Основные проблемы и перспективы развития компьютерных сетей
Похожие темы научных работ по компьютерным и информационным наукам , автор научной работы — Ветелина Е.
Текст научной работы на тему «Перспективы развития сетевых технологий»
ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ СЕТЕВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
Храмушина Марина Евгеньевна - студент, кафедра информатики, Костанайский государственный университет им. Ахмета Байтурсынова, г. Костанай, Республика Казахстан
Аннотация: информационные технологии являются на сегодняшний день одним из важных процессов использования информационных ресурсов общества. К настоящему времени ИТ прошли несколько глобальных этапов, смена которых определялась техническим прогрессом, появлением новых технологических средств, методов поиска информации и переработки данных. Отрасль информационных технологий занимается созданием, развитием и эксплуатацией информационных систем. Информационные технологии призваны, основываясь и рационально используя современные достижения в области компьютерной техники и иных высоких технологий, новейших средств коммуникации, программного обеспечения и практического опыта, решать задачи по эффективной организации информационного процесса для снижения затрат времени, труда и материальных ресурсов во всех сферах человеческой жизни и современного общества. Ключевые слова: компьютерная (вычислительная) сеть, сетевая архитектура, сетевая технология, Ethernet, перспективы развития.
Компьютерная (вычислительная) сеть или сеть передачи данных представляет собой некоторую совокупность узлов (компьютеров, рабочих станций или других устройств), соединенных коммуникационными каналами, а также набор оборудования, обеспечивающего соединение станций и передачу между ними информации [1, с. 6].
Сегодня существует огромное многообразие компьютерных сетей самых разных назначений, построенных на основе различных компьютерных и коммуникационных технологий и определяемых использованием той или иной сетевой архитектуры [1, с. 6].
Сетевая архитектура - это совокупность сетевых аппаратных и программных решений, методов доступа и протоколов обмена [1, с. 6].
Сетевая технология — это согласованный набор стандартных протоколов и реализующих их программно -аппаратных средств (например, сетевых адаптеров, драйверов, кабелей и разъемов), достаточный для построения вычислительной сети. Достаточным для построения сети является то, что из выше указанных средств представляет собой минимальный набор, с помощью которых можно создать действующую сеть. Конечно же, эту сеть можно улучшить с помощью подсетей, что потребует вместо протоколов стандарта Ethernet использование протоколы IP и специальных коммуникационных устройств - маршрутизаторов. Улучшенная сеть будет более надежной и быстродействующей.
Протоколы, на основе которых строится сеть определенной технологии, специально разрабатывались для совместной работы, поэтому от разработчика сети не требуется дополнительных усилий по организации их взаимодействия. Иногда сетевые технологии называют базовыми технологиями, имея в виду то, что на их основе строится базис любой сети. Примерами базовых сетевых технологий могут служить наряду с Ethernet такие известные технологии локальных сетей как, Token Ring и FDDI, или же технологии территориальных сетей Х.25 и frame relay. Для получения работоспособной сети в этом случае достаточно приобрести программные и аппаратные средства, относящиеся к одной базовой технологии — сетевые адаптеры с драйверами, концентраторы, коммутаторы, кабельную систему и т. п., — и соединить их в соответствии с требованиями стандарта на данную технологию [3].
К основным направлениям и путям развития сетевых технологий можно отнести следующие [2].
1) Развитие топологии сетей, направленное на обеспечение одновременного обслуживания запросов от большего количества абонентских систем и увеличение оперативности и надежности доставки пакетов адресатам за счет создания альтернативных маршрутов.
2) Создание новых, более совершенных протоколов обмена информацией и управления сетями, развитие информационных и телекоммуникационных технологий.
4) Развитие программного обеспечения сетей. В этом направлении постоянно работают многие коллективы, предлагающие новые версии операционных систем (обладающие более широкими возможностями по управлению функционированием сетей и более удобные для пользователей), прикладных программных систем, программ технического (в том числе дистанционного) обслуживания аппаратных средств КС.
5) Повышение надежности сетей, совершенствование и развитие методов и средств обеспечения высоких показателей по всем аспектам проблемы надежности КС - техническому, программному, информационному, функциональному.
6) Развитие методов и средств (традиционных и специфических) обеспечения более высокого уровня безопасности информации, циркулирующей в сетях, повышение эффективности служб безопасности и механизмов реализации их функций.
7) Расширение перечня предоставляемых информационно-вычислительных услуг, повышение их интеллектуального уровня за счет широкого использования интеллектуальных систем и баз знаний.
8) Рациональная организация обслуживания очередей запросов пользователей сети.
9) Повышение эргономичности компьютерных сетей, достигаемое путем оптимизации трудовой деятельности пользователей сети, ее управленческого и обслуживающего персонала.
10) Интенсивный переход на использование методов и средств, определяющих процессы интеграции в системах передачи информации. Основные направления интеграции - электронизация, цифровизация, компьютеризация, интеллектуализация, унификация, персонализация, глобализация, стандартизация.
11) Создание и непрерывное совершенствование глобальной интеллектуальной сети, объединяющей сети всех государств.
Перспективы развития сетевой технологии определяются тем, что интернет, в котором используются протоколы TCP/IP, является дешевой, общедоступной и развивающейся сетью, предоставляющей своим пользователям доступ к системе информационных и телекоммуникационных услуг.
1. Виснадул Б. Д., Лупин С. А., Сидоров С. В., Чумаченко П. Ю. Основы компьютерных сетей, Москва, ИД «ФОРУМ». ИНФА-М, 2007.
