Принцип работы глобальных компьютерных сетей

Обновлено: 04.07.2024

Область сетей и связи включает анализ, проектирование, внедрение и использование локальных, глобальных и мобильных сетей, которые связывают компьютеры вместе. Сам по себе Интернет представляет собой сеть, которая позволяет обмениваться данными почти со всеми компьютерами в мире.

Компьютерная сеть связывает компьютеры вместе с помощью комбинации инфракрасных световых сигналов, радиоволн, телефонных линий, телевизионных кабелей и спутниковых каналов. Перед учеными-компьютерщиками стоит задача разработать протоколы (стандартизированные правила формата и обмена сообщениями), которые позволяют процессам, работающим на хост-компьютерах, интерпретировать получаемые ими сигналы и участвовать в осмысленных «беседах» для выполнения задач от имени пользователи. Сетевые протоколы также включают управление потоком, которое не позволяет отправителю данных завалить получателя сообщениями, на обработку которых нет времени или места для хранения, и контроль ошибок, который включает обнаружение ошибок передачи и автоматическую повторную отправку сообщений для исправления таких ошибок. (Некоторые технические подробности обнаружения и исправления ошибок см. в см. теорию информации.)

Стандартизация протоколов — это международная работа. Поскольку в противном случае различные типы машин и операционных систем не могли бы взаимодействовать друг с другом, основной проблемой было то, чтобы системные компоненты (компьютеры) были «открытыми». Эта терминология исходит из стандартов связи взаимодействия открытых систем (OSI), установленных Международной организацией по стандартизации. Эталонная модель OSI определяет стандарты сетевых протоколов на семи уровнях. Каждый уровень определяется функциями, на которые он опирается из нижележащего уровня, и услугами, которые он предоставляет вышестоящему уровню.

Модель взаимодействия открытых систем (OSI) для сетевого взаимодействия. Модель OSI, созданная в 1983 году Международной организацией по стандартизации, делит сетевые протоколы (стандартизированные процедуры обмена информацией) на семь функциональных «уровней». Эта коммуникационная архитектура позволяет конечным пользователям, использующим разные операционные системы или работающим в разных сетях, быстро и правильно обмениваться данными.

В основе протокола лежит физический уровень, содержащий правила передачи битов по физическому каналу. Канальный уровень обрабатывает «пакеты» данных стандартного размера и повышает надежность за счет обнаружения ошибок и битов управления потоком. Сетевой и транспортный уровни разбивают сообщения на пакеты стандартного размера и направляют их адресатам. Сеансовый уровень поддерживает взаимодействие между приложениями на двух взаимодействующих компьютерах. Например, он предоставляет механизм для вставки контрольных точек (сохранение текущего состояния задачи) в длинную передачу файла, чтобы в случае сбоя повторно передавать только данные после последней контрольной точки. Уровень представления связан с функциями, которые кодируют данные, так что разнородные системы могут участвовать в осмысленном обмене данными. На самом высоком уровне находятся протоколы, поддерживающие определенные приложения. Примером такого приложения является протокол передачи файлов (FTP), который управляет передачей файлов с одного хоста на другой.

Развитие сетей и коммуникационных протоколов также привело к появлению распределенных систем, в которых компьютеры, объединенные в сеть, обмениваются данными и задачами обработки. Например, система распределенной базы данных имеет базу данных, распределенную (или реплицированную) между различными сетевыми узлами. Данные реплицируются на «зеркальных сайтах», и репликация может повысить доступность и надежность. Распределенная СУБД управляет базой данных, компоненты которой распределены по нескольким компьютерам в сети.

Сеть клиент-сервер — это распределенная система, в которой база данных находится на одном компьютере (сервере), а пользователи подключаются к этому компьютеру по сети со своих компьютеров (клиентов). Сервер предоставляет данные и отвечает на запросы от каждого клиента, в то время как каждый клиент получает доступ к данным на сервере таким образом, который не зависит и не знает о присутствии других клиентов, обращающихся к той же базе данных. Системы клиент-сервер требуют, чтобы отдельные действия нескольких клиентов с одной и той же частью базы данных сервера были синхронизированы, чтобы конфликты разрешались разумным образом. Например, бронирование авиабилетов реализовано по модели клиент-сервер. Сервер содержит все данные о предстоящих рейсах, такие как текущие бронирования и распределение мест.Каждый клиент хочет получить доступ к этим данным для бронирования рейса, получения места и оплаты рейса. Во время этого процесса вполне вероятно, что два или более клиентских запроса хотят получить доступ к одному и тому же рейсу, и что осталось назначить только одно место. Программное обеспечение должно синхронизировать эти два запроса, чтобы оставшееся место было назначено рациональным образом (обычно тому, кто сделал запрос первым).

Другим популярным типом распределенной системы является одноранговая сеть. В отличие от клиент-серверных сетей, одноранговая сеть предполагает, что каждый компьютер (пользователь), подключенный к ней, может выступать как в роли клиента, так и в роли сервера; таким образом, все в сети являются равноправными. Эта стратегия имеет смысл для групп, которые делятся аудиоколлекциями в Интернете, и для организации социальных сетей, таких как LinkedIn и Facebook. Каждый человек, подключенный к такой сети, получает информацию от других и делится с другими своей информацией.

Операционные системы

Операционная система – это специализированный набор программного обеспечения, который находится между аппаратной архитектурой компьютера и его приложениями. Он выполняет ряд основных действий, таких как управление файловой системой, планирование процессов, выделение памяти, сетевое взаимодействие и совместное использование ресурсов между пользователями компьютера. Операционные системы со временем усложнялись, начиная с первых компьютеров 1960-х годов.

На ранних компьютерах пользователь печатал программы на перфоленте или картах, которые считывались в компьютер, собирались или компилировались и запускались. Затем результаты передавались на принтер или магнитную ленту. Эти ранние операционные системы использовали пакетную обработку; т. е. обработка последовательностей заданий, которые компилируются и выполняются по одному без вмешательства пользователя. Каждое задание в пакете сопровождалось инструкциями для операционной системы (ОС) с подробным описанием ресурсов, необходимых для задания, таких как количество требуемого процессорного времени, необходимые файлы и устройства хранения, на которых находились файлы. Отсюда и возникла ключевая концепция операционной системы как распределителя ресурсов. Эта роль стала более важной с появлением мультипрограммирования, при котором несколько заданий одновременно выполняются на компьютере и совместно используют ресурсы, например, за счет поочередного выделения фиксированного количества процессорного времени. Более сложное аппаратное обеспечение позволяло одному заданию считывать данные, в то время как другое писало на принтер, а третье выполняло вычисления. Таким образом, операционная система управляла этими задачами таким образом, что все задания выполнялись, не мешая друг другу.

Появление разделения времени, при котором пользователи вводят команды и получают результаты непосредственно на терминале, добавило в операционную систему больше задач. Требовались процессы, известные как обработчики терминалов, наряду с такими механизмами, как прерывания (чтобы привлечь внимание операционной системы для обработки срочных задач) и буферы (для временного хранения данных во время ввода/вывода, чтобы сделать передачу более плавной). Современные большие компьютеры одновременно взаимодействуют с сотнями пользователей, создавая впечатление, что каждый из них является единственным пользователем.

