Przyszłośd Internetu Andrzej Majczak Uniwersytet Zielonogórski Wydział Matematyki Informatyki i Ekonometrii Festiwal Nauki 09.06.2008
Cel wykładu Celem wykładu jest zaprezentowanie trendów w standardach i technologiach Internetu w perspektywie najbliższych 30 lat. 2
Zawartośd prezentacji 1. Od ery PC do Web 4.0 2. Sied dla wszystkich 3. Sied na wszystkim 4. Mobilnośd bez granic 5. Sied semantyczna i usługi sieciowe 6. Bezpieczeostwo, zaufanie i poufnośd 7. Internet w codziennym życiu 3
Sieci Komputerowe i Internet Gdy pomyśli się o przeglądarkach Internetowych zainstalowanych w telefonach komórkowych, kawiarenkach z bezprzewodowym publicznym dostępem do Internetu, sieciach domowych dysponujących szybkim szerokopasmowym dostępem, infrastrukturze informatycznej firmy, w przypadku której każdy komputer PC znajdujący się na biurku jest podłączony do sieci, samochodach z interfejsem sieciowym, czujnikach rozmieszczonych w środowisku naturalnym i łączących się z siecią, a także międzyplanetarnym Internecie, można po prostu odnieśd wrażenie, że właściwie sieci komputerowe są wszechobecne. Opracowywane są nowe ekscytujące zastosowania, które jeszcze bardziej rozszerzają zasięg obecnie istniejących sieci. James F. Kurose, Keith W. Ross, Sieci komputerowe. Od ogółu do szczegółu z Internetem w tle. Helion 2006. 4
Co to jest Internet? Internet jest ogólnoświatową, publicznie dostępną siecią połączonych komputerów, które przekazują dane za pomocą technologii przełączania pakietów przy użyciu standardowego protokołu internetowego IP. Jest to sied sieci, która składa się z milionów mniejszych domowych, akademickich, biznesowych i rządowych sieci, które wspólnie przesyłają różne informacje i udostępniają usługi takie jak: poczta elektroniczna, dostęp do stron WWW, transfer plików FTP, gry sieciowe, czat on-line, telefonia internetowa wraz z telefonią video, usługi strumieniowe takie jak radio lub telewizja internetowa. Według raportu Internet World Statistics z 30 kwietnia 2008 przybliżona ilośd użytkowników Internetu wynosi 1,4 miliarda użytkowników. http://www.internetworldstats.com/ 5
Mapa Internetu Grafika pokazuje pełną mapę Internetu jako zbiór węzłów połączonych liniami o różnych kolorach. Każda linia pomiędzy dwoma węzłami reprezentuje dwa adresy IP. Długośd linii określa opóźnienie pomiędzy tymi węzłami. Kolory reprezentują różne części świata: Czerwony Azja i Pacyfik Zielony Europa i Afryka Niebieski Ameryka Północna Żółty Ameryka Południowa Biały Inni Źródło: The Opte Project, http://www.opte.org/maps/ 6
Internetowa Sied Szkieletowa Sied szkieletową Internetu tworzą dostawcy ISP pierwszej warstwy, którzy są połączeni bezpośrednio między sobą łączami o szybkości transmisji od 2,5 do 10 Gb/s. Do tej grupy dostawców ISP o światowym zasięgu należy zaliczyd takie firmy jak: AT&T Cable&Wireless MCI Qwest Sprint Źródło: James F. Kurose, Keith W. Ross, Sieci komputerowe. Od ogółu do szczegółu z Internetem w tle. Helion 2006. 7
Przyszłośd Internetu Festiwal Nauki 2008 Od ery PC do Web 4.0 8
Ewolucja Internetu Początki technologii przełączania pakietów (1961 1972) Sieci zastrzeżone i początki Internetu (1972 1980) Okres popularyzacji Sieci (1980 1990) Eksplozja Internetu, początki World Wide Web (1990 2000) Pierwsze pomysły Sieci Semantycznej (1999) Wizja przyszłej Sieci Web 4.0 (2020 2030) Źródło: Radar Networks & Nova Spivak, 2007, http://www.radarnetworks.com 9
