О краткой истории некоммерческих компьютерных сетей в России

Кузьминский М.Б.

Аннотация

В статье рассмотрена история построения после снятия COCOM-ограничений в РФ некоммерческих компьютерных сетей, в т. ч. отечественной компоненты общеевропейской сети EARN для образовательных и научно-исследовательских организаций, а также первоначально связанной с ней TCP/IP-cети FREEnet. В качестве основных узлов EARN в России применялись отечественные компьютеры ЕС ЭВМ с использованием их операционных систем. Продемонстрированы примеры некоторых типичных для истории России решений в данной компьютерно-телекоммуникационной области.

Ключевые слова – компьютерные сети, EARN, NJE, FREEnet.

I. Введение

Настоящая статья посвящена истории исследовательских компьютерных сетей в России в 90-е годы XX века, когда в этой области в РФ происходили огромные изменения. Это было связано во многом со внедрением в РФ общемирового сетевого доступа. Аналогичные очень быстрые изменения в области вычислительной техники и телекоммуникаций в мире происходили в 80-е и 90-е годы XX века, и поэтому речь пойдет и о них. Но в основном в статье обсуждается российская часть EARN (European Acaqdemic Research Network), соответственно это тесно связано и с историей EARN. История европейских исследовательских сетей в целом подробно изложена в работе [1].

До 80-х годов было характерно применение относительно небольшого числа ЭВМ, при этом в СССР, а затем и в СНГ, лидерами были ЕС ЭВМ [2], аналоги мэйнфреймов IBM S/360 и S/370. Если ранее столь большой тяги к широкому применению компьютерных сетей не проявлялось, то в продвинутом мире науки и высшего образования в 80-е годы сети стали весьма актуальными. Это связано в т.ч. и с тем, что в данной области коммуникации не имеют существенных ограничений и ясно способствуют прогрессу всех.

В 80-x годах такой сетью для науки и высшего образования в США стала BITNET (сначала расшифровываемый «Because It's There Network», а затем стал «Because It's Time Network») [3,4], а в Европе – ее технический аналог EARN («European Academic and Research Network») [5,6]. BITNET/EARN имели шлюзы с большим количеством других сетей, но это здесь не рассматривается. СССР, а затем страны СНГ, были закрыты ограничениями COCOM. Когда эти ограничения были сняты, РФ также подсоединилась к работе в EARN [7], чему способствовала позиция президента EARN Фродо Грейзена на интеграцию с этой сетью стран Восточной Европы.

Между тем в [5] пришли к выводу, что в Интернете крайне мало материалов о EARN, хотя EARN сыграла ключевую роль в развитии компьютерных сетей и Интернет в Европе и за ее пределами между 1983 и 1994 годами.

II. Об истории EARN в России и Европе в целом, и перехода на TCP/IP на примере некоммерческой сети FREEnet

BITNET/EARN базировались на технологии 5-уровневой NJE (Network Job Entry)-сети узлов, созданной фирмой IBM для своих мейнфреймов. NJE применяется и на современных мейнфреймах IBM c z/OS. На нижнем канальном уровне могут использоваться, в частности, протоколы BSC (Binary Synchronous Communications) и SNA (Systems Network Architecture). Пара соединенных по протоколу BSC узла работают синхронизованно, а протокол SNA является асинхронным – каждый из пары соединенных по SNA пары узлов работает одновременно для отправки и получения. BSC является полудуплексным, а SNA -полнодуплексным, и, кроме того, приводит к меньшему количеству ошибок передачи. Несколько позднее IBM обеспечила возможности работы NJE поверх TCP/IP. Описание сети NJE см., например, в http://publibz.boulder.ibm.com/epubs/pdf/has2y200.pdf. Верхний уровень NJE относится к работе с заданиями.

Если сформулировать в наиболее общем виде, в EARN применялась технология «сохранить и переслать» (store-and-forward). В такой сети информация от источника к получателю отправляется сначала на промежуточный узел, где она хранится и отправляется как можно скорее следующему узлу на пути к его конечному пункту назначения. Промежуточный узел проверяет целостность сообщения перед его пересылкой. Каждый раз, когда промежуточный узел подтверждает получение данных, исходный узел удаляет их [8].

Вообще надо отметить, что традиционная для мейнфреймов IBM, в т.ч. в MVS (а теперь в z/OS) обработка пакетных заданий была позднее реализована в UNIX/Linux, а возможности удаленной обработки пакетных заданий в BITNET/EARN теперь проявились в GRID-технологии. Одним из основных используемых в EARN сервисов была электронная почта. Среди других сервисов в ЕARN следует здесь отметить NETSERV (в первую очередь – файловый сервер) и LISTSERV (систему для списков рассылки по электронной почте). LISTSERV работал исключительно через электронную почту. А в настоящее время продолжает развиваться уже коммерческое программное обеспечение LISTSERV, основывавшееся на использовавшемся в BITNET/EARN. Новейшая версия LISTSERV предоставляет интегрированный список адресов электронной почты, Web-сервис и связь с базой данных. Краткая история LISTSERV и образования коммерческого программного продукта изложена в [9]. Социальная история BITNET и LISTSERV рассмотрена в [10].

В целом два последних десятилетия двадцатого века в мире отличались быстрой эволюцией в областях вычислительной техники и телекоммуникаций. При этом было совершенно неясно, пойдет ли дальнейшее развитие сетей c базированием на TCP/IP, или будет основано на применении предлагаемой 7-уровневой стандартной модели OSI (см., например, [1]).

В рассматриваемый период скорость работы каналов в компьютерных сетях поднялись на несколько порядков [1] по сравнению с «традиционной» 9,6 Кбит/с [11], которая была максимально доступной в период применения EАRN в РФ. На физическом уровне сетевая магистраль изначально состояла из набора выделенных телефонных цепей, соединенных парами синхронных модемов со скоростью от 1,2 до 9,6 Кбит/с. Первоначально трафик между EARN и BITNET в США передавался по одной линии 4,8 Кбит/с, а затем в течение некоторого времени – по одной линии 9,6 Кбит/с [5].

В РФ EARN стала использоваться в начале 90-х годов в период распада СССР на страны СНГ. Когда в 1991 году мы подсоединили к EARN наш узел SUEARN2 в Москве в Институте органической химии (ИОХ) РАН, мы думали, что подсоединяем СНГ. Имена некоторых узлов на основе часто применяемого в EARN подхода начинались с SU или RU (см. Табл.1). Но Белоруссия, Украина и Азербайджан подсоединялись к EARN независимо.

Таблица 1. Российские узлы EARN (1993 год).

Всего в РФ стали работать 12 узлов EARN, больше половины из которых работали в институтах РАН, а четверть – в ВУЗах. Кроме представлявшихся тогда весьма естественными в РФ для подсоединения в EARN узлов Института космических исследований РАН или Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ), имеющего тесные контакты с ЦЕРН (одной из «основ» EARN [12]), можно отметить и Центральный экономико-математический институт РАН. Четверть узлов EARN в РФ были в институтах РАН, работающих в области химии, или отчасти близких к ней.

Тогда для России для химии это было не так естественно, хотя вычислительная химия, в т.ч. и квантовая химия, давно известны вобласти высокопроизводительных вычислений, а в настоящее время стали одной из самых ведущих в этой области. А инициатором подсоединения РФ к EARN стал д.х.н. Мендкович А.С., зав. лабораторией компьютерных исследований в ИОХ РАН. Известно, что ЕС ЭВМ в РФ часто отличались не очень высокой надежностью работы. Хотя ИОХ РАН располагал хорошей инженерной поддержкой, дающей высокую надежность, нами была специально приобретена IBM 4381 R14 для работы в качестве международного узла связи в EARN. В результате более слабым звеном становились линии связи.

Первоначально в работающей на базе NJE сети EARN больше всего было, естественно, узлов на мейнфреймах IBM с ОС VM/370, где на подсистеме RSCS (Remote Spooling Communications Subsystem) и стала исходно применяться NJE. NJE поддерживалась и в ОС IBM MVS.

Крайне быстро была реализована и возможность работы с NJE на многих других типах компьютеров в других ОС. Но уже к концу 80-х годов EARN выросла на порядок, и большинство узлов EARN/BITNET работало с ОС VMS на DEC VAX. Это в некоторой степени совпадало со снижением использования мэйнфреймов для академического и исследовательского мира [8].

В РФ в эти времена продолжали господствовать ЕС ЭВМ [2], аналог мейнфреймов IBM. Соответственно российские узлы EARN работали в основном с CВМ/RSCS (СВМ – система виртуальных машин [13], разработанный НИЦЭВТ аналог IBM VM). Кроме того, 2 из 12 российских узлов EARN работали в операционной системе МВС [2] (аналоге MVS от IBM) c компонентой JES2, поддерживающей NJE (в мире MVS использовалась в EARN в 1991 г. в 5% узлов [8]). МВС использовалась и в международном узле EARN в РФ (SUEARN2 в ИОХ РАН), что было вызвано ориентацией в нем на высокопроизводительные вычисления, а применение гипероперационной системы СВМ предполагалось излишним, способствующим потенциальному уменьшению производительности.

