Представления о технических и программных средствах телекоммуникационных технологий. Введение в новейшие телекоммуникационные технологии

Появление новых технологий, как правило, охватывает широкий спектр областей, где возможно их практическое использование. Это происходит в машиностроении, строительстве, медицине, разных направлениях производственной сферы и т. д. Однако не каждая область выступает двигателем прогресса и стимулирует к переходу на новый этап развития. В этом смысле телекоммуникационные технологии можно рассматривать как универсальный инструмент генерации новых идей, которые в дальнейшем переходят и в другие сферы применения. Также высока и первостепенная функция систем телекоммуникации.

Понятие телекоммуникационных технологий

Ключевой компонент в понимании технологий данного рода - это информационные сети, вокруг которых строится телекоммуникационная инфраструктура. Развитие технологической базы в данном случае подразумевает совершенствование цифровых и аналоговых систем, обеспечивающих взаимодействие посредством сетей связи. Иными словами, телекоммуникационные технологии - это совокупность средств, обеспечивающих функции передачи, хранения и обработки данных. В этом процессе основная роль отводится компьютерным системам и линиям передачи. Эффективность организации сетей во многом зависит и от принципов, по которым реализуется проект. Современная телекоммуникационная инфраструктура характеризуется высоким уровнем надежности, безопасности и скорости передачи данных. В этом контексте важно отметить, что особенностью правильно организованной коммуникационной сети является способность связывать пункты отдельных подсистем на больших расстояниях.

Средства телекоммуникационных технологий

Реализация телекоммуникационных задач предусматривает использование нескольких категорий средств. В частности, основу инфраструктуры составляют аппаратные инструменты, среди которых - каналы связи и компьютерные узлы. Такие системы можно рассматривать как более совершенную модель по аналогии с телефонной сетью. Только если во втором случае подразумевается применение автоматических телефонных станций в качестве узлов, то в компьютерной системе это место заняли IP-адреса и доменные имена. Невозможны телекоммуникационные системы и без упомянутых Это обширная группа средств, в которую входят технические системы, реализующие электрическую, оптоволоконную, телефонную и радиосвязь - выбор конкурентного вида канала определяется требованиями к телекоммуникационному проекту. Специалисты обычно ориентируются на такие качества линии, как помехоустойчивостью и, конечно, стоимость.

Использование телекоммуникационных технологий

Сложно назвать область, в которой бы не было места для внедрения телекоммуникационных средств. С одной стороны, они имеют узконаправленное прикладное применение в отдельных направлениях, а с другой - становятся все актуальнее программы по внедрению технологий в целые отрасли. Разумеется, в первую очередь такие системы используются в организации коммуникационного обеспечения в средствах массовой информации, в образовательных учреждениях, в медицине и даже на производствах. Новейшие телекоммуникационные технологии также используют в целях обеспечения более эффективного взаимодействия между персоналом. К примеру, офисы снабжаются производительными и безопасными каналами передачи данных. Для рядовых пользователей современная инфраструктура телекоммуникации полезна упрощением и предоставления услуг. Конечно, самые амбициозные задачи стоят перед руководителями учебных заведений. Внедрение новых технологий и как показывают исследования, способствует развитию творческого воображения и мыслительных процессов учащихся.

Взаимосвязь с информационными технологиями

По большому счету инструментарий современной телекоммуникационной базы является лишь логическим ответом на запросы информационных технологий. Глобальная информатизация общества с момента зарождения решала задачи получения, продуцирования, переработки данных и т. д. И в этом процессе неизбежно возникали потребности в использовании все новых и более эффективных технических средств. В наши дни информационно-телекоммуникационные технологии также находятся на одном из этапов развития. Появление новых аппаратных инструментов в данной области позволяет расширять интеллектуальный потенциал общества, повышать производственную деятельность и даже инициировать новые сферы производства. Другими словами, телекоммуникации являются своего рода инструментом информационных технологий.