Еще одной областью исследований операционных систем является проектирование виртуальной памяти. Виртуальная память — это схема, которая дает пользователям иллюзию работы с большим блоком непрерывного пространства памяти (возможно, даже больше, чем реальная память), когда на самом деле большая часть их работы приходится на вспомогательную память (диск). Блоки фиксированного размера (страницы) или блоки переменного размера (сегменты) задания считываются в основную память по мере необходимости. Такие вопросы, как объем основной памяти, выделяемый пользователям и какие страницы или сегменты должны быть возвращены на диск («выгружены»), чтобы освободить место для входящих страниц или сегментов, должны быть решены, чтобы система могла эффективно выполнять задания.< /p>

Первые коммерчески жизнеспособные операционные системы были разработаны IBM в 1960-х годах и назывались OS/360 и DOS/360. Unix был разработан в Bell Laboratories в начале 1970-х и с тех пор породил множество вариантов, включая Linux, Berkeley Unix, GNU и Apple iOS. Операционные системы, разработанные для первых персональных компьютеров в 1980-х годах, включали DOS от IBM (а позже и от Microsoft), которая превратилась в различные разновидности Windows. Важным достижением 21 века в операционных системах стало то, что они стали все более независимыми от машин.

Из этого введения в работу с сетями вы узнаете, как работают компьютерные сети, какая архитектура используется для проектирования сетей и как обеспечить их безопасность.

Что такое компьютерная сеть?

Компьютерная сеть состоит из двух или более компьютеров, соединенных между собой кабелями (проводными) или WiFi (беспроводными) с целью передачи, обмена или совместного использования данных и ресурсов. Вы строите компьютерную сеть, используя оборудование (например, маршрутизаторы, коммутаторы, точки доступа и кабели) и программное обеспечение (например, операционные системы или бизнес-приложения).

Географическое расположение часто определяет компьютерную сеть. Например, LAN (локальная сеть) соединяет компьютеры в определенном физическом пространстве, например, в офисном здании, тогда как WAN (глобальная сеть) может соединять компьютеры на разных континентах. Интернет — крупнейший пример глобальной сети, соединяющей миллиарды компьютеров по всему миру.

Вы можете дополнительно определить компьютерную сеть по протоколам, которые она использует для связи, физическому расположению ее компонентов, способу управления трафиком и ее назначению.

Компьютерные сети позволяют общаться в любых деловых, развлекательных и исследовательских целях. Интернет, онлайн-поиск, электронная почта, обмен аудио и видео, онлайн-торговля, прямые трансляции и социальные сети — все это существует благодаря компьютерным сетям.

Типы компьютерных сетей

По мере развития сетевых потребностей менялись и типы компьютерных сетей, отвечающие этим потребностям. Вот наиболее распространенные и широко используемые типы компьютерных сетей:

Локальная сеть (локальная сеть). Локальная сеть соединяет компьютеры на относительно небольшом расстоянии, позволяя им обмениваться данными, файлами и ресурсами. Например, локальная сеть может соединять все компьютеры в офисном здании, школе или больнице. Как правило, локальные сети находятся в частной собственности и под управлением.

WLAN (беспроводная локальная сеть). WLAN похожа на локальную сеть, но соединения между устройствами в сети осуществляются по беспроводной сети.

WAN (глобальная сеть). Как видно из названия, глобальная сеть соединяет компьютеры на большой территории, например, из региона в регион или даже из одного континента в другой. Интернет — это крупнейшая глобальная сеть, соединяющая миллиарды компьютеров по всему миру. Обычно для управления глобальной сетью используются модели коллективного или распределенного владения.

MAN (городская сеть): MAN обычно больше, чем LAN, но меньше, чем WAN. Города и государственные учреждения обычно владеют и управляют MAN.

PAN (персональная сеть): PAN обслуживает одного человека. Например, если у вас есть iPhone и Mac, вполне вероятно, что вы настроили сеть PAN, которая позволяет обмениваться и синхронизировать контент — текстовые сообщения, электронные письма, фотографии и многое другое — на обоих устройствах.

SAN (сеть хранения данных). SAN – это специализированная сеть, предоставляющая доступ к хранилищу на уровне блоков — общей сети или облачному хранилищу, которое для пользователя выглядит и работает как накопитель, физически подключенный к компьютеру. (Дополнительную информацию о том, как SAN работает с блочным хранилищем, см. в разделе «Блочное хранилище: полное руководство».)

CAN (сеть кампуса). CAN также известен как корпоративная сеть. CAN больше, чем LAN, но меньше, чем WAN. CAN обслуживают такие объекты, как колледжи, университеты и бизнес-кампусы.

VPN (виртуальная частная сеть). VPN – это безопасное двухточечное соединение между двумя конечными точками сети (см. раздел "Узлы" ниже). VPN устанавливает зашифрованный канал, который сохраняет личность пользователя и учетные данные для доступа, а также любые передаваемые данные, недоступные для хакеров.

Важные термины и понятия

Ниже приведены некоторые общие термины, которые следует знать при обсуждении компьютерных сетей:

IP-адрес: IP-адрес — это уникальный номер, присваиваемый каждому устройству, подключенному к сети, которая использует для связи Интернет-протокол. Каждый IP-адрес идентифицирует хост-сеть устройства и местоположение устройства в хост-сети. Когда одно устройство отправляет данные другому, данные включают «заголовок», который включает IP-адрес отправляющего устройства и IP-адрес устройства-получателя.

Узлы. Узел — это точка подключения внутри сети, которая может получать, отправлять, создавать или хранить данные. Каждый узел требует, чтобы вы предоставили некоторую форму идентификации для получения доступа, например IP-адрес. Несколько примеров узлов включают компьютеры, принтеры, модемы, мосты и коммутаторы. Узел — это, по сути, любое сетевое устройство, которое может распознавать, обрабатывать и передавать информацию любому другому сетевому узлу.

Маршрутизаторы. Маршрутизатор — это физическое или виртуальное устройство, которое отправляет информацию, содержащуюся в пакетах данных, между сетями. Маршрутизаторы анализируют данные в пакетах, чтобы определить наилучший способ доставки информации к конечному получателю. Маршрутизаторы пересылают пакеты данных до тех пор, пока они не достигнут узла назначения.

Коммутаторы. Коммутатор — это устройство, которое соединяет другие устройства и управляет обменом данными между узлами в сети, обеспечивая доставку пакетов данных к конечному пункту назначения. В то время как маршрутизатор отправляет информацию между сетями, коммутатор отправляет информацию между узлами в одной сети. При обсуждении компьютерных сетей «коммутация» относится к тому, как данные передаются между устройствами в сети. Три основных типа переключения следующие:

Коммутация каналов, которая устанавливает выделенный канал связи между узлами в сети. Этот выделенный путь гарантирует, что во время передачи будет доступна вся полоса пропускания, что означает, что никакой другой трафик не может проходить по этому пути.

Коммутация пакетов предполагает разбиение данных на независимые компоненты, называемые пакетами, которые из-за своего небольшого размера предъявляют меньшие требования к сети. Пакеты перемещаются по сети к конечному пункту назначения.

Переключение сообщений отправляет сообщение полностью с исходного узла, перемещаясь от коммутатора к коммутатору, пока не достигнет узла назначения.

