Глава 4

1.

Б.А. Гладких
ИНФОРМАТИКА
от абака до интернета
Введение в специальность
Альбом иллюстраций
Глава 4
Компьютерные сети

2.

4.1. История развития электросвязи
Скорость передачи
данных, бит/с
1010
109
ВОЛС
108
107
Телевидение
106
105
Телефон
104
Радио
103
102
Телеграф
10
1
1800
1850
1900
1950
2000
Скорость передачи данных в системах электросвязи росла
экспоненциально, удваиваясь каждые 5 лет

3.

4.1. История развития электросвязи
Попытки создать устройства электросвязи начались через треть
века после того, как в 1800 г. итальянский ученый Алессандро
Вольта (Volta, Alessandro; 1745 –1827) изобрел химический
источник тока – прообраз современных батареек

4.

4.1. История развития электросвязи
Телеграф
Телеграфный аппарат
Шиллинга (1832 г.)
основывался на свойстве
магнитной стрелки
поворачиваться в магнитном
поле, создаваемом рамкой с
током
_
+
+
_
Автор стрелочного
телеграфа Павел
Львович Шиллинг
(1786 – 1837)

5.

4.1. История развития электросвязи
Телеграф
Изобретатель пишущего телеграфа Самюэль
Морзе (Morse, Samuel; 1791 – 1872) был
профессиональным художником, первая
конструкция самопишущего телеграфного
аппарата (1835 г.) была собрана им на
мольберте. Заявка на патент послана
28 сентября 1837 г.
Азбука Морзе
A .―
Б ―...
В .――
Г ――.
…
Автопортрет (1818)
Азбука Морзе
A .―
Б ―...
В .――
Г ――.
…

6.

4.1. История развития электросвязи
Телеграф
Усовершенствованные модели
самопишущих телеграфных аппаратов и
телеграфный ключ были разработаны
помощником Морзе Альфредом Вейлем
(Vail, Alfred; 1807 – 1859)
Аппарат Морзе / Вейля (1844 г.)
Телеграфный ключ

7.

4.1. История развития электросвязи
Телеграф
Для связи на большие расстояния
используется принцип
телеграфной трансляции с
помощью реле, изобретенного в
1831 г. Джозефом Генри (Henry,
Joseph; 1797 – 1878)
Передатчик
Рисунок из книги Д. Шарле
Ретранслятор
Ретранслятор Приемник
Линия
трансконтинентального
телеграфа Лондон –
Калькутта
протяженностью 18000 км
(1870 г.)

8.

4.1. История развития электросвязи
Телеграф
Величайшей технической драмой
XIX века была прокладка телеграфного кабеля через Атлантический
океан (1858 – 1866 гг.)

9.

4.1. История развития электросвязи
Телеграф
Почти 150 лет, вплоть до 1990-х
годов телеграф был основным
видом документальной
электросвязи.
Буквопечатающие телеграфные
аппараты – телетайпы, похожие
на электрические пишущие
машинки, до сих пор используются
для связи между организациями.
До изобретения алфавитноцифровых дисплеев телетайпы
применялись в качестве
диалоговых терминальных
устройств ЭВМ

10.

4.1. История развития электросвязи
Телефон
Первый телефон
создавался как
слуховой аппарат
Патент Белла
(1876 г.)
Изобретатель телефона
Александр Белл (Bell,
Alexander Graham; 1847 –
1922) по основной
специальности был
филологом и преподавал
в Бостоне в школе для
слабослышащих

11.

4.1. История развития электросвязи
Телефон
1877 г.
1878 г.
1907 г.
1937 г.
1954 г.
1968 г.
Эволюция телефонных аппаратов

12.

4.1. История развития электросвязи
Радиосвязь
Изобретатель радио
Александр Степанович
Попов (1859 – 1906)
Золотая медаль
Всемирной
выставки в
Париже (1900 г.)
Первый
радиоприемник –
«грозоотметчик» был
продемонстрирован
7 мая 1895 г.

13.

4.1. История развития электросвязи
Радиосвязь
Спустя год после опытов Попова аналогичное устройство в Лондоне
представил Гульельмо Маркони (Marconi, Guglielmo; 1874 – 1937).
В 1897 г. он создал компанию по производству радиоаппаратуры,
существующую по сей день. В 1898 г. Маркони впервые передал
радиосигнал через Ла-Манш, а в 1901 г. – через Атлантику.
Нобелевская премия по физике 1909 г.

14.

4.1. История развития электросвязи
Телевидение
Борис Львович Розинг
(1869 – 1933)
Схема передачи телевизионного
изображения (патент Розинга 1907 г.).
В передатчике применяется
механическая развертка изображения с
помощью зеркальных барабанов, в
приемнике – электронно-лучевая
трубка

15.

4.1. История развития электросвязи
Телевидение
Зворыкин на первой
демонстрации ТВ в США, 1929 г.
В 1929 – 1932 г. русский эмигрант
Владимир Кузьмич Зворыкин (1888 –
1982), обосновавшийся в компании
Radio Corporation of America (RCA),
продемонстрировал работающую
систему электронного телевидения

16.

4.1. История развития электросвязи
Телевидение
Первые модели телевизоров с
электронно-лучевой трубкой
(США)
Телевизор с механической
разверткой (СССР, 1932 г.)

17.

4.2. Основные понятия теории передачи
сообщений
В 1948 г. сотрудник математического отдела Bell Labs Клод
Шеннон (Shannon, Claude; 1916 – 2001) опубликовал
классическую работу «Математическая теория связи», в которой
предложил основные понятия теории информации и
кодирования

18.

4.2. Основные понятия теории передачи
сообщений
Информация, сообщение, сигнал
Телефон
Телефон
s(t)
m
Факс
Источник Клавиатура
сообщения
Преобразователь
сообщения в
сигнал
Система
электро- s'(t)
связи
m’
Факс
Помехи
n(t)
Монитор
Получатель
сообщения
Преобразователь
сигнала в
сообщение
Модель Шеннона системы передачи сообщений

19.

4.2. Основные понятия теории передачи
сообщений
Электрические сигналы
s(t)
s(t)
3
11
2
10
1
0
t
t
1
01
0
00
T
T
T
T
Четырехпозиционный
1
0
1
1
T
T
T
T
Двухпозиционный
Цифровой сигнал имеет конечное число состояний (позиций) и изменяется в
дискретные моменты времени. Любой многопозиционный сигнал может быть
перекодирован в двухпозиционный;
T – единичный интервал времени, с; B=1/T – скорость манипуляции, бод

20.

4.2. Основные понятия теории передачи
сообщений
Электрические сигналы
s(t)
A(f)
`
t
fmin
fmax
f, Гц
Спектр сигнала
F = fmax – fmin - ширина спектра, Гц
Аналоговый сигнал имеет непрерывное множество значений и меняется
непрерывно во времени.
Любой непрерывный сигнал можно представить в виде суммы некоторого
числа простейших синусоидальных колебаний (гармоник) с различными
частотами f и соответствующими амплитудами A(f)

21.

4.2. Основные понятия теории передачи
сообщений
Каналы электросвязи
Каналы электросвязи
Аналоговые
Цифровые
Характеризуются:
Характеризуются:
• полосой пропускания f min – f max ;
• скоростью передачи
данных, бит/с;
• допустимым уровнем помех S / N, дБ
• допустимым
коэффициентом ошибок
Стандартный канал ТЧ:
fmin= 300 Гц, fmax = 3400 Гц
S / N ~ 106 ~ 220
Базовый (B) – 64 кбит/с:
первичный (Е1 = 32 B) – 2048 кбит/с,
вторичный (Е2 = 4 E1) – 8 Мбит/с

22.

4.2. Основные понятия теории передачи
сообщений
Передача аналогового сигнала по цифровому каналу
s(t)
s(t)
Преобразование
аналогового сигнала в
двухпозиционный
цифровой:
0
t
T
a
T
T
T T
б
T
s(t)
s(t)
7
6
5
4
3
2
1
0
111
110
101 1
100
110
010 0
t 001
t
100
101000010111000110
000
а) исходный сигнал;
б) дискретизация;
Теорема Котельникова:
1
Fдискр 2 f max
T
в) квантование;
г) двоичное кодирование
в
г

23.

4.2. Основные понятия теории передачи
сообщений
Передача цифрового сигнала по аналоговому каналу
Т
Т
Т
Т
Немодулированный
несущий сигнал
Первичный цифровой
сигнал (1 бит за такт)
Модуляция синусоидального
тока
S(t) = A sin (2p ft+ f)
1
0
1
1
Амплитудная
модуляция
Предельная пропускная
способность аналогового
канала (формула Шеннона)
Частотная
модуляция
S
C F log 2 1 + ,
N
Фазовая
модуляция
где C – скорость передачи
данных, бит/с,
Первичный цифровой
сигнал (2 бита за такт)
Амплитудно-частотная
модуляция
(1-й бит - амплитуда, 2-й
бит – частота)
10
11
00
01
F – ширина полосы
пропускания канала, Гц,
S / N – отношение мощности
сигнала к мощности шума

24.

