Гаспариан М.С., Лихачева Г.Н. Информационные системы и технологии: учебно-методический комплекс

Подождите немного. Документ загружается.

Информационные

технологиипользователя



211

Локальные вычислительные сети (ЛВС) получили наи-

большее распространение с появлением персональных ком-

пьютеров. Они позволили поднять на новую ступень управ-

ление производственными объектами, повысить эффектив-

ность использования ресурсов ЭВМ, улучшить качество

обрабатываемой информации, начать внедрение безбумаж-

ной технологии, создать новые технологии распределенной

обработки информации. Объединение ЛВС и глобальных

сетей позволило

получить доступ к мировым информацион-

ным ресурсам.

Введем ряд понятий.

ЭВМ, объединенные в сеть, делятся на основные и вспо-

могательные. Основные ЭВМ – это ЭВМ пользователя (клиен-

ты). Они выполняют все необходимые информационно-

вычислительные работы и определяют ресурсы сети. Вспомо-

гательные ЭВМ (серверы) служат для преобразования и пе-

редачи информации от

одной ЭВМ к другой по каналам связи

и коммутационным машинам (host-ЭВМ). К мощности сер-

веров предъявляются повышенные требования.

Сервер – это специализированный компьютер, выпол-

няющий функции по обслуживанию клиента. Сервер распре-

деляет ресурсы системы: принтеры, базы данных, программы,

внешнюю память и т.д. Существуют сетевые, файловые, тер-

минальные, серверы баз данных

, почтовые и др.

Клиент (клиентское приложение) – это приложение,

посылающее запрос к серверу. Клиент отвечает за обработку и

вывод информации, а также за передачу запросов серверу.

ЭВМ клиента может быть любой. В настоящее время клиентом

называют и пользователя, и его компьютер, и приложение.

Host-ЭВМ – сервер, установленный в узлах сети и

ре-

шающий вопросы коммутации и доступа к сетевым ресурсам:

модемам, факс-модемам, серверам и др.

Единицами обмена данными в сетях являются сообще-

ния и пакеты. Сообщение – порция информации, представ-

ленная в виде последовательности символов и предназначен-

ная для передачи по сети. Пакет – часть сообщения, удовле-

творяющая некоторому стандарту.

Информационныетехнологии



212

Коммутационная сеть образуется множеством серверов

и host-ЭВМ, соединенных каналами связи, которые называют

магистральными. В качестве магистральных каналов высту-

пают телефонные, оптоволоконные кабели, спутниковая

связь, беспроводная радиосвязь и др.

По способу передачи информации вычислительные сети

делятся на сети коммутации каналов, сети коммутации сооб-

щений, сети коммутации пакетов и интегральные сети. Пер-

выми появились сети коммутации каналов. Например, чтобы

передать сообщение между клиентами В и Е (рис. 7.2) образу-

ется прямое соединение, включающее каналы одной из групп:

3–5–7, 1–2–4–6, 1–2–5–7, 3–4–6. Это соединение должно оста-

ваться неизменным в течение всего сеанса. При легкости реа-

лизации такого способа передачи информации его недостат-

ки заключаются в низком коэффициенте использования

ка-

налов, высокой стоимости передачи данных, увеличении

времени ожидания других клиентов.

При коммутации сообщений информация передается

порциями, называемыми сообщениями. Прямое соединение

обычно не устанавливается, а передача сообщения начинается

после освобождения нужного канала, пока сообщение не дой-

дет до адресата. Host-ЭВМ осуществляет прием сообщений,

сборку, контроль правильности передачи, маршрутизацию,

разборку и

передачу сообщения. Достоинством коммутации

сообщений является уменьшение стоимости передачи дан-

ных. Недостатками – низкая скорость передачи данных и не-

возможность проведения диалога между клиентами.

При коммутации пакетов обмен производится короткими

пакетами фиксированной структуры. Малая длина пакетов пре-

дотвращает блокировку линий связи, не дает расти очереди па-

кетов в узлах коммутации. Она обеспечивает

быстрое соедине-

ние, низкий уровень ошибок, надежность и эффективность ис-

пользования сети. Но при передаче пакетов одного сообщения

возникают задачи маршрутизации. Пакеты, поступившие в хост-

ЭВМ, передаются по первому свободному каналу (рис. 6.2). По-

этому пакеты одного сообщения могут перемещаться разными

Информационные

технологиипользователя



213

путями. Существует множество алгоритмов выбора маршрута

передачи пакетов. В настоящее время вопросы маршрутизации

решены программно-аппаратными методами. Разработаны уст-

ройства для соединения однотипных и разнотипных сетей, на-

пример, маршрутизаторы, шлюзы.

Сети, обеспечивающие коммутацию каналов, сообще-

ний и пакетов, называются интегральными. Они объединяют

несколько коммутационных сетей. Часть интегральных кана-

лов используется

монопольно, т.е. для прямого соединения

как в сети коммутации каналов. Прямые каналы создаются на

время проведения сеанса связи между различными коммута-

ционными сетями. По окончании сеанса прямой канал распа-

дается на независимые магистральные каналы. Интегральная

сеть эффективна, если объем информации, передаваемой по

прямым каналам, не превышает 10-15% от общего объема пе

редаваемых сообщений.

АВ

С 1++

++DF

+ host-ЭВМ и серверы; A-F ЭВМ клиентов;

1-7 магистральные каналы; ------------ коммутационная сеть.

Рис. 7.2. Пример сети ЭВМ

Информационныетехнологии



214

При объединении разнородных ЭВМ в сеть возникает

много проблем. Необходимо согласовать взаимодействие ЭВМ

клиентов, серверов, линий связи и других устройств. Они бы-

ли решены посредством применения многоуровневой систе-

мы протоколов. Для стандартизации протоколов была создана

международная организация стандартов ISO (International

Standard Organization). ISO ввела понятие архитектуры откры-

тых систем. Большая система разбивается на уровни. Уровни

представляют собой самостоятельные системы, взаимодейст-

вующие между собой по определенным правилам. Сами сис-

темы могут быть созданы на различных технических средст-

вах. Каждая из них выполняет свои функции.

Международная организация стандартов установила

семь уровней сети: физический, канальный, сетевой, транс-

портный, сеансовый, представительный и прикладной. Каж-

дый уровень решает свои задачи

и обслуживает расположен-

ный над ним уровень.

Правила взаимодействия разных систем одного уровня

называют протоколом (рис. 7.3).

Правила взаимодействия соседних уровней в одной сис-

теме – интерфейсом. Каждый протокол должен быть про-

зрачным для соседних уровней.

Прозрачность – свойство передачи информации, зако-

дированной любым способом, понятное взаимодействующим

уровням.

Сетевую технологию обеспечивает сетевая операцион-

ная

система. Сетевой операционной системой называют реа-

лизацию протоколов и интерфейсов совместно с реализацией

управления серверами. Часть протоколов реализуется про-

граммно, часть – сетевыми серверами. Сетевой сервер под-

держивает выполнение функций сетевой операционной сис-

темы: управление вычислительной сетью, планирование за-

дач, распределение ресурсов, доступ к сетевой файловой

системе, защиту информации.

Наиболее популярными

сетевыми операционными сис-

темами являются Windows NT и Linux, совместимая с 2000 го-

да с приложениями Unix.

Информационные

технологиипользователя



215

Существуют следующие виды сетей:

 Локальная сеть (LAN) объединяет компьютеры в преде-

лах одного предприятия. Существует большое число разно-

видностей локальных сетей. Наиболее перспективными явля-

ются сети интранет, объединяющие локальные сети корпора-

ции посредством протоколов TCP/IP и HTTP, реализующих

конвергенцию (слияние, объединение) сетевой и

гипертекстовой технологии.

 Региональные сети(MAN) могут объединять локальные

сети по географическим (город, область, регион) или темати-

ческим признакам.

 Региональные сети страны, континента, всего мира объе-

диняются в глобальные сети.

 Сети делятся на общественные, частные и коммерческие.

Сетевая Сетевая

операционная операционная

система система

Уровни

протокол

интерфейс

Рис. 7.3. Иллюстрация понятий

протокола и интерфейса

Информационныетехнологии



216

Сеть Internet (интернет) возникла на базе ArpaNet и в

настоящее время «опутала» землю «всемирной паутиной»,

став сетью сетей. Это некоммерческая сеть. Она не имеет вла-

дельца, не существует централизованной организации, кото-

рая регулировала бы интересы сообщества пользователей.

Число пользователей растет с каждым днем, и многие ком-

мерческие и общественные сети подключаются к

интернет,

предоставляя все новые возможности пользователям.

Всемирная паутина возникла, когда в 1989 г. была соеди-

нена гипертекстовая технология с сетевой. Тем самым был

изобретен принципиально новый способ свободного доступа

(Web-технология) в сеть АРПА, которая тут же получила имя

World Wide Web (WWW – Всемирная паутина). Уже на сле-

дующий год к ней подключилось более 3000 активных сетей

более 200 тысяч компьютеров. Если в 1992 г. в Сети действова-

ло 26 Web-серверов, то в январе 2000 г. – уже более 2 миллио-

нов Web-серверов и более 300 миллионов пользователей.

Сеть интернет можно определить как объединение ЛВС,

удовлетворяющих протоколу TCP/IP (протокол управления

передачей/межсетевой протокол), которая имеет общее ад-

ресное пространство, где у каждого компьютера есть IP-

адрес.

Однако можно обращаться к сетям, не удовлетворяющим про-

токолу TCP/IP. Например, система Usenet обслуживается про-

граммой UUCP (Unix-to-Unix-Copy-Program) – программой

копирования из Unix в Unix посредством шлюзов.

Наиболее «древние» услуги Internet: электронная почта,

Telnet и FTP.

Протокол Telnet отвечает за взаимодействие приложе-

ний с сетью и обеспечивает доступ к базам данных, каталогам

библиотек, другим информационным услугам.

FTP – протокол передачи файлов – обеспечивает

обмен

файлами между компьютерами. Система файловых архивов

FTP глобального и регионального охвата содержит огромное

количество информации, накопленной в FTP-архивах за деся-

тилетия эксплуатации компьютерных систем, которая по-

прежнему ценна для специалистов.

Информационные

технологиипользователя



217

Роль host-ЭВМ в интернете выполняют web-серверы.

Web-сервер разбит на web-страницы (site – сайты). Для

создания сайтов разработан язык гипертекстовой разметки

HTML (Hyper Text Markup Language) и гипертекстовые редак-

торы. Для перемещения по web-страницам и передачи гипер-

текстовых документов по сети разработан протокол HTTP

(Hyper Text Transfer Protokol). Для поиска web-страницы с

нужным гипертекстовым документом разработаны програм-

мы поиска и просмотра,

называемые навигаторами, или

браузерами (Browser). Они обеспечивают интерфейс пользо-

вателя с интернетом. При этом стиль оформления экрана и

форма представления документа задаются пользователем.

Web-сервер содержит web-страницы с информацией лю-

бого типа (тексты, электронные документы, мультимедийные

объекты), редактор разметки HTML, браузеры, программы,

реализующие протоколы TCP/IP, HTTP и др., сетевую опера-

ционную систему, инструменты для организации

дискуссий

(телеконференций), гипертекстовые СУБД, системы гипертек-

стового документооборота и многие другие инструменты.

Web-технология (WWW-технология) заключается в сле-

дующем. Пользователь посредством гипертекстового редакто-

ра создает гипертекстовый документ. Он размещается на web-

сервере. Администратор делает ссылку в каталоге web-сервера

на первую web-страницу документа, чтобы браузер смог ее

найти. После чего любой другой

пользователь посредством

поисковой системы может получить доступ к данной web-

странице (сайту).

Разработано множество браузеров. Примерами могут

служить Microsoft Explorer, Navigator Netscape.

Объединение нескольких локальных сетей на основе

протоколов TCP/IP и HTTP в пределах одного или нескольких

зданий одной корпорации получило название intranet

(интрасети). Подключение интрасетей к интернету реализует

технологию intranet/internet (интранет/интернет), обеспечи-

вающую пользователю доступ к любым

ресурсам интернет.

Технология интранет/интернет открыла дорогу для развития

Информационныетехнологии



218

электронной коммерции, электронного бизнеса и других ви-

дов электронной деятельности.

Возможности, которые открывает интернет в бизнесе,

управлении, образовании, в сфере различных сервисных и

социальных приложений, значительно превосходят те потен-

циальные опасности, которые в нем есть.

Используя web-технологию, можно путешествовать по

всему миру, наслаждаясь получаемой информацией в форме

фотографий, аудио/видео

файлов, беседуя с людьми из раз-

ных стран, реализуя коммерческие планы, получая научную и

другую информацию.

Интернет предлагает много средств поиска информации.

В последнее время практически все поисковые системы

стали называть порталами. Портал – сервер, обеспечивающий

вход в поисковую систему. Он обеспечивает технологии рабо-

ты с базами данных, приложениями, электронными докумен-

тами

и освобождает пользователя от необходимости работать

отдельно с тематическими каталогами, поисковыми машина-

ми и т.д. Первыми Российскими порталами стали RAMBLER и

YANDEX. Они обеспечивают поиск документов на всех серве-

рах России и СНГ, почтовую службу, чат, пейджеринг и т.д.

Практически все порталы обеспечивают доступ к ново-

стям, телеконференциям (обсуждение новостей

по темам),

форумы (доски объявлений тем) и рассылку ежедневных но-

востей и свежих тематических материалов по спискам.

Идея портала оказалась очень перспективной. Крупные

предприятия также открывают свои порталы для обеспечения

доступа своим сотрудникам к нужной им внутренней и внеш-

ней информации.

Беспроводные сети

Низкая стоимость, быстрота развертывания, широкие

функциональные возможности, IP-телефония – все это делает

беспроводную технологию одним из самых быстрорастущих

телекоммуникационных направлений. Современные беспро-

Информационные

технологиипользователя



219

водные сети позволяют решить множество задач: организация

сети внутри помещения, распределенные сети масштаба го-

рода, региона, страны.

Беспроводные технологии выгодно отличаются от ка-

бельных технологий следующими показателями:

1. Экономическая целесообразность. Беспроводная техно-

логия стоит дешевле прокладки кабеля.

2. Территориальный аспект. Часто нецелесообразно или

невозможно проложить кабель.

3. Мобильность. Радиооборудование легко

устанавливается

и демонтируется при переезде абонента на новое место.

4. Оперативность. Установка радиооборудования и под-

ключение к сети занимает 2-3 дня, прокладка кабеля и

подключение от 30 до 60 дней.

5. Ликвидность оборудования. При ликвидации радио-

оборудование можно продать, а кабель – это средства,

«закопанные в землю».

6. Высокая скорость передачи данных. Радиосети позволя-

ют передавать данные со скоростью до 2 Мбит/сек. и

выше.

7. Надежность. Радиооборудование, работающее на сверх-

высоких частотах, обеспечивает высокое качество связи.

Вопросы безопасности решаются аналогично проводным

сетям.

8. Доступность. Эксплуатация имеющихся беспроводных

сетей показала их доступность для всех: мелких и сред-

них предприятий, банков и т.д.

9. Совместимость с

существующими кабельными сетями

позволяет выполнить интеграцию с Интернетом, IP-

телефонией, корпоративными сетями.

10. Зона покрытия. Размещение базовых станций позволяет

расширить доступ и подключить новых абонентов.

Технологически беспроводные сети обеспечивают два

режима: реальное время и коммутацию пакетов, то есть могут

обеспечить прямое соединение и передачу данных. Топология

сетей зависит от типа оборудования.

Информационныетехнологии



220

Многие производители телефонного оборудования и

компьютерных сетей выпустили на рынок ряд беспроводных

технологий.

GPRS – General Packet Radio Servis – пакетная радио-

связь общего пользования является надстройкой над техно-

логией мобильной связи GSM. Осуществляет пакетную пере-

дачу данных. Позволяет пользователю мобильного телефона

производить обмен данными с другими устройствами в сети

GSM и с внешними сетями, включая Интернет. Тарифы

ус-

танавливаются по объему переданных данных. Пакеты дан-

ных передаются по голосовому каналу, поэтому скорость пе-

редачи зависит от загрузки сети. На время передачи данных

абоненту выделяется виртуальный канал, по окончании пе-

редачи он отдается другим. Мобильный телефон выступает

как клиент сети и ему присваивается IP адрес (постоянный

или динамический). Пользователи

сети GPRS получают воз-

можность доступа к корпоративным сетям, удаленным базам

данных, почтовым и информационным серверам предпри-

ятий. Сеть GPRS относится к 2G ( Global Graph )сети, позво-

ляющей взаимодействовать с компьютерами, не думая о со-

единительных кабелях.

Сначала была создана сеть, позволившая взаимодейство-

вать с компьютерами, не думая о соединительных кабелях (2G –

Global Graph). Интернет позволил забыть о

самих компьюте-

рах и сфокусироваться на web-страницах.

CDMA – Code Division Multiple Access – множественный

доступ с кодовым разделением, стандарт сотовой сети. В дан-

ной технологии разделяется не время, а трафик. Пользовате-

лю выделяется числовой код трафика. Так как у каждого поль-

зователя свой код, они используют весь трафик, не влияя друг

на друга. Эта технология была

разработана в СССР в 1935 г.

Д.В. Агеевым. Использовалась в военных системах связи. При

появлении мобильной связи стала использоваться в сотовых

сетях. Обеспечивает услуги голосовой связи, передачу данных,

работу с электронной почтой, Интернетом, удаленными ба-

зами данных, передачу видео данных. Эта технология может