PV109: Historie a vývojové trendy ve VT Historie počítačových sítí Luděk Matýska a Eva Hladká Fakulta informatiky Masarykovy univerzity podzim 2014 Luděk Matýska a Eva Hladká (Fl MU) PV109: Historie a vývojové trendy ve VT podzim 2014 1 / 40 • 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) i Hladká (Fl MU) PV109: Historie a vývojové trendy v Pokládání transatlantického kabelu Zdroj: http: //computerhistory. org 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 Ltd.and 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 Luděk Matýska a Eva Hladká (Fl MU) PV109: Historie a vývojové trendy ve VT podzim 2014 3/40 • 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 Luděk Matýska a Eva Hladká (Fl MU) PV109: Historie a vývojové trendy ve VT podzim 2014 4/40 • 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) Luděk Matýska a Eva Hladká (Fl MU) PV109: Historie a vývojové trendy ve VT podzim 2014 5/40 185m max. 50 <3Iuň térmi nati on T-connector ll 1 1 li 1, 50 Ohm termination 10Base2 Ethernet - schéma zapojení Zdroj: http://www.linuxfocus.org/ m Terminators 11 Transceiver RG-H Coax m DDDD □ □ □ □ 10BASE5-"Thicknet" 10BASE2 - "Thinnet" Zdroj: http: //learn-networking. com 10Base5 Ethernet - schéma zapojení Zdroj: http://physinfo.ulb.ac.be Luděk Matýska a Eva Hladká (Fl MU) PV109: Historie a vývojové trendy ve VT podzim 2014 6/40 • Technologie známá již od 2. poloviny 19. století o 1966: První funkční demonstrace přenosu dat optickým vláknem v Telefunken Research Labs, Ulm Hockham dokázali snížit útlum v kabelu pod 20 > V 70. letech Charles K. Kao a George A. dB/km —> optické kabely byly použitelné pro přenos dat • Charles Kuen Kao (*1933) - Father of Fiber Optic Communications, nositel Nobelovy ceny •S* Za fyziku (2009) Charles Kuen Kao Zdroj: http://en.wikipedia.org Luděk Matýska a Eva Hladká (Fl MU) PV109: Historie a vývojové trendy ve VT podzim 2014 7/40 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 Luděk Matýska a Eva Hladká (Fl MU) PV109: Historie a vývojové trendy ve VT podzim 2014 8/40 • 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 Luděk Matýska a Eva Hladká (Fl MU) PV109: Historie a vývojové trendy ve VT podzim 2014 9/40 • 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) Luděk Matýska a Eva Hladká (Fl MU) PV109: Historie a vývojové trendy ve VT podzim 2014 10 / 40 • 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) Luděk Matýska a Eva Hladká (Fl MU) PV109: Historie a vývojové trendy ve VT podzim 2014 11 / 40 • 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 Luděk Matýska a Eva Hladká (Fl MU) PV109: Historie a vývojové trendy ve VT podzim 2014 12 / 40 • 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 Luděk Matýska a Eva Hladká (Fl MU) PV109: Historie a vývojové trendy ve VT podzim 2014 13 / 40 ARPANET LOGICAL MAP, MARCH 1977 {Please note thai wwlf r»s u*p tme host púpulatim ar the vf i«oo» acioaomt to the best IPIf tjmi«TICHI QfeTaiMifel f , HO CI. SIU CAN BF U*rJC FQR II? AC G lllŕW] T } HUMES SHOWN 4*1 IMP BJOHmCHSUFHLTP HOST HAtf» Zdroj: http://en.wikipedia.org Luděk Matýska a Eva Hladká (Fl MU) PV109: Historie a vývojové trendy ve VT podzim 2014 14 / 40 • 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 9 Vývoj začal v roce 1973 • 1978: Zveřejnění první verze protokolů TCP a IP Zdroj: http://en.wikipedia.org • Celkem vznikly 4 verze; poslední se používá dodnes • Pro testování ,,v terénu" byla nasazena i speciálně upravená dodávka Luděk Matýska a Eva Hladká (Fl MU) PV109: Historie a vývojové trendy ve VT podzim 2014 15 / 40 Bob Kahn Vint Cerf Zdroj: http://en.wikipedia.org Zdroj: http://battlemedia.com Luděk Matýska a Eva Hladká (Fl MU) PV109: Historie a vývojové trendy ve VT podzim 2014 16 / 40 • 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) Luděk Matýska a Eva Hladká (Fl MU) PV109: Historie a vývojové trendy ve VT podzim 2014 17 / 40 • 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 síťovém operačním systému Novell NetWare • SPX - využíván zejména v modelu klient-server • Tyto a další rodiny protokolů byly nakonec vytlačeny TCP/IP Luděk Matýska a Eva Hladká (Fl MU) PV109: Historie a vývojové trendy ve VT podzim 2014 18 / 40 • 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 