2. ВенделеваМ. А. Информационные технологии в управлении: Учебное пособие для бакалавров / М. А. Венделева, Ю. В. Вертакова. М.: Юрайт, 2013. 462 с.
Текст научной работы на тему «Исследование тенденций развития современных сетевых технологий на примере программно-конфигурируемых сетей»
Исследование тенденций развития современных сетевых технологий на примере программно-конфигурируемых сетей_
Исследование тенденций развития современных сетевых технологий на примере программно-конфигурируемых сетей
МИЭМНИУВШЭ Департамент компьютерной инженерии eovetelina@gmail. сот
Аннотация. На сегодняшний день компьютерные сети переживают ряд проблем, возможные решения которых предлагает такая новая сетевая технология, как программно-конфигурируемых сети (ПКС). В данной работе будут рассмотрены основные недостатки современных компьютерных сетей, а также концепция, лежащая в основе ПКС, основные преимущества и слабые стороны данной сетевой технологии. В завершении будут приведены факты, иллюстрирующие тенденции будущего развития ПКС в России и мире.
Ключевые слова: программно-конфигурируемые сети, сетевые технологии.
По мнению, многих специалистов, система управления компьютерными сетями на основе стека протоколов ТСР/1Р, ставшим стандартом в 80-х годах прошлого столетия, является устаревшей и обладающей низкой эффективностью при передаче гетерогенного трафика. Одной из причин этого является факт совмещения функций управления и передачи данных в современных сетях, что делает контроль и управлению сетью очень сложным. Работа администратора в традиционных сетях становится крайне трудоемким процессом.
Выходом из сложившейся ситуации может стать такой новый подход в области сетевых технологиях, как программно-конфигурируемые сети (ПКС). Далее будут рассмотрены следующие аспекты, позволяющие получить целостное представление о данной технологии:
• Недостатки современных компьютерных сетей
• Концепция технологии ПКС
• Преимущества и недостатки ПКС
• Области применения ПКС
• Перспективы развития ПКС
2 Недостатки современных компьютерных сетей
Появление такой сетевой технологии, как программно-конфигурируемые сети, было вызвано наличием некоторых значительных недостатков в современных компьютерных сетях.
Во-вторых, на протяжении долгого времени действующая архитектура компьютерных сетей развивалась по так называемому методу «ласточкиного гнезда», суть которого заключается в том, что при выявлении новой проблемы к стеку протоколов TCP/IP добавлялся новый протокол, решающий эту проблему. В качестве примера может служить протокол DHCP (dynamic host configuration protocol) - протокол динамической конфигурации узла, который был разработан для решения проблемы ограниченности IP-адресов в сетях IPv4. Суть протокола заключается в выделении IP-адреса на ограниченный период времени или до отказа клиента от адреса.
В результате число протоколов и стандартов постоянно возрастает, на данный момент в мире насчитывается более 600 протоколов.
В-третьих, современные сети строятся с использованием большого числа коммутаторов, маршрутизаторов и других сетевых устройств, которые стали чрезвычайно сложными и многофункциональными, реализующими все большее число различных протоколов и стандартов. В связи с этим современные сети дороги и сложны в обслуживании, требуют высококвалифицированных специалистов.
В-четвертых, современные сети используют закрытые и проприетарные интерфейсы. В результате возникают барьеры для инноваций, экспериментирования и создания новых сервисов. Операторы и пользователи не могут вводить новые сервисы, необходимые для них, они оказываются в зависимости от производителя, который, в свою очередь, не способен обеспечить быстрое введение инноваций.
3 Концепция технологии ПКС
В 2007 году американскими преподавателями Мартином Касадо (Martin Casado), Ником МакКьоуном (Nick McKeown) из Стэндфордского университета и Скоттом Шенкером (Scott Shenker) из Беркли был открыт новый протокол с открытым кодом OpenFlow, позволяющий разделить процессы управления и передачи данных.
Исследование тенденций развития современных сетевых технологий
на примере программно-конфигурируемых сетей_
Кроме того, исследователи предложили новую концепцию построения сетей, при которой у коммутаторов «перехватывается» управление таблицами коммутации, что позволяет произвольным образом управлять поведением и скоростными характеристиками и отдельного коммутатора, и параметрами передаваемых потоков данных в масштабах всей сети Ethernet. Такой подход получил название Software defined network (SDN) — Программно-конфигурируемые сети (ПКС) [Martin Casado et al., 2006].
Работа ПКС на сегодняшний день осуществляется в основном согласно протоколу OpenFlow, хотя это и не единственный инструмент для построения ПКС. Однако за использование OpenFlow радеют как сами создатели концепции ПКС, так и общественная организация Open Network Foundation (ONF), в которую входят представители самых различных сегментов рынка информационных технологий, начиная с сетевого оборудования и инфраструктурного ПО и заканчивая облачными платформами и телекоммуникационными услугами [ONF, 2015].
Основные цели, преследуемые при разработке ПКС, это:
• Отделение функции управления сетевым оборудованием от функции передачи данных с помощью программного обеспечения, которое способно функционировать на отдельном компьютере и контролироваться сетевым администратором
• Переход к управлению сетью в целом
• Создание программно-управляемого интерфейса между сетевыми приложениями и транспортной средой сети
В архитектуре ПКС выделяют три основных уровня (рис. 1) [ONF, 2012]:
1. Уровень инфраструктуры, состоящий из сетевых устройств и каналов передачи данных, образующих топологию сети.
