Телекоммуникационные технологии: технические средства, функции, использование и развитие. Представления о технических и программных средствах телекоммуникационных технологий

Информатизация современного общества и тесно связанная с ней информатизация образования характеризуются совершенствованием и массовым распространением информационных и телекоммуникационных технологий. Они широко применяются для передачи информации и обеспечения взаимодействия преподавателя и обучаемого в современной системе образования. Важно понимать, что в связи с этим преподаватель в наше время должен не только обладать знаниями в области информационных и телекоммуникационных технологий, но и быть специалистом по их применению в своей профессиональной деятельности.

Слово «технология» имеет греческие корни и в переводе означает науку, совокупность методов и приемов обработки или переработки сырья, материалов, полуфабрикатов, изделий и преобразования их в предметы потребления. Современное понимание этого слова включает и применение научных и инженерных знаний для решения практической задачи. В таком случае информационными и телекоммуникационными технологиями можно считать такие технологии, которые направлены на обработку и преобразования информации.

Информационные и телекоммуникационные технологии – это обобщающее понятие, описывающее различные методы, способы и алгоритмы сбора, хранения, обработки, представления и передачи информации

В это определение умышленно не включено слово «использование». Использование информационных и телекоммуникационных технологий позволяет говорить о еще одной технологии – технологии использования информационных и телекоммуникационных технологий в образовании, медицине, военном деле и многих других областях деятельности человека, что является частью технологий информатизации. Каждая из этих областей накладывает на технологию информатизации свои ограничения и особенности. В качестве примера можно привести технологию Интернет, рассматриваемую как информационную и телекоммуникационную технологию. При этом технологию использования Интернет в образовании разумно считать не информационной и телекоммуникационной технологией, а технологией информатизации образования.

Важно понимать, что понятие технологии информатизации образования значительно шире, чем только технология использования информационных и телекоммуникационных технологий в сфере образования. Это понятие включает в себя весь комплекс приемов, методов, способов и подходов обеспечивающих достижение целей информатизации образования.

Так, например, к технологиям информатизации образования в полной мере могут быть отнесены приемы создания и оценки качества информационных ресурсов образовательного назначения, методы обучения педагогов эффективному использованию информационных и коммуникационных технологий в своей профессиональной деятельности.

В основе средств информационных и телекоммуникационных технологий, используемых в сфере образования, находится персональный компьютер, оснащенный набором периферийных устройств. Возможности компьютера определяются установленным на нем программным обеспечением. Основными категориями программных средств являются системные программы, прикладные программы и инструментальные средства. К системным программам относятся операционные системы, обеспечивающие взаимодействие компьютера с оборудованием и пользователя с персональным компьютером, а также различные служебные или сервисные программы. К прикладным программам относят программное обеспечение, которое является инструментарием информационных технологий – технологий работы с текстами, графикой, табличными данными и т.д. К инструментальным программам относятся программы, предназначенные для разработки программного обеспечения.

В современных системах образования широкое распространение получили универсальные офисные прикладные программы и средства информационных и телекоммуникационных технологий: текстовые процессоры, электронные таблицы, программы подготовки презентаций, системы управления базами данных, органайзеры, графические пакеты и т.п.

С появлением компьютерных сетей обучаемые и педагоги приобрели новую возможность оперативно получать информацию из любой точки земного шара. Через глобальную телекоммуникационную сеть Интернет возможен мгновенный доступ к мировым информационным ресурсам (электронным библиотекам, базам данных, хранилищам файлов, и т.д.). В самом популярном ресурсе Интернет – всемирной паутине WWW опубликовано несколько миллиардов мультимедийных документов.

В телекоммуникационной сети Интернет доступны и многие другие распространенные сервисы, позволяющие людям общаться и обмениваться необходимой информацией, к числу которых относятся электронная почта, ICQ, списки рассылки, группы новостей, чат. Разработаны специальные программы для общения в реальном режиме времени, позволяющие после установления связи передавать тексты, звуки и изображения. Эти программы позволяют организовать совместную работу удаленных пользователей с программой, запущенной на отдельном компьютере.

С появлением новых алгоритмов сжатия данных доступное для передачи по компьютерной сети качество звука существенно повысилось и стало приближаться к качеству звука в обычных телефонных сетях. Как следствие, весьма активно стала развиваться относительно новая технология – Интернет-телефония. С помощью специального оборудования и программного обеспечения через сеть Интернет можно проводить аудио и видеоконференции.

Для обеспечения эффективного поиска информации в компьютерных сетях применяются технологии поиска информации, цель которых – собирать данные об информационных ресурсах глобальной компьютерной сети и предоставлять пользователям возможность быстрого поиска информации. С помощью поисковых систем можно искать документы всемирной паутины, мультимедийные файлы и программное обеспечение, адресную информацию об организациях и людях.

С помощью сетевых средств информатизации становится возможным широкий доступ к учебно-методической и научной информации, организация оперативной консультационной помощи, моделирование научно-исследовательской деятельности, проведение виртуальных учебных занятий (семинаров, лекций) в реальном режиме времени.

К числу значимых информационных и телекоммуникационных технологий относится видеозапись и телевидение.

Видеопленки и соответствующие средства информатизации позволяют большому количеству обучаемых прослушивать лекции лучших преподавателей. При этом видеокассеты с лекциями могут быть использованы как в специально оборудованных аудиториях, так и в домашних условиях. Очень часто основной учебный материал излагается одновременно (согласованно) в печатных изданиях и на видеокассетах. В качестве примера можно привести ставшее традиционным обучение иностранным языкам, в ходе которого обучаемые часто используют печатные издания совместно с магнитофоном или компьютером, оснащенным соответствующей обучающей программой.

В таком случае очень часто возникает вопрос о целесообразности и необходимости использования различных информационных и телекоммуникационных технологий. Так, например, если в ходе обучения необходима визуальная информация, и ее невозможно предоставить обучаемому в печатном виде, то необходимость видеоматериалов очевидна. Если видеопленка или видеодемонстрация, организованная с помощью компьютера, - всего лишь запись лекции без каких-либо дополнительных специальных иллюстраций, то тогда использование информационной технологии может быть оправданным, но не необходимым.