Od Web 1.0 do Web 4.0 Web 1.0 The Web (1990 2000) Web 2.0 The Social Web (2000 2010) Web 3.0 The Semanic Web (2005 2020) Web 4.0 The Metaweb (2015 2030) Źródło: Nova Spivak, Radar Networks & Mills Davis, Project10x 10
Technologie W3C One Web jest aplikacją budowaną na bazie Internetu. W3C proponuje zmianę architektury istniejącej sieci (HTML, URIs i HTTP) w architekturę sieci przyszłości, której fundamentem są: URIs, HTTP, XML i RDF. Podstawą technologii W3C są: dostępnośd do sieci, internacjonalizacja, niezależnośd od urządzeo, mobilny dostęp i gwarancja jakości. Źródło: http://www.w3.org/consortium/technology 11
Przyszłośd Internetu Festiwal Nauki 2008 SIED DLA WSZYSTKICH 12
Cele inicjatywy Sied dla Wszystkich Celem inicjatywy Web for Everyone jest umożliwienie wszystkim ludziom korzystania z zasobów sieci bez względu na ich sprzęt, oprogramowanie, infrastrukturę, język, kulturę, położenie geograficzne, możliwości umysłowe lub fizyczne. Web for Everyone to w pełni zintegrowane środowisko, które pozwoli na wyrażenie niuansów kulturowych i różnic językowych. Dla osiągnięcia tych celów prowadzone są prace w obszarach takich jak: WAI (Web Accessibility Initiative) Internationalization Device independence Mobile Web 13
Bogatsze przeżycia użytkownika W środowisku niezależnym od platformy dla takich znajomych aplikacji jak poczta elektroniczna, sprzedaż online, systemy rezerwacji, transakcje bankowe, strony aukcyjne, gry i aplikacje multimedialne. Różny rodzaj interakcji sieciowej poprzez wzrok, słuch, głos, dotyk. Poza znaną klawiaturą i myszką nowe sposoby rozpoznające głos. Implementacja istniejących wytycznych dla przeglądarek, narzędzi programistycznych, odtwarzaczy medialnych oraz personalizacja profilu użytkownika za pomocą metadat celu umożliwienia osobom niepełnosprawnym na przeprowadzanie szybkiej interakcji z zawartością Sieci. 14
Dobra strona internetowa Czym powinna charakteryzowad się dobra strona internetowa? Jakob Nielsen autor książki Projektowanie funkcjonalnych serwisów internetowych podaje następujące kryteria: wysoka jakośd informacji częste aktualizacje krótki czas pobierania łatwośd użycia reakcja na potrzeby użytkowników Jedną z częściej wymienianych cech jest tzw. poziom trudności dostępu do informacji. Jest to liczba kroków (kliknięd), jakie musi wykonad użytkownik w serwisie aby dotrzed do poszukiwanej informacji. 15
Przyszłośd HTML i XHTML W3C HTML 4 W3C i WHATWG HTML 5 Źródło: Lachlan Hunt, A Preview of HTML 5, http://www.alistapart.com/articles/previewofhtml5 16
Przyszłośd Internetu Festiwal Nauki 2008 SIED NA WSZYSTKIM 17
Cele inicjatywy Sied na Wszystkim Głównym celem Web on Everything jest zaprojektowanie technologii, która będzie pracowad niezależnie od konkretnej platformy urządzeo, najczęściej nie będących tradycyjnym komputerem. Dostęp na tych urządzeniach powinien byd tak prosty i wygodny jak dostęp z komputerów domowych. Dla osiągnięcia tego celu mogą pomóc takie technologie jak: Cascading Style Sheets (CSS) Scalable Vector Graphics (SVG) Xforms Synchronized Multimedia (SMIL) Mobile Web Initiative 18
Przykłady urządzeo Nowoczesne telefony komórkowe, telefony typu Smart Phones Urządzenia typu Personal Digital Assistants Systemy Telewizji Interaktywnej Systemy reagujące na głos Punkty typu kiosk w miejscach publicznych Nowoczesne samochody Niektóre nowoczesne urządzenia AGD Inne urządzenia 19
HTML i CSS <!DOCTYPE HTML PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 4.01//EN" "http://www.w3.org/tr/html4/strict.dtd"> <html lang="en"> <head> <meta http-equiv="content-type" content="text/html; charset=utf-8"> <title>company Name</title> <link rel="stylesheet" href="stylesheets/simple.css" type="text/css" media="screen"> <link rel="stylesheet" href="stylesheets/import.css" type="text/css" media="screen, projection"> <link rel="stylesheet" href="stylesheets/print.css" type="text/css" media="print"> 20
Przyszłośd Internetu Festiwal Nauki 2008 MOBILNOŚD BEZ GRANIC 21
Elementy sieci bezprzewodowych Sieci Wi-Fi Sieci komórkowe Źródło: James F. Kurose, Keith W. Ross, Sieci komputerowe. Od ogółu do szczegółu z Internetem w tle. Helion 2006. 22
Standardy sieci bezprzewodowych Źródło: James F. Kurose, Keith W. Ross, Sieci komputerowe. Od ogółu do szczegółu z Internetem w tle. Helion 2006. 23
Bezprzewodowa przyszłośd 4G Czego jako użytkownicy oczekujemy po idealnej metodzie bezprzewodowego dostępu do Internetu? Oto przykładowa lista życzeo: Chcielibyśmy mied wszechobecny dostęp do Internetu bez względu na to, czy jesteśmy w domu, w samochodzie, w kawiarni czy na plaży. W zależności od fizycznej lokalizacji oraz prędkości z jaką się poruszamy, chcielibyśmy uzyskad dostęp z największą możliwą szybkością oraz aby nasz komputer automatycznie wybrał system, który oferuje największą szybkośd transmisji w danym miejscu i czasie. Poruszając się w heterogenicznym środowisku, jesteśmy automatycznie i niezauważalnie przełączani między różnymi technologiami dostępu (np. Wi-Fi i 3G). System powinien obsługiwad transmisję głosu i obrazu przez IP aby każdy mógł korzystad z zasobów sieci bez względu na to gdzie się znajduje. Oczywiście chcemy mied to wszystko za darmo, a przynajmniej za rozsądną cenę. Chod może się to dzisiaj wydawad bezprzewodowym s-f to większośd kluczowych technologii jest już dostępna, wystarczy je tylko zintegrowad. 24
Przyszłośd Internetu Festiwal Nauki 2008 SIED SEMANTYCZNA I USŁUGI SIECIOWE 25
Od Hypertextu do Hyperdata Sied to nie tylko ogromną książką, gdzie ludzie mogą szukad i przeglądnąd informacje, jest też ogromną baza danych. Właściwie zaprojektowana pozwoli na zaawansowane wyszukiwanie i wymianę danych. Poprzez możliwośd przetwarzania informacji zrozumiałych dla maszyn umożliwi rozwiązywanie problemów, które inaczej byłyby zbyt trudne lub zbyt złożone aby je rozwiązad. Gdy Sied rośnie do rozmiarów potężnego magazynu ludzkiej wiedzy, potrzebujemy silniejszych narzędzi do wyszukiwania i interpretacji ogromnej ilości danych. Zaproponowano dwa modele: Sied Semantyczna skoncentrowana na danych Usługi Sieciowe skoncentrowane na wiadomościach. 26
Sied Semantyczna Semantic Web jest rozszerzeniem dzisiejszej sieci Web, w której informacja ma dobrze zdefiniowane znaczenie, przez co umożliwi lepszą współpracę komputerów i ludzi. Informacja będzie przedstawiona w postaci nie tylko do wyświetlania ale także w postaci zrozumiałej dla maszyn. Sied Semantyczna jest rodzajem siatki połączonych informacji w taki sposób aby informacja była wygodna do przetwarzania przez maszyny. Zrozumienie przez maszyny przekazu informacji w postaci ludzkiej mowy, zawartości dokumentów, polegad ma nie na jakiejś magicznej sztucznej inteligencji, a raczej na zdolności maszyn to tego aby rozwiązad dobrze zdefiniowane problemy przez wykonywanie dobrze zdefiniowanych operacji na dobrze zdefiniowanych danych. Jest to pomysł, który może byd skuteczną drogą do reprezentowania danych w świecie World Wide Web lub jako globalna baza danych. The Semantic Web is an extension of the current web in which information is given welldefined meaning, better enabling computers and people to work in cooperation. Tim Berners-Lee, James Hendler, Ora Lassila, The Semantic Web, Scientific American, May 2001. 27
Model Sieci Semantycznej Model Sieci Semantycznej można podzielid na kilka warstw uporządkowanych w następujący sposób: Unicode, URI (standard RFC) XML, przestrzenie nazw XML, schematy XML (standard W3C) RDF, Schematy RDF (standard W3C) Ontologie (standard W3C) Logika (brak standardów) Dowód (brak standardów) Zaufanie (brak standardów) Podpis cyfrowy (standard X.509, PGP) Źródło http://www.w3.org/2000/talks/1206-xml2k-tbl/ 28
Reprezentacja danych w postaci grafu Źródło http://www.w3.org/2007/talks/0419paderborn-kb-ih/ 29
Przykład RDF/XML Contact <?xml version="1.0"?> <rdf:rdf xmlns:rdf="http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#" xmlns:contact="http://wmie.uz.zgora.pl/rdf/1.1/"> <rdf:description rdf:about="http://www.wmie.uz.zgora.pl/pracownicy/amajczak/"> <contact:name>andrzej Majczak</contact:name> <contact:mailbox rdf:resource="mailto:a.majczak@wmie.uz.zgora.pl"/> <contact:phone>+48 68 328 28 43</contact:phone> <contact:cell>+48 601 76 17 09</contact:cell> </rdf:description> </rdf:rdf> 30
Protokół i język zapytao SPARQL http://www.sparql.org/ Źródło http://www.w3.org/2007/talks/0419paderborn-kb-ih/ 31
Przyszłośd Internetu Festiwal Nauki 2008 BEZPIECZEOSTWO, ZAUFANIE I POUFNOŚD 32
Bezpieczeostwo Sieci Poufnośd Tylko nadawca i odbiorca powinni móc zrozumied treśd przesyłanej informacji. Uwierzytelnianie Nadawca i odbiorca powinni dysponowad środkami potwierdzania tożsamości partnera. Integralnośd i niezaprzeczalnośd Jeżeli nadawca i odbiorca zdołają się uwierzytelnid nawzajem muszą mied gwarancję, że treśd ich komunikatów nie zostanie zmieniona. Dostępnośd i kontrola dostępu Kluczowym wymaganiem bezpiecznej komunikacji jest to, aby komunikacja w ogóle mogła się odbywad, aby źli faceci nie mogli zablokowad dostępu do sieci uprawnionym użytkownikom. Źródło: James F. Kurose, Keith W. Ross, Sieci komputerowe. Od ogółu do szczegółu z Internetem w tle. Helion 2006. 33
Postępy w dziedzinie bezpieczeostwa? Z naukowego punktu widzenia wiemy już o co chodzi w kryptografii ale większośd problemów z bezpieczeostwem bierze się ze źle napisanego kodu. Jest to najstarszy nierozwiązany problem w całej informatyce. Wyzwania na przyszłośd to jak budowad bezpieczne systemy z niezabezpieczonych komponentów. Nauczyd się paranoicznego myślenia ponieważ źli faceci potrafią znaleźd i wykorzystad najmniej prawdopodobny zbieg okoliczności. 34
Przyszłośd Internetu Festiwal Nauki 2008 INTERNET W CODZIENNYM ŻYCIU 35
Internetowe Systemy Biurowe W najbliższych latach coraz większego znaczenia będzie nabierad obróbka i udostępnianie dokumentów w sieci. Obecnie dostępne w sieci są za darmo cztery biurowe systemy on-line: Google Docs Live Documents ThinkFree Zoho W tym roku ma do nich dołączyd zapowiadany Microsoft Live. Wszystkie systemy pozwalają na pracę z edytorem tekstów, arkuszem kalkulacyjnym i aplikacją do przygotowywania prezentacji. Źródło: http://docs.google.com/ 36
Zaawansowane wyszukiwanie informacji Hakia to nowa wyszukiwarka, która będzie udzielania konkretnej odpowiedzi na pytania zadawane językiem naturalnym, np. Dlaczego upadł Enron?. Hakia wykorzystuje ontologie budowane na bazie statystyk uzyskanych w wyniku analizy stron internetowych. Zwraca wyniki zawierające również strony ze sformułowaniami o bliskim znaczeniu. Hakia ma odpowiadad na wiele pytao korzystając z własnych zasobów, nie odsyłając internauty do konkretnych stron. Czasami jedynie zaznacza tekst, który mógłby pomóc w odnalezieniu rozwiązania. Może też nawiązywad dialog z użytkownikiem, zachęcając go do zadawania bardziej szczegółowych pytao. 37
Agenci Sieci Semantycznych Agent Łucji wyszukuje dla jej matki klinikę rehabilitacji, która spełnia zadane kryteria i ma wolne terminy nie kolidujące z rozkładem zajęd Łucji i jej brata Piotra. Program typu agent będzie potrafił wykonad stawiane jemu zadania dzięki umieszczonym na stronach WWW oznaczeniom semantycznym. Ontologie, w których zdefiniowane są niezbędne pojęcia i ich powiązania semantyczne, umożliwiają agentom rozpoznawanie znaczenia występujących w Sieci Semantycznej elementów oraz współpracę z agentami witryn i automatycznymi serwisami. Źródło: Sied Semantyczna, Scientific American, Maj 2001. 38
Przyszłośd Internetu Festiwal Nauki 2008 Podsumowanie 39
Przyszłośd według W3C Według organizacji W3C przyszłośd Sieci Web będzie rozwijad się w następujących kierunkach: Everyone (sied dla wszystkich bez względu na kulturę, zdolności, etc.) Everything (sied na wszystkim aplikacje i zasoby dostępne na dowolnych urządzeniach do stacjonarnych do mobilnych) Everywhere (sied wszędzie od wąsko do szerokopasmowej infrastruktury) Diverse mode of interaction (różne sposoby interakcji: dotyk, pióro, mysz, głos, komputer komputer) Enable computers to do more useful work (zaawansowane udostępnianie i wyszukiwanie danych) 40
Sztuczna inteligencja Zrozumienie przez maszyny przekazu informacji w postaci ludzkiej mowy, obrazów multimedialnych, zawartości dokumentów, polegad ma nie na jakiejś magicznej sztucznej inteligencji, a raczej na zdolności maszyn to tego aby rozwiązad dobrze zdefiniowane problemy przez wykonywanie dobrze zdefiniowanych operacji na dobrze zdefiniowanych danych. 41
10-tysięcy razy szybciej Europejska Organizacja Badao Nuklearnych CERN, której naukowcy opracowali podstawy WWW, stworzyła technologię pozwalającą przekazywad dane 10-tysięcy razy szybciej niż w typowych łączach Ethernet. Infrastruktura nazwana jako Data GRID pozwala w ciągu kilku sekund przesyład filmy pełnometrażowe między komputerami na dwóch kraocach świata. Na początku Data GRID zostanie wykorzystany tylko do celów naukowych (Large Hadron Collider). Źródło: http://gridcafe.web.cern.ch/gridcafe/openday/whatis.html 42
Przyszłośd Internetu Festiwal Nauki 2008 DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ 43