Історія виникнення та розвитку комп’ютерної мережі Інтернет

Історія виникнення та розвитку комп’ютерної мережі Інтернет 

План

    Вступ

1. Мережа системи NORAD.
2. Проблема стійкості глобальної мережі
3. Друге народження Інтернету
4. Третє народження Інтернету
5. Як виглядає Інтернет сьогодні

Література 

1. Легенди і міфи Пентагона

    Сьогодні багато говорять про те, що Інтернет виник як засіб керування перспективними розробками Міністерства оборони США (DARPA – Defence Advansed Rasearch Project Agensy). Була, нібито, у Міністерства Оборони потреба зв’язати між собою науково-дослідні центри і найбільші університети, щоб учені, які займалися важливими проблемами, могли оперативно обмінюватися документацією і інформацією. Називається і дата, коли ця чудова подія відбулася – приблизно восени 1969 р. так що зовсім недавно світ міг справляти тридцятиріччя Інтернету. Однак ні в Пентагоні (нібито творці Інтернету), ні інших відповідальних організаціях з цього приводи ніяких торжеств відзначено не було. Цікаво, до чого б це?

    А справа в тому, що ніяких „інтернетів” Міністерство Оборони США не створювало і не фінансувало, а роль його агентства DARPA була зовсім не та, яку йому нині приписують. Ми можемо тільки захоплюватися, як швидко народжуються легенди і міфи. Пройшло всього три десятиліття, а створення Інтернету вже овіяно легендами. Цікаво відзначити, що усього лише, десять років тому, коли Інтернет ще не був у всіх „на устах”, ніяких міфіф щодо його народження не існувало. Тоді усе було просто і зрозуміло. В ті роки фальсифікатори історії ще не приклали до цієї справи руку.

    Давайте розберемося, що до чого, і з’ясуємо, як же насправді з’явився Інтернет, і чим насправді займалося агентство DARPA. А заодно ми з’ясуємо, ким, коли і навіщо була придумана „солодка казка” про мудру прозорливість Міністерства оборони США для наївних американських обивателів.

    Зайнятися дослідженнями народження Інтернету  спонукає природна недовірливість. Ті, хто знають, як розвивалась наука в ХХ столітті, ніколи не повірять, що міністерство оборони США (чи яке-небудь інше Міністерство оборони) може вкласти мільярди доларів, щоб ученим стало зручно працювати. У житті таке не буває ні в області ядерної зброї, ні ракетної техніки, ні засобів спецзв’язку, ні в багатьох інших спеціальних областях. Ніколи жодний уряд світу не допустить, щоб учасники стратегічних проектів вільно розгулювати де хочуть і контактувати з ким попало. Тим більше ніхто не буде витрачати гроші на те, щоб зробити ці контакти більш зручними. Так навіщо ж Міністерству оборони США спало на думку вкладати гроші в створення зручних умов для колективної роботи вчених, розкиданих по університетах США?

    Відповідь на це питання проста. Ніякою керування  перспективними розробками не впроваджувало  і нічого не фінансувало. Займалися не впровадженням, а контролем за впровадженням комп’ютерних мереж у цивільній сфері до кінця 60-х рр.. стало невідворотним. Нічого Пентагон не фінансував крім контролю. Більше того, у 1969 р. уже нічого і не треба було впроваджувати, оскільки усе вже було давно впроваджене там, де це дійсно було потрібно – у тих самих „закритих” центрах. Мова йшла тільки про контроль над тим, щоб „очкарики” не впровадили чого-небудь зайвого і навпаки, щоб вчасно перехопити в них ідеї, на які тим доведеться наткнутися. От на це насправді і йшли гроші Міністерства оборони США.

2. Вигини історії.