Телевидение, как одна из наиболее распространенных информационных технологий, играет очень большую роль в жизни людей: практически в каждой семье есть хотя бы один телевизор. Обучающие телепрограммы широко используются по всему миру и являются ярким примером практической информатизации образования. Благодаря телевидению, появляется возможность транслировать лекции для широкой аудитории в целях повышения общего развития данной аудитории без последующего контроля усвоения знаний, а также возможность впоследствии проверять знания при помощи специальных тестов и экзаменов.

К сожалению, данная технология может применяться только для большой аудитории, например, для изучающих иностранные языки или основы каких-либо наук. Трудно использовать национальное или даже городское телевидение для курсов более узкой направленности.

Многие обучающие теле- и радиопрограммы передаются через спутниковое телевидение. Например, международная организация INTELSAT, основанная в 1971 году, позволяет транслировать обучающие программы практически на весь мир, предоставляя для этого все свои 15 спутников. Спутниковые каналы позволяют также организовывать коммуникационные сети ISDN, которые позволяют передавать в цифровом виде одновременно видеоизображение, звук, текст и копии документов.

Мощной технологией, позволяющей хранить и передавать основной объем изучаемого материала, являются образовательные электронные издания, как распространяемые в компьютерных сетях, так и записанные на специальных носителях информации: CD-ROM, DVD и т.д. Индивидуальная и коллективная работа с ними может способствовать более глубокому усвоению и пониманию материала. Эта технология позволяет, при соответствующей доработке, приспособить существующие учебные материалы и средства обучения к индивидуальному пользованию, предоставляет возможности для самообучения и самопроверки полученных знаний.

Благодаря современным информационным и телекоммуникационным технологиям, таким как электронная почта, телеконференции или ICQ общение между участниками образовательного процесса может быть распределено в пространстве и во времени. Так, например, педагоги и обучаемые могут общаться между собой, находясь в разных странах, в удобное для них время. Такой диалог может быть растянут во времени – вопрос может быть задан сегодня, а ответ на него получен через несколько дней. С помощью таких подходов становится возможным обмен информацией (вопросы, советы, дополнительный материал, контрольные задания), что позволяет обучаемым и преподавателям анализировать полученные сообщения и отвечать на них в любое удобное время.

Информационные и телекоммуникационные технологии, используемые в сфере образования, можно классифицировать согласно разным критериям. Так, например, при изучении информатизации образования, в качестве критерия удобно рассматривать цель использования метода, способа или алгоритма воздействия на информацию. В этом случае можно выделить технологии хранения, представления, ввода, выводы, обработки и передачи информации.

Известно много различных информационных и телекоммуникационных технологий. С каждым годом появляются новые средства и технологии, важные с точки зрения информатизации образования. Перечислить и, тем более, изучить их все невозможно. Важно понимать, что при определенных условиях многие из этих технологий способны существенно повлиять на повышение качества подготовки специалистов.

ГОсударственный медицинский университет г.семей

ДЛЯ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ

Специальность : 5В130100 «Общая медицина»

Дисциплина : Информационно – коммуникационные технологий

Кафедра : Современная История Казахстана и ООД

Курс 1

Тема №12.

Составитель: старший преподаватель Aбдуакитова.А.Е

Семей – 2016

Заведующий кафедрой ___________________ Буланова Р.К.

Утверждены на заседании кафедры

Протокол № _____от "____" _________ 201_ г.

Буланова Р.К.

Утверждены на заседании кафедры

Протокол № _____от "____" _________ 201_ г.

Внесены следующие изменения и дополнения (указать номер методической рекомендации)___________________________________________________________

Утверждены на заседании кафедры

Протокол № _____от "____" _________ 201_ г.

Заведующий кафедрой ____________________

Утверждены на заседании кафедры

Протокол № _____от "____" _________ 201_ г.

Заведующий кафедрой ____________________

1. Тема № 12: . «Телекоммуникационные технологии.Сети и телекоммуникации. Типы сетей. Стековые протоколы TCP/IP,OSI. Протокол DHCP. ».

§ 2. Цель: обучения студентов основам компьютерных сетей и телекоммуникаций - обеспечить знание теоретических и практических основ в организации и функционировании компьютерных сетей и телекоммуникаций, умение применять в профессиональной деятельности распределенные данные, прикладные программы и ресурсы сетей.

3. Задачи обучения: научить подключать ПК к сетям, и работать в них;научить использовать аппаратные, программные и информационные ресурсы сетей;научить работать с сетевыми прикладными программами

Студент должен знать:

§ основные тенденции развития методов и технологий компьютерных сетей;

§ механизмы передачи данных по каналам связи;

§ возможные ресурсы ЛВС;

§ теоретических и практических основ в применении компьютерных сетей;

§ сервис сети Іnternet.

Студент должен уметь:

использовать вычислительные системы в профессиональной деятельности;
подключать ПК к сетям, и работать в них;
работать с сетевыми прикладными программами;
создавать и оформлять Web - страницы и Web - сайты.

4. Основные вопросы темы:

1.Телекоммуникационные технологии.

2.Виды сервиса в сети Интернет

3.Компьютерная сеть

4.Сети и телекоммуникации.

5.Типы сетей.

6.Стековые протоколы

9. Протокол DHCP.

10.Классификация ЛВС

5. Методы обучения и преподавания:

Устный опрос, практические задания и тестирование на компьютере

6. Литература:

1. Бройдо В.Л. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации: Учебник для вузов. 2-е изд. - СПб.: Питер, 2006 - 703 с.

2. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы: Учебник для вузов. 4-е изд. / В.Г. Олифер, Н.А. Олифер–СПб. Питер, 2010. – 944 с.

3. Мур М. и др. Телекоммуникации. Руководство для начинающих. / Авторы: Мур М., Притск Т., Риггс К., Сауфвик П. - СПб.: БХВ - Петербург, 2005. - 624 с.

4. Денисова А., Вихарев И., Белов А., Наумов Г. Интернет. Самоучитель. 2-е изд. – СПб. Питер. 2004.– 368 с.

5. ХестерН. Frontpage 2002 для Windows: Пер. С англ. - М.: ДМК Пресс, 2002. – 448с.

6. Гурвиц Г. MicrosoftAccess 2010. Разработка приложений на реальном примере. СПб.: БХВ-СПб, 2010 – 469 с.

7. Сеннов А. Access 2010. СПб.: Питер, 2010 – 288 с.

