Гужва В.М. Інформаційні системи і технології на підприємствах

Подождите немного. Документ загружается.

3.3. СУЧАСНІ ЗАСОБИ ПОБУДОВИ

КОМП’ЮТЕРНИХ ІНФОРМАЦІЙНИХ

ТЕХНОЛОГІЙ НА ПІДПРИЄМСТВАХ

3.3.1. Комп’ютерні мережі

Розвиток засобів обчислювальної техніки, а особливо поява

персональних комп’ютерів сприяли створенню нового типу ін-

формаційно-обчислювальних систем під назвою локальні обчис-

лювальні мережі (ЛОМ).

ЛОМ широко застосовуються у системах автоматизованого

проектування і технологічної підготовки виробництва, системах

управління виробництвом і технологічними комплексами, в кон-

торських системах, бортових системах управління тощо. ЛОМ є

ефективним способом побудови складних систем управління різ-

ними виробничими підрозділами. ЛОМ інтенсивно впроваджу-

ються в медицину, сільське господарство, освіту, науку та ін.

Локальна мережа (LAN — Local Area Network) — це об’єднан-

ня комп’ютерів, розташованих на порівняно невеликій території

(одного підприємства, офісу, однієї кімнати). Існуючі стандарти

для ЛОМ забезпечують зв’язок між комп’ютерами на відстані від

2,5 км до 6 км (Ethernet і ARCNET відповідно). По суті ЛОМ — це

набір апаратних засобів і алгоритмів, які забезпечують з’єднання

комп’ютерів, інших периферійних пристроїв (принтерів, дискових

контролерів і т. ін.) і дозволяють їм спільно використати загальну

дискову пам’ять, периферійні пристрої, обмінюватися даними.

Зараз інформаційно-обчислювальні системи прийнято ділити

на три основні типи:

— LAN (Loсal Area Network) — локальна мережа в межах під-

приємства, установи, однієї організації;

— MAN (Metropolitan Area Network) — міська або регіональна

мережа, тобто мережа в межах міста, області тощо;

— WAN (Wide Area Network) — глобальна мережа, що з’єднує

абонентів країни, континенту, всього світу.

Інформаційні системи, в яких засоби передачі даних належать

одному підприємству і використовуються тільки для потреб цього

підприємства, прийнято називати Мережа Масштабу Підприєм-

ства або Корпоративна Мережа (Enterprise Network). Для авто-

матизації роботи виробничих підприємств часто використову-

ються системи на базі протоколів MAP/TOP:

1) MAP (Manufacturing Automation Protocol) — мережа для ви-

робничих підприємств, заводів (виконується автоматизація робо-

ти конструкторських відділів і виробничих та технологічних це-

хів). MAP дозволяє створити єдиний технологічний ланцюжок

від конструктора, що розробив деталь, до обладнання, на якому

виготовляють цю деталь.

2) TOP (Technical and Office Protocol) — протокол автоматиза-

ції технічної і адміністративної установи.

3) MAP/TOP — системи, що повністю автоматизують роботу

виробничого підприємства.

Основне призначення ЛОМ — у розподілі ресурсів ЕОМ: про-

грам, сумісності периферійних пристроїв, терміналів, пам’яті.

Отже, ЛОМ повинна мати надійну і швидку систему передачі да-

них, вартість якої має бути меншою порівняно з вартістю робо-

чих станцій, що підключаються. Іншими словами, вартість оди-

ниці інформації, що передається, повинна бути значно нижчою за

вартість опрацювання інформації в робочих станціях. Виходячи з

цього ЛОМ як система розподілених ресурсів повинна заснову-

ватися на таких принципах:

• єдиного передавального середовища;

• єдиного методу управління;

• єдиних протоколів;

• гнучкої модульної організації;

• інформаційної і програмної сумісності.

Залежно від способу організації опрацювання даних і взаємо-

дії користувачів, який підтримується конкретною мережною опе-

раційною системою, виділяють два типи інформаційних систем:

— ієрархічні мережі;

— мережі «клієнт—сервер».

В ієрархічних мережах усі задачі, пов’язані із зберіганням,

опрацюванням даних, їх поданням користувачеві, виконує

центральний комп’ютер. Користувач взаємодіє з центральним

комп’ютером за допомогою термінала. Операціями введен-

ня / виведення інформації на екран управляє центральний

комп’ютер.

Переваги ієрархічних систем:

 відпрацьована технологія забезпечення надійності та збере-

ження даних;

 надійна система захисту інформації і забезпечення секрет-

ності.

Недоліки:

 висока вартість апаратного і програмного забезпечення, ви-

сокі експлуатаційні витрати;

 залежність швидкодії і надійності мережі від центрального

комп’ютера.

У системах «клієнт—сервер» опрацювання даних поділене

між двома об’єктами: клієнтом і сервером. Клієнт — це задача,

робоча станція, користувач. Він може сформувати запит для сер-

вера: відкрити файл, здійснити пошук запису тощо. Сервер — це

пристрій або комп’ютер, що виконує опрацювання запиту. Він

відповідає за зберігання даних, організацію доступу до цих даних

і передачу даних клієнтові. У системах «клієнт—сервер» наван-

таження з опрацювання даних розподілене між клієнтом і сер-

вером, тому вимоги до продуктивності комп’ютерів, що викорис-

товуються як клієнт і сервер, значно нижчі, ніж в ієрархічних си-

стемах.

За організацією взаємодії прийнято виділяти два типи систем,

що використовують метод «клієнт—сервер»:

— рівноправна мережа;

— мережа з виділеним сервером.

Рівноправна мережа — це мережа, в якій немає єдиного

центру управління взаємодією робочих станцій, немає єдиного

пристрою зберігання даних. Операційна система такої мережі ро-

зподілена по всіх робочих станціях, тому кожна робоча станція

одночасно може виконувати функції як сервера, так і клієнта.

Користувачеві в такій мережі доступні всі пристрої (принтери,

жорсткі диски тощо), підключені до інших робочих станцій.

Переваги: низька вартість (використовуються всі комп’ютери,

підключені до мережі) і помірні ціни на програмне забезпечення

для роботи мережі; висока надійність (за виходу з ладу однієї ро-

бочої станції доступ припиняється лише до деякої частини інфо-

рмації).

Недоліки: робота мережі

є ефективною тільки тоді, коли о

д-

ночасно працюють не більш як 10 станцій; труднощі організації

ефективного управління взаємодією робочих станцій і забезпе-

чення секретності інформації; труднощі оновлення і зміни про-

грамного забезпечення робочих станцій.

Мережа з виділеним сервером — у цьому випадку один із

комп’ютерів виконує функції зберігання даних загального корис-

тування, організації взаємодії між робочими станціями, виконан-

ня сервісних послуг — сервер мережі. На такому комп’ютері ро-

зміщена операційна система, і всі пристрої (жорсткі диски,

принтери, модеми тощо) підключаються до нього, він виконує

зберігання даних, друк завдань, вилучення та опрацювання зав-

дань. Робочі станції взаємодіють через сервер, тому логічну ор-

ганізацію такої мережі можна подати топологією «зірка», де

центральний пристрій — сервер.

Переваги: вища швидкість опрацювання даних (визначається

швидкодією центрального комп’ютера, і на сервер встановлюєть-

ся спеціальна мережна операційна система, розрахована на опра-

цювання і виконання запитів, що надійшли одночасно від декіль-

кох користувачів); володіє надійною системою захисту інфор-

мації і забезпечення секретності; простіша в управлінні порівняно

з рівноправними.

Недоліки: така мережа дорожча через окремий комп’ютер під

сервер; менш гнучка порівняно з рівноправною.

3.3.2. Інтегровані технології

у розподілених системах

опрацювання даних

Різноманіття комп’ютерних мереж і форм взаємодії ПЕОМ

породжує нагальну проблему інтеграції їх або принаймні з’єднан-

ня на рівні обміну повідомленнями.

У розподілених системах використовують три інтегровані те-

хнології.

1. Технологія «клієнт—сервер».

2. Технологія спільного використання ресурсів у межах глоба-

льних мереж.

3. Технологія універсального користувацького спілкування у

вигляді електронної пошти.

Основна форма взаємодії ПК у мережі — це «клієнт—сервер».

Зазвичай один ПК у мережі володіє інформаційно-обчислю-

вальними ресурсами (як-от: процесори, файлова система, пошто-

ва служба, служба друку, бази даних), а решта ПК користуються

ними; як зазначалося, комп’ютер, що управляє тим або іншим ре-

сурсом, прийнято називати сервером цього ресурсу, а комп’ютер,

що бажає ним скористатися, — клієнтом. Якщо ресурсом є бази

даних, то говорять про сервер баз даних, призначення якого —

обслуговувати запити клієнтів, пов’язані з опрацюванням даних;

якщо ресурс — файлова система, то ведуть мову про файловий

сервер, або файл-сервер, і т. ін.

Технологія «клієнт—сервер» стає більш поширеною, але реа-

лізація технології в конкретних програмних продуктах істотно

розрізняється.

Один із основних принципів технології «клієнт—сервер» по-

лягає в поділі операцій опрацювання даних на три групи, що ма-

ють різну природу. Перша група — це введення і відображення

даних. Друга група об’єднує прикладні операції опрацювання да-

них, характерні для рішення задач даної предметної області. На-

решті, до третьої групи належать операції збереження й управ-

ління даними (базами даних або файловими системами).

Відповідно до цієї класифікації в будь-якому технологічному

процесі можна виділити програми трьох видів:

• програми подання, що реалізують операції першої групи;

• прикладні програми, що підтримують операції другої групи;

• програми доступу до інформаційних ресурсів, що реалізу-

ють операції третьої групи.

Відповідно до цього виділяють три моделі реалізації техноло-

гії «клієнт—сервер»:

1. Модель доступу до віддалених даних (Remote Data Access —

RDA).

2. Модель серверу бази даних (DatаBase Server — DBS).

3. Модель серверу додатків (Application Server — AS).

У RDA-моделі програми подання і прикладні програми об’єд-

нані й виконуються на комп’ютері-клієнті, що підтримує як опе-

рації введення і відображення даних, так і прикладні операції.

Доступ до інформаційних ресурсів забезпечується або операто-

рами мови SQL (Structured Query Language — у системах управ-

ління базами даних (СУБД) — мова запитів), якщо йдеться про

бази даних, або викликами функцій спеціальної бібліотеки. Запи-

ти до інформаційних ресурсів спрямовуються по мережі до від-

даленого комп’ютера, наприклад серверу бази даних, що опра-

цьовує запити і повертає клієнтові необхідні для опрацювання

блоки даних (рис. 3.3).

Компонента

подання

Прикладна

компонента

Клієнт

SQL

Дані

Компонента доступу

до ресурсів

Сервер

Рис. 3.3. Модель доступу до віддалених даних

DBS-модель будується за припущення, що програми, викону-

вані на комп’ютері-клієнті, обмежуються введенням і відобра-

женням, а прикладні програми реалізовані в процедурах бази да-

них і зберігаються безпосередньо на комп’ютері-сервері бази да-

них разом із програмами, що управляють, і доступом до даних —

ядра СУБД (рис. 3.4).

Прикладна

компонента

SQL

Компонента дос-

тупу до ресурсів

Компонент

подання

Сервер

Виклик

Клієнт

Рис. 3.4. Модель серверу бази даних

На практиці часто використовуються змішані моделі, коли пі-

дтримка цілісності бази даних і найпростіші операції опрацюван-

ня даних підтримуються збереженими процедурами (DBS-

модель), а більш складні операції виконуються безпосередньо

прикладною програмою, що виконується на комп’ютері-клієнті

(RDA-модель).

В AS-моделі програма, що виконується на комп’ютері-клієнті,

вирішує задачу введення і відображення даних, тобто реалізує

операції першої групи. Прикладні програми виконуються одним

або групою серверів додатків (віддалений комп’ютер або декіль-

ка комп’ютерів). Доступ до інформаційних ресурсів, необхідний

для вирішення прикладних задач, забезпечується так само, як і в

RDA-моделі, — прикладні програми забезпечують доступ до ре-

сурсів різних типів — бази даних, індексованих файлів, черг та

ін. В основу RDA- і DBS-моделей покладена дволанцюгова схема

поділу операцій. В AS-моделі реалізована трьохланцюгова схема

поділу операцій, де прикладна програма виділена як найважли-

віша (рис. 3.5) (АРІ — Application Program Interface — системне

програмне забезпечення з набором функцій та ресурсів для побу-

дови інтерфейсу).

Компонента

подання

АРІ

Клієнт

Прикладна

подання

Сервер

Компонента

доступу до

резерву

Сервер

SQL

Рис. 3.5. Модель серверу додатка

Головна перевага RDA-моделі зводиться до того, що вона яв-

ляє собою велику кількість інструментальних засобів, які забез-

печують швидке створення додатків, що працюють із SQL-орієн-

тованими СУБД. Іншими словами, основне достоїнство RDA-

моделі полягає в уніфікації та широкому виборі засобів розробки

додатків. Переважна більшість цих засобів розробки мовами чет-

вертого покоління, включаючи й засоби автоматизації програму-

вання, забезпечує розробку прикладних програм і операцій по-

дання.

Незважаючи на значне поширення, RDA-модель поволі посту-

пається місцем більш технологічній DBS-моделі. Остання реалі-

зована в деяких реляційних СУБД (Ingres, SyBase, Oracle).

У DBS-моделі додаток є розподіленим. Програми подання ви-

конуються на комп’ютері-клієнті, тимчасом як прикладні про-

грами вирішення задач оформлені як набір збережених процедур

і функціонують на комп’ютері-сервері БД. Переваги DBS-моделі

перед RDA-моделлю очевидні: це і можливість централізованого

адміністрування рішення економічних задач, і зниження напру-

женості, і можливість поділу процедури між декількома додатка-

ми, і економія ресурсів ПК завдяки використанню заздалегідь

створеного плану виконання процедури.

Основним елементом прийнятої в AS-моделі трьохланцюгової

схеми є сервер додатка. Він реалізує кілька прикладних функцій,

кожна з яких оформлена як служба і надає послуги всім прогр

а-

мам, що бажають і можуть ними скористатися. Серверів додатків

може бути декілька, і кожен із них дає певний набір послуг. Будь-

яка програма, що користується ними, розглядається як клієнт до-

датка. Деталі реалізації прикладних програм у сервері додатків

цілком сховані від клієнта додатка.

AS-модель має універсальний характер. Чітке розмежування

логічних компонентів і раціональний вибір програмних засобів

для їх реалізації забезпечують моделі такий рівень гнучкості й ві-

дкритості, що поки є недосяжним у RDA- і DBS-моделях.

3.3.3. Глобальні комп’ютерні мережі

Протягом останнього десятиліття дедалі ширший розвиток

отримують глобальні обчислювальні й інформаційні мережі —

унікальний симбіоз комп’ютерів і комунікацій. Відбувається ак-

тивне приєднання всіх країн до всесвітніх мережних структур.

Світовою системою комп’ютерних комунікацій щодня користу-

ються більш як 30 млн людей. Зростає потреба в засобах струк-

турування, накопичення, збереження, пошуку і передачі інфор-

мації. Задоволенню цих потреб служать інформаційні мережі та

їхні ресурси. Спільне використання ресурсів мереж (бібліотек

програм, баз даних, обчислювальних потужностей) забезпечуєть-

ся технологічним комплексом і засобами доступу.

