Важное событие, повлиявшее на эволюцию компьютерных сетей, произошло в начале 70-х годов. В результате технологического прорыва в области произ­водства компьютерных компонентов появились большие интегральные схемы (БИС). Их сравнительно невысокая стоимость и хорошие функциональные возможности привели к созданию мини-компьютеров, которые стали реальными конкурентами мэйнфреймов. Эмпирический закон Гроша перестал соответство­вать действительности, так как десяток мини-компьютеров, имея ту же стои­мость, что и мэйнфрейм, решали некоторые задачи (как правило, хорошо распа­раллеливаемые) быстрее.

Даже небольшие подразделения предприятий получили возможность иметь соб­ственные компьютеры. Мини-компьютеры решали задачи управления техноло­гическим оборудованием, складом и другие задачи уровня отдела предприятия. Таким образом, появилась концепция распределения компьютерных ресурсов по всему предприятию. Однако при этом все компьютеры одной организации по-прежнему продолжали работать автономно (рис. 3).

Рис.3. Автономное использование нескольких мини-компьютеров на одном предприятии

Шло время, и потребности пользователей вычислительной техники росли. Их уже не удовлетворяла изолированная работа на собственном компьютере, им хо­телось в автоматическом режиме обмениваться компьютерными данными с поль­зователями других подразделений. Ответом на эту потребность стало появление первых локальных вычислительных сетей (рис. 4).

Локальные сети (Local Area Networks, LAN) — это объединения компьютеров, сосредото­ченных на небольшой территорий, обычно в радиусе не более 1-2 км, хотя в отдельных слу­чаях локальная сеть может иметь и более протяженные размеры, например, несколько десятков километров. В общем случае локальная сеть представляет собой коммуникацион­ную систему, принадлежащую одной организации.

На первых порах для соединения компьютеров друг с другом использовались не­стандартные сетевые технологии.

Сетевая технология — это согласованный набор программных и аппаратных средств (на­пример, драйверов, сетевых адаптеров, кабелей и разъемов) и механизмов передачи дан­ных по линиям связи, достаточный для построения вычислительной сети.

Рис. 4. Различные типы связей в первых локальных сетях

Разнообразные устройства сопряжения, использующие собственные способы пред­ставления данных на линиях связи, свои типы кабелей и т. п., могли соединять только те конкретные модели компьютеров, для которых были разработаны, на­пример, мини-компьютеры PDP-11 с мэйнфреймом IBM 360 или мини-компью­теры HP с микрокомпьютерами LSI-11. Такая ситуация создала большой про­стор для творчества студентов — названия многих курсовых и дипломных проектов начинались тогда со слов «Устройство сопряжения...».

В середине 80-х годов положение дел в локальных сетях кардинально изменилось. Утверди­лись стандартные сетевые технологии объединения компьютеров в сеть — Ethernet, ArcNet, Token Ring, Token Bus, несколько позже — FDDI.

Мощным стимулом для их появления послужили персональные компьютеры. Эти массовые продукты стали идеальными элементами для построения сетей — с одной стороны, они были достаточно мощными, чтобы обеспечивать работу 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, причем 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.

Все стандартные технологии локальных сетей опирались на тот же принцип ком­мутации, который был с успехом опробован и доказал свои преимущества при передаче трафика данных в глобальных компьютерных сетях, — принцип комму­тации пакетов.

Стандартные сетевые технологии превратили процесс построения локальной сети из искусства в рутинную работу. Для создания сети достаточно было приобрести стандартный кабель, сетевые адаптеры соответствующего стандарта, например Ethernet, вставить адаптеры в компьютеры, присоединить их к кабелю стандарт­ными разъемами и установить на компьютеры одну из популярных сетевых опе­рационных систем, например Novell NetWare.

Разработчики локальных сетей привнесли много нового в организацию работы пользователей. Так, стало намного проще и удобнее, чем в глобальных сетях, по­лучать доступ к общим сетевым ресурсам — в отличие от глобальной в локаль­ной сети пользователь освобождается от запоминания сложных идентификато­ров разделяемых ресурсов. Для этих целей система предоставляет ему список ресурсов в удобной для восприятия форме, например в виде древовидной иерар­хической структуры («дерева» ресурсов). Еще один прием, рационализирующий работу пользователя в локальной сети, состоит в том, что после соединения с удаленным ресурсом пользователь получает возможность обращаться к нему с помощью тех же команд, что и для работы с локальными ресурсами. Послед­ствием и одновременно движущей силой такого прогресса стало появление огромного числа непрофессиональных пользователей, освобожденных от не­обходимости изучать специальные (и достаточно сложные) команды для сете­вой работы.

Может возникнуть вопрос — почему все эти удобства пользователи получили только с появлением локальных сетей? Главным образом, это связано с исполь­зованием в локальных сетях качественных кабельных линий связи, на которых даже сетевые адаптеры первого поколения обеспечивали скорость передачи дан­ных до 10 Мбит/с. При небольшой протяженности, свойственной локальным се­тям, стоимость таких линий связи была вполне приемлемой. Поэтому экономное расходование пропускной способности каналов, одна из основных задач техно­логий первых глобальных сетей, никогда не выходило на первый план при разработке протоколов локальных сетей. В таких условиях основным механизмом прозрачного доступа к ресурсам локальных сетей стали периодические широко­вещательные объявления серверов о своих ресурсах и услугах. На основании та­ких объявлений клиентские компьютеры составляли списки имеющихся в сети ресурсов и предоставляли их пользователю.

