Спирин Н.А., Лавров В.В. Информационные системы в металлургии

Подождите немного. Документ загружается.

Глава 3. Основы систем управления базами данных

3-69

После выбора процедуры генерации следует заполнить пустые поля поя-

вившегося окна подключения к СУБД MS Access (рис. 3.37), в котором содер-

жится следующая информация:

Рис. 3.37. Окно подключения к СУБД MS Access

• имя пользователя (User Name), от имени которого производится под-

ключение к системе управления базой данных MS Access. В нашем

случае полагаем, что подключение осуществляется от имени админист-

ратора базы данных, имя которого

admin;

• пароль (Password) пользователя;

• местоположение и имя файла базы данных (Database), в которую будет

сгенерирована разработанная логическая схема. Заметим, что файл ба-

зы данных с указанным именем должен быть предварительно создан в

программе MS Access 97. В нашем случае был создан пустой файл с

именем Dom.mdb в корневом каталоге диска "C";

• местоположение и имя системной

базы данных (System Database) паке-

та MS Access.

После заполнения указанных полей окна подключения следует нажать

кнопку Connect и ждать выполнения всех SQL-команд по созданию структуры

базы данных, которое отражается в окне "Generate Database Schema". Об успеш-

ном окончании процесса генерации структуры базы данных свидетельствует за-

пись Schema Generation Complete, 494 query succeeded.

Результат выполнения можно просмотреть, загрузив в программу MS

Access файл "Dom.mdb". На рис. 3.38 показана

схема базы данных доменного

производства, которая состоит из нескольких таблиц, связанных между собой по

ключевым полям.

В процессе разработки и совершенствования информационной системы

может возникнуть ситуация, когда физическая структура базы данных, например

в MS Access, и информационная модель в ERwin не соответствуют друг другу.

Для этого в программе ERwin предусмотрена функция синхронизации с базой

данных

, которая вызывается командой меню "Tasks/Complete Compare…". Поя-

вившееся диалоговое окно (рис. 3.39) предлагает список несоответствий между

существующей структурой базы данных MS Access и моделью ERwin.

Глава 3. Основы систем управления базами данных

3-70

Рис. 3.38. Схема базы данных доменного производства,

сгенерированная в СУБД MS Access

Рис. 3.39. Окно выбора синхронизируемых объектов

информационной модели ERwin и базы данных MS Access

Глава 3. Основы систем управления базами данных

3-71

Например, если в базе данных создана новая таблица, то ERwin предложит

провести включение ее в модель. Если в модель добавлена новая сущность,

ERwin предложит создать на ее основе таблицу в реальной базе данных. Анало-

гично: при добавлении или модификации полей в базе данных или атрибутов

сущностей в информационной модели ERwin предлагает провести соответст-

вующие операции по синхронизации.

При завершении работы над информационной моделью, как правило, необ-

ходимо распечатать логический и физический уровни диаграммы, а также отче-

ты по соответствиям "сущность–таблица", "атрибут–имя колонки". Диаграмма

физической модели является необходимым и очень удобным материалом для

разработчиков прикладных программ, использующих обращения к базе данных.

Для этого

с помощью команды меню "Tasks/Generate Reports…" можно вызвать

диалоговое окно "Report Browser", в котором представлены всевозможные виды

отчетов по разработанной информационной модели. Рисунок 3.40 иллюстрирует

пример построения отчета о соответствии названий сущностей и их атрибутов

именам колонок реальной базы данных.

Рис. 3.40. Окно просмотра различных видов отчета ERwin

Сгенерированный отчет может быть выведен на печать или сохранен на

диске в удобном формате, предусматривающем

его последующую корректиров-

ку в текстовом редакторе или электронных таблицах.

Глава 3. Основы систем управления базами данных

3-72

3.12. Контрольные вопросы

1. Чем характеризуется традиционный подход к организации данных? В чем

проявляется его ограниченность?

2. Какие компоненты включает в себя система баз данных?

3. В чем заключаются преимущества и недостатки использования системы баз

данных для построения информационных систем?

4. Какие варианты архитектур используются для построения многопользова-

тельских централизованных систем баз данных

с удаленным сетевым досту-

пом?

5. Поясните принципы работы централизованной и распределенной систем баз

данных. Какая из этих систем является более перспективной и почему?

6. Дайте характеристику клиент/серверной технологии построения программно-

го обеспечения. С какой целью производится деление компьютерного прило-

жения на отдельные уровни?

7. На каких принципах основан реляционный

подход к организации данных?

Перечислите основные понятия реляционных баз данных.

8. Из каких этапов состоит процесс разработки баз данных при классической

методологии проектирования? Какие свойства при этом необходимо обеспе-

чить?

9. В чем состоит основная идея метода нормализации схемы базы данных? По-

ясните условия, которые необходимо обеспечить для приведения схемы

от-

ношения базы данных к первой, второй и третьей нормальным формам.

10. Чем вызвана необходимость семантического моделирования данных? Дайте

определения понятиям «сущность», «связь», «атрибут».

11. Что понимается под CASE-технологией разработки информационных сис-

тем?

Глава 4. Информационные сетевые технологии

4-1

ГЛАВА 4. ИНФОРМАЦИОНННЫЕ СЕТЕВЫЕ ТЕХНОЛОГИИИ 4-2

4.1. Общие принципы построения компьютерной сети 4-2

4.1.1. Понятие компьютерной сети 4-2

4.1.2. Основные программные и аппаратные

компоненты сети 4-5

4.1.3. Характеристики коммуникационной сети 4-5

4.1.4. Адресация компьютеров 4-6

4.2. Особенности локальных компьютерных сетей 4-7

4.2.1. Два типа сетей 4-7

4.2.2. Топология сети 4-8

4.2.3. Физическая передающая среда локальных

компьютерных сетей 4-12

4.2.4. Платы сетевого адаптера 4-15

4.3. Функционирование сети

4-17

4.3.1. Сетевые модели OSI и IEEE Project 802 4-17

4.3.2. Назначение и функции протоколов 4-24

4.3.3. Основные стандартные стеки коммуникационных

протоколов 4-25

4.3.4. Передача данных по сети 4-29

4.3.5. Методы доступа в сетях 4-33

4.4. Стандартные сетевые технологии 4-38

4.5. Сетевые операционные системы 4-41

4.6. Способы и средства объединения локальных

компьютерных сетей 4-45

4.7. Методы передачи данных в компьютерных сетях 4-54

4.8. Общая характеристика Internet 4-59

4.9. Система адресации в Internet (Intranet) 4-63

4.10. Назначение и функции брандмауэров и прокси-серверов 4-73

4.11. Типы сервиса Internet (Intranet) 4-76

4.12. Контрольные вопросы 4-80

Глава 4. Информационные сетевые технологии

4-2

Глава 4. ИНФОРМАЦИОНННЫЕ СЕТЕВЫЕ ТЕХНОЛОГИИИ

4.1. Общие принципы построения компьютерной сети

4.1.1. Понятие компьютерной сети

История развития сетей является подтверждением теории спирального

развития.

Связь на небольших расстояниях в вычислительной технике применялась

задолго до появления первых персональных компьютеров, еще в то время, когда

существовали только большие ЭВМ (мэйнфреймы), к которым подключались

неинтеллектуальные терминалы. «

Интеллекта» в таких дисплеях было мало, и

практически никакой обработки информации они не делали. Такой терминал

представляет собой монитор с клавиатурой без жесткого диска, процессора и

других компьютерных компонентов. Таким образом, рванее использовался в ос-

новном принцип централизованной обработки данных. Основная цель организа-

ции связи состояла в том, чтобы разделить «

интеллект» большой мощности и

дорогой ЭВМ между пользователями, работающими за этими терминалами. При

этом достигалось совместное использование вычислительных ресурсов, самых

дорогих в то время. Этот режим работы получил название режима разделения

времени, так как большая ЭВМ последовательно во времени решала задачи мно-

жества пользователей (рис. 4.1).

Однако принцип централизованной обработки данных

не отвечал требо-

ваниям надежности процесса обработки, затруднял развитие систем и не мог

обеспечить необходимые временные параметры при диалоговой обработке дан-

ных в многопользовательском режиме. Возникло логически обоснованное тре-

бование перехода от использования отдельных ЭВМ в системах централизован-

ной обработки данных к распределенной обработке данных.

Рис. 4.1. Система централизованной обработки данных

Распределенная обработка данных – обработка данных, выполняемая

на

независимых, но связанных между собой компьютерах, представляющих рас-

Глава 4. Информационные сетевые технологии

4-3

пределенную систему. Самая простая сеть состоит как минимум из двух компь-

ютеров, соединенных друг с другом, например, кабелем. Это позволяет им ис-

пользовать данные совместно. Все сети независимо от их сложности основыва-

ются именно на этом простом принципе.

Когда появились микропроцессоры и первые микроЭВМ, возникла воз-

можность разместить компьютер на столе

у каждого пользователя, так как вы-

числительные ресурсы резко подешевели. Но зато все остальные ресурсы оста-

вались еще довольно дорогими. А что значит голый интеллект без средств хра-

нения информации и ее документирования? Не будешь же каждый раз после

включения питания заново набирать выполняемую программу или хранить ее в

маловместительном

постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ). И тут на по-

мощь снова пришли средства связи. Связав несколько микроЭВМ, можно было

организовать совместное использование ими компьютерной периферии. При

этом вся обработка информации проводилась на месте, но ее результаты переда-

вались на централизованные ресурсы. Этот режим получил название режим об-

ратного разделения времени (рис. 4.2

). Как и в первом случае, средства связи

снижали стоимость всей компьютерной системы в целом.