Порты: порт определяет конкретное соединение между сетевыми устройствами. Каждый порт идентифицируется номером. Если вы считаете IP-адрес сопоставимым с адресом отеля, то порты — это номера люксов или комнат в этом отеле. Компьютеры используют номера портов, чтобы определить, какое приложение, служба или процесс должны получать определенные сообщения.

Типы сетевых кабелей. Наиболее распространенными типами сетевых кабелей являются витая пара Ethernet, коаксиальный и оптоволоконный кабель. Выбор типа кабеля зависит от размера сети, расположения сетевых элементов и физического расстояния между устройствами.

Примеры компьютерных сетей

Проводное или беспроводное соединение двух или более компьютеров с целью обмена данными и ресурсами образует компьютерную сеть. Сегодня почти каждое цифровое устройство принадлежит к компьютерной сети.

В офисе вы и ваши коллеги можете совместно использовать принтер или систему группового обмена сообщениями. Вычислительная сеть, которая позволяет это, вероятно, представляет собой локальную сеть или локальную сеть, которая позволяет вашему отделу совместно использовать ресурсы.

Городские власти могут управлять общегородской сетью камер наблюдения, которые отслеживают транспортный поток и происшествия. Эта сеть будет частью MAN или городской сети, которая позволит городским службам экстренной помощи реагировать на дорожно-транспортные происшествия, советовать водителям альтернативные маршруты движения и даже отправлять дорожные билеты водителям, проезжающим на красный свет.

The Weather Company работала над созданием одноранговой ячеистой сети, которая позволяет мобильным устройствам напрямую взаимодействовать с другими мобильными устройствами, не требуя подключения к Wi-Fi или сотовой связи. Проект Mesh Network Alerts позволяет доставлять жизненно важную информацию о погоде миллиардам людей даже без подключения к Интернету.

Компьютерные сети и Интернет

Поставщики интернет-услуг (ISP) и поставщики сетевых услуг (NSP) предоставляют инфраструктуру, позволяющую передавать пакеты данных или информации через Интернет. Каждый бит информации, отправленной через Интернет, не поступает на каждое устройство, подключенное к Интернету. Это комбинация протоколов и инфраструктуры, которая точно указывает, куда направить информацию.

Как они работают?

Компьютерные сети соединяют такие узлы, как компьютеры, маршрутизаторы и коммутаторы, с помощью кабелей, оптоволокна или беспроводных сигналов. Эти соединения позволяют устройствам в сети взаимодействовать и обмениваться информацией и ресурсами.

Сети следуют протоколам, которые определяют способ отправки и получения сообщений. Эти протоколы позволяют устройствам обмениваться данными. Каждое устройство в сети использует интернет-протокол или IP-адрес, строку цифр, которая однозначно идентифицирует устройство и позволяет другим устройствам распознавать его.

Маршрутизаторы – это виртуальные или физические устройства, облегчающие обмен данными между различными сетями. Маршрутизаторы анализируют информацию, чтобы определить наилучший способ доставки данных к конечному пункту назначения. Коммутаторы соединяют устройства и управляют связью между узлами внутри сети, гарантируя, что пакеты информации, перемещающиеся по сети, достигают конечного пункта назначения.

Архитектура

Архитектура компьютерной сети определяет физическую и логическую структуру компьютерной сети. В нем описывается, как компьютеры организованы в сети и какие задачи возлагаются на эти компьютеры. Компоненты сетевой архитектуры включают аппаратное и программное обеспечение, средства передачи (проводные или беспроводные), топологию сети и протоколы связи.

Основные типы сетевой архитектуры

В сети клиент/сервер центральный сервер или группа серверов управляет ресурсами и предоставляет услуги клиентским устройствам в сети. Клиенты в сети общаются с другими клиентами через сервер. В отличие от модели P2P, клиенты в архитектуре клиент/сервер не делятся своими ресурсами. Этот тип архитектуры иногда называют многоуровневой моделью, поскольку он разработан с несколькими уровнями или ярусами.

Топология сети

Топология сети — это то, как устроены узлы и каналы в сети. Сетевой узел — это устройство, которое может отправлять, получать, хранить или пересылать данные. Сетевой канал соединяет узлы и может быть как кабельным, так и беспроводным.

Понимание типов топологии обеспечивает основу для построения успешной сети. Существует несколько топологий, но наиболее распространенными являются шина, кольцо, звезда и сетка:

При топологии шинной сети каждый сетевой узел напрямую подключен к основному кабелю.

В кольцевой топологии узлы соединены в петлю, поэтому каждое устройство имеет ровно двух соседей. Соседние пары соединяются напрямую; несмежные пары связаны косвенно через несколько узлов.

В топологии звездообразной сети все узлы подключены к одному центральному концентратору, и каждый узел косвенно подключен через этот концентратор.

сетчатая топология определяется перекрывающимися соединениями между узлами. Вы можете создать полносвязную топологию, в которой каждый узел в сети соединен со всеми остальными узлами. Вы также можете создать топологию частичной сетки, в которой только некоторые узлы соединены друг с другом, а некоторые связаны с узлами, с которыми они обмениваются наибольшим количеством данных. Полноячеистая топология может быть дорогостоящей и трудоемкой для выполнения, поэтому ее часто используют для сетей, требующих высокой избыточности. Частичная сетка обеспечивает меньшую избыточность, но является более экономичной и простой в реализации.

Безопасность

Безопасность компьютерной сети защищает целостность информации, содержащейся в сети, и контролирует доступ к этой информации. Политики сетевой безопасности уравновешивают необходимость предоставления услуг пользователям с необходимостью контроля доступа к информации.

Существует множество точек входа в сеть. Эти точки входа включают аппаратное и программное обеспечение, из которых состоит сама сеть, а также устройства, используемые для доступа к сети, такие как компьютеры, смартфоны и планшеты. Из-за этих точек входа сетевая безопасность требует использования нескольких методов защиты. Средства защиты могут включать брандмауэры — устройства, которые отслеживают сетевой трафик и предотвращают доступ к частям сети на основе правил безопасности.

Процессы аутентификации пользователей с помощью идентификаторов пользователей и паролей обеспечивают еще один уровень безопасности. Безопасность включает в себя изоляцию сетевых данных, чтобы доступ к служебной или личной информации был сложнее, чем к менее важной информации. Другие меры сетевой безопасности включают обеспечение регулярного обновления и исправления аппаратного и программного обеспечения, информирование пользователей сети об их роли в процессах безопасности и информирование о внешних угрозах, осуществляемых хакерами и другими злоумышленниками. Сетевые угрозы постоянно развиваются, что делает сетевую безопасность бесконечным процессом.

Использование общедоступного облака также требует обновления процедур безопасности для обеспечения постоянной безопасности и доступа. Для безопасного облака требуется безопасная базовая сеть.

Ознакомьтесь с пятью основными соображениями (PDF, 298 КБ) по обеспечению безопасности общедоступного облака.

Ячеистые сети

Как отмечалось выше, ячеистая сеть — это тип топологии, в котором узлы компьютерной сети подключаются к как можно большему количеству других узлов. В этой топологии узлы взаимодействуют друг с другом, чтобы эффективно направлять данные к месту назначения. Эта топология обеспечивает большую отказоустойчивость, поскольку в случае отказа одного узла существует множество других узлов, которые могут передавать данные. Ячеистые сети самонастраиваются и самоорганизуются в поисках самого быстрого и надежного пути для отправки информации.