Направления развития телекоммуникационных технологий

Ориентиры для будущего развития данной отрасли обычно определяют провайдеры, поставщики связи, разработчики оборудования и группы, заинтересованные в перспективных инвестиционных проектах. Особенностью планирования телекоммуникационных технологий в наши дни является большой риск отсутствия ожидаемых результатов. Дело в том, что перспективными направлениями зачастую занимаются несколько компаний одновременно, и в конечном итоге выигрывает лишь один участник рынка. Так или иначе, развитие телекоммуникационных технологий на данном этапе ориентируется на слияние с транспортной инфраструктурой, оптимизацию работы широкополосных сетей, а также на внедрение оптических прозрачных сетей DWDM. Как и происходило с активно использующимися нынешними технологиями, эти направления могут положить начало самым неожиданным ответвлениям.

Положительные стороны применения технологий

Наиболее высока значимость применения телекоммуникационных средств в образовании, и педагогической деятельности в частности. при грамотной реализации повышают мотивацию учеников, стимулируют их к самообразованию и даже исследовательской деятельности. Например, компьютерные тренажеры облегчают планирование и позволяют сформировать более глубокие представления о материале. В других сферах также нельзя недооценивать ценность коммуникационных средств. В медицине современные телекоммуникационные технологии обеспечивают высокую точность диагностики, оптимизируют процессы взаимодействия между разными объектами инфраструктуры и т. д.

Негативные стороны

Как ни странно, новые технологии могут идти и во вред их пользователям. Впрочем, о серьезных рисках говорить не приходится, так как всегда можно найти и соблюсти определенный баланс в процессе внедрения таких средств. Прежде всего негативные явления связаны с понижением востребованности человеческого Все-таки телекоммуникационные системы в большинстве случаев ориентируются на автоматизацию процессов, в результате чего пользователи избавляются от необходимости самостоятельного анализа и принятия решений. Поэтому в той же образовательной сфере очень важна сбалансированность в расширении телекоммуникационных возможностей.

Заключение

Несмотря на отрицательные факторы, новые технологии все же имеют больше плюсов. Профессиональная разработка проектов, которые задействуют телекоммуникационные технологии, оправдывает себя и с экономической точки зрения, и в отношении пользы для конечного потребителя. В то же время интеграция новых систем лишь в редких случаях происходит без взаимодействия с методами и средствами прежних поколений. Постепенно введенные технологии способствуют и общему обновлению инфраструктур, в рамках которых они используются.

Телекоммуникации (греч. tele - вдаль, далеко и лат. communication - общение) - 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:

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

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

Конвергенция телекоммуникационных сетей (радио, телефонных, телевизионных и вычислительных сетей) открывает новые возможности для передачи данных, голоса и изображения. Именно сеть Интернет претендует на роль глобальной универсальной мультисервисной (инфокоммуникационной) сети нового поколения для качественной передачи данных, голоса и изображения

Телекоммуникационные технологии - это совокупность алгоритмов, методов и средств передачи информации. Современные телекоммуникационные технологии основаны на использовании глобальных компьютерных сетей.

Глобальные компьютерные сети - это компьютерные сети, которые объединяют территориальные и, локальные сети, а также отдельные компьютеры, удаленные друг от друга на большие расстояния. К наиболее известной глобальной сети относится сеть Интернет (составная сеть IP). Глобальная сеть Интернет была создана в 1990 году на базе сети ARPANet. Для передачи данных в сети Интернет используется семейство сетевых протоколов (стек) TCP/IP.

Кроме того, к глобальным компьютерным сетям относятся: всемирная некоммерческая сеть FidoNet, EARNet, EUNet, CREN и другие глобальные сети. К Internet могут быть подключены и сети, которые не используют протокол IP, так называемые "чужие" сети (например, BITNET, DECnets и др.).

Все глобальные компьютерные сети являются составными сетями, а отличия между ними заключается в технологиях канального и физического уровней. Протоколы уровня сетевого интерфейса обеспечивают интеграцию в составную сеть других сетей, созданных на основе различных технологий (Ethernet, Token Ring, X25, Frame Relay, ATM и т.д.).

