Понятие о сетях эвм, информационных технологиях на сетях. Программно - аппаратный комплекс сетей ЭВМ. Классификация сетей ЭВМ Основные понятия сетей эвм и телекоммуникаций

Коммуникационная сеть - это система, состоящая из объектов (пунктов или узлов сети) и линий передачи (связей, коммуникаций, соединений). Пункты осуществляют функции генерации, преобразования, хранения и потребления продукта, а связи - передачу продукта между пунктами. В качестве продукта могут фигурировать информация, энергия, масса. Сети в этих случаях называются информационные, энергетические, вещественные.

Отличительная особенность коммуникационной сети - большие расстояния между пунктами по сравнению с геометрическими размерами участков пространства, занимаемых пунктами. В группах сетей возможно разделение на подгруппы. Так, среди вещественных сетей могут быть выделены сети транспортные, водопроводные, производственные и др. При функциональном проектировании сетей решаются задачи синтеза топологии, распределения продукта по узлам сети, а при конструкторском проектировании выполняются размещение пунктов в пространстве и проведение (трассировка) соединений.

Информационная сеть - коммуникационная сеть, в которой в качестве продукта выступает информация.

Вычислительная сеть (ВС) - информационная сеть, в состав которой входят ЭВМ и периферийные устройства, являющиеся источниками и приемниками данных, передаваемых по сети. Эти компоненты составляют оконечное оборудование данных (ООД или DTE - Data Terminal Equipment). В качестве ООД могут выступать ЭВМ и другое вычислительное, измерительное и исполнительное оборудование автоматических и автоматизированных систем. Собственно пересылка данных происходит с помощью сред и средств, объединяемых под названием среда передачи данных.

Подготовка данных, передаваемых или получаемых ООД от среды передачи данных, осуществляется функциональным блоком, называемым аппаратурой окончания канала данных (АКД или DCE - Data Circuit-Terminating Equipment). АКД может быть конструктивно отдельным или встроенным в ООД блоком. ООД и АКД вместе представляют собой станцию данных, которую часто называют узлом сети. Примером АКД может служить модем.

На основе вычислительных сетей могут строиться автоматизированные системы (АС) - совокупность управляемого объекта и автоматических управляющих устройств, в которых часть функций управления выполняет человек-оператор; комплекс технических, программных, других средств и персонала, предназначенный для автоматизации различных процессов. В отличие от автоматической системы АС не может функционировать без участия человека.

Вычислительная система - совокупность ЭВМ и средств программного обеспечения, предназначенная для выполнения вычислительных процессов, а также любая автоматизированная система, основанная на использовании ЭВМ.

Системы обработки данных (СОД) - комплекс технических и программных средств, предназначенных для автоматизации и централизации обработки данных.

Системы обработки данных классифицируются на две группы: сосредоточенные и распределенные.

К сосредоточенным СОД относят отдельные ЭВМ, вычислительные комплексы и вычислительные системы; к распределенным - системы телеобработки, вычислительные сети и системы передачи данных (СПД).

Использование вычислительных сетей позволяет получить следующие результаты:

1. Сокращение затрат на поиск информации.
2. Доступ к общему программному обеспечению.
3. Получение значительных вычислительных мощностей (доступ к специальным процессорам, объединение вычислительных мощностей, входящих в сеть, и т.д.).
4. Доступ к памяти большой емкости, новые информационные технологии (сервис-интернет, дистанционное образование, банковские системы и т.д.).

Конечной целью создания любой вычислительной сети или системы передачи данных является интегральное обслуживание пользователей.

Существует основные критерии оценки ВС и СПД:

• производительность и пропускная способность;
• стоимость оборудования и монтажа;
• технологичность обслуживания;
• надежность и достоверность передачи информации;
• информационные возможности.

Централизация - процесс объединения различных данных в рамках вычислительной сети. Децентрализация - обратный процесс, когда данные распределяются по различным компьютерам сети.

Децентрализованная система - многопроцессорная система или вычислительная сеть, в которой управление распределено по различным ее узлам.

Распределенная система, или система с распределенными функциями, - автоматизированная система, в которой отдельные функции и операции реализуются ее распределенными в пространстве технологическими узлами или подсистемами, в том числе и автономными; любая вычислительная система, позволяющая организовать взаимодействие вне независимых, но связанных между собой машин.

Исторически заинтересованность компаний в централизованной обработке данных началась с мэйнфреймов. Мэйнфрейм (от англ. mainframe ) - большая универсальная ЭВМ, высокопроизводительный компьютер со значительным объемом оперативной и внешней памяти, предназначенный для организации централизованных хранилищ данных большой емкости и выполнения интенсивных вычислительных работ. Если у компании не было собственных мэйнфреймов, она могла «арендовать» избыточные мощности у кого-то другого.

К 1970-м годам удаленная компьютерная обработка данных позволила начать использовать компьютерные технологии как средним, так и малым предприятиям. Это был период централизации данных и их обработки. С течением времени технологии совершенствовались и цены на ЭВМ снижались. К концу 1980-х компьютеры уменьшились настолько, что их можно стало содержать внутри обычных помещений. Пошел обратный процесс в сторону децентрализации. Централизованные системы сменились рабочими станциями, и все чаще стали использоваться термины «клиент-сервер» и «распределенные данные ».

К середине 1990-х годов всевозможные бизнес-приложения, начиная с простых бухгалтерских пакетов и заканчивая полномасштабными корпоративными решениями для управления ресурсами, стали непременными атрибутами практически для всех предприятий. Обработка данных распространилась повсеместно, как и сами данные. А затем появился Интернет, который стал использоваться как бизнес-инструмент.

Возможность мгновенно перемещать информацию в любую точку мира позволила свести практически к нулю временные и пространственные преграды, стоящие на пути распространения данных. Исчезла необходимость хранить данные в том месте, где они непосредственно добываются и используются. Более того, оказалось, что гораздо легче поддерживать точность и свежесть информации, когда она сосредоточена в одном месте. Таким образом, процессы централизации вернулись, однако вернулись на новом витке. Теперь централизация ведет к повышению информационной, а не вычислительной производительности.

Перечислим факторы, стимулирующие развитие распределенной обработки данных:

1. Снижение стоимости процессоров и вычислительных машин.
2. Тенденции к централизации ПО.
3. Повышение квалификации пользователя.
4. Необходимость повышения надежности обработки и хранения информации.
5. Творчество пользователя.
6. Высокая стоимость использования вычислительных каналов.
7. Более удобный диалог пользователя системы.
8. Проблема взаимодействия систем.
9. Удаленный доступ к базам данных.
10. Доступ к сетевому программному обеспечению.
11. Фактор секретности хранения информации (в распределенной системе легче обеспечить секретность в отличие от централизованных систем).
12. Перегрузка центральных процессоров.
13. Дефицит кадровых программистов.

Интегрированная вычислительная сеть (интерсеть) представляет собой взаимосвязанную совокупность многих вычислительных сетей, которые в интерсети называются подсетями.

В автоматизированных системах крупных предприятий подсети включают вычислительные средства отдельных проектных подразделений. Интерсети нужны для объединения таких подсетей, а также для объединения технических средств автоматизированных систем проектирования и производства в систему комплексной автоматизации (CIM - Computer Integrated Manufacturing). Обычно интерсети приспособлены для различных видов связи: телефонии, электронной почты, передачи видеоинформации, цифровых данных и т.п., ив этом случае они называются сетями интегрального обслуживания.

Развитие интерсетей заключается в разработке средств сопряжения разнородных подсетей и стандартов для построения подсетей, изначально приспособленных к сопряжению. Подсети в интерсетях объединяются в соответствии с выбранной топологией с помощью блоков взаимодействия.

В зависимости от расстояний между связываемыми узлами сети разделяются на территориальные и корпоративные.

Территориальные - сети, охватывающие значительное географическое пространство. Среди них можно выделить сети региональные и глобальные, имеющие соответственно региональные или глобальные масштабы; региональные сети иногда называют сетями MAN (Metropolitan Area Network), а общее англоязычное название для территориальных сетей - WAN (Wide Area Network):

• WAN (Wide Area Network) - глобальная сеть, покрывающая большие географические регионы, включающая как локальные сети, так и прочие телекоммуникационные сети и устройства. Пример WAN - сети с коммутацией пакетов (Frame Relay), через которую могут «разговаривать» между собой различные компьютерные сети.
• LAN (Local Aiea Network) - локальные сети, имеющие замкнутую инфраструктуру до выхода на поставщиков услуг. Термин «LAN» может описывать и маленькую офисную сеть, и сеть уровня большого завода, занимающего несколько сотен гектаров (до 10 км в радиусе).

Корпоративные (масштаба предприятия) - совокупность связанных между собой ЛВС (локально-вычислительных сетей), охватывающих территорию, на которой размещено одно предприятие или учреждение в одном или нескольких близко расположенных зданиях.

Локальные и корпоративные вычислительные сети - основной вид вычислительных сетей, используемых в системах автоматизированного проектирования (САПР).

Особо выделяют единственную в своем роде глобальную (GAN) сеть Интернет (реализованная в ней информационная служба World Wide Web (WWW) переводится на русский язык как всемирная паутина). В Интернете существует понятие интрасетей (Intranet) - корпоративных сетей.

Локальные сети являются сетями закрытого типа, доступ к ним разрешен только ограниченному кругу пользователей, для которых работа в такой сети непосредственно связана с их профессиональной деятельностью. Глобальные сети являются открытыми и ориентированы на обслуживание любых пользователей. В этих системах существует возможность функционального расширения и изменения системы без изменения ее остальной части.

По принадлежности различают ведомственные и государственные сети.

Ведомственные сети принадлежат одной организации и располагаются на ее территории. Государственные - сети, используемые в государственных структурах.

По скорости передачи информации компьютерные сети делятся на:

• низкоскоростные (до 10 Мбит/с);
• среднескоростные (до 100 Мбит/с);
• высокоскоростные (свыше 100 Мбит/с).

Для определения скорости передачи данных в сети широко используется единица бод (baud), измеряемая числом дискретных переходов или событий в секунду. Если каждое событие представляет собой 1 бит, бод эквивалентен 1 бит/с (в реальных коммуникациях это зачастую не выполняется).

По типу среды передачи сети разделяются на:

• проводные: коаксиальные, на витой паре, оптоволоконные;
• беспроводные: с передачей информации по радиоканалам, в инфракрасном диапазоне.

В зависимости от способа управления различают сети:

• клиент-сервер - в них выделяется один или несколько узлов (серверов), выполняющих в сети управляющие или специальные обслуживающие функции, а остальные узлы (клиенты) являются терминальными, в них работают пользователи. Сети клиент-сервер различаются по характеру распределения функций между серверами, другими словами, по типам серверов (например, файл-серверы, серверы баз данных). При специализации серверов по определенным приложениям имеем сеть распределенных вычислений. Такие сети отличают также от централизованных систем, построенных на мэйнфреймах;
• одноранговые - в них все узлы равноправны; поскольку в общем случае под клиентом понимается объект (устройство или программа), запрашивающий некоторые услуги, а под сервером - объект, предоставляющий эти услуги, то каждый узел в одноранговых сетях может выполнять функции и клиента, и сервера.