Тип ячеистых сетей

Существует два типа ячеистых сетей — полная и частичная:

В полной ячеистой топологии каждый сетевой узел соединяется со всеми остальными сетевыми узлами, обеспечивая высочайший уровень отказоустойчивости. Однако его выполнение обходится дороже. В топологии с частичной сеткой подключаются только некоторые узлы, обычно те, которые чаще всего обмениваются данными.
беспроводная ячеистая сеть может состоять из десятков и сотен узлов. Этот тип сети подключается к пользователям через точки доступа, разбросанные по большой территории.

Балансировщики нагрузки и сети

Балансировщики нагрузки эффективно распределяют задачи, рабочие нагрузки и сетевой трафик между доступными серверами. Думайте о балансировщиках нагрузки как об управлении воздушным движением в аэропорту. Балансировщик нагрузки отслеживает весь трафик, поступающий в сеть, и направляет его на маршрутизатор или сервер, которые лучше всего подходят для управления им. Цели балансировки нагрузки – избежать перегрузки ресурсов, оптимизировать доступные ресурсы, сократить время отклика и максимально увеличить пропускную способность.

Полный обзор балансировщиков нагрузки см. в разделе Балансировка нагрузки: полное руководство.

Сети доставки контента

Сеть доставки контента (CDN) – это сеть с распределенными серверами, которая доставляет пользователям временно сохраненные или кэшированные копии контента веб-сайта в зависимости от их географического положения. CDN хранит этот контент в распределенных местах и предоставляет его пользователям, чтобы сократить расстояние между посетителями вашего сайта и сервером вашего сайта. Кэширование контента ближе к вашим конечным пользователям позволяет вам быстрее обслуживать контент и помогает веб-сайтам лучше охватить глобальную аудиторию. Сети CDN защищают от всплесков трафика, сокращают задержки, снижают потребление полосы пропускания, ускоряют время загрузки и уменьшают влияние взломов и атак, создавая слой между конечным пользователем и инфраструктурой вашего веб-сайта.

Прямые трансляции мультимедиа, мультимедиа по запросу, игровые компании, создатели приложений, сайты электронной коммерции — по мере роста цифрового потребления все больше владельцев контента обращаются к CDN, чтобы лучше обслуживать потребителей контента.

Компьютерные сетевые решения и IBM

Компьютерные сетевые решения помогают предприятиям увеличить трафик, сделать пользователей счастливыми, защитить сеть и упростить предоставление услуг. Лучшее решение для компьютерной сети, как правило, представляет собой уникальную конфигурацию, основанную на вашем конкретном типе бизнеса и потребностях.

Сети доставки контента (CDN), балансировщики нагрузки и сетевая безопасность — все упомянутые выше — это примеры технологий, которые могут помочь компаниям создавать оптимальные компьютерные сетевые решения. IBM предлагает дополнительные сетевые решения, в том числе:

— это устройства, которые дают вам улучшенный контроль над сетевым трафиком, позволяют повысить производительность вашей сети и повысить ее безопасность. Управляйте своими физическими и виртуальными сетями для маршрутизации нескольких VLAN, для брандмауэров, VPN, формирования трафика и многого другого. обеспечивает безопасность и ускоряет передачу данных между частной инфраструктурой, мультиоблачными средами и IBM Cloud. — это возможности безопасности и производительности, предназначенные для защиты общедоступного веб-контента и приложений до того, как они попадут в облако. Получите защиту от DDoS, глобальную балансировку нагрузки и набор функций безопасности, надежности и производительности, предназначенных для защиты общедоступного веб-контента и приложений до того, как они попадут в облако.

Сетевые службы в IBM Cloud предоставляют вам сетевые решения для увеличения трафика, обеспечения удовлетворенности ваших пользователей и легкого предоставления ресурсов по мере необходимости.

Развить сетевые навыки и получить профессиональную сертификацию IBM, пройдя курсы в рамках программы Cloud Site Reliability Engineers (SRE) Professional.

Компьютерная сеть или сеть передачи данных — это телекоммуникационная сеть, которая позволяет компьютерам обмениваться данными. В компьютерных сетях сетевые вычислительные устройства обмениваются данными друг с другом, используя канал передачи данных. Соединения между узлами устанавливаются с использованием либо кабельной, либо беспроводной среды. Самой известной компьютерной сетью является Интернет.

Сетевые компьютерные устройства, которые отправляют, направляют и завершают данные, называются сетевыми узлами. [1] Узлы могут включать хосты, такие как персональные компьютеры, телефоны, серверы, а также сетевое оборудование. Можно сказать, что два таких устройства объединены в сеть, когда одно устройство может обмениваться информацией с другим устройством, независимо от того, имеют ли они прямое соединение друг с другом.

Компьютерные сети различаются средой передачи, используемой для передачи их сигналов, протоколами связи для организации сетевого трафика, размером сети, топологией и организационным назначением.

Компьютерные сети поддерживают огромное количество приложений и служб, таких как доступ к всемирной паутине, цифровое видео, цифровое аудио, совместное использование приложений и серверов хранения, принтеров и факсимильных аппаратов, а также использование приложений электронной почты и обмена мгновенными сообщениями. а также многие другие. В большинстве случаев коммуникационные протоколы для конкретных приложений являются многоуровневыми (т. е. передаются как полезная нагрузка) поверх других более общих коммуникационных протоколов.

Свойства

Компьютерные сети можно рассматривать как отрасль электротехники, телекоммуникаций, компьютерных наук, информационных технологий или вычислительной техники, поскольку они опираются на теоретическое и практическое применение связанных дисциплин.

Компьютерная сеть облегчает межличностное общение, позволяя пользователям эффективно и легко общаться с помощью различных средств: электронной почты, обмена мгновенными сообщениями, чатов, телефона, видеотелефонных звонков и видеоконференций. Предоставление доступа к информации на общих устройствах хранения данных является важной функцией многих сетей. Сеть позволяет обмениваться файлами, данными и другими типами информации, предоставляя авторизованным пользователям возможность доступа к информации, хранящейся на других компьютерах в сети. Сеть позволяет совместно использовать сетевые и вычислительные ресурсы. Пользователи могут получать доступ к ресурсам, предоставляемым устройствами в сети, и использовать их, например, для печати документа на общем сетевом принтере. Распределенные вычисления используют вычислительные ресурсы в сети для выполнения задач. Компьютерная сеть может использоваться компьютерными взломщиками для распространения компьютерных вирусов или компьютерных червей на устройствах, подключенных к сети, или для предотвращения доступа этих устройств к сети посредством атаки типа "отказ в обслуживании".

Сетевой пакет

Компьютерные каналы связи, которые не поддерживают пакеты, такие как традиционные двухточечные телекоммуникационные каналы, просто передают данные в виде потока битов. Однако большая часть информации в компьютерных сетях передается в пакетах. Сетевой пакет – это форматированная единица данных (список битов или байтов, обычно от нескольких десятков байт до нескольких килобайт), передаваемая по сети с коммутацией пакетов.

В пакетных сетях данные форматируются в пакеты, которые отправляются по сети к месту назначения. Как только пакеты прибывают, они снова собираются в исходное сообщение. С пакетами полоса пропускания среды передачи может быть лучше распределена между пользователями, чем если бы сеть была коммутируемой. Когда один пользователь не отправляет пакеты, канал может быть заполнен пакетами от других пользователей, поэтому стоимость может быть разделена с относительно небольшим вмешательством, при условии, что канал не перегружен.