Составная сеть - это совокупность нескольких сетей или подсетей, соединенных маршрутизаторами. Глобальные сети IP можно разделить на два класса: чистые сети IP и наложенные (оверлейные) сети «IP поверх ATM/FR/MPLS ». IP-сети могут работать поверх любых сетей: ATM, MPLS, SDH, Frame Relay, Ethernet, поверх выделенных каналов (SLIP, HDLC, PPP) и так далее. Необходимо отметить, что наиболее перспективными являются наложенные сети IP/MPLS.

IP/MPLS отличается от стандартного пакетного протокола IP тем, что коммутация трафика основывается не на адресной информации в IP-пакете, а на коммутации трафика внутри сети MPLS по прикрепленной к пакету данных специальной метке.

Основное назначение сети Интернет:

• оказание телекоммуникационных услуг;
• предоставление информационных услуг;
• предоставление средств коммуникаций;

Общедоступные (публичные) телекоммуникационные услуги оказывают операторы связи, они предоставляют каналы общественных телекоммуникаций, предоставляют в аренду каналы связи. Кроме того, в настоящее время распространены услуги по организации корпоративных территориально распределенных сетей заказчиков в разделяемой инфраструктуре операторов связи и сервис-провайдеров. В этом случае корпоративные территориально распределенные сети строятся на основе модели MPLS L3 VPN или MPLS L2 VPN.

К информационным услугам относятся ресурсы многочисленных Web-сайтов. Интернет играет огромную роль в обществе и как средство коммуникаций (E-mail, телеконференции, IP-телефония и так далее). С развитием потоковых технологий вещания (потокового аудио- и видео-вещания) и применением широкополосных каналов передачи данных Интернет превращается в информационную транспортно- вещательную сеть. Интернет претендует на роль глобальной универсальной мультисервисной сети нового поколения для качественной передачи данных, голоса и изображения.

Сеть Интернет характеризуется:

• Архитектурой Интернет;
• Межсетевым протоколом (IP-протоколом) способным объединять различные физические сети.

Архитектура сети - концепция, определяющая основные элементы сети, характер и топологию взаимодействия этих элементов и представляющая логическую, функциональную и физическую организацию технических и программных средств сети. Практически все услуги Internet построены на базе архитектуры клиент-сервер.

Применение межсетевого IP-протокола обеспечило нормальное взаимодействие компьютеров с различными программными и аппаратными платформами в сети Интернет.

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.

Спектр телекоммуникационных технологий чрезвычайно широк, что во многом объясняется высоким уровнем стандартизации и унификации, способствовавшим их распространению. Из всего многообразия остановимся на телекоммуникационных технологиях, обеспечивающий удаленный доступ и распределенную обработку.

Задача разработчиков распределенных систем - спроектировать программное и аппаратное обеспечение так, чтобы предоставить все необходимые характеристики распределенной системы. А для этого требуется знать преимущества и недостатки различных архитектур распределенных систем. Выделяется три типа архитектур распределенных систем по реализации механизма управления доступом:

• прямое управление доступом;
• мандатное управление доступом;
• ролевое управление доступом.

При использовании прямого управления все субъекты и объекты определены так, как это было описано выше применительно к эталонной модели. При использовании прямого управления субъекты, которые являются владельцами объектом, могут разрешать или запрещать доступ к этим другим субъектам. Принципиально объекты и субъекты могут меняться ролями. Данный подход используется наиболее часто, хотя и не обеспечивает высоких показателей безопасности.

При использовании мандатного управления доступом все объекты и субъекты относятся к определенному уровню. При использовании данного подхода субъекты не могут получить доступ к объектам, если им не разрешено работать на данном уровне.

Идея ролевого управления состоит в том, что определяется набор ролей, которые могут соответствовать, например, служебным обязанностям сотрудника или функциям, реализуемым подсистемой. Права доступа определяются, в частности, ролями, закрепленными за субъектом.

Ролевое управление доступом является наиболее гибким и простым с точки зрения администрирования.

В рамках конкретных систем возможно совместное использование рассмотренных подходов.

Выделяют следующие виды распределенных архитектур ИС:

• архитектура «файл - сервер»;
• двухзвенная архитектура «клиент - сервер»;
• многозвенная архитектура «клиент - сервер»;
• архитектура веб-приложений;
• сервис-ориентированная архитектура.