2. Уровень управления, включающий в себя сетевую операционную систему (сетевую ОС), которая осуществляет мониторинг состояния топологии сети и сетевых устройств и предоставляет сервисы для реализации функций управления сетевой инфраструктурой и потоками данных в сети вышележащему уровню. В международной практике к сетевой ОС часто также применяют термин - контроллер.
3. Уровень сетевых приложений, включающий в себя совокупность прикладных программ контроллера, которые разрабатываются для реализации функций гибкого и эффективного управления сетью.
Рис. 1 . Архитектура программно-конфигурируемьгх сетей
Взаимодействие между уровнями осуществляется посредством программного интерфейса (API). Интерфейс взаимодействия между инфраструктурным уровнем и уровнем управления называется южным (SouthBound API), между уровнем управления и уровнем сетевых приложений - северным (NorthBound API).
Де-факто стандартом SouthBound API является протокол OpenFlow, обеспечивающий взаимодействие сетевой ОС с OpenFlow совместимым коммутирующим оборудованием, который позволяет ей задавать правила коммутации и собирать статистику по переданным данным.
NorthBound API не стандартизирован и различен для каждой сетевой ОС, что ведет к невозможности переноса сетевого приложения с одного контроллера на другой. Основная цель данного интерфейса - предоставить удобную программную модель для разработки новых сетевых приложений. Именно благодаря такой архитектуре подход получил название - программно - конфигурируемые сети - поскольку управление сетевой инфраструктурой и потоками данных в сети осуществляется программно, с помощью сетевой операционной системы и набора сетевых приложений.
4 Преимущества и недостатки ПКС
ПКС обладает рядом конкурентных преимуществ.
Во-первых, такая особенность ПКС, как виртуализация управления сетью, дает возможность снизить расходы на построение и обслуживание сетей. Согласно крупнейшим провайдерам США применение ПКС-
Исследование тенденций развития современных сетевых технологий
на примере программно-конфигурируемых сетей_
технологий позволяет на 20-30 % увеличить загрузку незадействованных ресурсов дата-центров и в несколько раз снизить эксплуатационных расходы.
Во-вторых, вследствие того, что коммутаторы в ПКС освобождены от функции управления, все их ресурсы могут быть использованы для ускорения передачи данных, что значительно увеличивает производительность ПКС.
В-третьих, программные средства ПКС позволяют добавлять новые функциональные возможности к уже имеющейся архитектуре сети. При этом новые функции будут носить универсальный характер, то есть будут работать на множестве различных платформ, без необходимости повторной реализации во встроенном программном обеспечении коммутаторов отдельных поставщиков.
В-четвертых, при условии централизованного контроля над сетью администратор может иметь целостное представление о работе сети. Этот факт говорит о том, что повышается удобство управления сетью и решение многих задач для администратора становится проще.
В-пятых, отдельным аспектом стоит выделить высокую безопасность ПКС. У администратора в ПКС есть возможность отслеживать все потоки трафика, вследствие этого для него упрощается процесс отслеживания вторжений в сеть, назначения приоритетов отдельным типам трафика, а также процесс разработки алгоритма действий сети при заторах и проблем с сетевым оборудованием.
Наконец, ПКС обладают необходимыми характеристиками, чтобы служить основой для построения облаков и виртуализации сетевых сервисов.
Однако ПКС, как и любая другая технология, имеет ряд недостатков.
В ПКС функция управления трафиком возлагается на контроллер, из этого следует, что нагрузка на него значительно увеличивается, что в свою очередь приводит к серьезным требованиям к серверной платформе. В связи с этим многие из современных ПКС-контроллеров требуют доработок в плане производительности и надежности.
Кроме того, для большинства компаний процесс перехода на ПКС оказывается весьма трудоемким. В большинстве современных коммутаторов реализована лишь ограниченная поддержка ОрегЛош, поэтому на данный момент многие компании используют комбинированные (гибридные) коммутаторы, поддерживающие работу одновременно в двух режимах - ОрепР1оА¥ плюс традиционная коммутация.
5 Области применения
ПКС могут быть применимы к следующим областям [ЦПИКС, 2015]:
• Центры обработки данных
• Распределенные хранилища данных
• Сети операторов и сервис провайдеров
• Виртуализация сетевых ресурсов и ресурсов распределенных хранилищ данных
6 Перспективы развития ПКС
В 2014 году правительство России сформулировало перечень 16 приоритетных научных задач, в их число вошла задача: «Использование принципов программируемого управления сетью и виртуализации сетевых сервисов для формирования проблемно-ориентированных вычислительных сред, предназначенных для решения сложных прикладных проблем». Это означает, что технология ПКС, единственная из области информационно-коммуникационных технологий, заслуживает, по мнению ряда высококвалифицированных специалистов из лучших вузов нашей страны, особого внимания и финансирования со страны правительства РФ [Ю.Медведев, 2015].
Кроме того, в феврале 2012 года на базе лаборатории Вычислительных комплексов факультета ВМК МГУ был создан Центр Прикладных Исследований Компьютерных Сетей (ЦПИКС), который стал участником проекта Сколково. Основные цели центра заключаются в проведении научных исследований в области инновационных компьютерных сетевых технологий, в том числе исследование технологии ПКС.
По итогам опроса J'son & Partners Consulting ситуация на август -сентября 2014 года такова: более 70% крупнейших российских операторов мобильной и фиксированной связи находятся на стадии изучения и анализа технологии ПКС.