8. www.iaap-hq.org

Телекоммуникационные технологии

Понятие телекоммуникационных технологий. Основные определения

Слово технология произошло от греческих слов τέχνη, что значит искусство, хитрость и λόγος - наука, учение.

Технология - это совокупность производственных методов и процессов в определённой отрасли производства, а также научное описание способов производства.

Прежде всего, технология означает процесс преобразования чего-либо, направленный на достижение поставленной цели. В сфере материального производства, например, технология представляет собой процесс преобразования сырья и материалов с целью получения готового продукта, удовлетворяющего потребностям человека. При этом технология изменяет качество материала.

Для информационных технологий характерной особенностью является то, что первоначальным «сырьём» и конечной «продукцией» в них является информация. Действительно, информация является одним из важнейших ресурсов общества, наряду с природными и материальными ресурсами, поэтому процессы преобразования информации можно назвать технологией, в основе которой лежит изменение качества информации. Информационная технология отличается от производственной технологии и тем, что в информационной технологии есть элементы интеллектуальной обработки информации.Информационные и коммуникационные технологии - это совокупность методов, устройств и производственных процессов, используемых обществом для сбора, хранения, обработки и распространения информации.Понятие «коммуникация» произошло от латинского слова communicatio - сообщение, передача, связь.

Коммуникация - процесс, путь и средства передачи объекта, информации с одного места на другое.

Информационные технологии находятся в постоянном развитии и совершенствовании и возникли они задолго до появления компьютеров. Термин «телекоммуникации» тоже не новый (от латинского tele - «вдаль», «далеко»), означавший некоторое время назад просто обмен информацией на расстоянии. В настоящее время определение выглядит по-другому.

Телекоммуникация - дальняя, дистанционная связь и дистанционная передача всех форминформации, включая данные, голос, видео и т.п., между компьютерами по линиям связиразличных видов.

Сегодня понятие телекоммуникации стало ещё более широким. В этом легко убедиться, набрав слово «телекоммуникации» в любой поисковой программе. Скорее всего, вы увидите такие словосочетания, как «мобильные телекоммуникации», «в области телекоммуникаций, сетевого оборудования и средств связи», «выставка систем связи и средств телекоммуникаций, компьютеров и оргтехники», «менеджер по продажам услуг телекоммуникации» и т.п. На разных этапах развития общества появлялись новые технические средства, разрабатывались новые методы организации данных, их передачи, хранения, обработки. Вот примеры распространённых в разное время технических средств коммуникации (или телекоммуникации): телеграф, телекс, телефон.

Во второй половине прошлого века появились так называемые новые информационные технологии, переход к которым стал возможен только благодаря появлению новых средств - массовомуиспользованию вычислительной техники, компьютерных сетей, спутников связи и пр.

Сетевые ресурсы бывают трёх типов:1. аппаратные;2. информационные;3. программные.Телекоммуникационная вычислительная сеть - это сеть обмена и распределенной обработки информации; средства передачи и обработки информации ориентированы в ней на коллективноеиспользование общесетевых ресурсов - аппаратных, информационных, программных.С появлением телекоммуникационных сетей удалось разрешить две очень важные проблемы:

1. обеспечение в принципе неограниченного доступа к ресурсам сети пользователей независимо от их территориального расположения;

2. возможность оперативного перемещения больших массивов информации на любые расстояния, позволяющая своевременно получать данные для принятия тех или иных решений. Для телекоммуникационных сетей принципиальное значение имеют следующие обстоятельства:

 компьютеры, находящиеся в составе разных сетей, связываются между собой автоматически (в этом заключается сущность протекающих в сети процессов);

 каждый компьютер сети должен быть приспособлен как для работы в автономном режиме под управлением своей операционной системы (ОС), так и для работы в качестве составного звена сети;

 каналы связи могут быть разнообразными - от телефонных до оптоволоконных и спутниковых.

Телекоммуникации - это передача и прием любой информации (звука, изображения, данных, текста) на большие расстояния по различным электромагнитным системам (кабельным и оптоволоконным каналам, радиоканалам и другим, проводным и беспроводным каналам связи).

Телекоммуникационные сети представляют собой комплекс аппаратных и программных средств, обеспечивающих передачу информационных сообщений между абонентами.

К традиционным телекоммуникационным сетям относятся:

v Компьютерные сети (для передачи данных).
v Телефонные сети (передача голосовой информации).
v Радиосети (передача голосовой информации - широковещательные услуги).
v Телевизионные сети (передача голоса и изображения - широковещательные услуги).

На разных этапах развития общества применялись новые методы, средства и технологии передачи информации в телекоммуникационных системах.

В историческом развитии сетей и услуг связи можно выделить четыре основных этапа:

v PSTN
v IDN
v ISDN

Каждый этап имеет свою логику развития, взаимосвязь с предыдущими и последующими этапами. Кроме того, каждый этап зависит от уровня развития экономики и национальных особенностей отдельного государства.

1)Первый этап - построение телефонной сети общего пользования PSTN (Public Switched Telephone Network). В течение длительного времени каждое государство создавало свою национальную аналоговую телефонную сеть общего пользования (ТфОП). ТфОП-это сеть, представляющая собой совокупность устройств и сооружений, обеспечивающих телефонную связь на некоторой территории для доступа к которой используются обычные проводные телефонные аппараты. Телефонная связь предоставлялась населению, учреждениям, предприятиям и отождествлялась с единственной услугой - передачей речевых сообщений. В дальнейшем по телефонным сетям с помощью модемов стала осуществляться передача данных. Тем не менее, даже в настоящее время телефон остается основной услугой связи, принося эксплуатационным организациям более 80% доходов. Различают следующие виды телефонных сетей общего пользования (ТфОП): городские, сельские, зоновые и междугородные.

Структура ТфОП учитывает административно-территориальное деление страны. В соответствии с этим ТфОП объединяет местные и внутризоновые телефонные сети, а также междугородную телефонную сеть.

Коммутационным центром зоновой телефонной сети является автоматическая междугородная телефонная станция (АМТС), с которой непосредственно или через специальные узлы связаны все автоматические телефонные станции (АТС) городских телефонных сетей и центральные станции сельских телефонных сетей.

На рисунке 1 показана упрощенная схема построения ТфОП. Элементы междугородной телефонной сети на схеме выделены жирными линиями.

телекоммуникационный сеть связь канал

Рисунок 1 - Схема построения ТфОП.