В 1991 году узел SUEARN2 был связан международной линией с узлом DKEARN в Дании, а затем – линией с узлом PLEARN в Польше. Обе линии работали на скорости 9,6 Кбит/с по полудуплексному протоколу BSC. Далее мы планировали переключиться на работу по более эффективным протоколам SNA (что давало бы возможность работать и поверх TCP/IP, по т.н. протоколу BITNETII [14]), и на линию связи 12,8 Кбит/с.

Узел SUYARS в ЯрГУ, напрямую связанный с SUEARN2, работал с СВМ, и там поддерживались сервисы EARN, не доступные в SUEARN2 – LISTSERV и NETSERV. LISTSERV поддерживался также в Институте космических исследований РАН на узле IKI3. Нужно сказать, что не все узлы в РФ были связаны через выделенную телефонную линию. Например, в Московском энергетическом институте узел SUMPEI1 был напрямую связан с SUEARN2 по телефонной линии, а SUMPEI2 – подсоединен к SUMPEI1 инфракрасной оптической линией связи [15]. Доступные в РФ модемы ЕС-группы работали на скоростях до 4,8 Кбит/с, что было типично для применявшимся в РФ линий связи. А линии связи российских узлов EARN работали на скоростях от 2,4 до 9,6 Кбит/с.

Для телекоммуникационной работы в СНГ для использования EARN было оборудование не только из ЕС-группы. Так, в Белоруссии фирма "Компьютеры и информатика" выпускала платы ПК для эмуляции протоколов BSC и SDLC (второго уровня для SNA). А в ОИЯИ разработали аппаратуру для работы ПК через Ethernet c мейнфреймами.

В начале 90-х годов статистика трафика международных узлов EARN/BITNET включала не только США, страны Западной и Восточной Европы, но и большой ряд стран в Азии, Северной Африке и Южной Америке, а также Канаду [11]. Так что ясно, что EARN/BITNET была очень широкой международной сетью. В России EARN прожил недолгую жизнь, и используемый ею в РФ трафик был еще не таким большим. Однако переходящий через SUEARN2 трафик был больше, чем, например, через международные узлы в Канаде или Индии [11].

Здесь следует особенно отметить, что EARN позволяла поддерживать доступный сервис при условиях низких пропускных способностей доступных в мире линий связи, и была специально ориентирована на оптимальную поддержку трафика в таких условиях [14]. Это обеспечивалось при статической маршрутизации в NJE. Линии связи в те времена были весьма дорогими, и надо особо отметить финансовую поддержку EARN со стороны IBM и DEC [1]. Работа EARN в России финансово поддерживалась со стороны РАН. После перехода всего мира на Интернет EARN преобразовалась в трансевропейскую ассоциацию научных и образовательных сетей TERENA, которая в 2015 году перешла в GEANT-европейскую коллаборацию электронной инфраструктуры и сервисов для исследования и образования (https://www.geant.org). РФ в этих преобразованиях не участвовала, и аналогичные организации не образовывала.

В России в 1991 г. в ИОХ РАН была создана российская некоммерческая компьютерная сеть FREEnet (For Research Engineering Education network), ориентированная на науку и образование, и работающая поверх TCP/IP [7,17]. Поскольку COCOM-ограничения тогда еще не разрешали подключения поверх IP к зарубежным сетям, для связи с ними тогда применялся шлюз на базе микроVAX-компьютера с VMS, дававший возможность работы с NJE. Это давало доступ к системе электронной почты. FREEnet обеспечивала сначала также работу с X.25-протоколом, в т.ч. для доступа к известным в науке базам данных STN International, и диалоговую работу по UUCP. После снятия COCOM-ограничения для IP в 1992 году FREEnet использовала сначала коммутируемый канал связи с датской национальной университетской сетью UNI-C, а с 1993 года – канал тональной частотыс пропускной способностью 19,2 Кбит/с с Варшавой (c транзитной сетью NASK). Cкорости используемых линий связи быстро росли, в 1996 г. международная линия связи была уже цифровой на 256 Кбит/с (с DTAG в Мюнхене). Через FREEnet осуществлялся доступ в глобальный Интернет национальных научно-образовательных сетей Республики Беларусь, Украины и Азербайджана.