    Справжньою  хронологією Інтернету можна відраховувати з кінця 50-х років. Відома точна дата, коли було прийнято урядове рішення, у результаті якого і з’явилася перша глобальна мережа. Це відбулося в 1958 р. Правда, поняття Інтернет тоді, зрозуміло, не існувало. І ніхто зовсім не збирався облаштовувати роботу вчених за допомогою комп’ютерної мережі. Це був, так сказати, „побічний ефект”, що сьогодні заднім числом видають за мету і досягнення. Справжня ціль була набагато важливіша – настільки важливіша, що для її досягнення дійсно було не шкода мільярдів доларів. У 1949 р. у СРСР успішно випробовували першу атомну бомбу. У 1952 р. не менш успішно була випробувана воднева бомба. У 1956 р. військове керівництво в США вперше заговорило про необхідність розробки системи захисту від ядерної зброї, але перші запити залишилися без уваги.

    У 1957 р. у СРСР був виведений на орбіту перший штучний супутник Землі. Для  когось це велике наукове досягнення, а для когось – щось зовсім інше. Американці зрозуміли все правильно: відтепер у СРСР є чим доставити бомбу їм на голову. У результаті в 1958 р. було, нарешті, прийняте урядове рішення про створення глобальної системи раннього оповіщення про пуски ракет. Сьогодні такі системи будують на базі супутникових комплексів, що обертаються на полярних орбітах, а тоді залишалося тільки розгорнути мережу наземних станцій на ймовірних маршрутах наближених ракет.

    А ось ще факт. Відповідно до закону всесвітнього тяжіння площина траєкторії балістичних  ракет розташована так, що проходить  через точку старту, точку мети і (обов’язково!) через центр земної кулі. Подумки розріжте глобус такою площиною, і ви побачите, що Америка очікує основну масу ракет з боку Північного Льодовитого океану. Ось на цих безжиттєвих просторах і довелося створювати систему раннього оповіщення. Так, наприкінці 50-х рр.. почалась розробка системи NORAD (North American Aerospace Defence Command). Запобігти атаці вона, звичайно, не могла, але могла дати хвилин п’ятнадцять на те, щоб заритися в землю.

    Система NORAD вийшла дуже великою. Її станції простягнулися від Аляски до Гренландії через усю північ Канади. Відразу виникла нова проблема: як обробляти результати спостереження повітряних об’єктів (а літають на Півночі не тільки ракети), як погодити дії численних посад, як виділити з безлічі сигналів ті, які являють загрозу і як пустити в хід систему оповіщення. Усе це можуть робити люди, але людям на прийняття й узгодження рішень потрібні години, а тут рахунок ішов на секунди. Цю величезну систему потрібно було комп’ютеризувати, а комп’ютери об’єднати в єдину розгалужену мережу.

    Вартість  системи NORAD вимірювалася десятками мільярдів доларів. У рамках такого бюджету дійсно знайшлися ті кілька мільярдів, що були використані для створення глобальної комп’ютерної мережі, що обробляє інформацію зі станцій спостереження.

    Відповідь СРСР на розгортання системи NORAD була недорога і ефективна. Ця система легко обходиться, якщо розмістити стратегічні ракети де-небудь у Карибському морі, наприклад на Кубі – тоді їхня траєкторія буде зовсім іншою. Відповідні рішення були прийняті на початку 60-х. А в США, відповідно, почалося „закопування під землю”. Були створені складні підземні притулки у Вашингтоні, а в Колорадо Спрингс, що в Скелястих горах, почалося закопування під землю командного центра NORAD.так, до 1964 р. в надрах гори Шайенн виникло ціле місто з триповерховими спорудами. З усієї країни до нього потягнулися комп’ютерні й інші лінії зв’язку, що з’єднали центр керування NORAD зі станціями спостереження, робочими посадами й урядовими органами.

    Мережа  системи NORAD не довго залишалася внутрішньовідомчою. Відразу після запуску почалося підключення до неї служб керування авіа польотами – це логічно, адже все-рівно система контролювала повітряний простір на величезних просторах. Спочатку підключалися військові авіа служби, але вже в середині 60-х рр. активно йшло підключення цивільних авіаційних служб. Можна неухильно розширювалася і розвивалася, вона вбирала в себе метеорологічні служби, служби контролю стану злітних служб аеродромів і інші системи, як військові, так і цивільні.

    От  так і вийшло, що задовго до створення  проекту ARPANET, у США вже діяла глобальна комп’ютерна мережа Міністерства оборони.

3. Проблема стійкості глобальної мережі.