2)Второй этап - цифровизация телефонной сети. Для повышения качества услуг связи, увеличения их числа, повышения автоматизации управления и технологичности оборудования, промышленно развитые страны в начале 70-х годов начали работы по цифровизации первичных и вторичных сетей связи. Были созданы интегральные цифровые сети IDN (Integrated Digital Network), предоставляющие также в основном услуги телефонной связи на базе цифровых систем коммутации и передачи. В настоящее время во многих странах цифровизация телефонных сетей практически закончилась. Слово "интегрированная" в IDN подразумевает интеграцию коммутации и передачи данных. IDN рассматривается в контексте телефонной сети и воплощает такую цель, как тотальный перевод телефонной технологии на цифровые методы.
3)Третий этап - интеграция услуг. Цифровизация сетей связи позволила не только повысить качество услуг, но и перейти к увеличению их числа на основе интеграции. Так появилась концепция цифровой сети с интеграцией служб ISDN (Integrated Service Digital Network). Название сети ISDN относится к набору цифровых услуг, которые становятся доступными для конечных пользователей. ISDN предполагает оцифровывание телефонной сети для того, чтобы голос, информация, текст, графические изображения, музыка, видеосигналы и другие материальные источники могли быть переданы коанечныму пользователю по имеющимся телефонным проводам и получены им из одного терминала конечного пользователя. Пользователю этой сети предоставляется базовый доступ (2B+D), по которому информация передается по трем цифровым каналам: два канала В со скоростью передачи 64 Кбит/с и канал D со скоростью 16 Кбит/с. Каналы В используются для передачи речевых сообщений и данных, канал D - для сигнализации и для передачи данных в режиме пакетной коммутации. Для пользователя с большими потребностями может быть предоставлен первичный доступ, содержащий (30B+D) каналов. Концепция ISDN существует около 20 лет, но широкого распространения в мире не получила по нескольким причинам. Во-первых, оборудование ISDN достаточно дорого, чтобы стать массовым; во-вторых, пользователь постоянно оплачивает три цифровых канала; в-третьих, перечень услуг ISDN превышает потребности массового пользователя. Именно поэтому интеграция услуг начинает заменяться концепцией интеллектуальной сети.
4)Четвертый этап - интеллектуальная сеть IN (Intelligent Network). Эта сеть предназначена для быстрого, эффективного и экономичного представления информационных услуг массовому пользователю. Необходимая услуга предоставляется пользователю тогда, когда она ему требуется и в тот момент времени, когда она ему нужна. Соответственно и платить он будет за предоставленную услугу в течение этого интервала времени. Таким образом, быстрота и эффективность предоставления услуги позволяют обеспечить и ее экономичность, так как пользователь будет использовать канал связи значительно меньшее время, что позволит ему уменьшить затраты. В этом заключается принципиальное отличие интеллектуальной сети от предшествующих сетей - в гибкости и экономичности предоставления услуг.

В свою очередь, уменьшение затрат индивидуального пользователя на новые услуги должно увеличить спрос на них, т.е. привести к увеличению прибыли поставщиков услуг. Соответственно расширение спроса на услуги приведет к увеличению поставок необходимого оборудования, т.е. к увеличению прибыли поставщиков оборудования. Таким образом, гибкость предоставления услуг в интеллектуальной сети приводит к объединению экономических интересов трех сторон: пользователей, поставщиков услуг и поставщиков оборудования.

§ 1. К ОМПОНЕНТЫ И ТИПЫ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ

Телекоммуникационные технологии - это передача информации с использованием электронных видов связи. В настоящее время они основываются на компьютерных технологиях. Развитие телекоммуникаций идет в трех основных направлениях: промышленном, технологическом и прикладном.

Промышленное направление связано с тем, что крупные телекоммуникационные компании непосредственно предлагают свои услуги по обеспечению удаленного телефонного сервиса, коммуникационных спутников и другого спектра услуг связи.

Технологическое направление связано с научной разработкой новых технологий, которые быстро внедряются уже в рамках промышленного направления, т. е. производителями телекоммуникационных услуг. Так, ранее связь базировалась на аналоговой волновой системе передачи звука. Сейчас системы передачи информации превращаются в цифровые. Цифровая технология позволила в одном цикле связи передавать числовые данные, звук, изображения и текст. Другой технологической тенденцией является переход на оптоволоконные линии и спутниковые каналы связи. Оптоволоконная передача импульсов генерированного лазером света сокращает размеры оборудования, облегчает его установку, ускоряет поток данных и защищает от электрических помех. Для высокоскоростной пересылки большого объема данных на большие расстояния применяется спутниковая связь.

Прикладные направления применения телекоммуникационных технологий создают новые возможности для различных сфер человеческой деятельности. Так, телекоммуникационные технологии играют важную роль в экономических информационных системах: в поддержке текущих операций, управлении, решении стратегических задач крупных и мелких компаний.

Телекоммуникационная сеть - это набор устройств, с помощью которых отправитель передает сообщение получателю по каналу, используя при этом цепочку взаимосвязанных средств: терминалы, телекоммуникационные процессоры, телекоммуникационные каналы, узлы, программное обеспечение (рис. 4.1).





Терминал	Телекоммуни-		Телекоммуни-	Компьютер
	кационный		кационный	программы
		процессор		управления

Рис. 4.1. Компоненты телекоммуникационной сети

Терминал - это устройство ввода-вывода, используемое в телекоммуникационной сети - компьютеры, телефоны, офисное оборудование.

Телекоммуникационные процессоры поддерживают передачу и получение данных между терминалами и компьютерами. К ним относятся модемы, мультиплексоры, маршрутизаторы, специальные промежуточные процессоры, выполняющие функции управления, контроля и поддержки передачи информации. Они преобразуют данные из цифровой формы в аналоговую и обратно, кодируют и декодируют данные, контролируют правильность и производительность коммуникационного потока.

Телекоммуникационные каналы - средства связи (провода, коаксиальные кабели, оптоволоконные кабели, микроволновые системы и системы спутниковой связи) для соединения других компонентов телекоммуникационной сети.

Узлы телекоммуникационной сети - устройства, через которые передаются и принимаются данные. В большинстве случаев в качестве узлов в телекоммуникационной сети используются компьютеры, поэтому их часто называют компьютерными сетями.

