je obtížné. Zdá se, že konkrétně předpovídání budoucího způsobu použití technologií je obtížnější než např. odhad počtu bitů RAM nebo počtu tranzistorů na základně.

Je to proto, že pokud se technologie změní dostatečně, nezmění se pouze způsob jakým věci děláme, ale také to co děláme. Minulé předpovědi vycházely z toho, že budoucí používání počítačů bude stejné jako v době, kdy byly předpovědi provedeny. A proto selhaly.

Jak tedy budou vypadat počítačové sítě budoucnosti ?

Předchozím odstavečkem jsem se snažila naznačit, že předvídání je věc značně nejistá a zrádná. Osobně bych si troufla předpokládat pouze věci poměrně logické:

a odhady jejich budoucího využití přenechala lidem informovanějším:


Prameny