11. Historie komunikačních sítí PB156: Počítačové sítě Eva Hladká Fakulta informatiky Masarykovy univerzity jaro 2017 Eva Hladká (Fl MU) 11. Historie komunikačních sítí jaro 2017 1/36 Struktura prednášky Komunikace - úvod do historie Q Přenosová média Q První sítě Arpanet O TCP/IP Q Směrování ^ Transportní protokoly Q Internet World Wide Web ^ Vývoj Internetu- časová přímka Historie akademické sítě v ČR Komunikace - úvod do historie Struktura přednášky Komunikace - úvod do historie Přenosová média První sítě Arpanet 0 TCP/IP Směrování Transportní protokoly Internet O World Wide Web ^ff Vývoj Internetu- časová přímka fff Historie akademické sítě v ČR Eva Hladká (Fl MU) 11. Historie komunikačních sítí jaro 2017 3 / 36 Komunikace - úvod do historie Potřeba komunikace na velké vzdálenosti • 550 p.n.L poštovní služby v Persii o 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 Pokládání transatlantického kabelu Eva Hladká (Fl MU) 11. Historie komunikačních sítí Zdroj: http: //computerhistory. org jaro 2017 4 / 36 Komunikace - úvod do historie Komunikace po telefonních linkách • 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) 11. Historie komunikačních sítí jaro 2017 5 / 36 Metalická přenosová média I. • 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) 9 Koaxiální kabel • 1880: patent Olivera Heavysidea • Pro počítačové sítě využíván např. IBM • Ethernet 10Base2 (Thin Ethernet) a 10Base5 (Thick Ethernet) Eva Hladká (Fl MU) 11. Historie komunikačních sítí jaro 2017 6 / Přenosová média Metalická přenosová média 185m max. T-connector 50 Ohm termination 10Base2 Ethernet - schéma zapojení Zd roj: http: //www. linuxf ocus . org/ Terminators Transceiver RG-11 Coax 10Base5 Ethernet - schéma zapojení Zd roj: ht t p: //phy s inf o. ulb .ac.be 10BASE5 - "Thickneť? 10BASE2 - "Thinnet" Zdroj: http: //learn-networking, com Eva Hladká (Fl MU) 11. Historie komunikačních sítí jaro 2017 7/ Přenosová média • Technologie známá již od 2. poloviny 19. století • 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) 11. Historie komunikačních sítí jaro 2017 8/36 ALOHA (1971) • 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) 11. Historie komunikačních sítí První sítě • Vyvinut v Xerox PARC, v rámci projektu Kancelář budoucnosti" • Vůdčí osobností byl Robert Metcalfe a 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 • 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 Zd roj: http://dailytexanonline.com Eva Hladká (Fl MU) 11. Historie komunikačních sítí jaro 2017 10 / 36 Před vznikem ARPANETu - 60. léta • 1957: Vypuštění družice Sputnik 1. následované obavami o bezpečnost země (USA) vedly vládu k založení Advanced Research Projects Agency (ARPA) • 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) 11. Historie komunikačních sítí jaro 2017 11 / 36 ARPANET I. • Motivace: decentralizovaná síť, která by byla funkční i při jadernému útoku • 1969: 4 uzly 9 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 Zd roj: http://www.computerhistory.org Eva Hladká (Fl MU) 11. Historie komunikačních sítí jaro 2017 12 / 36 ARPANET II. • 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 9 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 Zd roj: http: //www. computerhistory. org Eva Hladká (Fl MU) 11. Historie komunikačních sítí jaro 2017 13 / 36 Logická struktura ARPANETu v roce 1977 ARPANET LOGICAL MAP, MARCH 1977 POP-IB HOřff TT CDC 6 fcOÍ j POPU] |PlŕP-ll I PDP-11 I PDP-K ] I POP-101 O IM ľ A PLUftlBUS IUP □ TIP v*» SATELLITE (flCUI (PLEASE NOTE THAT WHILE Ihis H*P5+tgw4 tuE HOST Ccj^ulATiO* OE THE >*E TwTjBk ACtOftDiW TO Th£ BEST IhfOFTHATIOM OBTAIHABl E,UD Cl.AlH CAN BE MAW US ac C UffAlC 1 : NAMES SHOWHARl IMP NAME*. MOT |fcCCE5SAMLY| HOST hAU^S Zdroj: http://en.wikipedia.org Eva Hladká (Fl MU) 11. Historie komunikačních sítí jaro 2017 14 / 36 TCP/IP • Autoři: 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 router • 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 Eva Hladká (Fl MU) 11. Historie komunikačních sítí jaro 2017 15 / 36 TCP/IP Fathers of the Internet Eva Hladká (Fl MU) 11. Historie komunikačních sítí jaro 2017 16 / 36 IPv6 • Obavy o vyčerpání 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) 11. Historie komunikačních sítí jaro 2017 17 / 36 Další rodiny síťových protokolů • 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 9 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 o 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 Eva Hladká (Fl MU) 11. Historie komunikačních sítí jaro 2017 18 / 36 Smerovaní v sítích I. Směrování • 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) 11. Historie komunikačních sítí jaro 2017 19 / 36 Směrování v sítích I. 