В опорной сети FREEnet давно стал использоваться IPv6; FREEnet создал точки межсетевого обмена с MSK-6IX (национальной системой обмена межсетевым трафиком по протоколу IPv6, созданной FREEnet совместно РосНИИРОС). FREEnet является оператором опорных узлов телекоммуникационной сети РАН-МГУ. В области сетевых сервисов работы во FREEnet были сосредоточены, в частности, на совершенствовании и внедрении систем сетевых видеоконференций (см., например, [18]). В работе сотрудники FREEnet получали помощь из грантов РФФИ и Миннауки РФ, а некоторым региональным сетям FREEnet была оказана поддержка из фонда Сороса. Поскольку современные сети TCP/IP работают в коммерческом плане, специалистами FREEnet позднее была также создана компания FREEnet GROUP, обеспечивающая доступ не только государственным научным организациям, ВУЗам, учреждениям культуры и здравоохранения, но и коммерческим предприятиям.

Надо сказать, что все Интернет-сети в России через какое-то время становились на коммерческое направление. В настоящей работе не рассматриваются другие ставшими базовыми для Интернета в России компьтерные сети, в т.ч. ориентированная исходно на работу научных организаций RELCOM, созданная на основе Института атомной энергии им. И. В. Курчатова в Москве, поскольку они очень быстро переключились на коммерческое функционирование в качестве Интернет-провайдера.

III. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В целом ясно, что EARN оказала большое влияние на создание Интернет-сетей в Европе, и способствовала интеграции компьютерных сетей в РФ. История становится наукой, когда она дает закономерности. У нас в России история про наши некоммерческие сети (и вообще использовавшуюся там вычислительную технику) показывает типичные вообще для страны проявления, когда при смене основного направления предыдущее вообще уничтожается, хотя могло быть целесообразнее оставлено, может и в ограниченном объеме. Это относится даже к политике. В нашем случае можно указать на то, что EARN в Европе, в отличие от РФ, не погиб, а перешел на TERENA и затем GEANT. А применявшиеся в российских узлах EARN ЕС ЭВМ прекратили свое развитие, и разработки в НИЦЭВТ новых высокопроизводительных ЭВМ были завершены. Для сравнения, новые высокопроизводительные мейнфреймы IBM выпускает до сих пор, и они используются в 44 из 50 крупнейших банков, 8 из 10 крупнейших страховых компаний, 4 из 5 крупнейших авиакомпаний и 8 из 10 ведущих телекоммуникационных компаний (https://www.ibm.com/partnerworld/systems/z/ibm-z).

Список литературы

1. Olivier Martin The “hidden” Prehistory of European Research Networking (2012)http://ictconsulting.ch/reports/european-research-internet-history.pdf

2. Ломов Ю. С. История создания старших моделей ЕС ЭВМ //История отечественнойэлектронной вычислительной техники, https://eser-ddr.de/documents/Lomov_Ju.S._it_history_3.pdf

3. Fuchs I. H. BITNET--Because It's Time //Perspectives in Computing. – 1983. – Т. 3. – №.1. – С. 16-27

4. Oberst D.J., Smith S.B. BITNET: Past, Present, and Future //Educom Bulletin. – 1986. – Т. 21. – №. 2. – С. 10-17.

5. https://earn-history.net/

6. Мендкович А.С., EARN-неккоммерческая компьютерная сеть, Вестник РАН, т.62, №9, с.606-610 (1992)

7. Kuzminsky M., Mendkovich A. Non-commercial computer networking in Russia //IEEE Transactions on professional communication. – 1994. – Т. 37. – №. 2. – С. 70-72. DOI: 10.1109/47.291570

8. https://earn-history.net/the-network-layer/

9. http://www.lsoft.com/products/listserv-history.asp

10. Grier D.A., Campbell M. A social history of Bitnet and Listserv, 1985-1991 //IEEE Annals of the History of Computing. – 2000. – Т. 22. – №. 2. – С. 32-41.

11. Annual Report 1993-1994 EARN, 1994.

12. Lord D. David Lorde on the European Academic Research Network (EARN) //Computer Compacts. – 1986. – Т. 4. – №. 2-3. – С. 67-69.

13. Пржиялковский В.В. Операционные системы ЕС ЭВМ (Обзор), https://www.eser-ddr.de/documents/OS_ESER_Ueberblick_2.pdf

Об авторе: Михаил Борисович Кузьминский
Институт органической химии им. Н.Д. Зелинского РАН, Москва, Россия, kus@free.net

Материалы международной конференции Sorucom 2020
Помещена в музей с разрешения автора 29 декабря 2021