Принципы организации построения и функционирования компьютерных сетей курсовой

Обновлено: 21.11.2024

Термины "информатика" и "вычислительная техника" иногда используются как синонимы. Но на самом деле это две совершенно разные области, и абитуриентам важно понимать нюансы компьютерных наук и компьютерной инженерии.

На этой странице мы расскажем, чем отличаются эти две области, и расскажем, на что следует обратить внимание, выбирая между карьерой в области компьютерных наук и компьютерной инженерии.

Южный методистский университет

SMU Coding Boot Camp научит вас специальным навыкам, необходимым для работы в индустрии веб-разработки. Учебная программа начинается с основ компьютерных наук, а затем переходит к интерфейсу и серверной части.Подробнее...

Калифорнийский университет в Беркли

Учебный курс Berkeley Coding Boot Camp — это 12-недельный курс веб-разработки с полной или 24-недельной частичной занятостью, призванный помочь учащимся приобрести навыки, необходимые для начала или продвижения по карьерной лестнице в веб-разработке.Подробнее...

Университет Райса

Участвуйте в реальных проектах, тесно сотрудничая с коллегами, чтобы овладеть теорией и применением программирования.Подробнее...

Итак, для начала, что такое информатика? По своей сути эта область фокусируется на написании кода, который эффективно интегрирует данные, структуры данных, алгоритмы, статистические модели и многое другое. Например, многие специалисты в области информатики тратят свои дни на создание алгоритмов, которые могут выполнять сложные задачи, будь то имитация человеческого мозга или определение наилучшего маршрута для предстоящей поездки с Uber.

Компьютерная инженерия, с другой стороны, представляет собой область на стыке электротехники и компьютерных наук. Инженеры-компьютерщики изучают способы создания всевозможных вычислительных систем, от смартфонов до интегральных схем.

При изучении программ компьютерной степени легко запутаться, поскольку в разных школах используется разная терминология, а в некоторых программах информатика и компьютерная инженерия даже объединены в один факультет или специальность.

Что такое информатика?

Информатика посвящена темам теории вычислений. К ним относятся виртуальные аспекты компьютеров с упором на программное обеспечение, а не на аппаратное обеспечение. Как область, тесно связанная с математикой, информатика применяет теоретические идеи для решения реальных проблем.

Программы на получение степени в области компьютерных наук могут включать такие курсы, как анализ алгоритмов, принципы работы операционных систем, компьютерная архитектура и разработка программного обеспечения. Степень в области компьютерных наук также охватывает основные темы аппаратного и программного обеспечения, включая организацию и архитектуру компьютеров.

Начинающие компьютерщики могут получить степень магистра. онлайн из Инженерной школы Вандербильта. Учащиеся, допущенные к следующему набору и зачисленные в него, получат стипендию в размере 20 000 долларов США на обучение 1 .

Что такое вычислительная техника?

Компьютерная инженерия, напротив, фокусируется на оборудовании, а не на программном обеспечении. Студенты учатся создавать устройства, сочетая физику, электротехнику и информатику. Людей, интересующихся процессами и заинтересованных в применении этих знаний для создания новых компьютерных структур, может заинтересовать программа компьютерной инженерии.

Работа компьютерного инженера включает в себя понимание того, как мы можем использовать законы физики и электроники для создания более совершенных компьютерных компонентов. В отличие от инженеров-программистов, компьютерные инженеры чаще проводят время в лаборатории, чем пишут код. Ваша степень компьютерной инженерии может охватывать широкий спектр тем, включая компьютерную архитектуру, компьютерные сети и физику. Однако некоторые инженеры-компьютерщики изучают и используют навыки программирования, поэтому степени в области компьютерной инженерии часто охватывают такие темы программирования, как проектирование программного обеспечения.