    Перша мережа системи NORAD була довершена в травні 1964 р., але на той час уже стало відомо про існування в Росії ядерних зарядів потужністю 50 мегатонн. Незважаючи на те, що гора, у якій розмістився центр керування, відбиралася дуже ретельно (вона являла собою єдиний скельний масив), стало ясно, що й у неї немає шансів. А вихід з ладу центра керування однозначно викликав (у ті роки) вихід з ладу всієї глобальної системи. У підсумку багатомільярдна витівка з розробкою і будівництвом підземного центра керування виявилася марною. Тому в другій половині 60-х рр. перед Пентагоном постала проблема розробки такої архітектури глобальної мережі, що не виходила б з ладу навіть у випадку поразки одного чи декількох вузлів.

    Експериментувати  із системою, на якій базується національна  безпека, - справа неможлива. Папери на будь-який іспит будуть узгоджуватися роками. От якби в Міністерства оборони була інша глобальна мережа, що містить кілька вузлів, до того ж працюючих у хитливому середовищі, вона стала б прекрасним полігоном. А тепер запитаєте себе, що може бути краще для цієї мети, чим університетські комп’ютери й обчислювальні центри наукових організацій? Це ж ідеальний полігон, що навіть не треба створювати – він уже є! Його треба тільки підштовхнути, а потім трошки скерувати.

    От  вона щира причина участі Міністерства оборони США в тому проекті, що нині став Інтернетом! От як народилася мережа ARPANET! Як бачите, не була вона першою глобальною. І не було в Міністерства оборони ні найменшого бажання забезпечити наукові кола зручним засобом для обміну науковою і технічною документацією. У той час дорога і безславна війна у В’єтнамі. Чи міг Пентагон у ці роки фінансувати те, що потрібно науковій громадськості? Не міг! Замість цього було бажання одержати за гроші зручний полігон для іспитів, на якому можна тримати під постійним контролем і використовувати для себе знайдені оригінальні рішення. От цією справою і зайнялося агентство DARPA.

    Подальша  історія підтверджує наші висновки. Як тільки проблема стійкості і виживання мережі при виході з ладу її вузлів була вирішена, робота DARPA негайно припинилася. Ця подія відбувалася в 1983 р. після впровадження протоколу ТСР/ІР. Свою задачу Пентагон виконував і тихо віддалився. У тому ж 1983 р. мережу ARPANET передали місцевій Академії наук (у США її функції виконує Національний науковий фонд, NSF). З тих пір мережа стала називатися NSFNET, і до неї почалося підключення закордонних вузлів.

    4. Друге народження Інтернету.

    Ранні глобальні мережі являли собою групи комп’ютерів, зв’язані між собою прямими з’єднаннями. Основною проблемою того часу була проблема на дійсності і стійкості мережі. Потрібна була така мережа, яку не можна вивести з ладу навіть атомним бомбардуванням. Звичайно „атомне бомбардування” – поняття умовне. Мережу, яка складається з прямих з’єднань, можуть вивести з ладу миші, перегризши провідника викрадачі, що стягнули жорсткий диск із вузлового комп’ютера, хакери, що невчасно занесли вірус куди не слід. Існують тисячі причин, по яких звичайне нехлюйство може викликати наслідки не гірше атомного бомбардування. З погляду військових експлуатація мережі в науковому й університецькому оточенні повинна була стати для неї найсуворішим іспитом, яке тільки можна придумати. У боротьбі з безліччю непередбачених випадків університетські кола рано чи пізно повинні були знайти просте й ефективне рішення. Так воно і відбулося. Рішенням проблеми стало впровадження в 1983 р. протоколу ТСР/ІР. З цього часу відраховують другий етап розвитку Інтернету.

    Строго  говорячи, ТСР/ІР – це не один протокол, а пари протоколів, один з яких (ТСР  – Transport Control Protocol) відповідає за те, як представляються дані в мережі, а другий (ІР – Internet Protocol) визначає методику адресацій, тобто відповідає за те, куди вони відправляються і як доставляються. Ця пара протоколів належить різним рівням і називається стеком протоколів ТСР/ІР. Власне кажучи, тільки з появою ІР-протоколу і з’явилося поняття Інтернет.