Существует так называемая «сетецентрическая концепция», в соответствии с которой пользователь может лишь приобрести дешевое оборудование для обращения к удаленным компьютерам, а сеть обслуживает заказы на выполнение вычислений и получение информации. То есть пользователю не нужно приобретать программное обеспечение для решения прикладных задач, ему нужно лишь платить за выполненные заказы. Подобные компьютеры называют тонкими клиентами или сетевыми компьютерами.

По типам используемых компьютеров и устройств различают сети однородные и неоднородные.

Однородные (гомогенные) сети характеризуются тем, что в ВС связываются однотипные ЭВМ и устройства, как правило, разработанные одной фирмой, имеющие одинаковые операционные системы и однотипный состав абонентских средств. В однородных сетях значительно проще выполнять многие распределенные информационные процедуры (в качестве примера можно назвать организацию и использование распределенных баз данных).

Неоднородные (гетерогенные) сети характеризуются тем, что в ВС присутствуют средства и устройства, разработанные разными фирмами, но заложенные в них правила позволяют им бесконфликтно взаимодействовать и функционировать. В крупных автоматизированных системах, как правило, сети оказываются неоднородными.

В зависимости от прав собственности на сети последние могут быть сетями общего пользования (public) или частными (private). Среди сетей общего пользования выделяют телефонные сети общего пользования (ТФОП, PSTN - Public Switched Telephone Network) и сети передачи данных (PSDN - Public Switched Data Network).

Сети также различают в зависимости от используемых в них протоколов и по способам коммутации.

Вычислительные сети делятся на два больших класса: одноранговые сети (Peer-to-Рееr Network) и клиент-серверные сети (иерархические, Client-Server Network).

В зависимости от того, как распределены функции между компьютерами сети, они могут выступать в трех разных ролях:

1. Компьютер, занимающийся исключительно обслуживанием запросов других компьютеров, играет роль выделенного сервера сети.
2. Компьютер, обращающийся с запросами к ресурсам другой машины, играет роль узла-клиента.
3. Компьютер, совмещающий функции клиента и сервера, является одноранговым узлом. Сеть не может состоять только из клиентских или только из серверных узлов.

В соответствии с указанными ролями сеть может быть построена по одной из трех схем:

• сеть на основе одноранговых узлов - одноранговая сеть;
• сеть на основе клиентов и серверов - сеть с выделенными серверами;
• сеть, включающая узлы всех типов, - гибридная сеть.

Каждая из этих схем имеет свои достоинства и недостатки, определяющие их области применения.

Одноранговые сети. В таких сетях все компьютеры равны в возможностях доступа к ресурсам друг друга. Это сети равноправных компьютеров, каждый их которых имеет уникальное имя (имя компьютера) и обычно пароль для входа в него во время загрузки операционной системы (ОС). Каждый компьютер может одновременно являться и сервером и клиентом сети, хотя вполне допустимо назначение одного компьютера только сервером, а другого только клиентом. Каждый пользователь может объявить какой-либо ресурс своего компьютера разделяемым, после чего другие пользователи могут с ним работать. В одноранговых сетях на всех компьютерах устанавливается такая операционная система, которая предоставляет всем компьютерам в сети потенциально равные возможности. Например, каждый компьютер может предоставить доступ к файлам, размещенным на его дисках, и подключенным к нему принтерам.

При потенциальном равноправии всех компьютеров в одноранговой сети часто возникает функциональная несимметричность. Обычно некоторые пользователи не желают предоставлять свои ресурсы для совместного доступа. В таком случае серверные возможности их операционных систем не активизируются, и компьютеры играют роль «чистых» клиентов.

В то же время администратор может закрепить за некоторыми компьютерами сети только функции, связанные с обслуживанием

запросов от остальных компьютеров, превратив их таким образом в «чистые» серверы, за которыми пользователи не работают. В такой конфигурации одноранговые сети становятся похожими на сети с выделенными серверами, но это только внешнее сходство - между двумя типами сетей остается существенное различие. Изначально в одноранговых сетях отсутствует специализация ОС в зависимости от того, какую роль играет компьютер - клиента или сервера. Изменение роли компьютера в одноранговой сети достигается за счет того, что функции серверной или клиентской части не используются.

Одноранговые сетевые ОС способны предоставлять большинство тех же сервисов и ресурсов, что и клиент-с ер верные сетевые ОС. Они также характеризуются простотой установки и относительной дешевизной.

Достоинством одноранговых сетей является их высокая гибкость: в зависимости от конкретной задачи сеть может использоваться очень активно либо совсем не использоваться. Из-за большой самостоятельности компьютеров в таких сетях редко возникают перегрузки (к тому же количество компьютеров обычно невелико, не больше 10). Установка одноранговых сетей довольно проста. Кроме того, не требуются дополнительные дорогостоящие серверы, . Пользователи сами могут управлять своими ресурсами. В одноранговых сетях допускается определение различных прав пользователей по доступу к сетевым ресурсам, но система разграничения прав развита слишком слабо. Если каждый ресурс защищен своим паролем, то пользователю приходится запоминать большое число паролей.

Однако такие сети менее надежны и эффективны, чем полноценные клиент-серверные сети. Более того, производительность одноранговых сетей значительно снижается при увеличении размеров сети и количества участвующих в сетевых взаимодействиях компьютеров. Эксплуатация и поддержка таких сетей часто являются непростыми задачами. Из-за отсутствия централизованного управления администраторы вынуждены управлять множеством сервисов на каждой машине отдельно, обеспечивая корректность одновременного функционирования пользовательских приложений и серверных компонентов. Такая работа усложняется еще и тем, что пользователи, работающие на каждом из компьютеров, имеют возможность самостоятельно изменять настройки ОС, что нередко приводит к неработоспособности всего программного обеспечения этой машины.

К недостаткам одноранговых сетей относятся слабая система контроля и протоколирования работы сети, трудности с резервным копированием информации. Эффективная скорость передачи информации по одноранговой сети часто оказывается недостаточной, поскольку трудно обеспечить быстродействие процессоров, большой объем операций памяти и высокие скорости обмена с жестким диском для всех компьютеров сети. К тому же компьютеры работают не только на сеть, но и решают другие задачи.

Считается, что одноранговая сеть наиболее эффективна в небольших сетях, в которых количество компьютеров не превышает 10-20 единиц. В этом случае нет необходимости в применении централизованных средств администрирования - нескольким пользователям нетрудно договориться между собой о перечне разделяемых ресурсов и паролях доступа к ним. При увеличении количества компьютеров сетевые операции замедляют работу и создают множество других проблем. Тем не менее для небольшого офиса одноранговая сеть - это оптимальное решение. Самая распространенная в настоящий момент одноранговая сеть - сеть на основе Windows XP или более ранних версий ОС Windows.

В больших сетях необходимы средства централизованного администрирования, хранения и обработки данных, а особенно защиты данных. Такие возможности легче обеспечить в сетях с выделенными серверами.

Клиент-серверные сети применяются в тех случаях, когда в сеть должно быть объединено много компьютеров (более 20), которые постоянно используют множество пользователей, и возможностей одноранговых сетей уже не хватает. Тогда в сеть включают специализированный компьютер (или компьютеры) - выделенный сервер . Это абонент сети, который предоставляет свои ресурсы другим абонентам, но сам не использует ресурсы других абонентов, т.е. служит только сети. Клиентом сети называется абонент сети, который использует ресурсы, но сам свои ресурсы в сеть не отдает, т.е. сеть его обслуживает. Компьютер-клиент часто называют рабочей станцией .

В сетях с выделенными серверами используются специальные варианты сетевых ОС, которые оптимизированы для работы в роли серверов и называются серверными ОС. Пользовательские компьютеры в таких сетях работают под управлением клиентских ОС. Серверные компьютеры предоставляют свои ресурсы клиентским рабочим станциям.

Сетевая ОС, работающая на сервере (серверная ОС), отвечает за координацию всех действий, связанных с использованием всех ресурсов и сервисов этого сервера. Клиентом в такой сети является любое сетевое устройство, формирующее запросы к серверу для использования его ресурсов и сервисов (например, рабочие станции пользователей). Для обеспечения взаимодействия клиента и сервера на клиенте устанавливается и функционирует клиентское программное обеспечение, поддерживающее общий протокол взаимодействия клиента и сервера.

В таких сетях пользователи обычно регистрируются в сети со своей рабочей станции. Для регистрации пользователь сообщает серверу свое имя и пароль. Если сообщенные пользователем имя и пароль корректны, то сервер аутентифицирует пользователя и предоставляет доступ ко всем ресурсам и сервисам, на которые пользователю были даны права. В соответствии с назначенными пользователю правами серверная ОС предоставляет приложениям пользователя необходимые для их работы ресурсы и сервисы.

Серверная ОС управляет множеством аппаратных ресурсов сервера, например дисками, оперативной памятью, принтерами, модемами. Файловая система сервера тоже является примером серверного ресурса.

В дополнение к перечисленному серверная ОС предоставляет множество сервисов, включая координацию доступа и совместного использования файлов (в том числе механизмов блокировки файлов и записей) и принтеров, управление памятью сервера, обеспечение безопасности данных и предоставление возможностей сетевого взаимодействия.

Выполнение этих задач специально разработанной серверной ОС гарантирует надежность и безопасность любых данных, хранящихся и обрабатывающихся на сервере.

Специализация операционной системы для работы в роли сервера является естественным способом повышения эффективности серверных операций. А необходимость такого повышения часто ощущается весьма остро, особенно в большой сети. При существовании в сети сотен или даже тысяч пользователей интенсивность запросов к разделяемым ресурсам может быть очень значительной, и сервер должен справляться с этим потоком запросов без больших задержек. Очевидным решением проблемы является использование в качестве сервера компьютера с мощной аппаратной платформой и операционной системой, оптимизированной для серверных функций.

Чем меньше функций выполняет ОС, тем более эффективно можно их реализовать, поэтому для оптимизации серверных операций разработчики ОС вынуждены ограничивать некоторые другие ее функции, причем иногда даже полностью отказываться от них. Существует несколько принципиальных особенностей серверных ОС:

• поддержка мощных аппаратных платформ, в том числе мультипроцессорных;
• поддержка большого числа одновременно выполняемых процессов и сетевых соединений;
• включение в состав ОС компонентов централизованного администрирования сети (например, справочной службы или службы аутентификации и авторизации пользователей сети);
• более широкий набор сетевых служб.