Глобальні мережі (Wide Area Netwstrky WAN) — це телеко-

мунікаційні структури, що об’єднують локальні інформаційні

мережі, які мають загальний протокол зв’язку, методи підклю-

чення і протоколи обміну даними. Кожна з глобальних мереж

(INTERNET, BITNET, DECNET і ін.) організовувалася для пев-

них цілей, а надалі розширювалася завдяки підключенню локаль-

них мереж, що використовують її послуги і ресурси.

Найбільшою глобальною інформаційною мережею є INTERNET.

3.3.3.1. Архітектура INTERNET

У 1994 році виповнилось 25 років комп’ютерній мережі

INTERNET — глобальній всесвітній мережі інформаційного об-

міну, яка об’єднує кілька мільйонів людей із більш ніж 100 країн

світу за допомогою сучасних і зручних засобів зв’язку.

Архітектура мережі INTERNET розроблена на основі концеп-

ції взаємопоєднуваності або міжмережного поєднання різнорід-

них мереж, побудованих на базі різних фізичних систем зв’язку і

комунікаційних технологій.

Користувачі мережі INTERNET повинні мати доступ до ресу-

рсів кожної підмережі, яка входить до INTERNET. Такий доступ

має бути забезпечений внутрішніми механізмами (адресами, фо-

рматами повідомлень, протоколами) INTERNET. Користувачеві

при цьому надаються прості, зручні й прозорі, тобто незалежні від

особливостей підмереж, засоби роботи з кожними мережними

компонентами INTERNET. Користувач взагалі не повинен знати,

як організована взаємодія мереж, які шлюзи і які маршрути за-

безпечують доставку інформації.

INTERNET спроектована як інтермережа, тобто певна абстракт-

на сукупність різнорідних мереж. Загальними для всіх підмереж

INTERNET є:

 універсальний адресний простір мережі INTERNET;

 набір комунікаційних протоколів ТСР/ІР і пов’язаних з

ними протоколів;

 шлюзи і технологія міжмережної маршрутизації пові-

домлень.

Архітектурна топологія INTERNET. Окремі мережі поєд-

нуються між собою шлюзовою машиною, яка реалізує фізичні

поєднання (рис. 3.6, 3.7). Шлюзи зберігають таблиці, в яких фік-

суються адреси приєднаних до даного шлюзу мереж. Важливо за-

значити, що система адресування мереж і машин INTERNET має

чітку ієрархічну структуру, що дозволяє обмежити табличні за-

писи шлюзів тільки адресами мереж, тобто не зберігати адреси

хост-машин (головних ЕОМ). Завдяки цьому шлюзи можуть збе-

рігати свої таблиці в основній пам’яті й бути реалізованими на

бездискових мікрокомп’ютерах.

МЕРЕЖА 1

МЕРЕЖА 2

Рис. 3.6. Приклад поєднання двох мереж

МЕРЕЖА 2

МЕРЕЖА 1

МЕРЕЖА 3

Рис. 3.7. Приклад міжмережних поєднань

за допомогою шлюзів G і Н

Адресація INTERNET. Основний принцип адресації —

універсальний ідентифікатор хост-машини INTERNET. Кож-

ній хост-машині, яка входить до INTERNET, призначається у

відповідному реєстраційному центрі універсальний адресний

ідентифікатор — 32-бітова адреса. Структура цієї адреси та-

ка, що всі хости даної підмережі мають загальний адресний

префікс.

Адреса хосту мережі INTERNET — це пара чисел (netid,

hostid):

netid — ідентифікатор мережі;

hostid — ідентифікатор хост-машини в цій мережі.

Використовують три класи форматів адрес:

клас А netid hostid

клас В netid hostid

клас С netid hostid

Клас А визначає множину адрес для великих мереж, тобто та-

ких мереж, де кількість хост-машин може перевищити 32768.

Клас В призначений для середніх за кількістю хостів мереж, і