4.3. Системы и сети электросвязи
Структура системы электросвязи
Канал электросвязи
s(t)
УПС
V(t)
Линия передачи
V'(t)
УПС
s'(t)
n(t)
...
a
s(t) УПС
V(t)
Линия передачи
n(t)
V'(t) УПС s'(t)
Демультиплексор
s2(t)
s'1't)
Мультиплексор
s1(t)
sn(t)
s'2(t)
...
s'n(t)
б
Каналообразующая
аппаратура
Каналообразующая
аппаратура
Система электросвязи:
а) одноканальная, б) многоканальная

25.

4.3. Системы и сети электросвязи
Линии передачи
Линии передачи
проводные
воздушные
кабельные
медные
витые пары
коаксиальные
беспроводные
инфракрасные
наземные
оптические
радиолинии
спутниковые

26.

4.3. Системы и сети электросвязи
Линии передачи
Воздушные линии самые простые и дешевые, но они ненадежны
и зависят от капризов природы

27.

4.3. Системы и сети электросвязи
Линии передачи
В конце XIX – начале XX века улицы городов были опутаны воздушными
телефонными линиями.
На снимке: улица Нью-Йорка в 1890 г. и 30 лет спустя, когда телефонные
линии были спрятаны в подземные кабели

28.

4.3. Системы и сети электросвязи
Линии передачи
Современный подземный
магистральный кабель
имеет сложную
конструкцию, для его
прокладки применяется
специальная техника
Рисунок из книги Д. Шарле

29.

4.3. Системы и сети электросвязи
Линии передачи
Трансатлантические телефонные кабели. ТАТ-1 (1956), ТАТ-2
(1959), Кантат-1 (1961), ТАТ-3 (1963), ТАТ-4 (1965), ТАТ-5 (1970),
Кантат-2 (1974), ТАТ-6 (1976), ТАТ-7 (1983)
Рисунок из книги Д. Шарле
Первый телефонный кабель ТАТ-1 через
Атлантику был проложен только в 1956 г.
Кабель имел коаксиальную конструкцию,
усилители встраивались через каждые 40 км

30.

4.3. Системы и сети электросвязи
Линии передачи
B
A
C
Первые коммерческие связные
спутники были выведены на
орбиту в 1965 г. В СССР –
«Молния-1», в США – Early Bird
(«Ранняя пташка»). Аппаратура
«Ранней пташки» была
рассчитана на передачу 240
телефонных каналов, что в 5 раз
превышало пропускную
способность ТАТ-1
Радиорелейные и спутниковые
радиолинии

31.

4.3. Системы и сети электросвязи
Линии передачи
В настоящее время на
космических орбитах
находится множество
телекоммуникационных
спутников

32.

4.3. Системы и сети электросвязи
Линии передачи
Рисунок из книги Д. Шарле
Прародителем оптических линий передачи был оптический
телеграф, изобретенный во Франции.
Первая линия Париж – Лилль построена в 1794 г.

33.

4.3. Системы и сети электросвязи
Линии передачи
Современный оптический
кабель состоит из тончайших
(0.05 – 0.1 мм) стеклянных или
пластмассовых волокон –
световодов
К источнику света кабель
подключается оптическими
разъемами

34.

4.3. Системы и сети электросвязи
Линии передачи
Оптоволоконные трансокеанские информационные магистрали
в начале XXI века

35.

4.3. Системы и сети электросвязи
Усиление и регенерация сигналов
Источник
У с и л и т е л и
Приемник
В аналоговой линии передачи с промежуточными
усилителями происходит накопление искажений
01010
01010
Источник
01010
Р е г е н е р а т о р ы
Приемник
В цифровой линии передачи на каждом участке производится
регенерация сигнала и накопления искажений не наблюдается

36.

4.3. Системы и сети электросвязи
Сети электросвязи
Зона 1
Зона 2
A
A
B
B
A
B
A
Зона 3
B
Зона 4
Обозначения
Многоканальная
система связи
A
Узел коммутации вторичной
телефонной сети
Сетевой узел
первичной сети
B
Узел коммутации вторичной
компьютерной сети
Абонент
телефонной сети
Абонент
компьютерной сети
Первичная
и вторичные
(наложенные)
сети электросвязи

37.

4.3. Системы и сети электросвязи
Сети электросвязи
Магистральная первичная сеть
«Транстелеком», проходящая по
российским железным дорогам, имеет
суммарную длину 45000 км, она
соединяет 974 населенных пункта из 71
субъекта РФ
Крепление
оптического
кабеля к опоре
контактной
сети

38.

4.3. Системы и сети электросвязи
Сети электросвязи
АЛ
B
СЛ
АЛ
C
Абонент 2
СЛ
СЛ
Абонент 1
A
АЛ
СЛ
D
АЛ
Абонент 4
Абонент 3
АЛ – абонентская линия, СЛ – соединительная линия
Принцип коммутации каналов
В городе среднего размера, где число абонентов измеряется десятками
тысяч, количество узловых телефонных станций обычно не превышает 10-20,
а число соединительных каналов между узлами исчисляется всего лишь
сотнями, они представляют собой очень дефицитный и активно используемый
ресурс

39.

4.3. Системы и сети электросвязи
Проблема последней мили
Способы подключения абонента к узлу коммутации:
1.
Коммутируемое аналоговое соединение – телефонная сеть
общего пользования (до 56 кбит/с).
2.
Коммутируемое цифровое ISDN-соединение
(до 128 кбит/с).
3.
Некоммутируемое цифровое xDSL-соединение
(до 10 Мбит/с в зависимости от расстояния и качества линии).
4.
Оптический кабель (до 1 Гбит/с в зависимости от расстояния и
типа кабеля).
5.
Оптический луч (до 10 Мбит/с).
6.
Радиодоступ через мобильный телефон (GSM – до 14.4 кбит/с,
GPRS – до171.2 кбит/с в зависимости от загрузки сети).
7.
Наземная радиолиния (стандарт Wi-Fi до 11 Мбит/с).
8.
Спутниковая асимметричная радиолиния DirectPC
(до 400 кбит/с).

40.

4.4. Предыстория
современных компьютерных сетей: телеобработка
и сети с коммутацией каналов
Поколения компьютерных сетей
• Первое поколение (1950 – 1960-е годы): подключение
удаленных терминалов к компьютерам (телеобработка).
• Второе поколение (1970-е годы): подключение компьютеров
друг к другу. Образование изолированных сетей различного
масштаба:
LAN – Local Area Network,
MAN – Metropolitan Area Network,
WAN – Wide Area Network.
• Третье поколение (1980 – 1990-е годы): подключение
изолированных сетей друг к другу. Образование Internet

41.

4.3. Системы
4.4. Предыстория
и сети электросвязи
современных компьютерных
Теледоступсетей: телеобработка
и сети с коммутацией каналов
Первые эксперименты по телеобработке
Телетайп
Центральная ЭВМ
Устройство
сопряжения
Линия передачи
Устройство
сопряжения
Канал связи
Исторически первым считается опыт, показанный Джорджем Стибицем в
1940 г. Телеграфный аппарат, расположенный в г. Хановере, был подключен
к релейному вычислителю Bell-I, находящемуся в Нью-Йорке. Два
комплексных числа были отправлены по телеграфу в машину, перемножены,
а результат вернулся обратно.
Большинство систем телеобработки в начале 50-х годов основывалось на
телеграфных каналах связи. Скорость передачи 75 бит/с

42.

4.3. Системы
4.4. Предыстория
и сети электросвязи
современных компьютерных
Теледоступсетей: телеобработка
и сети с коммутацией каналов
Телеобработка в 1960-е годы
Выделенная (некоммутируемая)
телефонная линия
Модем
Абонентский пункт
Модем
Центральная ЭВМ
Мультиплексор
Модем
Публичная
(коммутируемая)
телефонная
сеть
Модем
Абонентский пункт
Модем
Абонентский пункт
Модем
Удаленная
ЭВМ
После изобретения в 1960-х годах модемов, работающих со скоростью 300 –
2400 бит/с, и алфавитно-цифровых дисплеев системы телеобработки стали
использовать существующие телефонные каналы

43.

4.3. Системы
4.4. Предыстория
и сети электросвязи
современных компьютерных
Теледоступсетей: телеобработка
и сети с коммутацией каналов
Телеобработка в 1960-е годы
В конце 1960 г. за рубежом
были построены большие
вычислительные сети с
коммутацией каналов.
На рисунке: сеть фирмы
General Electric (1969 г.).
Включала более 100 ЭВМ,
ряд центров коммутации
(ЦК), число терминалов в 250
городах США и Европы
превышало 50000.
Скорость передачи данных
10-30 симв./с

44.

