Цель лекции изучение темы

Название	Цель лекции изучение темы
Дата	06.12.2021
Размер	145.71 Kb.
Формат файла
Имя файла	1571723122_635__%25D0%259B%25D0%25B5%25D0%25BA8%2B%25D0%2592%25D.pptx
Тип	Лекции #293216

Лекция 8

Тема лекции:

Цель лекции изучение темы ;

Коммуникационная среда и компьютерные сети

Информационная технология;
Инструментарии информационной технологии;
Обработка данных;
Компьютерные сети;
Обобщенная структура компьютерной сети;
Иерархия компьютерных сетей;
Региональная вычислительная сеть;
Структурная схема глобальной компьютерной сети;
Локальные компьютерные сети;
Ethernet;
Сетевая технология;
Глобальная компьютерная сеть INTERNET:
Связь компьютера с периферийными устройствами.

Информационная технология

Начальным этапом развития современных информационных систем явились многомашинные ассоциации – совокупность вычислительных машин различной производительности, объединенных в систему с помощью каналов связи. Высшей стадией систем распределенной обработки данных являются компьютерные (вычислительные) сети различных уровней – от локальных до глобальных.
Информационная технология - процесс, использующий совокупность средств и методов сбора, обработки и передачи данных (первичной информации) для получения информации нового качества о состоянии объекта, процесса или явления (информационного продукта).
Цель ИТ - производство информации для её анализа человеком и принятия на его основе решения по выполнению какого - либо действия.
Известно, что, применяя разные технологии к одному и тому же материальному ресурсу, можно получить разные изделия, продукты. То же самое будет справедливо и для технологии переработки информации

Соотношение информационной технологии и информационной системы.

Информационная технология является процессом, состоящим из четко регламентированных правил выполнения операций, действий, этапов разной степени сложности над данными, хранящимися в компьютерах. Основная цель информационной технологии — в результате целенаправленных действий по переработке первичной информации получить необходимую для пользователя информацию.
Информационная система является средой, составляющими элементами которой являются компьютеры, компьютерные сети, программные продукты, базы данных, люди, различного рода технические и программные средства связи и т.д. Основная цель информационной системы — организация хранения и передачи информации. Информационная система представляет собой человеко-компьютерную систему обработки информации.
Таким образом, информационная технология является более емким понятием, отражающим современное представление о процессах преобразования информации в информационном обществе. В умелом сочетании двух информационных технологий — управленческой и компьютерной — залог успешной работы информационной системы.

Инструментарии информационной технологии

Такими техническими средствами производства информации будет являться аппаратное, программное и математическое обеспечение этого процесса. С их помощью производится переработка первичной информации в информацию нового качества. В качестве инструментария можно использовать следующие распространенные виды программных продуктов для персонального компьютера: текстовый процессор (редактор), настольные издательские системы, электронные таблицы, системы управления базами данных, электронные записные книжки, электронные календари, информационные системы функционального назначения (финансовые, бухгалтерские, для маркетинга и пр.), экспертные системы и т.д.

Обработка данных

Современное производство требует высоких скоростей обработки информации, удобных форм ее хранения и передачи. Необходимо также иметь динамичные способы обращения к информации, способы поиска данных в заданные временные интервалы; реализовывать сложную математическую и логическую обработку данных. Управление крупными предприятиями, управление экономикой на уровне страны требуют участия в этом процессе достаточно крупных коллективов. Такие коллективы могут располагаться в различных районах города, в различных регионах страны и даже в различных странах. Для решения задач управления, обеспечивающих реализацию экономической стратегии, становятся важными и актуальными скорость и удобство обмена информацией, а также возможность тесного взаимодействия всех участвующих в процессе выработки управленческих решений.

Централизованная обработка данных .

Принцип централизованной обработки данных (рис. ) не отвечал высоким требованиям к надежности процесса обработки, затруднял развитие систем и не мог обеспечить необходимые временные параметры при диалоговой обработке данных в многопользовательском режиме. Кратковременный выход из строя центральной ЭВМ приводил к роковым последствиям для системы в целом, так как приходилось дублировать функции центральной ЭВМ, значительно увеличивая затраты на создание и эксплуатацию систем обработки данных.

Распределенная обработка данных

Появление малых ЭВМ, микроЭВМ и, наконец, персональных компьютеров потребовало нового подхода к организации систем обработки данных, к созданию новых информационных технологий. Возникло логически обоснованное требование перехода от использования отдельных ЭВМ в системах централизованной обработки данных к распределенной обработке данных.

Распределенная обработка данных — обработка данных, выполняемая на независимых, но связанных между собой компьютерах, представляющих распределенную систему.

Компьютерные сети

Компьютерные сети, называемые также вычислительными сетями, или сетями передачи данных, являются логическим результатом эволюции двух важнейших научно-технических отраслей современной цивилизации — компьютерных и телекоммуникационных технологий. С одной стороны, сети представляют собой частный случай распределенных вычислительных систем, в которых группа компьютеров согласованно выполняет набор взаимосвязанных задач, обмениваясь данными в автоматическом режиме. С другой стороны, компьютерные сети могут рассматриваться как средство передачи информации на большие расстояния, для чего в них применяются методы кодирования и мультиплексирования данных, получившие развитие в различных телекоммуникационных системах.
Компьютерная (вычислительная) сеть – совокупность компьютеров и терминалов, соединённых с помощью каналов связи в единую систему, удовлетворяющую требованиям распределённой обработки данных.
Основное назначение любой компьютерной сети — предоставление информационных и вы числительных ресурсов подключенным к ней пользователям

Обобщенная структура компьютерной сети

Компьютерные сети являются высшей формой многомашинных ассоциаций. Выделим основные отличия компьютерной сети от многомашинного вычислительного комплекса.
Первое отличие — размерность. В состав многомашинного вычислительного комплекса входят обычно две, максимум три ЭВМ, расположенные преимущественно в одном помещении. Вычислительная сеть может состоять из десятков и даже сотен ЭВМ, расположенных на расстоянии друг от друга от нескольких метров до десятков, сотен и даже тысяч километров.
Второе отличие — разделение функций между ЭВМ. Если в многомашинном вычислительном комплексе функции обработки данных, передачи данных и управления системой могут быть реализованы в одной ЭВМ, то в вычислительных сетях эти функции распределены между различными ЭВМ.
Третье отличие — необходимость решения в сети задачи маршрутизации сообщений. Сообщение от одной ЭВМ к другой в сети может быть передано по различным маршрутам в зависимости от состояния каналов связи, соединяющих ЭВМ друг с другом.

Терминология сети

Объединение в один комплекс средств вычислительной техники, аппаратуры связи и каналов передачи данных предъявляет специфические требования со стороны каждого элемента многомашинной ассоциации, а также требует формирования специальной терминологии.
Абоненты сети – объекты, генерирующие или потребляющие информацию в сети. Ими могут быть отдельные ЭВМ, комплексы ЭВМ, терминалы, промышленные роботы, станки с числовым программным управлением и т.д. Любой абонент сети подключается к станции.
Станция – это аппаратура, которая выполняет функции, связанные с передачей и приёмом информации.
Совокупность абонента и станции принято называть абонентской системой Для организации взаимодействия абонентов необходима физическая передающая среда.
На базе физической передающей среды строится коммуникационная сеть, которая обеспечивает передачу информации между абонентскими системами.
Такой подход позволяет рассматривать любую компьютерную сеть как совокупность абонентских систем и коммуникационной сети

Классификация вычислительных сетей

В зависимости от территориального расположения абонентских систем вычислительные сети можно разделить на три основных класса:
• глобальные сети (WAN — Wide Area Network);
• региональные сети (MAN — Metropolitan Area Network);
• локальные сети (LAN — Local Area Network).
Глобальная вычислительная сеть объединяет абонентов, расположенных в различных странах, на различных континентах. Взаимодействие между абонентами такой сети может осуществляться на базе телефонных линий связи, радиосвязи и систем спутниковой связи. Глобальные вычислительные сети позволят решить проблему объединения информационных ресурсов всего человечества и организации доступа к этим ресурсам.
Региональная вычислительная сеть связывает абонентов, расположенных на значительном расстоянии друг от друга. Она может включать абонентов внутри большого города, экономического региона, отдельной страны. Обычно расстояние между абонентами региональной вычислительной сети составляет десятки — сотни километров.
Локальная вычислительная сеть объединяет абонентов, расположенных в пределах небольшой территории. В настоящее время не существует четких ограничений на территориальный разброс абонентов локальной вычислительной сети. Обычно такая сеть привязана к конкретному месту. К классу локальных вычислительных сетей относятся сети отдельных предприятий, фирм, банков, офисов и т.д. Протяженность такой сети можно ограничить пределами 2 - 2,5 км.

Иерархия компьютерных сетей

Объединение глобальных, региональных и локальных вычислительных сетей позволяет создавать многосетевые иерархии. Они обеспечивают мощные, экономически целесообразные средства обработки огромных информационных массивов и доступ к неограниченным информационным ресурсам. На рис. приведена одна из возможных иерархий вычислительных сетей. Локальные вычислительные сети могут входить как компоненты в состав региональной сети, региональные сети — объединяться в составе глобальной сети и, наконец, глобальные сети могут также образовывать сложные структуры

Региональной (корпоративной) компьютерной сеть – РВС (английское название MAN – METROPOLITAN AREA NETWORK) объединяет отдельные локальные компьютерные сети в пределах одного географического района. Разновидностью региональных компьютерных сетей являются корпоративные компьютерные сети. В состав корпоративной компьютерной сети входят магистральные каналы передачи данных, предназначенные для связи отдельных предприятий и административных офисов корпорации. Обязательными компонентами региональных (корпоративных) компьютерных сетей являются локальные компьютерные сети, связанные между собой.

Глобальной компьютерная сеть – ГВС (английское название WAN – Wide area network) объединяет абонентов региональных (корпоративных) и локальных компьютерных сетей на больших расстояниях (в пределах отдельных континентов и земного шара в целом). Обобщенная структурная схема глобальной компьютерной сети имеет следующий вид:

Локальные компьютерные сети

Локальными компьютерными сетями – ЛВС (английское название LAN - Local area network) называются такие сети, которые имеют небольшие, локальные размеры, и которые объединяют близко расположенные компьютеры одного предприятия, учреждения. Важное значение в локальных компьютерных сетях имеет физическое расположение персональных компьютеров в сети. Топология локальной сети определяет требования к оборудованию, тип используемого кабеля, возможные и наиболее удобные методы управления обменом, надежность работы, возможность расширения сети.
В настоящее время существует три основных топологии локальных компьютерных сетей: шина, звезда, кольцо.

Топология «шина».

В топологии «шина» (BUS) все компьютеры подключаются параллельно к одной линии связи, и информация от каждого компьютера одновременно передается всем остальным компьютерам (рис. 3.5.1)
Рис. 3.5.1. Топология «шина». При таком соединении отдельные компьютеры могут передавать информацию только по очереди, так как линия связи единственная. В противном случае передаваемая информация будет искажаться в результате наложения (конфликта) композиции. Топология «шина» требует минимального количества соединительных проводов по сравнению с другими топологиями. Однако необходимо учитывать, что к каждому компьютеру подходит два кабеля.

Топология «звезда»

В топологии «звезда» (STAR) все компьютеры подключаются к одному центральному узлу(компьютеру или концентратору), причем каждый компьютер использует свою отдельную линию связи

Топология «кольцо» (RING)

При топологии «кольцо» (RING) каждый компьютер подключен к двум соседним компьютерам и передает информацию только одному компьютеру, следующему в цепочке, и получает информацию только от предыдущего компьютера в цепочке и эта цепочка замкнута в кольцо .
На каждой линии связи работает только один передатчик и только один приемник. Важной особенностью топологии «кольцо» является то, что каждый компьютер ретранслирует (восстанавливает) приходящий к нему сигнал, т.е. выступает в роли усилителя. Как и в случае топологии «шина» максимальное количество компьютеров в сети может быть довольно большим (до тысячи и более). Недостатком топологии «кольцо» является то, что выход из строя хотя бы одного компьютера нарушит работу всей сети в целом. Достоинством топологии «кольцо» является то, что ретрансляция сигнала каждым абонентом позволяет существенно увеличить размеры всей сети в целом (до нескольких десятков километров). Топология «кольцо» в этом отношении значительно превосходит топологии «шина» и «звезда».

Ethernet

Конец 90-х выявил явного лидера среди технологий локальных сетей — семейство Ethernet, в которое вошли классическая технология Ethernet 10 Мбит/с, а также Fast Ethernet 100 Мбит/с и Gigabit Ethernet 1000 Мбит/с. Простые алгоритмы работы предопределили низкую стоимость оборудования Ethernet. Широкий диапазон иерархии скоростей позволяет рационально строить локальную сеть, применяя ту технологию семейства, которая в наибольшей степени отвечает задачам предприятия и потребностям пользователей. Важно также, что все технологии Ethernet очень близки друг к другу по принципам работы, что упрощает обслуживание и интеграцию этих сетей.
Ethernet — это самый распространенный на сегодняшний день стандарт локальных сетей.
Для передачи двоичной информации по кабелю для всех вариантов физического уровня технологии Ethernet, обеспечивающих пропускную способность 10 Мбит/с, используется манчестерский код. В более скоростных версиях Ethernet применяются более эффективные в отношении полосы пропускания избыточные логические коды.
Все виды стандартов Ethernet (в том числе Fast Ethernet и Gigabit Ethernet) используют один и тот же метод разделения среды передачи данных — метод CSMA/CD.