В мировом масштабе, по оценкам экспертов, в течение нескольких следующих лет годовой оборот рынка ПКС составит 37-40 миллиардов долларов, а именно: согласно агентству SDNCental к 2018 году рынок ПКС достигнет 35 миллиардов долларов. Кроме того, по данным того же агентства в 2015 году продажи SDN-совместимых продуктов составят 10% мирового рынка сетевого оборудования и ПО, в 2016 году — 18%, в 2017 году — 28%, в 2018 году — 40% [Здобнов, 2015].
Исследование тенденций развития современных сетевых технологий
на примере программно-конфигурируемых сетей_
Таким образом, технология ПКС позволяет вынести функцию управления в контроллеры, которые могут осуществлять централизованный контроль работы сети. ПКС дает возможность увеличить загрузку незадействованных ресурсов компьютерных сетей и в несколько раз снизить эксплуатационных расходы, что позволяет примерно на 30 % увеличить эффективность управления сетью.
На данный момент технология ПКС является приоритетной областью в развитии мировых и российских сетевых технологий.
[Martin Casado et al., 2006] Martin Casado, Tal Garfinkel, Aditya Akella,Michael J. Freedman Dan Boneh, Nick McKeown, Scott Shenker. SANE: A Protection Architecture for Enterprise Networks, 15-th Usenix Security Symposium, Vancouver, Canada, August 2006.
[ONF, 2012] «Software-Defined Networking: The New Norm for Networks», ONF White Paper, April 13,2012.
В совершенствовании будущих ЭВМ видны два пути. На физическом уровне это переход к использованию иных физических принципов построения узлов ЭВМ на основе оптоэлектроники, использующей оптические свойства материалов, на базе которых создаются процессор и оперативная память, и криогенной электроники, использующей сверхпроводящие материалы при очень низких температурах. На уровне совершенствования интеллектуальных способностей машин, отнюдь не всегда определяемых физическими принципами их конструкций, постоянно возникают новые результаты, опирающиеся на принципиально новые подходы к программированию. Уже сегодня ЭВМ выигрывает шахматные партии у чемпиона мира, а ведь совсем недавно это казалось совершенно невозможным. Создание новейших информационных технологий, систем искусственного интеллекта, баз знаний, экспертных систем продолжается в XXI веке.
Наконец, уже сегодня огромную роль играют сети ЭВМ, позволяющие разделить решение задачи между несколькими компьютерами. В недалеком будущем и сетевые технологии обработки информации станут, по-видимому, доминировать, существенно потеснив персональные компьютеры (точнее говоря, интегрировав их в себя).
В будущем можно предполагать наличие сотен активных компьютерных устройств, отслеживающих наше состояние и местоположение, легко воспринимающих нашу информацию и управляющих бытовыми приборами. Они не будут находиться в одной общей «оболочке «, как это устроено сейчас в программируемом пульте дистанционного управления аппаратурой, находящейся в нашей комнате телевизором, видеомагнитофоном, аудиосистемой. В отношении компьютерных устройств подобного рода перспективы развития можно сформулировать таким образом: они станут намного более миниатюрными, портативными и будут иметь низкую стоимость, т.е. станут более доступными.
Каждый компьютер не только умеет правильно и быстро считать, но и представляет собой огромное хранилище информации, созданное человеком. В настоящее время все шире стала использоваться специфическая функция компьютеров - информационная, и именно это является одной из причин наступающей «всеобщей компьютеризации «. Обычно информацию готовят на компьютере, затем печатают и уже в таком виде распространяют.
Однако уже в начале XXI века ожидается смена основной информационной среды - большую часть информации люди станут получать не по традиционным каналам связи - радио, телевидение, печать, а через компьютерные сети.
Постепенно меняется цель использования компьютеров. Прежде компьютеры применяли для различных научно-технических и экономических расчетов и работали на них пользователи с общей компьютерной подготовкой и программисты. Теперь же, благодаря телекоммуникациям, кардинально меняется технология использования компьютеров пользователем. В будущем потребность в компьютерных телекоммуникациях будет расширяться
Компьютер не будет привязан к какому либо специальному помещению, он будет полностью мобильным, снабжен радиомодемом для входа в компьютерную сеть. Прообраз такого компьютера - Note Book .
Для обеспечения доступности общения с компьютером на естественном языке он будет оснащен средствами мультимедиа, в первую очередь аудио- и видеосистемами.
Для обеспечения качественного и повсеместного обмена информацией между компьютерами будут использоваться принципиально новые каналы связи:
· инфракрасные каналы в пределах прямой видимости;
· беспроводная технология высокоскоростной цифровой связи на частоте 10 МГц.
Это позволит строить системы сверхскоростных информационных магистралей, связывающих воедино все существующие системы. При обеспечении практически неограниченной пропускной способности передачи информации в перспективе разработка и использование медиасерверов, способных хранить и предоставлять информацию в реальном режиме времени по множеству одновременно приходящих запросов.
Очеловечивание компьютера будет продолжаться, несмотря ни на что. На очереди — управление голосом — голосовой интерфейс и трехмерный интерфейс, а также программы распознавания рукописных текстов, то есть информацию в компьютер можно вводить «от руки» (посредством светового пера либо специальных программ распознавания рукописей). Это, надо думать, требует еще больших ресурсов от аппаратных средств, однако и техника не стоит на месте — намечается замена в процессорах потока электронов потоком фотонов (частиц света), это даст еще большее увеличение мощности и быстродействия работы компьютеров.
Сферы применения ЭВМ все расширяются, и каждая из них обусловливает новую специфическую тенденцию развития компьютерной техники. В перспективе все вычислительные комплексы и системы от суперЭВМ до персонального компьютера будут составляющими единой компьютерной сети. При такой сложной распределенной структуре должна быть обеспечена практически неограниченная пропускная способность и скорость передачи информации.