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) o RIP - Routing Information Protocol, (1988, RFC 1058) • BGP - Border Gateway Protocol, (1989, RFC 1105) Významné LS algoritmy o OSPF - Open Shortest Path First, první masivně používaný LS algoritmus (1989, RFC 1131) o 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) 11. Historie komunikačních sítí jaro 2017 Transportní protokoly Transportní protokoly • UDP - (1981, RFC 768), nezaručený přenos zpráv • TCP - (1981, RFC 793), zaručený přenos zpráv a 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) 11. Historie komunikačních sítí jaro 2017 21 / 36 Internet 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) 11. Historie komunikačních sítí jaro 2017 22 / 36 World Wide Web a Vznikl v CERN, vývoj začal v roce 1989 • Autorem je Sir Tim Berners-Lee o 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) 11. Historie komunikačních sítí jaro 2017 23 / 36 World Wide Web Počítač NeXT Cube, na kterém byl spuštěn 1. webový server Zdroj: http: //http: //history- computer. com : Yahoo! - NCSA Mosaic File Edit History Manager View Navigate Tools Hotlists Help ěgjjjjj Mm\ alial jej i] +\ I a|o| *! i.l fejf I ic^ What's Něw Check Email Yahoo! Auctions Pokemon, Roles, 'N Syne free emai 1 @y ahoo.coiti Win Free Flowers FTD.COM Search jadvanced search Shopping - Auctions - Yellow Pages - People Search - Maps - Travel - Classifieds - Personals Games - Chat - Clubs Mail - Calendar - Messenger - Companion - My Yahoo! - News - Sports - Weather - TV - i iJ___"' ' " '_I jT |~Tua06rD6J00 9:33:04 ^ Prohlížeč Mosaic Zd roj: http: //http: //history- computer. com Eva Hladká (Fl MU) 11. Historie komunikačních sítí jaro 2017 24 / 36 Vývoj Internetu- časová přímka Vývoj Internetu INTERNET TIMELINE OPEN TO PUBLIC Birth at UCLA 10j£9j69 email Tcp/ip DNS adopted as yťg^ Internet Std .com '9' 70 '69 —f= + Biggest growth PCsi WTCP/IP '80 TCP IP (TCP/I Py3) ARPANET .edu ^83) gov Uni: -mil wrrcmp .org (BSD) .nat '90 (89) (9= WWW Browser ISPs (Mosaic) (Win95) '00 (Internet 2) 83 '90 '86 AŕSFneŕ íir i+Yde-sreä1 patshei routed (early consíiiusnís ofíhe Iníerneí) 40^ Anniversary at UCLA (09) + internet '10 Ufr" 2009 56K oso Eva Hladká (Fl MU) i£0_ 2üü 1K 10K 100K 1M 1SM 800M 1B Number of Computers Connected (Users) 1.SM 45M 622M 2.5G 100M vebsite 10G J.I T-3 OC-12 OC-46 Backbone Telecornrnunications Bandwidth/Speed (bps) OC-1S2 (Internet 2) ©2008 Jeffrey H. Drobman Zdroj: http://www.drjeff software.com/history.html 11. Historie komunikačních sítí jaro 2017 25 / 36 Historie akademické sítě v ČR Historie akademické sítě v ČR • 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 ■v • 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) 11. Historie komunikačních sítí jaro 2017 26 / Historie akademické sítě v ČR Zahájení provozu sítě Internet v ČSFR ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE Oblastní výpočetní centrum vysokých škol NOSITEL ŘÁDU REPUBLIKY C.j. ................................................................... Zikova 4 lóó 35 Praha ó V Praze dne 3- 2- ^92 POZVÁNKA Vážená kolegyně, vážený kolego, dovoluji si Vás pozvat na oficiální zahájení provozu počítačové sítě INTERNET v ČSFR, ktoré se bude konat ve čtvrtek 13. února 1992 v 9.30 hod. v posluchárně č. 256 elsktrotechnické fakulty ČVUT v Praze, Technická 2, Praha 6. Na oficiálním zahájení přednesou přednášky Stephen GDLDSTEIN-- vedoucí oddělení zahraniční spolupráce National Science Foundation z USA, Rob BLOKZIJL - předseda RIFE (výbor pro koordinaci INTERNETU v Evropě) a další přední odborníci z oblasti počítačových sítí. Na