Использование сетей в различных сферах жизни

ЛЕКЦИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СЕТЕЙ В РАЗЛИЧНЫХ СФЕРАХ ЖИЗНИ Рисование своей концепции сети интернет. Использование сетей в повседневной жизни. Технология прошлого и настоящего. Глобальное сообщество. Сети различных масштабов. Клиенты и серверы. Одноранговые сети. 1 ВВЕДЕНИЕ Сейчас мы наблюдаем переломный момент в использовании технологий, расширяющих наши возможности общения. Скорость глобализации Интернета превзошла все ожидания. Способы социального, коммерческого, политического и личного взаимодействия очень быстро меняются, стремясь не отставать от темпов эволюции этой глобальной сети. На следующей стадии разработчики новых технологий будут использовать Интернет в качестве начальной точки для создания новых продуктов и услуг, разработанных специально с учётом возможностей сети. Поскольку разработчики расширяют пределы достижимого, возможности взаимно подключённых сетей, образующих Интернет, будут играть всё возрастающую роль в достижении успеха этих проектов. В этой лекции представлена платформа сетей передачи данных, от которой в большой степени зависят наши социальные и деловые отношения. Этот материал закладывает основу для изучения сервисов, технологий и проблем, с которыми сталкиваются специалисты по сетям при проектировании, реализации и поддержке современных сетей. 2 1 РИСОВАНИЕ СВОЕЙ КОНЦЕПЦИИ СЕТИ ИНТЕРНЕТ Представляем новый компонент учебной программы — моделирующие упражнения! Вы найдёте их в начале и в конце каждой главы. Некоторые упражнения можно выполнять индивидуально (дома или в классе), а для выполнения других потребуется взаимодействие между участниками группы или учебного сообщества. Ваш преподаватель будет помогать вам извлекать максимум пользы от этих вводных упражнений. Упражнения позволят лучше усваивать учебный материал, предоставляя возможность визуализировать некоторые абстрактные понятия, которые будут рассматриваться в этом курсе. Будьте изобретательны и получайте удовольствие от выполнения упражнений! Вот ваше первое задание по моделированию: нарисуйте схематическую карту сети Интернет. Графическое отображение вашей концепции сети Интернет Сети состоят из множества различных компонентов. В этом задании вам необходимо представить способ интернетподключения, который позволяет вам взаимодействовать с другими пользователями, компаниями и ресурсами на регулярной основе. Поразмыслив и составив схему топологии сети в своем доме или в учебном заведении, вы можете увидеть Интернет совсем не таким, каким он вам казался прежде. Исходные данные/сценарий. Нарисуйте схематическую карту сети Интернет и сделайте соответствующие отметки, исходя из того, какой вы видите её сегодня. Укажите местонахождение своего дома или учебного заведения, используемые кабели, оборудование, устройства и т.д. В схему можно включить следующие элементы: − устройства или оборудование; 3 − средства передачи данных (кабели); − адреса или имена каналов передачи; − источники и получатели данных; − интернет-провайдеры. По завершении сохраните бумажную копию составленной схемы – она потребуется вам в конце главы. Если работа была выполнена в электронном виде, сохраните ее на сервере в папке, указанной преподавателем. Будьте готовы продемонстрировать результаты своей работы и обсудить их с учащимися. Примеры, которые помогут вам на начальном этапе, можно найти по адресу: http://www.kk.org/internet-mapping/. Необходимые ресурсы. Доступ к Интернету Бумага, карандаши или ручки (если вы готовите бумажную версию) Вопросы на закрепление: 1) вы ознакомились с рисунками одногруппников. Скажите, изображены ли на них компьютерные устройства, которые и вы могли бы добавить на свою схему? Если да, то какие именно и почему? 2) какие сходства или различия вы заметили в схемах своих одногруппников? Чтобы вы изменили на своей схеме после просмотра других рисунков? 3) каким образом значки на схеме сети могут стимулировать мыслительный процесс и способствовать освоению учебного материала? Поясните свой ответ. Технологии в современном мире изображены на рисунке 1. 