Хроники ИТ-революции

Ещё в 1945 году в журнале Wireless World Артур Кларк (Sir Arthur Charles Clarke) опубликовал статью «Внеземные ретрансляторы» (Extra-Terrestrial Relays) о перспективных системах космической беспроводной связи. Его идея была осуществлена спустя почти двадцать лет, когда 14 февраля 1963 года США вывели на орбиту спутник «Syncom 3». На то время, грандиозное значение этих двух событий – геостационарных спутников и компьютерных сетей для человечества были далеко не очевидны.

Схема Артура Кларка глобальной связи и схема расположения некоторых спутников на геостационарной орбите (Arthur Clarke, 1945; ПСТ, 2014).

1962 год стал триумфом американского телевидения и космонавтики – предтеча будущей конвергенции Интернет и мобильной связи. 10 июля США выводят на орбиту спутник связи и телевидения «Telstar 1». Через 15 часов после запуска изображение американского флага развевающегося перед передающей станцией в Андовере передано в Англию, Францию и на американскую станцию в штате Нью-Джерси. Трансатлантическую пресс-конференцию через спутник провёл президент США Джон Кеннеди (John Fitzgerald Kennedy).

В 1967 году Ларри Робертс (Lawrence G.Roberts) предложил связать между собой компьютеры ARPA. Начинается работа над созданием первой интернет-сети ARPANet. Параллельно, в Англии Дональд Дэвис (Donald Watts Davies) разработал концепцию Сети, и добавил в неё существенную деталь – компьютерные узлы должны не только передавать данные, но и стать переводчиками для различных компьютерных систем и языков. Именно Дэвису принадлежит термин «пакет» для обозначения фрагментов файлов, пересылаемых раздельно.

26 июля 1968 года Ларри Робертс рассылает 140 фирмам США предложение принять участие в тендере на создание проекта компьютерной сети. Специалисты IBM, AT&T и других крупных компаний отказались от участия. Однако, в малоизвестной тогда компании Heart Bolt Beranek and Newman (BBN), занимающейся задачами акустики при выполнении строительных работ, берутся за решение задачи.

ARPANET 1971 года и Интернет 2005 года (отображена небольшая часть сетей класса «C»). Каждая линия соединяет два узла с IP-адресом. Её длина – временная задержка (пинг) между узлами, местоположению показано согласно RFC 1918. На 2013 год число используемых IP-адресов в мире составило около 1,3 миллиарда.

Через месяц BBN подготовили подробный проект, потратив на создание спецификаций около ста тысяч долларов. Их риск окупается. В августе ARPA делает заказ компании BBN на «Interface Message Processor» (IMP) для смешанных компьютерных сетей стоимостью в один миллион долларов. Между Калифорнийским университетом в Лос-Анджелесе (UCLA, University of California, Los Angeles), Стэндфордским исследовательским институтом (Stanford Research Institute), Калифорнийским университетом в Санта-Барбаре (University of California, Santa Barbara) и университетом штата Юта (Utah State University) прокладывается специальный кабель связи.

Группа специалистов Фрэнка Харта (Frank Hart) из BBN приступила к решению технических проблем по организации сети ARPANET. В короткий срок подготовлены основные сетевые программы и приспособлен к задачам проекта компьютер «Honeywell DDP-516». Этот компьютер был размером с холодильник, и весил почти полтонны, при стоимости в восемьдесят тысяч долларов. Объем его оперативной памяти составлял 12 килобайт. Созданные на его основе сетевые устройства получили название Interface Message Processor (IMP). Они были соединены линиями связи для передачи данных со скоростью 56 Кбит/с. Каждый IMP должен быть связан как минимум с двумя другими IMP. Тогда, при отказе одного из узлов или линии сообщения могли бы автоматически направляться по альтернативному маршруту.

30 августа 1969 года первый IMP отправлен в UCLA и спустя месяц к сети был подключен Университет Стэнфорда (Stanford University), удаленный от Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе на 520 километров. Начинаются первые испытания ARPANET. К 1 декабря 1969 года к ней подключаются университеты в Санта-Барбаре и Юте, ARPA оплатила BBN все работы, и представила новые субсидии.

Тем временем программист из компьютерной фирмы BBN, Рэй Томлинсон (Ray Samuel Tomlinson) разрабатывает систему электронной почты и предлагает использовать значок @. В октябре 1971 года Томлисон отправил с одного компьютера на другой послание «QWERTYUIOP» – простой набор клавиш верхней строки клавиатуры. До Томлинсона первую систему обмена текстовыми сообщениями создал Дуг Энгельбарт (Douglas Engelbart) из Стэнфорда, а Томлинсон придал ей вид почтового конверта с графами «куда», «кому» и самим текстом письма. Он также для удобства предложил завести на каждом компьютере виртуальный почтовый ящик, что и было реализовано в программе Send Message.