Клиентские операционные системы в сетях с выделенными серверами обычно освобождаются от серверных функций, что значительно упрощает их организацию. Разработчики клиентских ОС уделяют основное внимание пользовательскому интерфейсу и клиентским частям сетевых служб. Наиболее простые клиентские ОС поддерживают только базовые сетевые службы, обычно файловую и службу печати. В то же время существуют так называемые универсальные клиенты, которые поддерживают широкий набор клиентских частей, позволяющих им работать практически со всеми серверами сети.

Большинство сетевых ОС выпускаются в двух версиях. Одна версия предназначена для работы в качестве серверной ОС, а другая - для работы на клиентской машине. Эти версии чаще всего основаны на одном и том же базовом коде, но отличаются набором служб и утилит, а также параметрами конфигурации, в том числе устанавливаемыми по умолчанию и не поддающимися изменению.

Например, операционная система Windows 2000 выпускалась в версии для рабочей станции - Windows 2000 Workstation, а в версии для выделенного сервера - Windows 2000 Server. Оба варианта операционной системы включают клиентские и серверные части многих сетевых служб.

Так, ОС Windows 2000 Workstation, кроме выполнения функций сетевого клиента, может предоставлять сетевым пользователям файловый сервис, сервисы печати, удаленного доступа и другие, а следовательно, может служить основой для одноранговой сети. С другой стороны, ОС Windows 2000 Server содержит все необходимые средства, которые позволяют задействовать компьютер в качестве клиентской рабочей станции. Под управлением ОС Windows 2000 Server локально запускаются прикладные программы, которые могут потребовать выполнения клиентских функций ОС при появлении запросов к ресурсам других компьютеров сети.

Windows 2000 Server имеет такой же развитый графический интерфейс, как и Windows 2000 Workstation, что позволяет с равным успехом применять эти ОС для интерактивной работы пользователя или администратора. Однако версия Windows 2000 Server имеет больше возможностей для предоставления ресурсов своего компьютера другим пользователям сети, так как может выполнять более широкий набор функций, поддерживает большее количество одновременных соединений с клиентами, реализует централизованное управление сетью, имеет более развитые средства защиты. Поэтому рекомендуется применять Windows 2000 Server в качестве ОС для выделенных серверов, а не клиентских компьютеров.

Наиболее популярные серверные ОС:

Windows NT/2000/2003/2008 Server - решение компании Microsoft;

Unix Solaris, MP-UX, ATX, FreeBSD;

Novell NetWare 5.1/6.0/6.5.

Серверы специально оптимизированы для быстрой обработки сетевых запросов на разделяемые ресурсы, а также для управления защитой файлов и каталогов. Однако при больших размерах сети мощности одного сервера может оказаться недостаточно, и тогда в сеть включают несколько серверов.

Серверы могут выполнять и некоторые другие задачи:

• сетевая печать;
• выход в глобальную сеть;
• связь с другой локальной сетью;
• обслуживание электронной почты и т.п.

Количество пользователей сети на основе серверов может достигать нескольких тысяч. Одноранговой сетью такого размера управлять просто было бы невозможно (каждый пользователь должен быть администратором).

Кроме того, в сети на основе сервера можно легко менять количество подключаемых компьютеров. Такие сети называются масштабируемыми.

Под сервером и клиентом часто понимают не сами компьютеры, а работающие на них приложения. В этом случае приложение, которое отдает ресурсы в сеть, является сервером, а приложение, которое только пользуется сетевыми ресурсами, называется клиентом.

Достоинством сети на основе сервера часто называют надежность. Это верно, но только с одной оговоркой: если сервер действительно точно надежен. В противном случае любой отказ сервера приводит к полному параличу сети, в отличие от одноранговой сети, где отказ одного из компьютеров не приводит к отказу всей сети. Бесспорное достоинство сети с сервером - высокая скорость обмена, так как сервер всегда оснащается быстрым процессором (или даже несколькими), ОЗУ большого объема и быстрыми жесткими дисками.

Так как все ресурсы сети с серверами собраны в одном месте, возможно применение гораздо более мощных средств управления доступом, зашиты данных, протоколирования обмена, чем в одноранговых сетях. Для обеспечения надежной работы сети при аварии электропитания применяется бесперебойное электропитание сервера. В данном случае это гораздо проще, чем в одноранговой сети, где желательно оснащать источником бесперебойного питания все компьютеры сети.

К недостаткам сети на основе сервера относятся зависимость всех компьютеров-клиентов от работы сервера, а также более высокая стоимость вследствие дорогого сервера для администрирования сети (т.е. для управления распределением ресурсов контроля прав доступа и защиты данных файловой системы резервирования файлов).

В сети на основе серверов обязательно наличие специального человека-администратора сети, имеющего соответствующую квалификацию. С другой стороны, централизованное администрирование облегчает обслуживание сети и позволяет оперативно решать все вопросы. Особенно это важно для надежной защиты данных от несанкционированного доступа. В одноранговой сети можно обойтись и без администратора, но при этом все пользователи сети должны иметь хоть какое-то представление об администрировании.

4. Сеть, в которой допустимо назначение одного компьютера только сервером, а другого только клиентом: ...

1. одноранговая
2. одноуровневая
3. клиент-сервер
4. иерархическая
5. полуиерархическая
6. серверная

5. Достоинства одноранговых сетей: ...

1. простота установки
2. отсутствие дорогостоящих серверов
3. нет необходимости в системном администрировании
4. пользователи могут сами управлять своими ресурсами
5. высокая надежность сети
6. отказ одного из компьютеров не приводит к полному сбою сети
7. высокая скорость обмена данными
8. бесперебойное электропитание нужно устанавливать только на главном компьютере

6. Недостатки одноранговых сетей: ...

1. слабая система контроля и протоколирования работы сети
2. сетевые операции замедляют работу сети
3. зависимость компьютеров-клиентов от сервера
4. высокая стоимость
5. обязательное централизованное администрирование

7. Оптимальное максимальное число компьютеров одноранговой сети - ...

1. не ограничено

8. Одноранговая сеть вполне подходит там, где: ...

1. количество пользователей не превышает нескольких человек
2. потоки данных невелики
3. в будущем не ожидается значительного расширения сети

9. Нежелательно реализовывать одноранговую сеть там, где: ...

1. необходима высокая скорость передачи данных
2. в будущем ожидается значительное расширение сети
3. основным является вопрос защиты данных
4. пользователи расположены на большом расстоянии друг от друга
5. пользователи расположены компактно
6. вопросы защиты данных не критичны
7. потоки данных невелики

10. Для реализации одноранговой сети необходимо: ...

1. приобрести дорогостоящий сервер
2. приобрести достаточно мощные компьютеры
3. чтобы пользователи были расположены на значительном расстоянии друг от друга
4. чтобы пользователи были расположены компактно
5. взять на работу системного администратора

11. Для объединения двух компьютеров в локальную сеть необходимо: ...

1. чтобы компьютеры были оснащены сетевой картой
2. приобрести сервер
3. чтобы в качестве кабельной системы было выбрано оптоволокно
4. чтобы компьютеры находились на незначительном расстоянии друг от друга
5. подключить к компьютерам модем
6. чтобы оперативная память обоих компьютеров была не менее 250 Мбайт

12. В архитектуре клиент-сервер клиенты - это: ...

1. рабочие станции, которые используют ресурсы сервера и предоставляют удобные интерфейсы пользователя
2. объекты, предоставляющие сервис другим объектам сети по их запросам
3. сотрудники данной организации, которые используют программное обеспечение с лицензионных дисков
4. модемы, позволяющие рабочим станциям связываться с другими сетями
5. системные администраторы
6. абоненты сети, которые только используют сетевые ресурсы, но сами свои ресурсы в сеть не отдают

13. Сервер - это...

1. объект сети, предоставляющий сервис другим объектам сети по их запросам
2. абонент сети, который предоставляет свои ресурсы другим абонентам, но сам не использует ресурсы других абонентов, т.е. служит только сети
3. модем, позволяющий рабочим станциям связываться с другими сетями
4. процесс обслуживания клиентов
5. центральный процессор

14. Интерфейсы пользователя - это...

1. процедуры взаимодействия пользователя с системой или сетью
2. рабочий стол станции-клиентов
3. оконечное оборудование данных
4. соседние компьютеры сети
5. документация по работе с программным обеспечением

15. Выделенный сервер - это...

1. сервер, занимающийся только сетевыми задачами
2. сетевой принтер
3. сервер, который помимо обслуживания сети занимается другими задачами
4. сервер, который обслуживает только администрацию предприятия
5. сервер, который обслуживает узкий круг пользователей общей сети

16. Предпочтение клиент-серверной сети нужно отдать, если: ...

1. количество пользователей больше 10
2. требуется централизованное управление, безопасность, управление ресурсами или резервное копирование
3. нужен доступ к глобальной сети
4. требуется разделять ресурсы на уровне пользователей
5. нет возможности или необходимости в централизованном администрировании
6. вопросы защиты данных не критичны

17. Преимущества клиент-серверной архитектуры: ...

1. возможность организации сети с большим количеством рабочих станций
2. обеспечение централизованного управления учетными записями пользователей
3. эффективный доступ к сетевым ресурсам
4. пользователю нужен один пароль для входа в сеть и для получения доступа
5. нет необходимости в системном администрировании
6. невысокая стоимость

18. В клиент-серверной архитектуре выделяются группы объектов: ...

1. клиенты
2. серверы
3. данные
4. сетевые службы
5. системные администраторы
6. сетевые принтеры

19. Недостатки клиент-серверной архитектуры: ...

1. неисправность главного компьютера может сделать сеть неработоспособной
2. необходимость квалифицированного персонала для администрирования
3. высокая стоимость сетей и сетевого оборудования
4. система разграничения прав не слишком развита
5. бесперебойное электропитание нужно устанавливать на всех компьютерах, входящих в сеть
6. невозможность обеспечения конфиденциальности данных

Ответы:

1 - а, b, с, d; 2 - a, b; 3 - a, b; 4 - a, b; 5 - а, b, с, d, f; 6 - a, b, c, d; 7 - a; 8 - a, b, с, d, e; 9 - а, b, c, d;10 - b, d; 11 - a, d; 12 - a, f; 13 - a, b; 14 - a; 15 - a; 16 - a, b, c; 17 - a, b, c, d; 18 - a, b, c, d; 19 - a, b, c.

Функциональный состав и структура сетей ЭВМ

Полный перечень функций, реализуемых любой сетью ЭВМ, можно представить двумя компонентами ‑ обработка и передача данных .

Вычислительные средства (ЭВМ, вычислительные комплексы и системы) абонентских систем и их программное обеспечение (сетевые операционные системы и приложения) являются основными функциональными элементами сетей ЭВМ, выполняющих обработку данных. Их главная задача состоит в реализации функций предоставления, потребления и распределения ресурсов сети. Вычислительные средства, реализующие весь комплекс перечисленных функций относятся к универсальным и составляют основу универсальных абонентских систем (УАС). Вычислительные средства, специализированные на предоставлении ресурсов, называются серверами и составляют основу сервисных абонентских систем (САС). Специализированные на потреблении сетевых ресурсов ‑ называются клиентами и составляют основу клиентских абонентских систем (КАС). Специализированные на управлении вычислительной сетью ‑ называются административными и составляют основу административных абонентских систем (ААС). Классификация сетевых абонентских систем по функциональному признаку представлена на рис. 1.5.