4 Рисунок 1 – Технологии в современном мире 5 2 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СЕТЕЙ В ПОВСЕДНЕВНОЙ ЖИЗНИ Среди всех основных потребностей человеческого существования необходимость взаимодействовать с другими людьми является одной из самых важных потребностей человека. Общение почти так же важно для нас, как воздух, вода, пища и кров. Способы общения постоянно меняются и развиваются. Когда-то мы были ограничены индивидуальным общением, но прорыв в сфере технологий значительно расширил границы коммуникации. От наскальных рисунков к печатному станку, радио и телевидению — каждая новая разработка улучшала и расширяла нашу способность связываться и общаться с другими людьми. Создание и объединение надёжных сетей передачи данных оказало глубокое влияние на связь и стало новой платформой, на которой происходят современные коммуникации. В современном мире за счёт использования сетей мы связаны друг с другом как никогда раньше. Люди с творческими идеями могут немедленно связаться с другими нужными людьми, чтобы воплотить свои идеи в реальность. Новости и открытия становятся известными во всем мире в считанные секунды. Люди могут играть в игры с друзьями, которые находятся на других континентах. Сети объединяют людей и способствуют спонтанному общению. Каждый может подключиться, поделиться информацией и внести свой вклад. 6 3 ТЕХНОЛОГИЯ ПРОШЛОГО И НАСТОЯЩЕГО Представьте себе мир без Интернета. Больше нет Google, YouTube, обмена мгновенными сообщениями, Facebook, Википедии, онлайн-игр, Netflix, iTunes и лёгкого доступа к текущей информации. Больше нет сайтов сравнения цен, нет возможности избежать очередей, совершая покупки через Интернет, или быстрого поиска телефонных номеров и карт проезда в различные места по щелчку пальца. Какой была бы наша жизнь без всего этого? Это мир, в котором мы жили всего лишь 15-20 лет назад. Но за эти годы сети передачи данных постепенно расширялись и меняли свое назначение для улучшения качества жизни людей всего мира. В течение дня ресурсы, доступ к которым можно получить через Интернет, помогут вам: − опубликовать для совместного использования фотоснимки, домашние видео и впечатления от общения с друзьями и миром; − получить и отправить учебные задания; − общаться электронной почты, с друзьями, систем семьёй обмена и коллегами мгновенными с помощью сообщениями и телефонной связи через Интернет; − смотреть видео, кино или телепередачи по запросу; − играть в онлайн-игры с друзьями; − ориентироваться на данные о прогнозе погоды перед выходом из − найти наименее загруженный маршрут к месту назначения с дома; учётом данных о погоде и пробках с веб-камер; − проверить банковский счёт и провести оплату в электронном виде. Разработчики придумывают новые способы использования Интернета каждый день. По мере того как разработчики стараются отодвинуть пределы достижимого, возможности Интернета и его роль в нашей жизни будут расти 7 и дальше. Рассмотрим изменения, произошедшие с 1995 г., они изображены на рисунке 2. Теперь рассмотрим, какие изменения произойдут в течение следующих 25 лет. Нас ждет всеобъемлющий Интернет (IoE). Рисунок 2 – Изменения в Интернет в течение следующих 25 лет IoE объединяет людей, процессы, информацию, вещи и делает сетевые подключения более важными и ценными. Он превращает информацию в действия, которые открывают новые перспективы более широкого взаимодействия и беспрецедентные экономические возможности для отдельных людей, предприятий и стран. Что ещё, как вы считаете, мы сможем делать, используя сеть в качестве платформы? 8 4 ГЛОБАЛЬНОЕ СООБЩЕСТВО Достижения в сетевых технологиях, пожалуй, являются одними из самых значительных изменений в мире. Они помогают создать мир, в котором границы стран, расстояния и физические ограничения перестают иметь значение и составляют все меньше препятствий. Интернет изменил способ социального, коммерческого, политического и личного взаимодействия. Непосредственный характер коммуникаций через Интернет способствует созданию глобальных сообществ. Глобальные сообщества создают возможность социального взаимодействия независимо от местоположения или часового пояса. Создание интернет-сообществ для обмена идеями и информацией может повысить возможности по всему миру. Компания Cisco называет это сетью, объединяющей человечество. Сеть, объединяющая человечество, основана на влиянии Интернета и сетей на людей и предприятия. Какое существенное влияние на вас оказала сеть, объединяющая человечество? Использование сетей помогает в обучении Сети и Интернет изменили все, что мы делаем: то, как мы учимся, общаемся, работаем и развлекаемся. Изменение способов обучения. Коммуникация, совместная работа и вовлечённость — три основных конструктивных элемента образования. Образовательные учреждения постоянно стремятся усовершенствовать эти процессы для стимулирования распространения знаний. Традиционные способы обучения обеспечивают главным образом два источника опыта, из которых студенты могут получить сведения: учебник и преподаватель. Эти два источника ограничены как в формате, так и во времени предоставления информации. 