Научная статья на тему '«Всеобъемлющий Интернет» - новый этап развития сети Интернет'

«Всеобъемлющий Интернет» - новый этап развития сети Интернет Текст научной статьи по специальности «Автоматика. Вычислительная техника»

CC BY
336
52
Поделиться
Ключевые слова
"ВСЕОБЪЕМЛЮЩИЙ ИНТЕРНЕТ" / INTERNET OF EVERYTHING / КОМПЬЮТЕРНАЯ СЕТЬ / COMPUTER NETWORK / ПРОГРАММНО-КОНФИГУРИРУЕМАЯ СЕТЬ / SOFTWARE DEFINED NETWORK

Аннотация научной статьи по автоматике и вычислительной технике, автор научной работы — Панеш А.Х.

В статье рассматриваются особенности нового этапа развития сети Интернет, названного как «Всеобъемлющий интернет» IoE. Приводятся отдельные базовые понятия IoE, их взаимодействие. Особая роль в IoE отводится датчикам. Также в статье проведен анализ структуры программно-конфигурируемой сети, реализованной с помощью интерфейса OpenFlow. Обосновывается необходимость широкого вовлечения российских специалистов в разработку указанных технологий.

«THE INTERNET OF EVERYTHING» - A NEW STAGE OF DEVELOPMENT THE INTERNET

In article features of a new stage of development the Internet called «The Internet of Everything» IoE are considered. The separate basic concepts IoE, their interaction are given. The special part in IoE is assigned to sensors. Also in article the analysis of structure of the Software Defined Network realized by means of the OpenFlow interface is carried out. Need of broad involvement of the Russian experts in development of the specified technologies locates.

Текст научной работы на тему ««Всеобъемлющий Интернет» - новый этап развития сети Интернет»

УДК 004.725

А.Х. Панеш

канд. техн. наук, доцент, кафедра прикладной математики и информационных технологий, ФГБОУ ВПО «Адыгейский государственный университет», г. Майкоп

«ВСЕОБЪЕМЛЮЩИЙ ИНТЕРНЕТ» - НОВЫЙ ЭТАП РАЗВИТИЯ СЕТИ ИНТЕРНЕТ

Аннотация. В статье рассматриваются особенности нового этапа развития сети Интернет, названного как «Всеобъемлющий интернет» - IoE. Приводятся отдельные базовые понятия IoE, их взаимодействие. Особая роль в IoE отводится датчикам. Также в статье проведен анализ структуры программно-конфигурируемой сети, реализованной с помощью интерфейса OpenFlow. Обосновывается необходимость широкого вовлечения российских специалистов в разработку указанных технологий.

Ключевые слова: «Всеобъемлющий интернет», компьютерная сеть, программно-конфигурируемая сеть.

A.Kh. Panesh, Adyghe State University, Maikop

«THE INTERNET OF EVERYTHING» - A NEW STAGE OF DEVELOPMENT THE INTERNET

Abstract. In article features of a new stage of development the Internet called «The Internet of Everything» -IoE are considered. The separate basic concepts IoE, their interaction are given. The special part in IoE is assigned to sensors. Also in article the analysis of structure of the Software Defined Network realized by means of the OpenFlow interface is carried out. Need of broad involvement of the Russian experts in development of the specified technologies locates.

Keywords: Internet of Everything, computer network, Software Defined Network.

Развитие Интернета в настоящее время происходит намного стремительней, чем в период его зарождения. Так, ARPANET - прообраз Интернета - в 1969 году объединял всего несколько десятков компьютеров; в 2020 году, как предсказывают, к Интернету будет подключено 50 млрд всевозможных устройств-«вещей» [1].

Эволюция сети Интернет

В своем развитии Интернет прошел три этапа, а сейчас наступает четвертый его этап -«Всеобъемлющий интернет» (Internet of Everything - IoE) (рис. 1).

1 -й этап

2-й этап

3-й этап

4-й этап

Подключения к источникам информации

Переход к цифровому доступу к информации:

■ электронная почта

■ \Л/еЬ-браузеры

■ поиск в интернете

Началом этапа считается середина 1980 годов

Реализация экономических выгод от сети

Перевод бизнес-процессов в цифровую форму:

■ электронная коммерция

■ сопутствующие цифровые приложения

■ начала применений совместных сетевых практик

Этап начинается с поздних 1990 годов

Совместные практики

Перевод

взаимодействий ( в бизнесе и социальных) в цифровую форму:

■ социальные сети

■ мобильные устройства

■ облачные вычисления

■ видео-контент

Начало этапа относится к ранним 2000 годам

Всеобъемлющий интернет

Реализация всех взаимодействий в мире в цифровой форме

■ люди

■ процессы

■ данные

■ «вещи»

Начало этапа -настоящее время, т.е. 2013-2014 гг.

Рисунок 1 - Четыре этапа развития сети Интернет

Обычно, когда люди пользуются словом Интернет, едва ли они могут себе представить физические соединения в реальном мире, образующие эту сеть. Скорее Интернет представляется людям как некая коллекция подключений к тем или иным источникам информации. Это «место», куда люди могут прийти для нахождения информации или для того, чтобы поделиться

информацией. В современном представлении, Интернет - это библиотека XXI века, видеомагазин, персональный фотоальбом. Те изменения, которые внес Интернет в сегодняшнюю жизнь, составляют небольшую часть того, что произойдет, когда весь физический мир будет подключен к сети Интернет. В этом случае и произойдет переход от Интернета к «Всеобъемлющему интернету» - 1оЕ. Это будет эра умных светофоров и парковок, электрических лампочек с интернет-адресами, подключенных к Интернету автомобилей, интеллектуальных систем водоснабжения, вывоза мусора и многое, многое другое.

«Всеобъемлющий интернет» - 1оЕ включает в себя базовые понятия: люди, процессы, вещи, данные (рис. 2).

Взаимодействие • «машины-машины» (М2М)

Рисунок 2 - Базовые понятия 1оЕ и их взаимодействия

1оЕ - это соединение людей, процессов, вещей и данных, повышающее ценность сетевых соединений до небывалого уровня. 1оЕ превращает информацию в конкретные действия, создающие новые возможности, расширяющие опыт пользователя и формирующие благоприятные условия для развития стран, компаний и индивидуальных пользователей [2].

Основой функционирования 1оЕ являются компьютерные сети различного назначения и размера. То есть 1оЕ, как и Интернет, является «сетью сетей». Конечными устройствами сетей являются компьютеры, сетевые принтеры, 1Р-телефоны, оборудование видеоконференций, охранные видеокамеры, мобильные персональные устройства (смартфоны, планшеты), устройства чтения кредитных карт, сканеры штрих-кодов, датчики различного назначения и прочее. Эти устройства и составляют базовое понятие «вещи» в архитектуре 1оЕ. В 2012 году количество «вещей», подключенных к Интернету, превысило число людей на планете и продолжает очень быстро расти. Однако специалисты считают, что 99% физических объектов, которые однажды станут частью 1оЕ, еще не подключены и не используются.

Особая роль в архитектуре 1оЕ отводится датчикам. Они предназначены для сбора данных от устройств, которые не являются компьютерами, и их передачи компьютерам для обработки. Примерами датчиков являются: датчики влажности, датчики температуры воздуха, радиационные датчики, датчики движения и т.д. Все более распространенным типом датчиков

являются микрочипы, функционирующие по принципу радиочастотной идентификации (RFID). Имеется огромное количество примеров использования таких датчиков. Из последних довольно распространенной практикой у автопроизводителей становится установка в кузове автомобиля RFID-микрочипа, содержащего всю информацию об автомобиле: дата и место производства, произведенные сервисы, владельцы и другая информация. Современные RFID-микрочипы, реализованные на основе интегральных микросхем, имеют жизненный цикл до 50 лет с возможностью выполнения до 100 тыс. циклов перезаписи. Вследствие большой гибкости в использовании и низкого энергопотребления, RFID-микрочипы предоставляют большие возможности для подключения «не-компьютеров» к IoE.

Создание полноценного «Всеобъемлющего интернета» возможно при выполнении следующих условий:

• реализация мобильности, т.е. возможности доступа к ресурсам любого устройства в любое время и с любого места;

• реализация облачных вычислений, т.е. выполнение вычислений с привлечением распределённых по сети компьютерных ресурсов и сервисов;

• реализация концепции «больших данных» (Big Data), т.е. обеспечение возможности создания, сбора и обработки больших объемов данных;

• реализация протокола IPv6, т.е. расширение адресного пространства Интернета до 3,4х1038 адресов, что вполне достаточно для ожидаемого подключения 50 млрд устройств в IoE.

Еще одной проблемой и, возможно, самой важной при создании IoE является то, что десятки миллиардов подключенных устройств создадут огромную нагрузку на Интернет. Поэтому традиционный подход к построению и эксплуатации сетевых инфраструктур для эры IoE уже не годится - требуются новые архитектуры и решения. Эта проблема может быть решена при переходе к программно-конфигурируемым сетям (ПКС).

Программно-конфигурируемая сеть - это сеть, у которой управление сетью отделено от сетевых устройств, обеспечивающих продвижение информации в сети, и непосредственно, напрямую программируется. Такое перемещение управления, ранее жестко привязанного к конкретным сетевым устройствам, в доступное вычислительное устройство позволяет приложениям и сетевым сервисам абстрагироваться от нижележащего физического оборудования и рассматривать сеть как некую логическую и виртуальную сущность [3]. На рисунке 3 изображена логическая структура архитектуры ПКС, реализуемая на базе интерфейса OpenFlow.

Рисунок 3 - Логическая структура архитектуры ПКС

Архитектура ПКС включает в себя три уровня, доступ к которым осуществляется через открытые API («интерфейс программирования приложений» - API).

• Уровень приложений, состоящий из бизнес-приложений конечных пользователей. Его взаимодействие с нижележащим уровнем осуществляется через API северной границы (northbound API). Используя указанные API, можно реализовать весь набор сетевых сервисов: маршрутизацию, широковещательные рассылки, безопасность, списки доступа, управление полосой пропускания, инжениринг трафика, качество обслуживания, оптимизацию работы процессора и памяти, оптимизацию используемой энергии, все формы управления сетевыми политиками, специальные настройки для бизнеса.

• Уровень управления осуществляет логически централизованное управление, которое обеспечивает продвижение трафика на инфраструктурном уровне с помощью открытого интерфейса OpenFlow, называемого также интерфейсом южной границы (southbound interface). Уровень управления постоянно «видит» всю сеть и способен управлять всеми сетевыми устройствами, поэтому приложениям и сетевым политикам сеть представляется как единый логический коммутатор. Указанное обстоятельство чрезвычайно упрощает создание, управление и обслуживание сети, также упрощаются и сами сетевые устройства.

• Уровень инфраструктуры состоит из сетевых устройств, которые обеспечивают продвижение пакетов данных.

Переход на технологию ПКС и создание на ее основе IoE - это задачи, которые сегодня считаются ИТ-индустрией одними из самых прорывных и перспективных. В мире эти технологии из разряда инноваций постепенно переходят в ранг практически используемых промышленных технологий, но дискуссии о способах их конкретной реализации еще далеки от завершения. И в ПКС-технологии, и в вопросах создания «Всеобъемлющего интернета» акценты смещаются с аппаратного уровня, где позиции России слабы, на программный уровень, что открывает новые возможности для российских разработчиков. Россия имеет много хороших программистов, которых уже оценили во всем мире. Таким образом, и Россия может повлиять на то, как будут развиваться компьютерные сети и Интернет в ближайшем будущем.

Список литературы:

1. Internet of Everything изменит мир к лучшему [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.cisco.com/web/RU/news/releases/txt /2012/111512d.html.

2. Всеобъемлющий Интернет как катализатор удивительного будущего [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.cisco.com/web/RU/news/releases/txt/2013/01/010913a.html.

3. Software-Defined Networking: The New Norm for Networks. ONF White Paper. April 13, 2012. [Electronic resource]. URL: https://www.opennetworking.org/sdn-resources/sdn-library/ whitepapers