Информационные технологии

    Основные  ЭВМ – это абонентские ЭВМ (клиенты). Они выполняют все необходимые информационно-вычислительные работы и определяют ресурсы сети.

    Вспомогательные ЭВМ (серверы) служат для преобразования и передачи информации от одной ЭВМ к другой по каналам связи и коммутационным машинам (host – ЭВМ). К качеству и мощности серверов предъявляются повышенные требования, а в роли host- компьютеров могут выступать любые персональные ЭВМ.

    Клиент  – это приложение, посылающее запрос к пользователю. Он отвечает за обработку, вывод информации и передачу запросов серверу. В качестве ЭВМ клиента может быть использован любой компьютер.

    Сервер  – это персональная или виртуальная ЭВМ, выполняющая функции по обслуживанию клиента и распределяющая ресурсы системы: принтеры, базы данных, программы, внешнюю память и др. Сетевой сервер поддерживает выполнение функций сетевой операционной системы. Терминальный сервер обеспечивает  выполнение функций многопользовательской системы. Сервер баз данных обеспечивает обработку запросов к базам данных в многопользовательских системах  и является средством решения сетевых задач, в которых локальные сети используются для совместной обработки данных, а не просто для организации коллективного использования удаленных внешних устройств.

    Нost-компьютер – это ЭВМ, установленная в узлах сети и решающая вопросы коммутации в сети. Коммутационная сеть образуется множеством серверов и host- компьютеров, соединенных физическими каналами связи, которые называются магистральными. В качестве магистральных каналов используются коаксиальные и опто-волокнистые кабели, кабели типа «витая пара».

    По  способу передачи информации вычислительные сети делятся на следующие виды:

• сети коммутации каналов;
• сети коммутации сообщений;
• сети коммутации пакетов;
• интегральные сети.

    Первыми появились сети коммутации каналов. Например, чтобы передать сообщение между клиентами В и Е (Рис.4), образуется прямое соединение, включающее каналы одной из групп: 3, 5, 7; 1, 2, 4, 6; 1, 2, 5, 7; 3, 4, 6. Это соединении должно оставаться неизменным в течении всего сеанса. Легкость такого способа передачи информации влечет за собой и его недостатки: низкий коэффициент использования каналов, высокую стоимость передачи данных, увеличение времени ожидания других клиентов. 

                                                                                                                       
 

                                      

                                      КМ             1                   КМ                

                                                                                                                           

                                         2                            3                                          

                                                       КМ                                                             

                                          4                            5                                                    

                    

                                  КМ                                     КМ                          

                                              6     КМ     7                                                 
 
 
 

Рис.4. Пример сети ЭВМ:

A, B, C, D, E, F – абонентские пункты;

КМ –  коммуникационные машины;

1 – 7 – магистральные каналы 

    При коммутации сообщений информация передается порциями, называемыми сообщениями. Прямое соединение обычно не устанавливается, а передача сообщения начинается после освобождения первого канала и так далее, пока сообщение не дойдет до адресата. Каждым сервером осуществляется прием информации, ее сборка, проверка, маршрутизация и передача сообщения. Недостатки коммутации сообщений:

• низкая скорость передачи данных;
• невозможность проведения диалога между клиентами.

    Основным  достоинством сети этого типа является снижение стоимости передачи информации.

    При коммутации пакетов обмен производится короткими пакетами фиксированной структуры. Пакет – это часть сообщения, удовлетворяющая некоторому стандарту. Малая длина пакетов предотвращает блокировку линии связи, не дает расти очереди в узлах коммутации, обеспечивает быстрое соединение, низкий уровень ошибок, надежность и эффективное использование сети. Однако, при передаче пакета возникает проблема маршрутизации, которая решается программно-аппаратными методами. Наиболее распространенными являются фиксированная маршрутизация и маршрутизация способом кратчайшей очереди.

    Фиксированная маршрутизация  предполагает наличие таблицы маршрутов, в которой закрепляется маршрут от одного клиента к другому, что обеспечивает простоту реализации, но одновременно и неравномерную нагрузку сети.

    Маршрутизация способом кратчайшей очереди использует несколько таблиц, в которых каналы расставлены по приоритетам. Приоритет – это функция, обратная расстоянию до адресата. Передача начинается по первому свободному каналу с высшим приоритетом. При использовании этого метода задержка передачи пакета минимальная.

    В настоящее время разработаны программно-аппаратные средства маршрутизации. Самым простым устройством для соединения однотипных локальных вычислительных сетей является повторитель (repeater), который ретранслирует все принимаемые пакеты из одной ЛВС в другую. Устройство связи, позволяющее соединять ЛВС с одинаковой и разными системами сигналов, называется мостом. Устройство связи, аналогичное мосту (маршрутизатор), выполняет передачу пакетов в соответствии с определенными протоколами, обеспечивает соединение ЛВС на сетевом уровне. Шлюз- это устройство соединения ЛВС с глобальной сетью.

    Сети, обеспечивающие коммутацию каналов, сообщений  и пакетов, называются интегральными. Они объединяют несколько коммутационных сетей. Часть интегральных каналов используется монопольно, т.е. для прямого соединения. Прямые каналы создаются на время проведения сеанса связи между различными коммутационными сетями. По окончанию сеанса прямой канал распадается на независимые магистральные каналы. Интегральная сеть эффективна, если объем информации, передаваемой по прямым каналам, не превышает 10-15%.

