Содержание урока:
Лекция 1. Темпы развития технологий
О темпах развития технологий. Кратко об истории ЭВМ
Только в течение последних 120 лет люди узнали об электричестве, радиации, атомной энергии, радио, компьютер и т.д. При этом развитие технологий идёт с нарастающей скоростью.
Тезис «американцы изобрели компьютер» очень спорный. Немецкий инженер Конрад Цузе, работавший в фашистской Германии, разработал вычислительную технику, которая использовалась для моделирования авиации. Это был компьютер со своим языком программирования, вводом данных через перфоленту.
Другой пример – машина Colossus, созданная в Великобритании в 1944 году для автоматизации дешифрации шифрограмм генерального штаба Вермахта. В 1946 году по приказу Черчилля все экзампляры этой машины были уничтожены.
В 1947 году обществу был предъявлен транзистор, его изобретатели были удостоены Нобелевской премии. Несмотря на то, что транзисторы по своим характеристикам уступали электровакуумным приборам (т.е. лампам), они произвели фурор в мире, т.к. несли новую технологию – создание схемы на кристалле. До этого вся электроника представляла собой схемы на электровакуумных приборах.
По опросам читателей журнала «PCWeek», появление новых стандартов в области телекоммуникаций, появление архитектур процессоров с более высокой производительностью, появление технологий виртуализации физических ресурсов и множество других технологий из области компьютерных сетей изменили ландшафт информационных технологий за период с 2000 по 2010.
Некоторые статистические данные об объёмах информации в сетях
В среднем у человека 3 сетевых устройства (смартфоны, ноутбуки и т.д.). В мире за день посылается 60 миллиардов SMS сообщений, из них 40% относятся к работе. 20 миллионов пользователей подключаются к Facebook с мобильных устройств ежесекундно. Если использовать традиционную клиент-серверную архитектуру, то обработать такой поток запросов не представляется возможным. Под влиянием технологий происходит изменение парадигмы организации вычислений, т.е. от клиент-серверной архитектуры на сегодняшний день люди отходят.
Одновременно Skype используют в среднем 25 миллионов человек. Загрузка видеотрансляций предполагает большее использование трафика, чем загрузка алфавитно-цифровой информации или графики.
Это говорит о том, что требования к компьютерным сетям постоянно возрастают.
Основные тренды роста трафика в сетях
Количество мобильных пользователей превысило количество пользователей, использующих фиксированную связь (привязанных подключением к компьютеру через сетевой кабель). Большая доля всего интернет-трафика – трафик с мобильных и беспроводных устройств.
Очень большой темп роста возникает в области видеотрафика, ip-трафика. Люди перестают общаться с помощью только цифровой информации и переходят в контентные сети, когда обмен идёт контентом (multimedia трафик): микст из видеотрафика, аудиотрафика и графики.
Переход на цифровое телевидение, трансляции Full HD, телевидение 8к говорят о том, что количество данных, которые приходится прокачивать через сеть, начинает увеличиваться в разы.
Наблюдается рост виртуализации, который означает, что люди уже используют сети, вычислительные ресурсы, средства хранения данных не в физическом, а виртуализированном виде, т.е. когда человек получает в своё распоряжение виртуальную
машину: для него – свой компьютер, но таких компьютеров на физическом устройстве может быть несколько, причём можно менять производительность компьютера,используя вертикальное масштабирование, когда машина начинает на физическом устройстве забирать больше ядер (современные сервера многоядерные). Существует также горизонтальное масштабирование, когда можно виртуальную машину с соответствующим приложением клонировать. При необходимости, если не хватает производительности соответствующего приложения, можно поднять ещё одну виртуальную машину.
машину: для него – свой компьютер, но таких компьютеров на физическом устройстве может быть несколько, причём можно менять производительность компьютера,используя вертикальное масштабирование, когда машина начинает на физическом устройстве забирать больше ядер (современные сервера многоядерные). Существует также горизонтальное масштабирование, когда можно виртуальную машину с соответствующим приложением клонировать. При необходимости, если не хватает производительности соответствующего приложения, можно поднять ещё одну виртуальную машину.
По оценкам аналитиков к 2020 году объём накопленных в хранилищах данных будет порядка 50 экзобайт. Это происходит из-за того, что практически все организации используют информационные технологии для автоматизации своей деятель-
ности и должны хранить отчётность в электронном виде. При этом большая часть информации не обрабатывается. Например, из всех собранных записей видеокамер в Москве обрабатывается около 0,25%. Остальная часть откладывается до тех времён, когда технологии позволят с помощью соответствующих алгоритмов анализировать видеосцены и выявлять ситуации, которые требуют внимания.
ности и должны хранить отчётность в электронном виде. При этом большая часть информации не обрабатывается. Например, из всех собранных записей видеокамер в Москве обрабатывается около 0,25%. Остальная часть откладывается до тех времён, когда технологии позволят с помощью соответствующих алгоритмов анализировать видеосцены и выявлять ситуации, которые требуют внимания.
Родоначальники интернета. Развитие интернета
Идея всемирной сети, способной передавать информацию, была ещё у Николы Теслы. В одной из своих статей он высказал идею, что с помощью системы беспроводной передачи энергии также можно передавать информацию по всему миру.
П. Баран предложил идею (в последствии подробно разработанную Клейнроком, математиком, специалистом в области теории массового обслуживания), которая заключалась в том, что передавать информацию нужно мелкими «пакетиками», и коммутировать в сетях нужно эти «пакетики». До этого существовал способ коммутации с помощью коммутации каналов, как это происходит в телефонных (не мобильных) сетях, т.е. когда между абонентами создаётся физический канал, и дальше по этому каналу с той скоростью, с которой могут передавать информацию абоненты, начинает передаваться информация, хотя этот канал может пропустить и большее количество информации. Такие сети обладают очень низким показателем живучести. Они все имеют древовидную структуру, и если выколоть вершину из дерева, то выпадет целое поддерево. Если вы используете телефонную сеть для передачи данных, то для всей группы абонентов, находящихся в этом поддереве, вы теряете с ними связь. Такая сеть не устраивала военных в 60-е годы. Нужна была совершенно другая сеть передачи данных, которая обладала бы высоким коэффициентом живучести, т.е. при ударе в какую-то точку сеть может замедлить передачу данных, но связь с абонентами будет продолжаться.
Дж. Ликлайндер сформулировал идею глобальной сети передачи данных, Робертс сформулировал проект «ARPANET» – предтечье того, что стало интернетом. Деваис независимо от Барана и Клейнрока начал развивать пакетную коммутацию. Серф и Кан сформулировали основные принципы организации протоколов TCP/IP.
В 1969 году в сети «ARPANET» было четыре узла, один из которых был мобильным. К 1980 году практически все университеты США были связаны через эту сеть.
Идея всемирной паутины заключалась в том, чтобы перенести технику гиперссылки с компьютера на сеть. Тим Бернерс-Ли, работавший в ЦЕРНе, который имел очень развитую компьютерную сеть, озадачился проблемой эффективности на-
писания отчётов. Он предложил протокол http, который позволял собирать документы, разбросанные по разным компьютерам, в некий единый виртуальный документ. А Марк Андерсон разработал первый браузер.
писания отчётов. Он предложил протокол http, который позволял собирать документы, разбросанные по разным компьютерам, в некий единый виртуальный документ. А Марк Андерсон разработал первый браузер.
В наши дни в World Wide Web около 2.5 миллиардов страниц, число пользователей – более двух миллиардов. За 5 лет более 200 миллионов человек подключили свои компьютеры к Интернету, и это самое стремительное распространение технологии за всю историю человечества. В 2012 году произошёл переход с протокола IPv4 (в котором на адрес выделялось 32 разряда, 4 байта) на протокол IPv6 (48 разрядов, 6 байтов), который позволяет иметь 6;7⋅1023 адресов на квадратный метр суши планеты Земля.
Интернет вещей (IoT)
В 2005 году количетво микропроцессоров, которые используются в бытовой технике, мобильных устройствах и т.д. превысило количетво микропроцессоров, которые используются для построения персональных компьютеров.
Билл Джой, один из основателей компании «Sun Microsystems», предложил идею технологии JINI, когда через сеть бытовые устройства могли связываться и взаимодействовать. Это несёт огромный потенциал, т.к. позволяет из центра контролировать работу приборов.
Другая область применения – автомобили. Благодаря росту транспортных пробок, неиспользуемое время ожидания может превратиться в миллиардный рынок услуг для встроенных сотовых телефонов и устройств доступа в Интернет. Сегодня большая часть автомобилей оснащена выходом в Интернет.
Интернет-экономика
На сегодняшний день бизнес не может вести свою деятельность без сети. Деятельность компании, если посмотреть с точки зрения информационных технологий, разбивается на Интернет – собственное информационное обеспечение и поддержку деятельности компании и экстернет – то, что происходит между компаниями.
Без соответствующей инфраструктуры не может работать ни один сотрудник внутри компании. Это влияет и на экономику компании. Увольнение сотрудников,особенно в сфере интеллектуальной деятельности, тяжёлый процесс. Это связано
с тем, что сотрудник уносит с собой многие знания. В очень многих современных компаниях организована так называемая enterprise knowledge management system, и работа сотрудников устроена так, что все новые полученные знания о клиентах, технических специалистов накапливаются в системах. И если необходима консультация в какой-то области, то можно через информационную систему компании запросить, кто владеет необходимыми знаниями и навыками и как связаться с этими специалистами.
с тем, что сотрудник уносит с собой многие знания. В очень многих современных компаниях организована так называемая enterprise knowledge management system, и работа сотрудников устроена так, что все новые полученные знания о клиентах, технических специалистов накапливаются в системах. И если необходима консультация в какой-то области, то можно через информационную систему компании запросить, кто владеет необходимыми знаниями и навыками и как связаться с этими специалистами.
На сегодняшний день, благодаря сетевым технологиям, может собраться группа компаний, каждая из которых владеет уникальными навыками, продуктами и умениями, и объединив свои усилия создать новую компанию, которой физически нет –все взаимодействуют через сеть и ведут общий бизнес.
Онлайн-образование
Мы можем наблюдать революцию в образовании, заключающуюся в активном использовании электронных форм обучения, когда люди не привязаны к конкретному географическому месту, к конкретному времени.
Виды человеческой деятельности в киберпространстве
Теперь многие виды человеческой деятельности протекают в киберпространстве: работа, развлечения, образование, политическая жизнь, социальная жизнь, преступления. Через социальные сети очень хорошо можно манипулировать людьми, особенно через блогосферу.
Виртуальные миры
Игры становятся реальностью для тех, кто в них играет. 20% MMORPG игроков считают, что виртуальный мир – это их основное место жизни. Люди вкладывают в виртуальные миры реальные деньги, оборот в этой сфере бизнеса достигает 12-15 миллиардов долларов (US) в год.
Сращивание живого и неживого
Для интеграции и управления электронными органами достаточно вживить их в спинной мозг, поскольку спинной мозг – магистраль передачи данных в человеческом теле. На сегодняшний день уже возможны вживление протезов в нервную ткань человека, использование экзоскелетов, которые существенно усиливают возможности человека, использование нанороботов для изменения метаболизма в теле человека.
Первое применение кибероружия. Вирусы, ботнеты
27 сентября 2010 года – первое использование кибероружия. С помощью компьютерного вируса была выведена из строя электростанция. В результате на выходе получался не тот продукт, который нужен.
Ботнеты – некоторое количество хостов с запущенными на них ботами – автономным ПО, предназначенным для передачи ВПО на другие узлы сети. Наиболее часто используются для кражи финансовой информации пользователей, организации DDOS-атак, рассылки спама, хостинга ВПО.
Самое важное – это умение адаптироваться к изменениям
В 80-е годы главным было качество, в 90-е – реинжиниринг и организация бизнес процессов, в 2000-е главное – скорость, а именно то, насколько быстро люди и компании умеют адаптироваться к изменяющимся условиям.