В телекоммуникациях коммутация пакетов — это метод группировки данных в короткие сообщения фиксированного формата, т. е. пакеты , которые передаются по цифровой сети . Пакеты состоят из заголовка и полезной нагрузки . Данные в заголовке используются сетевым оборудованием для направления пакета к месту назначения, где полезная нагрузка извлекается и используется операционной системой , прикладным программным обеспечением или протоколами более высокого уровня . Коммутация пакетов является основной основой для передачи данных в компьютерных сетях по всему миру.
В начале 1960-х годов американский инженер Пол Баран разработал концепцию, которую он назвал распределенной адаптивной коммутацией блоков сообщений , с целью предоставления отказоустойчивого , эффективного метода маршрутизации для телекоммуникационных сообщений в рамках исследовательской программы в корпорации RAND , финансируемой Министерством обороны США . Его идеи противоречили установленным тогда принципам предварительного распределения пропускной способности сети , примером чего является развитие телекоммуникаций в системе Bell . Новая концепция не нашла большого резонанса среди разработчиков сетей до независимой работы валлийского ученого-компьютерщика Дональда Дэвиса в Национальной физической лаборатории в 1965 году. Дэвис придумал современный термин «коммутация пакетов» и вдохновил многочисленные сети с коммутацией пакетов в последующее десятилетие, включая включение этой концепции в проектирование ARPANET в Соединенных Штатах и сети CYCLADES во Франции. ARPANET и CYCLADES были основными сетями-предшественниками современного Интернета .
Простое определение коммутации пакетов:
Маршрутизация и передача данных посредством адресованных пакетов таким образом, что канал занят только во время передачи пакета, а по завершении передачи канал становится доступным для передачи другого трафика . [5] [6]
Пакетная коммутация позволяет доставлять потоки данных с переменной скоростью передачи , реализованные как последовательности коротких сообщений в фиксированном формате, т. е. пакеты , по компьютерной сети , которая выделяет ресурсы передачи по мере необходимости с использованием методов статистического мультиплексирования или динамического распределения полосы пропускания . По мере прохождения через сетевое оборудование , такое как коммутаторы и маршрутизаторы , пакеты принимаются, буферизуются, ставятся в очередь и повторно передаются ( хранятся и пересылаются ), что приводит к переменной задержке и пропускной способности в зависимости от емкости канала и нагрузки трафика в сети. Пакеты обычно пересылаются промежуточными сетевыми узлами асинхронно с использованием буферизации «первым пришел — первым вышел» , но могут пересылаться в соответствии с некоторой дисциплиной планирования для справедливой очереди , формирования трафика или для дифференцированного или гарантированного качества обслуживания , такого как взвешенная справедливая очередь или дырявое ведро . Пакетная связь может быть реализована с промежуточными узлами пересылки (коммутаторами и маршрутизаторами) или без них. В случае общей физической среды (например, радио или 10BASE5 ) пакеты могут доставляться по схеме множественного доступа .
Коммутация пакетов контрастирует с другой принципиальной сетевой парадигмой, коммутацией каналов , методом, который заранее выделяет выделенную сетевую полосу пропускания специально для каждого сеанса связи, каждый из которых имеет постоянную скорость передачи данных и задержку между узлами. В случаях платных услуг, таких как услуги сотовой связи , коммутация каналов характеризуется платой за единицу времени соединения, даже если данные не передаются, в то время как коммутация пакетов может характеризоваться платой за единицу переданной информации, такой как символы, пакеты или сообщения.
Пакетный коммутатор состоит из четырех компонентов: входных портов, выходных портов, процессора маршрутизации и коммутационной матрицы. [7]
-en.svg/1280px-The_idea_of_the_data_packet_(Baran,_1964)-en.svg.png)
Концепция переключения небольших блоков данных была впервые независимо исследована Полом Бараном из корпорации RAND в начале 1960-х годов в США и Дональдом Дэвисом из Национальной физической лаборатории (NPL) в Великобритании в 1965 году. [1] [2] [3] [11]
В конце 1950-х годов ВВС США создали глобальную сеть для системы радиолокационной обороны Semi-Automatic Ground Environment (SAGE). Осознавая уязвимости этой сети, ВВС искали систему, которая могла бы пережить ядерную атаку , чтобы обеспечить ответ, тем самым уменьшив привлекательность преимущества первого удара для врагов (см. Взаимное гарантированное уничтожение ). [12] В начале 1960-х годов Баран изобрел концепцию распределенной адаптивной коммутации блоков сообщений в поддержку инициативы ВВС. [13] [14] Концепция была впервые представлена ВВС летом 1961 года в качестве брифинга B-265, [12] позже опубликована как отчет RAND P-2626 в 1962 году, [8] и, наконец, в отчете RM 3420 в 1964 году. [9] Отчеты описывают общую архитектуру для крупномасштабной, распределенной, живучей сети связи. Предложение состояло из трех ключевых идей: использование децентрализованной сети с несколькими путями между любыми двумя точками; разделение пользовательских сообщений на блоки сообщений; и доставка этих сообщений с помощью коммутации с сохранением и пересылкой . [13] [15] Проект сети Барана был сосредоточен на цифровой передаче голосовых сообщений с использованием коммутаторов, которые представляли собой недорогие электронные устройства. [16] [17] [18]
Кристофер Стрейчи , который стал первым профессором вычислительной техники Оксфордского университета , подал заявку на патент в Соединенном Королевстве на разделение времени в феврале 1959 года. [19] [20] В июне того же года он выступил с докладом «Разделение времени в больших быстрых компьютерах» на конференции ЮНЕСКО по обработке информации в Париже, где он передал концепцию Дж. К. Р. Ликлайдеру . [21] [22] Ликлайдер (вместе с Джоном Маккарти ) сыграл важную роль в разработке разделения времени. После бесед с Ликлайдером о разделении времени с удаленными компьютерами в 1965 году [23] [24] Дэвис независимо изобрел похожую концепцию передачи данных , используя короткие сообщения в фиксированном формате с высокой скоростью передачи данных для достижения быстрой связи. [25] Он продолжил разработку более совершенной конструкции для иерархической высокоскоростной компьютерной сети, включая интерфейсные компьютеры и протоколы связи . [26] [27] [28] Он ввел термин «коммутация пакетов» и предложил построить коммерческую общенациональную сеть передачи данных в Великобритании. [29] [30] Он выступил с докладом по этому предложению в 1966 году, после чего человек из Министерства обороны (МО) рассказал ему о работе Барана. [31]
Роджер Скэнтлбери , член команды Дэвиса, представил свою работу (и сослался на работу Барана) на симпозиуме по принципам операционных систем (SOSP) в октябре 1967 года. [28] [32] [33] [34] [35] На конференции Скэнтлбери предложил коммутацию пакетов для использования в ARPANET и убедил Ларри Робертса, что экономика благоприятствует коммутации сообщений . [36] [37] [38] [39] [40] [41] Дэвис выбрал некоторые из тех же параметров для своего первоначального проекта сети, что и Баран, например, размер пакета 1024 бита. Чтобы справиться с перестановками пакетов (из-за динамически обновляемых предпочтений маршрута) и потерями датаграмм (неизбежными, когда быстрые источники отправляют данные медленным получателям), он предположил, что «все пользователи сети обеспечат себя каким-то контролем ошибок», [28] таким образом изобретя то, что стало известно как принцип «из конца в конец» . Дэвис предложил построить локальную сеть в лаборатории для обслуживания нужд NPL и доказательства осуществимости коммутации пакетов. После пилотного эксперимента в начале 1969 года [42] [43] [44] [45] сеть передачи данных NPL начала работу в 1970 году. [46] Дэвиса пригласили в Японию, чтобы прочитать серию лекций по коммутации пакетов. [47] Команда NPL провела моделирование дейтаграмм и перегрузки в сетях в масштабе, необходимом для обеспечения передачи данных по всей территории Соединенного Королевства. [45] [48] [49] [50] [51]