Пакеты состоят из двух типов данных: управляющей информации и пользовательских данных (полезной нагрузки). Управляющая информация предоставляет данные, необходимые сети для доставки пользовательских данных, например: исходные и конечные сетевые адреса, коды обнаружения ошибок и информацию о последовательности. Как правило, управляющая информация содержится в заголовках и трейлерах пакетов, а между ними находятся полезные данные.

Часто маршрут, по которому должен пройти пакет через сеть, недоступен сразу. В этом случае пакет ставится в очередь и ожидает освобождения канала.

Сетевые узлы

Помимо любой физической среды передачи, сети содержат дополнительные базовые структурные элементы системы, такие как контроллер сетевого интерфейса (NIC), повторители, концентраторы, мосты, коммутаторы, маршрутизаторы, модемы и брандмауэры.

Типы сетей

Наносеть. Наноразмерная коммуникационная сеть имеет ключевые компоненты, реализованные на наноуровне, включая носители сообщений, и использует физические принципы, которые отличаются от макроуровневых механизмов связи. Наноразмерная связь расширяет связь до очень маленьких датчиков и приводов, таких как те, что находятся в биологических системах, а также имеет тенденцию работать в средах, которые были бы слишком суровыми для классической связи. [16]

Персональная сеть — Персональная сеть (PAN) — это компьютерная сеть, используемая для связи между компьютерами и различными информационными технологическими устройствами, находящимися рядом с одним человеком. Некоторыми примерами устройств, которые используются в PAN, являются персональные компьютеры, принтеры, факсимильные аппараты, телефоны, КПК, сканеры и даже игровые приставки. PAN может включать в себя проводные и беспроводные устройства. Дальность действия PAN обычно достигает 10 метров. [17] Проводная персональная сеть обычно состоит из соединений USB и FireWire, а такие технологии, как Bluetooth и инфракрасная связь, обычно формируют беспроводную персональную сеть.

Локальная сеть. Локальная сеть (LAN) – это сеть, которая соединяет компьютеры и устройства в ограниченной географической зоне, например в доме, школе, офисном здании или группе близко расположенных зданий. Каждый компьютер или устройство в сети является узлом. Проводные локальные сети, скорее всего, основаны на технологии Ethernet. Более новые стандарты, такие как ITU-T G.hn, также позволяют создавать проводные локальные сети с использованием существующей проводки, такой как коаксиальные кабели, телефонные линии и линии электропередач. [18]

Определяющими характеристиками локальной сети, в отличие от глобальной сети (WAN), являются более высокая скорость передачи данных, ограниченный географический диапазон и отсутствие зависимости от выделенных линий для обеспечения подключения. Текущие технологии Ethernet или другие технологии локальных сетей IEEE 802.3 работают со скоростью передачи данных до 100 Гбит/с, стандартизованной IEEE в 2010 году. [19] В настоящее время разрабатывается Ethernet со скоростью 400 Гбит/с.

Локальную сеть можно подключить к глобальной сети с помощью маршрутизатора.

Домашняя сеть. Домашняя сеть (HAN) — это жилая локальная сеть, используемая для связи между цифровыми устройствами, обычно развернутыми дома, обычно небольшим количеством персональных компьютеров и аксессуаров, таких как принтеры и мобильные вычислительные устройства. Важной функцией является совместное использование доступа в Интернет, часто широкополосного доступа через поставщика кабельного телевидения или цифровой абонентской линии (DSL).

Сеть хранения данных. Сеть хранения данных (SAN) – это выделенная сеть, обеспечивающая доступ к консолидированному хранилищу данных на уровне блоков. Сети SAN в основном используются для того, чтобы сделать устройства хранения, такие как дисковые массивы, ленточные библиотеки и оптические музыкальные автоматы, доступными для серверов, чтобы они выглядели как локально подключенные устройства для операционной системы. SAN обычно имеет свою собственную сеть устройств хранения, которые, как правило, недоступны через локальную сеть для других устройств. Стоимость и сложность сетей хранения данных снизились в начале 2000-х годов до уровней, позволяющих более широкое внедрение как в корпоративных средах, так и в средах малого и среднего бизнеса.

Сеть кампуса. Сеть кампуса (CAN) состоит из соединения локальных сетей в пределах ограниченной географической области. Сетевое оборудование (коммутаторы, маршрутизаторы) и средства передачи (оптоволокно, медные заводы, кабели категории 5 и т. д.) почти полностью принадлежат арендатору/владельцу кампуса (предприятию, университету, правительству и т. д.).

Например, сеть университетского городка, скорее всего, будет соединять различные здания кампуса, соединяя академические колледжи или факультеты, библиотеку и студенческие общежития.

Магистральная сеть. Магистральная сеть является частью инфраструктуры компьютерной сети, которая обеспечивает путь для обмена информацией между различными локальными сетями или подсетями. Магистраль может связать воедино различные сети в одном и том же здании, в разных зданиях или на большой территории.

Например, крупная компания может внедрить магистральную сеть, чтобы соединить отделы, расположенные по всему миру. Оборудование, связывающее сети подразделений, составляет основу сети. При проектировании магистрали сети критически важными факторами, которые необходимо учитывать, являются производительность сети и ее перегрузка. Обычно пропускная способность магистральной сети больше, чем у отдельных сетей, подключенных к ней.

Другим примером магистральной сети является магистраль Интернета, представляющая собой набор глобальных сетей (WAN) и основных маршрутизаторов, которые связывают воедино все сети, подключенные к Интернету.

Городская сеть. Городская сеть (MAN) — это крупная компьютерная сеть, обычно охватывающая город или большой кампус

Глобальная вычислительная сеть. Глобальная вычислительная сеть (WAN) – это компьютерная сеть, охватывающая большую географическую территорию, например город, страну, или даже межконтинентальные расстояния. WAN использует канал связи, который сочетает в себе множество типов носителей, таких как телефонные линии, кабели и радиоволны. WAN часто использует средства передачи, предоставляемые обычными операторами связи, такими как телефонные компании. Технологии WAN обычно функционируют на трех нижних уровнях эталонной модели OSI: физическом уровне, уровне канала передачи данных и сетевом уровне.

Частная сеть предприятия. Частная сеть предприятия – это сеть, которую строит одна организация для соединения своих офисов (например, производственных площадок, головных офисов, удаленных офисов, магазинов), чтобы они могли совместно использовать компьютерные ресурсы.

Виртуальная частная сеть. Виртуальная частная сеть (VPN) представляет собой оверлейную сеть, в которой некоторые связи между узлами передаются через открытые соединения или виртуальные каналы в какой-либо более крупной сети (например, в Интернете), а не по физическим проводам. В этом случае говорят, что протоколы канального уровня виртуальной сети туннелируются через более крупную сеть. Одним из распространенных приложений является безопасная связь через общедоступный Интернет, но VPN не обязательно должна иметь явные функции безопасности, такие как аутентификация или шифрование контента. Например, виртуальные частные сети можно использовать для разделения трафика разных сообществ пользователей в базовой сети с надежными функциями безопасности.