Разрабатываются и нецифровые компьютеры — нейрокомпьютеры, где информация анализируется не в цифрах, а в логике нервных окончаний. В природе такие функции выполняет мозг человека, который состоит из более чем 10 млрд. нервных клеток- нейронов. Моделирование нейронов и лежит в основе нейрокомпьютеров, разработка которых уже ведется. Нейрокомпьютеры обладают принципиально новым свойством — возможностью самообучения в ходе решения задач. По своей сути нейрокомпьютер является имитацией человеческой нейронной сети (нейрон — основная элементарная ячейка мозга человека). Нейрон взаимодействует с другим нейроном, посылая ему электрический сигнал — нервный импульс. Каждый нейрон связан примерно с 10000 нейронами. По такому же принципу строится память компьютера, где сначала формируется требуемый массив ячеек, а межсоединения осуществляются практически без искажений оптическим образом — в оптическом тракте системы. Магнитооптические управляемые устройства уже сегодня позволяют сформировать массив бинарной информации из 10 4 ячеек, причем скорость обработки его по алгоритму нейронной сети на несколько порядков превосходит возможности человеческого мозга. В начале XXI века можно ожидать, что наша планета будет «покрыта» сетью компьютеров, построенных на распределенной нейронной архитектуре и имеющих микропроцессоры со встроенными средствами связи.
Компьютеры уменьшаются в размерах при возрастании мощности процессора в соответствии с законом Мура. В 1965 году Гордон Мур, впоследствии (в 1968 году) вместе с Бобом Нойсом основавший фирму Intel — мирового лидера производства процессоров, — предсказал, что число транзисторов в компьютерных чипах ежегодно будет удваиваться. Через 10 лет (закон Мура все десять лет неукоснительно соблюдался) удвоение стало происходить каждые два года (точнее каждые 18 месяцев). В соответствии с законом Мура, в 2020 г . компьютеры достигнут мощности человеческого мозга, так как смогут выполнять 20 квадриллионов (т. е. 20 000 000 млрд.) операций в секунду, а к 2060 г ., как считают некоторые футурологи, компьютер сравняется по силе разума со всем человечеством.
Закон Мура, по всей видимости, будет действовать еще лет 20. И тогда вычисления, занимающие сегодня сутки, будут проводиться в 10 000 раз быстрее и потребуют не более 10 секунд. Лаборатории США уже работают с "баллистическими" транзисторами, время переключения которых порядка фемтосекунды, то есть 1/1 000 000 000 000 000 секунды, т.е. такие транзисторы в 10 млн. раз быстрее современных. Вся сложность в том, что необходимо так уменьшить размер чипа и протекающий в нем ток, чтобы движущиеся электроны не сталкивались даже друг с другом.
Следующий этап — создание "одноэлектронного транзистора", в котором единственный бит информации представлен одиночным электроном — это абсолютный предел для низкоэнергетической вычислительной техники. Чтобы воспользоваться преимуществами такого невероятного быстродействия на молекулярном уровне, компьютеры должны стать микроскопическими.
Обращаем Ваше внимание, что в соответствии с Федеральным законом N 273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации» в организациях, осуществляющих образовательную деятельность, организовывается обучение и воспитание обучающихся с ОВЗ как совместно с другими обучающимися, так и в отдельных классах или группах.
Рабочие листы и материалы для учителей и воспитателей
Более 2 500 дидактических материалов для школьного и домашнего обучения
Столичный центр образовательных технологий г. Москва
Получите квалификацию учитель математики за 2 месяца
от 3 170 руб. 1900 руб.
Количество часов 300 ч. / 600 ч.
Успеть записаться со скидкой
Форма обучения дистанционная
- Онлайн
формат - Диплом
гособразца - Помощь в трудоустройстве
Видеолекции для
профессионалов
- Свидетельства для портфолио
- Вечный доступ за 120 рублей
- 311 видеолекции для каждого
Перспективы развития компьютерных сетей.
Такие огромные потенциальные возможности, которые несет в себе вычислительная сеть и тот новый потенциальный подъем, который при этом испытывает информационный комплекс, а так же значительное ускорение производственного процесса не дают нам право игнорировать и не применять их на практике.
Зачастую возникает необходимость в разработке принципиального решения вопроса по организации ИВС (информационно-вычислительной сети) на базе уже существующего компьютерного парка и программного комплекса, отвечающей современным научно-техническим требованиям с учетом возрастающих потребностей и возможностью дальнейшего постепенного развития сети в связи с появлением новых технических и программных решений.
Такие огромные потенциальные возможности, которые несет в себе вычислительная сеть и тот новый потенциальный подъем, который при этом испытывает информационный комплекс, а так же значительное ускорение производственного процесса не дают нам право не принимать это к разработке и не применять их на практике. Поэтому необходимо разработать принципиальное решение вопроса по организации информационно-вычислительной сети на базе уже существующего компьютерного парка и программного комплекса, отвечающего современным научно-техническим требованиям с учетом возрастающих потребностей и возможностью дальнейшего постепенного развития сети в связи с появлением новых технических и программных решений. Некоторые приложения, которые нуждаются в системах связи, могут помочь понять основные проблемы, которые связаны с сетями связи.
Тема внедрения технических и автоматизирующих средств в человеческую жизнь стала особенно актуальна в наши дни. Распространение сетей Интернета дает огромные возможности. Интернет, или всемирная сеть, это колоссальный источник информации, возможность общаться, обмениваться опытом, совместно решать общие проблемы. Но главное в нем - информация.