Знакомый вид электронная почта приобрела после доработки Лоуренсом Робертсом (Lawrence Roberts). В своей программе он предусмотрел просмотр списка писем, выборочное чтение, сохранение письма в отдельном файле, пересылку другому адресату и возможность автоматической подготовки ответа.

Оставался не решенным вопрос объединения сетей на общей платформе. Его смогли решить Роберт Кан (Robert Elliot Kahn) и Винтон Серф (Vinton Gray Cerf). В мае 1974 года они публикуют в специализированном журнале IEEE «Transaction Communications» статью «A Protocol for Packet Network Intercommunication» и предложили подключить к имеющимся сетям специальный компьютер, который служил бы отправителем, получателем и переводчиком данных. Стандарту программного обеспечения для межсетевой связи Кан и Серф дали название TCP (Transmission Control Protocol).

Протокол TCP разбивает пересылаемые данные на кодированные пакеты. Это позволяло в точке приёма правильно собирать исходное сообщение. Позже TCP был дополнен протоколом IP (Internet Protocol) и получил название ТСР/IP – сердце будущей Всемирной Сети. Протокол IP был необходим для того чтобы сообщение было получено точно в пункте назначения.

В октябре 1977 года предложения Серфа и Кана воплощаются в жизнь, а ARPANET объединяется с региональными сетями. Уже в ноябре была продемонстрирована работа сети из трех компьютерных подсетей. В 1973 году к этой сети через трансатлантический телефонный кабель подключились первые иностранные организации из Англии и Норвегии. С этого времени Интернет начал быстро расширяться, охватывая с каждым годом все новые и новые страны. В 1984 году Национальный научный фонд США (NSF) основал обширную межуниверситетскую сеть NSFNet (National Science Foundation Network). За один год к ней подключились около десяти тысяч компьютеров.

Однако те, кто желал пользоваться Сетью, должны были хорошо разбираться в компьютере и программном обеспечении. Пользователь образца 1990 года должен быть ученым, инженером или программистом – теми, кто в своей работе, так или иначе, использовал компьютерную технику. Обычно она имелась только на рабочем месте, а доступных в домашних условиях персональных компьютеров было немного. Сама скорость передачи данных была небольшой, а пользователь должен был точно знать, что он ищет и, где это может находиться в Сети.

Основные этапы становления Интернет, так как их обозначили сами отцы-основатели: Barry M. Leiner, Vinion G. Cerf, David D. Clark, Robert E. Kahn, Leonard Kieinrock, Daniel C. Lynch, Jon Postel, Lawrence G. Roberts, Stephen Wolff (1997).

Ситуация кардинально изменилась благодаря специалисту по компьютерам из Европейской организации по ядерным исследованиям (CERN) Тиму Бернерсу-Ли (Sir Timothy John Berners-Lee), который стал автором языка гипертекстовой разметки HTML. В 1989 году он предложил протокол World Wide Web (Web, WWW). Это был интерфейс обеспечивший работу приложений, работающий поверх Интернет, для получения данных в удобной для пользователя форме. Тем самым было положено начало формированию современной инфосферы Интернет.

Осенью 1990 года сотрудники CERN получили в пользование первый веб-сервер и веб-браузер, написанные Бернерс-Ли в среде NeXTStep. Эта разработка первоначально предназначалась для взаимодействия ученых-физиков работающих в различных странах. Собственно, последние, как и многие другие исследователи до и после означенных событий, уже имели электронную почту и доступ в базы данных по протоколам ftp и telnet.

В августе 1991 года Бернерс-Ли выкладывает своё программное обеспечение для WWW в Сеть. Однако только с появлением в 1993 году веб-браузера NCSA Mosaic Марка Андриссена (Marc Andreesen) любой пользователь Сети стал способен формировать её информационное содержание – инфосферу. Интернет стал публичным. К этому времени имелись магистральные кабельные линии связи, и были созданы два главных компонента эры мгновенных коммуникаций – система спутниковой связи и Глобальная компьютерная сеть.

Интересно, что и первая и вторая системы своим возникновением обязаны, в первую очередь, военным бюджетам. Тем не менее, у них было еще одно общее свойство – их жизнедеятельность и развитие обуславливалась работой больших коллективов специалистов. По-настоящему общедоступным для миллионов людей Интернет еще не был. Не хватало третьего элемента – персонального компьютера (ПК) с доступом в Глобальную сеть.

В 1981 году компания Osborne Computers выпустила первый портативный компьютер. Он весил одиннадцать килограммов при стоимости в 1795 долларов США. В том же году компания International Business Machines (IBM, Ай-Би-Эм) также занялась производством персональных компьютеров. Началась гонка на рынке ПК. Компания IBM выпускает на рынок собственный первый персональный компьютер IBM 5150 (Personal Computer, ПК) и решает не патентовать его BIOS (Basic input/output system). Благодаря этому появляются множество аппаратно и программно совместимых компьютерных клонов использовавших программное обеспечение IBM PC. Это сделало его промышленным стандартом, и привело к доминированию на рынке совместимых с IBM PC компьютеров и новых поколений игровых приставок. Главное, чем PC отличался от своих старших собратьев – больших ЭВМ, была цена и размеры.

Вот как описал эту ситуацию Билл Гейтс (William Henry Gates III): «С настоящими большими ЭВМ мы почти не имели дела. Когда я учился в школе, час работы на терминале с таким компьютером обходился примерно в 40 долларов – за эту сумму Вы получали лишь малую толику драгоценного внимания компьютера. Правда, и в то время можно было завести собственный компьютер. Если Вы могли раскошелиться на 18 тысяч долларов, пожалуйста – Digital Equipment Corporation выпускала PDP-8. Хотя эту модель и называли „мини-компьютером“, по нынешним стандартам, она была весьма громоздкой. Компьютер размещался на двухметровой стойке (площадь ее основания около половины квадратного метра), а весил 120 килограммов. Одно время такой компьютер стоял у нас в школе, и я часто вертелся вокруг него. PDP-8 вселял в нас надежду, что когда-нибудь собственные дешевые компьютеры появятся у миллионов людей, и с каждым годом эта вера во мне укреплялась. В годы моей юности одной из самых „горячих“ компьютерных фирм была Digital Equipment Corporation. Кен Олсон, основатель этой компании, был моим героем, почти Богом».

Первая IBM PC умещалась на письменном столе и стоила три тысячи долларов за модель с монохромным и шесть тысяч с цветным дисплеем. За первый год было продано 136 тысяч PC и журнал «Time» назвал этот компьютер «Человек 1981 года». Издатель журнала Джон Меер на церемонии вручения награды (1982) объяснил это так: «К награде за 1981 год могут быть представлены несколько кандидатов – людей, но вклад ни одного из них не сможет сравниться с появлением общедоступного компьютера».

В 1983 году компания Compaq Computer представила свой вариант IBM-совместимого ПК, а спустя год компания Apple выпускает «Lisa» – один из первых микрокомпьютеров с графическим пользовательским интерфейсом. Он был снабжен мышью, которая позволяла управлять всплывающими меню и открывать новые графические окна при стоимости около десяти тысяч долларов. Через год компания Apple выпустила «Macintosh», свой первый коммерчески успешный ПК, снабженный мышью и графическим пользовательским интерфейсом. В основе «Macintosh» лежали те же основные комплектующие, что и у «Lisa», но он стоил значительно меньше – 2,5 тысячи долларов.

Тем самым созданы все технические предпосылки для эры мгновенных коммуникаций, но оставались детали и весьма существенные. Для того чтобы Интернет и глобальные телекоммуникации «пошли в народ», необходимо было создать удобный рядовому пользователю графический интерфейс. Счастливое стечение двух обстоятельств к началу 90-х годов прошлого века помогло решить и этот вопрос.

В 1990 году с выходом Windows 3.0 началась эпоха IBM совместимых персональных компьютеров с графическим интерфейсом и мышью. В 1993 году Марко Андреесен (Marc Andreessen), работавший в Университете штата Иллинойс (Illinois State University), написал программу графического сетевого браузера NCSA Mosaic под операционную систему Microsoft Windows с графическим интерфейсом пользователя. А за год до этого появляется Windows for Workgroups версии 3.1. В этой программе интегрировались функции, для обслуживания сетевых пользователей и рабочих групп. Они включали доставку электронной почты, планирование групповых встреч и календарное планирование, совместное использование файлов и принтеров.

Основные этапы становления публичного Интернет и число его пользователей в мире.

Windows for Workgroups явилась предвестником бума локальных компьютерных сетей. Он последовал сразу после выхода на рынок программы Windows 95. Она имела встроенный набор протоколов TCP/IP, утилиту Dial-Up Networking и допускала использование длинных имен файлов. Электронно-вычислительные машины (ЭВМ) превратилась из вычислительного средства, с которым могли общаться только через представителей узкой профессиональной касты – программистов, в простой и понятный большинству инструмент.