9 Сети изменили способ, с помощью которого мы учимся. Надёжные и устойчиво работающие сети поддерживают и улучшают среду для обучения. С их помощью можно предоставлять учебные материалы в самых разных форматах, включая интерактивные занятия, контрольные работы и обратную связь. Как показано на рисунке 3, сети: − поддерживают создание виртуальных классов; − обеспечивают видеосвязь по запросу; − создают пространства для совместной работы учащихся; − делают возможным мобильное обучение. Рисунок 3 – Использование сетей в обучении Получить образование у высококвалифицированного преподавателя теперь возможно не только для студентов проживающих в непосредственной 10 близости от места, где работает данный преподаватель. Дистанционное онлайн-обучение преодолело географические барьеры, увеличив возможности учащихся. Интерактивные курсы (электронное обучение) теперь можно получать по сети. Эти курсы могут содержать данные (текст, ссылки), голос и видео, доступные учащимся в любое время и из любого места. Группы для обсуждения и доски сообщений позволяют учащимся совместно работать с преподавателем, с другими учащимися в классе или с учащимися по всему миру. Можно объединить занятия под руководством преподавателя и интерактивные учебные программы в смешанные курсы, чтобы получить максимальную пользу от двух способов обучения. Помимо предоставления усовершенствовали управление преимуществ и учащимся администрирование сети образования. Некоторые из этих функций в режиме онлайн включают в себя регистрацию учащегося, выставление оценок и отслеживание совершенствования знаний. Использование сетей помогает в общении Изменение способов общения. Глобализация Интернета привела к возникновению новых форм общения, которые дают людям возможность создания информации, к которой может получить доступ глобальная аудитория. Некоторые формы общения: 1) система обмена мгновенными сообщениями и SMS включает в себя непосредственную связь в режиме реального времени между двумя и более участниками. Многие системы обмена мгновенными сообщениями и отправки текстовых сообщений содержат дополнительные функции, такие как передача файлов. Они могут предлагать также функции голосовой и видеосвязи; 2) социальные сети — интерактивные веб-сайты, где люди и сообщества создают пользовательские записи и делятся ими с друзьями, близкими, коллегами и всем миром; 11 3) средства совместной работы предоставляют сотрудникам возможность вместе работать над документами с совместным доступом. Без ограничений местоположения или часового пояса сотрудники, у которых есть общий доступ к системе, могут общаться друг с другом, часто через интерактивное видео в режиме реального времени. По сети вы можете совместно использовать текст и графику и редактировать документы. С помощью постоянно доступных технологий совместной работы организации могут своевременно обмениваться информацией и добиваться целей. Широкое распределение сетей передачи данных означает, что пользователи, находящиеся в удалённых регионах, могут участвовать на равных основаниях с пользователями, находящимися в крупных населённых пунктах; 4) веб-журналы (блоги) — веб-страницы, которые можно легко обновлять и редактировать. В отличие от коммерческих веб-сайтов, которые создаются профессиональными экспертами по коммуникациям, блоги предоставляют возможность донести свои мысли до глобальной аудитории любому человеку, без особых технических знаний в области создания сайтов. Блоги существуют практически по любой теме, и вокруг популярных авторов блогов часто формируются сообщества пользователей; 5) вики-ресурсы, вики — это веб-страницы, которые группы людей могут изменять и просматривать вместе. При этом блог — это, скорее, персональный дневник, вики-страницу создают группы. Таким образом, обеспечиваются большие возможности проверки и редактирования. Подобно блогам вики-ресурсы могут быть разработаны в несколько этапов любым пользователем без поддержки крупного коммерческого предприятия. Википедия стала всеобъемлющим ресурсом — интернет- энциклопедией материалов, предоставленных в общественное пользование. Частные организации и отдельные пользователи могут также создавать викистраницы для сбора коллективных знаний по определённой теме. Многие 12 компании используют вики в качестве инструмента организации внутренней совместной работы. В условиях глобального