Информация - это богатство. Компьютерная сеть и Интернет носит актуальный характер в современных условиях. На данном этапе информатизации общество "Компьютерная сеть и Интернет" рассматривается как глобальный вопрос.
1. Развитие топологии сетей, направленное на обеспечение одновременного обслуживания запросов от большего количества абонентских систем и увеличение оперативности и надежности доставки пакетов адресатам за счет создания альтернативных маршрутов.
2. Создание новых, более совершенных протоколов обмена информацией и управления сетями, развитие информационных и телекоммуникационных технологий.
4. Развитие программного обеспечения сетей. В этом направлении постоянно работают многие коллективы, предлагающие новые версии операционных систем (обладающие более широкими возможностями по управлению функционированием сетей и более удобные для пользователей), прикладных программных систем, программ технического (в том числе дистанционного) обслуживания аппаратных средств КС.
5. Повышение надежности сетей, совершенствование и развитие методов и средств обеспечения высоких показателей по всем аспектам проблемы надежности КС - техническому, программному, информационному, функциональному.
6. Развитие методов и средств (традиционных и специфических) обеспечения более высокого уровня безопасности информации, циркулирующей в сетях, повышение эффективности служб безопасности и механизмов реализации их функций.
7. Расширение перечня предоставляемых информационно-вычислительных услуг, повышение их интеллектуального уровня за счет широкого использования интеллектуальных систем и баз знаний.
8. Рациональное сочетание различных организационных форм использования СВТИ в рамках компьютерных сетей. Речь идет о более широком подключении к сетям мощных, средних и малых вычислительных центров, которые использовались бы в КС как центры обработки и хранения информации, а также о массовом подключении к сети персональных компьютеров, находящихся в индивидуальном пользовании граждан в домашних условиях
9. Совершенствование организационных форм технического обслуживания СВТИ и телекоммуникаций, используемых в сетях. Повышение эффективности обслуживания достигается совершенствованием индивидуальной, централизованной и смешанной организационных форм обслуживания, а также развитием технологии обслуживания.
10. Рациональная организация обслуживания очередей запросов пользователей сети.
11. Повышение эргономичности компьютерных сетей, достигаемое путем оптимизации трудовой деятельности пользователей сети, ее управленческого и обслуживающего персонала.
12. Интенсивный переход на использование методов и средств, определяющих процессы интеграции в системах передачи информации. Основные направления интеграции - электронизация, цифровизация, компьютеризация, интеллектуализация, унификация, персонализация, глобализация, стандартизация.
13. Создание и непрерывное совершенствование глобальной интеллектуальной сети, объединяющей сети всех государств.
Аналитики представили возможные сценарии развития интернета на следующие 15 лет. Соответствующий отчет был подготовлен совместно компаниями Cisco и Monitor Group.
Предполагается, что в будущем интернет-аудитория будет расти в основном за счет жителей развивающихся стран. Также аналитики исходили из предпосылки, что система управления интернетом в будущем не претерпит изменений, а тарификация доступа в Сеть, наоборот, изменится очень сильно.
Всего аналитики выделили четыре возможных сценария развития. Первый подразумевает, что границы интернета будут размыты. В этом случае через 15 лет пользователи по всему миру смогут выходить в Сеть с большого количества доступных устройств, а интернет станет центром для оказания услуг.
По второму сценарию интернет ждет превращение в небезопасную сеть из-за возрастающего числа кибератак. Предполагается, что у "Всемирной паутины" могут появиться безопасные аналоги, доступ к которым будет недешевым.
Текст научной работы на тему «Перспективы развития компьютерных сетей»
На рис. 2 приведен график зависимости количества операций умножения от номера итерации для алгоритмов НМНК, MMax НМНК (M = 48), MMax НМНК (M = 10), ПММах НМНК c переменным шагом сходимости.
Результаты моделирования подтвердили, что применение новой методики к алгоритму НМНК позволяет снизить вычислительную сложность без потерь в производительности. Новый алгоритм при одинаковой скорости сходимости в переходном режиме, в установившемся режиме более чем на 15 дБ снижает уровень остаточной ошибки, и имеет вычислительную сложность на 20 % и 40 % меньше по сравнению с алгоритмами ММах НМНК и НМНК соответственно.
Вывод. Предложенный адаптивный алгоритм ПММах НМНК с переменным шагом сходимости, который на каждом шаге итерации пересчитывает шаг адаптации ц и параметр М, снижает вычислительную сложность в установившемся режиме на 40 % и 20 %, и остаточную ошибку более чем на 10 дБи 15 дБ по сравнению с НМНК и ММах НМНК соответственно, при аналогичной скорости сходимости в режиме инициализации.
1. Dogancay K. Partial-update adaptive signal processing: Design Analysis and Implementation. - Academic Press, 2008. - P. 283.
2. Бычков Д.Ф., Никитин О.P. Динамическое изменение вычислительной сложности на примере алгоритма MMax аффинных проекций // Современные проблемы и пути их решения в науке, транспорте, производстве и образованииЮ 2010: Сб. научн. трудов по материалам ме^дунар. научн.-пракг. конф. - Т.7. Технические науки. - Одесса: Черноморье, 2010. - С. 52-57.
ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЕЙ
Нальчикский филиал Современной гуманитарной академии, г. Нальчик
Сегодня порядка 50 миллионов персональных компьютеров в мире взаимодействуют друг с другом через компьютерные сети общего пользования. Всего крупных территориальных сетей в мире порядка 300, но гораздо более половины пользователей охватывает одна Internet.