Затем появились персональные компьютеры, которые отличались от пер-

вых микрокомпьютеров тем, что имели комплект достаточно развитой для пол-

ностью автономной работы периферии: магнитные диски, принтеры, мыши и

т.п. Периферия подешевела и стала по цене вполне

сравнимой с компьютером.

Зачем опять соединять персональные компьютеры? Интеллекта на месте хватает,

периферии тоже. Что же может дать сеть в этом случае?

Рис. 4.2. Объединение в сеть первых микрокомпьютеров

Самое главное, как уже отмечалось, – это совместное использование ре-

сурсов. Это то же самое обратное разделение времени, но уже на другом уровне.

Здесь имеется возможность более эффективно использовать ресурсы

всех

имеющихся в распоряжении компьютеров. Так, нередко случается, что на одном

компьютере емкости своего диска не хватает, а на другом – избыток свободного

места. Еще одна ситуация: все пользователи работают с одной программой, со-

ответственно, эта программа хранится на диске каждого из них. При использо-

вании же сети она может находиться

только в одном месте, но все будут иметь к

ней столь же удобный доступ, как если бы она была на их компьютере. Таким

Глава 4. Информационные сетевые технологии

4-4

образом, основное назначение компьютерной сети – это совместное использо-

вание ресурсов и осуществление интерактивной связи как внутри одной фирмы,

так и за ее пределами. Отметим, что разделять с помощью локальных сетей

можно не только диски и принтеры, но и другие ресурсы, например возможность

выхода в глобальную сеть. Если бы локальной сети не

было, пришлось бы осна-

щать соответствующей аппаратурой каждый компьютер, а с локальной сетью

достаточно подключить к глобальной сети только один из них, а все остальные

уже получат возможность доступа к ней автоматически.

В последние годы разгораются страсти по поводу сетевого компьютера

NC (Network Computer). Смысл этого предложения заключается в том, чтобы

разгрузить персональный

компьютер от дисковой подсистемы и заменить его

коммуникационной. Такой компьютер должен быть сетью связан с компьютером

NC, с которого загружаются ОС, приложения и даже пользовательские докумен-

ты. Такое решение, по мнению разработчиков, удешевит сам компьютер и его

эксплуатацию, т.к. все заботы о модернизации программного обеспечения и его

сопровождения должны брать

на себя хозяева компьютеров NC , обеспечивая

беззаботное существование пользователя.

Заметим, что сетевой компьютер NC предполагает наличие высокопро-

изводительных каналов связи пользовательских компьютеров с некоторыми вы-

числительными устройствами, которых у нас пока нет. На сегодняшний день для

большинства пользователей лучше использовать полноценный компьютер, и

выбор используемых коммуникационных средств должен производиться исходя

из решаемых

задач и существующей коммуникационной инфраструктуры.

Таким образом, компьютерной сетью будем называть группу соеди-

ненных компьютеров и других устройств в единую систему, удовлетворяющую

требованиям распределенной обработки данных, взаимодействующих между

собой с помощью средств связи.

Условно по размерам и числу пользователей компьютерные сети можно

разделить на следующие классы.

Локальные компьютерные сети (LAN – Local Area Network)

представля-

ют собой системы распределенной обработки данных, которые охватывают не-

большие территории внутри отдельных цехов, предприятий, офисов и обеспечи-

вают связь на небольших расстояниях (обычно до 10 км, чаще до 1 км). Локаль-

ные сети предназначены для организации раздельного использования общих (ба-

за данных и пр.) или дорогостоящих (принтеров, устройств резервного копиро-

вания

и пр.) ресурсов.

Локальная сеть может объединяться в более крупномасштабные образо-

вания:

• CAN (Campus Area Network) – компьютерная сеть, объединяющая

группу близко расположенных зданий;

• MAN (Metropolitan Area Network) – сеть городского масштаба;

• WAN (Wide Area Network ) – широкомасштабная сеть;

• GAN (Global Area Network) – глобальная сеть;

• и наконец, Internet, которую называют «сетью сетей».

Глава 4. Информационные сетевые технологии

4-5

4.1.2. Основные программные и аппаратные компоненты сети

Компьютерная сеть – это сложный комплекс взаимосвязанных и согласо-

ванно функционирующих программных и аппаратных компонентов. Компонен-

тами сети являются:

• компьютеры;

• коммуникационное оборудование;

• операционные системы;

• сетевые приложения.

Весь комплекс программно-аппаратных средств сети может быть описан

многослойной моделью.

В основе любой сети

лежит аппаратный слой стандартизированных ком-

пьютерных платформ. В настоящее время в промышленных сетях широко при-

меняются компьютеры различных классов – от персональных до мэйнфреймов и

суперЭВМ.

Второй слой – это коммуникационное оборудование, которое играет не

менее важную роль, чем компьютеры. Изучение принципов работы коммуника-

ционного оборудования требует знакомства с протоколами, используемыми как

в локальных, так и в глобальных сетях.

Третий слой – это операционные системы. От того, какие концепции

управления локальными и распределенными ресурсами положены в основу сете-

вой ОС, зависит эффективность работы всей сети.

Самым верхним слоем сетевых средств являются различные сетевые

приложения, такие как сетевые базы данных, системы автоматизации коллек-

тивной работы

и др.

4.1.3. Характеристики коммуникационной сети

Главным требованием, предъявляемым к сетям, является выполнение се-

тью ее основной функции – обеспечение пользователям потенциальной возмож-

ности доступа к разделяемым ресурсам всех компьютеров, объединенных в сеть.

Все остальные характеристики связаны с качеством выполнения этой основной

задачи. Для оценки качества сети можно использовать следующие характери

стики:

• скорость передачи данных по каналу связи;

• пропускная способность канала связи;

• достоверность передачи информации;

• надежность канала связи.

Скорость передачи данных по каналу связи измеряется количеством би-

тов информации, передаваемых за единицу времени – секунду. Скорость переда-

чи данных зависит от типа и качества канала связи, типа используемых

модемов

и принятого способа синхронизации. Для пользователей вычислительных сетей

значение имеют не абстрактные биты в секунду, а информация, единицей изме-

рения которой служат байты или знаки.

Глава 4. Информационные сетевые технологии

4-6

Поэтому более удобной характеристикой канала является его пропускная

способность, которая оценивается количеством знаков, передаваемых по каналу

за единицу времени. При этом в состав сообщения включаются и все служебные

символы. Теоретическая пропускная способность определяется скоростью пере-

дачи данных. Реальная пропускная способность зависит от ряда факторов, среди

которых и способ передачи, и

качество канала связи, и условия его эксплуата-

ции, и структура сообщений.

Достоверность передачи информации оценивают как отношение коли-

чества ошибочно переданных знаков к общему числу переданных знаков. Таким

образом, единицей измерения достоверности является количество ошибок на

знак, т.е. ошибок/знак. Обычно допускается не более одной ошибки на миллион

или десять

миллионов переданных знаков.

Надежность сетей определяется либо долей времени исправного со-

стояния в общем времени работы, либо средним временем безотказной работы.

Для сетей среднее время безотказной работы должно составлять, как минимум,

несколько тысяч часов.

4.1.4. Адресация компьютеров

Одной из основных проблем, которую нужно учитывать при объединении

трех и более компьютеров

, является проблема адресации. На адресации компью-

теров мы остановимся подробнее позднее, а пока отметим, что наибольшее рас-

пространение получили три схемы адресации.

Аппаратные адреса (МАС-адреса). Типичным представителем адреса

такого типа, как мы увидим в дальнейшем, является адрес сетевого адаптера ло-

кальной сети. Такой адрес обычно используется только аппаратурой и

записыва-

ется в виде двоичного или шестнадцатеричного значения, например 00–А0–17–

5Е–24–01, занимающего обычно 6 байт.

Символьные адреса или имена (доменные адреса). Эти адреса предна-

значены для запоминания людьми, поэтому они обычно несут смысловую на-

грузку. Символьные адреса легко использовать как в небольших, так и крупных

сетях. Для работы в больших

сетях символьное имя может иметь сложную, ие-

рархическую структуру, например http://www.primaluda.ural.ru.

Числовые составные адреса. Символьные имена удобны для людей, но

из-за переменного формата и потенциально большой длины их передача по сети

не очень экономична. В связи с этим во многих случаях для работы в больших

сетях в качестве адресов используют

числовые составные адреса фиксированно-

го и компактного форматов. Типичным представителем адресов этого типа яв-

ляются так называемые IP-адреса. В них поддерживается двухуровневая иерар-

хия, адрес делится на старшую часть – номер сети и младшую – номер компью-

тера (узла). Например, 142.131.34.122, где 142.131 – номер сети, 34.122 – номер

компьютера (узла). Такое деление позволяет передавать сообщения между сетя

ми только на основании номера сети, а номер узла используется только после

доставки сообщения в нужную сеть; точно так же, как название улицы почталь-

он использует только после того, как письмо доставлено в нужный город.