    5. Третє народження Інтернету

    довгий  час Інтернет залишався сферою фахівців. Обмін технічною документацією  і повідомленнями електронної пошти  – це все-таки не зовсім те, що потрібно звичайному користувачу. Революційний розвиток Інтернету почався тільки після 1993 р. зі збільшенням у геометричній прогресії числа вузлів і користувачів. Приводом для революції стала служба World Wide Web (WWW), заснованої на користувацькому протоколі передачі даних НТТР і на особливому форматі представлення даних – НТМL. Документи, виконані в цьому форматі, одержали назву Web-сторінок.

    Одночасно з введенням концепції WWW була преставлена програма Mosaic, що забезпечує відправлення запитів і прийом повідомлень у форматі HTML. Ця програма стала першим у світі Web-броузером, тобто програмою для перегляду Web-сторінок. Після цього робота в Інтернеті перестала бути сферою професіоналів. Інтернет перетворився в розподілену по мільйонах серверів єдину базу даних, навігація в якій не складніша, ніж перегляд звичайної мультимедійної енциклопедії.

    Як  виглядає Інтернет сьогодні

    Сьогодні  Інтернет – це великий комплекс, що включає в себе локальні мережі й автономні комп’ютери, з’єднані між собою будь-якими засобами зв’язку, а також програмне забезпечення, що забезпечує взаємодію всіх цих засобів на основі єдиного транспортного протоколу ТСР і адресного протоколу ІР.

    Опорна  мережа Інтернету

    Опорну мережу Інтернету представляють вузлові комп’ютери і канали зв’язку, що поєднують їх між собою. Вузлові комп’ютери також називають серверами.

    Маршрутизатори

    На  кожному з вузлів працюють так  звані маршрутизатори, здатні по ІР-адресі прийнятого ТСР-пакета автоматично  визначити, на який із сусідніх вузлів пакет треба переправити. Маршрутизатором може бути програма, але може бути й окремий спеціально виділений для цієї мети комп’ютер. Маршрутизатор неперервно сканує простір сусідніх серверів, спілкується з їхніми маршрутизаторами, і тому знає стан свого оточення. Він знає, коли якийсь із сусідів „закритий” на технічне обслуговування чи просто перевантажений. Приймаючи рішення про переправляння минаючого ТСР-пакета, маршрутизатор враховує стан своїх сусідів і динамічно перерозподіляє потоки так, щоб пакет пішов у тому напрямку, який у даний момент найбільш оптимальний.

    Шлюзи

    Локальні  мережі, що працюють на основі своїх  протоколів (не ТСР/ІР, а інших) підключаються до вузлових комп’ютерів Інтернету за допомогою так званих шлюзів. Знов-таки, шлюзом може бути спеціальний комп’ютер, але це може бути і спеціальна програма. Шлюзи виконують перетворення даних з форматів, прийнятих у локальних мережі, у формат, прийнятий в Інтернеті, і навпаки.

    Багатоликість Інтернету

    Інтернет  настільки багатоликий і різноманітний, що якщо запитати кількох різних людей про те, що в ньому головне, то вони, швидше за все, дадуть різні відповіді.

    Один  може сказати, що Інтернет – це всесвітнє  об’єднання різноманітних інформаційних мереж, заснованих на будь-яких фізичних принципах і будь-яких каналах зв’язку від телефонних до супутникових і волоконно-оптичних.

    Інший скаже, що канали зв’язку – це не головне, оскільки вони існували давним-давно, коли ніякого Інтернету й у спомині не було. А те, що безліч мереж можна об’єднати в одну, так це вже сто років як робиться в телефонії, енергетиці і на транспорті. Тому головна особливість Інтернету полягає в тому, що це не просто мережа, а всесвітня інформаційно-довідкова служба. Його можна розглядати як хитросплетену павутину, що складається із сотень мільйонів взаємозалежних документів. Почавши читати один документ, можна з нього перейти в інший, потім – у третій, і так далі – до кожного.

