Сетевые информационные технологии

Первые вычислительные сети появились в 60х годах. Попытались объединить технологию сбора, хранения и обработки информации на ЭВМ с техникой связи. Первая сеть в США - сеть АRPА. Она объединила около 50 университетов и фирм. Сейчас эта сеть объединяет всю территорию США, часть Европы и Азии. АRPА продемонстрировала высокую эффективность новой технологии.

Примерно в это же время в Европе была создана сеть EIN и Евронет - международные сети. Национальные сети стали появляться позже.

В нашей стране в 80х годах появилась система телеобработки статистической информации, связывающая главный вычислительный центр статистического управления с республиканскими вычислительными центрами.

Сейчас в мире зарегистрировано более 200 сетей (глобальных).

С появлением персональных компьютеров стали разрабатывать и усиленно внедрять локальные вычислительные сети (ЛВС). Они существенно повышают эффективность управления производством, улучшают качество обрабатываемой информации, реализуют безбумажную технологию. Создаются новые информационные технологии в рамках задач ЛВС. Объединяются ЛВС и глобальные сети, что обеспечивает доступ к мировым информационным ресурсам.

Рассмотрим принцип построения сетей. Все ЭВМ, объединенные в сеть, делятся на основные и вспомогательные. Основные ЭВМ - абонентские ЭВМ - клиенты. Они выполняют все информационно-вычислительные работы и определяют ресурсы сети. Вспомогательные ЭВМ - серверы служат для преобразования информации и передачи ее от одной ЭВМ к другой по каналам связи и коммутационным ЭВМ - HOST ЭВМ. Серверы обладают повышенной мощностью. В роли host ЭВМ обычно выступают персональные компьютеры.

Клиент - это Приложение, посылающее запрос к серверу. Клиент отвечает за обработку, вывод информации и передачу запросов. Для клиентов может быть использована любая ЭВМ, удовлетворяющая данного пользователя. Сервер - мощная ЭВМ, распределяющая ресурсы системы, сети: терминалы, базы данных, программы, внешнюю память и т.д. Типы серверов:

• Сетевой сервер - поддерживает выполнение функций сетевой операционной системы.
• Терминальный сервер - обеспечивает выполнение функций многопользовательской системы.
• Сервер баз данных - обеспечивает обработку запросов к базе данных в многопользовательской системах.

Host ЭВМ устанавливается в узлах сети и решает вопросы коммуникации.

Коммуникационная сеть образуется множеством серверов и Host ЭВМ. Они соединены физическими каналами связи, которые называют магистральными.

В качестве магистральных каналов используют коаксиальный и оптоволоконный кабели, а также кабели типа "витая пара".

Вычислительные сети можно подразделить по способу передачи информации:

• сети коммутации каналов
• сети коммутации сообщений
• сети коммутации сообщений
• интегральные сети.

Сети коммутации каналов образуют физическое соединение клиентов на время передачи сообщений.

Для передачи сообщений между В и Е образуется прямое соединение, которое включает каналы одной из возможных групп (3,5,7), (1,2,4,6), (1,2,5,7) и (3,4,6) Выбранное соединение должно оставаться неизменным в течение всего сеанса.

Сразу видны недостатки:

• Низкий коэффициент использования канала.
• Высокая стоимость передачи данных.
• Большое время ожидания.

Сети коммутации сообщений. При этом виде организации сети информация передается порциями, сообщениями. Прямое соединение при этом не устанавливается. Передача сообщений начинается после освобождения первого из имеющихся каналов, потом следующий освободившийся и так до тех пор, пока сообщение не дойдет до адресата. При этом серверы принимают информацию, собирают, проверяют, устанавливают возможный маршрут (осуществляют так называемую маршрутизацию) и передают сообщение целиком по этапу. Недостатки:

• низкая скорость передачи;
• невозможность диалога между клиентами в реальном времени.

Достоинство -  уменьшение цены передачи.

Сети коммутации пакетов. Обмен информацией происходит короткими пакетами фиксированной структуры. Пакет - это часть сообщения, удовлетворяющая некоторому стандарту. Небольшая длина пакета предотвращает блокировку сети, очередь уменьшается в узлах коммутации. Происходит более быстрое соединение, уменьшается уровень ошибок, увеличивается надежность и эффективность сети.

Сети, которые обеспечивают коммутацию каналов,  сообщений и пакетов, называют интегральными. Они объединяют несколько коммутационных сетей. При этом часть каналов используется монопольно, для прямых сообщений. Прямые каналы организуется на время проведения сеанса между отдельными сетями. После окончания сеанса прямой канал распадается на независимые магистральные каналы.

При разработке информационной сетевой технологии одна из главных задач - это согласование ЭВМ клиентов, серверов, линий связи и целого ряда других устройств сети. Согласование производится путем установления целого ряда правил, которые называются протоколами. Осуществления действий по протоколам совместно с осуществлением управления серверами называется сетевой операционной системой. Часть протоколов реализуются аппаратно, часть - программно.

Международная организация по стандартам МОС (ISO) разработала правила взаимосвязи систем, которые могут иметь различные технические средства. MOC ввела понятие "архитектура открытых систем".

Сложная информационная сеть - это информационная система. Система разбивается на подсистемы (метод декомпозиции). Каждая подсистема - или уровень - выполняет только свои, присущие ей функции. МОС установила 7  таких подсистем - уровней.

1 уровень -  физический. Он определяет физические характеристики каналов:

• Характеристики разъемов (RS;X.2I и т.д.)
• Электрические характеристики сигналов: несущие частоты; полосы пропускания.

По типу характеристик сети делятся на аналоговые (телефонные) и цифровые.

2 уровень  - канальный. На этом уровне происходит управление передачей данных межу двумя узлами сети. Здесь же контролируется корректность информации, оформленной в виде блоков. Каждый блок информации имеет контрольную метку. Не только выявляются ошибки, но и корректируются. В современных сетях контроль и коррекция выполняются аппаратными методами.

На этом же уровне производится сжатие информации. Причем используются те же алгоритмы что и в архиваторах ARC и PKZIP. Длина передаваемого блока меняется в зависимости от качества канала.

3 уровень - сетевой. Здесь обеспечивается управление потоком информации, маршрутизация. Здесь же устанавливается соглашения о способах адресации. Например, можно организовать передачу информации с нескольких источников (модемов) по одному каналу.

4 уровень  - транспортный. Он отвечает за стандартизацию обмена данными между программами, которые находятся на разных ЭВМ сети.

5 уровень - сеансовый. Он определяет правила диалога прикладных программ. Он же проверяет права доступа к сетевым ресурсам.

6 уровень - представительный. Он определяет форматы данных, алфавиты, коды, графические символы.

7 уровень - прикладной. Он определяет уровень услуг сети. (Например, только электронная почта, или еще и телекс, или еще и видеотеки).

Семиуровневая модель OSI (Open System Interconnection) - форма описания информационной системы, ее структуры, входящих компонентов, а также правил и процедур взаимодействия элементов системы в процессе работы. Каждый уровень действует (или организован) по своему протоколу.

Ниже приведены примеры протоколов для каждого уровня.