Программное обеспечение, управляющее телекоммуникациями, находится на главных компьютерах, на компьютерах, контролирующих связи, и на компьютерах конечных пользователей. Оно

контролирует ввод-вывод и управляет функциями телекоммуникационной сети.

Назначение всех видов компьютерных сетей определяется двумя функциями:

обеспечение совместного использования аппаратных и программных ресурсов сети;

обеспечение совместного доступа к ресурсам данных.

В общем случае, для создания компьютерных сетей необходимо специальное аппаратное обеспечение (сетевое оборудование) и специальное программное обеспечение (сетевые программные средства). В соответствии с используемыми протоколами компьютерные сети принято разделять на локальные (LAN - Local Area Network) и глобальные (WAN - Wide Area Network).

Принципы соединения компьютеров в сеть:

компьютеры должны бытьсоединены спомощью линий связи;

для подключения линий связи к компьютерам используются специальные электронные устройства;

на каждом компьютере устанавливаются программы для совместной работы в сети.

По территориальному признаку компьютерные сети подразделяют на локальные, территориальные (региональные) и глобальные сети.

Локальные сети соединяют средства обработки информации в физически ограниченных областях (предприятие, офис, аудитория

и др.). Они могут включать в себя мощный микрокомпьютер (файлсервер или сетевой сервер) с накопителями большого объема, который программно обеспечивает управление сетью. Сервер поставляет копии общих файлов данных и программ на другие компьютеры в сети. Локальные сети могут подключаться к глобальным сетям с помощью коммуникационных процессоров.

Локальная сеть - это два или более компьютеров, соединенных кабелем таким образом, чтобы они могли обмениваться информацией. Чтобы наладить локальную сеть в офисе, в каждый компьютер следует установить специальную плату - сетевой адаптер, к которому подключается кабель, связывающий все машины.

Территориальная (региональная) компьютерная сеть охватывает компьютерные сети некоторой территории, например города, области и т. п.

Глобальная вычислительная сеть служат для объединения разрозненных сетей, расположенных на большой территории так, чтобы пользователи и компьютеры, где бы они ни находились, могли взаимодействовать со всеми остальными участниками глобальной сети. Примером такой сети является Интернет. Они могут объединять как отдельные компьютеры, так и отдельные локальные сети, в том числе и использующие различные протоколы.

Каналы глобальных сетей могут принадлежать организации или предоставляться ей другими компаниями, организующими передачу данных разными вариантами. Например, возможны:

связь по коммутируемым телефонным линиям;

подключение к глобальному телефонному сервису по некоммутируемым линиям;

использование услуг спутниковой связи.

Сеть реализует концепцию разделения файлов, разделения ресурсов и разделения программ. Это важнейшие факторы эффективности сетей. Разделение файлов позволяет: передать свой файл по сетевому кабелю прямо на компьютер другого сотрудника или отправить файл по сетевому кабелю на промежуточный пункт, откуда файл может быть вызван в любое время. Разделение ресурсов позволяет, например, каждому использовать единственный в сети лазерный принтер (разделенный ресурс), подключенный к одному компьютеру. Для обеспечения совместного использования файлов, жесткий диск также должен быть общим, то есть установлен как разделенный ресурс. Общий диск может устанавливаться на одном из компьютеров сети. Разделение программ означает хранение на общем диске одной копии программы, доступной для всех пользователей.

Сервер представляет собой более мощный сетевой компьютер с жестким диском, принтером или другими ресурсами, которыми могут пользоваться другие компьютеры сети. Рабочая станция - это любой сетевой компьютер, более дешевый и маломощный, не

являющийся сервером. Таким образом, компьютер в сети может быть либо сервером, либо рабочей станцией. В современных сетях сетевой компьютер может работать и как рабочая станция, и как сервер одновременно.

Совокупность приемов разделения и ограничения прав участников компьютерной сети называется политикой сети. Управление сетевыми политиками (их может быть несколько в одной сети) называется администрированием сети. Лицо, управляющее организацией работы участников локальной компьютерной сети, называется системным администратором.

При подключении локальной сети к глобальной важную роль играет понятие сетевой безопасности. В частности, должен быть ограничен доступ в локальную сеть для посторонних лиц извне, а также ограничен выход за пределы локальной сети для сотрудников, не имеющих соответствующих прав. Для обеспечения сетевой безопасности между локальной и глобальной сетью устанавливают так называемые брандмауэры. Брандмауэром может быть специальный компьютер или компьютерная программа, препятствующая несанкционированному перемещению данных между сетями.

Как уже было сказано выше, примером глобальной сети является Интернет. В дословном переводе на русский язык Интернет - это межсеть, то есть в узком смысле слова Интернет - это объединение сетей. Однако в последние годы у этого слова появился и более широкий смысл - Всемирная компьютерная сеть. Интернет можно рассматривать в физическом смысле как несколько миллионов компьютеров, связанных друг с другом всевозможными линиями связи, однако такой «физический» взгляд на Интернет слишком узок. Лучше рассматривать Интернет как некое информационное пространство.

Интернет является глобальной сетью, объединяющей множество компьютеров, соединенных для совместного использования ресурсов и обмена информацией. Пользователи сети для соединения с сервером применяют телефонные линии, выделенные каналы, радио и спутниковую связь. Для связывания сетей между собой

По мере эволюции вычислительных систем сформировались следующие разновидности архитектуры компьютерных сетей:

одноранговая архитектура;

классическая архитектура «клиент-сервер»;

Архитектура «клиент-сервер» на основе Web-технологии. При одноранговой архитектуре (рис. 5.12) все ресурсы вычислительной системы, включая информацию, сконцентрированы в центральной ЭВМ, называемой еще мэйнфреймом (main frame - центральный блок ЭВМ). В качестве основных средств доступа к информационным ресурсам использовались однотипные алфавитно-цифровые терминалы, соединяемые с центральной ЭВМ кабелем. При этом не требовалось никаких специальных действий со стороны пользователя по настройке и конфигурированию программного обеспечения.