Рассмотрим каждую из этих архитектур.

Архитектура «файл - сервер». Файл-серверные приложения - приложения, схожие по своей структуре с локальными приложениями и использующие сетевой ресурс для хранения программы и данных.

Классическое представление информационной системы в архитектуре «файл - сервер» представлено на рис. 3.12.

Организация информационных систем на основе использования выделенных файл-серверов все еще является распространенной в связи с наличием большого количества персональных компьютеров разного уровня развитости и сравнительной дешевизны связывания PC в локальные сети. Конечно, основным достоинством данной архитектуры является простота организации. Проектировщики и разработчики информационной системы находятся в привычных и комфортных условиях IBM PC в среде MS-DOS, Windows или какого-либо облегченного варианта Windows Server. Имеются удобные и развитые средства разработки графического пользовательского интерфейса, простые в использовании средства разработки систем баз данных и (или) СУБД.

Достоинства такой архитектуры:

• многопользовательский режим работы с данными;
• удобство централизованного управления доступом;
• низкая стоимость разработки;
• высокая скорость разработки;
• невысокая стоимость обновления и изменения ПО.

Недостатки:

• проблемы многопользовательской работы с данными: последовательный доступ, отсутствие гарантии целостности;
• низкая производительность (зависит от производительности сети, сервера, клиента);
• плохая возможность подключения новых клиентов;
• ненадежность системы.

Рис. 3.12.

Архитектура «клиент - сервер» (Client-server ) - вычислительная или сетевая архитектура, в которой задания или сетевая нагрузка распределены между поставщиками услуг (сервисов), называемых серверами, и заказчиками услуг, называемых клиентами. Нередко клиенты и серверы взаимодействуют через компьютерную сеть и могут быть как различными физическими устройствами, так и программным обеспечением.

Первоначально системы такого уровня базировались на классической двухуровневой клиент-серверной архитектуре (Two-tier architecture). Под клиент-серверным приложением в этом случае понимается информационная система, основанная на использовании серверов баз daHHbLx.

Схематически такую архитектуру можно представить, как показано на рис. 3.13.

На стороне клиента выполняется код приложения, в который обязательно входят компоненты, поддерживающие интерфейс с конечным пользователем, производящие отчеты, выполняющие другие специфичные для приложения функции.

Рис. 3.13.

Клиентская часть приложения взаимодействует с клиентской частью программного обеспечения управления базами данных, которая фактически является индивидуальным представителем СУБД для приложения.

Заметим, что интерфейс между клиентской частью приложения и клиентской частью сервера баз данных, как правило, основан на использовании языка SQL. Поэтому такие функции, как, например, предварительная обработка форм, предназначенных для запросов к базе данных, или формирование результирующих отчетов, выполняются в коде приложения.

Наконец, клиентская часть сервера баз данных, используя средства сетевого доступа, обращается к серверу баз данных, передавая ему текст оператора языка SQL.

Посмотрим теперь, что же происходит на стороне сервера баз данных. В продуктах практически всех компаний сервер получает от клиента текст оператора на языке SQL:

• сервер производит компиляцию полученного оператора.
• далее (если компиляция завершилась успешно) происходит выполнение оператора.

Преимуществами данной архитектуры являются:

• 1) возможность, в большинстве случаев, распределить функции вычислительной системы между несколькими независимыми компьютерами в сети;
• 2) все данные хранятся на сервере, который, как правило, защищен гораздо лучше большинства клиентов, а также на сервере проще обеспечить контроль полномочий, чтобы разрешать доступ к данным только клиентам с соответствующими правами доступа;
• 3) поддержка многопользовательской работы;
• 4) гарантия целостности данных.

Недостатки:

• 1) неработоспособность сервера может сделать неработоспособной всю вычислительную сеть;
• 2) администрирование данной системы требует квалифицированного профессионала;
• 3) высокая стоимость оборудования;
• 4) бизнес-логика приложений осталась в клиентском ПО.