Рис. 1.5. Классификация сетевых абонентских систем

Универсальные абонентские системы используются для построения одноранговых сетей ЭВМ. Остальные виды абонентских систем используются для построения сетей типа «клиент - сервер».

Вычислительные средства узлов коммутации, совместно с каналами связи, образуют телекоммуникационную сеть с определенной топологической структурой и реализуют функции передачи данных между всеми абонентскими системами сети.

Таким образом, в составе любой сети ЭВМ можно выделить следующие основные функциональные компоненты:

Абонентские системы различного назначения (УАС, САС, КАС, ААС) в совокупности образующие абонентскую сеть;

Узлы коммутации и каналы связи, образующие телекоммуникационную сеть.

В общем виде структура сети ЭВМ представлена на рис. 1.6.

Отдельные сети ЭВМ посредством специального межсетевого оборудования (МСО) могут объединяться между собой, образуя одноуровневые или многоуровневые иерархические структуры (рис. 1.7).

По такому принципу могут объединяться локальные, региональные и глобальные сети ЭВМ.

Классификация сетей ЭВМ

Сети ЭВМ относятся к разряду сложных вычислительных систем, поэтому для их классификации используется не один, а целый ряд признаков, наиболее характерные из которых представлены на рис. 1.8.

На информационные сети;

Вычислительные сети;

По функциональному назначению сети ЭВМ подразделяются:

На информационные сети;

Вычислительные сети;

Информационно-вычислительные сети.

Рис. 1.6. Обобщенная структура сети ЭВМ

Рис. 1.7. Объединение сетей ЭВМ

Рис. 1.8. Классификация сетей ЭВМ

Информационные сети предоставляют пользователям в основном информационные услуги. К таким сетям относятся сети научно-технической и справочной информации, резервирования и продажи билетов на транспорте, сети оперативной информации служб специального назначения и т.д.

Вычислительные сети отличаются наличием в своем составе более мощных вычислительных средств, запоминающих устройств повышенной емкости для хранения прикладных программ, банков данных и знаний, доступных для пользователей, возможностью оперативного перераспределения ресурсов между задачами.

На практике наибольшее распространение получили смешанные информационно-вычислительные сети, в которых осуществляются хранение и передача данных, а также решение различных задач по обработке информации.

По размещению основных информационных массивов (банков данных) сети подразделяются на следующие типы:

Сети с централизованным размещением информационных массивов;

Сети с локальным (абонентским) размещением информационных массивов.

В сетях с централизованным размещением информационные массивы формируются и хранятся на главном файловом сервере сети. В сетях с локальным размещением информационные массивы могут находиться на различных файловых серверах.

По степени территориальной рассредоточенности компонентов сети различают:

Глобальные сети, охватывающие территорию страны или нескольких стран с расстояниями между отдельными узлами сети в несколько тысяч километров;

Региональные сети, расположенные в пределах определенного территориального региона (города, района, области и т.п.);

Локальные вычислительные сети, охватывающие сравнительно небольшую территорию (в радиусе до 10 км).

По типу используемых вычислительных средств сети могут быть:

Однородными (ЭВМ всех абонентских систем сети аппаратно и программно совместимы);

Неоднородными (ЭВМ абонентских систем сети аппаратно и программно несовместимы).

Локальные сети ЭВМ обычно являются однородными, а региональные и глобальные ‑ неоднородными.

По методу передачи данных различают сети:

С коммутацией каналов;

Коммутацией сообщений;

Коммутацией пакетов;

Со смешанной коммутацией.

Для современных сетей ЭВМ наиболее характерным является использование метода коммутации пакетов. Особенности каждого из методов передачи данных более подробно будут рассмотрены в дальнейшем.

Важным признаком классификации сетей ЭВМ является их топология, т.е. структура связей между элементами сети. Топология оказывает существенное влияние на пропускную способность, на устойчивость сети к отказам ее оборудования, на качество обслуживания запросов пользователей, на логические возможности и стоимость сети.

Для построения сетей ЭВМ используются следующие топологические структуры (рис. 1.9):

Радиальная (звездообразная);

Кольцевая;

Полносвязная;

Древовидная (иерархическая);

Смешанная.

Рис. 1.9. Топологические структуры сетей ЭВМ: а – радиальная; б – кольцевая; в – шинная; г – полносвязная; д – древовидная; е – смешанная

Основу сетей с радиальной (звездообразной) топологией (рис. 1.9, а) составляет главный центр, который может быть как активным (выполняется обработка информации), так и пассивным (выполняется только ретрансляция информации). Такие сети довольно просты по своей структуре и организации управления. К недостаткам сетей с радиальной топологией можно отнести: нарушение связи при выходе из строя центрального узла коммутации, отсутствие свободы выбора различных маршрутов для установления связи между АС, увеличение задержек в обслуживании запросов при перегрузке центра обработки, значительное возрастание общей протяженности линий связи при размещении АС на большой территории.

В сетях с кольцевой топологией (рис. 1.9, б) информация между абонентскими станциями передается только в одном направлении. Кольцевая структура обеспечивает широкие функциональные возможности сети при высокой эффективности использования моноканала, низкой стоимости, простоте методов управления, возможности контроля работоспособности моноканала. К недостаткам сетей с кольцевой топологией можно отнести: нарушение связи при выходе из строя хотя бы одного сегмента канала передачи данных.

В сетях с шинной топологией (рис. 1.9, в) используется моноканал передачи данных, к которому подсоединяются абонентские системы. Данные от передающей АС распространяются по каналу в обе стороны. Информация поступает на все АС, но принимает сообщение только та АС, которой оно адресовано. Шинная топология ‑ одна из наиболее простых. Она позволяет легко наращивать и управлять сетью ЭВМ, является наиболее устойчивой к возможным неисправностям отдельных абонентских систем. Недостатком шинной топологии является полный выход из строя сети при нарушении целостности моноканала.

В полносвязной сети (рис. 1.9, г) информация может передаваться между всеми АС по собственным каналам связи. Такое построение сети требует большого числа соединительных линий связи. Оно эффективно для малых сетей с небольшим количеством центров обработки, работающих с полной загрузкой каналов связи.

В сетях с древовидной топологией (рис. 1.9, д) реализуется объединение нескольких более простых сетей с шинной топологией. Каждая ветвь дерева представляет собой сегмент. Отказ одного сегмента не приводит к выходу из строя остальных сегментов.

Топология крупных сетей обычно представляет собой комбинации нескольких топологических решений. Примером такой сети может служить сеть со смешанной радиально ‑ кольцевой топологией, представленной на рис. 1.9, е.

Правильный и рациональный выбор основных функциональных, технических и программных компонентов сетей ЭВМ, их топологической структуры оказывают непосредственное влияние на все технические характеристики и общую эффективность функционирования сетей ЭВМ в целом. Это особенно важно для вычислительных сетей военного назначения, предназначенных для обработки и передачи больших информационных массивов данных в условиях жесткого лимита времени и высоких требований к достоверности информации.

Информационная безопасность в сетях ЭВМ

Защита данных в компьютерных сетях становится одной из самых открытых проблем в

современных информационно-вычислительных системах. Насегодняшний день

сформулировано три базовых принципа информационной безопасности, задачей которой

является обеспечение:

Целостности данных - защита от сбоев, ведущих к потере информации или ее

уничтожения;

Конфиденциальности информации;

Рассматривая проблемы, связанные с защитой данных в сети, возникает вопрос о

классификации сбоев и несанкционированности доступа,что ведет к потере или

нежелательному изменению данных. Это могут быть сбои оборудования (кабельной

системы, дисковых систем, серверов, рабочих станций ит.д.), потери информации

(из-за инфицирования компьютерными вирусами, неправильного хранения архивных

данных, нарушений прав доступа к данным),некорректная работа пользователей и

обслуживающего персонала. Перечисленные нарушения работы в сети вызвали

необходимость создания различных видов защитыинформации. Условно их можно

разделить на три класса:

Средства физической защиты;

Программные средства (антивирусные программы, системы разграничения

полномочий, программные средства контроля доступа);

Административные меры защиты (доступ в помещения, разработка стратегий

безопасности фирмы и т.д.).

Одним из средств физической защиты являются системы архивирования и дублирования

информации. В локальных сетях, где установлены один-двасервера, чаще всего

система устанавливается непосредственно в свободные слоты серверов. В крупных

корпоративных сетях предпочтение отдается выделенномуспециализированному

архивационному серверу, который автоматически архивирует информацию с жестких

дисков серверов и рабочих станций в определенное время,установленное

администратором сети, выдавая отчет о проведенном резервном копировании.

Наиболее распространенными моделями архивированных серверовявляются Storage

Express System корпорации Intel ARCserve for Windows.

Для борьбы с компьютерными вирусами наиболее часто применяются антивирусные

программы, реже - аппаратные средства защиты. Однако,в последнее время

наблюдается тенденция к сочетанию программных и аппаратных методов защиты. Среди

аппаратных устройств используются специальныеантивирусные платы, вставленные в

стандартные слоты расширения компьютера. Корпорация Intel предложила

перспективную технологию защиты от вирусов в сетях,суть которой заключается в

сканировании систем компьютеров еще до их загрузки. Кроме антивирусных программ,

проблема защиты информации вкомпьютерных сетях решается введением контроля

доступа и разграничением полномочийпользователя. Для этого используются

встроенные средства сетевых операционных систем, крупнейшим производителем

которых является корпорацияNovell. В системе, например, NetWare, кроме

стандартных средств ограничения доступа (смена паролей, разграничение

полномочий), предусмотрена возможностькодирования данных по принципу "открытого

ключа" с формированием электронной подписи для передаваемых по сети пакетов.

Однако, такая система защиты слабомощна, т.к. уровень доступа и возможность

входа в систему определяются паролем, который легкоподсмотреть или подобрать.

комбинированный подход - пароль +идентификация пользователя по персональному

"ключу". "Ключ" представляет собой пластиковую карту (магнитная или совстроенной

микросхемой - смарт-карта) или различные устройства для идентификации личности

по биометрической информации - по радужной оболочкеглаза, отпечаткам пальцев,

размерам кисти руки и т.д. Серверы и сетевые рабочие станции, оснащенные

устройствамичтения смарт-карт и специальным программнымобеспечением, значительно

повышают степень защиты от несанкционированного доступа.