Сетевая технология

Сетевая технология — это согласованный набор стандартных протоколов и реализующих их программно-аппаратных средств (например, сетевых адаптеров, драйверов, кабелей и разъемов), достаточный для построения вычислительной сети. Эпитет «достаточный» подчеркивает то обстоятельство, что этот набор представляет собой минимальный набор средств, с помощью которых можно построить работоспособную сеть. Возможно, эту сеть можно улучшить, например, за счет выделения в ней подсетей, что сразу потребует кроме протоколов стандарта Ethernet применения протокола IP, а также специальных коммуникационных устройств — маршрутизаторов. Улучшенная сеть будет, скорее всего, более надежной и быстродействующей, но за счет надстроек над средствами технологии Ethernet, которая составляет базис сети.

Случайный метод доступа

Протоколы, на основе которых строится сеть определенной технологии (в узком смысле), специально разрабатывались для совместной работы, поэтому от разработчика сети не требуется дополнительных усилий по организации их взаимодействия. Иногда сетевые технологии называют базовыми технологиями, имея в виду то, что на их основе строится базис любой сети. Примерами базовых сетевых технологий могут служить наряду с Ethernet такие известные технологии локальных сетей, как Token Ring и FDDI, или же технологии территориальных сетей Х.25 и frame relay. Для получения работоспособной сети в этом случае достаточно приобрести программные и аппаратные средства, относящиеся к одной базовой технологии — сетевые адаптеры с драйверами, концентраторы, коммутаторы, кабельную систему и т. п., — и соединить их в соответствии с требованиями стандарта на данную технологию.
Основной принцип, положенный в основу Ethernet, — случайный метод доступа к разделяемой среде передачи данных. В качестве такой среды может использоваться толстый или тонкий коаксиальный кабель, витая пара, оптоволокно или радиоволны.

Глобальная компьютерная сеть INTERNET.

В дословном переводе английское слово INTERNET на русский язык означает межсеть, т.е. объединение сетей. Однако в последние годы у этого понятия появился и более широкий смысл – Всемирная компьютерная сеть. С физической точки зрения INTERNET представляет собой громадную совокупность отдельных компьютеров и компьютерных сетей, объединяющих сотни миллионов компьютеров во всем мире. С логической точки зрения INTERNET представляет собой всемирную информационную систему – огромное информационное пространство, охватывающее весь земной шар. Количественное увеличение характеризуется подключением к INTERNET миллионов новых компьютеров ежегодно. Качественное увеличение – это увеличение количества предоставляемых услуг и расширение их номенклатуры. Когда говорят от INTERNET или об использовании INTERNET, то на самом деле речь идет не об INTERNET в целом, а только об одной или нескольких ее многочисленных служб. В зависимости от конкретных целей и задач пользователи сети используют те службы, которые им необходимы. Разные службы имеют разные протоколы. Они называются прикладными протоколами, и их соблюдение обеспечивается и поддерживается работой специальных программ.

Основные ячейки internet

Основные ячейки internet – локальные вычислительные сети. Это означает, что internet не просто устанавливает связь между отдельными компьютерами, а создаёт пути соединения для более крупных единиц – групп компьютеров. Если некоторая локальная сеть непосредственно подключена к internet, то каждая рабочая станция этой сети также может подключаться к internet. Существуют также компьютеры, самостоятельно подключённые к internet. Они называются хост-компьютерами (host-хозяин). Каждый подключённый к сети компьютер имеет свой адрес, по которому его может найти абонент из любой точки света.

Схема соединения различных сетей

Важной особенностью internet является то, что она, объединяя различные сети, не создаёт при этом никакой иерархии – все компьютеры, подключённые к сети, равноправны. Для иллюстраций возможностей структуры некоторого участка сети internet приведена схема соединения различных сетей.

Соединение компьютера с периферийным устройством чаще всего представляет собой связь «точка-точка».
Для обмена данными между компьютером и периферийным устройством (ПУ) в компьютере предусмотрен внешний интерфейс, или порт, то есть набор проводов, соединяющих компьютер и периферийное устройство, а также набор правил обмена информацией по этим проводам.
Существуют как весьма специализированные интерфейсы, пригодные для подключения узкого класса устройств (например, графических мониторов высокого разрешения фирмы Vista), так и интерфейсы общего назначения, являющиеся стандартными и позволяющие подключать различные периферийные устройства. Примерами стандартных интерфейсов, используемых в компьютерах, являются параллельный интерфейс Centronics, предназначенный, как правило, для подключения принтеров, и последовательный интерфейс RS-232C, который поддерживается многими терминалами, принтерами, графопостроителями, манипуляторами типа «мышь» и многими другими устройствами.
Интерфейс реализуется со стороны компьютера совокупностью аппаратных и программных средств: контроллером ПУ и специальной программой, управляющей этим контроллером, которую часто называют драйвером соответствующего периферийного устройства.

Периферийные устройства

Программа, выполняемая процессором, может обмениваться данными с помощью команд ввода-вывода с любыми модулями, подключенными к внутренней шине компьютера, в том числе и с контроллерами ПУ.
Периферийные устройства могут принимать от компьютера как данные, например байты информации, которую нужно распечатать на бумаге, так и команды управления, в ответ на которые устройство управления ПУ может выполнить специальные действия, например, перевести головку диска на требуемую дорожку или же вытолкнуть лист бумаги из принтера. Периферийное устройство использует внешний интерфейс компьютера не только для приема информации, но и для передачи информации в компьютер, то есть обмен данными по внешнему интерфейсу, как правило, является двунаправленным.

В качестве межсетевого интерфейса для соединения сетей между собой используются:
повторители;
мосты;
маршрутизаторы;
шлюзы.
Повторители ( repeater ) — устройства, усиливающие электрические сигналы и обеспечивающие сохранение формы и амплитуды сигнала при передаче его на большие расстояния. Повторители описываются протоколами канального уровня модели взаимодействия открытых систем, могут объединять сети, отличающиеся протоколами лишь на физическом уровне OSI (с одинаковыми протоколами управления на канальном и выше уровнях), и выполняют лишь регенерацию пакетов данных, обеспечивая тем самым электрическую независимость сопрягаемых сетей и защиту сигналов от воздействия помех
Использование усилителей позволяет расширить и протяженность одной сети, объединяя несколько сегментов сети в единое целое. При установке усилителя создается физический разрыв в линии связи, при этом сигнал воспринимается с одной стороны, регенерируется и направляется к другой части линии связи.

Мосты ( bridge ) — описываются протоколами сетевого уровня OSI, регулируют трафик (передачу данных) между сетями, использующими одинаковые протоколы передачи данных на сетевом и выше уровнях, выполняя фильтрацию информационных пакетов в соответствии с адресами получателей. Мост может соединять сети разных топологий, но работающие под управлением однотипных сетевых операционных систем.
Маршрутизаторы ( router ) — описываются и выполняют свои функции на транспортном уровне протоколов OSI и обеспечивают соединение логически не связанных сетей (имеющих одинаковые протоколы на сеансовом и выше уровнях OSI); они анализируют сообщение, определяют его дальнейший наилучший путь, выполняют его некоторое протокольное преобразование для согласования и передачи в другую сеть, создают нужный логический канал и передают сообщение по назначению.
Шлюзы ( gateway ) — устройства, позволяющие объединить вычислительные сети, использующие различные протоколы OSI на всех ее уровнях; они выполняют протокольное преобразование для всех семи уровней управления модели OSI.

В системах централизованной обработки эти функции выполняла центральная ЭВМ (Mainframe, Host).
Компьютерные сети реализуют распределенную обработку данных. Обработка данных в этом случае распределена между двумя объектами: клиентом и сервером.
Клиент —задача, рабочая станция или пользователь компьютерной сети.
В процессе обработки данных клиент может сформировать запрос на сервер для выполнения сложных процедур, чтение файла, поиск информации в базе данных и т. д.
Сервер, определенный ранее, выполняет запрос, поступивший от клиента. Результаты выполнения запроса передаются клиенту. Сервер обеспечивает хранение данных общего пользования, организует доступ к этим данным и передает данные клиенту.
Клиент обрабатывает полученные данные и представляет результаты обработки в виде, удобном для пользователя. В принципе обработка данных может быть выполнена и на сервере. Для подобных систем приняты термины — системы клиент-сервер или архитектура клиент-сервер.

Одноранговая сеть. В такой сети нет единого центра управления взаимодействием рабочих станций и нет единого устройства для хранения данных. Сетевая операционная система распределена по всем рабочим станциям. Каждая станция сети может выполнять функции как клиента, так и сервера. Она может обслуживать запросы от других рабочих станций и направлять свои запросы на обслуживание в сеть. Сеть с выделенным сервером. В сети с выделенным сервером один из компьютеров выполняет функции хранения данных, предназначенных для использования всеми рабочими станциями, управления взаимодействием между рабочими станциями и ряд сервисных функций.
Такой компьютер обычно называют сервером сети. На нем устанавливается сетевая операционная система, к нему подключаются все разделяемые внешние устройства — жесткие диски, принтеры и модемы.

Спасибо за внимание