При проектировании информационной системы, основанной на архитектуре «клиент - сервер», большее внимание следует обращать на грамотность общих решений. Технические средства пилотной версии могут быть минимальными (например, в качестве аппаратной основы сервера баз данных может использоваться одна из рабочих станций). После создания пилотной версии нужно провести дополнительную исследовательскую работу, чтобы выяснить узкие места системы. Только после этого необходимо принимать решение о выборе аппаратуры сервера, которая будет использоваться на практике.

Увеличение масштабов информационной системы не порождает принципиальных проблем. Обычным решением является замена аппаратуры сервера (и, может быть, аппаратуры рабочих станций, если требуется переход к локальному кэшированию баз данных). В любом случае практически не затрагивается прикладная часть информационной системы.

Также данный вид архитектуры называют архитектурой с «толстым» клиентом.

В случае большого числа пользователей возникают проблемы своевременной и синхронной замены версий клиентских приложений на рабочих станциях. Такие проблемы решаются в рамках многозвенной архитектуры (рис. 3.14). Часть общих приложений переносится на специально выделенный сервер приложений. Тем самым понижаются требования к ресурсам рабочих станций, которые будут называться «тонкими» клиентами. Данный способ организации вычислительного процесса является разновидностью архитектуры «клиент - сервер».

Использование многозвенной архитектуры может быть рекомендовано также в случае, если некоторая программа требует для своей работы много ресурсов, то может оказаться дешевле построить тонкую сеть с одним очень мощным сервером, чем использовать несколько мощных клиентных рабочих станций. Особенно это имеет значение, если данной программой пользуются не постоянно, а время от времени. На рис. 3.15 представлена архитектура многозвенного приложения.

Рис. 3.14.

Разумное сочетание производительности сервера приложений и производительности рабочих станций позволят построить сеть, более дешевую при установке и эксплуатации.

Рис. 3.15.

Архитектура веб-приложений. Эта архитектура широко применяется в настоящее время и носит также название архитектуры вебсервисов.

Веб-сервис - это приложение, доступное через Интернет и предоставляющее некоторые услуги, форма которых не зависит от поставщика (так как используется универсальный формат данных - XML) и платформы функционирования.

Сервис-ориентированная архитектура также является одной из технологий реализации информационных систем (подробнее см. в подпараграфе 6.2.9).

В данное время существует три различные технологии, поддерживающие концепцию распределенных объектных систем. Это технологии EJB, СОЮЗА и DCOM.

В основе веб-сервисов лежат открытые стандарты и протоколы: SOAP, UDDI и WSDL.

1. SOAP (Simple Object Access Protocol), разработанный консорциумом W3C, определяет формат запросов к веб-сервисам. Сообщения между веб-сервисом и его пользователем пакуются в так называемые SOAP-

конверты (SOAP envelopes, иногда их еще называют XML-конвертами). Само сообщение может содержать либо запрос на осуществление какого-либо действия, либо ответ - результат выполнения этого действия.

• 2. WSDL (Web Service Description Language). Интерфейс веб-сервиса описывается в WSDL-документах (a WSDL - это подмножество XML). Перед развертыванием службы разработчик составляет ее описание на языке WSDL, указывает адрес веб-сервиса, поддерживаемые протоколы, перечень допустимых операций, форматы запросов и ответов.
• 3. UDDI (Universal Description, Discovery and Integration) - протокол поиска веб-сервисов в Internet (http://www.uddi.org/). Представляет собой бизнес-реестр, в котором провайдеры веб-сервисов регистрируют службы, а разработчики находят необходимые сервисы для включения в свои приложения.

Enterprise JavaBeans (EJB). Основная идея, лежавшая в разработке технологии EJB, - создать такую инфраструктуру для компонент, чтобы они могли бы легко «вставляться» («plug in») и удаляться из серверов, тем самым увеличивая или снижая функциональность сервера. Технология EJB похожа на технологию JavaBeans в том смысле, что она использует ту же самую идею (а именно, создание новой компоненты из уже существующих, готовых и настраиваемых компонент, аналогично RAD-системам), но во всем остальном EJB - совершенно иная технология.

Достоинства EJB:

• 1) быстрое и простое создание;
• 2) Java-оптимизация;
• 3) кросс-платформенность;
• 5) возможность передачи объектов по значению;
• 6) встроенная безопасность.

Недостатки EJB:

• 1) поддержка только одного языка - Java;
• 2) трудность интегрирования с существующими приложениями;
• 3) плохая масштабируемость;
• 4) производительность;
• 5) отсутствие международной стандартизации.

Благодаря своей легко используемой Java-модели EJB является самым простым и самым быстрым способом создания распределенных систем. EJB - хороший выбор для создания RAD-компонент и небольших приложений на языке Java. Конечно, EJB не такая мощная технология, как DCOM или CORBA. Тем самым, роль RMI (англ. Remote Method Invocation - программный интерфейс вызова удаленных методов в языке Java) в создании больших, масштабируемых промышленных систем, снижается.

Distributed Component Object Model (далее - DCOM) (распределенная компонентная объектная модель) - программная архитектура, разработанная компанией Microsoft для распределения приложений между несколькими компьютерами в сети. Программный компонент на одной из машин может использовать DCOM для передачи сообщения (его называют удаленным вызовом процедуры) к компоненту на другой машине. DCOM автоматически устанавливает соединение, передает сообщение и возвращает ответ удаленного компонента.

Для того чтобы различные фрагменты сложного приложения могли работать вместе через Интернет, необходимо обеспечить между ними надежные и защищенные соединения, а также создать специальную систему, которая направляет программный трафик.

Для решения этой задачи компания Microsoft создала DCOM, которая встраивается в операционные системы Windows NT 4.0 и Windows 98 и выше.

Достоинства DCOM:

• 1) независимость от языка;
• 2) динамический/статический вызов;
• 3) динамическое нахождение объектов;
• 4) масштабируемость;
• 5) открытый стандарт (контроль со стороны TOG);
• 6) множественность Mndoivs-программистов;

Недостатки DCOM:

• 1) сложность реализации;
• 2) зависимость от платформы;
• 3) нет именования через URL ;
• 4) нет проверки безопасности на уровне выполнении ActiveX компонент;
• 5) отсутствие альтернативных разработчиков.

DCOM является лишь частным решением проблемы распределенных объектных систем. Он хорошо подходит для Microso/t-ориентированных сред. Как только в системе возникает необходимость работать с архитектурой, отличной от Windows, DCOM перестает быть оптимальным решением проблемы. Конечно, вскоре это положение может измениться, так как Microsoft стремится перенести DCOM и на другие платформы. Например, фирмой Software AG уже выпущена версия DCOM для Solaris UNIX и планируется выпуск версий и для других версий UNIX. Но все-таки на сегодняшний день DCOM хорош лишь в качестве решения для систем, ориентированных исключительно на продукты Microsoft. Большие нарекания вызывает также отсутствие безопасности при исполнении ActiveX компонент, что может привести к неприятным последствиям.

Common Object Request Broker Architecture (далее - CORBA ). В конце 1980-х - начале 1990-х гг. многие ведущие фирмы-разработчики были заняты поиском технологий, которые принесли бы ощутимую пользу на все более изменчивом рынке компьютерных разработок. В качестве такой технологии была определена область распределенных компьютерных систем. Необходимо было разработать единообразную архитектуру, которая позволяла бы осуществлять повторное использование и интеграцию кода, что было особенно важно для разработчиков.

Поэтому в мае 1989 г. была сформирована OMG. Как уже отмечалось, сегодня OMG насчитывает более 700 членов (в OMG входят практически все крупнейшие производители ПО, за исключением Microsoft ).

Задачей консорциума OMG является определение набора спецификаций, позволяющих строить интероперабельные информационные системы. Спецификация OMG - CORBA - является индустриальным стандартом, описывающим высокоуровневые средства поддерживания взаимодействия объектов в распределенных гетерогенных средах.