Luděk Matýska a Eva Hladká (Fl MU) PV109: Historie a vývojové trendy ve VT podzim 2014 19 / 40 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) Luděk Matýska a Eva Hladká (Fl MU) PV109: Historie a vývojové trendy ve VT podzim 2014 20 / 40 • 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 Luděk Matýska a Eva Hladká (Fl MU) PV109: Historie a vývojové trendy ve VT podzim 2014 21 / 40 • 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 Luděk Matýska a Eva Hladká (Fl MU) PV109: Historie a vývojové trendy ve VT podzim 2014 22 / 40 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 Luděk Matýska a Eva Hladká (Fl MU) PV109: Historie a vývojové trendy ve VT podzim 2014 23 / 40 • 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 Luděk Matýska a Eva Hladká (Fl MU) PV109: Historie a vývojové trendy ve VT podzim 2014 24 / 40 ■i) Počítač NeXT Cube, na kterém byl spuštěn 1. webový server Zdroj: http: //http: //history-computer. com «|b| «|a| %|a| jn|o| b| i| a|o] sh Shopping - Auctions - Yellow Page? - People Search - Ma Games - Chat - Club Mail - Calendar - Messenger - Companion - My Yahoo Win Free Bowers FTD.COM advanced search s - Travel - Classifieds - Personals - Hews - Sports - Weather - TV - .1 Prohlížeč Mosaic Zdroj: http://http://hi story-computer.com Luděk Matýska a Eva Hladká (Fl MU) PV109: Historie a vývojové trendy ve VT podzim 2014 25 / 40 INTERNET TIMELINE OPEN TO PUBLIC IPP 1K 10K 100K IM (3Bf) Number of Computers Connected (Users) width/Speed [bps] Zdroj: http://www.drjeff software.com/history.html Luděk Matýska a Eva Hladká (Fl MU) PV109: Historie a vývojové trendy ve VT podzim 2014 26 / 40 • 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: CESNET a SANET • Přenosová rychlost 19,2 kb/s, pouze páteřní spoj Praha-Brno nabízí 64 kb/s • Zahraniční linka s kapacitou 19,2 kb/s vede do Rakouska • Koncem března '93 měl CESNET uzly již v 11 městech po celé ČR • 1994: ČVUT získává povolení k poskytování neveřejných datových služeb, připojují se první komerční zákazníci Luděk Matýska a Eva Hladká (Fl MU) PV109: Historie a vývojové trendy ve VT podzim 2014 27 / 40 České vysoké UČENÍ tfchnické v PRAZE nositel radu republiky Zikova 4 166 35 Praha 6 i Hladká (Fl MU) PV109: Historie a vývojové trendy v Luděk Matýska a Eva Hladká (Fl MU) PV109: Historie a vývojové trendy ve VT podzim 2014 29 / 40 • 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) Luděk Matýska a Eva Hladká (Fl MU) PV109: Historie a vývojové trendy ve VT podzim 2014 30 / 40 Luděk Matýska a Eva Hladká (Fl MU) PV109: Historie a vývojové trendy ve VT podzim 2014 31 / 40 • 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 síí 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 Luděk Matýska a Eva Hladká (Fl MU) PV109: Historie a vývojové trendy ve VT podzim 2014 32 / 40 2006: CESNET2 DWDM Zdroj: http://www.cesnet.cz Luděk Matýska a Eva Hladká (Fl MU) PV109: Historie a vývojové trendy ve VT podzim 2014 33 / 40 • 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 Luděk Matýska a Eva Hladká (Fl MU) PV109: Historie a vývojové trendy ve VT podzim 2014 35 / 40 • Velké národní projekty • Velká infrastruktura CESNET o Rozšírení 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 Luděk Matýska a Eva Hladká (Fl MU) PV109: Historie a vývojové trendy ve VT podzim 2014 36 / 40 • 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 Luděk Matýska a Eva Hladká (Fl MU) PV109: Historie a vývojové trendy ve VT podzim 2014 37 / 40 • V roce 1994 založeno Superpočítačové centrum Brno • součást ÚVT MU • V letech 2011 až 2014 tranformace do centra CERIT-SC • součást národní e-infrastruktury • největší uzel NGI • cca 4500 jader a více jak 4 PB úložné kapacity • Spolupráce informatiků a vědců ostatních discipli • Aplikačně orientované projekty • flexibilní výpočetní infrastruktura • virtualizované cloudové prostředí • speciální hardwre - např. SGI UV2 s 6TB RAM Luděk Matýska a Eva Hladká (Fl MU) PV109: Historie a vývojové trendy ve VT podzim 2014 38 / 40 Nízkolatenční přenos nekomprimovaného FulIHD videa Multimediální přenosy - HPC Class Přenos komprimovaného videa v rozlišení 8K (16x FulIHD) Luděk Matýska a Eva Hladká (Fl MU) PV109: Historie a vývojové trendy ve VT podzim 2014 41 / 40