Ларри Робертс принял ключевые решения в запросе предложений по созданию ARPANET . [52] Робертс встретился с Бараном в феврале 1967 года, но не обсуждал сети. [53] [54] Он попросил Фрэнка Вестервельта изучить вопросы размера и содержания сообщений для сети и написать позиционный документ по протоколу межкомпьютерной связи, включая «соглашения по передаче символов и блоков, проверке ошибок и повторной передаче, а также идентификации компьютера и пользователя». [55] Робертс пересмотрел свой первоначальный проект, который должен был напрямую соединить главные компьютеры , чтобы включить идею Уэсли Кларка использовать процессоры интерфейсных сообщений (IMP) для создания сети коммутации сообщений , которую он представил на SOSP. [56] [57] [58] [59] Робертс был известен тем, что быстро принимал решения. [60] Сразу после SOSP он включил концепции и проекты Дэвиса и Барана для коммутации пакетов, чтобы обеспечить передачу данных в сети. [38] [61] [62] [63]
Современник Робертса из Массачусетского технологического института , Леонард Клейнрок исследовал применение теории очередей в области коммутации сообщений для своей докторской диссертации в 1961–62 годах и опубликовал ее в виде книги в 1964 году. [64] Дэвис в своей статье 1966 года о коммутации пакетов [26] применил методы Клейнрока, чтобы показать, что «существует достаточный запас между предполагаемой производительностью [коммутируемой пакетами] системы и заявленными требованиями» с точки зрения удовлетворительного времени отклика для пользователя-человека. [65] Это решало ключевой вопрос о жизнеспособности компьютерных сетей. [66] Ларри Робертс неофициально привлек Клейнрока к проекту ARPANET в начале 1967 года. [67] Робертс и Тейлор признали важность вопроса времени отклика, но не применили методы Клейнрока для его оценки и основали свою конструкцию на системе с промежуточным хранением , которая не была предназначена для вычислений в реальном времени . [68] После SOSP и после указания Робертса использовать коммутацию пакетов [61] Клейнрок обратился за помощью к Барану и предложил оставить Барана и RAND в качестве консультантов. [69] [70] [71] Рабочая группа ARPANET поручила Клейнроку подготовить отчет по программному обеспечению для IMP. [72] В 1968 году Робертс заключил с Клейнроком контракт на создание Центра сетевых измерений (NMC) в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе для измерения и моделирования производительности коммутации пакетов в ARPANET. [69]
Компания Bolt Beranek & Newman (BBN) выиграла контракт на строительство сети. Разработанная в основном Бобом Каном , [73] [74] она стала первой глобальной сетью с коммутацией пакетов с распределенным управлением. [52] «Парни из BBN IMP» независимо друг от друга разработали важные аспекты внутренней работы сети, включая алгоритм маршрутизации, управление потоком, разработку программного обеспечения и управление сетью. [75] [76] UCLA NMC и команда BBN также исследовали перегрузку сети. [73] [77] Сетевая рабочая группа под руководством Стива Крокера , аспиранта Клейнрока в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе, разработала протокол «хост-хост», программу управления сетью , которая была одобрена Барри Весслером для ARPA, [78] после того, как он приказал исключить некоторые более экзотические элементы. [79] В 1970 году Клейнрок расширил свою раннюю аналитическую работу по коммутации сообщений до коммутации пакетов в ARPANET. [80] Его работа повлияла на развитие ARPANET и сетей с коммутацией пакетов в целом. [81] [82] [83]
ARPANET была продемонстрирована на Международной конференции по компьютерным коммуникациям (ICCC) в Вашингтоне в октябре 1972 года. [84] [85] Однако фундаментальные вопросы о проектировании сетей с коммутацией пакетов остались. [86] [87] [88]
Робертс представил идею пакетной коммутации профессионалам отрасли связи в начале 1970-х годов. До того, как ARPANET заработала, они утверждали, что буферы маршрутизаторов быстро иссякнут. После того, как ARPANET заработала, они утверждали, что пакетная коммутация никогда не будет экономически выгодной без государственных субсидий. Баран столкнулся с тем же отказом и, таким образом, не смог убедить военных в необходимости строительства сети пакетной коммутации в 1960-х годах. [10]
Сеть CYCLADES была разработана Луи Пузеном в начале 1970-х годов для изучения межсетевого взаимодействия . [89] [90] Она была первой, которая реализовала принцип сквозной связи Дэвиса и сделала хост-компьютеры ответственными за надежную доставку данных в сети с коммутацией пакетов, а не за обслуживание самой сети. [91] Таким образом, его команда первой взялась за сложнейшую проблему предоставления пользовательских приложений надежной службы виртуальной цепи при использовании службы наилучшего усилия , что стало ранним вкладом в то, что впоследствии станет протоколом управления передачей (TCP). [92]
Боб Меткалф и другие в Xerox PARC изложили идею Ethernet и универсального пакета PARC (PUP) для межсетевого взаимодействия. [93]
В мае 1974 года Винт Серф и Боб Кан описали программу управления передачей , межсетевой протокол для совместного использования ресурсов с использованием коммутации пакетов между узлами. [94] Спецификации TCP затем были опубликованы в RFC 675 ( Спецификация программы управления передачей в Интернете ), написанном Винтом Серфом, Йогеном Далалом и Карлом Саншайном в декабре 1974 года. [95]
Протокол X.25 , разработанный Реми Депре и другими, был построен на концепции виртуальных цепей . В середине-конце 1970-х и начале 1980-х годов появились национальные и международные сети передачи данных общего пользования с использованием X.25, который был разработан при участии Франции, Великобритании, Японии, США и Канады. Он был дополнен X.75 для обеспечения межсетевого взаимодействия. [96]
В 1978 году было показано, что коммутация пакетов является оптимальной в смысле кодирования Хаффмана. [97] [98]
В конце 1970-х годов монолитная программа управления передачей была преобразована в протокол управления передачей (TCP) поверх интернет-протокола (IP). Многие пионеры Интернета развили ее в набор интернет-протоколов и связанную с ним архитектуру и управление Интернетом, которые появились в 1980-х годах. [99] [100] [101] [102] [103] [104]
В течение периода 1980-х и начала 1990-х годов сообщество сетевых инженеров было поляризовано из-за внедрения конкурирующих наборов протоколов, что обычно известно как Войны протоколов . Было неясно, какой из набора протоколов Интернета и модели OSI приведет к лучшим и наиболее надежным компьютерным сетям. [105] [106] [107]
Исследовательская работа Леонарда Клейнрока в 1970-х годах была посвящена сетям пакетной коммутации, сетям пакетной радиосвязи, локальным сетям, широкополосным сетям, кочевым вычислениям, одноранговым сетям и интеллектуальным программным агентам. [108] [109] Его теоретическая работа по иерархической маршрутизации со студентом Фаруком Камуном стала критически важной для работы Интернета. [110] [111] Клейнрок опубликовал сотни исследовательских работ, [112] [113] которые в конечном итоге положили начало новому направлению исследований в области теории и применения теории очередей к компьютерным сетям. [80] [114]
Технология сверхбольшой интеграции ( СБИС ) на основе комплементарного металл-оксид-полупроводника ( КМОП ) привела к развитию высокоскоростной широкополосной коммутации пакетов в 1980-1990-х годах. [115] [116] [117]
Робертс утверждал в последующие годы, что к моменту проведения SOSP в октябре 1967 года у него уже была в голове концепция пакетной коммутации (хотя она еще не была названа и не была изложена в его статье, опубликованной на конференции, которую ряд источников описывают как «расплывчатую»), и что она возникла у его старого коллеги Клейнрока, который писал о таких концепциях в своем докторском исследовании в 1961-2 годах. [58] [36] [59] [118] [119] В 1997 году Робертс и Клейнрок вместе с семью другими пионерами Интернета написали «Краткую историю Интернета», опубликованную Обществом Интернета . [120] В ней Клейнрок описывается как «опубликовавший первую статью по теории пакетной коммутации в июле 1961 года и первую книгу по этой теме в 1964 году». Многие источники об истории Интернета начали отражать эти утверждения как неоспоримые факты. Это стало предметом того, что Кэти Хафнер назвала «спором об отцовстве» в The New York Times в 2001 году. [121]
Разногласия по поводу вклада Клейнрока в коммутацию пакетов восходят к версии вышеуказанного утверждения, сделанного в профиле Клейнрока на веб-сайте факультета компьютерных наук Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе где-то в 1990-х годах. Здесь его называли «изобретателем интернет-технологий». [122] Изображения достижений Клейнрока на веб-странице вызвали гнев среди некоторых ранних пионеров Интернета. [123] Спор о приоритете стал публичной проблемой после того, как Дональд Дэвис посмертно опубликовал статью в 2001 году, в которой он отрицал, что работа Клейнрока была связана с коммутацией пакетов. Дэвис также описал менеджера проекта ARPANET Ларри Робертса как поддерживающего Клейнрока, ссылаясь на труды Робертса в Интернете и профиль Клейнрока на веб-странице Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе как на «очень вводящие в заблуждение». [124] [125] Уолтер Айзексон писал, что заявления Клейнрока «вызвали возмущение среди многих других пионеров Интернета, которые публично напали на Клейнрока и заявили, что его краткое упоминание о разбиении сообщений на более мелкие части даже близко не соответствовало предложению по коммутации пакетов». [123]
Статья Дэвиса вновь разожгла предыдущий спор о том, кто заслуживает признания за запуск ARPANET в онлайн между инженерами Bolt, Beranek и Newman (BBN), которые участвовали в создании и проектировании ARPANET IMP, с одной стороны, и исследователями, связанными с ARPA, с другой. [75] [76] Этот более ранний спор иллюстрируется Уиллом Кроутером из BBN , который в устной истории 1990 года описал проект коммутации пакетов Пола Барана (который он назвал маршрутизацией «горячей картошки ») как «сумасшедший» и бессмысленный, несмотря на то, что команда ARPA выступала за него. [126] Возобновившиеся дебаты заставили других бывших сотрудников BBN высказать свои опасения, включая Алекса Маккензи, который последовал за Дэвисом, оспаривая то, что работа Клейнрока была связана с коммутацией пакетов, заявив: «... во всей книге 1964 года нет ничего, что предполагало бы, анализировало или намекало бы на идею пакетизации». [127]
Бывший директор IPTO Боб Тейлор также присоединился к дебатам, заявив, что «авторы, которые брали интервью у десятков пионеров Arpanet, прекрасно знают, что заявлениям Клейнрока-Робертса не верят». [128] Уолтер Айзексон отмечает, что «до середины 1990-х годов Клейнрок приписывал [Барану и Дэвису] идею пакетной коммутации». [123]
Последующая версия веб-страницы биографии Клейнрока была защищена авторским правом в 2009 году Клейнроком. [129] Его призвали защищать свою позицию в течение последующих десятилетий. [130] В 2023 году он признал, что его опубликованная в начале 1960-х годов работа была посвящена коммутации сообщений, и заявил, что он думал о коммутации пакетов. [131] Основные источники и историки признают Барана и Дэвиса за независимое изобретение концепции цифровой коммутации пакетов, используемой в современных компьютерных сетях, включая ARPANET и Интернет. [1] [2] [38] [132] [133]
Клейнрок получил множество наград за свои новаторские прикладные математические исследования по коммутации пакетов, проведенные в 1970-х годах, которые были продолжением его пионерской работы начала 1960-х годов по оптимизации задержек сообщений в сетях связи. [80] [134] Однако заявления Клейнрока о том, что его работа начала 1960-х годов породила концепцию коммутации пакетов и что его работа была источником концепций коммутации пакетов, используемых в ARPANET, повлияли на источники по этой теме, что создало методологические проблемы в историографии Интернета. [121] [123] [125] [130] Историк Эндрю Л. Рассел сказал: «"История Интернета" также страдает от третьей, методологической, проблемы: она, как правило, слишком близка к своим источникам. Многие пионеры Интернета живы, активны и стремятся формировать истории, описывающие их достижения. Многие музеи и историки в равной степени стремятся брать интервью у пионеров и публиковать их истории». [135]
Коммутацию пакетов можно разделить на коммутацию пакетов без установления соединения , также известную как коммутация датаграмм , и коммутацию пакетов с установлением соединения , также известную как коммутация виртуальных каналов . Примерами систем без установления соединения являются Ethernet, IP и протокол пользовательских датаграмм (UDP). К системам с установлением соединения относятся X.25, Frame Relay , многопротокольная коммутация меток (MPLS) и TCP.
В режиме без установления соединения каждый пакет помечается адресом назначения, адресом источника и номерами портов. Он также может быть помечен порядковым номером пакета. Эта информация устраняет необходимость в заранее установленном пути, чтобы помочь пакету найти свой путь к месту назначения, но означает, что в заголовке пакета требуется больше информации, который, следовательно, больше. Пакеты маршрутизируются индивидуально, иногда выбирая разные пути, что приводит к неупорядоченной доставке . В пункте назначения исходное сообщение может быть повторно собрано в правильном порядке на основе порядковых номеров пакетов. Таким образом, виртуальный канал , несущий поток байтов , предоставляется приложению протоколом транспортного уровня , хотя сеть предоставляет только службу сетевого уровня без установления соединения .
Передача с установлением соединения требует фазы настройки для установления параметров связи перед передачей любого пакета. Протоколы сигнализации , используемые для настройки, позволяют приложению указывать свои требования и обнаруживать параметры связи. Допустимые значения для параметров обслуживания могут быть согласованы. Передаваемые пакеты могут включать идентификатор соединения, а не адресную информацию, а заголовок пакета может быть меньше, так как он должен содержать только этот код и любую информацию, такую как длина, временная метка или порядковый номер, который отличается для разных пакетов. В этом случае адресная информация передается только каждому узлу на фазе настройки соединения, когда обнаруживается маршрут к месту назначения и добавляется запись в таблицу коммутации в каждом сетевом узле, через который проходит соединение. Когда используется идентификатор соединения, маршрутизация пакета требует, чтобы узел искал идентификатор соединения в таблице. [ необходима цитата ]
Протоколы транспортного уровня, ориентированные на соединение, такие как TCP, предоставляют ориентированный на соединение сервис, используя базовую сеть без соединения. В этом случае принцип «от конца к концу» диктует, что за поведение, ориентированное на соединение, отвечают конечные узлы, а не сама сеть.
В телекоммуникационных сетях коммутация пакетов используется для оптимизации использования пропускной способности канала и повышения надежности . [59] По сравнению с коммутацией каналов коммутация пакетов является высокодинамичной, распределяя пропускную способность канала на основе использования, а не явного резервирования. Это может сократить бесполезную трату пропускной способности, вызванную недоиспользованием резервирования за счет устранения гарантий пропускной способности. На практике управление перегрузкой обычно используется в IP-сетях для динамического согласования пропускной способности между соединениями. Коммутация пакетов также может повысить надежность сетей в условиях сбоев. Если узел выходит из строя, соединения не нужно прерывать, поскольку пакеты могут быть маршрутизированы в обход сбоя.
Пакетная коммутация используется в Интернете и большинстве локальных сетей . Интернет реализуется с помощью набора протоколов Интернета с использованием различных технологий канального уровня . Например, распространены Ethernet и Frame Relay. Более новые технологии мобильной связи (например, GSM , LTE ) также используют пакетную коммутацию. Пакетная коммутация связана с сетями без установления соединения, поскольку в этих системах не требуется устанавливать соглашение о соединении между взаимодействующими сторонами перед обменом данными.
X.25 , международный стандарт CCITT 1976 года, является заметным применением пакетной коммутации, поскольку он предоставляет пользователям услугу виртуальных каналов с управлением потоком . Эти виртуальные каналы надежно переносят пакеты переменной длины с сохранением порядка данных. DATAPAC в Канаде была первой публичной сетью, поддерживающей X.25, за ней последовал TRANSPAC во Франции. [136]
Асинхронный режим передачи (ATM) — еще одна технология виртуальной цепи. Он отличается от X.25 тем, что использует небольшие пакеты фиксированной длины ( ячейки ), и что сеть не навязывает пользователям управление потоком .
Такие технологии, как MPLS и протокол резервирования ресурсов (RSVP), создают виртуальные каналы поверх сетей датаграмм. MPLS и его предшественники, а также ATM, были названы технологиями «быстрых пакетов». MPLS, действительно, был назван «ATM без ячеек». [137] Виртуальные каналы особенно полезны для создания надежных механизмов отказоустойчивости и выделения полосы пропускания для приложений, чувствительных к задержкам.
Работа Дональда Дэвиса по передаче данных и проектированию компьютерных сетей стала широко известна в Соединенных Штатах, Европе и Японии и стала «краеугольным камнем», вдохновившим на создание многочисленных сетей с коммутацией пакетов в последующее десятилетие. [138] [139] [140] [141] [142] [143] [144] [47]
Историю сетей с коммутацией пакетов можно разделить на три перекрывающиеся эпохи: ранние сети до внедрения X.25; эпоха X.25, когда многие почтовые, телефонные и телеграфные (PTT) компании предоставляли общедоступные сети передачи данных с интерфейсами X.25; и эпоха Интернета , которая изначально конкурировала с моделью OSI . [145] [146] [147]
Исследования в области коммутации пакетов в Национальной физической лаборатории (NPL) начались с предложения о глобальной сети в 1965 году [23] и локальной сети в 1966 году. [148] Финансирование ARPANET было обеспечено в 1966 году Бобом Тейлором , а планирование началось в 1967 году, когда он нанял Ларри Робертса . Сеть NPL, а затем ARPANET, вступила в строй в 1969 году, первые две сети, использовавшие коммутацию пакетов. [43] [44] Ларри Робертс сказал, что многие из сетей с коммутацией пакетов, построенных в 1970-х годах, были похожи «почти во всех отношениях» на оригинальный проект Дональда Дэвиса 1965 года. [144]
До появления X.25 в 1976 году [149] было разработано около двадцати различных сетевых технологий. Два фундаментальных различия заключались в разделении функций и задач между хостами на границе сети и ядром сети. В системе датаграмм, работающей по принципу «из конца в конец», хосты несут ответственность за обеспечение упорядоченной доставки пакетов. В системе виртуальных вызовов сеть гарантирует последовательную доставку данных на хост. Это приводит к более простому интерфейсу хоста, но усложняет сеть. Набор протоколов X.25 использует этот тип сети.
AppleTalk — это фирменный набор сетевых протоколов, разработанный Apple в 1985 году для компьютеров Apple Macintosh . Это был основной протокол, используемый устройствами Apple в 1980-х и 1990-х годах. AppleTalk включал функции, которые позволяли устанавливать локальные сети ad hoc без необходимости в централизованном маршрутизаторе или сервере. Система AppleTalk автоматически назначала адреса, обновляла распределенное пространство имен и настраивала любую необходимую межсетевую маршрутизацию . Это была система plug-n-play . [150] [151]
Реализации AppleTalk были также выпущены для IBM PC и совместимых с ним устройств, а также Apple IIGS . Поддержка AppleTalk была доступна в большинстве сетевых принтеров, особенно лазерных принтерах , некоторых файловых серверах и маршрутизаторах .
Протокол был разработан как простой, автоконфигурируемый и не требующий серверов или других специализированных служб для работы. Эти преимущества также создали недостатки, поскольку AppleTalk, как правило, не использовал пропускную способность эффективно. Поддержка AppleTalk была прекращена в 2009 году. [150] [152]
ARPANET была сетью-прародительницей Интернета и одной из первых сетей, наряду с SATNET компании ARPA , которая использовала пакет протоколов TCP/IP с использованием технологий коммутации пакетов.
BNRNET была сетью, которую Bell-Northern Research разработала для внутреннего использования. Изначально она имела только один хост, но была разработана для поддержки многих хостов. Позднее BNR внесла значительный вклад в проект CCITT X.25. [153]
Cambridge Ring — экспериментальная кольцевая сеть , разработанная в компьютерной лаборатории Кембриджского университета . Она действовала с 1974 по 1980-е годы.
CompuServe разработала собственную сеть пакетной коммутации, реализованную на миникомпьютерах DEC PDP-11, выступающих в качестве сетевых узлов, которые были установлены по всей территории США (а позднее и в других странах) и соединены между собой. Со временем сеть CompuServe превратилась в сложную многоуровневую сеть, включающую технологии ATM, Frame Relay, IP и X.25.
Сеть пакетной коммутации CYCLADES была французской исследовательской сетью, разработанной и управляемой Луи Пузеном . Впервые продемонстрированная в 1973 году, она была разработана для изучения альтернатив раннему дизайну ARPANET и для поддержки сетевых исследований в целом. Это была первая сеть, которая использовала принцип «от конца к концу» и возлагала ответственность за надежную доставку данных на хосты, а не на саму сеть. Концепции этой сети повлияли на более позднюю архитектуру ARPANET. [154] [155]
DECnet — это набор сетевых протоколов, созданных Digital Equipment Corporation , первоначально выпущенный в 1975 году для соединения двух миникомпьютеров PDP-11 . [156] Он превратился в одну из первых архитектур одноранговых сетей, тем самым превратив DEC в сетевой центр в 1980-х годах. Первоначально построенный с тремя уровнями , он позже (1982) превратился в семиуровневый сетевой протокол, совместимый с OSI . Протоколы DECnet были полностью разработаны Digital Equipment Corporation. Однако DECnet Phase II (и более поздние версии) были открытыми стандартами с опубликованными спецификациями, и несколько реализаций были разработаны за пределами DEC, включая одну для Linux .
DDX-1 была экспериментальной сетью от Nippon PTT. Она смешивала коммутацию каналов и коммутацию пакетов. Ее сменила DDX-2. [157]
Европейская сеть информатики (EIN), первоначально называвшаяся COST 11, была проектом, начавшимся в 1971 году для соединения сетей в Великобритании, Франции, Италии, Швейцарии и Евратоме . Шесть других европейских стран также участвовали в исследовании сетевых протоколов. Дерек Барбер руководил проектом, а Роджер Скэнтлбери возглавлял технический вклад Великобритании; оба были из NPL . [158] [159] [160] [161] Контракт на ее реализацию был присужден англо-французскому консорциуму во главе с британской системной компанией Logica и Sesa и управляемым Эндрю Карни . Работа началась в 1973 году, и она была введена в эксплуатацию в 1976 году, включая узлы, связывающие сеть NPL и CYCLADES . [162] Барбер предложил и реализовал почтовый протокол для EIN. [163] Транспортный протокол EIN помог запустить протоколы INWG и X.25. [164] [165] [166] EIN был заменен на Euronet в 1979 году. [167]
Экспериментальная пакетная коммутируемая служба (EPSS) была экспериментом UK Post Office Telecommunications . Это была первая публичная сеть передачи данных в Великобритании, когда она начала работать в 1976 году. [168] Ferranti поставляла аппаратное и программное обеспечение. Обработка сообщений управления связью (подтверждения и управление потоком) отличалась от большинства других сетей. [169] [170] [171]
Как General Electric Information Services (GEIS), General Electric была крупным международным поставщиком информационных услуг. Компания изначально разработала телефонную сеть, которая служила ее внутренней (хотя и общеконтинентальной) голосовой телефонной сетью.
В 1965 году по инициативе Уорнера Синбэка была разработана сеть передачи данных на основе этой голосовой телефонной сети для соединения четырех компьютерных центров продаж и обслуживания GE (Скенектади, Нью-Йорк, Чикаго и Феникс) с целью организации службы разделения времени работы компьютеров.
Выйдя на международный уровень несколько лет спустя, GEIS создала сетевой центр обработки данных около Кливленда , штат Огайо. Очень мало было опубликовано о внутренних деталях их сети. Проект был иерархическим с избыточными коммуникационными каналами. [172] [173]
IPSANET была получастной сетью, созданной IP Sharp Associates для обслуживания клиентов с разделением времени. Она начала работать в мае 1976 года. [174]
Internetwork Packet Exchange (IPX) и Sequenced Packet Exchange (SPX) — сетевые протоколы Novell 1980-х годов, полученные из протоколов Xerox Network Systems IDP и SPP, которые датируются 1970-ми годами. IPX/SPX в основном использовался в сетях с операционными системами Novell NetWare . [175]
Merit Network , независимая некоммерческая организация , управляемая государственными университетами Мичигана, [176] была образована в 1966 году как Информационная триада по образовательным исследованиям Мичигана для изучения компьютерных сетей между тремя государственными университетами Мичигана в качестве средства содействия образовательному и экономическому развитию штата. [177] При первоначальной поддержке штата Мичиган и Национального научного фонда (NSF) сеть с коммутацией пакетов была впервые продемонстрирована в декабре 1971 года, когда было установлено интерактивное соединение хост-хост между мэйнфреймовыми системами IBM в Мичиганском университете в Энн-Арборе и Университете штата Уэйн в Детройте . [178] В октябре 1972 года соединения с мэйнфреймом CDC в Мичиганском государственном университете в Ист-Лансинге завершили триаду. В течение следующих нескольких лет, в дополнение к интерактивным соединениям хост-хост, сеть была улучшена для поддержки соединений терминал-хост, пакетных соединений хост-хост (удаленная отправка заданий, удаленная печать, пакетная передача файлов), интерактивной передачи файлов, шлюзов к публичным сетям данных Tymnet и Telenet , подключений хостов X.25, шлюзов к сетям данных X.25, подключенных хостов Ethernet и, в конечном итоге, TCP/IP ; кроме того, к сети присоединились государственные университеты в Мичигане . [178] [179] Все это подготовило почву для роли Мерита в проекте NSFNET , который начался в середине 1980-х годов.
Дональд Дэвис из Национальной физической лаборатории (Великобритания) разработал и предложил национальную коммерческую сеть передачи данных на основе коммутации пакетов в 1965 году. [180] [181] Предложение не было принято на национальном уровне, но в следующем году он разработал локальную сеть с использованием «интерфейсных компьютеров», сегодня известных как маршрутизаторы , для обслуживания нужд NPL и доказательства осуществимости коммутации пакетов. [182]
К 1968 году Дэвис начал строить сеть NPL для удовлетворения потребностей многопрофильной лаборатории и проверки технологии в рабочих условиях. [183] [45] [184] В 1969 году NPL, а затем и ARPANET, стали первыми двумя сетями, использовавшими коммутацию пакетов. [185] [44] К 1976 году было подключено 12 компьютеров и 75 терминальных устройств, [186] и добавлялось еще больше, пока сеть не была заменена в 1986 году. NPL была первой сетью, использовавшей высокоскоростные соединения. [187] [188] [189]
Octopus был локальной сетью в Национальной лаборатории Лоуренса в Ливерморе . Он соединял различные хосты в лаборатории с интерактивными терминалами и различными компьютерными периферийными устройствами, включая систему массового хранения. [190] [191] [192]
Исследовательские лаборатории Philips в Редхилле, графство Суррей, разработали сеть пакетной коммутации для внутреннего использования. Это была сеть датаграмм с одним коммутационным узлом. [193]
PARC Universal Packet (PUP или Pup) был одним из двух самых ранних наборов протоколов межсетевого взаимодействия ; он был создан исследователями из Xerox PARC в середине 1970-х годов. Весь набор обеспечивал маршрутизацию и доставку пакетов, а также функции более высокого уровня, такие как надежный поток байтов , наряду с многочисленными приложениями. Дальнейшие разработки привели к появлению Xerox Network Systems (XNS). [194]
RCP была экспериментальной сетью, созданной французской PTT . Она использовалась для получения опыта работы с технологией коммутации пакетов до того, как спецификация TRANSPAC была заморожена. [195] RCP была сетью с виртуальными каналами в отличие от CYCLADES, которая была основана на датаграммах . RCP подчеркивала соединение терминал-хост и терминал-терминал; CYCLADES была связана с коммуникацией хост-хост. RCP повлияла на спецификацию X.25, которая была развернута в TRANSPAC и других общедоступных сетях передачи данных. [196] [197] [198]
Red Especial de Transmisión de Datos (RETD) — сеть, разработанная Compañía Telefónica Nacional de España . Она вступила в строй в 1972 году и, таким образом, стала первой общедоступной сетью. [199] [200] [201] [202]
«Экспериментальная пакетная коммутируемая скандинавская телекоммуникационная сеть SCANNET была внедрена в скандинавских технических библиотеках в 1970-х годах, и она включала первый скандинавский электронный журнал Extemplo. Библиотеки также были одними из первых в университетах, где в начале 1980-х годов стали использовать микрокомпьютеры для общественного пользования». [203]
SITA — это консорциум авиакомпаний. Его сеть высокого уровня (HLN) начала работать в 1969 году. Хотя она была организована как сеть с коммутацией пакетов, [23] она все еще использовала коммутацию сообщений . [204] [205] Как и в случае со многими неакадемическими сетями, о ней было опубликовано очень мало.
Ряд компьютерных объектов, обслуживающих сообщество Научно-исследовательского совета (SRC) в Соединенном Королевстве, развивались с начала 1970-х годов. У каждого была своя собственная звездная сеть ( ULCC London , UMRCC Manchester, Rutherford Appleton Laboratory ). Также существовали региональные сети, сосредоточенные в Бристоле (работа над которыми была начата в конце 1960-х годов), за которыми в середине-конце 1970-х годов последовали Эдинбург, Мидлендс и Ньюкасл. Эти группы учреждений совместно использовали ресурсы для предоставления лучших вычислительных мощностей, чем те, которые могли себе позволить по отдельности. Каждая из сетей основывалась на стандартах одного производителя и была взаимно несовместима и перекрывала друг друга. [206] [207] [208] В 1981 году SRC был переименован в Научно-исследовательский совет по науке и технике (SERC). В начале 1980-х годов началась работа по стандартизации и взаимосвязи, размещенная на расширении исследовательской сети SERCnet и основанная на протоколах Coloured Book , позже превратившаяся в JANET . [209] [210] [211]
Системная сетевая архитектура (SNA) — это фирменная сетевая архитектура IBM, созданная в 1974 году. Клиент IBM мог приобрести оборудование и программное обеспечение у IBM и арендовать частные линии у общего оператора для построения частной сети. [212]
Telenet была первой сетью передачи данных общего пользования в США, получившей лицензию FCC. Telenet была зарегистрирована в 1973 году и начала свою деятельность в 1975 году. Она была основана Bolt Beranek & Newman с Larry Roberts в качестве генерального директора как средство сделать технологию коммутации пакетов общедоступной. Telenet изначально использовала собственный интерфейс хоста Virtual Circuit , но изменила его на X.25, а интерфейс терминала на X.29 после их стандартизации в CCITT . [88] Она стала публичной в 1979 году и затем была продана GTE. [213] [214]
Tymnet была международной сетью передачи данных со штаб-квартирой в Сан-Хосе, Калифорния. В 1969 году она начала устанавливать сеть на основе мини-компьютеров для подключения терминалов с разделением времени к своим центральным компьютерам. Сеть использовала линии с промежуточным хранением и голосовые линии. Маршрутизация не была распределенной, а устанавливалась центральным супервизором на основе вызова за вызовом. [23]
Существовало два типа сетей X.25. Некоторые из них, такие как DATAPAC и TRANSPAC, изначально были реализованы с внешним интерфейсом X.25. Некоторые старые сети, такие как TELENET и TYMNET, были модифицированы для предоставления интерфейса хоста X.25 в дополнение к старым схемам подключения хоста. DATAPAC был разработан Bell-Northern Research , которая была совместным предприятием Bell Canada (общий оператор) и Northern Telecom (поставщик телекоммуникационного оборудования). Northern Telecom продала несколько клонов DATAPAC иностранным PTT, включая Deutsche Bundespost . X.75 и X.121 позволяли объединять национальные сети X.25.
AUSTPAC была австралийской публичной сетью X.25, управляемой Telstra . Созданная предшественником Telstra Telecom Australia в начале 1980-х годов, AUSTPAC была первой в Австралии публичной сетью с коммутацией пакетов и поддерживала такие приложения, как онлайн-ставки, финансовые приложения ( налоговая служба Австралии использовала AUSTPAC) и удаленный терминальный доступ к академическим учреждениям, которые поддерживали свои соединения с AUSTPAC вплоть до середины-конца 1990-х годов в некоторых случаях. Доступ осуществлялся через коммутируемый терминал к PAD или путем присоединения постоянного узла X.25 к сети. [215]
ConnNet — это сеть, которой управляла компания Southern New England Telephone Company, обслуживающая штат Коннектикут. [216] [217] Запущенная 11 марта 1985 года, она стала первой локальной общедоступной сетью с коммутацией пакетов в Соединенных Штатах. [218]
Datanet 1 была общедоступной коммутируемой сетью данных, которой управляла голландская PTT Telecom (теперь известная как KPN ). Строго говоря, Datanet 1 относилась только к сети и подключенным пользователям через выделенные линии (используя X.121 DNIC 2041), название также относилось к общедоступной службе PAD Telepad (используя DNIC 2049). И поскольку основная служба Videotex использовала сеть и модифицированные устройства PAD в качестве инфраструктуры, название Datanet 1 также использовалось для этих служб. [219]
DATAPAC была первой действующей сетью X.25 (1976). [220] Она охватывала крупные канадские города и в конечном итоге была расширена на более мелкие центры. [ необходима цитата ]
Deutsche Bundespost управляла национальной сетью Datex-P в Германии. Технология была приобретена у Northern Telecom. [221]
Eirpac — ирландская коммутируемая сеть передачи данных общего пользования, поддерживающая X.25 и X.28 . Была запущена в 1984 году, заменив Euronet. Eirpac управляется Eircom . [222] [223] [224]
Девять государств-членов Европейского экономического сообщества заключили контракт с Logica и французской компанией SESA на создание совместного предприятия в 1975 году для разработки Euronet , используя протоколы X.25 для формирования виртуальных цепей. Оно должно было заменить EIN и создало сеть в 1979 году, связав ряд европейских стран до 1984 года, когда сеть была передана национальным PTT. [225] [226]
Hitachi разработала частную сетевую систему для продажи в качестве готового пакета многонациональным организациям. [ когда? ] В дополнение к предоставлению коммутации пакетов X.25, также было включено программное обеспечение для коммутации сообщений. Сообщения буферизовались в узлах, смежных с отправляющим и принимающим терминалами. Коммутируемые виртуальные вызовы не поддерживались, но с помощью использования логических портов исходный терминал мог иметь меню предопределенных терминалов назначения. [227]
Iberpac — испанская публичная сеть с коммутацией пакетов, предоставляющая услуги X.25. Она была основана на RETD, которая функционировала с 1972 года. Iberpac управлялась Telefonica . [228]
В 1978 году X.25 обеспечил первую международную и коммерческую сеть с коммутацией пакетов — Международную службу пакетной коммутации (IPSS).
JANET была академической и исследовательской сетью Великобритании, связывающей все университеты, высшие учебные заведения и финансируемые государством исследовательские лаборатории после ее запуска в 1984 году. [229] Сеть X.25, которая использовала протоколы Coloured Book , была основана в основном на коммутаторах серии GEC 4000 и использовала каналы X.25 со скоростью до 8 Мбит/с на своем заключительном этапе, прежде чем была преобразована в сеть на основе IP в 1991 году. Сеть JANET выросла из сети SRCnet 1970-х годов, позже названной SERCnet. [230]
Packet Switch Stream (PSS) была национальной сетью X.25 Post Office Telecommunications (позже British Telecom ) с DNIC 2342. British Telecom переименовала PSS в Global Network Service (GNS), но название PSS осталось более известным. PSS также включала общедоступный коммутируемый доступ PAD и различные шлюзы InterStream к другим службам, таким как Telex.
REXPAC — общенациональная экспериментальная сеть пакетной коммутации данных в Бразилии, разработанная научно-исследовательским центром Telebrás , государственным поставщиком телекоммуникационных услуг. [231]
SITA — это консорциум авиакомпаний. Его сеть передачи данных приняла X.25 в 1981 году, став самой обширной в мире сетью с коммутацией пакетов. [232] [233] [234] Как и в случае со многими неакадемическими сетями, о ней было опубликовано очень мало.
TRANSPAC была национальной сетью X.25 во Франции. [136] Она была разработана локально примерно в то же время, что и DATAPAC в Канаде. Разработка была выполнена французской PTT и находилась под влиянием экспериментальной сети RCP. [195] Она начала работать в 1978 году и обслуживала коммерческих пользователей, а после того, как начал работу Minitel , и потребителей. [235]
Tymnet использовал технологию коммутации пакетов виртуальных вызовов, включая интерфейсы X.25, SNA/SDLC, BSC и ASCII, для подключения хост-компьютеров (серверов) в тысячах крупных компаний, учебных заведений и государственных учреждений. Пользователи обычно подключались через коммутируемые соединения или выделенные асинхронные последовательные соединения. Бизнес состоял из большой публичной сети, которая поддерживала коммутируемых пользователей, и частного сетевого бизнеса, который позволял государственным учреждениям и крупным компаниям (в основном банкам и авиакомпаниям) строить свои собственные выделенные сети. Частные сети часто подключались через шлюзы к публичной сети для достижения мест, не входящих в частную сеть. Tymnet также был подключен к десяткам других публичных сетей в США и за рубежом через шлюзы X.25/X.75. [236] [237]
UNINETT была широкополосной норвежской сетью с коммутацией пакетов, созданной совместными усилиями норвежских университетов, научно-исследовательских институтов и Норвежской телекоммуникационной администрации. Первоначальная сеть была основана на X.25; интернет-протоколы были приняты позже. [238]
VENUS-P была международной сетью X.25, которая работала с апреля 1982 года по март 2006 года. На пике подписки в 1999 году VENUS-P соединяла 207 сетей в 87 странах. [239]
Xerox Network Systems (XNS) — набор протоколов , разработанный Xerox , который обеспечивал маршрутизацию и доставку пакетов, а также функции более высокого уровня, такие как надежный поток и удаленные вызовы процедур . Он был разработан на основе PARC Universal Packet (PUP). [240] [241]
Когда подключение к Интернету стало доступно всем, кто мог заплатить за подписку интернет-провайдера , различия между национальными сетями размылись. Пользователь больше не видел сетевых идентификаторов, таких как DNIC. Некоторые старые технологии, такие как коммутация каналов, появились снова под новыми названиями, такими как быстрая пакетная коммутация . Исследователи создали несколько экспериментальных сетей, чтобы дополнить существующий Интернет. [242]
Computer Science Network (CSNET) была компьютерной сетью, финансируемой NSF, которая начала работу в 1981 году. Ее целью было расширить сетевые преимущества для отделов компьютерных наук в академических и исследовательских учреждениях, которые не могли быть напрямую подключены к ARPANET из-за ограничений финансирования или авторизации. Она сыграла значительную роль в распространении осведомленности и доступа к национальным сетям и стала важной вехой на пути к развитию глобального Интернета . [243] [244]
Internet2 — некоммерческий консорциум компьютерных сетей США, возглавляемый представителями исследовательских и образовательных сообществ, промышленности и правительства. [245] Сообщество Internet2 в партнерстве с Qwest построило первую сеть Internet2 под названием Abilene в 1998 году и стало основным инвестором проекта National LambdaRail (NLR). [246] В 2006 году Internet2 объявила о партнерстве с Level 3 Communications с целью запуска совершенно новой общенациональной сети, увеличив ее пропускную способность с 10 до 100 Гбит/с. [247] В октябре 2007 года Internet2 официально прекратила работу в Abilene и теперь называет свою новую сеть с более высокой пропускной способностью сетью Internet2.
Сеть Национального научного фонда (NSFNET) была программой скоординированных, развивающихся проектов, спонсируемых NSF, начиная с 1985 года, для продвижения передовых исследовательских и образовательных сетей в Соединенных Штатах. [248] NSFNET также было названием, данным нескольким общенациональным магистральным сетям, работающим на скоростях 56 кбит/с, 1,5 Мбит/с (T1) и 45 Мбит/с (T3), которые были построены для поддержки сетевых инициатив NSF с 1985 по 1995 год. Первоначально созданная для связи исследователей с финансируемыми NSF суперкомпьютерными центрами страны, благодаря дальнейшему государственному финансированию и партнерству с частным сектором она превратилась в основную часть магистральной сети Интернета .
В дополнение к пяти суперкомпьютерным центрам NSF, NSFNET обеспечивала связь с одиннадцатью региональными сетями и через эти сети со многими более мелкими региональными и кампусными сетями в Соединенных Штатах. Региональные сети NSFNET были: [249] [250]
National LambdaRail (NRL) был запущен в сентябре 2003 года. Это высокоскоростная национальная компьютерная сеть протяженностью 12 000 миль, принадлежащая и управляемая американским научно-образовательным сообществом, которая работает по оптоволоконным линиям. Это была первая трансконтинентальная сеть 10 Gigabit Ethernet . Она работает с совокупной пропускной способностью до 1,6 Тбит/с и битрейтом 40 Гбит/с. [255] [256] NLR прекратила свою деятельность в марте 2014 года.
TransPAC2 — это высокоскоростной международный интернет-сервис, соединяющий исследовательские и образовательные сети в Азиатско-Тихоокеанском регионе с сетями в США. [257] TransPAC3 является частью программы NSF International Research Network Connections (IRNC). [258]
Очень высокоскоростная магистральная сетевая служба (vBNS) была запущена в апреле 1995 года в рамках спонсируемого NSF проекта по обеспечению высокоскоростного соединения между спонсируемыми NSF суперкомпьютерными центрами и выбранными точками доступа в Соединенных Штатах. [259] Сеть была спроектирована и эксплуатировалась MCI Telecommunications в рамках кооперативного соглашения с NSF. К 1998 году vBNS разрослась и соединила более 100 университетов и научно-исследовательских и инженерных институтов через 12 национальных точек присутствия с соединениями DS-3 (45 Мбит/с), OC-3c (155 Мбит/с) и OC-12 (622 Мбит/с) на магистрали OC-12, что было значительным инженерным подвигом для того времени. vBNS установила одну из первых в истории серийных IP-линий OC-48 (2,5 Гбит/с) в феврале 1999 года и продолжила модернизацию всей магистрали до OC-48. [260]
В июне 1999 года MCI WorldCom представила vBNS+, которая позволяла подключаться к сети vBNS организациям, не одобренным или не получающим поддержку от NSF. [261] После истечения срока действия соглашения NSF vBNS в значительной степени перешла на предоставление услуг правительству. Большинство университетов и исследовательских центров перешли на образовательную магистраль Internet2. В январе 2006 года, когда MCI и Verizon объединились, [262] vBNS+ стала услугой Verizon Business . [263]
Историки приписывают основополагающие идеи валлийскому ученому Дональду У. Дэвису и американскому инженеру Полу Барану.
Пол Баран, инженер, известный как соавтор (вместе с Дональдом Дэвисом) технологии коммутации пакетов, которая является основой цифровых сетей.
Задача 1960 года состояла в том, чтобы построить сеть таким образом, чтобы значительная ее часть могла пережить военное нападение. [Баран] сказал нам, что он знал, что сможет разработать решение, как только осознал, что «при наличии избыточных путей надежность сети может быть выше надежности ее частей». ... В своем первом черновике от 10 ноября 1965 года Дэвис предсказал сегодняшнее «убийственное приложение» для своей новой службы связи: «Наибольший трафик мог бы возникнуть только в том случае, если бы общественность использовала это средство для повседневных целей, таких как покупки... Люди, отправляющие запросы и размещающие заказы на товары всех видов, будут составлять большую часть трафика... Использование телефона в деловых целях может сократиться из-за роста того вида услуг, который мы рассматриваем».
По сути, вся работа была определена к 1961 году и конкретизирована и оформлена в официальной письменной форме в 1962 году. Идея маршрутизации «горячего картофеля» появилась в конце 1960 года.
Как вспоминает Кан: ... Вклад Пола Барана ... Я также думаю, что Пол был мотивирован почти исключительно голосовыми соображениями. Если вы посмотрите на то, что он написал, он говорил о коммутаторах, которые были недорогой электроникой. Идея размещения мощных компьютеров в этих местах не совсем пришла ему в голову как экономически эффективная. Поэтому идея компьютерных коммутаторов отсутствовала. Само понятие протоколов не существовало в то время. И идея коммуникаций между компьютерами была действительно второстепенной.
уделял больше внимания цифровой голосовой связи, чем компьютерной.
Пол Баран ... сосредоточился на процедурах маршрутизации и на выживаемости распределенных систем связи во враждебной среде, но не сосредоточился на необходимости совместного использования ресурсов в той форме, как мы это понимаем сейчас; действительно, концепция программного коммутатора не присутствовала в его работе.
все пользователи сети будут обеспечивать себя каким-либо контролем ошибок ... Развитие компьютеров в отдаленном будущем может привести к тому, что один тип сети сможет эффективно передавать речевые и цифровые сообщения.
Роджер Скэнтлбери ... из команды Дональда Дэвиса ... представил детальное проектное исследование для сети с коммутацией пакетов. Это был первый раз, когда Робертс услышал о ней. ... Робертс также впервые узнал от Скэнтлбери о работе, проделанной Полом Бараном в RAND несколькими годами ранее.
поскольку предложение NPL проиллюстрировало, как можно реализовать коммуникации для такой компьютерной сети с совместным использованием ресурсов.
[Scantlebury сказал] Мы ссылались на статью Барана в нашей статье Gatlinburg ACM 1967 года. Вы найдете ее в разделе "Ссылки". Поэтому я уверен, что мы познакомили Ларри (и, следовательно, ребят из BBN) с работой Барана.
им не хватало одного жизненно важного ингредиента. Поскольку никто из них не слышал о Поле Баране, у них не было серьезного представления о том, как заставить систему работать. И потребовалась английская организация, чтобы рассказать им об этом. ... Статья Ларри Робертса была первым публичным представлением концепции ARPANET, задуманной с помощью Уэсли Кларка ... Глядя на нее сейчас, статья Робертса кажется необычайно, ну, расплывчатой.
и его товарищи из группы НПЛ с удовольствием просидели с Робертсом всю ночь, делясь техническими подробностями и споря о тонкостях.
Группа NPL оказала влияние на ряд американских компьютерных ученых в пользу новой техники, и они приняли термин Дэвиса «коммутация пакетов» для обозначения этого типа сети. Робертс также принял некоторые конкретные аспекты дизайна NPL.
сеть ARPA реализуется с использованием существующих телеграфных технологий просто потому, что тип сети, который мы описываем, не существует. Похоже, что идеи в статье NPL на данный момент более продвинуты, чем любые предложенные в США
фактически убедил Ларри, что то, о чем он говорил, было неправильным, и что способ, которым предлагала это сделать NPL, был правильным. У меня есть некоторые заметки, в которых говорится, что сначала Ларри был настроен скептически, но несколько других встали на сторону Роджера, и в конце концов Ларри был ошеломлен цифрами.
Ларри Робертс представил доклад о ранних идеях того, что должно было стать ARPAnet. Он был основан на методе хранения и пересылки целых сообщений, но в результате этой встречи работа NPL помогла убедить Робертса, что коммутация пакетов была путем вперед.
Система впервые была запущена в эксплуатацию в начале 1969 года.
Первая сеть с коммутацией пакетов была реализована в Национальной физической лаборатории в Соединенном Королевстве. За ней быстро последовала ARPANET в 1969 году.
Леонард Клейнрок: Дональд Дэвис ... сделал одноузловой пакетный коммутатор до того, как это сделала ARPA
Статья из Гатлинбурга 1967 г. оказала влияние на разработку ARPAnet, которая в противном случае могла бы быть построена с использованием менее расширяемой технологии. ... Дэвиса пригласили в Японию для чтения лекций по коммутации пакетов.
Исследования осуществимости продолжились попыткой применить теорию очередей для изучения общей производительности сети. Это оказалось неразрешимым, поэтому мы быстро обратились к моделированию.
Он решил использовать коммутацию пакетов в качестве базовой технологии Arpanet; она остается центральной для функционирования Интернета. И это было решение доктора Робертса построить сеть, которая распределяла бы управление сетью между несколькими компьютерами. Распределенные сети остаются еще одной основой сегодняшнего Интернета.
Упс. Робертс немного знал Барана и даже обедал с ним во время визита в RAND в феврале прошлого года. Но он определенно не помнил никаких обсуждений сетей. Как он мог пропустить что-то подобное?
Во вторник, 28 февраля 1967 г. я нахожу в своем календаре запись на 12:00 дня. Доктор Л. Робертс.
Предложение Робертса о том, что все хост-компьютеры будут подключаться друг к другу напрямую ... не было одобрено ... Уэсли Кларк ... предложил Робертсу, чтобы сеть управлялась идентичными небольшими компьютерами, каждый из которых был подключен к хост-компьютеру. Приняв эту идею, Робертс назвал небольшие компьютеры, предназначенные для сетевого администрирования, «процессорами интерфейсных сообщений» (IMP), которые позже превратились в современные маршрутизаторы.
рассмотрено предложение У. Кларка о переключении сообщений (приложено к письму Тейлора от 24 апреля 1967 г. Энгельбарту).
Таким образом, набор IMP, плюс телефонные линии и наборы данных будут составлять сеть коммутации сообщений
Робертс купил эту идею и представил довольно расплывчатую статью о ней на симпозиуме ACM SIGOPS по принципам операционных систем, состоявшемся в Гатлинбурге, штат Теннесси, в конце 1967 года.
Робертс уже становился известным как самый быстрый человек в Пентагоне. ... И не зря Ларри Робертс был известен как самый быстрый человек в Пентагоне. К тому времени, как они добрались до аэропорта, решение было принято .... И снова самый быстрый человек в Пентагоне принял решение без колебаний
В 1965 году Дэвис впервые предложил новые концепции компьютерной связи в форме, которой он дал название "коммутация пакетов". ... Проект сети ARPA (ArpaNet) был полностью изменен для принятия этой технологии.
Баран предложил «распределенную адаптивную сеть блоков сообщений» [в начале 1960-х годов] ... Робертс нанял Барана для консультирования группы планирования ARPANET по распределенным коммуникациям и коммутации пакетов. ... Робертс заключил контракт с Леонардом Клейнроком из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе на создание теоретических моделей сети и анализ ее фактической производительности.
Мы предлагаем, чтобы рабочая группа из примерно четырех человек в ближайшем будущем сосредоточила усилия на точном определении IMP. Эта группа время от времени взаимодействовала бы с большей группой из более ранних заседаний. Предварительно мы думаем, что ядром этой исследовательской группы будут Бхушан (MIT), Клейнрок (UCLA), Шапиро (SRI) и Вестервельт (University of Michigan), а также группа kibitzer, состоящая из таких людей, как Баран (Rand), Бем (Rand), Каллер (UCSB) и Робертс (ARPA).
BARAN: Во вторник, 31 октября 1967 года я вижу запись с 9:30 утра до 2:00 дня для (Элмер) Шапиро, (Барри) Бёма, (Лен) Клейнрока, ARPA Network. В понедельник, 13 ноября 1967 года я вижу следующее: Ларри Робертс около (примерно?) обеда (время?). Арт Бушкин = 1:00 дня. Здесь. Ларри Робертс Комитет IMP. В четверг, 16 ноября 1967 года я вижу 7 вечера Клейнрок, UCLA - Встреча IMP.
Кан, главный архитектор
Значительные аспекты внутренней работы сети, такие как маршрутизация, управление потоком, проектирование программного обеспечения и управление сетью, были разработаны командой BBN, состоящей из Фрэнка Харта, Роберта Кана, Северо Омстейна, Уильяма Кроутера и Дэвида Уолдена
Хотя между группой NPL и теми, кто проектировал и реализовал ARPANET, существовал значительный технический обмен, усилия по созданию сети данных NPL, по-видимому, оказали незначительное фундаментальное влияние на проектирование ARPANET. Такие основные аспекты проекта сети данных NPL, как стандартный сетевой интерфейс, алгоритм маршрутизации и программная структура коммутационного узла, были в значительной степени проигнорированы проектировщиками ARPANET. Однако нет сомнений, что во многих менее фундаментальных отношениях сеть данных NPL оказала влияние на проектирование и развитие ARPANET.
О влиянии Клейнрока см. Frank, Kahn, and Kleinrock 1972, стр. 265; Tanenbaum 1989, стр. 631.
Однако у Arpanet были свои недостатки, поскольку она не была истинной сетью датаграмм и не обеспечивала сквозного исправления ошибок.
Фактически, CYCLADES, в отличие от ARPANET, был специально разработан для облегчения межсетевого взаимодействия; он мог, например, обрабатывать различные форматы и различные уровни обслуживания.
Помимо сетей NPL и ARPANET, важную роль в развитии технологий компьютерных сетей сыграла также академическая и исследовательская экспериментальная сеть CYCLADES.
В начале 1970-х годов г-н Пузен создал инновационную сеть передачи данных, которая связала местоположения во Франции, Италии и Великобритании. Ее простота и эффективность указали путь к сети, которая могла бы соединять не просто десятки машин, а миллионы из них. Она захватила воображение доктора Серфа и доктора Кана, которые включили аспекты ее дизайна в протоколы, которые теперь питают интернет.
Авторы хотели бы поблагодарить ряд коллег за полезные комментарии во время ранних обсуждений международных сетевых протоколов, особенно R. Metcalfe, R. Scantlebury, D. Walden и H. Zimmerman; D. Davies и L. Pouzin, которые конструктивно прокомментировали вопросы фрагментации и учета; и S. Crocker, который прокомментировал создание и разрушение ассоциаций.
В математическом моделировании используются теории процессов очередей и потоков в сетях, описывающие производительность сети в наборе уравнений. ... Аналитический метод с успехом использовался Клейнроком и другими, но только при условии принятия важных упрощающих предположений. ... В работе Клейнрока отрадно видеть хорошее соответствие, достигнутое между результатами аналитических методов и результатами моделирования.
Иерархические системы адресации для сетевой маршрутизации были предложены Фульцем и, более подробно, МакКвилланом. Недавний очень полный анализ можно найти у Клейнрока и Камуна.
Иерархический подход дополнительно мотивирован теоретическими результатами (например, [16]), которые показывают, что путем оптимального размещения разделителей, т. е. элементов, соединяющих уровни в иерархии, можно достичь огромного выигрыша как с точки зрения размера таблицы маршрутизации, так и с точки зрения обновления сообщений. ... [16] КЛЕЙНРОК, Л., И КАМОУН, Ф. Иерархическая маршрутизация для больших сетей: оценка производительности и оптимизация. Компьютерные сети (1977).
Однако в настоящее время сложнее установить, намеревался ли Ларри коммутировать фрагменты как независимые пакеты в ARPAnet до того, как он услышал о работе NPL; теперь он, конечно, утверждает, что это всегда было его намерением.
Приведенное выше описание того, как возникла коммутация пакетов, является наиболее общепринятым. Однако существует и альтернативная версия. В последующие годы Робертс утверждал, что к моменту симпозиума в Гатлинбурге он уже хорошо помнил основные концепции коммутации пакетов и что они возникли у его старого коллеги Лена Клейнрока, который писал о них еще в 1962 году в рамках своего докторского исследования сетей связи. Однако требуется очень сильно прищуриться, чтобы извлечь что-либо похожее на коммутацию пакетов из работы Клейнрока, и никакие другие современные текстовые свидетельства, с которыми я сталкивался, не подтверждают рассказ Клейнрока/Робертса.
{{citation}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)Интернет на самом деле является работой тысячи людей», — сказал г-н Баран. «И из всех историй о том, что сделали разные люди, все части сходятся воедино. Это просто один маленький случай, который кажется отклонением.
Я не могу найти никаких доказательств того, что он понимал принципы коммутации пакетов.
Леонард Клейнрок и Лоуренс (Ларри) Робертс, ни один из которых не был напрямую вовлечен в изобретение пакетной коммутации ... Доктор Уиллис Х. Уэр, старший специалист по информатике и исследованиям в корпорации RAND, отмечает, что Дэвис (и другие) были обеспокоены тем, что они считали ненадлежащими претензиями на изобретение пакетной коммутации
{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)...было много всяких безумных идей, и большинство из них не имели никакого смысла. Был этот маршрут «горячей картошки», который кто-то пропагандировал, что было просто безумием.
Он разработал математическую теорию сетей передачи данных, технологию, лежащую в основе Интернета, будучи аспирантом Массачусетского технологического института в период с 1960 по 1962 г. В этой работе он также смоделировал пакетирование сообщений и решил ключевой выигрыш в производительности, который обеспечивает пакетирование.
Помимо технических проблем соединения компьютеров с помощью коммуникационных цепей, понятие компьютерных сетей рассматривалось в ряде мест с теоретической точки зрения. Особо следует отметить работу, проделанную Полом Бараном и другими в Rand Corporation в исследовании «О распределенных коммуникациях» в начале 1960-х годов. Также следует отметить работу, проделанную Дональдом Дэвисом и другими в Национальной физической лаборатории в Англии в середине 1960-х годов. ... Еще одна ранняя крупная разработка сети, которая повлияла на разработку ARPANET, была предпринята в Национальной физической лаборатории в Миддлсексе, Англия, под руководством Д. У. Дэвиса.
коммутации пакетов и проектирование компьютерных сетей связи... стали краеугольным камнем развития, которое привело к появлению Интернета.
Дональд У. Дэвис, который предложил метод передачи данных, сделавший возможным Интернет.
{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)[Дэвис] широко известен в Америке, которая продолжила его компьютерную работу
Почти во всех отношениях первоначальное предложение Дэвиса, разработанное в конце 1965 г., было похоже на реальные сети, которые строятся сегодня.
Исследования сетей с коммутацией пакетов в Британской национальной физической лаборатории (NPL) начались еще до ARPANET в 1966 г.
Я на самом деле организовал первую встречу между Джоном Уэдлейком из британского почтового отделения и [Реми Депре] из французской PTT, которая привела к X25. Была проблема с виртуальными вызовами в EIN, поэтому я созвал эту встречу, и она действительно в конечном итоге привела к X25.
Первая сеть с коммутацией пакетов была реализована в Национальной физической лаборатории в Соединенном Королевстве. За ней быстро последовала ARPANET в 1969 году.
Передача пакетов данных по высокоскоростным линиям
Это была первая в мире цифровая локальная сеть, использовавшая коммутацию пакетов и высокоскоростные каналы связи.
И Пол Баран, и Дональд Дэвис в своих оригинальных работах предвосхитили использование каналов T1.
Испанцы, темные лошадки, были первыми, у кого была публичная сеть. У них была банковская сеть, которую они ловко превратили в публичную сеть за одну ночь, и опередили всех на посту.
См. "15:00 Запуск коммерческого Интернета в Великобритании (Питер Хоулдер)"
{{cite book}}: |website=проигнорировано ( помощь )