    Третій  скаже, що обидва підходи однобокі. За ними не видно людини і її потреб. Один дійсно любить копатися в документах, а іншого подавай новітні комп’ютерні ігри. Третьому ж не треба ні того, ні іншого – він хоче спілкуватися з людьми по усьому світі і не платити при цьому божевільні гроші за телефонні дзвінки. Так що головне в Інтернеті – сукупність серверів, що з їх допомогою можна отримати (ці сервери називаються службами).

    Для споживача Інтернет представляє  безліч служб, великих і малих. Нема рації їх перераховувати, оскільки щодня створюються нові і відмирають старі.

    Четверта  людина може сказати, що все це дурниця. Всіх інших видів мереж Інтернет відрізняються автоматизацією. Діяльність усіх служб забезпечується комп’ютерами і програмами – вони і складають суть Інтернету. Для тих, хто поставляє інформацію – одні програми, а для тих, хто з неї одержує – інші. Можна взагалі забути і про канали зв’язку, і про служби, і про Інтернет, а думати тільки про свій комп’ютер. Скільки на ньому твердих дисків? Один? Два? Забудьте про це. Уявіть собі, що Інтернет – це мільйон твердих дисків, що підключаються до вашого комп’ютера. Яка вам різниця, що до своїх твердих дисків комп’ютер звертається за допомогою внутрішніх шлейфів, а до чужих за допомогою зовнішніх ліній зв’язку? Головне в Інтернеті – ті програми, за допомогою яких це можна зробити. Ніхто не візьме від Інтернету більше, ніж дозволяють його програми. Не будь у клієнта спеціальних програм – не було б і Інтернету, хоч тричі зєднай усі комп’ютери планети між собою.

    П’ята людина може сказати, що всі приведені  вище висловлення про Інтернет –  правильні, але жодне з них  не характеризує Інтернет цілком. Його треба розглядати ширше і глибше.

    Сім рівнів мережної моделі Інтернету

    Коли  люди мають справу з особливо складними явищами, вони воліють розкладати їх по поличках за принципом ”розділяй і плануй”. У використанні Інтернету, звичайно, немає нічого складного, але як явище він дуже складний через заплутаність зв’язків, які то виникають, то зникають.

    1.Користувальний  рівень. Уявимо собі, що ми сидимо за комп’ютером і працюємо. Насправді ми працюємо з програмами, встановленими на нашому комп’ютері. Назвемо їх клієнтськими програмами. Сукупність цих програм і представляє для нас наш користувальницький рівень. Наші можливості в Інтернеті залежать від складу цих програм і від їхнього настроювання. Тобто, на користувальному рівні наші можливості роботи  в Інтернеті визначаються складом клієнтських програм.

    На  такому рівні Інтернет представляється  величезною сукупністю файлів з документами, програмами й іншими ресурсами, для  роботиз якими і служать наші клієнтські програми. Чим ширші можливості цих програм, тим ширші і наші можливості. Є програма для прослуховування радіотрансляцій – можемо слухати радіо; є програма для перегляду відео – можемо дивитися кіно, а якщо є поштовий клієнт – можемо одержувати і відправляти повідомлення електронної пошти.

    2.Рівень  представлення. А що дає нам можливість установлювати на комп’ютері програми і працювати з ними? Звичайно ж, це його операційна система. Вона виступає посередником між людиною, комп’ютером і програмами.

    На  другому рівні і відбувається спілкування з моделлю комп’ютера і його операційною системою. Усе, що відбувається на нижче лежачих рівнях, однаково відноситься до всіх типів комп’ютерів.

    Якщо  заглянути на Інтернет з цього  рівня, то це вже не  просто набір  файлів – це величезний набір „дисків”.

    3.Сенсовий  рівень. Давайте уявимо собі комп’ютер із трьома твердими дисками. У комп’ютера є три власники. Кожний настроїв операційну систему так, щоб цілком використовувати „свій” диск, а для інших користувачів зробив його схованим. Свою роботу вони починають з реєстрації – вводять ім’я і пароль при включенні комп’ютера.

    Якщо  запитати одного з них, скільки в  його комп’ютері твердих дисків, то він відповість, що тільки один, і  буде правий – у своєму персональному сеансі роботи з комп’ютером він ніколи не бачив ніяких інших дисків. Тої ж думки будуть дотримувати і двоє інших. Такий же погляд на Інтернет відкривається з висоти сеансного рівня.