    При разработке компьютерных сетей возникает  задача согласования взаимодействия ЭВМ  клиентов, серверов, линий связи  и других устройств. Она решается путем установления определенных правил, называемых протоколами. Реализацию протоколов совместно с реализацией управления серверами называют сетевой ОС.

    Для стандартизации протоколов была создана  Международная организация по стандартизации (МОС) – ISO. Она ввела понятие архитектуры открытых систем, что означает возможность взаимодействия систем по определенным правилам, хотя сами системы могут быть созданы на различных технических средствах.

    Основой архитектуры открытых систем является понятие уровня на ряд подсистем  или уровней, каждый из которых выполняет свои функции. В ISO установлено семь уровней:

1. физический – определяет некоторые физические характеристики канала. Это требования к характеристикам кабелей разъемов (RS, EIA, X.21) и электрическим характеристикам сигнала (например, модель V.22 бис обеспечивает скорость передачи данных 2400 бод). По типу характеристик сети делятся на аналоговые (обычная телефонная сеть) и цифровые, для которых разработан разработанный за рубежом стандарт ISDN;
2. канальный – управляет передачей данных между двумя узлами сети. Он обеспечивает контроль корректности передачи сблокированной информации. Каждый блок снабжается контрольной суммой. В последних разработках этот контроль перемещается в аппаратную среду;
3. сетевой - обеспечивает управление потоком, маршрутизацию, распространяется на соглашения о блокировании данных и адресации;
4. транспортный – отвечает за стандартизацию обмена данными между программами, находящимися на разных ЭВМ сети;
5. сеансовый – определяет правила диалога прикладных программ, рестарта, проверки прав доступа к сетевым ресурсам;;
6. представительный – определяет форматы данных, алфавиты, коды представления специальных и графических символов (ASCII, EBCDIC, ASN.1, X.409).
7. прикладной – определяет уровень услуг. Например, протокол Х.400 связан со стандартизацией электронной почты.

    Стандартизация  распространяется на логический уровень  передаваемой информации. Прежде всего  – это стандарт на форму передаваемых документов. Например, в банковской системе распространен стандарт SWIFT, который определяет расположение и назначение полей документа. Принципиальным моментом при использовании этого и других компьютерных стандартов на документацию  является официальное признание передаваемого по каналам связи документа юридически полноценным.

    В апреле 1989 г. 44-я сессия Европейской экономической комиссии ООН объявила следующее десятилетие периодом широкомасштабного внедрения в международную торговлю универсальной системы электронного обмена данными в управлении, торговле и на транспорте (UN/EDIFACT). С 1 января 1995 г. Европейский союз (ЕС) перешел на обязательное использование EDIFACT при обмене документацией и информацией между госведомствами ЕС, работающими на английском, французском, немецком, испанском языках. С помощью элементов и сегментов стандартных информационных сообщений можно составлять описание любого делового документа, форматировать его электронное отображение и передавать абоненту. Полученное им сообщение разворачивается в обычную форму и может быть распечатано в виде твердой копии документа. Использование этой схемы сокращает издержки обращения в торговле на 30%.

    В России в августе 1994 г. постановлением правительства принято решение  о создании центра эффективной торговли с использованием  международных  стандартов и средств связи, затраты  по которому составляют 1 млн. долларов. Дальнейшее создание региональных центров осуществляется на основе частичных взносов региональных администраций и предпринимателей данного региона, банков, финансирующих внешнеторговые операции.

    Ведущими  организациями по распространению EDIFACT в России являются В/О «ИнформВЭС», Роскоминформ, ЦБ РФ, Государственный томоженный комитет, Ассоциация пользователей электронной передачи информации, Минтранс, РАН и др.

    Каждый  уровень решает свои задачи и обеспечивает сервисом вышестоящий уровень. Правила взаимодействия разных систем одного уровня называются протоколом, правила взаимодействия соседних уровней в одной системе – интерфейсом. Каждый протокол должен быть прозрачным для соседних уровней. Прозрачность – это свойство передачи информации, закодированной любым способом, быть понятным взаимодействующим уровням.

    Вычислительные  сети делятся на следующие типы:

• общественные;
• частные;
• коммерческие.

    По  рекомендации ISO для физического уровня определены следующие классы общественных сетей:

• до 1000 км - средней длины;
• до 10 000 км - длинные;
• до 25 000 км – самые длинные наземные;
• до 80 000 км – магистральные через спутник;
• до 160 000 км – магистральные международные через два спутника.

    Локальные сети делятся на два типа:

• централизованные;
• одноранговые.

    Централизованные компьютерные сети используют файл-сервер. Рабочие станции не контактируют друг с другом. Число пользователей больше десяти.

    В одноранговых компьютерных сетях каждый узел может выступать и как рабочая станция, и как файл-сервер. Рабочие станции могут объединяться и совместно использовать базы данных на файл-сервере. Такие сети недорогие, но число пользователей в них невелико.

    К наиболее распространенным локальным  сетевым операционным системам относятся  следующие:

• UNIX - для создания средних и больших сетей с сотнями пользователей;
• NetWare 3.11 – для создания средних сетей от 20 до 100 пользователей в пределах одного здания;
• VINES – для создания больших распределенных ЛВС;
• LAN Maneger – для средних и больших сетей с числом пользователей от 25 до 200.