Смарт-карты управления доступом позволяют реализовать такие функции, как

контроль входа, доступ к устройствам ПК, к программам,файлам и командам. Одним

из удачных примеров создания комплексного решения для контроля доступа в

открытых системах, основанного как на программных, так и нааппаратных средствах

защиты, стала система Kerberos, в основу которой входят три компонента:

База данных, которая содержит информацию по всем сетевым ресурсам,

пользователям, паролям, информационным ключам и т.д.;

обработка запросов пользователей на предоставлениетого или иного вида сетевых

услуг. Получая запрос, он обращается к базе данных и определяет полномочия

пользователя на совершение определенной операции.Пароли пользователей по сети не

передаются, тем самым, повышая степень защиты информации;

Ticket-granting server (сервер выдачи разрешений) получает от авторизационного

сервера "пропуск" с именемпользователя и его сетевым адресом, временем запроса,

а также уникальный "ключ". Пакет, содержащий "пропуск", передается также

взашифрованном виде. Сервер выдачи разрешений после получения и расшифровки

"пропуска" проверяет запрос, сравнивает "ключи" и притождественности дает

"добро" на использование сетевой аппаратуры или программ.

По мере расширения деятельности предприятий, роста численности абонентов и

появления новых филиалов, возникает необходимостьорганизации доступа удаленных

пользователей (групп пользователей) к вычислительным или информационным ресурсам

к центрам компаний. Для организацииудаленного доступа чаще всего используются

кабельные линии и радиоканалы. В связи с этим защита информации, передаваемой по

каналам удаленного доступа,требует особого подхода. В мостах и маршрутизаторах

удаленного доступа применяется сегментация пакетов - их разделение и передача

параллельно по двумлиниям, - что делает невозможным "перехват" данных при

незаконном подключении "хакера" к одной из линий. Используемая при

передачеданных процедура сжатия передаваемых пакетов гарантирует невозможность

расшифровки "перехваченных" данных. Мосты и маршрутизаторы удаленногодоступа

могут быть запрограммированы таким образом, что удаленным пользователям не все

ресурсы центра компании могут быть доступны.

В настоящее время разработаны специальные устройства контроля доступа к

вычислительным сетям по коммутируемым линиям. Примером можетслужить,

разработанный фирмой AT&T модуль Remote Port Securiti Device (PRSD), состоящий

из двух блоков размером с обычный модем: RPSD Lock (замок),устанавливаемый в

центральном офисе, и RPSD Key (ключ), подключаемый к модему удаленного

пользователя. RPSD Key и Lock позволяют устанавливать несколькоуровней защиты и

контроля доступа:

Шифрование данных, передаваемых по линии при помощи генерируемых цифровых

Контроль доступа с учетом дня недели или времени суток.

Прямое отношение к теме безопасности имеет стратегия создания резервных копий и

восстановления баз данных. Обычно эти операциивыполняются в нерабочее время в

пакетном режиме. В большинстве СУБД резервное копирование и восстановление

данных разрешаются только пользователям с широкимиполномочиями (права доступа на

уровне системного администратора, либо владельца БД), указывать столь

ответственные пароли непосредственно в файлах пакетнойобработки нежелательно.

прикладную программу, которая сама бы вызывала

утилитыкопирования/восстановления. В таком случае системный пароль должен быть

"зашит" в код указанного приложения. Недостатком данного методаявляется то, что

всякий раз присмене пароля эту программу следует перекомпилировать.

Применительно к средствам защиты от НСД определены семь классов защищенности

(1-7) средств вычислительной техники (СВТ) и девятьклассов

(1А,1Б,1В,1Г,1Д,2А,2Б,3А,3Б) автоматизированных систем (АС). Для СВТ самым

низким является седьмой класс, а для АС - 3Б.

Рассмотрим более подробно приведенные сертифицированные системы защиты от НСД.

Система "КОБРА" соответствует требованиям 4-ого класса защищенности (для СВТ),

реализует идентификацию и разграничениеполномочий пользователей и

криптографическое закрытие информации, фиксирует искажения эталонного состояния

рабочей среды ПК (вызванные вирусами, ошибкамипользователей, техническими сбоями

и т.д.) и автоматически восстанавливает основные компоненты операционной среды

терминала.

Подсистема разграничения полномочий защищает информацию на уровне логических

дисков. Пользователь получает доступ копределенным дискам А,В,С,...,Z. Все

абоненты разделены на 4 категории:

Суперпользователь (доступны все действия в системе);

Администратор (доступны все действия в системе, за исключением изменения

имени, статуса иполномочий суперпользователя, ввода или исключения его из списка

пользователей);

Программисты (может изменять личный пароль);

Коллега (имеет право на доступ к ресурсам, установленным ему

суперпользователем).

Помимо санкционирования и разграничения доступа к логическим дискам,

администратор устанавливает каждому пользователю полномочиядоступа к

последовательному и параллельному портам. Если последовательный порт закрыт, то

невозможна передача информации с одного компьютера на другой. Приотсутствии

доступа к параллельному порту, невозможен вывод на принтер.

10.1 Характеристики компьютерных сетей
Сеть ЭВМ - комплекс территориально рассредоточенных ЭВМ и терминальных устройств, связанных между собой каналами передачи данных. Сеть можно рассматривать как систему с распределенными по территории аппаратными, программными и информационными ресурсами. Объединение в сеть способствует также повышению надежности функционирования вычислительных средств за счет резервирования технических и программных ресурсов. Сеть позволяет оперативно перераспределять нагрузку между ЭВМ сети и снижать пиковую нагрузку на вычислительные средства. Вычислительные сети создают системы распределенных по обширной территории систем информационного обслуживания (например, резервирование билетов на транспорте).
Компьютерные сети создаются для того, чтобы дать возможность территориально разобщенным пользователям обмениваться информацией между собой, использовать одинаковые программы, общие информационные и аппаратные ресурсы.
По функциональному назначению компьютерные сети можно разделить на:
- информационные (сети научно-технической информации, здравоохранения, резервирования билетов на транспорте и т.д.);
- вычислительные (решение задач с обменом данными и программами между ЭВМ);
- информационно-вычислительные. По размещению информации в сети:
- с централизованным банком данных, к которому имеют доступ многочисленные удаленные абоненты через свои терминалы (абонентские пункты);
- с распределенным банком данных, отдельные информационные базы которого создаются на территориально разнесенных предприятиях.
По территориальной распределенности:
- глобальные сети, охватывающие всю территорию страны, или нескольких стран;
- региональные сети - охватывающие некоторые территориальные регионы (город, область);
- локальные сети - с максимальным расстоянием между узлами сети не более нескольких километров.
По типу ЭВМ, объединенных в сеть:
- однородные сети, содержащие программно-совместимые ЭВМ;
- неоднородные, если ЭВМ в сети программно не совместимы.
Основу вычислительной сети составляют главные ЭВМ (серверы) или вычислительные центры (ВЦ). По числу серверов сети делятся на:
- сети с одним сервером;
- сети с несколькими серверами.

10.2 Структуры соединений ЭВМ. Передачаданных
Сети характеризуются своей структурой соединений (топологией). Топология определяет геометрическое расположение связей между ЭВМ в сети. Она оказывает значительное влияние на пропускную способность сети, ее устойчивость к отказам. Известны следующие структуры соединений: шинная, кольцевая, радиальная, иерархическая и многосвязная. Существуют также структуры, образованные путем комбинации перечисленных структур.
Одинарная многоточечная линия (общая шина) (рис. 10.1) характеризуется общедоступной линией связи. Для нее характерны простота подключения новых ЭВМ, легкость управления, высокая гибкость и возможность простого расширения сети. Одновременно по общей шине могут общаться только две ЭВМ, что является недостатком такой топологии.

В кольцевой структуре сети (рис. 10.2) ЭВМ последовательно соединены друг с другом однонаправленной замкнутой линией связи. Информация, передаваемая в одном направлении по кольцу, регенерируется в каждой ЭВМ (данные передаются как бы по эстафете). Такая структура требует более сложного управления, а включение новой ЭВМ приводит к временному разрыву кольца и прекращению работы в сети.
Радиальная (звездная) структура (рис. 10.3) предполагает наличие центрального компьютера (сервера), с которым связываются остальные ЭВМ (рабочие станции, клиенты). Сервер управляет сетью, определяет маршрут передачи сообщений. По основным характеристикам звездная структура уступает шинной структуре. В частности, ее применение требует повышенных затрат на прокладку линий связи.

Иерархическая (древовидная) структура (рис. 10.4) выглядит в виде дерева, которое растет сверху вниз. Дерево образуется путем соединения нескольких шин с корневой ЭВМ -сервером - через узлы коммутации (УК). Дерево обладает необходимой гибкостью для связи между ЭВМ, находящимися на различных уровнях иерархии.
Отказ одного компьютера приводит к отказу лишь одной ветви, поэтому эта структура более надежна, чем кольцевая.
В полносвязной сети все ЭВМ связаны отдельными линиями связи друг с другом (рис. 10.5). Это наиболее сложная и дорогая структура сети, но она обеспечивает исключительно высокую надежность и скорость передачи данных. Эта топология в сетях применяется редко.
На практике чаще встречаются гибридные сети ЭВМ, приспособленные к конкретным требованиям и сочетающие фрагменты шинной радиальной и других топологий.


Каналы связи. Сети ЭВМ начали создаваться, когда линии связи использовались в технике и быту очень широко. Развитие сетей ЭВМ пошло по линии «вписывания» системы передачи данных между ЭВМ в уже существующие стандарты телеграфной, телефонной и радиосвязи. Для локальных сетей обычно используются выделенные и коммутируемые каналы телефонной сети.
Телефонные и телеграфные каналы связи обладают низкой пропускной способностью и не согласованы с аппаратной частью ЭВМ. Скорость передачи каналов связи оценивается в бодах (1 бод = 1 бит/с). Телеграф имеет пропускную способность 150 бод, телефон - 3000 бод.
По телефонным каналам информация (речь) передается в аналоговой форме, а в вычислительных системах - в дискретной форме, поэтому требуется специальное устройство сопряжения -МОДЕМ (МОдулятор-ДЕМодулятор).Модем представляет собой устройство в составе аппаратуры передачи данных, которое преобразует потоки битов в непрерывные сигналы, пригодные для передачи данных по каналу связи (телефонному, телеграфному, радио, спутниковому, оптическому и т.д.). На приемном конце модем делает обратное преобразование.
Передача данных по аналоговым каналам осуществляется путем модуляции колебаний несущей частоты: амплитудной, частотной, фазовой на передающей стороне и демодуляции (детектирования) на приемном конце. При этом асинхронная передача каждого символа (буквы или цифры) осуществляется с помощью десяти битов (8 бит требуется для передачи символа и два бита служебных - стартовый и конечный). На рисунке 10.6 покачано использование модема для передачи данных между ЭВМ по телефонному каналу.
Скорость работы современных модемов различна. Разработаны промышленные модели, работающие со скоростями 14400 бит/с, 16800 бит/с, 28800 бит/с, 33600 бит/с и 56000 бит/с.
Значительно большую пропускную способность имеют специальные радиоканалы, каналы спутниковой связи и оптические линии связи. Радиорелейная линия Томск - Анжеро-Судженск имеет пропускную способность 150 Мбод. Еще большей пропускной способностью обладает оптический канал, проложенный вдоль транссибирской магистрали от Москвы до Дальнего Востока.
Каждый компьютер в сети должен иметь сетевой адаптер (сетевую карту), программное обеспечение для передачи данных (сетевые программы) и управляться сетевой операционной системой. Компьютеры локальных вычислительных сетей чаще всего соединены между собой проводом или коаксиальным кабелем. Существуют и беспроводные локальные сети с оптическими или радиоволновыми линиями связи.
Для обеспечения передачи данных необходимо предварительно определить последовательность передачи и форматы передаваемой информации, а также порядок и вид получения подтверждений осуществления передачи данных. Такие соглашения по обмену информацией между источником и приемником в сети называют сетевыми протоколами.
Сетевой протокол (или просто протокол) должен предусматривать управление форматом сообщений, формированием контрольной информации, потоком команд, а также действиями, которые должны быть предприняты в случае обнаружения ошибок обмена. Протоколы обеспечивают согласование передачи данных для неоднородных сетей ЭВМ. Существует несколько стандартов протоколов. В настоящее время в качестве стандарта для международных телекоммуникаций предусмотрен TCP/IР протокол. Он поддерживает используемые во всем мире вычислительные средства: ЭВМ общего назначения, мини-ЭВМ, UNIX-машины, персональные компьютеры и т.д.
Для упорядочения процесса управления приемом и передачей данных в сети этот процесс разделен на семь функциональных уровней.

1. Обеспечение электрических и функциональных характеристик между приемником и передатчиком - физический уровень.
2. Управление каналом передачи данных, установление, поддержка и разъединение каналов (соединений), защита от ошибок при передаче данных -канальный уровень, или уровень управления информационным каналом.
3. Маршрутизация, управление потоками данных при передаче пакетов -сетевой уровень.
4. Управление передачей данных (без обработки) - транспортный уровень.
5. Организация и проведение сеансов связи между прикладными процессами(сеансовый уровень).
6. Интерпретация и преобразование передаваемых между процессами данных к виду, удобному для прикладных программ, - уровень представления данных.
7. Выполнение прикладных программ, управление терминалами, администрирование сети (прикладной уровень).
Каждый уровень обслуживает соседний старший уровень. Организация взаимодействия между одинаковыми уровнями различных систем определяется соответствующими соглашениями (протоколами). Поэтому любая ЭВМ в состоянии «понять» информацию, полученную от любой другой ЭВМ.
Передаваемое сообщение, сформированное на верхнем (прикладном) уровне, последовательно поступает на более низкие уровни, затем по физическому каналу, пройдя через коммутационные системы, передается приемнику, где последовательно проходит от более низких уровней к верхним.
В компьютере-источнике подлежащие пересылке данные на каждом уровне обрамляются служебной информацией: заголовком и концевиком, содержащими адреса источника и приемника, а также некоторыми другими данными. Оформленные таким образом данные называют контейнером (пакетом) (рис. 10.7).
Формирование пакетов подобно многократному вкладыванию в конверты с формированием надписей на конвертах.
На приемной стороне, где контейнеры перемещаются с низких уровней на высокие, происходит «вскрытие конвертов» (удаление служебных данных).
Главная задача протоколов - обеспечение достоверной передачи данных даже при недостаточно надежном канале связи. Эта задача решается различными способами:
а) использование кодов с обнаружением и исправлением ошибок. Простейший из таких кодов - контроль по четности, когда каждый байт снабжается девятым разрядом. Этот разряд устанавливается так, чтобы общее число единиц в посылке было четным;
б) обратная передача. Передав блок данных, немедленно передают его назад и сравнивают с предыдущим. Если нет совпадения, то процесс повторяется. Оптимальная длина посылки зависит от пропускной способности канала. Если вероятность ошибки Р=10-4, то оптимальная длина равна 57 бит, а канал используется на 50%;
в) тайм-аут - предельный промежуток времени ожидания получения «квитанции» о правильном приеме переданного сообщения.
Определение пути, по которому будет передано сообщение, осуществляется с помощью специального устройства - маршрутизатора.
Маршрутизатор (Router) - устройство, которое работает с несколькими каналами, направляя в какой-нибудь из них очередной блок данных.
Маршрутизатор выбирает канал по адресу, указанному в заголовке пришедшего сообщения (пакета). Для каждого поступающего пакета маршрутизатор принимает индивидуальное решение о пути следования пакета к сети, в которой находится машина-адресат. Процедура выбора наилучшего пути называется маршрутизацией.
Проблема выбора осложняется тем, что географически самый короткий путь не всегда самый лучший. Часто критерием при выборе маршрута является время передачи данных по этому маршруту. Оно зависит от пропускной способности каналов связи и интенсивности нагрузки (трафика), которая может изменяться с течением времени. Некоторые алгоритмы маршрутизации пытаются приспособиться к изменению нагрузки, в то время как другие принимают решения на основе средних показателей за длительное время. Выбор маршрута может осуществляться и по другим критериям, например, надежности передачи информации.
Между конечными компьютерами может быть несколько десятков маршрутизаторов и множество промежуточных физических сетей различных типов, но программа-клиент будет воспринимать этот конгломерат как единую физическую сеть.
Таким образом, сетевой протокол выполняет функции маршрутизации, выбирая нужный путь для пакетов в паутине физических сетей.
По способу передачи информации вычислительные сети делятся на:
- сети коммутации каналов;
- сети коммутации сообщений;
- сети коммутации пакетов.
Коммутация каналов. В сети устанавливается физическое соединение между двумя ЭВМ. Эта связь устанавливается посылками сообщений для установки связи. После установки связи передается сообщение о готовности передачи от приемного конца к передающему (обратная связь). Затем по установленному соединениями каналу передаются данные. Коммутация каналов приводит к неэкономному использованию каналов, так как занята цепочка каналов. На установку соединения может уйти больше времени, чем
на передачу данных. Кроме того, данные обычно не загружают полностью канал по пропускной способности.
Коммутация сообщений. Физическое соединение устанавливается только между соседними узлами сети (узлами коммутации) и только на время передачи сообщения. Каждое сообщение снабжается заголовком и передается по сети как единое целое. Поступившее в узел сообщение запоминается в его запоминающем устройстве и в подходящий момент, когда освободится соответствующий канал, передается в следующий соседний узел. Сообщение как бы «прыгает» от одного узла к другому, занимая только один канал между соседними узлами.
Коммутация сообщений по сравнению с коммутацией каналов позволяет ценой усложнения аппаратуры узла коммутации уменьшить задержку при передаче данных и повысить общую пропускную способность сети передачи данных. Но, с другой стороны, на время передачи сообщения (а оно может быть очень большим) канал связи становится недоступным для других пользователей. Кроме того, надежность такого соединения невелика: неполадки одного из многочисленных звеньев канала нарушают связь между узлами.
Коммутация пакетов - это развитие метода коммутации сообщений (рис. 10.8). Сообщение делится на части - пакеты фиксированного размера (1,5 Кбайт). Пакеты помечаются заголовком: адреса источника и приемника, номер пакета в сообщении.

Пакеты передаются по сети как независимые сообщения и поступают в узел коммутации, где накапливаются в буферах каналов связи. Затем они передаются в выходной буфер, где скапливаются вперемешку пакеты различных сообщений. Эти пакеты выдаются на широкополосный канал для передачи в соседний узел коммутации. В пункте назначения интерфейсный процессор формирует из пакетов исходное сообщение.
Коммутация пакетов дает возможность одновременной передачи пакетов одного сообщения различными маршрутами, что уменьшает время передачи и увеличивает надежность передачи. Короткий пакет приводит к меньшим ошибкам и тем уменьшает занятость каналов связи.
Коммутация пакетов обеспечивает наименьшую задержку и наибольшую пропускную способность сети передачи данных, особенно для коротких сообщений. Основные принципы коммутации пакетов поддерживаются протоколом TCP/IP.