Явные недостатки, свойственные одноранговой архитектуре и развитие инструментальных средств привели к появлению вычислительных систем с архитектурой «клиент-сервер». Особенность данного класса систем состоит в децентрализации архитектуры автономных вычислительных систем и их объединении в глобальные компьютерные сети . Создание данного класса систем связано с появлением персональных компьютеров, взявших

на себя часть функций центральных ЭВМ. В результате появилась возможность создания глобальных и локальных вычислительных сетей, объединяющих персональные компьютеры (клиенты или рабочие станции), использующие ресурсы, и компьютеры (серверы), предоставляющие те или иные ресурсы для общего использования. На рис. 5.13 представлена типовая архитектура «клиент-сервер», однако различают несколько моделей, отличающихся распределением компонентов программного обеспечения между компьютерами сети.

Любое программное приложение можно представить в виде структуры из трех компонентов:

Компонент представления, реализующий интерфейс с пользователем;

Прикладной компонент, обеспечивающий выполнение прикладных функций;

Компонент доступа к информационным ресурсам, или менеджер ресурсов, выполняющий накопление информации и управление данными.

На основе распределения перечисленных компонентов между рабочей станцией и сервером сети выделяют следующие модели архитектуры «клиент-сервер»:

Модель доступа к удаленным данным;

Модель сервера управления данными;

Модель комплексного сервера;

Трехзвенная архитектура «клиент-сервер».

Модель доступа к удаленным данным (рис. 5.14), при которой на сервере расположены только данные, имеет следующие особенности:

Невысокая производительность, так как вся информация обрабатывается на рабочих станциях;

Снижение общей скорости обмена при передаче больших объемов информации для обработки с сервера на рабочие станции.

При использовании модели сервера управления данными (рис. 5.15) кроме самой информации на сервере располагается менеджер информационных ресурсов (например, система управления базами данных). Компонент представления и прикладной компонент совмещены и выполняются на компьютере-клиенте, который поддерживает как функции ввода и отображения данных, так и чисто прикладные функции. Доступ к информационным ресурсам обеспечивается либо операторами специального языка (например, SQL в случае использования базы данных), либо вызовами функций специализированных программных библиотек. Запросы к информационным ресурсам направляются по сети менеджеру ресурсов (например, серверу базы данных), который обрабатывает запросы и возвращает клиенту блоки данных. Наиболее существенные особенности данной модели:

Уменьшение объемов информации, передаваемых по сети, так как выборка необходимых информационных элементов осуществляется на сервере, а не на рабочих станциях;

Унификация и широкий выбор средств создания приложений;

Отсутствие четкого разграничения между компонентом представления и прикладным компонентом, что затрудняет совершенствование вычислительной системы.

Модель сервера управления данными целесообразно использовать в случае обработки умеренных, не увеличивающихся со временем объемов информации. При этом сложность прикладного компонента должна быть невысокой.

Модель комплексного сервера (рис. 5.16) строится в предположении, что процесс, выполняемый на компьютере-клиенте, ограничивается функциями представления, а собственно прикладные функции и функции доступа к данным выполняются сервером.

Преимущества модели комплексного сервера:

Высокая производительность;

Централизованное администрирование;

Экономия ресурсов сети.

Модель комплексного сервера является оптимальной для крупных сетей, ориентированных на обработку больших и увеличивающихся со временем объемов информации.

Архитектура «клиент-сервер», при которой прикладной компонент расположен на рабочей станции вместе с компонентом представления (модели доступа к удаленным данным и сервера управления данными) или на сервере вместе с менеджером ресурсов и данными (модель комплексного сервера), называют двухзвенной архитектурой.

При существенном усложнении и увеличении ресурсоемкости прикладного компонента для него может быть выделен отдельный сервер, называемый сервером приложений. В этом случае говорят о трезвенной архитектуре «клиент-сервер» (рис. 5. 17). Первое звено - компьютер-клиент, второе - сервер приложений, третье - сервер управления данными. В рамках сервера приложений могут быть реализованы несколько прикладных функций, каждая из которых оформляется как отдельная служба, предоставляющая некоторые услуги всем программам. Серверов приложения может быть несколько, каждый из них ориентирован на предоставление некоторого набора услуг.

Наиболее ярко современные тенденции телекоммуникационных технологий проявились в Интернете. Архитектура «клиент-сервер», основанная на Web-технологии Представлена на рис. 5. 18.

В соответствии с Web-технологией на сервере размещаются так называемые Web-документы, которые визуализируются и интерпретируются программой навигации (Web-навигатор, Web-броузер), функционирующей на рабочей станции. Логически Web-документ представляет собой гипермедийный документ, объединяющий ссылками различные Web-страницы. В отличие от бумажной Web-страница может быть связана с компьютерными программами и содержать ссылки на другие объекты. В Web-технологии существует система гиперссылок, включающая ссылки на следующие объекты:

125

Другую часть Web-документа;

Другой Web-документ или документ другого формата (например, документ Word или Excel), размещаемый на любом компьютере сети;

Мультимедийный объект (рисунок, звук, видео);

Программу, которая при переходе на нее по ссылке, будет передана с сервера на рабочую станцию для интерпретации или запуска на выполнение навигатором;

Любой другой сервис - электронную почту, копирование файлов с другого компьютера сети, поиск информации и т.д.

Передачу с сервера на рабочую станцию документов и других объектов по запросам, поступающим от навигатора, обеспечивает функционирующая на сервере программа, называемая Web-сервером. Когда Web-навигатору необходимо получить документы или другие объекты от Web-сервера, он отправляет серверу соответствующий запрос. При достаточных правах доступа между сервером и навигатором устанавливается логическое соединение. Далее сервер обрабатывает запрос, передает Web-навигатору результаты обработки и разрывает установленное соединение. Таким образом, Web-сервер выступает в качестве информационного концентратора, который доставляет информацию из разных источников, а потом в однородном виде предоставляет ее пользователю.

Дальнейшим развитием Интернета явилась Интернет-технология, рассмотренная в подразд. 6.1.

Интернет - бурно разросшаяся совокупность компьютерных сетей, опутывающих земной шар, связывающих правительственные, военные, образовательные и коммерческие институты, а также отдельных граждан.

Как и многие другие великие идеи, «сеть сетей» возникла из проекта, который предназначался совершенно для других целей: из сети ARPAnet, разработанной и созданной в 1969 г. по заказу Агентства передовых исследовательских проектов (ARPA - Advanced Research Project Agency) Министерства обороны США. ARPAnet была сетью, объединяющей учебные заведения, военных и военных подрядчиков; она была создана для помощи исследователям в обмене информацией, а также (что было одной из главных целей) для изучения проблемы поддерживания связи в случае ядерного нападения.

