История разработки и развития маршрутизаторов и коммутаторов

В мире, где каждую секунду передаются миллиарды данных, маршрутизаторы и коммутаторы стоят в центре всех сетевых взаимодействий. Их история начинается в 1960-х, когда концепция сетевых технологий только начинала формироваться.

Интересный факт: Первые маршрутизаторы использовались для передачи сообщений, размер которых составлял всего несколько килобайт, это была революция. Современные маршрутизаторы способны обрабатывать терабайты данных каждую секунду.

Ранние годы (1960-1970): ARPANET и предшественники маршрутизаторов

История маршрутизаторов начинается с ARPANET, сети, разработанной для обмена данными между военными и научными учреждениями США. Первые попытки соединить компьютеры между собой привели к созданию протоколов, которые легли в основу сетевых технологий.

1969: Первые четыре узла ARPANET (Advanced Research Projects Agency Network) были установлены в Университете Калифорнии в Лос-Анджелесе (UCLA), Стэнфордском исследовательском институте (SRI), Калифорнийском университете в Санта-Барбаре (UCSB) и Университете штата Юта. Первое сообщение между двумя компьютерами было передано 29 октября 1969 года.

Но что же служило основой для маршрутизаторов? Параллельно с ARPANET разрабатывались другие технологии, такие как X.25 и Frame Relay. Эти протоколы стали прообразами маршрутизации, позволяя устройствам обмениваться данными по сети.

Рисунок 1 - ARPANET в 1971 году

Появление Ethernet (1970-е)

Середина 1970-х ознаменовалась появлением Ethernet, разработанного Робертом Меткалфом. Этот протокол радикально изменил представление о локальных сетях, сделав их более доступными и эффективными. Ethernet позволил множеству устройств соединяться в единую сеть, создавая основу для маршрутизаторов, которые впоследствии начали использоваться для передачи данных между различными сетями.

В стандарте первых версий (Ethernet v1.0 и Ethernet v2.0) указано, что в качестве передающей среды используется коаксиальный кабель, в дальнейшем появилась возможность использовать витую пару и оптический кабель.

Интересный факт: Ethernet был изначально разработан для соединения всего нескольких компьютеров в лаборатории Xerox. Сегодня эта технология используется в миллиардах устройств по всему миру.

Появление первых хабов и коммутаторов

С появлением первых локальных сетей (LAN) в 1970-х годах возникла необходимость создания оборудования для объединения компьютеров в единую сеть. Одним из первых устройств, использовавшихся для этого, стал сетевой концентратор (хаб). Хабы представляли собой простые устройства, которые служили для соединения нескольких компьютеров в одной сети. Они работали на физическом уровне модели OSI и передавали данные, не анализируя их содержимое, что зачастую приводило к большому числу коллизий в сети и снижению скорости передачи данных. Все устройства, подключенные к хабу, получали один и тот же трафик, что также снижало эффективность и безопасность передачи данных.

Рисунок 2 - Сетевой концентратор (Хаб)

Первые сетевые коммутаторы начали появляться в 1980-х годах как ответ на необходимость более продвинутого и управляемого соединения устройств. Коммутаторы функционируют на канальном уровне модели OSI и способны определять, какое устройство должно получать данные. Это позволило значительно сократить число коллизий и увеличить пропускную способность сети. В отличие от хабов, коммутаторы анализируют MAC-адреса входящих пакетов и направляют их только на нужный порт, что улучшает производительность и делает сети более масштабируемыми.

Как были изобретены первые маршрутизаторы (1970-е)

Первые маршрутизаторы появились благодаря необходимости соединения различных локальных сетей. Примером служит работа Винтона Серфа и Боба Канна над протоколом TCP/IP, который был представлен в 1974 году. Этот протокол стал фундаментом для маршрутизации данных, позволяя компьютерам передавать пакеты через сети с разными архитектурами.

Изначально передача данных между сетями представляла собой сложную задачу из-за несовместимости различных технологий, и требовалось устройство, способное адаптировать трафик между ними. Ранняя версия маршрутизаторов – это специализированные компьютеры, которые выполняли роль посредника, принимая решение о том, как и куда направить пакеты данных.