Четвертый элемент нового времени явился в виде сотовой связи, ставшей народным средством интернет-коммуникации. Еще немного времени назад сотовые сети первого поколения позволяли передавать только голос, и они были аналоговыми. Затем появились цифровые сотовые системы второго поколения. Они позволили расширить перечень неголосовых услуг, а в варианте 2,5G использовать надстройку над технологией мобильной связи GSM – GPRS (General Packet Radio Service) для пакетной передачи, позволившей производить обмен данными с другими устройствами в сети GSM с внешними сетями и Интернет.

Благодаря увеличению мощности процессоров мобильный телефон приобрел новое качество, став фотоаппаратом, видеокамерой, записной книжкой, радиоприёмником, игровым устройством и средством доступа в Интернет. Третье поколение связано с появлением нового класса мобильных устройств – коммуникаторов, смартфонов и планшетов, сочетающих в себе возможности сотового телефона и компьютера. Сенсорные экраны с дружественным пользователю интерфейсом позволили иметь те же возможности как у обычных ПК, но имели неоценимое в современной жизни качество – мобильность и возможность использования Интернет, геонавигацию и др.

Число подписчиков сотовой связи и доля интернет-пользователей на сто человек в мире. Резкий рост абонентской базы происходит с появлением в 2003—2010 годах технологии 3G, позволявшей использовать Интернет с мобильных устройств электросвязи (Каррыев, 2015).

Успеху нового класса мобильных устройств способствовал переход от первого поколения аналоговых сотовых сетей в 1970-х годах (1G) к сетям с цифровой передачей (2G) в 1991 году, затем стандарта 3G (Third generation) в 2000-х годах и, наконец, сетям 4G в 2010 году. Они позволили осуществлять передачу данных со скоростью более 100 Мбит/с. По темпам внедрения стандарты 3G и 4G опередили все технологии существовавшие до них. Менее чем за пятнадцать лет было осуществлено около трех миллиардов подключений и к 2020 году, как ожидается, они превысят цифру в восемь миллиардов.

Сети 4G позволяют осуществлять передачу данных в 12000 раз быстрее, чем сети 2G, а расходы на них сокращаются одновременно с уменьшением стоимости персональных устройств. В 2015 году в Англии приступили к эксплуатации сотовой связи следующего поколения – 5G. Этот телекоммуникационный стандарт связи, прежде всего, необходим для развития интернет-вещей. Это умные телевизоры, различная бытовая техника и датчики, промышленные системы управления и автомашины, которые будут управляться без человека. Всё это потребует внедрения новых систем связи и стимулирует наукоёмкое производство.

Появление веб-радиовещания и веб-телевидения стало еще одной вехой в истории Интернет, превратившее компьютерные сети в мощный инструмент воздействия на социальные процессы. Как верно отметил Маршалл Мак-Люэн (Herbert Marshall McLuhan) – копировальные машины позволили каждому стать издателем (1964). Интернет же сделал возможным каждому пользователю стать гражданским журналистом.

В 1993 году Карл Маламуд (Carl Malamud) основал некоммерческую общественную исследовательскую корпорацию The Internet Multicasting Service (мультивещaтельные интернет-сервисы) которая 1 апреля запустила проект «Internet Talk Radio» (разговорное интернет-радио). Любой желающий по адресу ftp-сервера мог загрузить к себе на компьютер аудиозаписи радиопрограмм проекта.

Благодаря новым инструментам массовой коммуникации – веб-сайтам и веб-вещанию (Web pages и Web Broadcasting) инфосфера Интернет начала стремительно расширяться. К началу нового века интернет-технологии и глобальные телекоммуникационные сети сделали возможным каждому, в близком к реальному масштабу времени, передавать, получать, обрабатывать, и транслировать на весь мир информацию.

В 1995 году образован портал Classmates.com – прообраз современных социальных сетей. Этот проект оказался настолько успешным, что в начале нового века стал феноменом возникновения нового типа массовой коммуникации. В 2003 – 2004 годах возникают быстро растущие социальные сети Facebook, LinkedIn и MySpace. Следом за ними по всему миру создаются всё новые соцсети, объединяющие по интересам и убеждениями миллиарды людей на планете.

Взамен фиксированной телефонии, традиционным радио и телевидения, новые цифровые технологии предложили интерактивность и возможность почти мгновенного обмена разнообразными данными как между людьми, так отдельного человека с обществом. Тем самым был определен новый этап в развитии человечества. Интернет превратился из среды, в которой искали какие-либо сведения или производили обмен ими, в массовую коммуникацию, которая начала использоваться для общения, доступа к аудио и видеоматериалам, развлечениям и играм.