В модели ARPAnet между компьютером-источником и компьютером-адресатом всегда существует связь. Сама сеть считается ненадежной; любой ее отрезок может в любой момент исчезнуть (по-

еле бомбежки или в результате неисправности кабеля). Сеть была построена так, чтобы потребность в информации от компьютеров-клиентов была минимальной. Для пересылки сообщения по сети компьютер должен был просто помещать данные в конверт, называемый «пакетом межсетевого протокола» (IP, Internet Protocol), правильно «адресовать» такие пакеты. Взаимодействующие между собой компьютеры (а не только сама сеть) также несли ответственность за обеспечение передачи данных. Основополагающий принцип заключался в том, что каждый компьютер в сети мог общаться в качестве узла с любым другим компьютером с широким выбором компьютерных услуг, ресурсов, информации. Комплекс сетевых соглашений и общедоступных инструментов «сети сетей» разработан с целью создания одной большой сети, в которой компьютеры, соединенные воедино, взаимодействуют, имея множество различных программных и аппаратных платформ.

В настоящее время направление развития Интернета в основном определяет «Общество Internet», или ISOC (Internet Society). ISOC - это организация на общественных началах, целью которой является содействие глобальному информационному обмену через Интернет. Она назначает совет старейшин IAB (Internet Architecture Board), который отвечает за техническое руководство и ориентацию Интернета (в основном это стандартизация и адресация в Интернете). Пользователи Интернета выражают свои мнения на заседаниях инженерной комиссии IETF (Internet Engineering Task Force). IETF - еще один общественный орган, он собирается регулярно для обсуждения текущих технических и организационных проблем Интернета.

Финансовая основа Интернета заключается в том, что каждый платит за свою часть. Представители отдельных сетей собираются и решают, как соединяться и как финансировать эти взаимные соединения. Учебное заведение или коммерческое объединение платит за подключение к региональной сети, которая, в свою очередь, платит за доступ к Интернету поставщику на уровне государства. Таким образом, каждое подключение к Интернету кем-то оплачивается.

на предыдущую просмотренную, поставить закладку. В этом заключается основное преимущество WWW. Пользователя не интересует, как организовано и где находится огромное структурированное хранилище данных. Графическое представление подключения различных серверов представляет собой сложную невидимую электронную паутину.

Серверы Web - специальные компьютеры, осуществляющие хранение страниц с информацией и обработку запросов от других машин. Пользователь, попадая на какой-нибудь сервер Web, получает страницу с данными. На компьютере пользователя специальная программа (броузер) преобразует полученный документ в удобный для просмотра и чтения вид, отображаемый на экране. Серверы Web устанавливаются, как правило, в фирмах и организациях, желающих распространить свою информацию среди многих пользователей, и отличаются специфичностью информации. Организация и сопровождение собственного сервера требует значительных затрат. Поэтому в WWW встречаются «разделяемые» (shared) серверы, на которых публикуют свои данные различные пользователи и организации. Это самый дешевый способ опубликования своей информации для обозрения. Такие серверы зачастую представляют своеобразные информационные свалки.

Серверы FTP представляют собой хранилища различных файлов и программ в виде архивов. На этих серверах может находиться как полезная информация (дешевые условно бесплатные утилиты, программы, картинки), так и информация сомнительного характера, например порнографическая.

Электронная почта является неотъемлемой частью Интернета и одной из самых полезных вещей. С ее помощью можно посылать и получать любую корреспонденцию (письма, статьи, деловые бумаги и др.). Время пересылки зависит от объема, обычно занимает минуты, иногда часы. Каждый абонент электронной почты имеет свой уникальный адрес. Надо отметить, что подключение к электронной почте может быть организовано и без подключения к Интернету. Необходимый интерфейс пользователя реализуется с помощью браузера, который, получив от него запрос с Интернет-адресом, преобразовывает его в электронный формат и посылает на определенный сервер. В случае корректности запроса, он достигает WEB-сервера, и последний посылает пользователю в ответ информацию, хранящуюся по заданному адресу. Браузер, получив информацию, делает ее читабельной и отображает на экране. Современные браузеры имеют также встроенную программу для электронной почты.

Среди наиболее распространенных браузеров необходимо выделить Microsoft Internet Explorer и Netscape Navigator.

Подсоединение к Интернету для каждого конкретного пользователя может быть реализовано различными способами: от полного подсоединения по локальной вычислительной сети (ЛВС) до доступа к другому компьютеру для работы с разделением и использованием программного пакета эмуляции терминала.

Фактически выход в Интернет может быть реализован несколькими видами подключений:

доступ по выделенному каналу;

доступ по ISDN (Integrated Services Digital Network - цифровая сеть с интегрированными услугами);

доступ по коммутируемым линиям;

с использованием протоколов SLIP и РРР.

Корпорациям и большим организациям лучше всего использовать доступ по выделенному каналу. В этом случае возможно наиболее полно использовать все средства Интернета. Поставщик сетевых услуг при этом сдает в аренду выделенную телефонную линию с указанной скоростью передачи и устанавливает специальный компьютер-маршрутизатор для приема и передачи сообщений от телекоммуникационного узла организации. Это дорогостоящее подключение. Однако, установив такое соединение, каждый компьютер ЛВС-организации является полноценным членом Интернета и может выполнять любую сетевую функцию.

ISDN - это использование цифровой телефонной линии, соединяющей домашний компьютер или офис с коммутатором телефонной компании. Преимущество ISDN - в возможности доступа с очень высокими скоростями при относительно низкой стоимости. При этом по Интернету предоставляется такой же сервис, как и по коммутируемым линиям. Услуги телефонных компаний, предоставляющих сервис ISDN, доступны не на всей территории России.