* Старший менеджер направления «Информатика и ВТ».
С появлением компьютерных сетей удалось разрешить две очень важные проблемы: обеспечение в принципе неограниченного доступа к ЭВМ пользователей независимо от их территориального расположения и возможность оперативного перемещения больших массивов информации на любые расстояния, позволяющая своевременно получать данные для принятия тех или иных решений [1].
Высокие темпы совершенствования и развития телекоммуникационных вычислительных сетей обусловлены их важной ролью в решении задач информатизации общества, в обеспечении перехода от индустриального общества к информационному. Компьютерные сети аккумулируют все лучшее, что создано в области вычислительной техники и информатики, информационных технологий, средств и систем передачи данных. Для разработчиков открыты широкие возможности по развитию как сетей в целом, так и отдельных их систем, звеньев, узлов.
Можно выделить следующие направления и пути совершенствования и развития компьютерных сетей:
1. развитие топологии сетей, направленное на обеспечение одновременного обслуживания запросов от большего количества абонентских систем и увеличение оперативности и надежности доставки пакетов адресатам за счет создания альтернативных маршрутов;
3. развитие и совершенствование программного обеспечения сетей. Расширение перечня предоставляемых информационно-вычислительных услуг, повышение их интеллектуального уровня за счет широкого использования интеллектуальных систем и баз знаний, дальнейшее развитие сетевых технологий;
4. интенсивный переход на цифровые сети связи, обеспечивающие по сравнению с аналоговыми сетями более высокую надежность передачи сигналов любого вида;
5. существенное увеличение доли спутниковых сетей связи в общем объеме циркулирующей в сетях информации, что обусловлено решающими преимуществами спутниковых сетей;
6. повышение надежности компьютерных сетей, совершенствование и развитие методов и средств обеспечения высоких показателей по всем аспектам проблемы надежности компьютерных сетей -техническому, программному, информационному, функциональному;
7. развитие методов и средств обеспечения более высокого уровня безопасности информации, циркулирующей в сетях, повышение эффективности служб безопасности и механизмов реализации их функций;
8. создание и непрерывное совершенствование глобальной интеллектуальной сети, объединяющей сети всех государств [4].
Тенденции развития локальных сетей намечаются уже сегодня. Заметно упрощаются методы настройки, администрирования и использования локальных сетей. Дальнейшие перспективы эволюции локальных сетей, видимо, вполне предсказуемы. Уже в ближайшем будущем заметно возрастет скорость передачи данных, будут разработаны новые алгоритмы коррекции ошибок, аутентификации пользователей и шифрования, что должно увеличить надежность соединений, получат более широкое развитие технологии беспроводной связи и локальные сети, построенные на основе оптического волокна [3].
Развитие региональных и глобальных сетей напрямую связаны с появлением новых технологии, призванных обеспечить создание компьютерных сетей масштаба предприятия, корпоративных, региональных и глобальных сетей передачи данных, связывающих множество локальных сетей.
Еще недавно, среди ожидаемых революционных изменений техники телекоммуникаций было увеличение скорости передачи по волоконно-оптическим каналам сетей ATM до 1000 гигабитов в секунду (1 Тбит/с) за счет частотного уплотнения (мультиплексирования с разделением каналов по длинам волн) сигналов в оптическом диапазоне.
Но, уже в 2009 г лаборатории Белла посредством мультиплексирования 155 каналов по 100 Гбит/с удалось передать сигнал со скоростью 15,5 Тбит/с нарасстояние 7000 километров [2].
Развитие беспроводных технологий также является одним из перспек-тивнейших направлений. Увеличение пропускной способности беспроводных технологий, в частности Wi-Fi, будет за счет перехода на полнодуплексную связь, что дает возможность увеличить пропускную способность вдвое без выделения дополнительных частот: одна и та же частота будет использоваться одновременно для приёма и передачи. То есть становится возможной одновременная отправка и получение информации, что теоретически позволит повысить пропускную способность канала связи в два раза.
Говоря о перспективах развития компьютерных сетей, следует упомянуть, конечно же, Internet. За два десятилетия своего существования сеть Internet претерпела кардинальные изменения. И не следует думать, что все изменения Internet остались позади.
В течение следующих 15 лет Интернет будет развиваться по одному из четырех возможных сценариев, однако только один из них является позитивным [5].
В рамках отчета The Evolving Internet специалисты Cisco и Monitor Group подготовили четыре возможных сценария, по которым пойдет развитие Интернета. Согласно одному из них, глобальная сеть продолжит развиваться по траектории быстрой экспансии. Три других сценария за-
трагивают различные риски и проблемы, с которыми предстоит столкнуться лидерам Интернет-рынка, властям различных государств и простым пользователям.
Согласно первому сценарию, границы Интернета будут размыты. В этом случае через 15 лет пользователи по всему миру смогут выходить в Сеть с большого количества доступных устройств, а Интернет станет центром для оказания услуг.
По второму сценарию Всемирная сеть может стать небезопасной из-за возрастающего числа кибератак. Предполагается также, что у Интернета могут появиться безопасные аналоги, доступ к которым будет недешевым.
Третий вариант предполагает, что из-за нестабильной экономической ситуации в ряде стран скорость распространения Интернета будет снижаться.