Интернета люди всех сфер деятельности могут принимать участие в создании вики-страниц, добавлять свои мнения и знания в общий ресурс; 6) создание подкастов — средство на основе аудио, которое изначально позволяло людям записывать аудио и преобразовывать его для использования. Создание подкастов позволяет предоставлять записи широкой аудитории. Аудиофайл размещается на веб-сайте (в блоге, разделе вики), откуда другие пользователи могут его загрузить и воспроизводить на компьютере, ноутбуке и других мобильных устройствах. Рисунок 4–Формы общения Одноранговые сети совместного доступа к файлам (P2P) — обмен файлами по сетям P2P позволяет обмениваться файлами друг с другом без 13 хранения их на центральном сервере и загрузки с него. Пользователи подключаются к сети P2P путем установки программного обеспечения P2P. Это позволяет им находить и совместно использовать файлы с другими пользователями в сети P2P. Широкое распространение оцифрованных файлов мультимедиа, например, музыки и видеофайлов, увеличило интерес к обмену файлами через P2P. Совместный доступ к файлам P2P был принят не всеми. Многие люди обеспокоены тем, что таким образом нарушаются законы о защите авторских прав. Какие дополнительные сайты или инструменты вы используете, чтобы поделиться своим мнением? Использование сетей помогает в работе Изменение способов работы. В деловом мире сети передачи данных первоначально использовались для управления финансовой информацией, информацией о заказчике и системой начисления заработной платы. Эти коммерческие сети развивались и делали возможным предоставление различных типов информационных услуг, таких как электронная почта, видео, обмен сообщениями и телефония. Все шире распространяется использование сетей для эффективного и экономически выгодного обучения персонала. Возможности онлайн- обучения могут сократить длительные и дорогостоящие командировки, при этом обеспечивается гарантия того, что все сотрудники должным образом подготовлены к безопасному и эффективному выполнению работы. Существует множество историй успеха, которые демонстрируют инновационные способы использования сети и позволяют добиться успеха на рабочем месте. С некоторыми историями можно ознакомиться на веб-сайте компании Cisco: http://www.cisco.com. Использование сетей помогает в развлечениях Изменение способов игры 14 Широкое распространение Интернета в индустрии развлечений и туризма расширяет возможности получения наслаждений и обмена самыми разными формами отдыха независимо от их местоположения. Можно интерактивно посещать места, которые раньше были для нас недоступны, а также планировать Путешественники с помощью Интернета могут размещать истории реальные и поездки. фотоснимки своих приключений в Интернете для других пользователей. Кроме того, Интернет используется для традиционных форм развлечений. Мы слушаем записи исполнителей, смотрим кинофильмы, читаем книги и загружаем материалы, чтобы в дальнейшем воспользоваться ими в автономном режиме. Спортивные мероприятия и концерты можно смотреть в реальном времени, а также записывать и просматривать по запросу. Сети помогают создавать новые формы развлечений, например, онлайн-игры. Пользователи соревнуются в таком многообразии игр, что их сложно представить даже самим разработчикам. Онлайн-игры с другими пользователями по всему миру настолько реальны, что нам кажется, будто мы находимся с ними в одном помещении. При использовании сервисов совместной работы в сети улучшается работа и вне сети. Количество глобальных сообществ по интересам значительно выросло. Мы делимся впечатлениями и хобби с людьми, которые находятся далеко от нас. Спортивные болельщики обмениваются мнениями и новостями, связанными с их любимыми командами. Коллекционеры размещают ценные коллекции в Интернете и получают о них отзывы от специалистов. Рынки интернет-торговли и сайты аукционов позволяют приобрести, продать и обменять всевозможные виды товаров и услуг. Любой объединяющей человечество вид отдыха, который мы используем в сети, улучшает нашу жизнь. 