5. Сетевые информационные технологии

5.1. Определение и назначение компьютерных сетей

В настоящее время наиболее важным применением компьютеров становится со­здание сетей, обеспечивающих единое информационное пространство для многих пользователей. Особенно наглядно этот процесс проявляется на примере всемирной компьютерной сети Internet.

Сеть — это совокупность программных, технических и коммуникаци­онных средств, обеспечивающих эффективное распределение вычисли­тельных ресурсов.

Являясь одновременно и продуктом, и мощным стимулом раз­вития интеллекта человека, сеть позволяет:

• построить распределенные хранилища информации (базы данных);

• расширить перечень решаемых задач по обработке информа­ции;

• повысить надежность информационной системы за счет дуб­лирования работы ПК;

• создать новые виды сервисного обслуживания, например электронную почту;

• снизить стоимость обработки информации.

К сетям, так же, как и к отдельным компьютерам, применимо понятие «архитектура», под которой понимается сложное объединение компьютеров, предоставляющее пользователям широкий набор различных информационных ресурсов. Архитектура сетей имеет набор характеристик.

Открытость. Заключается в обеспечении возможности под­ключения в контур сети любых типов современных ПК.

Ресурсы. Значимость и ценность сети должны определяться на­бором хранимых в ней знаний, данных и способностью техниче­ских средств оперативно их представлять либо обрабатывать.

Надежность. Трактуется как обеспечение высокого показателя «наработки на отказ» за счет оперативных сообщений об аварий­ном режиме, тестирования, программно-логического контроля и дублирования техники.

Динамичность. Заключается в минимизации времени отклика сети на запрос пользователя.

Интерфейс. Предполагается, что сеть обеспечивает широкий набор сервисных функций по обслуживанию пользователя и пре­доставлению ему запрашиваемых информационных ресурсов.

Автономность. Понимается как возможность независимой ра­боты сетей различных уровней.

Коммуникации. К ним предъявляются особые требования, связан­ные с обеспечением четкого взаимодействия компьютеров по любой принятой пользователем конфигурации сети.

Сеть обеспечивает защиту данных от несанкционированного доступа, автоматическое восстановление работоспособности при аварийных сбоях, высокую достоверность передаваемой информации и вычислительных процедур.

Для описания взаимодействия компонентов в сети используются протоколы и интерфейсы.

Протокол в информационной сети - это документ, однозначно определяющий правила взаимодействия одноименных уровней ра­ботающих друг с другом абонентов. Например, чтобы сеансовые программы абонентов 1 и 2 (когда сеансовый уровень каждого из них представлен комплексом программ) понимали друг друга, они должны работать одинаковым образом, т.е. должны выполнять требования сеансового протокола — стандарта. Это требование определяет список команд, которыми могут обмениваться программы, порядок передачи команд, правила взаимной проверки, размеры передаваемых блоков данных и т. д.

Так же описывается протоколами взаимодействие и других одноименных групп программ: транспортных, канальных и пр. Таким образом, сеть представляется протоколами семи уровней.

Наиболее важными функциями протоколов на всех уровнях сети являются защита от ошибок, управление потоками данных в сети, защита ее от перегрузок; выполнение операций по маршрутизации сообщений и оптимизации использования ресурсов в сети, обеспечивающее большую степень доступности услуг сети путем образования нескольких маршрутов между двумя абонентами. При подключении компонентов сети друг к другу должны быть однозначно определены правила их стыковки. Их принято называть интерфейсами.

Интерфейс — свод правил по взаимодействию между функциональными компонентами, расположенными в смежных уровнях и входящими в одну и ту же систему.

При разработке протоколов и интерфейсов учитывается свойство открытости с целью их дальнейшего развития и обеспечения взаимодействия с другими средствами и абонентами. Эту работу проводит Международная организация по стандартизации в содружестве с организациями различных стран.

Глобальные сети предоставляют возмож­ность использовать аппаратные ресурсы удаленных компьютеров. Глобальные сети, охватывая миллионы людей, полностью изменили процесс распространения и вос­приятия информации, сделали обмен информацией через электронную почту са­мой распространенной услугой сети, а основным ресурсом - информацию.

Основным назначением сети является обеспечение простого, удобного и надеж­ного доступа пользователя к распределенным общесетевым ресурсам и организа­ция их коллективного использования при надежной защите от несанкционирован­ного доступа, а также обеспечение удобных и надежных средств передачи данных между пользователями сети. С помощью сетей эти проблемы решаются независи­мо от территориального расположения пользователей. В эпоху всеобщей инфор­матизации большие объемы информации хранятся, обрабатываются и передаются в локальных и глобальных компьютерных сетях. В локальных сетях создаются общие базы данных для работы пользователей. В глобальных сетях осуществля­ется формирование единого научного, экономического, социального и культурно­го информационного пространства.

Существует множество задач, нуждающихся в централизованных общих данных, удаленном доступе к базам данных, передаче данных на расстояние и их распре­деленной обработке. Примерами являются банковские и другие финансовые структуры; коммерческие системы, отражающие состояние рынка («спрос-пред­ложение»); системы социального обеспечения; налоговые службы; дистанционное компьютерное обучение; системы резервирования авиабилетов; дистанционная медицинская диагностика; избирательные системы. Во всех этих приложениях необходимо, чтобы в сети осуществлялся сбор, хранение и доступ к данным, гаран­тировалась защита данных от искажений и несанкционированного доступа. Помимо научной, деловой, образовательной, общественной и культурной сфер жиз­ни, глобальная сеть охватила и сделала доступным для миллионов людей новый вид отдыха и развлечений. Сеть превратилась в инструмент ежедневной работы и организации досуга людей самого разного круга.

В вычислительных сетях информация обрабатывается по сетевым технологиям. Многообразие сетевых технологий вызывает необходимость их классификации по каким-либо ключевым признакам. Один из примеров классификации сетевых технологий приведен в таблице 5.1.

По признаку специализации сетевые технологии подразделяются на универсальные, предназначенные для решения всех задач пользователей, и специализированные - для решения небольшого количества специальных задач. Примером специализированной технологии служит технология резервирования мест на авиационные рейсы или продажа железнодорожных билетов.

Классическим примером универсальной технологии является сеть Интернет, предназначенная для решения большого количества разнообразных информационных задач.

Выделяемые по способу организации двухуровневые технологии имеют кроме персональных компьютеров, с которыми непосредственно общаются пользователи и которые называются рабочими станциями, специальные компьютеры, называемые серверами. Задачей сервера является обслуживание рабочих станций с предоставлением им своих ресурсов, которые обычно существенно выше, чем ресурсы рабочей станции. Их взаимодействие можно представить следующим образом.

По мере необходимости рабочая станция отправляет серверу запрос на выполнение каких-либо действий: прочитать данные, напечатать документ, передать факс и др. Сервер выполняет требуемые действия и посылает “отчет о проделанной работе”. В зависимости от вида работы, для которой предназначен сервер, он и называется по-разному:

• файл-сервер, если он выполняет простые операции чтения-записи данных из файлов;

• клиент-сервер, если он выполняет сложные операции поиска и извлечения данных из баз и банков данных;

• принт-сервер, если он выполняет операции печати и т.д.

В одноранговой технологии (одноуровневой, равноправной) функции рабочей станции и сервера совмещены - пользовательский ПК может быть одновременно и сервером, и рабочей станцией. Каждый ПК в состоянии предоставлять другому ПК свои ресурсы или, наоборот, запрашивать их у другого.

Таблица 5.1