4.3. Системы
4.4. Предыстория
и сети электросвязи
современных компьютерных
Теледоступсетей: телеобработка
и сети с коммутацией каналов
Телеобработка в 1960-е годы
Крупнейшей сетью с коммутацией каналов была вычислительная сеть
Cybernet фирмы Control Data Corporation (1969 г.). Вычислительные узлы были
оснащены суперкомпьютерами CDC-6600, позволяющими обрабатывать
запросы от тысяч терминалов, разбросанных по всему миру.
350 из 500 крупнейших компаний США в 70-е годы пользовались услугами этой
сети, не создавая собственных вычислительных систем

45.

4.3. Системы
4.4. Предыстория
и сети электросвязи
современных компьютерных
Теледоступсетей: телеобработка
и сети с коммутацией каналов
Проект ГСВЦ в СССР
ВЦ высшего уровня
Региональные ВЦ
коллективного
пользования
Абоненты
ВЦКП
ВЦ
предприятия
АП
ВЦКП
АП
Абонентские пункты
Проект структуры ГСВЦ (1962 г.)
Здание ВЦКП в Томске
(1980 г.)

46.

4.3. Системы
4.4. Предыстория
и сети электросвязи
современных компьютерных
Теледоступсетей: телеобработка
и сети с коммутацией каналов
Принципиальные особенности сетей с коммутацией каналов
Достоинства коммутации каналов:
• отсутствие временных задержек.
Недостатки:
• невысокая надежность из-за необходимости
поддержки сквозного канала связи;
• низкая эффективность использования
коммутируемого канала

47.

4.3. Системы
4.4. Предыстория
и сети электросвязи
современных компьютерных
Теледоступсетей: телеобработка
и сети с коммутацией каналов
Принципиальные особенности сетей с коммутацией каналов
Несмотря на недостатки, сети с коммутацией
каналов продолжают работать.
Пример – сеть FidoNet, основанная в 1984 г.
Томом Дженнингсом (Jennings, Tom) из ЛосАнджелеса и Джоном Мэдиллом (Madil, John)
из Балтимора.
В конце 1984 г. в ней было 50 узлов, в начале
1997 г.– 200, в начале 1995 г. –37 000.
Число абонентов в сети
не менее 1 000 000

48.

4.3.
4.5. Системы
Сети пакетной
и сетикоммутации
электросвязи
–
от ARPAnet
до интернета
Теледоступ
Исторические предпосылки
Окт. 1962: в ARPA
создан Information
Processing Techniques
Office (IPTO)
(Дж. Ликлайдер)
Окт. 1967:
предложен
проект сети
ARPAnet
(Л.Робертс)
Февр. 1958:
образование
NASA и ARPA
1955
4.10.1957:
Первый
советский
спутник
1960
1965
Окт. 1962:
Кубинский
кризис
1964 – 1966:
Эксперименты
в МТИ
(Л. Робертс)
1970
Дек. 1969:
Запуск первой
очереди
ARPAnet

49.

4.3.
4.5. Системы
Сети пакетной
и сетикоммутации
электросвязи
–
от ARPAnet
до интернета
Теледоступ
Принцип коммутации сообщений и пакетов
MIT, USA
Леонард Клейнрок
(Kleinrock, Leonard; р. 1934)
RAND Corp., USA
Пол Бэрэн
(Baran, Paul; р. 1926)
Принцип коммутации
пакетов разрабатывался
одновременно
и независимо в трех
местах
NPL, England
Дональд Дэвис
(Davies, Donald;
1924 – 2000)

50.

4.3.
4.5. Системы
Сети пакетной
и сетикоммутации
электросвязи
–
от ARPAnet
до интернета
Теледоступ
Принцип коммутации сообщений и пакетов
A
B
Абонент 2
Абонент 1
C
Абонент 3
D
Абонент 4
В системе с коммутацией сообщений узлы сети, в отличие от коммутации
каналов, не занимаются простым переключением линий. Каждый узел
представляет собой настоящий компьютер с процессором и памятью. В первых
сетях эти коммуникационные компьютеры обозначались как IMP –– Interface
Message Processor, а позже стали называться маршрутизаторами (router)

51.

4.3.
4.5. Системы
Сети пакетной
и сетикоммутации
электросвязи
–
от ARPAnet
до интернета
Теледоступ
Принцип коммутации сообщений и пакетов
Достоинства коммутации сообщений:
• высокая надежность связи из-за возможности
повторной передачи;
• высокая живучесть системы из-за наличия
обходных путей;
• высокая эффективность использования
соединительных линий.
Недостатки:
• сложность узлов коммутации, необходимость
промежуточной памяти, возможность блокировки
памяти длинными сообщениями;
• наличие временных задержек

52.

4.3.
4.5. Системы
Сети пакетной
и сетикоммутации
электросвязи
–
от ARPAnet
до интернета
Теледоступ
Принцип коммутации сообщений и пакетов
A
B
C
D
A
B
C
D
t2
t1
Время
Время
Иллюстрация водопроводного эффекта при пакетной коммутации.
Слева — передача сообщения целиком, справа — отдельными
пакетами

53.

4.3.
4.5. Системы
Сети пакетной
и сетикоммутации
электросвязи
–
от ARPAnet
до интернета
Теледоступ
Сеть ARPAnet
Конкурс на постройку сети ARPAnet
выиграла Фирма Bolt Beranek and
Newman (BBN), Массачусетс.
Коммуникационные процессоры
(IMP) первой очереди сети ARPAnet
были выполнены на базе мини-ЭВМ
Honeywel-516 с оперативной
памятью 12 кбайт

54.

4.3.
4.5. Системы
Сети пакетной
и сетикоммутации
электросвязи
–
от ARPAnet
до интернета
Теледоступ
Сеть ARPAnet
Первые четыре узла сети (1969 г.) были размещены в Стенфорде
(SRI), Лос-Анджелесе (UCLA), Санта-Барбаре (UCSB)
и Солт-Лейк-Сити (университет Utah).
В 1971 г. сеть насчитывала 15 узлов, в 1972 г. – 37

55.

4.3.
4.5. Системы
Сети пакетной
и сетикоммутации
электросвязи
–
от ARPAnet
до интернета
Теледоступ
Развитие сетей пакетной коммутации (1970-е годы).
Рекомендация X.25
США:
• Telenet (1974 г.)
• Tymnet
Канада:
• Datapac
Франция:
• Cyclades (1974 г.)
• Transpac
• Minitel
Великобритания:
• BTnet
Терминал Minitel

56.

4.3.
4.5. Системы
Сети пакетной
и сетикоммутации
электросвязи
–
от ARPAnet
до интернета
Теледоступ
Возникновение Internet (1980-е годы)
Роберт Кан
(Kahn, Robert; р. 1938)
Винтон Серф
(Cerf, Vinton; р. 1943)
Создатели протокола TCP / IP (1974 – 1983)

57.

4.3.
4.5. Системы
Сети пакетной
и сетикоммутации
электросвязи
–
от ARPAnet
до интернета
Теледоступ
Возникновение Internet (1980-е годы)
Дек. 1969:
Создана Публичная
ARPAnet демонстрация
ARPAnet
1.01.1983:
APPAnet
перешла
1990:
на протокол Разделение
APPAnet
Создание
TCP / IP
APPAnet
прекратила
NSFnet
и MILnet
существование
Кан и Серф
публикуют проект
протокола
TCP / IP
Развитие магистралей
NSFnet Backbone
Внедрение TCP / IP
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
1970
4
узла
1990
13
узлов
188
узлов
1024
узла
Превращение ARPAnet в Internet
28 000
узлов
более
200 000
узлов

58.

4.3.
4.5. Системы
Сети пакетной
и сетикоммутации
электросвязи
–
от ARPAnet
до интернета
Теледоступ
Коммерциализация Internet (1990-е годы)
1 000 000 000
12/69
12/70
12/79
10/84
12/87
01/91
01/95
01/00
01/01
100 000 000
10 000 000
1 000 000
100 000
10 000
1 000
4
13
188
1024
28174
376000
4852000
72398092
109574429
100
10
1
1970
1975
1980
1985
1990
1995
Экспоненциальный рост числа хостов в Internet
2000

59.

4.3.
4.5. Системы
Сети пакетной
и сетикоммутации
электросвязи
–
от ARPAnet
до интернета
Теледоступ
Информационные супермагистрали.
Internet нового поколения
Термин «информационная супермагистраль» (information superhighway)
предложил вице-президент США Альберт Гор (Gore, Albert (Al) Arnold Jr.;
р. 1948), внесший большой вклад в развитие интернета во время
президентства Билла Клинтона (1992 – 2000 гг.)

60.

4.3.
4.5. Системы
Сети пакетной
и сетикоммутации
электросвязи
–
от ARPAnet
до интернета
Теледоступ
Информационные супермагистрали. Internet нового поколения
В феврале 1999 г. введена в эксплуатацию первая супермагистраль
Internet2 под названием Abilene. Скорость передачи данных составляет
2,4 Гбит/с, постепенно она будет повышена до 9,6 Гбит/с, ответственность за
сопровождение Abilene возложена на Университет штата Индиана

61.

4.3.
4.5. Системы
Сети пакетной
и сетикоммутации
электросвязи
–
от ARPAnet
до интернета
Теледоступ
Информационные супермагистрали. Internet нового поколения
Проект Internet3 имеет альтернативное название National Lambda Railway (NLR).
Он реализуется поэтапно в 2003 – 2005 годах, обеспечивая скорость передачи
данных в 10 раз больше, чем Internet2

62.

4.3.
4.5. Системы
Сети пакетной
и сетикоммутации
электросвязи
–
от ARPAnet
до интернета
Теледоступ
Интернет в России
Родина российского интернета – Курчатовский
институт (г. Москва), на базе которого в 1990 г.
была создана сеть Relcom (RELiable
COMmunications) для передачи электронной
почты
Размещение узлов Relcom

63.

4.3.
4.5. Системы
Сети пакетной
и сетикоммутации
электросвязи
–
от ARPAnet
до интернета
Теледоступ
Интернет в России
Некоммерческие академические сети начали создаваться
в России в 1994 – 1996 гг. В 1994 г. реализован проект
университетской сети RUNNet (Russian UNiversity Network) на
основе спутниковых линий передачи

64.

4.3.
4.5. Системы
Сети пакетной
и сетикоммутации
электросвязи
–
от ARPAnet
до интернета
Теледоступ
Интернет в России
Российским аналогом американской научной сети NSFNet cтала
федеральная сеть для нужд науки и высшей школы RBNet (Russian
Backbone Network), созданная в 1996 – 1998 гг. Сеть использует
скоростные наземные каналы связи, арендованные у операторов
дальней связи

65.

4.6. Локальные вычислительные сети
Сеть Aloha
Широковещательная сеть Aloha была создана в
1970 г. в University of Hawaii под руководством
Нормана Абрамсона (Abramson, Norman; р. 1932)

66.

4.6. Локальные вычислительные сети
Сеть Aloha
Селектор
Абонент 2
3
1
1
3
1
1
Абонент 1
Селектор
3
3
Селектор
1
Абонент 3
3
Селектор
Абонент 4
Принцип работы сети с селекцией пакетов. Поскольку эфир общий,
то переданный первым абонентом пакет будет зарегистрирован
всеми приемниками, однако все абоненты, кроме третьего, его не
получат, так как специальное устройство – селектор – сравнивает
адрес получателя в пакете с собственным и не пропускает чужие
пакеты

67.

4.6. Локальные вычислительные сети
Технология Ethernet
Технология Ethernet была изобретена
в Xerox PARC в 1973 г. Робертом Меткалфом
(Metcalfe, Robert; р. 1946) и реализована в сети Alto
Aloha Network. В качестве общей передающей среды
предлагалось использовать обычный коаксиальный
кабель. В 1973 г. сеть была построена, она работала
на скорости 2,94 Мбит/с.
Уйдя из PARC, Р. Меткалф в 1979 г. основал фирму
3Com (от слов Computer, Communication, Compatibility)
Рисунок из статьи
Меткалфа, 1976 г.

68.

4.6. Локальные вычислительные сети
Технология Ethernet
Соглашение между DEC, Intel и Xerox о совместном развитии
технологии Ethernet

69.

4.6. Локальные вычислительные сети
Технология Ethernet
Коаксиал
Hub
Физические реализации сети Ethernet:
пассивная магистраль на коаксиальном кабеле
и активная звезда на витой паре с концентратором (hub)

70.

4.6. Локальные вычислительные сети
Рынок сетевого оборудования и технологий
Старые компании
Осн. 1885 / 1995
Осн. 1911
Молодые компании
Осн. 1979
Осн. 1983
Осн. 1986
Осн. 1994
Крупнейшим в мире производителем
сетевого оборудования является компания
Cisco Systems (название от San Francisco),
основанная сотрудниками Стенфордского
университета.
Доход компании в 2001 г. составил
18,9 млрд долл., численность сотрудников
12000 чел. Штаб-квартира – г. Сан-Хосе.
Логотип компании- мост Golden Gate

71.

4.6. Локальные вычислительные сети
Корпоративные локальные сети
В интернет
Корпоративный сервер
Маршрутизатор
Коммутатор
Главный
кросс
УАТС
Вертикальная система
Горизонтальная система
2 этажа
Кросс
2 этажа
Горизонтальная система
1 этажа
Двойная
розетка
Кросс
2 этажа
Рабочее место
Корпоративная локальная сеть на основе структурированной
кабельной системы

72.

4.7. Сетевые информационные
технологии
Иерархия коммуникационных служб и протоколов
Предприятие A
Предприятие B
Уровень 3
Протокол
общения начальников
R ece ption
R ece ption
Сообщения
Уровень 2
Протокол
общения секретарей
A ccoun ting
Accounting
Письма
Уровень 1
Пакеты
Протокол
передачи пакетов
в физической среде
Трехуровневая система обмена сообщениями
в традиционной системе документооборота. Основное ее достоинство –
независимость служб друг от друга, каждый уровень может
реализовываться, развиваться и совершенствоваться, не затрагивая
соседних

73.

4.7. Сетевые информационные
технологии
Иерархия коммуникационных служб и протоколов
7. Прикладной уровень
6. Представительный уровень
5. Сеансовый уровень
4. Транспортный уровень
3. Пакетный уровень
2. Канальный уровень
1. Физический уровень
Прикладной
слой
Транспортный
слой
Канальный
слой
Современные компьютерные сети организованы по такому же
иерархическому принципу. Классической и наиболее подробной считается
семиуровневая модель взаимодействия открытых систем (Оpen System
Interconnection – OSI), предложенная в начале 1980-х годов
международной организацией по стандартизации (ISO)
Для упрощения изложения она представлена в виде трех обобщенных
слоев, соответствующих схеме бумажного документооборота

74.

4.7. Сетевые информационные
технологии
Протоколы канального слоя
1.
Доставка пакетов по прямому выделенному каналу
(Point-to-Point Protocol – PPP)
2.
Доставка пакетов в локальных сетях (Ethernet, Fast Ethernet,
Gigabit Ethernet)
3.
Доставка пакетов в региональных сетях (X.25 и Frame Relay)
4.
Передача данных в режиме реального времени в
магистральных сетях (Asynchronous Transfer Mode - ATM )

75.

4.7. Сетевые информационные
технологии
Протоколы канального слоя
Коммутатор ATM
Шлюз
Магистраль ATM
Региональная
сеть Frame Relay
Frame Relay
Шлюз
Шлюз
Ethernet
Локальная сеть
Frame Relay
Телефонная
сеть общего
пользования
PPP
Модем
Базовые технологии канального слоя дополняют одна другую. Например,
на магистральной (междугородной) сети может использоваться ATM, в
региональной (городской) – Frame Relay, а в локальных – Ethernet

76.

4.7. Сетевые информационные
технологии
Протоколы транспортного слоя
Протоколы прикладного слоя
Стек
IPX /SPX
(Novell)
Стек
SNA
(IBM)
Стек
TCP / IP
(Internet)
Протоколы канального слоя
Во времена начального развития сетей, в 1970 – 80-е годы, каждый крупный
производитель разрабатывал свое семейство протоколов транспортного слоя.
Novell – IPX / SPX (Internetwork Packet eXchange / Sequenced Packet
eXchange), IBM – SNA (System Network Architecture) и т д, однако
впоследствии все фирменные протоколы транспортного слоя стали активно
вытесняться разработанным в недрах сети ARPPAnet семейством протоколов
интернета TCP/IP

77.

4.7. Сетевые информационные
технологии
Протоколы транспортного слоя
«Интернет – это глобальная информационная система, которая:
1)
логически взаимосвязана пространством глобальных
уникальных адресов, основанных на интернет протоколе (IP) или на последующих расширениях или
преемниках IP;
2)
способна поддерживать коммуникации с использованием семейства TCP / IP или его последующих
расширений/преемников и/или других IP-совместимых
протоколов;
3)
обеспечивает, использует или делает доступными на
общественной или частной основе высокоуровневые
услуги, надстроенные над описанной здесь коммуникационной и иной связанной с ней инфраструктурой».
Официальное определение Internet (1995 г.)

78.

4.7. Сетевые информационные
технологии
Протоколы транспортного слоя
Цифровой IP- адрес (32 бита). Пример: 212.192.96.101. На
международном уровне IP-адреса раздаются специально
уполномоченной организацией Internet Network Information Center
(InterNIC) и являются большим дефицитом.
Доменный адрес. Служба доменных имен (Domain Name Service DNS), создана в 1983 г. Пример: gladkikh.inf.tsu.ru
Домены первого уровня:
• 2-буквенные географические: us, uk, de, su, ru…
• 3-буквенные функциональные: com, mil, org, edu, gov, net
Адресация в Internet

79.

4.7. Сетевые информационные
технологии
Прикладной слой
Универсальный
клиент
Рабочие станции
Клиент
файлового
сервиса
Транспортная
сеть
Файловый сервер
Клиент электронной
почты
Сервер электронной почты
Клиент-серверная технология прикладного ПО

80.

4.8. Сетевые услуги
LAN
Internet
Технология интранет (intranet) означает технологию создания
корпоративных информационных сетей на протоколах «большого»
интернета, но без выхода во внешний мир
LAN
Internet
LAN
Туннель
Технология экстранет (extranet) позволяет объединить через интернет
несколько локальных сетей одной фирмы, расположенных в разных
городах или странах (прокладка защищенного туннеля)

81.

4.8. Сетевые услуги
Основные сетевые услуги
Вычислительные
Коммуникационные
Удаленный
доступ к ЭВМ
Передача
файлов
Эл. почта
Группы
новостей
Чат и
мгновенные
сообщения
Передача
мультимедиа
Совместное использование
информационных ресурсов
Gopher
WWW

82.

4.8. Сетевые услуги
Удаленный доступ к ЭВМ
Клиент
удаленного
терминала
Транспортная
сеть
(Internet, intranet,
extranet)
Операционная система
рабочей станции
(Windows)
Операционная
система сервера
(Unix)
Удаленный доступ к ЭВМ был первым высокоуровневым сервисом сети
ARPAnet. В 1972 г. был разработан протокол виртуального терминала
Telnet, который после перехода ARPAnet на стек транспортных протоколов
TCP/IP был адаптирован к нему и стал стандартным протоколом
прикладного слоя интернета

83.

4.8. Сетевые услуги
Удаленный доступ к ЭВМ
Окно клиента виртуального терминала Telnet в ОС Windows

84.

4.8. Сетевые услуги
Передача файлов
Клиент FTP
Транспортная
сеть
(Internet, intranet,
extranet)
Программный
Сервер FTP
Операционная система
рабочей станции
Операционная
система сервера
В интернете передача файлов ведется по протоколу FTP (File Transfer
Protocol – Протокол передачи файлов), разработанному для сети ARPAnet
в 1972 г. и впоследствии встроенному в семейство TCP/IP

85.

4.8. Сетевые услуги
Передача файлов
Окно FTP-клиента CuteFTP

86.

4.8. Сетевые услуги
Электронная почта
Отцом E-mail считается Рэй Томлинсон (Ray Tomlinson) из
компании BBN, написавший в конце 1972 г. первые почтовые
программы и предложивший формат электронного адреса
<кому>@<куда>

87.

4.8. Сетевые услуги
Электронная почта
Почтовый клиент MS Outlook Express

88.

4.8. Сетевые услуги
Электронная почта
Списки рассылки предназначены для распространения информации среди
регулярных подписчиков. Послав письмо с просьбой о подписке на один из
специализированных серверов, где установлена соответствующая программаробот, можно получать по электронной почте новости в выбранной области
интересов

89.

4.8. Сетевые услуги
Группы новостей, форумы
Сервер
новостей
Транспортная сеть
Первую
программу для
обмена
новостями
написал Стив
Белловин
(Bellovin, Steve)
Клиент
News
Сервер
новостей
Сервер
новостей
Сеть новостей Usenet (Unix User Network )
образовалась в 1979 г., когда между University of North
Carolina и Duke University был организован обмен
новостями по протоколу UUCP (Unix-Unix
Communication Protocol)

90.

4.8. Сетевые услуги
Группы новостей, форумы
Год
1979
1982
1985
1986
1990
1995
Число
узлов
3
400
1 300
2 200
33 000
330 000
Число
групп
3
3
3
241
1 300
10 696
Число новостей
за день
(в среднем)
2
35
375
946
4 500
131 614
Сеть Usenet быстро
развивалась и превратилась
в одну из самых крупных
глобальных
специализированных сетей.
В 1986 г. Usenet влилась в
Internet. В стек TCP/IP был
добавлен прикладной
протокол NNTP (Net News
`
Transfer
Protocol), заменивший классический UUCP
Сеть Usenet в 1986 г.

91.

4.8. Сетевые услуги
Группы новостей, форумы
Чтение новостей в почтовом клиенте MS Outlook Express

92.

4.8. Сетевые услуги
Чат и мгновенные сообщения
Internet
Клиент
IRC
Клиент
IRC
Сервер IRC
Chat-сервис в интернете был предложен финном Ойкариненом
(Oikarinen, Jarkko), который в 1988 г. разработал протокол IRC
(Internet Relay Chat)

93.

4.8. Сетевые услуги
Чат и мгновенные сообщения
Запустив на своем компьютере клиент IRC, пользователь подключается к
одному из чат-серверов, где ему предлагается на выбор множество каналов,
каждый из которых посвящен некоторой излюбленной теме

94.

4.8. Сетевые услуги
Чат и мгновенные сообщения
Служба мгновенных сообщений (instant
messaging – IM) и присутствия
представляет собой гибрид электронной
почты и чата.
Технология была предложена в 1997 г.
израильской фирмой Mirabilis,
разработавшей протокол ICQ (I Seek You)
и клиент-серверное обеспечение.
Каждый абонент получает
идентификационный номер, который он
сообщает своим корреспондентам.
Клиент ICQ
При активизации клиента ICQ сообщение
об этом посылается на центральный
сервер, у всех корреспондентов имя
данного абонента выделяется красным
цветом

95.

4.8. Сетевые услуги
Передача мультимедиа
Кодек
Internet
Общей проблемой
мультимедиа-сервисов
является уменьшение
битрейта (bitrate) за счет
сжатия (компрессии) данных.
Компрессия / декомпрессия
производится кодеками
(codec=COder-DECoder)
Кодек

96.

4.8. Сетевые услуги
Передача мультимедиа
Сжатие данных путем
эффективного
кодирования
Кодирование искусственных
объектов (без потерь)
Кодирование естественных
объектов (с потерями)
Растровые изображения
Тексты
Рисунки
HTML
PDF
Музыка
MIDI
Картины
GIF
PNG
Виртуальные
сцены
VRML
Фото
Звуки
Видео
JPEG
MPEG
audio
MPEG
video
Layer 1
Layer 2
Layer 3
(MP3)
MPEG-1
(1992)
MPEG-2
(1994)
MPEG-4
(1999)
Классификация методов кодирования данных

97.

4.8. Сетевые услуги
Передача мультимедиа
Для разработки методов эффективного кодирования неподвижных
изображений Международная
организация по стандартизации
(ISO) и Международный союз
электросвязи (ITU) создали в 1988 г.
объединенную группу экспертов
JPEG - Joint Photographic Experts
Group.
Сжатие по методу JPEG происходит
за счет отбрасывания мелких
элементов изображения при
дискретном косинусном
преобразовании (Discrete Cosinus
Transformation – DCT) каждого
элементарного фрагмента
размером 8 х 8 пикселов

98.

4.8. Сетевые услуги
Передача мультимедиа
Научные достижения последних лет позволили предложить более
качественные по сравнению с DCT методы сжатия –
фрактальное (fractal), вейвлетное (wavelet) и др.

99.

4.8. Сетевые услуги
Передача мультимедиа
Для разработки методов кодирования звука и движущихся изображений
одновременно с JPEG была образована группа экспертов MPEG (Motion
Picture Expert Group).
В настоящее время MPEG насчитывает более 320 экспертов из
200 компаний 24 стран.
MPEG
MPEG Audio
MPEG Video

100.

4.8. Сетевые услуги
Передача мультимедиа
Метод кодирования звука MPEG Audio основан
на психоакустическом принципе сжатия,
впервые исследованном в немецком
Фраунгоферовском институте (Fraunhofer
Institute for Integrated Circuits - IIS ).
Принцип использует свойство маскирования,
когда громкий звук на некоторой частоте
делает слух в течение некоторого времени
невосприимчивым к звукам на близких
частотах.
Наиболее популярным форматом является
MPEG Audio Layer 3 (сокращенно MP3),
обеспечивающий сжатие порядка 1:12

101.

4.8. Сетевые услуги
Передача мультимедиа
Метод кодирования движущихся изображений MPEG Video основан на
том, что расположенные рядом кадры видеосюжета, как правило, мало
отличаются друг от друга.
В последовательности выделяются опорные кадры (I-кадры), которые
сжимаются по методу JPEG как неподвижные изображения и передаются
полностью 1-2 раза в секунду. Промежуточные кадры передаются в виде
отклонений от опорных с предсказанием движения внутри кадров
Формат
Год разработки
Назначение
MPEG-1
1992
Запись на компакт-диск с качеством VHS и
битрейтом до 1,2 Мбит/с
MPEG-2
1994
Цифровое телевидение профессиональ-ного
качества и битрейтом 3 – 15 Мбит/с
MPEG-4
1999-…
Универсальный стандарт кодирования
подвижного изображения и звука

102.

4.8. Сетевые услуги
Передача мультимедиа
Перспективный формат MPEG-4,
первая версия которого принята
в 1999 г., вобрал в себя все
лучшее, что было создано за
последние 10 лет в области
мультимедиа. Он не только
позволяет в сотни раз сжимать
реальные видеопотоки, но
должен предоставлять
разнообразные средства для
работы с объектами виртуальной
реальности (анимированные
изображения, искусственная
речь и синтетическая музыка).
В особый объект выделяются
анимированные человеческие
лица и фигуры

103.

4.8. Сетевые услуги
Передача мультимедиа
Виртуальные объекты позволяют значительно сократить объем передаваемых
данных, так как для их анимации бывает достаточно передать всего несколько
параметров – все остальное будет сделано в декодере. Виртуальная сцена
может просматриваться с различных точек зрения, на основе формата MPEG-4
возможна организация интерактивного телевидения

104.

4.8. Сетевые услуги
Передача мультимедиа
Основные сетевые мультимедиа-услуги
1.
Интернет-телефония
2.
Интернет-радиовещание
3.
Видеоконференции и потоковое видео

105.

4.8. Сетевые услуги
Передача мультимедиа
Городская
телефонная сеть
Городская
телефонная сеть
Москва
Томск
Internet
Шлюз
Шлюз
811+ код страны+ код города
+ номер телефона
Технология междугородной интернет-телефонии
VoIP (Voice over IP)

106.

4.8. Сетевые услуги
Передача мультимедиа
Клиент интернет-радиовещания в Windows Media Player. Для сетевого
вещания разработаны специальные протоколы прикладного уровня, которые
позволяют автоматически подстраивать битрейт под фактическую пропускную
способность канала связи

107.

4.8. Сетевые услуги
Передача мультимедиа
Президент США Джордж Буш проводит видеоконференцию из резиденции
в Кэмп-Дэвиде со своими советниками в Белом доме после событий
11 сентября 2001 г.

108.

4.8. Сетевые услуги
Gopher
Исторически первой услугой по накоплению и совместному использованию
информационных ресурсов в интернете было образование единого
информационного пространства Gopher Space.
Слово gopher обозначает распространенного в Северной Америке зверька
гофера, родственного сусликам.
По звучанию это слово совпадает с жаргонным словом gofer (сокращение от
go for) – «мальчик на побегушках», «порученец»

109.

4.8. Сетевые услуги
Gopher
Mother
Gopher
Gopher Space
Internet
Клиент
Gopher
Cервер
Gopher
Cервер
Gopher
Система Gopher была разработана в Университете штата
Миннесота в 1989-1991 годах Полом Линдером (Linder, Paul)
и Марком Мак-Кахилом (McCahill, Mark)

110.

4.8. Сетевые услуги
Gopher
Internet Gopher Information Client v1.03
Root gopher server: gopher.micro.umn.edu
-> 1.
. Information About Gopher/
2.
Computer Information/
3.
Discussion Groups/
4.
Fun & Games/
5.
Internet file server (ftp) sites/
6.
Libraries/
7.
. News/
8.
. Other Gopher and Information Servers/
9.
. Phone Books/
10. Search lots of places at the U of M <?>
11. . University of Minnesota Campus Information/
Press ? for Help, q to Quit, u to go up a menu
Page: 1/1
Клиент Gopher в MS-DOS
Главной идеей
системы было
представление всей
информации в виде
иерархического
дерева.
По сути, Gopher представляет собой распределенную по
Gopher Space
файловую систему,
корневой каталог
которой (Mother
Gopher) до сих пор
находится в
Университете
Миннесоты

111.

4.8. Сетевые услуги
Gopher
Система Veronica (Very
Easy Rodent-Oriented Netwide Index of Computerized
Archives – Очень легкий
всесетевой индекс
компьютеризированных
архивов, ориентированный на грызунов),
разработана в 1992 г. в
Университете штата
Невада
Во второй половине 90-х годов
практически все разработанные
ранее высокоуровневые cервисы,
включая Gopher, были подключены
к W W W и работа с ними может
вестись через Web-интерфейс

112.

4.8. Сетевые услуги
Gopher
Принципиальные недостатки системы, основанной на
иерархической системе каталогов:
1)
эти каталоги должны поддерживаться вручную, при очень
большом их числе это невозможно;
2)
тематическое разбиение каталогов должно совпадать с
информационными потребностями пользователя. В Сети
может не оказаться каталога, отражающего нужную
предметную область;
3)
каждый документ в Gopher-пространстве является
самостоятельным объектом, полностью изолированным от
остальных документов

113.

4.9. Web-революция
Ванневар Буш. Проект Мемех
T h e A t l a n t i c M o n t h l y,
JULY 1945
As We May Think?
by Vannevar Bush
Bush, Vannevar;
1890 – 1974
Слово Web впервые
появилось в
классической статье
В. Буша (1945 г.)
«…Захватив один объект, мозг немедленно
переходит к другому, что предполагает наличие
механизма мысленных ассоциаций, некоторой
паутины (web) ячеек мозга, связанных
сложными путями... Разумеется, нельзя
стремиться повторить природу, но надо у нее
учиться. …Нужно попытаться создать
механизм ассоциативного доступа к данным
взамен индексного»

114.

4.9. Web-революция
Ванневар Буш. Проект Мемех
«…Обсудим устройство персонального
назначения. Пусть оно называется
Memex и представляет собой что-то
вроде автоматизированного архива или
библиотеки…
Имеется графический экран, клавиатура
и кнопки управления. Когда пользователь
ищет нужную книгу, он должен ввести ее
мнемонический код и нажать нужную для
поиска кнопку. Перед ним на экране
появится первая страница.
Таким В. Буш видел Memex
Можно будет остановиться на выбранной странице, а потом пойти по ссылке и
найти следующий интересующий материал. При этом всегда можно вернуться к
предыдущей странице или одновременно рассматривать несколько страниц.
Появятся энциклопедии с готовыми ссылками для связывания информации и
быстрого поиска. Их можно будет загружать в Memex и искать все, что нужно»

115.

4.9. Web-революция
Тед Нельсон и дворец Xanadu
Термины гипертекст (hypertext)
и гипермедиа (hypermedia)
были впервые предложены
Тедом Нельсоном в описании
несбыточного проекта Xanadu
(1965 г.)
Teд Нельсон
(Nelson, Theodor Holm; р. 1937)
Название проекта было навеяно романтической
поэмой Самуэля Колериджа

116.

4.9. Web-революция
Тед Нельсон и дворец Xanadu
Kubla Khan
or: A Vision In A Dream.
In Xanadu did Kubla Khan
A stately pleasure-dome decree:
Where Alph, the sacred river, ran
Through caverns measureless to man
Down to a sunless sea…
Xanadu (Shangdu) – Ксанаду –
реальное местечко во
Внутренней Монголии
(42°21′35″N 116°10′47″E), где
сохранились развалины летнего
дворца правителя
Кубла (Хубилай) Хана
(Kubla Khan; 1215 – 1294)
Cамуэль Колеридж
(Coleridge, Samuel;
1772 – 1834)

117.

4.9. Web-революция
Реализации документальных гипертекстовых
систем
NLS (oNLine System),
D. Engelbart,
1965 – 1968 гг.
Hyper Card,
W. Atkinson,
1967 г.
Windows Help,
1995 г.
Lotus Notes,
R. Ozzie,
1989 г.

118.

4.9. Web-революция
Реализации документальных гипертекстовых
систем
Система групповой работы (groupware) Lotus Notes
разрабатывалась в 1984 – 1989 гг. под руководством
Рея Оззи (Ozzie, Ray) сначала в Iris Ass., а затем в
Lotus Development. В основе пакета лежит концепция
документо-ориентированной базы данных,
радикально отличающаяся от реляционной. В 1995 г.
корпорация IBM купила фирму Lotus Development за
3,5 млрд долл.
Lotus Notes 1.0, 1989 г.
Lotus Notes 5.0, 2000 г.

119.

4.9. Web-революция
Тим Бернерс-Ли. Рождение Web
Историческая миссия объединить
коммуникационные технологии
интернета в режиме реального
времени с возможностями
документальных гипертекстовых
систем выпала на долю молодого
англичанина Тима Бернерс-Ли
Тим Бернерс-Ли
(Berners-Lee, Timothy;
р. 1955)

120.

4.9. Web-революция
Тим Бернерс-Ли. Рождение Web
Web-cервер
Webдокументы
Internet
Web-клиент
(браузер)
Web-cервер
Шлюз в Web
Сервер
приложений
БД
В марте 1989 г. Бернерс-Ли представил проект «World-Wide Web:
An Information Infrastructure for High-Energy Physics» – «Всемирная паутина:
Информационная инфраструктура для физики высоких энергий»

121.

4.9. Web-революция
Тим Бернерс-Ли. Рождение Web
Основные составляющие технологии WWW :
1)
язык гипертекстовой разметки страниц – HyperText
Murkup Language (HTML);
2)
протокол передачи гипертекста – HyperText Transfer
Protocol (HTTP);
3)
универсальный локатор ресурсов – Universal Resource
Locator (URL). Первоначальное название – универсальный идентификатор документа – Universal
Document Identifier (UDI);
4)
общий интерфейс шлюза – Common Gateway Interface
(CGI). Представляет собой систему соглашений,
позволяющих запускать прикладные программы на
Web-сервере и передавать им данные с HTML-страниц

122.

4.9. Web-революция
Тим Бернерс-Ли. Рождение Web
<HTML>
<HTML>
<HEAD>
<HEAD>
<TITLE>Tomsk
<TITLE>Tomsk State
State University</TITLE>
University</TITLE>
</HEAD>
</HEAD>
<BODY
<BODY bgcolor="#FFFFFF"
bgcolor="#FFFFFF" text="#000000"
text="#000000" link="#0070FF"
link="#0070FF" vlink="#007FFF" alink="#FF0000">
vlink="#007FFF"
alink="#FF0000">
<STYLE TYPE="text/css"><!-- A:link { text-decoration: none } A:visited { text-decoration: none } <STYLE
TYPE="text/css"><!-- A:link { text-decoration: none } A:visited { text-></STYLE>
decoration: none } --></STYLE>
<center> <b><font size=-1>1878 - 2003</font><br>
<center>
<b><font size=-1>1878
<img src=/ru/tsu120.gif
width=610- 2003</font><br>
height=84 border=0><br>
<img
src=/ru/tsu120.gif
width=610
height=84
border=0><br>
<font size=+2>WELCOME TO TOMSK STATE
UNIVERSITY</font>
<font
size=+2>WELCOME TO TOMSK STATE UNIVERSITY</font>
<p> </p>
<p>
<font</p>
size=-1>
<font
size=-1>
<a href=http://www.tsu.ru/ru/>RUSSIAN (KOI8-R)</a> | <a href=http://www.tsu.ru/ru1/>
<a
href=http://www.tsu.ru:8000/ru/>RUSSIAN
(KOI8-R)</a> | <a
RUSSIAN
(WIN1251)</a></b>
href=/ru/>RUSSIAN
(WIN1251)</a></b>
</font>
</font>
</center>
Пример описания документа
</center>
</BODY>
с гиперссылками на языке
</BODY>
</HTML>
HTML
</HTML>

123.

4.9. Web-революция
Тим Бернерс-Ли. Рождение Web
Протокол
доступа к
ресурсу
Доменное
имя
сервера
Путь
и имя ресурса
на сервере
http://www.tsu.ru/ru/faculties/fi.html – документ HTML
ftp://www.pcwebopedia.com/stuff.exe – произвольный файл
gopher://gopher.tc.umn.edu – начальная страница Mother Gopher
http://www.google.com.ru/search?q=About+URL – поисковый запрос
Данные, передаваемые
приложению через CGI
Примеры ссылок на интернет-ресурсы с помощью URL

124.

4.9. Web-революция
Тим Бернерс-Ли. Рождение Web
Первый сервер и браузер (он же
редактор HTML-cтраниц) были
реализованы самим Бернерс-Ли в
течение нескольких месяцев 1990 г.
на компьютере NeXT в
операционной среде NeXTEP

125.

4.9. Web-революция
Тим Бернерс-Ли. Рождение Web
Браузер Бернерс-Ли был чисто текстовым

126.

4.9. Web-революция
Марк Андриссен. Mosaic и Netscape
Графический браузер Mosaic был создан в 1992 – 1993 гг. в Национальном
центре суперкомпьютерных приложений - National Center for Supercomputing
Applications (NCSA) Иллинойского университета (Чикаго) под руководством
студента-дипломника Марка Андриссена
Марк Андриссен
(Andreessen, Marc; р. 1971)

127.

4.9. Web-революция
Марк Андриссен. Mosaic и Netscape
В апреле 1994 г.
Марк Андриссен и Джим Кларк,
основатель компании Silicon
Graphics Incorporated (SGI),
организовали компанию
Netscape Communications Corp.
Джим Кларк
(Clark, James;
р. 1944)

128.

4.9. Web-революция
Марк Андриссен. Mosaic и Netscape
Первая версия браузера Netscape Navigator была создана уже в декабре 1994 г.
С самого начала присутствует механизм шифрования с открытым ключом RSA

129.

4.9. Web-революция
Марк Андриссен. Mosaic и Netscape
100 000 000
10 000 000
1 000 000
100 000
10 000
1 000
.0
1
ян
в
.0
0
ян
в
.9
9
ян
в
.9
8
ян
в
.9
7
ян
в
.9
6
ян
в
.9
5
ян
в
.9
4
ян
в
ян
в
.9
3
100
Экспоненциальный рост числа Web-серверов в интернете

130.

4.9. Web-революция
Марк Андриссен. Mosaic и Netscape
Млн. $
600
534
500
400
318
300
200
80
100
0
1995
1996
1997
Доходы компании Netscape Communications Corp.

131.

4.9. Web-революция
Война браузеров
7 декабря 1995 г., в 44-ю годовщину Перл-Харбор, Билл
Гейтс объявил Internet зоной стратегических интересов
Microsoft. Началась «война браузеров»

132.

4.9. Web-революция
Война браузеров
Организация
Netscape
NN1.0
NN 2.0 NN 3.0
95
96
97
Netscape
продана AOL
NN 4.0
98
99
1994
2000
IE 1.0
Доля
рынка,
%
NN 6.0
IE 2.0
IE 3.0
Бесплатный!
IE 4.0
Опубликован код
браузера Mozilla
100
IE 5.0
Возбуждено
"дело Microsoft"
80
60
40
20
1995
1996
1997
1998
Хроника войны браузеров
1999
2000

133.

4.9. Web-революция
Поиск в интернете
С развитием интернета обострилась проблема
поиска нужной информации. Традиционные
бумажные справочники лишь отчасти решают
эту задачу, так как:
• Сеть слишком велика для любого бумажного
издания
• Сеть постоянно меняется и справочники очень
быстро устаревают
• Невозможен многоаспектный поиск
Средства поиска
в интернете
Интернет-каталоги
Поисковые машины

134.

4.9. Web-революция
Поиск в интернете. Интернет-каталоги
WWW
World Wide Web
Пользователь
Каталог
Главное
меню
Техника
Спорт
Музыка
Футбол
Волейбол
Баскетбол
URL
URL
URL
URL
URL
URL
В интернет-каталогах эксперты просматривают Сеть и
вручную разносят ссылки на Web-ресурсы по рубрикам

135.

4.9. Web-революция
Поиск в интернете. Интернет-каталоги
Первый интернет-каталог Yahoo! создан
в 1994 г. докторантами Стенфордского
университета Джерри Янгом (Yang,
Jerry) и Дэвидом Фило (Filo, David),
«Yahoo!» = «Э-ге-гей!».
Восклицание, выражающее восторг;
часто употребляется ковбоями
Запада, но чаще «липовыми
ковбоями».
Yahoo! = Yet Another Hierarchical
Officious Oracle – «Еще один
иерархический дружественный
путеводитель»

136.

4.9. Web-революция
Поиск в интернете. Интернет-каталоги
К 1997 г. фирма Yahoo! имела доход 67 млн долл. и вошла в
список 200 крупнейших сетевых компаний.
Ее сайт ежедневно регистрирует 42 миллиона посещений

137.

4.9. Web-революция
Поиск в интернете. Поисковые системы
В поисковой системе программы-роботы, называемые пауками
(spider), день и ночь ползают по Всемирной паутине, заглядывая
во все ее уголки и составляя полнотекстовый индекс
просмотренных Web-cтраниц

138.

4.9. Web-революция
Поиск в интернете. Поисковые системы
калина
Запрос:
&
красная
=
Критерий релевантности
W = w1 * w2
Инвертированный полнотекстовый индекс
1
2
3
4
5
6
7
роза
рябина
поле
калина
w1
красный
w2
сирень
цветет
0
0
0
0
0
0
2
0
0
0
1
2
0
0
1
0
0
0
0
0
0
1
3
0
0
0
2
0
0
0
0
0
0
1
2
0
0
1
0
0
0
0
1
0
1
0
0
0
0
1
Ой, цветет
калина в
поле у
ручья...
5
0
0
0
0
0
6
2
7
0
1
2
3
4
2
3
4
5
6
7
Калинка,
калинка,
калинка
моя...
Цветет
сирень,
черемуха
в саду...
Что
стоишь,
качаясь,
тонкая
рябина...
Ой, рябина,
рябинушка,
что взгрустнула ты...
Калина
красная,
калина
вызрела
...
Красную
розочку,
красную
розочку
я тебе
дарю...
Принцип построения полнотекстового индекса

139.