VPN может иметь максимальную производительность или иметь определенное соглашение об уровне обслуживания (SLA) между клиентом VPN и поставщиком услуг VPN. Как правило, VPN имеет более сложную топологию, чем точка-точка.

Глобальная вычислительная сеть. Глобальная вычислительная сеть (GAN) – это сеть, используемая для поддержки мобильных устройств в произвольном количестве беспроводных локальных сетей, зон покрытия спутников и т. д. Ключевой проблемой мобильной связи является передача пользовательских сообщений из одного локального покрытия. область к следующей. В проекте IEEE 802 это включает последовательность наземных беспроводных локальных сетей. [20]

Интранет

Интранет – это набор сетей, находящихся под контролем одного административного объекта. Интранет использует протокол IP и инструменты на основе IP, такие как веб-браузеры и приложения для передачи файлов. Административный объект ограничивает использование интрасети авторизованными пользователями. Чаще всего интранет — это внутренняя локальная сеть организации. Большая интрасеть обычно имеет по крайней мере один веб-сервер для предоставления пользователям организационной информации. Интранет — это также все, что находится за маршрутизатором в локальной сети.

Экстранет

Экстранет — это сеть, которая также находится под административным контролем одной организации, но поддерживает ограниченное подключение к определенной внешней сети. Например, организация может предоставить доступ к некоторым аспектам своей интрасети для обмена данными со своими деловыми партнерами или клиентами. Этим другим объектам не обязательно доверять с точки зрения безопасности. Сетевое подключение к экстрасети часто, но не всегда, реализуется через технологию WAN.

Даркнет

Даркнет – это оверлейная сеть, обычно работающая в Интернете и доступная только через специализированное программное обеспечение. Даркнет — это анонимная сеть, в которой соединения устанавливаются только между доверенными узлами, иногда называемыми «друзьями» (F2F) [21], с использованием нестандартных протоколов и портов.

Даркнеты отличаются от других распределенных одноранговых сетей тем, что совместное использование является анонимным (то есть IP-адреса не публикуются публично), поэтому пользователи могут общаться, не опасаясь вмешательства правительства или корпорации. [22]

Лицензия

Информация, люди и технологии, созданные Википедией при содействии Барта Пурселя, находятся под лицензией Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 Международная лицензия, если не указано иное.

Мартин Уильямс/IDGNS

Сегодня сети необходимы для поддержки бизнеса, обеспечения связи и развлечений — этот список можно продолжать и продолжать. Основным общим элементом сетей является сетевой коммутатор, который помогает подключать устройства для совместного использования ресурсов.

Что такое сетевой коммутатор?

Сетевой коммутатор — это устройство, работающее на канальном уровне модели OSI — уровне 2. Он принимает пакеты, отправляемые устройствами, подключенными к его физическим портам, и снова отправляет их, но только через порты. которые ведут к устройствам, для которых предназначены пакеты. Они также могут работать на сетевом уровне — уровне 3, где происходит маршрутизация.

Коммутаторы являются распространенным компонентом сетей на основе Ethernet, Fibre Channel, асинхронного режима передачи (ATM) и InfiniBand, среди прочих. Однако в большинстве современных коммутаторов используется Ethernet.

Как работает сетевой коммутатор?

После того как устройство подключается к коммутатору, коммутатор записывает свой адрес управления доступом к среде (MAC) — код, встроенный в карту сетевого интерфейса (NIC) устройства, которая подключается к кабелю Ethernet, подключенному к коммутатору. Коммутатор использует MAC-адрес, чтобы определить, с какого подключенного устройства отправляются исходящие пакеты и куда доставлять входящие пакеты.

Таким образом, MAC-адрес идентифицирует физическое устройство, а не IP-адрес сетевого уровня (уровень 3), который может динамически назначаться устройству и изменяться с течением времени.

Когда устройство отправляет пакет другому устройству, он поступает на коммутатор, и коммутатор считывает его заголовок, чтобы определить, что с ним делать. Он сопоставляет адрес или адреса назначения и отправляет пакет через соответствующие порты, ведущие к устройствам назначения.

Чтобы снизить вероятность коллизий между сетевым трафиком, входящим и исходящим от коммутатора и подключенным устройством, большинство коммутаторов поддерживают полнодуплексный режим, при котором пакеты, поступающие от устройства и направляющиеся к нему, имеют доступ к полной полосе пропускания. соединения коммутатора. (Представьте, что два человека разговаривают по мобильному телефону, а не по рации).

Несмотря на то, что коммутаторы действительно работают на уровне 2, они также могут работать на уровне 3, который необходим им для поддержки виртуальных локальных сетей (VLAN), логических сетевых сегментов, которые могут охватывать подсети. Чтобы трафик попадал из одной подсети в другую, он должен проходить между коммутаторами, и этому способствуют встроенные в коммутаторы возможности маршрутизации.

Коммутаторы и концентраторы

Концентратор также может соединять несколько устройств вместе для совместного использования ресурсов, а совокупность устройств, подключенных к концентратору, называется сегментом локальной сети.

Концентратор отличается от коммутатора тем, что пакеты, отправляемые с одного из подключенных устройств, транслируются на все устройства, подключенные к концентратору. При использовании коммутатора пакеты направляются только на тот порт, который ведет к устройству, которому адресованы пакеты.

Коммутаторы обычно соединяют сегменты локальной сети, поэтому к ним подключаются концентраторы. Коммутаторы отфильтровывают трафик, предназначенный для устройств в том же сегменте локальной сети. Благодаря этому интеллекту коммутаторы более эффективно используют собственные вычислительные ресурсы, а также пропускную способность сети.

Коммутаторы и маршрутизаторы

Коммутаторы иногда путают с маршрутизаторами, которые также обеспечивают переадресацию и маршрутизацию сетевого трафика, отсюда и их название. Но делают они это с другой целью и в другом месте.

Маршрутизаторы работают на уровне 3 — сетевом уровне — и используются для соединения сетей с другими сетями.

Простой способ понять разницу между коммутаторами и маршрутизаторами – это представить себе локальные и глобальные сети. Устройства подключаются локально через коммутаторы, а сети подключаются к другим сетям через маршрутизаторы. Если вы подумаете об общем пути, по которому пакет может добраться до Интернета, например: устройство > концентратор > коммутатор > маршрутизатор > Интернет, это тоже должно помочь.

Конечно, бывают случаи, когда функции коммутации встроены в аппаратное обеспечение маршрутизатора, и маршрутизатор также выполняет функции коммутатора.

Проще всего представить себе домашний беспроводной маршрутизатор. Он направляет широкополосное соединение через свой порт WAN, но обычно также имеет дополнительные порты Ethernet, которые можно использовать для подключения кабеля Ethernet к компьютеру, телевизору, принтеру или даже игровой консоли. В то время как другие устройства в сети, такие как другие ноутбуки и телефоны, подключаются через маршрутизатор Wi-Fi, он по-прежнему предлагает функции переключения через локальную сеть. Таким образом, маршрутизатор, по сути, также является коммутатором. Вы даже можете подключить к маршрутизатору отдельный коммутатор, чтобы обеспечить доступ к Интернету и локальной сети для дополнительных устройств.

Типы переключателей

Коммутаторы различаются по размеру в зависимости от того, сколько устройств вам нужно подключить в определенной области, а также от типа скорости/пропускной способности сети, требуемой для этих устройств. В небольшом офисе или домашнем офисе обычно достаточно четырех- или восьмипортового коммутатора, но для более крупных развертываний обычно используются коммутаторы до 128 портов. Форм-фактор меньшего коммутатора — это устройство, которое можно разместить на рабочем столе, но коммутаторы также можно монтировать в стойку для размещения в коммутационном шкафу, центре обработки данных или ферме серверов. Размеры устанавливаемых в стойку коммутаторов варьируются от 1U до 4U, но также доступны коммутаторы большей площади.

Коммутаторы также различаются по предлагаемой скорости сети: Fast Ethernet (10/100 Мбит/с), Gigabit Ethernet (10/100/1000 Мбит/с), 10 Gigabit (10/100/1000/10000 Мбит/с) и даже 40 /100 Гбит/с скорости. Выбор скорости зависит от пропускной способности, необходимой для поддерживаемых задач.

Коммутаторы также различаются по своим возможностям. Вот три типа.

Неуправляемый

Неуправляемые коммутаторы — это самые простые коммутаторы с фиксированной конфигурацией. Как правило, они работают по принципу plug-and-play, что означает, что у пользователя практически нет вариантов выбора. У них могут быть настройки по умолчанию для таких функций, как качество обслуживания, но их нельзя изменить. Положительным моментом является то, что неуправляемые коммутаторы относительно недороги, но отсутствие функций делает их непригодными для большинства корпоративных целей.

Управляемый

Управляемые коммутаторы предлагают больше функций и возможностей для ИТ-специалистов и чаще всего используются в бизнесе или на предприятии. Управляемые коммутаторы имеют интерфейсы командной строки (CLI) для их настройки. Они поддерживают агенты простого протокола управления сетью (SNMP), предоставляющие информацию, которую можно использовать для устранения неполадок в сети.

Они также могут поддерживать виртуальные локальные сети, параметры качества обслуживания и IP-маршрутизацию. Безопасность также лучше, защищая все типы трафика, который они обрабатывают.

Благодаря расширенным функциям управляемые коммутаторы стоят намного дороже, чем неуправляемые коммутаторы.

Умные или интеллектуальные коммутаторы

Интеллектуальные или интеллектуальные коммутаторы – это управляемые коммутаторы, некоторые функции которых выходят за рамки возможностей неуправляемого коммутатора, но их меньше, чем у управляемого коммутатора. Таким образом, они более сложны, чем неуправляемые коммутаторы, но при этом дешевле, чем полностью управляемые коммутаторы. Как правило, они не поддерживают доступ через telnet и имеют веб-интерфейс, а не интерфейс командной строки. Другие варианты, такие как VLAN, могут иметь не так много функций, как те, которые поддерживаются полностью управляемыми коммутаторами. Но поскольку они дешевле, они могут хорошо подойти для небольших сетей с меньшими финансовыми ресурсами и меньшими потребностями в функциях.

Функции управления

Полный список функций и функций сетевого коммутатора зависит от производителя коммутатора и предоставленного дополнительного программного обеспечения, но в целом коммутатор предлагает профессионалам следующие возможности:

Включать и отключать определенные порты на коммутаторе.
Настройте параметры дуплекса (половинного или полного), а также пропускную способность.
Установите уровни качества обслуживания (QoS) для определенного порта.
Включите фильтрацию MAC-адресов и другие функции контроля доступа.
Настройте SNMP-мониторинг устройств, включая состояние канала.
Настройте зеркальное отображение портов для мониторинга сетевого трафика.

Другое использование

В больших сетях коммутаторы часто используются для разгрузки трафика в аналитических целях. Это может быть важно для безопасности, поскольку коммутатор может быть размещен перед маршрутизатором глобальной сети до того, как трафик пойдет в локальную сеть. Это может облегчить обнаружение вторжений, анализ производительности и межсетевой экран. Во многих случаях зеркалирование портов используется для создания зеркального отображения данных, проходящих через коммутатор, перед их отправкой, например, в систему обнаружения вторжений или анализатор пакетов.

Однако, по сути, сетевому коммутатору достаточно просто быстро и эффективно доставить пакеты с компьютера А на компьютер Б, независимо от того, расположены ли эти компьютеры в другом конце коридора или на другом конце света. Несколько других устройств вносят свой вклад в эту доставку по пути, но коммутатор является важной частью сетевой архитектуры.

Присоединяйтесь к сообществам Network World на Facebook и LinkedIn, чтобы комментировать самые важные темы.

Кит Шоу – независимый цифровой журналист, который пишет о мире ИТ более 20 лет.

Компьютерная сеть — это соединение компьютеров, позволяющее им взаимодействовать друг с другом. Компьютеры соединены с помощью сетей, как показано на рис. 1.6. Первоначально эти сети были проводными, но с появлением мобильных компьютеров стали доступны беспроводные сети.

< бр />

Рисунок 1.6.Компьютерные сети позволяют компьютерам и системам взаимодействовать друг с другом. Он составляет основу современного Интернета.

Область компьютерных сетей значительно старше мобильных вычислений. Создание компьютерных сетей началось в начале 1960-х годов, когда Леонард Клейнрок из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе впервые описал революционные концепции сетей с коммутацией пакетов [151]. Раньше телефонные сети были с коммутацией каналов, и каждое соединение (телефонный звонок) создавало канал через сеть, по которому передавались все данные. В сетях с коммутацией пакетов в сети не строились никакие каналы. Вместо этого каждое сообщение передавалось в виде пакета по сети, где каждый узел переключал пакет в зависимости от своего адреса назначения.

После прорыва Клейнрока была создана ARPANET как первая крупномасштабная компьютерная сеть, построенная на концепции сети с коммутацией пакетов. В конце 1970-х и начале 1980-х ARPANET постепенно заменялся ранними версиями Интернета. ARPANET начала использовать набор протоколов IP в 1983 году, прежде чем стала Интернетом.

Сеть ARPANET и Интернет были построены на мощной концепции, называемой сквозным принципом системного проектирования, названной в влиятельной статье Джерома Х. Зальцера, Дэвида П. Рида и Дэвида Д. Кларка [218]. . Принцип end-to-end гласит, что функциональные возможности в системе должны располагаться как можно дальше к конечным точкам. Для Интернета это означало, что конечные системы, компьютеры, подключенные к Интернету, должны были выполнять большую часть работы по обмену данными по сети, при этом сеть действовала относительно бесшумно. Таким образом, сеть будет предоставлять только механизм для отправки пакетов в конечные точки и из них. Этот принцип, возможно, был одним из наиболее важных аспектов проектирования Интернет-системы, поскольку он позволял системе изящно поддерживать постоянно растущую флору приложений от простой электронной почты и передачи файлов 1980-х годов до веб-революции 1980-х годов. передачи 1990-х годов на высокоскоростные передачи видео и аудио в реальном времени 2000-х годов. Сквозной принцип позволил сети развиваться отдельно от этих приложений, что позволило поддерживать постоянно растущее число пользователей и видов использования без необходимости сложной реорганизации всей сети и ее протоколов.

Связь между компьютерными сетями и смарт-объектами очевидна: связь – одна из определяющих характеристик смарт-объектов. В этой книге мы утверждаем, что многие концепции, протоколы и механизмы, разработанные сообществом компьютерных сетей, подходят для сетей интеллектуальных объектов.

Движения за компьютеризацию и рассказы о технологическом утопизме

Компьютерная сеть

Движение компьютерных сетей охватывает широкий спектр областей, некоторые из которых пересекаются с компьютерным образованием. Например, это компьютерное образовательное движение в настоящее время выступает за широкие сетевые связи между школами, библиотеками, художественными музеями и исследовательскими центрами. CM компьютерных сетей продвигает это видение еще дальше, выступая за объединение всех институциональных секторов в одну гигантскую электронную сеть. Эту сеть иногда называют киберпространством. Этот термин впервые использовал Гибсон (1984) в своем научно-фантастическом романе Нейромант для описания электронного мира, в котором происходило действие романа. Сегодня мы используем этот термин для обозначения места, где происходят все социальные взаимодействия через компьютерные сети.

До 1990 года физическим проявлением киберпространства был Интернет, и основными пользователями его были государственные служащие, ученые-исследователи и другие ученые из исследовательских университетов и центров в США и Западной Европе. Интернет начался как демонстрационный проект ARPA по межсетевому взаимодействию в начале 1970-х годов (Kahn, 1994). После отделения от MILNET (военной сети) ARPA NET стала известна как Интернет. Национальный научный фонд (NSF) оплатил добавление новых сайтов по компьютерным наукам в Интернет через CSNET (Сеть компьютерных наук), а затем поручил NSFNET связать суперкомпьютерные центры, финансируемые NSF, по всей территории Соединенных Штатов. Министерство энергетики (DOE) и Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА) создали HEPNET (сеть физики высоких энергий), SPAN (сеть анализа космической физики), ESNET (сеть энергетических наук) и NSI (научный Интернет НАСА). все они используются в основном исследовательскими, академическими и государственными сообществами.

За последние несколько лет два взаимосвязанных события помогли укрепить общественную привлекательность Интернета: расширение и растущая коммерциализация Интернета, а также продвижение технической поддержки NII со стороны администрации Клинтона. Эти действия уже расширили спектр интернет-услуг до большинства университетов и колледжей, многих библиотек и некоторых начальных и средних школ.Государственные субсидии и другие ресурсы, генерируемые директорами по маркетингу, а также активная пропаганда революционного потенциала компьютеризации в СМИ и популярных журналах, помогают удовлетворить растущий спрос на компьютерные сети.

Хотя большинство пользователей подключаются к Интернету на работе или в школе, в ситуациях, когда учреждение несет финансовое бремя, все чаще люди готовы платить за подключение к Интернету из собственного кармана. Сегодня ПК можно найти более чем в 26% домохозяйств в Соединенных Штатах, и многие из них подключены к местным компьютерным доскам объявлений, онлайн-сервисам или Интернету (Brody, 1992). В 1992 году в Нью-Йорке было два провайдера общедоступного доступа в Интернет. В 1993 году их было семь. За последние два года к Интернету подключилось больше людей, чем за предыдущие двадцать. В настоящее время подсчитано, что примерно четыре миллиона домов в Соединенных Штатах подключены к тому или иному онлайновому сервису, и это число растет с каждым днем (Eng and Lewyn, 1994). Текущие сценарии домашнего использования изображают захватывающие социальные взаимодействия с удаленными людьми и местами, в основном под видом развлечений, покупок на дому и групповых игр. В NII: Agenda for Action (Белый дом, 1993 г.) говорится: «Вы можете смотреть самые популярные видеоигры, делать покупки и делать покупки, не выходя из дома, когда захотите». Хотя администрация Клинтона постоянно выступает за универсальный доступ и доступные цены для пользователей, сегодня только богатые могут позволить себе оборудование и сетевые подключения, необходимые для выхода в Интернет.

Менее интересное, но тем не менее утопическое видение компьютерных сетей сосредоточено на использовании, которое расширяет возможности и защищает общественные интересы. Некоторые сетевые ОКУ, такие как Общество электронного доступа (SEA) и Центр гражданских сетей (CCN), сосредоточили внимание на низовых сетях и воссоздании гражданской жизни. Первой гражданской сетью была Community Memory в Беркли, Калифорния, созданная в середине 1970-х годов для укрепления и возрождения сообщества Беркли (Schuler, 1994). Сегодня в Соединенных Штатах запланировано или уже действует более ста гражданских сетей. К ним относятся Cleveland Free-Net (Огайо), Big Sky Telegraph (Монтана), Electronic Cafe International (Санта-Моника, Калифорния) и Кембриджский (Массачусетс) Гражданский форум, все они основаны и управляются местными сообществами в партнерстве с сетевыми директорами по маркетингу. . Также появились глобальные гражданские сети. Примеры включают PeaceNet, EcoNet, GreenNet и ConflictNet, все из которых посвящены миру, правам человека и сохранению окружающей среды. В 1990 году эти сети при поддержке фондов MacArthur, Ford и General Service, а также Программы развития ООН создали Ассоциацию прогрессивных коммуникаций (APC) с партнерами в десяти странах и дочерними системами во многих других странах (Frederick, 1993). .

Цель участников этих гражданских сетей – сделать информационные потоки более демократичными, разрушить иерархию власти и обойти информационные монополии. На местном уровне общегородской и региональный гражданский диалог считается критически важным для разработки инновационных решений для улучшения государственных услуг, конкурентоспособности промышленности и возрождения демократии. На глобальном уровне сетевые энтузиасты утверждают, что нынешний поток мировых новостей слишком зарегулирован. Пять информационных агентств по всему миру контролируют около 96% мировых информационных потоков (Mowlana, 1986). Предлагая недорогие подходящие решения, сети APC могут демократизировать киберпространство и обеспечить эффективный противовес тенденциям корпоративного контроля над мировыми информационными потоками.

Компьютерные сети занимают центральное место в утопических представлениях о следующей волне человеческой культуры, когда большая часть жизни проходит в Интернете. Участников называют поселенцами или поселенцами (Rheingold, 1993). Специалисты изображаются ковбоями с клавишами, а не с шестью пушками. Захватывающие образы жизни на границе побуждают многих к участию. Сетевые активисты подразумевают, что нет предела тому, что можно сделать в киберпространстве, преуменьшая реальную стоимость новых технологий и сохраняющиеся преимущества физических форм социального взаимодействия. Другие средства обучения, общения, работы или оживления сообщества считаются менее важными. Реальная жизнь — это жизнь онлайн. Физический мир относится к реальной жизни (в реальной жизни) или жизни вне сети (Rheingold, 1993 г.).

Убеждения и стратегии, отстаиваемые двумя ведущими менеджерами, изменились за последние несколько десятилетий. Но оба они двигались в направлении возрастающей компьютеризации и сетевых форм социального устройства. Подпитывать этот импульс помогают утопические видения, которые преуменьшают действительный социальный выбор, который может сдерживать или препятствовать институтам в осуществлении таких крупномасштабных изменений, а также политические вызовы, которые им непременно будут сопутствовать.Эти КМ требуют огромных ресурсов, а их ориентация достаточно элитарна, чтобы можно было ожидать какой-то системной прогрессивной альтернативы. В следующем разделе мы сосредоточимся на некоторых организациях, которые возникли в общественных интересах и участвуют в формировании национальной политики в отношении компьютеризации. Мы также обсудим проблемы, связанные с развитием общего движения против компьютеризации.

Читайте также: