Информатика I.-1

141

стых в использовании и достаточно функциональных. Например, графический редактор для MS Windows – PicPick. Программа объединяет в себе возможности простого графического редактора и утилиты для захвата изображений с экрана компьютера. Возможность захвата изображений с экрана очень удобна для пользователя.

Говоря о графических растровых редакторах, нельзя не упомянуть о редакторах, использующихся для работы с фотографиями. Данный класс программ, как правило, не является свободно распространяемым, а это значит, чтобы не нарушать авторских прав, необходимо приобрести лицензионную версию. Примерами редакторов этого класса являются: Adobe Photoshop, Picture Publisher, Aldus Photo Styler и т. д. Стоит отметить, что к этому классу программ относится ещё одна программа, являющаяся бесплатной, – Picasa. Программа позволяет создавать прекрасные слайд-шоу и презентации, коллажи и фильмы из фотографий, упорядочивать и выполнять различные операции с фотографиями.

Редакторы векторной графики используются для профессиональной работы, связанной с технической и художественной иллюстрацией. С их помощью можно не только работать с изображениями, но также создавать различные схемы, графики, диаграммы, чертежи, логотипы, мультипликации, сложные геометрические шаблоны. Примерами графических редакторов этого класса являются CorelDraw, Adobe Illustrator и т. д.

·····························································

Контрольные вопросы по главе 4

·····························································

1.Дайте классификацию ПО.

2.Каковы основные функции BIOS?

3.С каких точек зрения можно рассматривать ОС? Рассмотрите базовые понятия ОС.

4.Перечислите и охарактеризуйте виды ОС.

5.Опишите класс прикладного ПО. Приведите примеры ППО.

6.Перечислите преимущества интегрированных пакетов ПО.

142

5 Сети ЭВМ

Глава посвящена компьютерным сетям – их назначению, классификации. Рассмотрены основные принципы работы глобальной сети Интернет, рассказано про зарождение и становление данной сети, а также о её сервисах [12].

5.1Общие сведения

Улюдей всегда была потребность общаться друг с другом, то есть обмениваться информацией. Передача информации может происходить различными способами. Один из давних способов, знакомый всем, – это почта. Многие из нас получали и отправляли письма и с их помощью обменивались информацией с друзьями, родственниками, учреждениями и организациями. Также в качестве примера информационных сетей можно привести телефонные сети. Благодаря техническому прогрессу расширились возможности общения (появились пейджеры1, сотовая связь, Интернет и т. д.). Так что же такое сеть?

В самом общем случае сеть – это некая система, позволяющая производить обмен информацией. Процесс передачи информации всегда двусторонний: есть источник и приёмник информации. Источник передает (отправляет) информацию, а приемник ее получает (воспринимает). Читая книгу или слушая учителя, ученик является приемником информации, работая над сочинением по литературе или отвечая на уроке, – источником информации. Каждый человек постоянно переходит от роли источника к роли приемника информации.

Современные традиционные технологии нуждаются во все более совершенных средствах обработки информации. Поэтому потребности в таких средствах постоянно растут. Объединение компьютеров и средств коммуникации оказало существенное влияние на принципы организации компьютерных систем. Модель, в которой один компьютер выполнял всю необходимую работу по обработке данных, уступила место модели, представляющей собой большое количество отдельных, но связанных между собой компьютеров. Такие системы и называются компьютерными сетями. Два или более компьютера называ-

1 Пейджер – приёмник персонального вызова. Пейджер устроен так, что позволяет только получать сообщения, посылаемые по пейджинговой сети. В России были популярны в конце 1990-х годов, а в начале 2000-х годов в связи с распространением мобильных телефонов практически исчезли. В настоящее время используются только в локальных ведомственных сетях: больницах, ресторанах и т. п.

143

ются связанными между собой, если они могут обмениваться информацией. Таким образом, можно дать следующее определение компьютерной сети.

Компьютерная сеть – совокупность компьютеров (или другого оборудования – серверы, маршрутизаторы и т. п.), соединённых в единую систему с помощью каналов связи.

Минимальный набор компонентов, образующий базовую коммуникационную модель, состоит из источника, приёмника, среды передачи, сообщения.

В сети источником и приёмником могут быть персональный компьютер и сервер или спутник и принимающая антенна.

Средой передачи или каналом может быть телефонная линия, кабель или воздух, по которому распространяется микроволновое излучение.

Сообщение представляет собой информацию, передаваемую от источника к приёмнику.

Приведем некоторые базовые определения, связанные с понятием «сеть». Узел – устройство, входящее в сеть и взаимодействующее с другими устройствами сети. К ним относятся не только компьютеры, но и мобильные

телефоны, оргтехника, планшеты и КПК, специальные сетевые устройства. Клиент – устройство, которое входит в сеть и является в основном по-

требителем ресурсов другого устройства.

Сервер – устройство, выполняющее функции управления распределением сетевых ресурсов и предоставления различного рода сервисных услуг.

Сетевой адаптер – устройство, позволяющее компьютеру взаимодействовать с другими устройствами сети.

Повторитель (репитер) – это сетевое устройство, предназначенное для увеличения расстояния, на которое сигнал может быть передан по линии связи. В любой среде распространения переданный сигнал претерпевает затухание. Это обусловлено многими причинами. Сигнал можно усилить, но в этом случае будут усилены и помехи. Повторители перед усилением восстанавливают форму исходного сигнала.

Концентратор (hub) – это сетевое устройство, предназначенное для объединения устройств сети в сегменты. Основной принцип его работы заключается в трансляции пакетов, поступающих на один из его портов, на все другие порты. Таким образом, пакет, поступивший в сеть, будет отправлен всем остальным устройствам сети, то есть будет осуществляться широковещательная

144

передача. Концентратор можно рассматривать как репитер с несколькими выходами (рис. 5.1).

Рис. 5.1 – Концентратор Genius GH4160

Коммутатор – это устройство, предназначенное для объединения нескольких сегментов (рис. 5.2). В отличие от концентратора, передает данные непосредственно получателю. Для этого в памяти коммутатора хранится специальная таблица, в которой указывается соответствие МАС-адреса узла порту устройства. Эта таблица может создаваться, как вручную администратором, так и автоматически в режиме обучения.

Рис. 5.2 – Коммутатор

Маршрутизатор – это устройство, предназначенное для объединения сегментов сети и ее элементов, служит для передачи пакетов между ними на основе каких-либо правил. Одной из самых важных задач маршрутизаторов является выбор оптимального маршрута передачи пакетов между подключенными сетями.

145

5.2 Назначение и применение компьютерных сетей

Большинство современных организаций используют компьютеры. Первоначально некоторые из этих компьютеров, возможно, работали в изоляции от других. В этом случае для передачи информации требовалось использовать внешние носители данных. В определенный момент руководство приняло решение объединить компьютеры в единую сеть. Скорее всего, для совместного использования ресурсов. Например, предоставление доступа к программам, оборудованию и данным каждому сотруднику, независимо от физического расположения ресурса и пользователя. В качестве примера можно привести сетевой принтер – устройство, доступ к которому может осуществляться с любой рабочей станции сети. Это выгодное решение, поскольку нет никакой необходимости в том, чтобы свое печатающее устройство было у каждого служащего, к тому же, содержание и обслуживание одного принтера, очевидно, обходится дешевле.

Компьютерная сеть может использоваться как надёжный канал для обеспечения доступа к данным. Например, все файлы могут быть расположены на двух или трех машинах одновременно, так что если одна из них недоступна по какой-либо причине, то используются другие копии. Возможность продолжать работу, несмотря на аппаратные проблемы, имеет большое значение для военных и банковских задач, воздушного транспорта, безопасности ядерного реактора и т. п.

Ещё один способ использования компьютерной сети связан в большей степени с людьми, чем с информацией или компьютерами. Сеть – это хорошая коммуникационная среда для сотрудников предприятия. Для общения можно использовать электронную почту, программы интернет-пейджеры (icq, qip и т. д.), чаты, форумы. Телефонные звонки между служащими могут передаваться по компьютерной сети вместо телефонной. Эту технологию называют IPтелефонией (или VoIP – Voice over IP). Также появляется возможность проводить совместные заседания с помощью видеоконференций, возможность редактирования одного документа несколькими сотрудниками. Это всё экономит время и средства.

Таким образом, основным назначением и преимуществом использования компьютерной сети является совместное использование информации и ресурсов, а также осуществление быстрой связи как внутри организации, так и за ее пределами.

146

Облачные технологии. Удаленный доступ к оборудованию и приложениям, установленным на нем. Это способ увеличения пропускной способности сети или предоставление ИТ-ресурсов в виде сервиса. Последний можно получить, не вкладываясь в создание новой инфраструктуры. При этом нет нужды готовить новые кадры или покупать новое лицензионное программное обеспечение. Сервисы, входящие в облачные технологии, предоставляются на основе подписки или платы за использование услуги, в режиме реального времени через Интернет.

Электронная коммерция. В середине 90-х годов XX столетия появился первый интернет-ресурс, на котором продавали книги. Теперь же огромное количество компаний предлагают свои товары и услуги онлайн. Для этого в сети создаются интернет-магазины или специальные страницы на собственных сайтах компаний, где пользователь может оплатить предоставленные услуги. Вот только несколько примеров.

Частные сети. Способы использования сетей для личных целей в принципе похожи. Это та же организация общения посредством электронной почты, пейджеров, Skype. Обмен информацией с использованием различных торрентов или социальных сетей. Совместное создание контента с использованием для этого специальных технологий (например, wiki). Развлечение – просмотр видео, прослушивание музыки, игры, онлайн библиотеки и т. д. В коммерческих сетях пользователи могут выступать не только как потребители, но самостоятельно организовать продажу своих товаров. При этом не нужно создавать свой электронный магазин. Можно воспользоваться интернет-аукционами. Например, http://www.ebay.com/. «Умные дома»: обилие различных датчиков (на окнах,

147

дверях, трубах, отоплении и т. д.), которые передают свои данные на компьютер.

В заключение данного раздела, перечислим преимущества использования

сети:

•общий доступ к ресурсам;

•быстрый обмен информацией между пользователями;

•оптимальное распределение нагрузки между несколькими компьютерами;

•возможность резервирования для повышения устойчивости всей системы к отказам;

•создание гибкой рабочей среды.

5.3Классификация сетей

Вычислительные сети классифицируются по ряду признаков:

•технология передачи информации;

•размеры (территориальная распространенность);

•способ управления;

•топология (способ организации связей);

•тип среды передачи;

•скорость передачи информации.

5.3.1По технологии передачи

Существуют два типа технологии передачи:

•широковещательные сети;

•сети с передачей от узла к узлу.

Широковещательные сети обладают единым каналом связи, совместно используемым всеми машинами сети. Короткие сообщения, называемые пакетами, посылаются одной машиной и принимаются всеми машинами. Поле адреса в пакете указывает, кому направляется сообщение. При получении пакета машина проверяет его адресное поле. Если пакет адресован этой машине, она обрабатывает пакет. Пакеты, адресованные другим машинам, игнорируются. Широковещательные сети также позволяют адресовать пакет одновременно всем машинам с помощью специального кода в поле адреса. Когда передается пакет с таким кодом, его получают и обрабатывают все машины сети. Такая

148

операция называется широковещательной передачей. Некоторые широковещательные системы также предоставляют возможность посылать сообщения подмножеству машин, и это называется многоадресной передачей. Одной из возможных схем реализации этого может быть резервирование одного бита для признака многоадресной передачи. Оставшиеся n –1 разрядов адреса могут содержать номер группы. Каждая машина может «подписаться» на одну, несколько или все группы. Когда пакет посылается определенной группе, он доставляется всем машинам, являющимся членами этой группы.

Сети с передачей от узла к узлу, напротив, состоят из большого количества соединенных пар машин. В сети подобного типа пакету, чтобы добраться до пункта назначения, необходимо пройти через ряд промежуточных машин. Часто при этом существует несколько возможных путей от источника до получателя, поэтому алгоритмы вычисления таких путей играют очень важную роль. Обычно (хотя имеются и исключения) небольшие, географически локализованные в одном месте сети используют широковещательную передачу, тогда как в более крупных сетях применяется передача от узла к узлу. В последнем случае имеется один отправитель и один получатель, и такую систему иногда называют однонаправленной передачей.

5.3.2 По территориальной распространённости

Другим критерием классификации сетей является их размер (территориальная распространенность). По территориальной распространённости сети бывают: персональные, локальные, региональные, корпоративные и глобальные.

Персональные сети (PAN) образуются вокруг одного человека или группы людей, живущих вместе. Персональный компьютер, различные периферийные устройства (принтер, клавиатура, мышь и т. д.), мобильный телефон, планшет, ноутбук могут объединяться в одну сеть с помощью, например, технологии Bluetooth. Эта технология была специально разработана для обеспечения обмена информацией между перечисленными устройствами на небольшом расстоянии (до 100 метров).

Локальные сети (ЛВС) (LAN – Local Area Network) – это сети, охватывающие ограниченную территорию (обычно в пределах удаленности станций не более чем на несколько десятков или сотен метров друг от друга, реже на один – два километра) и, следовательно, размещающиеся, как правило, в одном

149

здании или на территории какой-либо организации (рис. 5.3). Их часто используют для предоставления совместного доступа компьютеров к ресурсам (например, принтерам) и обмена информацией в пределах одной организации. Отличительной чертой ЛВС является большая скорость передачи данных. Обычные ЛВС имеют пропускную способность канала связи от 10 до 100 Мбит/с, небольшую задержку – десятые доли мкс и низкий уровень ошибок.

Рис. 5.3 – Офисная локальная сеть

Муниципальные или региональные сети (MAN – Metropolitan Area Network) являются увеличенными версиями локальных сетей и обычно используют схожие технологии. Муниципальные сети объединяют компьютеры в пределах города. Самым распространенным примером муниципальной сети является система кабельного телевидения. В какой-то момент помимо телевизионных программ операторы кабельного телевидения стали передавать и данные, причем в обе стороны.

Глобальные сети (Wide AN или ГВС) охватывают значительную территорию (страну, континент). Они объединяют множество машин, которые называются хостами. Хосты соединяются коммуникационными подсетями или просто подсетями. Задачей подсети является передача сообщений от хоста хосту, подобно тому, как телефонная система переносит слова говорящего слушающему. Коммуникации по ГВС осуществляются посредством телефонных линий,

150

спутниковой связи или наземных микроволновых систем. ГВС зачастую создаются путём объединения локальных вычислительных сетей (ЛВС) и муниципальных вычислительных сетей. По сравнению с ЛВС большинство ГВС отличают более низкая скорость передачи данных и большая вероятность появления ошибок.

Корпоративные сети – совокупность связанных между собой ЛВС, охватывающих территорию, на которой размещено одно предприятие или учреждение в одном или нескольких зданиях.

5.3.3 По способу управления

По способу управления сети подразделяются на два типа: одноранговые и на основе сервера. Между этими двумя типами сетей существуют принципиальные различия, которые определяют их разные возможности. Выбор типа сети зависит от многих факторов: размера предприятия и вида его деятельности, необходимого уровня безопасности, доступности административной поддержки, объема сетевого трафика, потребностей сетевых пользователей, финансовых возможностей.

Проще всего информационную систему компании можно представить себе как совокупность одной или более баз данных с информацией компании и некоторого количества работников, которым удаленно предоставляется доступ к информации. В этом случае данные хранятся на мощном компьютере, называемом сервером (рис. 5.4).

Рис. 5.4 – Сеть на основе сервера

Компьютеры служащих могут быть менее мощными. Они могут в большом количестве располагаться как в пределах одного офиса, так и распределяться по разным точкам здания, города, мира. Но все они имеют удаленный доступ к информации и программам, хранящимся на сервере. Такие компьюте-