    Підключення до Інтернету і наявність необхідних клієнтських програмще не означає, що в нас Інтернеті чекають. Тобто, зв’язатися з приятелем, звичайно, можна, але зі штаб-квартирою ЦРУ нас не зєднають. Треба або мати відповідні права, або знати заповітне слово. А якщо немає ні того, ні іншого, то і деяких секторів Інтернету в наших сеансах не буде.

    4.Транспортний рівень. Припустимо, що заповітне слово в нас є і ми можемо відправити запит на одержання файлу з грою (картинкою, статтею, музикою). А як цей запит повинний кодуватися? Це залежить від мережі. Усередині університетської мережі діють одні правила, поза нею – інші. Ці правила називають протоколами. Інтернет – він тому і вважається всесвітньою мережею, що на всьому її просторі діє один єдиний транспортний протокол – ТСР. На тих комп’ютерах, через які до Інтернету підключені малі локальні мережі, працюють шлюзи. Шлюзові програми перетворять потоки даних з формату, прийнятого в локальних чи мережах на автономних комп’ютерах, у єдиний формат, прийнятий в Інтернеті.

    Таким чином, якщо глянути на Інтернет на цьому рівні, то можна сказати, що це глобальна комп’ютерна мережа, у яій відбувається передача даних за допомогою протоколу ТСР.

    5.Мережний рівень. А що, якщо зєднати між собою пари комп’ютерів і пересилати між ними дані, нарізані на пакети по протоколі ТСР? Це теж буде Інтернет?

    Ні, це буде не Інтернет, а інтранет – різновид локально мережі. Такі мережі існують – їх називають корпоративними. Вони популярні тим, що всі користувальницькі програми, розроблені для Інтернету, можна використовувати й у інтранеті. Чи не правда, зручно працювати з комп’ютером, встановленим у сусідній кімнаті, тими ж засобами, якими ми працюємо з комп’ютерами, що знаходяться в Америці?

    Інтернет  відрізняється від локальних  мереж не тільки єдиним транспортним протоколом, але і єдиною системою адресації. Підіб’ємо підсумок. Якщо глянути на Інтернет з п’ятого рівня, то можна сказати, що Інтернет – це всесвітнє об’єднання безлічі комп’ютерів, кожний з яких має унікальну ІР-адресу.

    6.Рівень  з’єднання. Справа підходить до того, щоб фізично передавати сигнали з одного комп’ютера на інший, наприклад за допомогою модему. На цьому рівні цифрові дані з пакетів, створених раніше, накладаються на фізичні сигнали, генеруючи модемом, і змінюють їх (прийнято говорити модулюють). Як і всі операції комп’ютері, ця операція відбувається під керуванням програм. У даному випадку працюють програми, установлені разом із драйвером модему. При погляді із шостого рівня Інтернет – це сукупність комп’ютерних мереж чи автономних комп’ютерів, об’єднаних усілякими (будь-якими) засобами зв’язку.

    7.Фізичний  рівень. При погляді із самого „низького” рівня Інтернет представляється як всесвітня павутина проводів і інших каналів зв’язку. Сигнал від одного модему (чи іншого аналогічного пристрою) відправляється в шлях по каналі зв’язку до іншого пристрою. Фізично цей сигнал може бути пучком світла, потоком радіохвиль, пакетом звукових імпульсів і т.п. На фізичному рівні можна забути про дані, якими цей сигнал промодульований. Люди, що займаються Інтернетом на цьому рівні, можуть нічого не розуміти на комп’ютерах. 
 

    Семирівнева модель архітектури Інтернету 
 

    Бібліографія:

    1.Гаевский  А.Ю. Інформатика: 7-11 кл. Учебное пособие.  – К.: А.С.К., 2002. – 464с.

    2.Муштоватый И.Ф. Интернет для начинающих. Серия «Учебный курс». Ростов н/Д.: «Феникс», 1999. – 320с.

    3.Симонович  С., Евсеев Г. Новейший самоучитель по работе в Интернете. – Москва: «Десс Ком», 2000. – 528с.