Принципиальным стало то, что с этого времени «телега была поставлена впереди лошади». Инструменты социальных сетей привели к необходимости взрывного роста пропускной способности телекоммуникаций. Это было вызвано необходимостью в режиме реального времени обеспечивать доступ пользователей к обновлениям своего статуса и их мгновенное распространение по соцсетям. С другой стороны геолокализация поставила технические задачи по оперативному определению, обнародованию и распространению сведений о положении пользователя в пространстве и времени.

Произошла смена парадигмы – уже не технология электросвязи формировала потребность, а запрос миллиардов интернет-пользователей требовал всё новых технических и программных решений в области вычислительной техники, систем передачи и хранения данных.

В 2000 году 86% вычислений приходилось на долю персональных компьютеров, а спустя семь лет 25% вычислений было сделано игровыми приставками. В 2007 году доля подвижных средств связи в мировой вычислительной мощности составляла около 6%. К 2000 году их доля многократно увеличилась и начала расти быстрыми темпами. Уже к 2015 году 60% мирового интернет – трафика генерировалось мобильными устройствами (смартфонами и планшетами).

Мобильность и возможность использования пространственных данных до недавнего времени были элитарной привилегией институтов власти и наиболее обеспеченных слоев общества. С наступлением мобильного века данные и глобальные системы коммуникации оказались доступны почти всем социальным слоям мирового сообщества, исключая только тех, у кого в силу жизненной ситуации нет возможности или необходимости ими пользоваться. К началу нового века в промышленно развитых государствах компьютеризация охватила все сферы жизнедеятельности.

Коммуникации стали базироваться на цифровых способах передачи и хранения данных. Этот этап характеризуется прорывами во всех типах коммуникаций, конвергенцией средств масс-медиа с Интернет. Формированием качественно новой парадигмы – многомерного взаимодействия людей в среде социальных сетей. С 2010 года Интернет превращается в Глобальную социальную сеть, в которой наработанные в соцсетях инструменты взаимодействия пользователей приобретают черты общих стандартов.

Рост скорости передачи данных и удешевление стоимости трафика. Переход от стандартов 2G к 4G привёл к увеличению скорости передачи данных при одновременном удешевлении сетевого трафика (Каррыев, 2015).

В 2003 году на Земле проживало около 6,3 миллиарда человек, а в Интернет было подключено 500 миллионов устройств. В 2010 году в результате стремительного распространения смартфонов и планшетных компьютеров количество подключенных устройств увеличилось до 12,5 миллиардов, тогда как население Земли составило 6,8 миллиарда человек. К середине 2013 года число людей использующих Интернет с помощью различных устройств превысило 2,5 миллиарда. По прогнозу Национального Научного Фонда США (National Science Foundation) к 2020 году число пользователей Интернет возрастет до пяти миллиардов.

В 2014 году в мире было произведено 250 миллиардов (250x10

) транзисторов – т.е. каждую секунду производилось по восемь триллионов полупроводниковых элементов. Это в 25 раз больше количества звезд в Млечном Пути, и в 75 раз больше числа известных галактик во Вселенной. Несмотря на все политические и экономические перипетии на 4—6% в год растут продажи электронных устройств в мире (персональных компьютеров, планшетов и мобильных телефонов). Одновременно увеличивается скорость интернет-соединений.

Закон Якоба Нильсена (Jakob Nielsen) гласит, что скорость интернет-соединения непрерывно увеличивается. С каждым годом растёт скорость передачи данных в Глобальной сети по различным каналам связи. Это позволяет все больше переносить хранение своих данных в т.н. «облака» – специально устроенные хранилища данных коллективного пользования.

В ежегодном докладе «Global Cloud Index (2013 – 2018)» компания Cisco указывает на стабильный рост облачного трафика, облачных задач и облачного хранения данных, при этом частные облака будут обгонять облака публичные. Как ожидается, к 2018 году домашний доступ в Интернет будет иметь половина из прогнозируемых 7,6 миллиардов жителей планеты. При этом более 50% из них начнут использовать персональные облачные хранилища данных.

Показателем роста компьютерных сетей является их доля в мировом энергопотреблении. По данным Национальной лаборатории Лоренса Университета Беркли (Lawrence Berkeley national laboratory) количество потребляемой Интернет электроэнергии в период с 2000 по 2006 год удвоилось, составив около 2% от мирового потребления электроэнергии (30 млрд. Вт.). При этом энергопотребление Глобальной сети ежегодно увеличиваются в среднем на 10%.