Конец 90-х выявил явного лидера среди технологий локальных сетей — семейство Ethernet, в которое вошли классическая технология Ethernet 10 Мбит/с, а также Fast Ethernet 100 Мбит/с и Gigabit Ethernet 1000 Мбит/с.

Простые алгоритмы работы предопределили низкую стоимость оборудования Ethernet. Широкий диапазон иерархии скоростей позволяет рационально стро­ить локальную сеть, выбирая ту технологию семейства, которая в наибольшей степени отвечает задачам предприятия и потребностям пользователей. Важно также, что все технологии Ethernet очень близки друг к другу по принципам ра­боты, что упрощает обслуживание и интеграцию этих сетей.

Хронологическую последовательность важнейших событий, ставших историче­скими вехами на пути появления первых компьютерных сетей, иллюстрирует табл. 1.

Таблица 1. Хронология важнейших событий на пути появления первых компьютерных сетей

Конвергенция сетей

Сближение локальных и глобальных сетей

В конце 80-х годов отличия между локальными и глобальными сетями проявля­лись весьма отчетливо.

□ Протяженность и качество линий связи. Локальные компьютерные сети по определению отличаются от глобальных сетей небольшими расстояниями ме­жду узлами сети. Это в принципе делает возможным использование в локаль­ных сетях более качественных линий связи.

□ Сложность методов передачи данных. В условиях низкой надежности физи­ческих каналов в глобальных сетях требуются более сложные, чем в локаль­ных сетях, методы передачи данных и соответствующее оборудование.

□ Скорость обмена данными в локальных сетях (10, 16 и 100 Мбит/с) в то вре­мя была существенно выше, чем в глобальных (от 2,4 Кбит/с до 2 Мбит/с).

□ Разнообразие услуг. Высокие скорости обмена данными позволили предостав­лять в локальных сетях широкий спектр услуг — это, прежде всего, разно­образные механизмы использования файлов, хранящихся на дисках других компьютеров сети, совместное использование устройств печати, модемов, фак­сов, доступ к единой базе данных, электронная почта и др. В то же время гло­бальные сети в основном ограничивались почтовыми и файловыми услугами в их простейшем (не самом удобном для пользователя) виде.

Постепенно различия между локальными и глобальными типами сетевых тех­нологий стали сглаживаться. Изолированные ранее локальные сети начали объ­единять друг с другом, при этом в качестве связующей среды использовались глобальные сети. Тесная интеграция локальных и глобальных сетей привела к значительному взаимопроникновению соответствующих технологий.

Сближение в методах передачи данных происходит на платформе цифровой (немодулированной) передачи данных по волоконно-оптическим линиям связи. Эту среду передачи данных используют практически все технологии локальных се­тей для скоростного обмена информацией на расстояниях свыше 100 метров, на ней же построены современные магистрали первичных сетей SDH и DWDM, предоставляющих свои цифровые каналы для объединения оборудования гло­бальных компьютерных сетей.

Высокое качество цифровых каналов изменило требования к протоколам гло­бальных компьютерных сетей. На первый план вместо процедур обеспечения на­дежности вышли процедуры обеспечения гарантированной средней скорости доставки информации пользователям, а также механизмы приоритетной обработки пакетов особенно чувствительного к задержкам трафика, например, голо­сового. Эти изменения нашли отражение в новых технологиях глобальных сетей, таких как Frame Relay и ATM. В этих сетях предполагается, что искажение би­тов происходит настолько редко, что ошибочный пакет выгоднее просто унич­тожить, а все проблемы, связанные с его потерей, перепоручить программному обеспечению более высокого уровня, которое непосредственно не входит в со­став сетей Frame Relay и ATM.

Большой вклад в сближение локальных и глобальных сетей внесло доминирова­ние протокола IP. Этот протокол сегодня работает поверх любых технологий ло­кальных и глобальных сетей (Ethernet, Token Ring, ATM, Frame Relay), объеди­няя различные подсети в единую составную сеть.

Начиная с 90-х годов, компьютерные глобальные сети, работающие на основе скоростных цифровых каналов, существенно расширили спектр предоставляемых услуг и догнали в этом отношении локальные сети. Стало возможным создание служб, работа которых связана с доставкой пользователю больших объемов ин­формации в реальном времени — изображений, видеофильмов, голоса, в общем, всего того, что получило название мультимедийной информации. Наиболее яр­кий пример — гипертекстовая информационная служба World Wide Web, став­шая основным поставщиком информации в Интернете. Ее интерактивные воз­можности превзошли возможности многих аналогичных служб локальных сетей, так что разработчикам локальных сетей пришлось просто позаимствовать эту службу у глобальных сетей. Процесс переноса технологий из глобальной сети Интернет в локальные приобрел такой массовый характер, что появился даже специальный термин — intranet-технологии (intra — внутренний).