Информационные системы и технологии. М. С. Гаспариан Г. Н. Лихачева Информационные системы
 Скачать 1.98 Mb.
|
|
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. 2 3 + А В С 1 + + 4 5 + + D F E 6 7 + + 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 7 6 5 4 3 2 1 интерфейс 7 6 5 4 3 2 1 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 и 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 Информационные технологии пользователя 221 привести к эволюции сотовых систем связи, так как обеспечи- вает высокое качество речи и видео, высокую помехозащи- щенность, устойчивость канала связи от прослушивания и пе- рехвата. EDGE – Enhanced Data rates for GSM Evolution – цифро- вая технология для мобильной связи, которая функционирует как надстройка над GPRS сетями. Технология обеспечивает передачу данных со скоростью 474 Мбит/сек в режиме пакет- ной коммутации, что обеспечивает стандарт сети 3G (Giant Global Graph). Тимоти Бернс Ли предложил концепцию Ги- гантского Глобального Графа – 3G (GGG – Giant Global Graph). Суть концепта GGG сводится к разработке единой модели, описывающей взаимные связи всех пользователей Сети. На современном этапе надо не сосредоточивать внимание на свя- зях сайтов друг с другом, а на непосредственном взаимодейст- вии пользователей Интернета Наиболее активно технология EDGE использовалась операторами Северной Америки. Для ее использования нуж- ны мобильные телефоны, работающие в стандарте EDGE. Ряд отечественных операторов использовали EDGE технологии (Мегафон, Билайн, МТС и др.). UMTS –Universal Mobile Telecommunications Systems – стандарт сотовой сети, реализующий третье поколение мо- бильной телефонной связи -3G. Обеспечивает радиосвязь и несущую сеть. Радиосвязь состоит из мобильного оборудова- ния и базовых станций. Последние обеспечивают передачу коммутируемых пакетов данных. Несущая сеть соединяет ба- зовые станции и создает соединение с сетью ISDN и Интерне- том. Предполагается, что UMTS заменит стандарт сотовой се- ти GSM так как поддерживает различные протоколы передачи (например, TCP/IP) в комбинации с мобильностью. Bluetooth – голубой зуб. Адаптер и технология названы по имени датского короля викингов Harald Blutend (по анг- лийски – Bluetooth). Обеспечивает обмен информацией между карманными и обычными компьютерами, мобильными теле- фонами, ноутбуками с принтерами, цифровыми фотоаппара- Информационные технологии 222 тами, наушниками. Позволяет общаться с устройствами, когда они находятся в радиусе до 10 – 100 м друг от друга в разных помещениях. Дальность связи зависит от преград и помех. Обеспечивает передачу данных через твердые неметалличе- ские объекты. Обеспечивает универсальный мост к сущест- вующим сетям передачи данных. Обеспечивает дешевую, ус- тойчивую связь для работы с голосом и передачи пакетов данных. Позволяет создать домашнюю локальную сеть, назы- ваемую PAN – Private area networks, подсоединив бытовые приборы к компьютеру и управляя их работой с мобильного телефона. Дает возможность работать с почтой, полученной на карманном компьютере или мобильном телефоне, на ком- пьютере. Позволяет реализовать концепцию «цифрового до- ма», в котором посредством голосовых команд можно управ- лять любой бытовой техникой. Эта технология создана Sony Ericson, IBM, Intel, Toshiba, Nokia, к которым затем присоеди- нились другие компании. Технология |