От аэрокосмической отрасли до медико-биологических наук, от мобильных устройств до робототехники — для компьютерных инженеров существует множество вариантов карьеры. Если вас интересует компьютерная инженерия, потратьте некоторое время на изучение магистерских онлайн-программ по компьютерной инженерии.

Сходства и различия между информатикой и вычислительной техникой

Вы все еще задаетесь вопросом, в чем разница между информатикой и компьютерной инженерией? Давайте посмотрим поближе.

Степени в области компьютерных наук и компьютерной инженерии состоят из разных основных учебных программ. Курсы по информатике обычно сосредоточены на теории вычислений, языках и средах. Между тем, степень в области компьютерной инженерии сосредоточена на физике, электронике и компьютерной архитектуре. Вы можете пройти следующие курсы:

Курсы по информатике

Проектирование и анализ алгоритмов. В этом курсе учащиеся узнают, как анализировать эффективность алгоритмов с использованием концепций теории вычислений, таких как нотация большого O. Кроме того, учащиеся узнают, как писать код, оптимизированный для конкретного варианта использования, а также анализировать эффективность кода.
Введение в операционные системы. В этом курсе рассказывается, как операционные системы управляют кодом и выполняют его для запуска программного обеспечения. Он также охватывает такие темы, как управление процессами и потоками, параллельное программирование, управление ресурсами и распределенные службы.
Разработка программного обеспечения. Студенты, изучающие этот курс, узнают, как применять теорию вычислений к практическим задачам, создавая программные решения. Они будут охватывать такие темы, как эффективное проектирование и тестирование, инженерные компромиссы и командная разработка.
Анализ данных. Этот курс предоставляет учащимся инструменты и навыки, необходимые для применения статистических методов к большим наборам данных с использованием вычислительных методов. В курсе также рассматриваются такие темы, как создание данных, их хранение, доступ, обработка и представление.

Пишите программное обеспечение, создавайте веб-сайты и разрабатывайте новые технологии в программе бакалавриата по информатике, которая соответствует вашему образу жизни.

Курсы компьютерной инженерии

Механика. Этот курс охватывает основы физики. Он исследует законы, управляющие движением, энергией и волнами.
Электричество и магнетизм. Этот вводный курс, связанный с физикой, предназначен для того, чтобы научить студентов предсказывать, описывать и понимать различные электромагнитные явления, влияющие на мир.
Исчисление III. Этот курс охватывает многомерное исчисление и векторные поля, предоставляя методы, которые помогают учащимся описывать и предсказывать многие природные и физические явления.
Общая физика. Этот курс охватывает основы физических явлений, включая частицы, работу, гравитацию и движение.
Электрические схемы. Этот курс охватывает основные концепции проектирования электронных систем. Учащиеся научатся применять свои знания для создания функциональных схем и понимания компьютерной архитектуры и интегральных схем.
Волны, оптика, термодинамика. Этот курс применяет исчисление для понимания механики и результатов волн и связанных с ними явлений. Учащиеся научатся рассчитывать энергию волн, применять законы термодинамики и разбираться в физических экспериментах.
Цифровая логика, проектирование машин. В этом курсе учащиеся узнают, как можно использовать электрические схемы для выполнения логических операций. Учащиеся научатся проектировать и создавать схемы, используемые в вычислительных системах.

Навыки компьютерных наук

Разработка эффективных алгоритмов
Поиск оптимальных масштабируемых решений проблем
Эффективное управление данными
Разработка полезного и эффективного программного обеспечения
Управление проектами по разработке программного обеспечения
Понимание теории вычислений
Написание высококачественного кода
Знание различных языков программирования и сред

Навыки компьютерной инженерии

Разработка интегральных схем
Разработка микропроцессоров
Понимание физических явлений, на которые опираются электронные устройства
Создание эффективных и эффективных устройств и вычислительных систем
Проектирование компьютерной архитектуры

Сходства между информатикой и вычислительной техникой

Хотя информатика и компьютерная инженерия – разные области, они частично пересекаются. Специалисты в области информатики и вычислительной техники используют компьютеры для решения проблем, полагаясь на данные и взаимодействие с человеком. Программы в обеих областях также имеют много одинаковых требований и курсовых работ.

Помимо того, что специалисты по информатике и инженеры-компьютерщики имеют схожие области применения, они часто сотрудничают для создания продуктов. Аппаратное и программное обеспечение являются важными элементами вычислительных систем, поэтому любое используемое вами электронное устройство, от ноутбука до автомобиля, могло быть разработано и сконструировано учеными-компьютерщиками и инженерами-компьютерщиками. Для создания хорошо функционирующих устройств компании могут рассчитывать на высококвалифицированных сотрудников в обеих этих областях.

Выбор между информатикой и компьютерной инженерией может быть трудным, но получение степени в любой из этих областей может открыть двери для ряда возможностей. Чтобы получить дополнительную информацию, которая поможет принять решение, прочитайте наше руководство по специализации в области вычислений.

Компьютерные науки и компьютерная инженерия: перспектива работы

Компьютерщики, как правило, занимаются разработкой программного обеспечения, компьютерным программированием, проектированием сетей и баз данных, веб-дизайном и тестированием. Многие профессионалы довольно часто пишут код. Роли в таких областях основаны на глубоком понимании теории вычислений и способности применять эти знания к реальным задачам. Некоторые потенциальные должности для выпускников со степенью в области компьютерных наук включают разработчика программного обеспечения, администратора базы данных, веб-разработчика или менеджера проектов.

С другой стороны, компьютерные инженеры занимаются разработкой, проектированием и производством микропроцессоров, интегральных схем и других вычислительных систем. Выпускники компьютерной инженерии могут работать в сфере телекоммуникаций, робототехники, аэрокосмических технологий и других областях. Карьера в области компьютерной инженерии сосредоточена на разработке физических систем, которые позволяют использовать цифровые технологии. Выпускники программ компьютерной инженерии могут в конечном итоге взять на себя такие роли, как инженер встроенного программного обеспечения, инженер-электрик, инженер по аппаратному обеспечению или сетевой инженер.

Должен ли я изучать информатику или вычислительную технику?

Все еще хотите уладить спор между информатикой и компьютерной инженерией? В конечном счете, решение будет зависеть от ваших индивидуальных увлечений, навыков и профессиональных целей. Обе области дают вам возможность решать реальные проблемы с помощью инновационных решений.

После того, как вы выберете путь, получение степени бакалавра компьютерных наук онлайн или степени компьютерной инженерии может стать естественным следующим шагом для изучения основных концепций, которые в конечном итоге помогут вам применить теорию на практике.

Помните: выбор между информатикой и компьютерной инженерией остается за вами.

Отчет о методах бакалавриата для программ бакалавриата в области компьютерной инженерии дает представление о характере этой области:

Компьютерная инженерия определяется как дисциплина, объединяющая науку и технологии проектирования, создания, внедрения и обслуживания программных и аппаратных компонентов современных вычислительных систем и оборудования, управляемого компьютером. Компьютерная инженерия традиционно рассматривалась как сочетание компьютерных наук (CS) и электротехники (EE). За последние три десятилетия она превратилась в отдельную, хотя и тесно связанную дисциплину. Вычислительная инженерия прочно основана на теориях и принципах вычислительной техники, математики, науки и техники и применяет эти теории и принципы для решения технических проблем посредством проектирования вычислительного оборудования, программного обеспечения, сетей и процессов.

Исторически сложилось так, что область вычислительной техники широко рассматривалась как "проектирование компьютеров". На самом деле проектирование самих компьютеров было прерогативой относительно небольшого числа высококвалифицированных инженеров, целью которых было расширение границ компьютерных технологий и микроэлектроники. Успешная миниатюризация кремниевых устройств и их повышенная надежность как структурных элементов системы создали среду, в которой компьютеры заменили более традиционные электронные устройства. Эти приложения проявляются в распространении мобильных телефонов, персональных цифровых помощников, устройств с определением местоположения, цифровых камер и подобных продуктов. Он также проявляется во множестве приложений, связанных со встроенными системами, а именно в тех вычислительных системах, которые появляются в таких приложениях, как автомобили, крупные электронные устройства и крупная бытовая техника.

Инженеры-компьютерщики все чаще участвуют в разработке компьютерных систем для удовлетворения узкоспециализированных и специфических потребностей приложений. Компьютерные инженеры работают в большинстве отраслей, включая компьютерную, аэрокосмическую, телекоммуникационную, энергетическую, обрабатывающую, оборонную и электронную промышленность. Они разрабатывают высокотехнологичные устройства, начиная от крошечных микроэлектронных интегральных микросхем и заканчивая мощными системами, использующими эти микросхемы, и эффективными телекоммуникационными системами, соединяющими эти системы. Приложения включают бытовую электронику (проигрыватели компакт-дисков и DVD, телевизоры, стереосистемы, микроволновые печи, игровые устройства) и усовершенствованные микропроцессоры, периферийное оборудование, системы для портативных, настольных и клиент-серверных вычислений, а также устройства связи (сотовые телефоны, пейджеры, персональные цифровые помощники). . Он также включает распределенные вычислительные среды (локальные и глобальные сети, беспроводные сети, Интернет, интранет) и встроенные компьютерные системы (такие как системы управления самолетами, космическими кораблями и автомобилями, в которые встроены компьютеры для выполнения различных функций). Широкий спектр сложных технологических систем, таких как системы производства и распределения электроэнергии, а также современные перерабатывающие и производственные предприятия, зависят от компьютерных систем, разработанных и спроектированных инженерами-компьютерщиками.

Технологические достижения и инновации продолжают стимулировать развитие компьютерной техники. В настоящее время происходит конвергенция нескольких устоявшихся технологий (таких как телевидение, компьютер и сетевые технологии), что приводит к повсеместному и легкому доступу к информации в огромных масштабах. Это создало много возможностей и проблем для компьютерных инженеров. Эта конвергенция технологий и связанные с ней инновации лежат в основе экономического развития и будущего многих организаций. Ситуация является хорошим предзнаменованием для успешной карьеры в области вычислительной техники.

Надежное изучение математики и естественных наук абсолютно необходимо для успеха учащихся в компьютерной инженерии. Математические и научные концепции и навыки должны быть поняты и усвоены таким образом, чтобы учащийся мог использовать эти дисциплины на протяжении всей учебной программы по компьютерной инженерии. Нельзя переоценить ту роль, которую математика и естествознание играют в академической деятельности студента-инженера.

Сильная и обширная база знаний по математике обеспечивает необходимую основу для изучения вычислительной техники. Эта основа должна включать как математические методы, так и формальные математические рассуждения. Математика предоставляет язык для работы с идеями, относящимися к вычислительной технике, специальные инструменты для анализа и проверки, а также теоретическую основу для понимания важных концепций. По этим причинам содержание математики должно начинаться в начале академической карьеры студента, часто усиливаться и интегрироваться во весь курс обучения студента. Содержание учебной программы, структуры предварительных и сопутствующих требований, а также учебные мероприятия и лабораторные задания должны быть разработаны таким образом, чтобы отражать и поддерживать эту структуру. Конкретное математическое содержание должно включать принципы и приемы дискретных структур; кроме того, учащиеся должны освоить установленную последовательность дифференциального и интегрального исчисления.

Тщательные курсы лабораторных наук дают учащимся содержательные знания, а также опыт работы с «научным методом», который можно обобщить как формулирование постановки задач и выдвижение гипотез; планирование и проведение экспериментов; наблюдение и сбор данных; анализировать и рассуждать; и оценка и заключение. Для студентов, изучающих компьютерную инженерию, научный метод обеспечивает базовую методологию для большей части дисциплины; он также обеспечивает процесс абстрагирования, жизненно важный для разработки основы логического мышления. Учебные мероприятия и лабораторные задания, содержащиеся в конкретных курсах компьютерной инженерии, должны быть разработаны таким образом, чтобы включать и усиливать эту структуру. Конкретные научные курсы должны включать дисциплину физики, которая обеспечивает основу и концепции, лежащие в основе содержания электротехники, отраженного в совокупности знаний в этом отчете. Дополнительные курсы по естественным наукам, такие как химия и биология, могут предоставить важный контент для различных специализаций в области вычислительной техники; такие соображения будут различаться в зависимости от учреждения в зависимости от структуры программы и ресурсов.

Инженерные курсы младших классов выполняют две важные функции: во-первых, знакомят учащихся с инженерными дисциплинами, а во-вторых, создают прочную основу для углубленной курсовой работы по выбранной ими специализации. Важно задействовать врожденные интересы учащихся в начале их академической карьеры, чтобы закрепить их приверженность инженерному делу, способствовать удержанию учащихся и мотивировать достижения в их курсовой работе.

Очевидно, что программа по компьютерной инженерии требует прочной основы в области компьютерных наук, помимо простого начального опыта. Этому требованию хорошо отвечает основательный курс изучения информатики для младших классов, как он определен в Учебных программах по вычислительной технике 2003 г.: Руководящие принципы для учебных программ на степень младшего специалиста по информатике. Кроме того, поскольку отношения между курсами математики, информатики и инженерии неотъемлемы, темы этих дисциплин могут быть переплетены; эти внутренние отношения следует развивать по мере развития программы обучения.

Опыт работы в инженерной лаборатории — еще одна важная часть учебной программы по компьютерной инженерии, которую можно использовать как неотъемлемую часть курса или как отдельный курс. Такой опыт должен начинаться в самом начале учебной программы, когда студентов часто мотивирует «практический» характер инженерного дела. Студентам компьютерных инженеров должно быть предоставлено много возможностей для наблюдения, изучения и управления характеристиками и поведением реальных устройств, систем и процессов. Преподаватели должны приложить все усилия, чтобы вызвать у студентов компьютерных инженеров волнение, интерес и устойчивый энтузиазм.

Многие учреждения, присваивающие степени младшего специалиста, знакомы с эффективными лабораторными учебными мероприятиями, основанными на многолетнем опыте работы с такими программами, как технологии электроники и отраслевые учебные программы по сетевым технологиям. Многочисленные колледжи давно признали, что такие занятия, как обзорные курсы по инженерии, часто вовлекают студентов в стимулирующую деятельность, которая раскрывает их интересы и создает основу для выбора карьеры в таких областях. Точно так же многие учебные заведения в настоящее время проводят курсы, связанные с инженерным делом, или мероприятия по повышению квалификации для своих студентов, начинающих карьеру, или для своей местной отраслевой базы. Эти колледжи обнаружат, что они могут использовать существующие объекты, ресурсы и опыт преподавателей для реализации программы перевода в области компьютерной инженерии. Тем не менее, инженерные курсы младших классов должны преподаваться преподавателями с инженерным образованием, чтобы гарантировать, что курсы вызывают доверие, отражают реальный мир инженерной практики и должным образом готовят студентов к учебной программе инженеров высших учебных заведений.

В дополнение к научно-техническому содержанию, отмеченному выше, эффективные навыки устного и письменного общения имеют решающее значение для специалистов в области вычислительной техники; эти навыки должны быть установлены, взращены и включены в учебную программу компьютерной инженерии. Учащиеся должны овладеть навыками чтения, письма, разговорной речи и аудирования, а затем последовательно демонстрировать эти способности в различных условиях: формальных и неформальных, в больших группах и один на один, технических и нетехнических, аргументированных и контраргументированных. Многие навыки, полученные на курсе технического письма, приносят пользу учебной программе по компьютерной инженерии (к ним относятся умение писать четко и лаконично, исследование темы, составление инструкций, предложений и отчетов, формирование сообщения для определенной аудитории и создание визуальных материалов). В целом, учебная деятельность учащихся должна охватывать учебную программу и включать в себя написание технических текстов и составление отчетов, участие в устных презентациях и мероприятиях по прослушиванию, извлечение информации из технических документов, работу в группе и использование электронных средств массовой информации и современных методов коммуникации.

Профессиональные, юридические и этические вопросы являются важными элементами общей учебной программы по компьютерной инженерии и должны быть включены в программу обучения. Этот контекст должен быть установлен с самого начала, и эти вопросы должны регулярно появляться в обсуждениях и учебных мероприятиях на протяжении всей учебной программы. В Кодексе этики ACM отмечается, что «при разработке или внедрении систем специалисты по вычислительной технике должны стремиться к тому, чтобы продукты их усилий использовались социально ответственным образом, удовлетворяли социальные потребности и избегали вредного воздействия на здоровье и благополучие». Далее Кодекс обеспечивает прекрасную основу для поведения, которое следует поощрять, начиная с самого раннего опыта учащихся. Кроме того, Типовые правила профессионального поведения, изданные Национальным советом инженеров-экспертов (NCEE), включают принципы, согласно которым специалисты-практики «должны быть объективными и правдивыми в профессиональных отчетах, заявлениях или показаниях» и должны «придавать первостепенное значение безопасности, здоровью и благополучию». общественности при исполнении своих профессиональных обязанностей». Опять же, эта этика должна быть включена в учебную деятельность везде, где это возможно.

Колледжи должны обеспечить, чтобы программы на получение степени в конечном итоге соответствовали всем общеобразовательным и связанным с ними требованиям, вытекающим из руководящих принципов институциональной, государственной и региональной аккредитации. Содержащиеся здесь рекомендации по учебным программам должны соответствовать этим требованиям, но признается, что в некоторых случаях учреждения могут счесть необходимым внести определенные изменения. Артикуляционные соглашения также часто определяют содержание учебной программы и являются важными факторами при разработке программ обучения, особенно для программ, ориентированных на перевод. Учреждениям рекомендуется сотрудничать в разработке совместимых и согласованных программ обучения, которые позволят учащимся перейти из программ младшего специалиста в программы бакалавриата.

Помимо конкретного содержания программы, разработчики учебных программ должны учитывать учебные действия, методы обучения и успехи учащихся. Существуют определенные методы, которые могут быть включены, отражающие характер работы инженеров-компьютерщиков. Занятия должны быть разработаны таким образом, чтобы учащиеся учились работать в группах и в контексте проектов, получали представление о реальных условиях и связанных с ними соображениях, видели как теорию, так и применение, и ценили роль базового материала в подготовке к промежуточному этапу. темы.

Конкретные описания курсов, результаты обучения в рамках курса, результаты программы и последовательность программных курсов не включены в учебную программу по переводу компьютерной инженерии.Тем, кто заинтересован в том, чтобы увидеть такие элементы, рекомендуется рассмотреть возможность изучения программ перевода на степень младшего специалиста в области вычислительной техники, которые в настоящее время предлагаются следующими учреждениями (2007 г.):

Кроме того, читатели могут принять к сведению аккредитацию на получение степени младшего специалиста в области вычислительной техники, предлагаемую ABET.

Информатика — это дисциплина, изучающая архитектуру компьютера, проектирование программного обеспечения, алгоритмы, обработку информации, компьютерные приложения и системы, а также математические основы вычислений. Четырехлетняя степень бакалавра наук в области компьютерных наук - это ориентированная на студентов отраслевая программа B.S. степень, которая ведет к трудоустройству или аспирантуре в области компьютерных наук. Содержание и учебная программа по информатике основаны на работе Ассоциации вычислительной техники (ACM) и Компьютерного общества Института инженеров по электротехнике и электронике (IEEE), двух основных профессиональных организаций в области компьютерных наук. Рекомендации по учебным программам ACM/IEEE CS2013, наиболее известный национальный стандарт учебных программ на получение степени в области компьютерных наук, использовались для обеспечения достаточного охвата важных тем. Учебная программа предназначена для того, чтобы учащиеся получили обширную основу в области компьютерных наук, естественных наук, математики и коммуникативных навыков. Учащиеся также смогут расширить свои возможности с помощью расширенных факультативных предложений.

Учащиеся будут развивать навыки разработки программного обеспечения и алгоритмов, работая как индивидуально, так и в команде. Они будут анализировать, проектировать и создавать сложные программные компоненты в различных совместных командах для решения актуальных проблем с учетом отраслевых требований. Студенты в этой программе расширят свои возможности общения и сотрудничества в различных дисциплинах. Неотъемлемой частью этой программы является кульминационный опыт, который необходимо получить в старшем классе. Студенты создают свои окончательные проекты, исходя из своих интересов и реальных проблем. Студентам будет предложено принять участие в исследовательском проекте с преподавателями и сотрудничать с представителями промышленности.

Выпускники факультета компьютерных наук подготовлены для самых разных должностей в области информационных технологий и вычислительной техники. Выпускники будут обладать сильными навыками решения проблем, общения и лидерства, что позволит им учиться всю жизнь и быть готовыми стать экспертами в выбранной области.

Типичные возможности трудоустройства

Разработчики программного обеспечения
Инженеры-программисты
Инженеры по контролю качества
Аналитики данных
Веб-разработчики
Специалисты по техническим вопросам
Помощники по исследованиям

Результаты программы по информатике (BS):

Выпускники смогут применять теорию информатики и основы разработки программного обеспечения для создания компьютерных проектов.
Выпускники смогут анализировать сложные вычислительные задачи и применять принципы вычислительной техники и другие соответствующие дисциплины для поиска решений.
Выпускники смогут проектировать, внедрять и тестировать вычислительные решения для удовлетворения заданного набора вычислительных требований с использованием теории информатики и принципов разработки программного обеспечения.
Выпускники смогут осознать свою профессиональную ответственность и выносить обоснованные суждения о вычислительной практике на основе соответствующих правовых и этических принципов.
Выпускники смогут эффективно функционировать и общаться в качестве члена или лидера команды в различных профессиональных контекстах.
Выпускники смогут использовать современные методы, навыки и инструменты, необходимые для вычислительной практики.
Выпускники смогут осознать необходимость и иметь возможность учиться на протяжении всей жизни.

Зачисление в Государственный колледж Фармингдейл – Государственный университет Нью-Йорка осуществляется на основе квалификации поступающего независимо от возраста, пола, семейного или военного положения, расы, цвета кожи, вероисповедания, религии, национального происхождения, инвалидности или сексуальной ориентации.

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, таком как офисное здание, 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

Провайдеры 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 много 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. 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 это упомянуто 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 сервисы в IBM Cloud предоставляют вам сетевые решения для повышения 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 инженерия — это одна из двух программ бакалавриата, предлагаемых Департаментом электротехники и вычислительной техники. Где бы мы были без компьютеров? Современные компьютеры представляют собой сложные системы, которые могут состоять из отдельных машин или множества взаимосвязанных компьютеров, связанных сетью. Компьютеры играют все более активную роль в нашей жизни; они являются «мозгами» внутри телефонных и коммуникационных систем, систем управления процессами и автоматизации производства, систем управления информацией, крупных бытовых приборов, автомобилей, транспортных систем и медицинского оборудования, не говоря уже об Интернете. За всеми этими устройствами и взрывным ростом нашего технологического общества стоит компьютерная инженерия. Как компьютерный инженер, вы научитесь проектировать оборудование, программное обеспечение и компьютерные сети.

Будучи студентом компьютерной инженерии, вы начнете с создания прочного фундамента в основах — физических науках, математике и компьютерных науках, — которые необходимы для успешного понимания инженерии. После создания основы вы улучшите свое понимание теории и применения компьютерной инженерии с помощью курсов, разработанных, чтобы помочь вам приобрести конкретные методы и навыки в таких предметных областях, как логическое проектирование, организация компьютера, операционные системы, разработка программного обеспечения и алгоритмы. Вы также запишетесь на технические факультативы, которые помогут вам получить более широкое представление о подполях компьютерной инженерии, таких как СБИС, сети и разработка программного обеспечения. Кроме того, у вас будет возможность изучить области кибербезопасности и Интернета вещей с помощью ряда доступных курсов.

Во время последнего года обучения вы присоединитесь к студентам-электротехникам, которые будут участвовать в годичном проектном проекте для всего отдела, в котором используются все знания и навыки, полученные вами в предыдущие годы обучения. Построенный так, чтобы напоминать настоящую инженерную компанию, класс проектов Capstone потребует от вас разработки продукта, отвечающего потребностям и спецификациям клиентов. Команды дизайнеров отвечают за концепцию, разработку, тестирование и создание продукта, а также за управление бюджетом, устные презентации и документацию.

Результаты обучения

Выпускники программы бакалавриата компьютерной инженерии будут иметь:

Способность выявлять, формулировать и решать сложные инженерные задачи, применяя принципы инженерии, естественных наук и математики.
Способность применять инженерный дизайн для создания решений, отвечающих определенным потребностям с учетом общественного здравоохранения, безопасности и благополучия, а также глобальных, культурных, социальных, экологических и экономических факторов.
Способность эффективно общаться с различными аудиториями.
Способность осознавать этическую и профессиональную ответственность в инженерных ситуациях и делать обоснованные суждения, которые должны учитывать влияние инженерных решений в глобальном, экономическом, экологическом и социальном контекстах.
Способность эффективно работать в команде, члены которой вместе обеспечивают лидерство, создают совместную и инклюзивную среду, устанавливают цели, планируют задачи и достигают целей.
Способность разрабатывать и проводить соответствующие эксперименты, анализировать и интерпретировать данные, а также использовать инженерную оценку для получения выводов.
Способность приобретать и применять новые знания по мере необходимости, используя соответствующие стратегии обучения.

Требования к получению диплома

Для окончания необходимо набрать 133 кредита. В дополнение к удовлетворению всех требований бакалавриата, перечисленных ниже, в Бостонском университете необходимо набрать не менее 48 кредитов курсовой работы по программе старших классов. Программа старших классов состоит из программных требований и факультативов, перечисленных ниже, для младших и старших классов. Факультативные и письменные курсы BU Hub (CAS WR 120 и WR 150–152) не могут учитываться при выполнении этого требования.

Все первокурсники, первокурсники и студенты, переведенные на бакалавриат, которые начали учебу осенью 2020 года или позже, будут проходить курсовую работу в BU Hub – общеобразовательной программе, которая интегрирована во все программы бакалавриата. Требования BU Hub являются гибкими и могут быть удовлетворены разными способами, посредством курсовой работы по специальности и за ее пределами, а в некоторых случаях и посредством дополнительных занятий. Студенты, специализирующиеся в области компьютерной инженерии, обычно в ходе курсовой работы по специальности удовлетворяют требованиям BU Hub в областях количественного мышления и научных исследований, а также большинству требований в областях коммуникации и интеллектуального инструментария. Остальные требования BU Hub будут удовлетворены за счет выбора из широкого круга факультативов, помимо основных или, в некоторых случаях, дополнительных занятий.

Читайте также: