Računalniška omrežja: Razvoj medmrežij in YUNAC

V novi seriji prispevkov smo se podrobneje posvetili pojavu računalniških omrežij. Razpiramo celovit pogled na to kako so se razvojne stopnje in posamezni vidiki računalniških omrežij dotaknili domačega računalništva in kako se v računalniških omrežjih na edinstven način kaže in udejanja tesna prepletenost računalništva, informatike in telekomunikacij.

Ob pestrem naboru omrežnih tehnologij in modelov je močno naraščala potreba po skupnih standardih, ki bi omogočili medmrežne povezave računalniških omrežij z različno fizično omrežno infrastrukturo in nezdružljivo omrežno strojno opremo. V okviru ameriškega omrežja ARPANET je nastal model medmrežja utemeljen na internetnih protokolih, ki se je v osemdesetih na krilih mikroračunalniške revoulcije širil v širšo akademsko in raziskovalno sfero. V Evropi je kmalu zatem nastal alternativni model odprtega medmrežja utemeljen na protokolih OSI/ISO. Njegov razvoj so v želji po večji neodvisnosti od ZDA v osemdesetih izdatno podprle evropske vlade in združenje evropskih raziskovalnih omrežij RARE.

Protokolne vojne

Ponudniki telekomunikacijskih storitev, računalniški proizvajalci in uporabniki so imeli različne interese in pogosto nezdružljive poglede na razvoj računalniških omrežij. To je privedlo do več tekmujočih omrežnih modelov, od javnih in raziskovalnih, do lastniških in uporabniških. Za dostop do omrežnih tehnologij si je prizadevalo vedno več deležnikov, predvsem močno pa univerze in večje znanstveno-raziskovalne ustanove.

Nastala je ideja medmrežja, ki bi s pomočjo posebnih usmerjevalnikov namesto velikega enotnega omrežja ustvarilo nekakšno heterogeno omrežje medseboj povezanih neodvisnih omrežij ne glede na njihovo posebno infrastrukturno in tehnološko podlago. Medmrežje so zasnovali kot splošno infrastrukturo, prek katere je mogoče oblikovati poljubne uporabniške omrežne storitve. V ZDA in Evropi so razvijali dva različna modela medmrežja, ki sta vse do začetka devetdesetih tekmovala za prevlado.

Medmrežni model DOD

Upravljalci omrežja ARPAnet v ZDA so med prvimi stremeli k razvoju učinkovitega mehanizma za prožne medmrežne povezave. Že sredi sedemdesetih so razvili nabor medmrežnih ali internetnih protokolov (Internet Protocol Suite), ki so omogočili povezave raznovrstnih omrežij. Delovanje medmrežja so prvič prikazali leta 1977 s povezavo omrežja ARPANET, radijskega paketnega omrežjem PRNET in transatlantskega satelitskega omrežja SATNET (ZDA-Norveška-Anglija).

Kot medmrežne usmerjevalnike so uporabili mikroprocesorske mini računalnike DEC MicroPDP. Programsko opremo zanje pa je takrat izdelala ameriška slovenka Virginia Stražišar. Ta zgodnji medmrežni model pogosto imenujejo kar model DOD (Department of defense). Omrežje ARPAnet je bilo v tem času še omejeno na ustanove povezane z njihovim uradom za razvoj naprednih obrambnih tehnologij.

Medmrežni protokoli TCP/IP

V nasprotju s tehnologijo navideznih krogotokov uporabljeno v javnih omrežjih x.25, prenos posameznih paketov v omrežju z internetnimi protokoli lahko poteka prek poljubnih nosilcev in poti in ni nujno zaporeden. V glavi posameznih paketov (Datagram) je zapisan njihov izvor in cilj, zaporedne številke paketov, kontrolni seštevki in podobni podatki, ki omogočajo ponovno sestavljanje paketov na cilju.

Internetni protokoli skrbijo za pravilno oblikovanje paketov po predpisanem vzorcu, za vzpostavitev povezave, uspešen prenos paketov in prekinitev povezave. Posamezne naprave in omrežja v medmrežju naslavljajo in prepoznavajo z uporabo hierarhičnega 32-bitnega naslovnega prostora (IPv4). Ob prihodu paketa na ciljno napravo ta posreduje izvorni napravi potrdilo o uspešnosti in pravilnosti prenosa. V primeru napak izvorna naprava ponovno pošlje paket. Omrežje deluje po načelu najboljše možne dostave (Best-effort delivery).

Problem v tovrstnih omrežjih je lahko izguba paketov. V času slabih telekomunikacijskih omrežij so bili zato bolj utemeljeni varni protokoli s stalno povezavo. Z napredkom na področju telekomunikacijske infrastrukture pa so vedno bolj do izraza prihajale prednosti internetnih protokolov kot so enostavnost, odprtost, večja ekonomičnost in prožnost omrežja, ter hitrejši prenos podatkov.

Zametek medmrežja Internet

Na začetku osemdesetih so raziskovalci v ZDA prek pobude CSNET postopno razširili dostop do omrežnih storitev izven omejenega območja ARPANET. S tem so oblikovali prvi zametek sodobnega medmrežja Internet. Medmrežje je povezovalo krajevna omrežja večjega števila ameriških univerz in laboratorijev, temeljilo pa je na supermini računalnikih DEC VAX. Z namensko programsko opremo so omogočili dostop uporabnikov tudi prek javnih omrežij x.25. Izmenjevali so si lahko elektronsko pošto in podatke, komunicirali prek novičarskih skupin in oglasnih desk, oddaljeno dostopali do računalnikov v medmrežju.

Velik premik v razvoju medmrežja predstavlja tudi pobuda NSFNET. Ta je leta 1986 zagotovila medsebojno povezljivost velikih superračunalniških centrov v ZDA. Infrastruktura je omogočila dostop različnim raziskovalnim in akademskim organizacijam. Vzpostavili pa so tudi pomembne mednarodne povezave z Evropo in Kanado. Hitre omrežne povezave NSFNET so tvorile osrednjo hrbtenico kasnejšega medmrežja Internet.

Širitev medmrežja Internet

Prve implementacije internetnih protokolov so nastale za velike osrednje računalnike z zmogljivostmi za časovno dodeljevanje. Vzorčni primer računalnika v takratnem omrežju je bil DEC PDP-10 z operacijskim sistmom Tenex ali TOPS20. Takratni omrežni model nikakor ni predvidel povezave velikega števila manjših osebnih računalnikov.

V osemdesetih so nato nastale prve implementacije internetnih protokolov za delovne postaje Xerox in osebne računalnike IBM. Nepričakovano se je izkazalo, da ti novi mikroračunalniki lahko uspešno poganjajo ustrezno strojno in programsko omrežno opremo. Še posebej pomembna za širjenje omrežja v raziskovalni skupnosti je bila vključitev internetnih protokolov v operacijski sistem Unix.

Prvotno je bilo število gostiteljev v medmrežju precej omejeno. Možno je bilo vzdrževati eno samo tabelo imen in naslovov (HOSTS.TXT). Zaradi povečanja obsega medmrežja pa je v osemdesetih prihajalo do vse večjih težav pri upravljanju. Veliko število neodvisnih omrežij in naprav v medmrežju so lahko upravljali le še s posebnim novim sistemom domenskih imen (DNS).

Medmrežni protokoli OSI/ISO

V Evropi so medtem izdatno podpirali razvoj alternativnega modela odprtega medmrežja Open systems interconnect (OSI), ki so ga leta 1978 predlagali v okviru mednarodne organizacije za standardizacijo (ISO). V Evropi so stavili nanj v skladu s strateško usmeritvijo k večji neodvisnosti od ZDA na področju računalništva in računalniških omrežji.

Sedem plastni model je temeljil na že obstoječih in mednarodno sprejetih protokolih x.25, ki so se uspešno uveljavili v javnih omrežjih za prenos podatkov. X.25 v modelu OSI/ISO predstavlja spodnje tri protokolne plasti, ki skrbijo za fizično in prenosno plat omrežnih povezav. Nad njimi so različne aplikacijske, uporabniške in storitvene plasti.

Evropski projekt odprtega medmrežja

K oblikovanju prihodnjega skupnega omrežnega modela je v osemdesetih pristopila večina evropskih raziskovalnih omrežij, ki so tvorila združenje evropskih raziskovalnih omrežij (RARE). V želji po uporabnih omrežnih rešitvah, predvsem na področju elektronske komunikacije, pa so istočasno iskali tudi druge praktične rešitve (DECnet, EUnet in Bitnet/EARN) in razvijali povsem specifične lastne rešitve (QZ Stockholm).

Model odprtega medmrežja OSI/ISO so uvajali v okviru vse-evropskega projekta Co-operation for open systems interconnection networking in Europe (COSINE). V začetnem obdobju projekta 1986-1988 so si sodelujoči prizadevali za standardizacijo in razvoj ustreznih omrežnih storitev. V zaključnem obdobju 1989-1992 pa so uvajali storitve in gradili namensko omrežno infrastrukturo International X.25 infrastructure (IXI) za povezavo evropskega raziskovalnega in javnega sektorja.

Sodelovanje Jugoslavije pri COSINE

Pri specifikaciji omrežja in razvoju storitev je pod vodstvom ekipe Inštituta Jožef Stefan sodelovala tudi Jugoslavija. K projektu COSINE so pristopili šele konec leta 1987. Priključila sta se še oba Računalniška centra Univerze v Ljubljani in Mariboru in Kemijski inštitut Boris Kidrič v Ljubljani. Sodelovali so tudi Sveučiliški računski centar na Univerzi v Zagrebu, Inštitut IRIS Energoinvest v Sarajevu in Univerza v Beogradu. Posredno sta sodelovali še Iskra Telematika in PTT Slovenija.

Na inštitutu so po želji PTT Slovenija izdelali študijo za razvoj storitev po modelu OSI/ISO v omrežju JUPAK, s tem namenom pa so prvič standardizirali tudi jugoslovanske znakovne tabele in jih registrirali pri ustrezni mednarodni organizaciji. Pomembni člani ekipe so Borka Jerman Blažič, Avgust Jauk, Marko Bonač, Denis Trček, Iztok Tvrdy, Mark Martinec.

Izdelali so načrt za Jugoslovansko univerzitetno omrežje (YUNET), ki naj bi obenem predstavljalo tudi temeljno infrastrukturo za Sistem znanstvenih in tehničnih informacij Jugoslavije (SZTIJ) in Knjižnični informacijski sistem (KIS). Domača ekipa je bila soočena z akutnim pomanjkanjem podpore. Niso uspeli zagotoviti rednega financiranja za pokrivanje članarine pri projektu, stroškov delovanja ekipe in nakup opreme. Ustrezne inštitucije niso pokazale zanimanja za načrt izgradnje namenske infrastrukture omrežja YUNET. Tudi prilagoditev in neposredno vključitev omrežja za prenos podatkov JUPAK v evropsko omrežje niso podprli vse do leta 1991.

Stanje omrežnih storitev pri nas pred 1989

Omrežne storitve so bile pri nas tako še vedno skoraj izključno omejene na domače DECnet omrežje SLON. Ustreznih povezav s tujino ni bilo. Nekateri posamezniki so dostopali do tujih storitev za elektronsko pošto, oglasne deske in podobno, vendar brez ustrezne mendarodne povezave JUPAK z visokimi stroški za klicno povezavo. Nekatere organizacije so uporabljale storitve Informacijskega centra v Ljubljani za dostop do tujih podatkovnih zbirk prek mednarodne povezave z Dunajem. Podobno storitev so po namestitvi DEC VAX 8800 uvedli tudi v Računalniškem centru Univerze v Mariboru.

Pri akademskih omrežjih v Evropi je bila v tem času že običajna hkratna uporaba različnih mednarodnih omrežij Bitnet, EUnet, Internet in COSINE. Pri nas so akademski uporabniki dostop do Bitnet prvič dobili konec leta 1988 s pomočjo Univerze v Beogradu in računalnika IBM na Zveznem zavodu za statistiko. Promet je potekal prek najete povezave do avstrijskega Lienza in nemškega raziskovalnega omrežja Deutsche Forschungsnetz (DFN). Dostop do EUnet so dobili skoraj istočasno prek državnega vozlišče na Fakulteti za elektrotehniko v Ljubljani in švicarskega raziskovalnega omrežja Switch. Omrežje EUNet je bilo prek vozlišča na Nizozemskem v tem času že povezano z ameriško medmrežno hrbtenico NSFnet.

Storitev elektronske pošte x.400

Do konca 1988 so v okviru projekta COSINE že standardizirali prve storitve za elektronsko pošto (x.400) in omrežni imenik (x.500), storitve za prenos in oddaljen dostop do datotek (FTAM), terminalske storitve (x.3,x.28,x.29), ter medmrežne povezave (x.75). Povezave strežnikov za pošto x.400 so potekale prek državnih vstopnih točk (WEP), ki so nato razdeljevale pošto po prejemnikih v posamezni državi.

Novembra 1989 so v Ljubljani s povezovalnim protokolom x.75 uspešno vzpostavili posredno mednarodno povezavo JUPAK z omrežjem IXI s hitrostjo 48 Kb/s in državno vstopno točko za storitev elektronske pošte po standardu x.400. Na Inštitutu Jožef Stefan so za ta namen kupili mikroprocesorski miniračunalnik DEC MicroVAX II z operacijskim sistemom Unix, ki je bil v omrežju SLON poznan pod nazivom Commie.