Дальнейшее развитие маршрутизаторов: основные вехи, новые возможности и рост TCP/IP (1980-е)

1980-е годы стали знаковыми для развития маршрутизаторов. С увеличением количества подключенных к интернету пользователей возникла необходимость в более сложных и мощных устройствах. Появление многоуровневой маршрутизации и сетевых протоколов сделало маршрутизаторы незаменимыми для обеспечения качества связи.

В это время также начали внедряться механизмы управления трафиком, которые позволяли маршрутизаторам более эффективно обрабатывать данные. Примечательно, что многие из этих технологий стали основой для современных маршрутизаторов.

Первая коммерческая реализация маршрутизатора произошла в 1986 году с выходом устройства от Cisco - модель: Cisco AGS (Advanced Gateway Server) был одним из первых маршрутизаторов, которые поддерживали несколько сетевых протоколов. Это устройство быстро стало стандартом для маршрутизации в крупных корпоративных сетях и помогло Cisco занять лидирующую позицию на рынке сетевого оборудования.

Рисунок 3 - Маршрутизатор Cisco AGS (Advanced Gateway Server)

Интересный факт: В 1980-е годы первый коммерческий маршрутизатор от Cisco стоил около 20000 долларов. Сегодня маршрутизаторы можно купить всего за несколько десятков долларов.

Маршрутизаторы в эпоху глобального интернета, внедрение OSPF и BGP (1990-е)

С 1990-х годов интернет стремительно развивался, и маршрутизаторы играли ключевую роль в этом процессе. Внедрение протоколов OSPF (Open Shortest Path First) и BGP (Border Gateway Protocol) стало важным этапом в развитии маршрутизации. Эти протоколы обеспечили более эффективное управление сетевыми маршрутами, позволив передавать данные на большие расстояния.

Интересный факт: Благодаря BGP интернет может функционировать даже при сбоях в отдельных частях сети. В 2008 году сбой в пакистанской системе маршрутизации временно нарушил доступ к YouTube для пользователей по всему миру, демонстрируя, насколько важны протоколы маршрутизации.

В 1998 году компания Juniper выпустила модель M40, которая изменила рынок маршрутизаторов. M40 поддерживала 40 Гбит/с трафика, что делало её одной из самых мощных моделей на рынке. Благодаря этой модели Juniper смог конкурировать с Cisco, которая тогда уже доминировала на рынке сетевого оборудования.

Серия Cisco 2500 была одной из самых популярных моделей маршрутизаторов в 1990-х. Эти устройства стали основой для сетей малого и среднего бизнеса. Они поддерживали разнообразные интерфейсы и были невероятно надежными, что сделало их фаворитом среди сетевых администраторов.

Современные тренды развития маршрутизаторов: внедрение SDN и виртуализация сетей (с 2000-х по настоящее время)

Современные маршрутизаторы продолжают эволюционировать, и главные направления их развития сегодня — это программно-определяемые сети (SDN) и виртуализация. SDN позволяет сетевым администраторам управлять трафиком более гибко и эффективно, а виртуализация сетей позволяет создавать изолированные сетевые среды, которые легко масштабируются.

Сейчас мы наблюдаем повсеместное внедрение маршрутизаторов, поддерживающих облачные технологии, которые позволяют организациям оптимизировать свои сети и снижать затраты.

Google разработал свою собственную модель маршрутизатора под названием JUPITER, чтобы справляться с огромными объемами данных в своих дата-центрах. Этот маршрутизатор способен поддерживать до 1 петабита данных в секунду, что позволяет Google обрабатывать информацию со скоростью, эквивалентной передаче 100 миллионов фильмов в HD-качестве в секунду.

Заключение

История маршрутизаторов — это история инноваций и изменений, которые сформировали наш современный цифровой мир. С каждым новым этапом развития маршрутизаторы становятся все более сложными и умными, обеспечивая надежную связь и быстрое передвижение данных.