Помимо этого, эксперты отметили пять основных тенденций, которые будут оказывать самое непосредственное влияние на происходящее с Сетью. Наибольший рост Интернет-рынка будет происходить за пределами стран с высоким доходом и продвинутой экономикой, глобальное управление Интернетом останется на нынешнем уровне и не претерпит заметных изменений, «цифровое поколение», знакомое с Сетью с рождения, будет относиться к Интернету совсем не так, как их родители, QWERTY-клавиатура перестанет служить основным связующим звеном человека с Интернетом, а потребители будут платить за подключение к Сети гораздо более разнообразными способами.
Для будущего Internet важнее всего не то, как будут изменяться технологии, а то, как будет управляться сам процесс изменения и развития. Архитектура Internet всегда определялась ядром, состоящим из ведущих проектировщиков, но с увеличением числа заинтересованных сторон форма ядра изменилась. Успех Internet расширил круг людей и организаций, вложивших в сеть финансовые и интеллектуальные ресурсы, и именно ими определяются пути развития сети.
1. Асмаков С. Перспективные технологии: итоги и прогнозы. - КомпьютерПресс. - 2010. - № 1.
3. Елисеев В. Локальные сети будущего и будущее локальных сетей // Современная технология компьютерных сетей. - 2010.
4. Карпов М. Будущее Интернета // Журнал «Компьютера online». - 2011.
5. Лайтман М. Интернет и будущее // Интернет газета «Единый мир». -2010.
6. Татарник О. В ожидании оптоволоконного бума // КомпьютерПресс. -2007. - № 3.
ПРИКЛАДНЫЕ ПРОГРАММЫ КАК ОСНОВА ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ WEB 3.0
© Жевнерчук Д.В.*, Аристов А.В.4
Чайковский технологический институт (филиал) Ижевского государственного технического университета, г. Чайковский
Агентный подход к построению информационных систем преобразует вычислительные сети в знаниеориенгированые виртуальные про -странства. Использование онтологий позволяет формализовать сложные предметные области, произвести автоматический анализ запроса пользователя и осуществить поиск требуемой информации без его уча -стия. Агенты и онтологии реализуют механизм, получивший название Web 3.0. Источниками информации являются распределенные хранилища данных, доступ к которым определяется URI. В работе предлагается расширить понятие источника данных Web 3.0. множеством произвольного программного обеспечения. Рассмотрены вопросы взаимодействия агентов с произвольными программами-ресурсами и предложена технология построения агентной системы open Web 3.0.
Концепция развития Интернет Web 3.0 предполагает, переход от поискового способа доступа к информационному ресурсу сети к знаниеориен-тированному. В большинстве публикаций по этой теме рассматривается задача автоматического поиска источников данных, содержащих ответ на запрос пользователя и формирование результата. Другими словами, пользователи избавляются от необходимости ручной обработки списка URI с целью получения конечного ответа. Основным механизмом Web 3.0. являются агентные системы [1], использующие онтологии [2], которые формализуют знания об информационном ресурсе. Конечный ответ извлекается из хранилищ данных. Возможность использования существующего разнородного программного обеспечения в качестве конечного источника запрашиваемой информации остается за рамками исследований, поскольку это связано с проблемами построения сложных гетерогенных информационных систем, которые изучает теория открытых систем.
Сегодня технология открытых систем (TOC) [3] является перспективным и приоритетным государственным направлением научных исследований. Открытая система должна удовлетворять свойствам расширяемости,
* Доцент кафедры «Информатика и вычислительная техника», кандидат технических наук.
Аннотация научной статьи по компьютерным и информационным наукам, автор научной работы — Гиляхова З. А.
Сегодня порядка 50 миллионов персональных компьютеров в мире взаимодействуют друг с другом через компьютерные сети общего пользования. Всего крупных территориальных сетей в мире порядка 300, но гораздо более половины пользователей охватывает одна Internet.
Аннотация научной статьи по компьютерным и информационным наукам, автор научной работы — Ветелина Е.
На сегодняшний день компьютерные сети переживают ряд проблем, возможные решения которых предлагает такая новая сетевая технология , как программно-конфигурируемых сети (ПКС). В данной работе будут рассмотрены основные недостатки современных компьютерных сетей, а также концепция, лежащая в основе ПКС, основные преимущества и слабые стороны данной сетевой технологии . В завершении будут приведены факты, иллюстрирующие тенденции будущего развития ПКС в России и мире.
Похожие темы научных работ по компьютерным и информационным наукам , автор научной работы — Гиляхова З. А.
Алгоритм нормализованного метода наименьших квадратов с динамическим изменением вычислительной сложности и с переменным шагом сходимости
Аннотация научной статьи по компьютерным и информационным наукам, автор научной работы — Храмушина Марина Евгеньевна
Информационные технологии являются на сегодняшний день одним из важных процессов использования информационных ресурсов общества. К настоящему времени ИТ прошли несколько глобальных этапов, смена которых определялась техническим прогрессом, появлением новых технологических средств, методов поиска информации и переработки данных. Отрасль информационных технологий занимается созданием, развитием и эксплуатацией информационных систем. Информационные технологии призваны, основываясь и рационально используя современные достижения в области компьютерной техники и иных высоких технологий, новейших средств коммуникации, программного обеспечения и практического опыта, решать задачи по эффективной организации информационного процесса для снижения затрат времени, труда и материальных ресурсов во всех сферах человеческой жизни и современного общества.
Похожие темы научных работ по компьютерным и информационным наукам , автор научной работы — Храмушина Марина Евгеньевна
Системный анализ сетевых технологий создания региональных интеллектуальных сетей как базиса широкополосной первичной сети связи
Основы анализа IT-инфраструктуры открытого контура автоматизированной системы информационного обеспечения подготовки космонавтов для создания интегрированного тренажерного комплекса
Читайте также: