Московский государственный колледж электромеханики и информационных технологий Тема: Общие сведения о сетевой инфраструктуре. Инфраструктура ИТ. Понятие компьютерной сети. Что такое компьютерная сеть? Компьютерная сеть – это система взаимосвязанных компьютеров и других устройств (принтеров, сканеров, смартфонов), способных обмениваться данными и совместно использовать ресурсы. Цели создания компьютерных сетей Компьютерные сети создаются для достижения следующих целей: • Совместное использование ресурсов: доступ к общим файлам, принтерам, базам данных, приложениям с любого устройства в сети. • Централизованное управление: администрирование сети, установка обновлений, обеспечение безопасности из единого центра. • Электронная почта и коммуникации: быстрый и удобный обмен сообщениями, файлами, проведение видеоконференций. • Доступ к информации: поиск и использование данных из различных источников, подключенных к сети (Интернет, корпоративные базы данных). • Распределенные вычисления: разделение сложных задач между несколькими компьютерами для ускорения обработки данных. Преимущества использования компьютерных сетей Компьютерные сети предоставляют ряд преимуществ: • Повышение производительности: распределение задач, совместное использование ресурсов, ускорение доступа к информации. • Снижение затрат: совместное использование дорогостоящих ресурсов (принтеры, сканеры, программное обеспечение). • Улучшение надежности: дублирование данных, резервное копирование, возможность быстрого восстановления после сбоев. • Гибкость и масштабируемость: легкое добавление новых устройств и пользователей по мере необходимости. • Расширение возможностей коммуникации: быстрый обмен информацией, проведение онлайн-встреч, удаленное сотрудничество. Типы компьютерных сетей По масштабу По топологии (структуре соединения) По типу передачи данных По масштабу • Локальная сеть (LAN): объединяет компьютеры в пределах небольшого географического пространства (офис, здание). Характеризуется высокой скоростью передачи данных и низкой задержкой. • Городская сеть (MAN): охватывает территорию города. Используется для связи между различными организациями, учреждениями, районами города. • Глобальная сеть (WAN): объединяет компьютеры, расположенные на больших расстояниях (страны, континенты). Пример: Интернет. По топологии (структуре соединения) • Шина: все устройства подключены к одному кабелю. Простота организации, но низкая надежность (обрыв кабеля парализует всю сеть). • Звезда: все устройства подключены к центральному устройству (коммутатору). Высокая надежность, но требует больше кабеля. • Кольцо: устройства соединены замкнутым контуром. Данные передаются по кольцу от одного устройства к другому. • Ячеистая: каждый узел соединен с несколькими другими. Обеспечивает высокую надежность и отказоустойчивость. Шина Звезда Кольцо Ячеистая По типу передачи данных • Проводные сети: данные передаются по кабелям (витая пара, коаксиальный кабель, оптоволокно). Обеспечивают высокую скорость и надежность передачи данных. • Беспроводные сети: данные передаются по радиоволнам (Wi-Fi, Bluetooth). Обеспечивают мобильность и удобство подключения, но могут быть подвержены помехам. Какие факторы влияют на выбор типа и топологии сети? Масштаб сети Требования к производительности Бюджет Безопасность Гибкость и масштабируемость Существующая инфраструктура Квалификация персонала Масштаб сети Количество устройств: Для небольшой домашней сети достаточно простой топологии "звезда" с использованием Wi-Fi. Для крупного предприятия с сотнями компьютеров потребуется более сложная иерархическая сеть с использованием различных технологий (Ethernet, оптоволокно) и топологий. Географическое расположение: Для соединения офисов в разных городах или странах потребуется глобальная сеть (WAN), в то время как для локального офиса достаточно LAN. Требования к производительности Скорость передачи данных: Для потокового видео, онлайн-игр или работы с большими объемами данных требуется высокая пропускная способность сети. Задержка (latency): Для приложений, чувствительных к задержкам (видеоконференции, онлайн-игры), важна минимальная задержка передачи данных. Бюджет Стоимость оборудования: Различные типы сетевых устройств (коммутаторы, маршрутизаторы) имеют разную стоимость. Стоимость прокладки кабеля: Прокладка кабеля может быть дорогостоящей, особенно на больших расстояниях. Стоимость обслуживания: Сложные сети требуют больше затрат на обслуживание и администрирование. Безопасность Уровень безопасности: Для сетей, обрабатывающих конфиденциальную информацию, требуется высокий уровень безопасности (брандмауэры, шифрование). Физическая безопасность: Необходимо обеспечить физическую защиту сетевого оборудования от несанкционированного доступа. Гибкость и масштабируемость Легкость расширения: Сеть должна легко масштабироваться при увеличении количества устройств или изменении требований. Гибкость конфигурации: Топология сети должна позволять легко изменять конфигурацию сети при необходимости. Существующая инфраструктура Наличие кабельной инфраструктуры: Если уже проложен кабель, это может повлиять на выбор топологии сети. Совместимость с существующим оборудованием: Новое оборудование должно быть совместимо с уже используемым. Квалификация персонала Наличие квалифицированных специалистов: Для настройки и обслуживания сложных сетей требуются опытные специалисты. Шина • Описание: Все устройства подключены к одному кабелю (шине). • Преимущества: o Простота и дешевизна установки. o Минимальное количество кабеля. • Недостатки: o Низкая надежность: обрыв кабеля парализует всю сеть. o Низкая производительность: коллизии при одновременной передаче данных. o Сложность поиска неисправностей. • Выбор: Подходит для небольших сетей с низкой нагрузкой, где простота важнее надежности (например, временная сеть для конференции). Звезда • Описание: Все устройства подключены к центральному устройству (коммутатору или хабу). • Преимущества: o Высокая надежность: выход из строя одного устройства не влияет на другие. o Простота добавления и удаления устройств. o Легкость поиска неисправностей. • Недостатки: o Выход из строя центрального устройства парализует сеть. o Требуется больше кабеля, чем для шины. • Выбор: Наиболее распространенная топология для локальных сетей (LAN) благодаря высокой надежности и простоте управления. Кольцо • Описание: Устройства соединены замкнутым контуром, данные передаются по кольцу от одного устройства к другому. • Преимущества: o Высокая пропускная способность. o Отсутствие коллизий. • Недостатки: o Сложность настройки и управления. o Выход из строя одного устройства влияет на всю сеть. o Добавление нового устройства требует остановки сети. • Выбор: Используется в некоторых специализированных сетях, где важна высокая пропускная способность и детерминированность (например, промышленные сети). Ячеистая • Описание: Каждое устройство соединено с несколькими другими, создавая избыточные пути для передачи данных. • Преимущества: o Высокая надежность и отказоустойчивость: сеть продолжает работать даже при выходе из строя нескольких устройств или соединений. o Высокая пропускная способность. • Недостатки: o Сложность настройки и управления. o Высокая стоимость из-за большого количества кабеля и сетевого оборудования. • Выбор: Используется в критически важных сетях, где требуется максимальная надежность и отказоустойчивость (например, сети передачи данных, военные сети). Ключевые технологии компьютерных сетей Работа компьютерных сетей основана на множестве технологий, среди которых можно выделить: • Протоколы: набор правил, регулирующих обмен данными в сети (TCP/IP, HTTP, FTP). • Адресация: каждое устройство в сети имеет уникальный адрес (IP-адрес), который используется для его идентификации. • Маршрутизация: процесс определения оптимального пути для передачи данных от отправителя к получателю. • Коммутация: процесс соединения устройств в сети и направления данных по назначению. • Безопасность: меры защиты сети от несанкционированного доступа, вредоносного ПО и других угроз (брандмауэры, антивирусы, шифрование). Тенденции развития компьютерных сетей • Облачные вычисления (Cloud Computing): перенос вычислительных ресурсов и данных в облако, что требует надежной и масштабируемой сетевой инфраструктуры. • Интернет вещей (IoT): подключение к сети огромного количества устройств (датчиков, автомобилей, бытовой техники), что создает огромные объемы данных и требует новых подходов к управлению сетью. • Искусственный интеллект (ИИ): использование ИИ для автоматизации управления сетью, оптимизации производительности, обеспечения безопасности. • Программно-определяемые сети (SDN): централизованное управление сетью с помощью программного обеспечения, что делает сеть более гибкой и адаптивной. • 5G и будущие поколения мобильной связи: обеспечивают высокую скорость передачи данных и низкую задержку, открывая новые возможности для мобильных приложений и IoT. Что такое сетевая инфраструктура? Сетевая инфраструктура – это комплекс взаимосвязанных аппаратных и программных средств, обеспечивающих передачу, обработку и хранение данных в рамках компьютерной сети. Значение сетевой инфраструктуры Сетевая инфраструктура является фундаментом для: • Бизнеса: обеспечивает эффективную коммуникацию, доступ к информации, автоматизацию процессов, электронную коммерцию. • Образования: предоставляет доступ к учебным материалам, онлайн-курсам, создает возможности для дистанционного обучения. • Здравоохранения: облегчает обмен медицинскими данными, телемедицину, удаленный мониторинг состояния пациентов. • Государственного управления: позволяет создавать электронные правительства, повышать прозрачность и доступность государственных услуг. • Развлечений: обеспечивает доступ к онлайн-играм, потоковому видео, социальным сетям. Компоненты сетевой инфраструктуры Аппаратное обеспечение Программное обеспечение Аппаратное обеспечение • Сетевые адаптеры: устройства, позволяющие компьютерам подключаться к сети и передавать данные. • Кабели и разъемы: физические каналы передачи данных (витая пара, коаксиальный кабель, оптоволокно). • Сетевые устройства: o Коммутаторы: соединяют устройства в локальной сети и направляют данные по назначению. o Маршрутизаторы: соединяют разные сети и определяют оптимальный маршрут для передачи данных. o Модемы: преобразуют сигналы для передачи данных по телефонным линиям или кабельному телевидению. o Точки доступа: обеспечивают беспроводное подключение устройств к сети. o Брандмауэры: защищают сеть от несанкционированного доступа. Программное обеспечение • Операционные системы (OS): управляют аппаратными ресурсами компьютера и предоставляют сетевые функции. • Сетевые протоколы: набор правил, регулирующих обмен данными в сети (TCP/IP, HTTP, FTP). • Сетевые службы: приложения, предоставляющие сетевые функции (DNS, DHCP, веб-серверы, почтовые серверы). Типы сетевой инфраструктуры По масштабу По топологии (структуре соединения) По типу передачи данных По масштабу • Локальная сеть (LAN): объединяет компьютеры в пределах небольшого географического пространства (офис, здание). • Городская сеть (MAN): охватывает территорию города. • Глобальная сеть (WAN): объединяет компьютеры, расположенные на больших расстояниях (страны, континенты). По топологии (структуре соединения) • Шина: все устройства подключены к одному кабелю. • Звезда: все устройства подключены к центральному устройству (коммутатору). • Кольцо: устройства соединены замкнутым контуром. • Ячеистая: каждый узел соединен с несколькими другими. По типу передачи данных • Проводные сети: данные передаются по кабелям. • Беспроводные сети: данные передаются по радиоволнам (Wi-Fi, Bluetooth). Сетевая модель OSI • • Сетевая модель OSI (Open System Interconnection) — это эталонная модель взаимодействия открытых систем, которая описывает, как устройства в локальных и глобальных сетях обмениваются данными и что происходит с этими данными. Модель OSI включает семь слоёв, или уровней, — причём каждый из них выполняет определённую функцию: например, передать данные или представить их в понятном для человека виде на компьютере. Уровни сетевой модели OSI • Физический: отвечает за передачу битов по физическому каналу. • Канальный: обеспечивает доступ к среде передачи данных. • Сетевой: отвечает за адресацию и маршрутизацию пакетов данных. • Транспортный: обеспечивает надежную передачу данных между приложениями. • Сеансовый: управляет сеансами связи между приложениями. • Представления: отвечает за преобразование данных в формат, понятный приложениям. • Прикладной: предоставляет сетевые сервисы приложениям. Тенденции развития сетевой инфраструктуры • Облачные вычисления: перенос вычислительных ресурсов и данных в облако, что требует надежной и масштабируемой сетевой инфраструктуры. • Интернет вещей: подключение к сети огромного количества устройств (датчиков, автомобилей, бытовой техники), что создает огромные объемы данных и требует новых подходов к управлению сетью. • Искусственный интеллект: использование ИИ для автоматизации управления сетью, оптимизации производительности, обеспечения безопасности. • Программно-определяемые сети: централизованное управление сетью с помощью программного обеспечения, что делает сеть более гибкой и адаптивной. • 5G и будущие поколения мобильной связи: обеспечивают высокую скорость передачи данных и низкую задержку, открывая новые возможности для мобильных приложений и IoT. Что такое ИТ-инфраструктура? Инфраструктура информационных технологий (ИТ) – это комплекс взаимосвязанных элементов, обеспечивающих сбор, обработку, хранение, передачу и отображение информации с помощью технических средств. Ключевые компоненты ИТ-инфраструктуры Аппаратное обеспечение Программное обеспечение Сети передачи данных Данные Люди Процессы Аппаратное обеспечение • Компьютеры: настольные, портативные, серверы – основа для обработки и хранения данных. • Серверы: мощные компьютеры, предоставляющие ресурсы и сервисы другим устройствам в сети. • Сетевое оборудование: коммутаторы, маршрутизаторы, модемы, точки доступа – обеспечивают связь и обмен данными между устройствами. • Системы хранения данных: жесткие диски, SSD, ленточные накопители, сетевые хранилища (NAS, SAN) – хранят огромные объемы информации. • Периферийные устройства: принтеры, сканеры, мониторы, клавиатуры – обеспечивают ввод и вывод информации. Программное обеспечение • Операционные системы (OS): управляют аппаратными ресурсами компьютера и предоставляют платформу для запуска приложений (Windows, macOS, Linux). • Прикладное программное обеспечение: программы, предназначенные для решения конкретных задач (офисные пакеты, графические редакторы). • Системы управления базами данных (СУБД): программное обеспечение для хранения, управления и обработки структурированных данных (Oracle, MySQL, Microsoft SQL Server). • Средства разработки: инструменты для создания и отладки программного обеспечения. Сети передачи данных • Локальные сети (LAN): объединяют компьютеры в пределах небольшого географического пространства (офис, здание). • Глобальные сети (WAN): объединяют компьютеры, расположенные на больших расстояниях (страны, континенты). • Беспроводные сети: Wi-Fi, Bluetooth – обеспечивают беспроводное подключение устройств. Данные • Структурированные данные: организованы в таблицы с четко определенными типами данных (базы данных). • Неструктурированные данные: не имеют четкой структуры (текстовые документы, изображения, видео). • Большие данные (Big Data): огромные объемы данных, которые сложно обрабатывать традиционными методами. Люди • Пользователи: используют ИТ-инфраструктуру для решения своих задач. • Администраторы: управляют ИТ-инфраструктурой, обеспечивают ее работоспособность и безопасность. • Разработчики: создают и поддерживают программное обеспечение. Процессы • Управление инцидентами: реагирование на сбои и неполадки в работе ИТ-инфраструктуры. • Управление проблемами: выявление и устранение причин сбоев. • Управление изменениями: внедрение новых технологий и обновлений с минимальным риском для бизнеса. • Обеспечение безопасности: защита ИТ-инфраструктуры от несанкционированного доступа, вредоносного ПО и других угроз. Значение ИТ-инфраструктуры ИТ-инфраструктура играет ключевую роль в современном мире, обеспечивая: • Эффективную коммуникацию: быстрый обмен информацией внутри организации и с внешним миром. • Автоматизацию бизнес-процессов: повышение эффективности, снижение затрат, сокращение времени выполнения задач. • Доступ к информации: быстрый поиск и анализ данных для принятия обоснованных решений. • Конкурентное преимущество: внедрение инновационных технологий, создание новых продуктов и услуг. • Улучшение качества жизни: доступ к образованию, здравоохранению, развлечениям. Тенденции развития ИТ-инфраструктуры ИТ-инфраструктура постоянно эволюционирует, адаптируясь к новым вызовам и технологиям: • Облачные вычисления (Cloud Computing): перенос вычислительных ресурсов и данных в облако, что обеспечивает гибкость, масштабируемость и экономию затрат. • Интернет вещей (IoT): подключение к сети огромного количества устройств (датчиков, автомобилей, бытовой техники), что создает новые возможности для бизнеса и общества. • Искусственный интеллект (ИИ): использование ИИ для автоматизации управления ИТ-инфраструктурой, анализа данных, обеспечения безопасности. • Большие данные (Big Data): разработка новых методов хранения, обработки и анализа огромных объемов данных для извлечения ценной информации. • Кибербезопасность: усиление мер защиты ИТ-инфраструктуры от кибератак, которые становятся все более изощренными. Тенденции развития ИТ-инфраструктуры ИТ-инфраструктура постоянно эволюционирует, адаптируясь к новым вызовам и технологиям: • Облачные вычисления (Cloud Computing): перенос вычислительных ресурсов и данных в облако, что обеспечивает гибкость, масштабируемость и экономию затрат. • Интернет вещей (IoT): подключение к сети огромного количества устройств (датчиков, автомобилей, бытовой техники), что создает новые возможности для бизнеса и общества. • Искусственный интеллект (ИИ): использование ИИ для автоматизации управления ИТ-инфраструктурой, анализа данных, обеспечения безопасности. • Большие данные (Big Data): разработка новых методов хранения, обработки и анализа огромных объемов данных для извлечения ценной информации. • Кибербезопасность: усиление мер защиты ИТ-инфраструктуры от кибератак, которые становятся все более изощренными. Как эти три понятия связаны между собой Сетевая инфраструктура, инфраструктура ИТ и компьютерные сети – это взаимосвязанные понятия, которые описывают разные аспекты информационных технологий, но при этом являются неотъемлемыми частями друг друга. Вот как они связаны: 1. Компьютерные сети – фундамент Компьютерные сети – это основа, базис для всего остального. Они представляют собой систему взаимосвязанных устройств, способных обмениваться данными. Без компьютерных сетей не было бы ни сетевой инфраструктуры, ни инфраструктуры ИТ в современном понимании. 2. Сетевая инфраструктура – кровеносная система: Сетевая инфраструктура – это часть ИТ-инфраструктуры, которая фокусируется на обеспечении связи и обмена данными между устройствами в сети. Она включает в себя физические компоненты (кабели, коммутаторы, маршрутизаторы) и программные компоненты (протоколы, сетевые службы), которые делают возможным функционирование компьютерных сетей. 3. Инфраструктура ИТ – общая картина Инфраструктура ИТ – это самый широкий термин, который охватывает все технологические ресурсы, используемые для хранения, обработки и передачи информации в организации. Она включает в себя не только компьютерные сети и сетевую инфраструктуру, но и аппаратное обеспечение (серверы, компьютеры, устройства хранения данных), программное обеспечение (операционные системы, приложения, базы данных), а также людей и процессы, связанные с ИТ. Взаимозависимость Важно понимать, что эти три понятия взаимозависимы: Без компьютерных сетей не было бы необходимости в сетевой инфраструктуре. Без сетевой инфраструктуры компьютерные сети не могли бы функционировать. И сетевая инфраструктура, и компьютерные сети являются неотъемлемой частью ИТ-инфраструктуры, которая объединяет все элементы в единую систему. Вопросы для обсуждения: • Какую роль играют сетевая инфраструктура и ИТинфраструктура в современном обществе? • В чем заключается взаимосвязь между понятиями "компьютерная сеть", "сетевая инфраструктура" и "инфраструктура ИТ"? • Что такое сетевая инфраструктура? Приведите примеры ее компонентов. • В чем разница между проводными и беспроводными сетями? Приведите примеры. • Какие факторы влияют на выбор типа и топологии сети? • Дайте определение инфраструктуры ИТ. Какие компоненты она включает? • Какую роль играют аппаратное и программное обеспечение в составе ИТ-инфраструктуры? Вопросы для обсуждения: • Почему важно уделять внимание безопасности ИТинфраструктуры? • Что такое компьютерная сеть? Приведите примеры. • Опишите основные типы компьютерных сетей по масштабу (LAN, MAN, WAN). • В чем заключаются различия между топологиями сетей "шина", "звезда", "кольцо", "ячеистая"? • Как вы думаете, какие технологии будут определять развитие сетевой инфраструктуры и ИТ в будущем?
