PV109: Historie a vývojové trendy ve VT
Historie počítačových sítí
Eva Hladká
Fakulta informatiky Masarykovy univerzity
podzim 2013
Eva Hladká  (Fl MU)
PV109: Historie a vývojové trendy ve VT
podzim 2013
1/41
CZ.1.07/2.2.00/28.0041 Centrum interaktivních a multimediálních studijních opor pro inovaci výuky a efektivní učení
'XPřf
evropský
SOCiální ■ ministerstvo školství, Op
fond V CR   EVROPSKÁ UNIE    mládeže a tělovýchovy
INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNI
•<t>
Eva Hladká  (Fl MU)
PV109: Historie a vývojové trendy ve VT
podzim 2013
2/41
• 550 p.n.L: poštovní služby v Persii
• Až do novověku - kouřové signály, semaforová abeceda (vlajky)
• 1837/8: vynález telegrafu (Samuel Morse)
• 1844: První zpráva odeslaná mezi Washingtonem a Baltimorem: What hath Got wrought
• 1866: položení transatlantického kabelu
• 1865: potrubní pošta
• 1876: vynález telefonu (Alexander Graham Bell)
• 1910: vynález dálnopisu (viz 6. přednáška)
Pokládání transatlantického kabelu
Zdroj: http: //computerhistory. org
i Hladká  (Fl MU)
PV109: Historie a vývojové trendy v
Transatlantic telegraph cable souvenir
I858
made and sold by Tiffany &Co., New York
Long before the internet, a network of undersea telegraph cables allowed almost-instantaneous communication around the world.Cyrus Field's Atlantic Telegraph Company completed the first transatlantic cable in 1858, then sold twenty miles of surplus cable to Tiffany &Co. — ~.oke souvenirs. Although this first cable failed, within
' twenty years over 100,000 miles had been laid beneath
! the seas.
v   Gift of Silver Creations LTdand Lenello Reserves. Inc
The laying of the Atlantic telegraph captured popular imagination, as seen in this sheet music commemorating the event.
Zdroj: National Museum of American History, Washington DC
Eva Hladká  (Fl MU)
PV109: Historie a vývojové trendy ve VT
podzim 2013
4/41
• MOdulátor-DEModulátor analogových na digitální data
• Vynalezen v roce 1949 v Lincoln Labs na MIT
• Až do 60. let hlavní forma komunikace
• Přepojování okruhů (circuit switching)
• 1958 - AT&T zahajuje výrobu počítačových modemů nazvaných Digital Subset, rychlost 110 b/s
• 1953-1962: Projekt SAGE (Semi-Automatic Ground Environment)
• Systém vzdušné obrany USA
• 23 lokalit propojených telefonními linkami a komunikující přes modemy
Modem ADC-300 Zdroj: http: //computerhistory. org
Eva Hladká  (Fl MU)
PV109: Historie a vývojové trendy ve VT
podzim 2013
5/41
• Telefonní kabel
• Původně jeden vodič (neizolovaný)
• S rozvojem MHD ve městech nutnost řešit problém rušení —>■ přechod na kroucené dvoulinky
• Kroucená dvoulinka
• 1881: Vynález Alexandra G. Bella
• Varianty: FTP, STP, UTP (Foiled/Shielded/Unshielded Twisted Pair)
• Koaxiální kabel
• 1880: patent Olivera Heavysidea
• Pro počítačové sítě využíván např. IBM
• Ethernet 10Base2 (Thin Ethernet) a 10Base5 (Thick Ethernet)
Eva Hladká  (Fl MU)
PV109: Historie a vývojové trendy ve VT
podzim 2013
6/41
185 m max.
10Base2 Ethernet - schéma zapojení Zdroj: http://www.linuxfocus.org/
m Terminators ■ Transceiver Coax
r err
m
DDDD
□ □ □ □
10BASE2 - "Thinnet"
Zdroj: http: //learn-networking. com
10Base5 Ethernet - schéma zapojení Zdroj: http://physinfo.ulb.ac.be
Eva Hladká  (Fl MU)
PV109: Historie a vývojové trendy ve VT
podzim 2013
7/41
• Technologie známá již od 2. poloviny 19. století
o 1966: První funkční demonstrace přenosu dat optickým vláknem v Telefunken Research Labs, Ulm
• V 70. letech Charles K. Kao a George A. Hockham dokázali snížit útlum v kabelu pod 20 dB/km —> optické kabely byly použitelné pro přenos dat
• Charles Kuen Kao (*1933) - Father of Fiber Optic Communications, nositel nobelovy ceny
Za fyziku  (2009) Charles Kuen Kao
Zdroj: http://en.wikipedia.org
Eva Hladká  (Fl MU)
PV109: Historie a vývojové trendy ve VT
podzim 2013
8/41
o První bezdrátová síť, vznikla na University of Hawaii
• Vývoj je spojen zejména se jménem Norman Abramson
• Cílem bylo propojit jednotlivé ostrovy
• Hvězdicová topologie; využívala 2 kanálů (inbound / outbound)
• Koncepční základ dnešních bezdrátových sítí
• Více o ALOHA v předmětech doc. Staudka PV169, PA151
Eva Hladká  (Fl MU) PV109: Historie a vývojové trendy ve VT  I podzim 2013        9 / 41
• Vyvinut v Xerox PARC, v rámci projektu „Kancelář budoucnosti"
9 Vůdčí osobností byl Robert Metcalfe
• V roce 1976 nasazen v PARC, standardizován až v roce 1985
• Inspirace v ALOHANETu - použití stejného přístupu pro kabelová média
• Kabeláž se tak stává pouze pasivním médiem mezi stanicemi
9 Protokol umožňuje odeslat zprávu vždy, když na lince neprobíhá jiná komunikace; při kolizi zpráv jsou obě odeslány později znovu
• Název Ethernet byl převzat z domnělého média (éteru), které mělo přenášet světlo k zemi
Robert Metcalfe Zdroj:
http://dailytexanonline.com
Eva Hladká  (Fl MU)
PV109: Historie a vývojové trendy ve VT
podzim 2013
10 / 41
• Zásadní vliv Vannevara Bushe
• profesor MIT, vizionář
• viz 3. přednáška
• Od 40. let budoval spolupráci ministerstva obrany a předních univerzit, např. Harvard či Berkeley
• 1945: Vizionářská esej As We May Think - memex
• 1957: Vypuštění družice Sputnik 1. následované obavami
o bezpečnost země (USA) vedly vládu k založení Advanced Research Projects Agency (ARPA)
Eva Hladká  (Fl MU)
PV109: Historie a vývojové trendy ve VT
podzim 2013
11 / 41
• V 60. letech bylo na světě cca 10000 počítačů; nebyly propojeny
• 1962: Vzniká projekt počítačového výzkumu agentury ARPA
• 1965: První WAN - propojení dvou počítačů (MIT-Santa Monica) po dedikované telefonní lince
• 1968: První WAN s paketovým přepínáním - v National Research Laboratory ve Velké Británii (Paul Baran)
Eva Hladká  (Fl MU)
PV109: Historie a vývojové trendy ve VT
podzim 2013
12 / 41
• Motivace: decentralizovaná síť, která by byla funkční i při jadernému útoku
• 1969: 4 uzly
• SDS Sigma 7 - University of California, Los Angeles
• IBM 360/75 - University of California, Santa Barbara
• SDS 940 - Stanford Research Institute, Menlo Park
• DEC PDP-10 - University of Utah, Salt Lake City
• Interface Message Processor (IMP) - rozhraní mezi počítačem a sítí ARPANET
• Pro komunikaci používán Network Control Program (NCP)
ARPANET na konci roku 1969 Zdroj:
http://www.computerhi story.org
Eva Hladká  (Fl MU)
PV109: Historie a vývojové trendy ve VT
podzim 2013
13 / 41
• Od roku 1983 pak TCP/IP
• Postupně byly vyvinuty služby telnet, e-mail, FTP a NVP (Network Voice Protocol)
• Popsané v dokumentech RFC - Request for Comments
• Největší rozmach počátkem 80. let, více než 200 uzlů
• ARPANET byl vypnut 28. 2. 1990
• V té době bylo zapojeno více než 100 uzlů
• Dalších cca 70 bylo v odštěpené sítí MILNET (Military Network)
Pohled do nitra IMP Zdroj: http://www.computerhistory.org
Eva Hladká  (Fl MU)
PV109: Historie a vývojové trendy ve VT
podzim 2013
14 / 41
ARPANET LOGICAL MAP, MARCH 1977
{Please note in*r while this uu> ?hq«$ tme out populatim* or the tiETaana acccmün& to the best iNTqRHaTiDH MT»*1**L€, "U Čímu cihíí u*« FMlfl *ctln*"tTl
nanes shown 4*1 iup w*»Hi. not |mCt5S«F(h.f p host haue?
Zdroj: http://en.wikipedia.org
Eva Hladká  (Fl MU)
PV109: Historie a vývojové trendy ve VT
podzim 2013
15 / 41
• Autori: Vinton Gary Cerf (*1943) a Robert Elliot Kahn (*1938) - Otcové Internetu
• Cíl: skrýt odlišnosti jednotlivých sítí, za spolehlivost ručí uzly
• Předávání paketů mezi sítěmi zajišťuje routě r
• Vývoj začal v roce 1973
• 1978: Zveřejnění první verze protokolů TCP a IP
• Celkem vznikly 4 verze; poslední se používá dodnes
• Pro testování ,,v terénu" byla nasazena i speciálně upravená dodávka
Zdroj: http://en.wikipedia.org
Eva Hladká  (Fl MU)
PV109: Historie a vývojové trendy ve VT
podzim 2013
16 / 41
Eva Hladká  (Fl MU)
PV109: Historie a vývojové trendy ve VT
podzim 2013
17 / 41
• Obavy o vyčerpaní adresního prostoru IPv4 vedly k práci na vývoji IPv6
• 3. 2. 2011 byly rozděleny poslední bloky adres IPv4 - den vyčerpání IPv4 adres
• IPv6
• problémy s nasazováním
• nejistá budoucnost
• čeká se na významný impuls (např. Čína)
Eva Hladká  (Fl MU)
PV109: Historie a vývojové trendy ve VT
podzim 2013
18 / 41
• DECNet (1975)
• Skupina protokolů vyvinutá firmou DEC původně určená k propojení počítačů PDP-11
• Postupně jedna z prvních peer-to-peer síťových architektur
• 5 vývojových fází, původně 4vrstevná architektura
• Poslední Phase \/7vrstevná, kompatibilní s ISO/OSI
• AppleTalk (1984)
• Vyvinutý firmou Apple, součást počítačů Macintosh
• Striktně dodržoval ISO/OSI model, určený pouze pro LAN
• Snaha o kompletní autokonfiguraci
• Klíčové protokoly: AARP (Apple ARP) a NBP (Network Binding Protocol) - obdoba DNS
• IPX/SPX (1985)
• Internetwork Packet Exchange/Sequenced Packet Exchange
• Využíván v sítovém operačním systému Novell NetWare
• SPX - využíván zejména v modelu klient-server
• Tyto a další rodiny protokolů byly nakonec vytlačeny TCP/IP
Eva Hladká  (Fl MU)
PV109: Historie a vývojové trendy ve VT
podzim 2013
19 / 41
• Potřeba přenést data přes více autonomních sítí
• Přístupy:
• Distance Vector - Algoritmus Bellman-Ford (1958)
• Link State - Dijkstrův algoritmus (1956, publikován 1959)
• Autonomní systémy
• směrování uvnitř AS
• směrování mezi AS
Eva Hladká  (Fl MU)
PV109: Historie a vývojové trendy ve VT
podzim 2013
20 / 41
Významné DV algoritmy
• Crowtherův směrovací algoritmus - používán v první dekádě ARPANETu (70. léta)
• DRP - DEC Routing Protocol (1975)
• EGP - Exterior Gateway Protocol, (1984, RFC 904)
• RIP - Routing Information Protocol, (1988, RFC 1058)
• BGP - Border Gateway Protocol, (1989, RFC 1105) Významné LS algoritmy
• OSPF - Open Shortest Path First, první masivně používaný LS algoritmus (1989, RFC 1131)
• Předchůdcem byl algoritmus SPF
• IS-IS - Intermediate System To Intermediate System (1987)
• Vyvinut jako součást DECNet Phase V (viz výše)
• Standardizován ISO v roce 1992 (ISO 10589)
Eva Hladká  (Fl MU)
PV109: Historie a vývojové trendy ve VT
podzim 2013
21 / 41
• UDP - (1981, RFC 768), nezaručený přenos zpráv
• TCP - (1981, RFC 793), zaručený přenos zpráv
• RDP - (1984, RFC 1151)
• též RUDP - Reliable UDP
• ATP - (1984), AppleTalk Transaction Protocol
• SPX - (1985), Sequenced Packet Exchange
• Součást protokolové sady IPX/SPX
« RTP - (2003), Real-time Transport Protocol
• Protokol pro přenos multimediálních dat
Eva Hladká  (Fl MU)
PV109: Historie a vývojové trendy ve VT
podzim 2013
22 / 41
• 1975 - Rozdělení ARPANETu
• ARPANET - zůstává pro akademické účely
• MILNET - zabezpečuje potřeby armády
• V 80. letech vznikají další sítě propojující akademické a výzkumné organizace
• BITNET - Because Iťs Time Network
• CSNET - Computer Science Network
• 1986: NSF vytváří vysokorychlostní síť NSFNET
• Rychlost 56 Kb/s
• Propojení výzkumných ústavů přes několik center se superpočítači
• 1987: Vzniká pojem Internet - připojeno 27000 počítačů
Eva Hladká  (Fl MU)
PV109: Historie a vývojové trendy ve VT
podzim 2013
23 / 41
1969 ARPANET
1971 e-mail
1972 telnet
1973 FTP
1976 krälovna Elisabeth posilä e-mail
1977 mailing list 1979 Usenet, uucp 1981 BITNET
1983 TCP/IP
1984 DNS 1986 NSFNET
1990 ARPANET končí
1991 WWW
1992 Veronica
1993 Mosaic (následně Netscape)
1993 Optické sítě
Eva Hladká  (Fl MU)
PV109: Historie a vývojové trendy ve VT
podzim 2013
24 / 41
• Vznikl v CERN, vývoj začal v roce 1989
• Autorem je Sir Tim Berners-Lee
• Inspirován Bushovou vizí Memexu
• HTML + URL + HTTP
• Klíčová je myšlenka hypertextu - vzájemně propojených stránek pomocí odkazů
• http://info.cern.ch - první webová stránka,spuštěna 6. 8. 1991
• 1993: Představen Mosaic - první webový prohlížeč schopný zobrazovat obrázky spolu s textem
Zdroj: http://http: //history-computer.com
Eva Hladká  (Fl MU)
PV109: Historie a vývojové trendy ve VT
podzim 2013
25 / 41
Eva Hladká  (Fl MU)
PV109: Historie a vývojové trendy ve VT
podzim 2013
26 / 41
INTERNET TIMELINE
OPEN TO PUBLIC
Birth atUCLA
tcp/ip DNS Internet Std
.com
C9Ť)
Big gest growth
_±_ PCa vťTCFJIF
TCP IP
[TCP/IPv3]
WWW Browser
ISPs [Mosaic)
-O
of the Wremer)
4ufll Anniversary atUCLfl
'10
2009
1PP
1K   10K 100K IM
(3B?|
Number of Computers Connected (Users)
1.5M 45M       622M     2.5G IDG
Mdlh/Spsed [bps]
i Hladká  (Fl MU)
Zdroj: http://www.drJeff software.com/history.html
PV109: Historie a vývojové trendy v
• Před rokem 1989 bez připojení
• 1990: Sálový počítač IBM 4381 na ČVUT připojen k síti EARN
• EARN - European Academie and Research Network
• Evropská větev sítě BITNET
• 1991: ČSFR připojena k Internetu
• 1992: Zahájen projekt FESNET - Federal Education and Scientific Network
• 13. 2. 1992 - Oficiální zahájení provozu sítě Internet v ČSFR
• Přelom '92/'93 - rozpad federace, akademická síť je rozdělena na dvě: SANET a CESNET
• CESNET je provozován týmem Oblastního výpočetního centra ČVUT
• Přenosová rychlost 19,2 kb/s, pouze páteř Praha-Brno nabízí 64 kb/s
• Zahraniční linka s kapacitou 19,2 kb/s vede do Rakouska
• V březnu '93 měla síť CESNET uzly v 11 městech po celé ČR
• 1994: ČVUT získává povolení k poskytování neveřejných datových služeb, připojují se první komerční zákazníci
Eva Hladká  (Fl MU)
PV109: Historie a vývojové trendy ve VT
podzim 2013
28 / 41
vysoké učení 22E3SS! «
t=chnické v PRAZC „„,, ,.„,,,„„, „„,,„,„» ,„,„,. .-,(,„„, „„, „9-,
NOSITEL RADU REPUBLIKY ZikOVQ 4 166 35 Praha 6 C. j. ..................... V Próze dne .....
POZVÁNKA
.''i 'C''.„..,■-; ■ :tJ., ;.r.
Prague t,  3rd flnor
Eva Hladká  (Fl MU)
PV109: Historie a vývojové trendy ve VT
podzim 2013
29 / 41
Eva Hladká  (Fl MU)
PV109: Historie a vývojové trendy ve VT
podzim 2013
30 / 41
• 6. 3. 1996: podpis zakladatelské smlouvy zájmového sdružení právnických osob CESNET
• Sdružuje vysoké školy a Akademii věd ČR
• Cílem je provoz a rozvoj páteřní akademické počítačové sítě
• Pod hlavičkou sdružení postupně realizovány projekty
• TEN-34 - Trans-European Network at 34 Mbps
• TEN-34 CZ - Upgrade národní sítě
• TEN-155 - zavádění technologie ATM, přenosová rychlost 155 Mb/s
• 1999: 5letý výzkumný záměr: Vysokorychlostní sít nárdoního výzkumu a její nové aplikace
• 2000: Contactel kupuje komerční část sítě CESNET
• 2001: Spuštění provozu sítě GEANT, CESNET se stává součástí jádra sítě
• Významná část sítě je postavena na temných vláknech principem CEF (Customer Empowered Fibre)
Eva Hladká  (Fl MU)
PV109: Historie a vývojové trendy ve VT
podzim 2013
31 / 41
Eva Hladká  (Fl MU)
PV109: Historie a vývojové trendy ve VT
podzim 2013
32 / 41
• 2002: Koncept Nothing in-line (NIL) - provoz optických spojů bez zařízení na trase
• CESNET se stává průkopníkem, nasazuje první produkční NIL trasy
• 2003: První mezinárodní trasa s nativní IPv6 v ČR, vzniká GLIF
• GLIF - Global Lambda Integrated Facility
• 2004: síť CESNET2
• EGEE (Enabling Grids for E-SciencE) - projekt EU na podporu gridové infrastruktury pro VaV
• Na trase Brno-Praha nasazena technologie DWDM; několik nezávislých tras 10 Gb/s a 1 Gb/s
o Začíná 7letý výzkumný záměr Optická sít národního výzkumu a její nové aplikace
• 2005: Spuštěna hybridní síť GEANT2, kapacita 500 Gb/s, možnost sestavovat mezinárodní dedikované okruhy
• V síti CESNET2 vzniká DWDM okruh Praha-Brno-Olomouc-Hradec Králové-Praha
Eva Hladká  (Fl MU)
PV109: Historie a vývojové trendy ve VT
podzim 2013
33 / 41
Eva Hladká  (Fl MU)
PV109: Historie a vývojové trendy ve VT
podzim 2013
34 / 41
Eva Hladká  (Fl MU)
PV109: Historie a vývojové trendy ve VT
podzim 2013
35 / 41
• Rozvoj sítě národního výzkumu a vzdělávání
• Optické sítě
• Programovatelný hardware
• Sledování infrastruktury a provozu sítě
• Sledování a optimalizace výkonnostních charakteristik
• AAI a mobilita
• MetaCentrum
• Multimediální přenosy a kolaborativní prostředí
• CESNET CSIRT
• Podpora aplikací
Eva Hladká  (Fl MU)
PV109: Historie a vývojové trendy ve VT
podzim 2013
36 / 41
• Velké národní projekty
• Velká infrastruktura CESNET
o Rozšíření národní informační infrastruktury pro VaV v regionech (elGeR)
• Národní projekty
• EF-TRANS - Efektivní transfer znalostí a poznatků z výzkumu a vývoje do praxe a jejich následné využití
• Mezinárodní projekty
• GN3 — Multi-Gigabit European Academie Network
• GLIF - Global Lambda Integrated Facility
• VINI - Virtual Network Infrastructure
• OSIRIS — Towards an Open and Sustainable ICT Research Infrastructure Strategy
Eva Hladká  (Fl MU)
PV109: Historie a vývojové trendy ve VT
podzim 2013
37 / 41
• NGI - Národní gridová infrastruktura
• http://www.metacentrum.cz
• Zajišťuje provoz a koordinaci
• distribuované výpočetní infrastruktury
• datových úložišť
• služby nad nimi
• Zapojeno v projektech
• EGI InSPIRE — Integrated Sustainable Pan-European Infrastructure for Researchers in Europe
• EMI — European Middleware Iniative
• CHAIN — Co-ordination & Harmonisation of Advanced e-INfrastructures
• EPIKH - Exchange Programme to advance e-lnfrastructure Know-How
Eva Hladká  (Fl MU)
PV109: Historie a vývojové trendy ve VT
podzim 2013
38 / 41
Nízkolatenční přenos nekomprimovaného FulIHD videa
Přenos komprimovaného videa v rozlišení 8K (16x FulIHD)
Eva Hladká  (Fl MU)
PV109: Historie a vývojové trendy ve VT
podzim 2013
41 / 41