Наиболее простои и дешевый способ получения доступа к сети (Dial - up Access) осуществляется по коммутируемым линиям. В этом случае пользователь приобретает права доступа к компьютеру, который подсоединен к Интернету (хост-компьютеру или узлу Интернета). Войдя по телефонной линии (при этом используется модем и программное обеспечение для работы в коммутируемом режиме) с помощью эмулятора терминала в удаленную систему, необходимо в ней зарегистрироваться и далее уже можно пользоваться всеми ресурсами Интернета, предоставленными удаленной системе. Пользователь в таком режиме арендует дисковое пространство и вычислительные ресурсы удаленной системы. Если требуется сохранить важное сообщение электронной почты или другие данные, то это можно сделать в удаленной системе, но не на диске пользовательского компьютера: сначала нужно записать файл на диск удаленной системы, а затем с помощью программы передачи данных перенести этот файл на свой компьютер. При таком доступе пользователь не может работать с прикладными программами, для которых нужен графический дисплей, так как в такой конфигурации с компьютера, подсоединенного к Интернету, нет возможности передать графическую информацию на компьютер пользователя.

При дополнительных финансовых затратах и в коммутируемом режиме можно получить полный доступ к Интернету. Это достигается применением протоколов SLIP и РРР. Один называется «межсетевой протокол последовательного канала» (Serial Line Internet Protocol - SLIP), а другой - «протокол точка - точка» (Point-to-Point Protocol - РРР). Одно из главных достоинств SLIP и РРР состоит в том, что они обеспечивают полноценное соединение с Интерне-том. Пользовательский компьютер не использует какую-то систему как «точку доступа», а непосредственно подключается к Интернету. Но для подключения средних и больших сетей к Интернету эти протоколы не подходят, поскольку их быстродействия недостаточно для одновременной связи со многими пользователями.

Современные сети создаются по многоуровневому принципу. Передача сообщений в виде последовательности двоичных сигналов начинается на уровне линий связи и аппаратуры, причем линий связи не всегда высокого качества. Затем добавляется уровень базового программного обеспечения, управляющего работой аппаратуры. Следующий уровень программного обеспечения позволяет наделить базовые программные средства дополнительными необходимыми возможностями. Расширение необходимых функциональных возможностей сети путем добавления уровня за уровнем при-

водит к тому, что пользователь в конце концов получает по-настоящему дружественный и полезный инструментарий.

Моделью Интернета можно считать почтовое ведомство, представляющее собой сеть с коммутацией пакетов. Там корреспонденция конкретного пользователя смешивается с другими письмами, отправляется в ближайшее почтовое отделение, где сортируется и направляется в другие почтовые отделения до тех пор пока не достигнет адресата.

Для передачи данных в Интернете используются интернет-про-токол (IP) и протокол управления передачей (TCP).

С помощью интернет-протокола (IP) обеспечивается доставка данных из одного пункта в другой. Различные участки Интернета связываются с помощью системы компьютеров (называемых маршрутизаторами), соединяющих между собой сети. Это могут быть сети Ethernet, сети с маркерным доступом, телефонные линии. Правила, по которым информация переходит из одной сети в другую, называются протоколами. Межсетевой протокол (Internet Protocol - IP) отвечает за адресацию, т.е. гарантирует, что маршрутизатор знает, что делать с данными пользователя, когда они поступят. Некоторая адресная информация приводится в начале каждого пользовательского сообщения. Она дает сети достаточно сведений для доставки пакета данных, так как каждый компьютер в Интернете имеет свой уникальный адрес.

Для более надежной передачи больших объемов информации служит протокол управления передачей (Transmission Control Protocol - TCP). Информация, которую пользователь хочет передать, TCP разбивает на порции. Каждая порция нумеруется, подсчитывается ее контрольная сумма, чтобы можно было на приемной стороне проверить, вся ли информация получена правильно, а также расположить данные в правильном порядке . На каждую порцию добавляется информация протокола IP, таким образом получается пакет данных в Интернете, составленный по правилам TCP/IP.

По мере развития Интернета и увеличения числа компьютерных узлов, сортирующих информацию, в сети была разработана доменная система имен - DNS, и способ адресации по доменному принципу. DNS иногда еще называют региональной системой наименований.

Доменная система имен - это метод назначения имен путем передачи сетевым группам ответственности за их подмножество. Каждый уровень этой системы называется доменом. Домены в именах отделяются друг от друга точками: inr.msk.ru. В имени мо-

жет быть различное число доменов, но практически - не больше пяти. По мере движения по доменам слева направо в имени, число имен, входящих в соответствующую группу возрастает.

Все компьютеры Интернета способны пользоваться доменной системой. Работающий в сети компьютер всегда знает свой собственный сетевой адрес. Когда используется доменное имя, например mx.ihep.ru, компьютер преобразовывает его в числовой адрес. Для этого он начинает запрашивать помощь у DNS-серверов. Это узлы, рабочие машины, обладающие соответствующей базой данных, в число обязанностей которых входит обслуживание такого рода запросов. DNS-сервер начинает обработку имени с его правого конца и двигается по нему влево, т.е. сначала осуществляет поиск адреса в самой большой группе (домене), потом постепенно сужает его. Но для начала опрашивается на предмет наличия нужной информации местный узел. Если местный сервер адрес не знает он связывается с корневым сервером. Это сервер, который знает адреса серверов имен высшего уровня (самых правых в имени), здесь это уровень государства (ранга домена ш). У него запрашивается адрес компьютера, ответственного за зону su. Местный DNS-сервер связывается с этим более общим сервером и запрашивает у него адрес сервера, ответственного за домен ihep.su. Теперь уже запрашивается этот сервер и у него выясняется адрес рабочей машины тх.

Важное значение имеют правовые и этические нормы работы в Интернете, так как это не просто сеть, а сеть сетей, каждая из которых может иметь свои собственные правила поведения и обычаи.

Правила эти довольно общи, и все будет в порядке, если пользователь помнит некоторые общие положения. К счастью, эти указания не очень строги. Если вы держитесь в отведенном ими пространстве, вы можете делать все, что угодно. Когда же вы теряете уверенность в правоте своих поступков, свяжитесь с вашим поставщиком сети и выясните точно, дозволено это или нет. Может быть, вы хотите вполне законного, но выяснение подлинной законности всегда остается на вашей ответственности. Незнание закона, как известно, не освобождает от ответственности.

На законы Интернета влияют три основных положения:

Государство субсидирует большие части Интернета.Эти субсидии исключают коммерческое использование;

Интернет - не только национальная, но самая настоящая глобальная сеть. При передаче чего бы то ни было через национальные границы начинают действовать экспортные законы; государственные законы в разных местах могут существенно различаться;

При пересылке программного обеспечения (или идеи) из одного места в другое, необходимо считаться с интеллектуальной собственностью и лицензионными ограничениями.