CORBA специфицирует инфраструктуру взаимодействия компонент (объектов) на представительском уровне и уровне приложений модели OSI. Она позволяет рассматривать все приложения в распределенной системе как объекты. Причем объекты могут одновременно играть роль и клиента, и сервера: роль клиента, если объект является инициатором вызова метода у другого объекта; роль сервера, если другой объект вызывает на нем какой-нибудь метод. Объекты-серверы обычно называют «реализацией объектов». Практика показывает, что большинство объектов одновременно исполняют роль и клиентов, и серверов, попеременно вызывая методы на других объектах и отвечая на вызове извне. При использовании CORBA появляется возможность строить гораздо более гибкие системы, чем системы «клиент - сервер», основанные на двухуровневой и трехуровневой архитектуре.

Достоинства CORBA:

• 1) платформенная независимость;
• 2) языковая независимость;
• 3) динамические вызовы;
• 4) динамическое обнаружение объектов;
• 5) масштабируемость;
• 6) СОЛВД-сервисы;
• 7) широкая индустриальная поддержка.

Недостатки CORBA:

• 1) нет передачи параметров «по значению»;
• 3) нет именования через URL.

К основным достоинствам CORBA можно отнести межъязыковую и межплатформенную поддержку. Хотя СОКВД-сервисы и отнесены к достоинствам технологии CORBA, их в равной степени можно одновременно отнести и к недостаткам CORBA, ввиду практически полного отсутствия их реализации.

Интернет (Internet). Это 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 (Advanced Research Project Agency - ARPA) 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, каким образом поддерживать связь 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 (после бомбежки или в результате неисправности на кабеле). 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 Internet Society (ISOC ). ISOC - это организация на общественных началах, целью которой является содействие глобальному информационному обмену через Интернет. Она назначает совет старейшин Internet Architecture Board (далее - IABj, который отвечает за техническое руководство и ориентацию Интернета (в основном это стандартизация и адресация в Интернет). Пользователи Интернета выражают свои мнения на заседаниях инженерной комиссии Internet Engineering Task Force (IETF). 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 платят 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.

Рассмотрим кратко основные компоненты Интернета.

World Wide Web (WWW, просто Web, Всемирная паутина) представляет совокупность серверов Web (веб-серверов), на которых хранятся данные, реализованные в виде текстовых и (или) графических страниц с гипертекстовыми ссылками на другие страницы или веб-серверы. Если ссылка заинтересовала пользователя, то он может перейти на нужную страницу независимо от ее местонахождения, вернуться 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 (браузер ) 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, хранящихся в виде архивов. На этих серверах может храниться 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 веб-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.

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

Диапазон предлагаемых интернет-услуг достаточно широк. Можно воспользоваться электронной почтой, электронными досками объявлений, пересылкой файлов, удаленным доступом, каталогизирующими программами и т.д. Для получения полного набора услуг у пользователя должно быть подсоединение по протоколу TCP/IP. Это необходимо для того, чтобы компьютер пользователя был частью сети и мог устанавливать контакт с любой сервисной программой, имеющейся в Интернете.

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 предоставляется 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 заключается в том, что предоставляется возможность доступа с очень высокими скоростями при относительно низкой стоимости. При этом сервис Интернет предоставляется таким же, как и по коммутируемым линиям. Услуги телефонных компаний, предоставляющих сервис ISDN, доступны не на всей территории России.

Доступ по коммутируемым линиям - наиболее простой и дешевый способ получения доступа к сети (Dial-up Access ). 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 компьютер, подсоединенный к Интернету, не имеет 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 (далее - SLIP), а другой - «протокол точка-точка» (Point-to-Point Protocol (далее - РРР ). Одно из главных достоинств SLIP и РРР состоит в том, что они обеспечивают полноценное соединение с Интернетом. 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 битов 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 приводит к тому, что пользователь в конце концов получает по-настоящему дружественный и полезный инструментарий.

Аналогом информационной модели Интернета можно назвать 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 Интернет используются интернет-протокол (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 (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 Internet имеет свой уникальный адрес.

