1.3.2. Анализ процессов обмена информацией

Сети интегрального обслуживания состоят из множества устройств для генерации, обработки и получения информации, названными станциями данных или узлами сети, и физической среды, служащей для передачи информации между узлами, названными средой передачи данных. Любой сети свойственно определенное средство коммутации как технологии обмена информацией.

Первыми появились сети коммутации каналов, в которых пользователи непосредственно соединяли свои компьютеры между собой. Через узлы сети с помощью кабеля создается транзитный канал передачи информации. Этот канал образуется в начале сеанса, является фиксированным на протяжении всей передачи и разъединяется в конце сеанса, то есть прямое соединение каналов одной из групп сети остается неизменным на протяжении всего сеанса.

Такая технология реализации передачи информации достаточно удобна, но имеет низкий коэффициент использования каналов, высокую стоимость передачи данных, значительные расходы времени на ожидание других клиентов.

При коммутации сообщений информация передается порциями (сообщениями). Прямое соединение не образуется, а передача сообщения начинается после освобождения канала. Такие действия происходят до тех пор, пока сообщение не дойдет до адресата. Каждый сервер принимает информацию, составляет ее, проверяет, выполняет маршрутизацию и дальнейшую передачу сообщения. Недостатками коммутации сообщений являются низкая скорость передачи данных и невозможность диалога между клиентами, хотя стоимость передачи уменьшается.

С созданием модемов пользователи получили возможность осуществлять обмен информацией через телефонные линии. Однако телефонные системы не приспособлены для передачи больших объемов данных. В этой среде из-за перебоев связи потеря информации может иметь серьезные последствия.

Кроме того, телефонные сети не удовлетворяют требования надежности, целостности и быстродействия; однако они дешевые. Поэтому самым распространенным способом подключения к информационной сети является передача информации по телефонным линиям с помощью модемов.

В дальнейшем, в результате развития сетевых технологий, появилась концепция коммутации пакетов: в узлах сети размещают серверы, способные обеспечить возможность многим компьютерам совместно использовать общую коммутационную линию, имеющую высокую пропускную способность. Каждое сообщение разделяется на короткие пакеты одинакового размера и фиксированной структуры.

Пакет - часть сообщения, удовлетворяющая определенный стандарт. В сети Интернет - это стандарты ТСР и IР. Протокол ТСР разбивает сообщение на пакеты и нумерует их, чтобы при получении информации можно было безошибочно составить сообщение. Сеть передает пакеты по очереди с помощью протокола IР. Из-за того, что отдельные пакеты могут странствовать сетью Интернет различными путями, порядок поступления частей сообщения (пакетов) может быть нарушен. После получения всех пакетов протокол ТСР располагает их в нужном порядке и складывает в единое целое.

Кроме того, после пересылки пакета каждый узел (коммутационный сервер) ожидает подтверждения того, что пакет получен должным образом; иначе происходит повторная передача. Это дает возможность предотвратить ситуацию, когда сообщение приходится передавать полностью снова и снова из-за единственной ошибки. В результате этого значительно выросла пропускная способность сетей.

Малая длина пакетов предотвращает блокировку линий связи, не дает расти очереди в узлах коммутации, обеспечивая быстрое соединение, низкий уровень ошибок, надежность и эффективность использования сети.

Модемы ускоряют передачу данных благодаря параллельному выполнению процедур деления данных на пакеты, проверке ошибок и повторной передаче процедуры сжатия данных.

Концепция коммутации пакетов базируется на адресации. К каждой полученной порции информации протокол IР добавляет служебную информацию, содержащую адреса отправителя и получателя информации.

Компьютер определяет сетевой адрес, обращаясь к узлу с требованием установить связь с компьютером по этому адресу. Связь компьютера с узлом сети осуществляется вызовом через местную телефонную сеть. В памяти сетевого узла хранится каталог доступных связей. Благодаря этому сетевые узлы создают возможность передачи данных с промежуточным накоплением. Такая технология дала возможность сети функционировать при полных и "мягких" отказах (шумы и занятость) на отдельных участках.

Проблема маршрутизации при передаче пакета решается программно-аппаратными средствами. Самыми распространенными методами являются фиксированная маршрутизация и маршрутизация методом кратчайшей очереди. Фиксированная маршрутизация допускает наличие таблицы маршрутов, в которой закрепляется маршрут от одного клиента к другому, что обеспечивает простоту реализации, но в то же время и неравномерная загрузка сети.

В методе кратчайшей очереди используются несколько таблиц, в которых каналы расположены по приоритетам. Приоритет представляет собой функцию, обратную расстоянию к адресату. Передача начинается из первого свободного канала с высшим приоритетом. При использовании этого метода задержка передачи пакета является минимальной.

Коммутация пакетов реализует принципы адаптивности и динамичности. Сеть выбирает оптимальный маршрут каждый раз, когда нужно переслать информацию. Маршруты информации могут изменяться от пакета к пакету, от узла к узлу, даже посреди сообщения, адаптируясь к отказам, шумам и занятости каналов. Когда условия нормализуются, линии возобновляются, сеть без вмешательства человека адаптируется к новым условиям. Следовательно, в сети с коммутацией пакетов показатели длительности и доступности практически являются абсолютными.

Создание архитектуры клиент-сервер открыло новый этап развития сетевых информационных технологий. Это стало возможным благодаря увеличению емкости внутренней и внешней памяти, повышению быстродействия компьютеров, увеличению скорости передачи данных.

Концепция клиент-сервер связана с компьютерами общего пользования (серверами), которые руководят общими ресурсами и предоставляют своим клиентам доступ к этим ресурсам как сервис.

Информационные сети, построенные на основе концепции клиент-сервер, дают возможность реализовать кооперативное управление ресурсами сети и выполнять распределение доступа к данным и процессам их обработки между множеством рабочих станций и сервером.

Сервер является однопроцессорным или многопроцессорным персональным или виртуальным компьютером с распределенной памятью, распределенной обработкой данных, распределенными коммуникационными средствами и средствами управления периферийным оборудованием. В качестве сервера применяют мощные компьютеры, имеющие большое дисковое пространство и скоростные процессоры.