70.3 Глобальная информационная сеть Интернет
Развитие мировой телекоммуникации привело к созданию сетей общественного пользования, обеспечивающих передачу данных для широкого круга пользователей. Эти средства могут использовать локальные сети ЭВМ для организации корпораций сетей, соединенных имеющимися в мире средствами связи. Тем самым в полном смысле слова реализуется глобальная сеть ЭВМ. Она открыта для пользователей ЭВМ во всем мире и представляет им доступ к накопленным человечеством интеллектуальным ценностям и информации из любых областей человеческой деятельности.
Интернет (Internet) - это всемирная совокупность компьютерных сетей. Она использует принцип передачи пакетов. Используются высокоскоростные средства не только доставки, но и сортировки пакетов. Для управления передачей данных используются протоколы TCP/IP.
ПротоколTCP/IP (Transmission Control Protocol - протокол управления передачей) разбивает исходное сообщение на несколько небольших фрагментов - пакетов. Каждый пакет
снабжается заголовком, который содержит служебную информацию (адреса отправителя и получателя, идентификатор сообщения, номер пакета в сообщении и т.п.). Ответственность за доставку отдельного пакета по заданному адресу несет IP-протокол (Internet Protocol).
TCP-модуль адресата собирает поступающие пакеты и, пользуясь служебной информацией, соединяет отдельные пакеты в целое исходное сообщение. Недостающие или искаженные фрагменты сообщения пересылаются повторно.
Длина одного пакета обычно не превышает 1500 байт, и одно сообщение может быть разбито на несколько сотен пакетов. Таким образом, по каналам связи одновременно следуют, чередуясь друг с другом, тысячи пакетов. При этом общее время передачи равномерно распределяется между всеми пользователями. Чем больше пользователей одновременно работают в Интернете, тем медленнее доставляются сообщения конкретному адресату. Кроме того, случаются и «технические» задержки -перегрузка промежуточных шлюзов и серверов, неполадки в линиях связи.
Адресация в Интернете. Каждая ЭВМ, подключенная к Интернет, имеет собственный уникальный физический адрес (IP-адрес), состоящий из четырех десятичных чисел (каждое может иметь значения от 0 до 255), разделенных точками, например 194.84.93.107. Такая система адресации позволяет получить 2564 = 4,3 миллиарда адресов. При работе в сети машины отыскивают друг друга именно по этим адресам.
Последнее число адреса есть адрес ЭВМ (host computer), остальные числа в адресе описывают узлы (домены) в иерархии сетей. Международная служба адресов NIC (Network Information Center) выдает адреса доменов, а адреса ЭВМ в домене назначает администратор локальной сети, в которую включен компьютер.
Для облегчения адресации в Интернете реализована служба доменных имен (DNS - Domain Name Service). Каждому IP-адресу ставится в соответствие доменное имя - ряд символьных имен, разделенных точкой. Преобразование доменных имен в IP-адреса можно сделать в своем компьютере (для часто используемых имен), но обычно это делается в узлах сети (в серверах).
Типичное доменное имя имеет структуру:
имя_системы.имя_домена.расширение. Например - asu435-ws7.asu.tusur.ru. Здесь: asu435-ws7 - имя системы (компьютера); asu.tusur - имя домена (поддомен asu принадлежит домену tusur);
го - расширение.
Расширение домена отражает тип организации держателя домена:
equ - учебное заведение;
com - коммерческая организация;
org - некоммерческая организация;
gov - правительственные учреждения;
или код государства:
ru - Россия;
ur - Украина; us-США;
uk - Великобритания;
fr -Франция;
jp - Япония.
Имя домена может состоять из двух-четырех слов. Таким образом, доменная система имен использует принцип последовательных уточнений. Домен верхнего уровня располагается в адресе правее (например, название страны), а домен нижнего уровня - левее.
При поиске сервера по его доменному адресу компьютер пользователя обращается к серверам DNS, которые хранят информацию о соответствии символьных (доменных) имен и физических (числовых) адресов. Фактически поиск нужного сервера осуществляется с помощью физических адресов, а перевод доменных адресов в физические адреса осуществляют с помощью специальных серверов.
Основные службы Интернет. Подключение пользователя к Интернету может осуществляться различными способами в зависимости от услуги, которую хочет получить пользователь. Услуги предоставляют различные службы Интернета. Каждая служба (услуга) поддерживается своими прикладными протоколами. Чтобы воспользоваться какой-то из служб Интернета, необходимо иметь на компьютере программу, способную работать с этим протоколом. Такие программы называют клиентскими.
Терминальный режим. Исторически одной из ранних является служба удаленного управления компьютером Telnet. Этот протокол позволяет пользователю одного компьютера подключиться к другому удаленному компьютеру и работать с ним, как на собственном компьютере (включая операции редактирования и удаления). Для подключения каждый пользователь должен ввести свое регистрационное имя и пароль. Эту службу широко использовали для проведения сложных математических расчетов на удаленных вычислительных центрах, оснащенных мощными ЭВМ.
Часто протоколы Telnet применяются для дистанционного управления техническими устройствами (например, промышленными роботами). С помощью этого протокола бухгалтер или банкир, находясь в командировке, может записать или удалить данные на компьютере, находящемся в другом городе.
Электронная почта (E-mail) - наиболее простой и доступный способ работы в Интернете. Она позволяет передавать сообщения другим пользователям, которые имеют доступ в Интернет. Передачей сообщений управляют почтовые серверы -связные программы. Они получают сообщения от отправителей и пересылают их по цепочке к почтовым серверам адресатов, где эти сообщения накапливаются. При установлении соединения между адресатом и его почтовым сервером происходит автоматическая передача поступивших сообщений на компьютер адресата.
Каждому пользователю присваивается свой почтовый адрес. В Интернете используется доменная адресация. Доменное имя образуется по тем же правилам, что и имя компьютера в сети, только вместо имени компьютера стоит регистрационное имя пользователя. Оно имеет следующий формат:имя_пользователя@имя_домена.расширение .
Например, fnp(5),asu.tusur.ru.
Служба телеконференций (Usenet) - распределенный дискуссионный клуб, телеконференции, группы новостей. В отличие от электронной почты, клиент Usenet направляет сообщение не индивидуальному адресату, а группе неизвестных ему абонентов телеконференции. Сообщения, направленные на сервер группы новостей, отправляются с него на все серверы, с которыми он связан, если на них данного сообщения еще нет. Характер распространения каждого отдельного сообщения напоминает лесной пожар. На каждом из серверов сообщение хранится ограниченное время, и все желающие могут с ним ознакомиться.
Вся система телеконференций разбита на тематические группы (наука, искусство, спорт, отдых и т.п.). Все участники конференции имеют равные права при обсуждении того или иного вопроса, поэтому каждый вправе свободно высказываться по обсуждаемому вопросу. По некоторым данным сейчас в Интернете насчитывается свыше 50000 телеконференций. Они охватывают большинство тем, интересующих массы. Многие специалисты регулярно просматривают сообщения телеконференций.
Телеконференция - это как бы «плавающая» доска объявлений. Изменения, сделанные на одном сервере новостей, передаются на все другие серверы. Чтобы обменяться новостями, серверы регулярно связываются между собой.
Служба пересылки файлов дает возможность обмениваться файлами между компьютерами по протоколу FTP (File Transfer Protocol - протокол передачи файлов). FTP-сервер устанавливается на удаленном компьютере для того, чтобы дать пользователю возможность просмотреть файловую систему сервера и скопировать требуемые файлы. Достоинством данного протокола является возможность передачи файлов любого типа - текстов, рисунков, программ. К недостатку его следует отнести необходимость знания местоположения отыскиваемой информации. Здесь выручает программа Archie, которая позволяет сканировать FTP-архивы и найти тот, который устраивает пользователя по составу программного обеспечения и коммуникационным условиям. FTP - один из самых «древних» прикладных протоколов.
Gopher (грызун) - это протокол, который обеспечивает более развитые (по сравнению с FTP) средства поиска и извлечения информации с помощью многоуровневого меню, справочных книг, индексных ссылок и т.п. Этот протокол поддерживается современными программами-навигаторами. Протокол служит для получения текстовой информации (художественных произведений, стихов). Протокол не является прогрессивным, он постепенно будет терять свою распространенность.
Для поиска сразу на нескольких gopher-серверах создана служба VERONICA.
WAIS (Wide Area Information Servers - распределенная информационная система), которая обслуживает поиск информации в сетевых БД и библиотеках. Этот протокол уже стал архаичным, поиск по ключевым словам в настоящее время происходит с помощью новых поисковых систем.
Поисковые машины Open Text Index, Alta Vista, Yahoo, Lycos и другие представляют собой мощные информационно-поисковые системы, размещенные на серверах свободного доступа. Специальные программы непрерывно в автоматическом режиме сканируют информацию сети на основе заданных алгоритмов и проводят индексацию документов. Поисковые машины предоставляют пользователю на основе созданных баз данных доступ к распределенной на узлах сети информации через выполнение поискового запроса в рамках собственного интерфейса.
IRC (Internet Relay Chat) - чрезвычайно популярная служба Интернета. IRC позволяет пользователям общаться друг с другом, подключившись к одному серверу IRC. Беседа ведется в реальном времени путем набора своих реплик на клавиатуре. В отличие от телеконференций, здесь реакция собеседника следует мгновенно, живо. Этот вид услуг порой называют чатом, или «болтушкой». Этот вид услуг пользуется большой популярностью у студентов.
1CQ - интернет-пейджер, который, в отличие от обычного пейджера, позволяет вести не односторонний, а двухсторонний обмен информацией в реальном масштабе времени. ICQ обладает удобной системой поиска партнеров для бесед (с учетом возраста, интересов, профессии, языка, страны проживания и т.д.). Программа автоматически ищет указанных людей и уведомляет о том, что они в настоящий момент времени подключены к сети.
InternetPhone (IP - Интернет-телефония) - быстро развивающийся новый вид услуг, использующий принцип голосовой связи. Речь преобразуется в цифровой файл и передается по сети в виде обычного набора электронных пакетов. С помощью данной услуги возможна передача голоса, видеоизображения, обмен текстовыми сообщениями, совместное использование графического редактора, обмен файлами. Интернет-телефония позволяет создать голосовую почту, которая похожа на обычную электронную почту. Однако полученные сообщения можно прослушать. Естественно, что ЭВМ должна иметь звуковую карту, микрофон, акустическую систему. Для передачи изображения понадобится видеокамера.
Internet-радио - служба, позволяющая прослушивать сотни радиостанций, ведущих вещания в Интернете. Отличительной особенностью этой услуги является возможность выбора радиостанций, вещающих на определенном языке, тематики вещания (например, новости), музыкальных стилей (джаз, рок, классика, церковная и т.д.).
Internet-телевидение - служба, позволяющая вести прием множества телевизионных каналов. Распространение этой услуги пока ограничивается малой пропускной способностью современных каналов связи.

10.4 Всемирная паутина - WWW. Браузеры
Служба World Wide Web (WWW - всемирная широкая паутина) - безусловно, самая популярная служба современного Итернета. Это мощная информационно-поисковая система. Ее нередко отождествляют с самим Интернетом, хотя на самом деле это лишь одна из его многочисленных служб.
WWW - это единое информационное пространство, состоящее из сотен миллионов взаимосвязанных электронных документов, хранящихся на Web-серверах. Отдельные документы,
составляющие пространство Web, называются Web-страницами. Группы тематически объединенных Web-страниц называют Web-узлами или Web-сайтами. Один физический Web-сервер может содержать много Web-узлов.
WWW была предложена в 1989 году Тимом Беренсом-Ли (Лаборатория физики высоких энергий CERN, Женева) для обмена научной информацией.
Моделью WWW является концепция сверхбольшой базы знаний, в которой содержатся разнообразные документы - блоки информации. Эти блоки информации образуют гиперсреду, в которой документы ассоциативно связаны друг с другом. Документы содержат текст, звук, графические изображения.
Если говорить коротко, то WWW - это распределенная по всему миру большая энциклопедия. В основе распределенной базы данных WWW лежит технология гипертекста.
Гипертекст. Обычно текст представляется как длинная линейная последовательность символов, которая читается в одном направлении. Гипертекстовая технология заключается в том, что текст делится на фрагменты (блоки), оформляемые с помощью специальных элементов разметки - тегов. Между фрагментами устанавливаются связи, которые при необходимости позволяют уточнить полученную информацию. Выбирая связи по ассоциации (по смыслу), можно читать гипертекст в порядке, наиболее удобном для пользователя, а не подряд.
Существуют специальные теги для внедрения графических и мультимедийных объектов (звук, музыка, видеоклипы). Встретив такой тег, обозреватель делает запрос к серверу на доставку файла, связанного с тегом, и воспроизводит его - мы видим иллюстрацию или слышим звук.
Использование гипертекста позволяет фиксировать отдельные мысли, факты, а затем связывать их друг с другом, двигаясь в любых направлениях, определяемых ассоциативными связями. В результате образуется сложный граф взаимосвязанных фрагментов - нелинейный текст. Он отличается от обычного линейного текста, где слова и мысли имеют последовательную структуру.
Создается гипертекст в три этапа: сбор идей и мыслей, планирование связей между ними и реализация ветвящейся структуры гипертекста. Созданный гипертекст может служить элементом охватывающего гипертекста, тем самым обеспечивается основа для создания базы знаний.
Для создания гипертекстовых документов используется высокоуровневый язык HTML - Hyper Text Markup Language (язык разметки гипертекста), близкий к языкам программирования. С помощью тегов HTML в любой документ можно встроить ссылки на другие документы. Таким образом, Web-документ представляет собой обычный текстовый документ, размеченный тегами HTML.
В последние годы в Web-документах находят широкое применение активные компоненты. Это объекты, которые могут не просто отображаться на компьютере, но и выполнять заложенную в них программу. Для создания таких программ используется язык Java.
От обычных текстовых документов Web-страницы отличаются тем, что они оформлены без привязки к конкретному носителю. Электронные Web-документы предназначены для просмотра на экране компьютера, причем заранее неизвестно, какого. Поэтому Web-документы не могут иметь «жесткого» форматирования. Оформление выполняется непосредственно во время их воспроизведения на ЭВМ клиента, и происходит оно в соответствии с настройками программы, выполняющей просмотр.
Браузеры. Для работы с WWW используются специальные программы-клиенты, которые по-английски называются browsers (от глагола «browse» - «просматривать»), а по-русски - браузерами, навигаторами, обозревателями, просмотрщиками. Браузеры позволяют получать по сети различные документы, просматривать и редактировать их содержимое и при необходимости сохранять их на магнитных дисках. Наиболее популярны в настоящий момент времени браузеры NetscapeNavigator и MicrosoftInternetExplorer.
Доступ к ресурсам Интернета производится в браузерах черезунифицированный указатель ресурсов (URL - Uniform Resource Locator). URL определяет адрес сервера и путь к документу на сервере и состоит из трех элементов: протокола передачи, DNS-имени сервера и пути в каталогах, например:
http://www.citforum.tsu.r u/operating-systems/ois/glava 5.html .
Здесь
http - протокол связи; :// - разделитель;
www.citforum.tsu.ru - DNS адрес сервера (см. 10.3); operating-systems/ois/glava_5.html - путевое имя Web-страницы.
Если путевое имя каталога не содержит имени конкретного файла Web-страницы, в этом каталоге ищется имя файла-содержания index.html. Когда путевое имя опущено, соединение будет с начальной страницей index.html в каталоге верхнего уровня.
Большинство браузеров поддерживает ряд протоколов, используемых в Интернете:
http - доступ к Web-узлу;
ftp - протокол пересылки файлов;
file - работа с локальными гипертекстовыми файлами;
gopher - поиск файлов;
news - чтение телеконференций Usenet и другие.
Браузер принимает документ, находит в нем теги и показывает документ на экране так, как они того требуют. Например, там, где в тексте вставлена картинка, браузер прочитает адрес, в котором хранится ее файл, обратится по указанному адресу (в любом месте земного шара), загрузит эту картинку, встроит ее в текст и покажет на экране вместе с текстом.
Совокупность огромного числа гипертекстовых электронных документов, хранящихся на серверах WWW, образуют своеобразное гиперпространство документов, между которыми возможно перемещение. Гипертекстовая связь между сотнями миллионов, хранящихся на физических серверах Интернета, является основой существования логического пространства World Wide Web.
На рисунке 10.9 показано окно браузера Microsoft Internet Explorer, на котором выведена главная страница Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники.
Под строкой заголовка находится главное меню программы, обеспечивающее доступ к широкому набору функций, управления обозревателем. Ниже расположены пиктограммы наиболее часто используемых функций главного меню. В строке «Адрес» вводится URL-адрес нужной страницы.
Главная страница сайта университета представляет собой графическое меню. Нужная страница сайта выбирается щелчком мыши на строке заголовка или графической пиктограммы. Если пункт меню активен при наведении на него указателя мыши, форма указателя меняется со стрелки на кисть руки с указательным пальцем, а в строке состояния программы (внизу окна) появляется адрес станицы, которая выбирается в этом пункте меню.

Тема 1.

Типы сетей.

В зависимости от способа организации обработки данных и взаимодействия пользователей, который поддерживается конкретной сетевой операционной системой, выделяют два типа информационных сетей:

Иерархические сети;

Сети клиент/сервер.

В иерархических сетях все задачи, связанные с хранением, обработкой данных, их представлением пользователям, выполняет центральный компьютер. Пользователь взаимодействует с центральным компьютером с помощью терминала. Операциями ввода/вывода информации на экран управляет центральный компьютер.

Достоинства иерархических систем:

Отработанная технология обеспечения сохранности данных;

Надежная система защиты информации и обеспечения секретности.

Недостатки:

Высокая стоимость аппаратного и программного обеспечения, высокие эксплуатационные расходы;

Быстродействие и надежность сети зависят от центрального компьютера.

Модели клиент-сервер - это технология взаимодействия компьютеров в сети, при которой каждый из компьютеров имеет свое назначение и выполняет свою определенную роль. Одни компьютеры в сети владеют и распоряжаются информационно-вычислительными ресурсами (процессоры, файловая система, почтовая служба, служба печати, база данных), другие имеют возможность обращаться к этим службам, пользуясь их услугами.

Компьютер, управляющий тем или иным ресурсом называют сервером этого ресурса, а компьютер, пользующийся им - клиентом .

Каждый конкретный сервер определяется видом того ресурса, которым он владеет. Например, назначением сервера баз данных является обслуживание запросов клиентов, связанных с обработкой данных; файловый сервер, или файл-сервер, распоряжается файловой системой и т.д.

Один из основных принципов технологии клиент-сервер заключается в разделении функций стандартного интерактивного приложения на четыре группы, имеющие различную природу.

Первая группа - это функции ввода и отображения данных.

Вторая группа - объединяет чисто прикладные функции, характерные для данной предметной области (для банковской системы - открытие счета, перевод денег с одного счета на другой и т.д.).

Третья группа - фундаментальные функции хранения и управления информационно-вычислительными ресурсами (базами данных, файловыми системами и т.д.).

Четвертая группа - служебные функции, осуществляющие связь между функциями первых трех групп.

В соответствии с этим в любом приложении выделяются следующие логические компоненты:

Компонент представления (presentation), реализующий функции первой группы;

Прикладной компонент (business application), поддерживающий функции второй группы;

Компонент доступа к информационным ресурсам (resource manager), поддерживающий функции третьей группы, а также вводятся и уточняются соглашения о способах их взаимодействия (протокол взаимодействия).

Различия в реализации технологии клиент-сервер определяются следующими факторами:

Видами и механизмами программного обеспечения, в которые интегрирован каждый из этих компонентов;

Способом распределения логических компонентов между компьютерами в сети;

Механизмами, используемыми для связи компонентов между собой.

Выделяются четыре подхода, реализованные в следующих моделях:

Модель файлового сервера (File Server - FS);

Модель доступа к удаленным данным (Remote Data Access - RDA);

Модель сервера баз данных (Data Base Server - DBS);

Модель сервера приложений (Application Server - AS).

По организации взаимодействия принято выделять два типа систем, использующих метод клиент/сервер:

Равноправная сеть;

Сеть с выделенным сервером.

Равноправная сеть - это сеть, в которой нет единого центра управления взаимодействием рабочих станций, нет единого устройства хранения данных. Операционная система такой сети распределена по всем рабочим станциям, поэтому каждая рабочая станция одновременно может выполнять функции как сервера, так и клиента. Пользователю в такой сети доступны все устройства (принтеры, жесткие диски и т.п.), подключенные к другим рабочим станциям.

Достоинства:

Низкая стоимость (используются все компьютеры, подключенные к сети, и умеренные цены на ПО для работы сети);

Высокая надежность (при выходе из строя одной рабочей станции, доступ прекращается лишь к некоторой части информации).

Недостатки:

Работа сети эффективна только при количестве одновременно работающих станций не более 10;

Трудности организации эффективного управления взаимодействием рабочих станций и обеспечение секретности информации;

Трудности обновления и изменения ПО рабочих станций.

Сеть с выделенным сервером - здесь один из компьютеров выполняет функции хранения данных общего пользования, организации взаимодействия между рабочими станциями, выполнения сервисных услуг - сервер сети. На таком компьютере выполняется операционная система, и все разделяемые устройства (жесткие диски, принтеры, модемы и т.п.) подключаются к нему, выполняет хранение данных, печать заданий, удаленная обработка заданий. Рабочие станции взаимодействуют через сервер, поэтому логическую организацию такой сети можно представить топологией "звезда", где центральное устройство - сервер.

Достоинства:

Выше скорость обработки данных (определяется быстродействием центрального компьютера, и на сервер устанавливается специальная сетевая операционная система, рассчитанная на обработку и выполнение запросов, поступивших одновременно от нескольких пользователей);

Обладает надежной системой защиты информации и обеспечения секретности;

Проще в управлении по сравнению с равноправными.

Недостатки:

Такая сеть дороже из-за отдельного компьютера под сервер;

Менее гибкая по сравнению с равноправной.

Сети с выделенным сервером являются более распространенными. Примеры сетевых операционных систем такого типа: LAN Server, IBM Corp., VINES, Banyan System Inc., NetWare, Novell Inc.

Тема 2.

Методы передачи данных в сетях ЭВМ.

При обмене данными между узлами используются три метода передачи данных:

Симплексная (однонаправленная) передача (телевидение, радио);

Полудуплексная (прием/передача информации осуществляется поочередно);

Дуплексная (двунаправленная), каждая станция одновременно передает и принимает данные.

Для передачи данных в информационных системах наиболее часто применяется последовательная передача. Широко используются следующие методы последовательной передачи:

Асинхронная;

Синхронная.

При асинхронной передаче каждый символ передается отдельной посылкой (рис.1). Стартовые биты предупреждают приемник о начале передачи. Затем передается символ. Для определения достоверности передачи используется бит четности (бит четности = 1, если количество единиц в символе нечетно, и 0 в противном случае. Последний бит "стоп бит" сигнализирует об окончании передачи.

Преимущества:

Несложная отработанная система;

Недорогое (по сравнению с синхронным) интерфейсное оборудование.

Недостатки:

Третья часть пропускной способности теряется на передачу служебных битов (старт/стоповых и бита четности);

Невысокая скорость передачи по сравнению с синхронной;

При множественной ошибке с помощью бита четности невозможно определить достоверность полученной информации.

Асинхронная передача используется в системах, где обмен данными происходит время от времени и не требуется высокая скорость передачи данных. Некоторые системы используют бит четности как символьный бит, а контроль информации выполняется на уровне протоколов обмена данными (Xmodem, Zmodem, MNP).

При использовании синхронного метода данные передаются блоками. Для синхронизации работы приемника и передатчика в начале блока передаются биты синхронизации. Затем передаются данные, код обнаружения ошибки и символ окончания передачи. При синхронной передаче данные могут передаваться и как символы, и как поток битов. В качестве кода обнаружения ошибки обычно используется Циклический Избыточный Код Обнаружения Ошибок (CRC). Он вычисляется по содержимому поля данных и позволяет однозначно определить достоверность принятой информации.

Преимущества:

Высокая эффективность передачи данных;

Высокая скорость передачи данных;

Надежный встроенный механизм обнаружения ошибок.

Недостатки:

Интерфейсное оборудование более сложное и, соответственно, более дорогое.