4.9. Web-революция
Поиск в интернете. Поисковые системы
Первая полнотекстовая поисковая система в WWW AltaVista
– «взгляд сверху», была создана в 1995 г. фирмой Digital
Equipment с целью демонстрации возможностей своих
компьютеров

140.

4.9. Web-революция
Поиск в интернете. Поисковые системы
Полнотекстовый индекс системы AltaVista содержит информацию
о 550 миллионах Web-страниц на 20 национальных языках,
включая русский, японский, китайский и корейский

141.

4.9. Web-революция
Поиск в интернете. Поисковые системы
В настоящее время в интернете имеется множество поисковых
систем и каталогов как универсальных, так и специализированных

142.

4.9. Web-революция
Поиск в интернете. Поисковые системы
В начале XXI века лидерство
среди поисковых компаний
захватила компания Google,
которую основали в 1998 г. два
аспиранта Стенфордского
университета Сергей Брин (Brin,
Sergey; р. 1974), на снимке слева,
и Ларри Пейдж (Page, Larry;
р. 1973)
– это шуточное название
числа, представленного
единицей со 100 нулями

143.

4.9. Web-революция
Поиск в интернете. Поисковые системы
Поисковая машина Google ведет поиск среди миллиардов Web-страниц

144.

4.9. Web-революция
Поиск в интернете. Поисковые системы
Кроме обычного поиска, Google предлагает множество
дополнительных сервисов

145.

4.9. Web-революция
Поиск в интернете. Поисковые системы
Пример географического поиска:
ищем штаб-квартиру Google в Mountain View

146.

4.9. Web-революция
Поиск в интернете. Поисковые системы
Компания Google обеспечивает 70% всех мировых поисковых
услуг, годовой доход в 2003 г. составил 962 млн долл.
В штаб-квартире
компании царит
атмосфера
неформального
общения коллег

147.

4.9. Web-революция
Поиск в интернете. Поисковые системы
В российской части интернета работает несколько поисковых
систем, адаптированных к особенностям русского языка

148.

4.9. Web-революция
Социальные и экономические последствия
интернет-революции
Некоторые социальные последствия
интернет-революции
Средства
массовой
информации
Образование и
культура
Здравоохранение

149.

4.9. Web-революция
Социальные и экономические последствия
интернет-революции
Средства массовой информации
Ежедневная электронная газета Lenta.RU

150.

4.9. Web-революция
Социальные и экономические последствия
интернет-революции
Средства массовой информации
Символом глубокой интеграции интернета с
традиционными СМИ является слияние
крупнейшего интернет-провайдера America
On-Line (AOL) c газетно-телевизионной
империей Time Warner (2001 г.). Стоимость
сделки более 120 млрд долл.

151.

4.9. Web-революция
Социальные и экономические последствия
интернет-революции
Образование
Федеральная целевая программа
«Развитие единой образовательной информационной среды
на 2001 – 2005 гг.»
Обеспечение образовательных учреждений средствами
информатизации
Создание электронных учебных материалов и средств
поддержки учебного процесса
Развитие единой образовательной информационной
среды
Повышение квалификации и профессиональная
переподготовка педагогических, административных и
инженерно-технических кадров

152.

4.9. Web-революция
Социальные и экономические последствия
интернет-революции
Образование
Спутник
«Ямал»
Станция загрузки региональный
телепорт
в Томском
государственном
университете
Станции спутникового доступа в интернет в
сельских школах Томской области

153.

4.9. Web-революция
Социальные и экономические последствия
интернет-революции
Здравоохранение
«Медицинская телематика» – деятельность, услуги и системы, связанные
с оказанием медицинской помощи на расстоянии посредством
информационно-коммуникационных технологий» (определение Всемирной
организации здравоохранения (ВОЗ))

154.

4.9. Web-революция
Социальные и экономические последствия
интернет-революции
Здравоохранение
Кардиологический больной может
получить квалифицированную
консультацию, не вызывая «Скорую
помощь» на дом

155.

4.9. Web-революция
Социальные и экономические последствия
интернет-революции
B2G
Government
B2
E
Business
Business
B2C
Employee
B2B
Customer,
Consumer
Client
Сетевые связи бизнеса

156.

4.9. Web-революция
Социальные и экономические последствия
интернет-революции
Business to Business
Важнейшими проблемами в отношениях деловых партнеров
через сеть являются защищенные каналы связи и электронная
подпись.
Стандартный способ защиты каналов состоит в шифровании
сообщений
Отправитель
M
S Открытый
M
Шифратор
S = f (M, K)
канал
Дешифратор
M = f -1(S, K)
K
K
Секретный ключ
шифрования /
дешифрования K
Получатель
Защищенный канал
Классическая симметричная система шифрования

157.

4.9. Web-революция
Социальные и экономические последствия
интернет-революции
Business to Business
Для электронной подписи
сотрудники MIT Рональд Ривест
(Rivest, Ronald; р. 1947), Эди Шамир
(Shamir, Adi; р. 1952), Леонард
Адлеман (Adleman, Leo-nard;
р.1945) в 1977 г. предложили метод
RSA асимметричного шифрования с
открытым ключом
Отправитель
Шифратор
S = f (M, K1 )
Секретный ключ
шифрования K1
Исходный
ключ K
M
S Открытый
M
Генератор
парных
ключей
канал
Дешифратор
M = f -1(S, K2 )
Открытый ключ
дешифрования K2
Получатель

158.

4.9. Web-революция
Социальные и экономические последствия
интернет-революции
Business to Government
Федеральная целевая программа
«Электронная Россия на 2002 – 2010 гг.»
Электронное
государство
Электронная
экономика
Электронное
общество
Законодательство об ИТ
Электронная
отчетность
Публичный
доступ к Сети
Эл.документооборот
Электронные
торги
Публичные
инф. ресурсы

159.

4.9. Web-революция
Социальные и экономические последствия
интернет-революции
Business to Customer. Реклама
Спам (spam) – unsolicited commercial E-mail
(непрошеная рекламная электронная почта).
Процесс массовой рассылки спама
называется спаммингом (spamming).
В общих словарях Spam переводится как
«консервированный мясной фарш».
Переносное значение в компьютерном
жаргоне появилось благодаря
американскому телесериалу «Monty Python’s
Flying Circus», в одной из серий которого все
диалоги заглушались до абсурда навязчивой
рекламой мясных консервов

160.

4.9. Web-революция
Социальные и экономические последствия
интернет-революции
Business to Customer. Реклама
Первый случай массовой рекламы был
зафиксирован в сети Usenet 12 апреля 1994 г.
Супружеская чета адвокатов из штата Аризона –
Лоуренс Кантер (Canter, Laurence) и Марта Зигель
(Siegel, Martha) разослала в 6000 конференций
Usenet рекламу своей фирмы, помогающей
получить иммигрантскую Green Card
Пока шумел
скандал, они
издали книгу
о бизнесе в
Internet

161.

4.9. Web-революция
Социальные и экономические последствия
интернет-революции
Business to Customer. Реклама
Почтовый спамминг как вид бизнеса
появился в США в сентябре 1996 г.
Компания Cyber Promotions Inc.,
состоящая из шести человек,
рассылала ежедневно до 25 000 000
электронных писем.
Сэнфорд Уоллес
(Sanford Wallace, он же Spamford,
он же Spam King).
Идеолог спама, основатель
компании Cyber Promotions Inc.
Фирма обслуживала около 5000
рекламодателей, стоимость
рекламной кампании составляла от
60 до 1500 долл. Доходы компании
составляли 1-2 млн долл. в год

162.

4.9. Web-революция
Социальные и экономические последствия
интернет-революции
Business to Customer. Реклама
Сетевые время и ресурсы,
потраченные на борьбу со
спамом, ежегодно обходятся
американским компаниям в 8,9
млрд долл.,
а европейским – в 2,5 млрд долл.

163.

4.9. Web-революция
Социальные и экономические последствия
интернет-революции
Business to Customer. Интернет-торговля
Родоначальником розничной интернетторговли является Джеффри Безос
(Bezos, Jeffrey; р. 1964).
Сайт
Amazon.com
открылся
30 июня 1995 г.,

164.

4.9. Web-революция
Социальные и экономические последствия
интернет-революции
Business to Customer. Интернет-торговля
Динамика розничной интернет-торговли, млрд долл.

165.

4.9. Web-революция
Социальные и экономические последствия
интернет-революции
Business to Customer. Интернет-торговля
Свой первый миллиард долларов заработали:
Генри Форд (Ford, Henry; 1863 – 1947)
– за 23 года
Сэм Уолтон (Walton, Sam; 1918 – 1992)
– за 20 лет
Билл Гейтс(Gates,Bill; р. 1955)
– за 12 лет
Джеффри Безос
(Bezos, Jeffrey;
р. 1964)
– за 3 года !