Opremo za elektronsko pošto x.400 so dobili od Kanadske univerze. Nanj so nato namestili tudi pretvornik za prehod na elektronsko pošto Bitnet/EARN, ter elektronsko pošto VMS mail, ki so jo uporabljali v domačem DECnet omrežju SLON. Ta prvi strežnik na inštitutu je omogočal le približno 100 poštnih naslovov.

Storitev so kmalu namestili tudi na računalniku DEC VAX 8800 v RCUM in računalnikih DEC VAX 8550 v RCU. Sledili so še centri v Zagrebu, Sarajevu in Beogradu. Prek teh strežnikov je bila elektronska pošta leta 1989 dostopna praktično vsem jugoslovanskim akademskim uporabnikom, vendar so jo najprej uporabljali predvsem v Sloveniji in na Hrvaškem. Po zaslugi pretvornikov so lahko komunicirali že z več milijoni uporabnikov po svetu. Elektronsko pošto x.400 je nato uvedla tudi PTT Slovenija.

Izvedbeni del projekta COSINE in YUNAC

V Ljubljani so ustanovili novo organizacijo Yugoslav network for academic community (YUNAC), ki je prevzela vse naloge za nadaljevanje kot so registracija in dodeljevanje elektronskih naslovov, vzdrževanje in posredovanje usmerjevalnih tabel, uvajanje novih omrežnih storitev, nakup in namestitev omrežne opreme, vzdrževanje povezav z drugimi omrežji, vzdrževanje elektronskega imenika uporabnikov, izdajanje priročnikov, ter zastopanje v organizaciji RARE. Prek YUNAC so na Univerzi Berkeley v ZDA registrirali vrhnjo domeno .YU, ki je takrat omgočila izmenjavo elektronske pošte tudi z omrežjem Internet. Po posebnih postopkih je pošta za domače uporabnike iz ZDA prihajala v Evropo prek povezave omrežja Bitnet, nato pa iz Pariza v Ljubljano po standardu x.400.

Članice projekta COSINE so leta 1989 že poskusno začele uporabljati medmrežno hrbtenico IXI s prenosno hitrostjo do 2 Mb/s in hitrostjo pristopnih povezav do 64 Kb/s. Prvo hitro povezavo so zgradili konec leta 1988 med Amsterdamom in Ženevo. V celoti so hrbtenico zgradili do leta 1992. Vzpostavili so tudi 4 satelitske povezave z ZDA in Japonsko. Uporabniki so bili predvsem iz akademskih, raziskovalnih, vladnih in drugih političnih vrst. Poleg članic RARE so v zaključni fazi pristopile še druge članice EARN/Bitnet, EUnet in HEPnet. Skupno je omrežje povezalo okrog 2500 organizacij oziroma 10.000 računalnikov v Evropi, milijon evropskih raziskovalcev in še vsaj trikrat toliko študentov iz evropskih univerz.

.. zbral in sestavil Miha Urh.

Več o tem

Naslednji članek v seriji Računalniška omrežja: Prve internetne povezave

Prejšnji članek v seriji Računalniška omrežja: Uporabniške omrežne tehnologije

Povezan članek v seriji Računalniška omrežja: Prva omrežja s paketnim preklapljanjem

Nekaj virov

Delo (09.12.1986, letnik 28, številka 285) (LINK) | Delo (06.10.1987, letnik 29, številka 232) (LINK) | Delo (11.01.1988, letnik 30, številka 7) (LINK) | Delo (22.06.1988, letnik 30, številka 144) (LINK) | Delo (08.07.1988, letnik 30, številka 157) (LINK) | Delo (18.01.1989, letnik 31, številka 13) (LINK) | Delo (18.05.1989, letnik 31, številka 113) (LINK) | Delo (06.09.1989, letnik 31, številka 206) (LINK) | Delo (11.10.1989, letnik 31, številka 236) (LINK) | Delo (23.11.1989, letnik 31, številka 272) (LINK) | Delo (31.01.1990, letnik 32, številka 25) (LINK) | Delo (21.03.1990, letnik 32, številka 67) (LINK) | Delo (23.01.1991, letnik 33, številka 18) (LINK) | Delo (20.03.1991, letnik 33, številka 66) (LINK) | Delo (18.11.1992, letnik 34, številka 267) (LINK) | Delo (25.11.1992, letnik 34, številka 273) (LINK) | Delo (16.12.1992, letnik 34, številka 291) (LINK)

Novice IJS (December 2011, številka 158) (LINK) | Tomaž Kalin, Borka Jerman-Blažič, Denis Trček, Rok Vidmar, et al: Informacijska družba 2011 (LINK) | Borka Jerman-Blažilč: Kako je Internet prišel v Slovenijo (LINK)