Для более надежной передачи больших объемов информации служит протокол управления передачей (TCP). Информация, которую пользователь хочет передать, TCP разбивает на порции. Каждая порция нумеруется, у нее подсчитывается 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 - 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 имен. Каждый уровень этой системы называется доменом. Домены в именах отделяются друг от друга точками: inr.msk.su. В имени может быть различное количество доменов, но практически их не больше пяти. По мере движения по доменам слева направо в имени, количество 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. su, 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 правого его конца и двигается по нему влево, т.е. сначала производится поиск адреса в самой большой группе (домене), потом постепенно сужает поиск. 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 su). 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.

Дальнейшим развитием Интернета явилась /ntrcmet-технология. Intranet (интранет ) представляет собой технологию управления корпоративными коммуникациями, в отличие от Интернета, являющейся технологией глобальных коммуникаций.

В телекоммуникационных технологиях выделяют три уровня реализации: аппаратный, программный и информационный. С этой точки зрения интранет отличается от Интернета только информационными аспектами, где выделяются три уровня: универсальный язык представления корпоративных знаний, модели представления, фактические знания.

Архитектура интранета явилась естественным развитием информационных систем: от систем с централизованной архитектурой, через системы «клиент - сервер» к интранету.

Идея централизованной архитектуры была классически реализована в мейнфреймах, отличительной чертой которых было концентрация вычислительных ресурсов в едином комплексе, где осуществлялось хранение и обработка огромных массивов информации.

Достоинства систем «клиент - сервер»:

• 1) простота администрирования,
• 2) защита информации.

С появлением персональных компьютеров появилась возможность переноса части информационной системы непосредственно на рабочее место. Таким образом, возникла необходимость построения распределенной информационной системы. Этим целям соответствует архитектура «клиент - сервер», основанная на модели взаимодействия компьютеров и программ в сети, рассмотренная выше.

Однако системам «клиент - сервер» присущ ряд серьезных недостатков:

• 1) трудность администрирования, вследствие территориальной разобщенности и неоднородности компьютеров на рабочих местах;
• 2) недостаточная степень защиты информации от несанкционированных действий;
• 3) закрытый протокол для общения клиентов и сервера, специфичный для данной информационной системы.

Как следствие указанных недостатков была разработана архитектура систем интранет, сконцентрировавших и объединивших в себе лучшие качества централизованных систем и традиционных систем «клиент - сервер» (рис. 3.16).

Вся информационная система находится на центральном компьютере. На рабочих местах находятся простейшие устройства доступа (навигаторы), предоставляющие возможность управления процессами в информационной системе. Все процессы осуществляются на центральной ЭВМ, с которым устройство доступа общается посредством простого протокола, путем передачи экранов и кодов нажатых клавиш на пульте.

Основные достоинства систем Intranet:

• на сервере вырабатывается информация (а не данные) в форме удобной для представления пользователю;
• использование для обмена информацией между клиентом и сервером протокола открытого типа;
• концентрация прикладной системы на сервере, на клиентах размещается только программа-навигатор;
• облегченное централизованное управление серверной частью и рабочими местами;
• унифицированность интерфейса, не зависящего от программного обеспечения, используемого пользователем (операционная система, СУБД и др.).

Рис. 3.16.

Важным преимуществом интранета является открытость технологии. Существующее программное обеспечение, основанное на закрытых технологиях, когда решения, разработанные одной фирмой для одного приложения, кажутся более функциональными и удобными, однако резко ограничивают возможности развития информационных систем.

В настоящее время в интранете широко используются открытые стандарты по следующим направлениям:

• управление сетевыми ресурсами (SMTP, IMAP, MIME );
• телеконференции (NNTP );
• информационный сервис (НТРР, HTML);
• справочная служба (LDAP);
• программирование (Java).

Тенденции дальнейшего развития интранета:

• интеллектуальный сетевой поиск;
• высокая интерактивность навигаторов за счет применения Java- технологии;
• сетевые компьютеры;
• превращение интерфейса навигатора в универсальный интерфейс с компьютером.

Сервис-ориентированная архитектура (Service-Oriented Architecture, SOA) - это подход к разработке ИС, основанный на использовании распределенных, слабо связанных компонентов, в качестве которых выступают веб-сервисы или службы (service), взаимодействующие по единому протоколу (более подробно рассмотрены в параграфе 6.2).

§ 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).

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