oficiálním zahájení budou dále podány informace o plánech na distribuci počítačových sítí v Československu (projekt FESNet - Federal Educational and Scientific Network). Od 14.00 hod budou v prostorách OVC VŠ ČVUT, Zikova 4, Praha 6 předvedeny praktické ukázky aplikací sítě INTERNET. Převážná část jednání bude vedena v anglickém jazyce bez překladu . Prosím, informujte o konání této akce své spolupracovníky. PROGRAM of the Official Opening of the INTERNET Services in CSFR Czech Technical University Prague, February 13th, 1992 9.30 - 9.45 Opening - Lubomír OH EPA /ohera-ícse a rn . b i t ne t / Czech Technical University Prague, ČSFR Welcome - Michal CHYTIL /chy t i lSlcse a r n . b i tne t / the Office of Presidium of Government of Czech and Slovak Federal Republic 10.15 The Internet, Yesterday, Today and Tomorrow -- Steven GOLDSTEIN /sgoldsteacise.nsf.gov/ National Science Foundation, USA 10.45 R and 0 Networking in Europe - Rob BLOKZIjL /kl3Snikhef.nl/ RIPE, Netherlands 9. 45 10. 15 10.45 11 . 00 11 . 20 11 .40 12 . 20 11.00 Break 11.20 11.40 12 .00 12.35 12.35 - 13.00 INTERNET Services, CENC Project - Wilfried MASCHTERA /kOOOléOaalijkull.bitnet/, Guenther SCHMITTNER /schrnittneraedvz .uni-linz . ac.at/ University of Linz, Austria Distribution of Internet Services,Copernicus Project - Yves 0FVILLFRS /yves.devi 1lersSinri a.fr/ 1NRIA, France Internet in ČSFR, FESNet Project - Jan GRUNT0RÁD /tkjgsicsearn . bi tnet/ Czech Technical University Prague, ČSFR Administration of the Top Level Domain CS - Jiří ORSÁG /orsSvšcht.cs/ High School of Chemical Technology, CSFR Discussion S pozdravem Ing. Jan/ vedoucí oddělení informačních soustav Eva Hladká (Fl MU) CSc. 13.00 14.00 14.00 16.00 11. Historie komunikačních sítí n c h break Practical demonstration of the INTERNET services at Czech Technical University - University Regional Computing Centre Zikova 4, Prague 6, 3rd floor jaro 2017 27 /36 Historie akademické sítě v ČR Technika na CVU" Historie akademické sítě v ČR Sdružení CESNET (1996 - 2001) 9 6. 3. 1996: podpis zakladatelské smlouvy zájmového sdružení právnických osob CESNET 9 Sdružuje vysoké školy a Akademii věd ČR • Cílem je provoz a rozvoj páteřní akademické počítačové sítě a 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 9 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) 11. Historie komunikačních sítí jaro 2017 29 / 36 Historie akademické sítě v ČR Síť CESNET v roce 1996 1996: CESNET EuropaNET (Amsterdam) DWDM 10 Gb/s 1-2,5 Gb/s 800 Mb/s 100Mb/s 10-34 Mb/s 512 kb/s 128-384 kb/s 19,2-64 kb/s Eva Hladká (Fl MU) EBONE (Vienna) Zdroj: http: //www. cesnet. cz 11. Historie komunikačních sítí ^SANET (Banská Bystrica) jaro 2017 30 / 36 Historie akademické sítě v ČR Sdruženi CESNET (2002 - 2006) • 2002: Koncept Nothing in-line (NIL) - provoz optických spojů bez zařízení na trase • CESNET se stává průkopníkem, nasazuje první produkční NIL trasy ■v • 2003: První mezinárodní trasa s nativní IPv6 v CR, vzniká GLIF 9 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 • Začíná 7letý výzkumný záměr Optická sít národního výzkumu a její nové aplikace 9 2005: Spuštěna hybridní sít 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) 11. Historie komunikačních sítí jaro 2017 31 / 36 Historie akademické sítě v ČR Síť CESNET2 v roce 2006 2006: CESNET2 DWDM 10 Gb/s 1-2,5 Gb/s 800 Mb/s 100 Mb/s 10-34 Mb/s <10 Mb/s Internet Břeclav a Lednice SANET Zdroj: http: //www. cesnet. cz Eva Hladká (Fl MU) 11. Historie komunikačních sítí jaro 2017 32 / 36 Historie akademické sítě v ČR Síť CESNET2 dnes DWDM lOGb/s 1-2,5 Gb/s 100 Mb/s <100 Mb/s AGOHET Zdroj: http: //www. cesnet. cz Břeclav a Lednice Eva Hladká (Fl MU) 11. Historie komunikačních sítí jaro 2017 33 / 36 Historie akademické sítě v ČR MetaCentrum • 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-Infrastructure Know-How Eva Hladká (Fl MU) 11. Historie komunikačních sítí jaro 2017 34 / 36 Historie akademické sítě v ČR Multimediální přenosy - iGrid 2005 Nízkolatenční přenos nekomprimovaného FulIHD videa Historie akademické sítě v ČR Multimediální přenosy - HPC Class Vícebodová videokonference ve FulIHD (nekomprimované)