15 А как вы отдыхаете в Интернете? Способы развлечения в сети изображены на рисунке 5. Рисунок 5 – Развлечения в сети 16 5 СЕТИ РАЗЛИЧНЫХ МАСШТАБОВ Существуют сети любого размера, от простых сетей, состоящих из двух компьютеров, до систем, соединяющих миллионы устройств. В небольших сетях, сетях домашнего офиса возможно организовать общий доступ к ресурсам, таким как принтеры, документы, изображения, музыка между локальными компьютерами. Сети малых и домашних офисов часто настраиваются людьми, которые работают из дома или удалённого офиса и которым необходимо подключение к корпоративной сети или другим централизованным ресурсам. Кроме того, индивидуальные предприниматели используют сети малого и домашнего офиса в рекламных целях и для продажи продукции, заказа расходных материалов и взаимодействия с клиентами. Как правило, сетевая связь эффективнее и дешевле традиционных методов связи, например, почты или междугородных телефонных звонков. На предприятиях и в крупных организациях сети могут использоваться в еще более обширном масштабе, чтобы позволить сотрудникам собирать, хранить и получать информацию на сетевых серверах. Кроме того, сети позволяют наладить быструю связь в виде электронной почты, обмена мгновенными сообщениями, а также функций совместной работы между сотрудниками. В дополнение к внутренним организационным преимуществам большинство компаний применяет сети для предоставления продуктов и услуг заказчикам через подключение к Интернету. Интернет — это крупнейшая сеть во всем мире. На самом деле понятие «Интернет» означает «сеть всех сетей». Интернет буквально представляет собой объединение подключённых друг к другу частных и общедоступных сетей (некоторые из них были описаны выше). Корпоративные сети, сети малого бизнеса и даже домашние сети обычно обеспечивают общий доступ к Интернету. 17 Это невероятно, насколько быстро Интернет стал неотъемлемой частью нашей повседневной жизни. Виды сетей изображены на рисунке 6. Рисунок 6 – Виды сетей 18 6 КЛИЕНТЫ И СЕРВЕРЫ Все компьютеры, подключённые к сети и непосредственно участвующие в обмене данными, классифицируются как узлы или оконечные устройства. Узлы могут принимать и отправлять сообщения по сети. В современных сетях компьютерные узлы могут работать как клиент, сервер или как и то, и другое. Роль компьютера в сети определяется программным обеспечением. Серверы – это узлы с установленным программным обеспечением, позволяющим предоставлять другим сетевым узлам информацию (например, доступ к электронной почте или веб-страницам). Для работы каждой службы необходимо отдельное серверное программное обеспечение. Например, для работы веб-служб в сети на узле должно быть установлено ПО веб-сервера. Клиенты — это компьютерные узлы с установленным программным обеспечением, позволяющим запрашивать и отображать полученную с сервера информацию. Примером клиентского программного обеспечения является веб-браузер, например, Internet Explorer. Файловый клиент и файловый сервер изображен на писунке 7. Рисунок 7 – Файловый клиент и файловый сервер 19 Компьютер с серверным программным обеспечением может одновременно обслуживать один или несколько клиентов. Кроме того, на одном компьютере можно параллельно установить несколько типов серверного ПО. В домашних или небольших корпоративных сетях одному компьютеру приходится выступать в качестве файлового сервера, веб-сервера и сервера электронной почты. Кроме того, на одном компьютере можно запускать несколько типов клиентского программного обеспечения. Необходимо установить клиентское ПО для каждого сервиса. При наличии нескольких клиентов узел сможет одновременно подключаться пользователя есть к нескольким возможность серверам. проверять Например, электронную у почту, просматривать веб-страницы, обмениваться мгновенными сообщениями и слушать интернет-радио. Компьютер с серверным программным обеспечением иображен на рисунке 8. Рисунок 8 – Компьютер с серверным программным обеспечением 20 7 ОДНОРАНГОВЫЕ СЕТИ Обычно клиентское и серверное программное обеспечение запускается на разных компьютерах, но такую функцию может выполнять и один компьютер. В небольших корпоративных и домашних сетях многие компьютеры работают и как серверы, и как клиенты. Такие сети называются одноранговыми. Простейшая одноранговая сеть состоит из двух компьютеров, непосредственно подключенных друг к другу с помощью проводной или беспроводной связи. Кроме того, можно соединить несколько ПК и создать более крупную одноранговую сеть, но для этого потребуется сетевое устройство, например, концентратор. Основной недостаток одноранговой среды состоит в том, что при одновременной работе в качестве клиента и сервера узел работает медленнее. В крупных корпоративных сетях с большим объёмом сетевого трафика часто приходится устанавливать специализированные серверы, способные одновременно обрабатывать несколько запросов. Преимущества и недостатки одноранговой сети изображены на рисунке 9. 21 Рисунок 9 – Преимущества и недостатки одноранговой сети 22