Методика преподавания Интернет

Введение Современные информационные системы продолжают возникшую в конце 70-х гг. тенденцию распределенной обработки данных. Начальным этапом развития таких систем явились многомашинные ассоциации совокупность вычислительных машин различной производительности, объединенных в систему с помощью каналов связи. Высшей стадией систем распределенной обработки данных являются компьютерные вычислительные сети различных уровней от локальных до глобальных. Компьютерная вычислительная сеть совокупность компьютеров и терминалов,

соединенных с помощью каналов связи в единую систему, удовлетворяющую требованиям распределенной обработки данных. Под системой понимается автономная совокупность, состоящая из одной или нескольких ЭВМ, программного обеспечения, периферийного оборудования, терминалов, средств передачи данных, физических процессов и операторов, способная осуществлять обработку информации и выполнять функции взаимодействия с другими системами. Современное производство требует высоких скоростей обработки информации, удобных

форм ее хранения и передачи, необходимо иметь динамичные способы обращения к информации, способы поиска данных в заданные временные интервалы. Для решения задач управления, обеспечивающих реализацию экономической стратегии, становятся важными и актуальными скорость удобство обмена информацией, а также возможность тесного взаимодействия всех участвующих в процессе выработки управленческих решений. В эпоху централизованного использования ЭВМ с пакетной обработкой информации пользователи вычислительной

техники предпочитали приобретать компьютеры, на которых можно было бы решить почти все классы их задач. Однако сложность решаемых задач обратно пропорциональна их количеству, и это приводило неэффективному использованию вычислительной мощности ЭВМ при значительных материальных затратах. Нельзя не учитывать и тот факт, что доступ к ресурсам компьютеров был затруднен из-за существующей политики централизации вычислительных средств в одном месте.

Принцип централизованной обработки данных не отвечал высоким требованиям к недвижимости процесса обработки, затруднял развитие систем и не мог обеспечить необходимые временные параметры при диалоговой обработке данных в многопользовательском режиме. Кратковременный выход из строя центральной ЭВМ приводил к роковым последствиям для системы в целом, так как приходилось дублировать функции центральной ЭВМ, значительной увеличивая затраты на создание систем обработки данных.

1. Компьютерные сети Появление малых ЭВМ, микро ЭВМ и, наконец, персональных компьютеров потребовало нового подхода к организации систем обработки данных, к созданию новых информационных технологий. Возникло логически обоснованное требование перехода от использования отдельных ЭВМ в системах централизованной обработки данных к распределенной обработке данных. Распределенная обработка данных - обработка данных, на независимых, но связанных между собой компьютерах,

представляющих распределительную систему. Для реализации распределительной обработки данных были созданы многомашинные ассоциации, структура которых разрабатывается по одному из следующих направлений многомашинные вычислительные комплексы МВК компьютерные вычислительные сети. Многомашинный вычислительный комплекс группа установленных рядов вычислительных машин, объединенных с помощью специальных средств сопряжения и выполняющих совместно единый информационно-вычислительный

процесс. Многомашинные вычислительные комплексы могут быть Ш локальными, при условии установки компьютеров одном помещении, не требующих для взаимосвязи специального оборудования и анналов связи Ш дистанционными, если некоторые компьютеры комплекса установлены на значительном расстоянии от центральной ЭВМ и для передачи данных используются телефонные каналы связи. Компьютерные сети являются высшей формой многомашинной ассоциаций.

Выделяют основные отличия от многомашинного вычислительного комплекса 1. Размерность. В состав многомашинного вычислительного комплекса входят обычно две, максимум три ЭВМ, расположенные преимущественно в одном помещении. Вычислительная сеть может состоять из десятков и даже сотен ЭВМ, расположенных на расстоянии друг от друга от нескольких метров до десятков, сотен и даже тысяч

километров. 2. Разделение функций между ЭВМ. Если в многомашинном вычислительном комплексе функции обработки данных, передачи данных и управления системой могут быть реализованы в одном ЭВМ, то в вычислительных сетях эти функции распределены между различными ЭВМ. 3. Необходимость решения в сети задачи маршрутизации сообщений. Сообщение от одной ЭВМ к другой в сети может быть передано по различным маршрутам в зависимости от

состояния каналов связи, соединяющих ЭВМ друг с другом. 2. Средства вычислительной техники Объединение в один комплекс средств вычислительной техники, аппаратуры связи и каналов передачи данных предъявляет специфические требования со стороны каждого элемента многомашинной ассоциации, а также требует формирования специальной терминологии. Абоненты сети объекты, генерирующие или потребляющие информацию в сети.

Абонентами сети могут быть отдельные ЭВМ, комплексы ЭВМ, промышленные роботы, станки с числовым программным управлением и т.д. любой абонент сети подключается к станции. Станция аппаратура, которая выполняет функции, связанные с передачей и приемом информации. Совокупность абонента и станции принято называть абонентской системой. Для организации взаимодействия абонента необходима физическая передающая среда.

Физическая передающая среда линии связи или пространство, в котором распространяются электрические сигналы, и аппаратура передачи данных. На базе физической передающей среды строится коммуникационная сеть, которая обеспечивает передачу информации между абонентскими системами. Такой подход позволяет рассматривать любую компьютерную сеть как совокупность абонентских систем и коммуникационной сети. 3.Классификация вычислительных сетей

В зависимости от территориального расположения абонентских систем вычислительные сети можно разделить на три основных класса Глобальная вычислительная сеть объединяет абонентов, расположенных в различных странах, на различных континентах. Взаимодействие между абонентами такой сети может осуществляться на базе телефонных линий связи, радиосвязи и систем спутниковой связи. Глобальные вычислительные сети позволят решить проблему объединения информационных ресурсов всего человечества

и организации доступа к этим ресурсам. Региональная вычислительная сеть связывает абонентов, расположенных на значительном расстоянии друг от друга. Она может включать абонентов внутри большого города, экономического региона, отдельной страны. Обычно расстояние между абонентами региональной вычислительной сети составляет десятки сотни километров. Локальная вычислительная сеть объединяет абонентов, расположенных в пределах небольшой территории. Обычно такая сеть привязана к конкретному месту.

Это могут быть сети отдельных предприятий, фирм, банков, офисов и т. д. Объединение глобальных, региональных и локальных вычислительных сетей позволяет создавать многосетевые иерархии. Они обеспечивают мощные, экономически целесообразные средства обработки огромных информационных массивов и доступ к неограниченным информационным ресурсам. Локальные вычислительные сети могут входить как компоненты в состав региональной сети, региональные

сети объединяться в составе глобальной сети и глобальные сети могут также образовывать также сложные структуры. 4.Аппаратные средства передачи данных Чтобы обеспечить передачу информации из ЭВМ в коммуникационную среду, необходимо согласовать сигналы внутреннего интерфейса ЭВМ с параметрами сигналов , передаваемых по каналам связи. При этом должно быть выполнено как физическое согласование форма, частота и длительность сигнала, так

и кодовое. Технические устройства, выполняющие функции сопряжения ЭВМ с каналами связи, называются адаптерами или сетевыми адаптерами. Один адаптер обеспечивает сопряжение с ЭВМ одного канала связи. Кроме одноканальных адаптеров используются и многоканальные устройства мультиплексоры передачи данных или мультиплексоры. Мультиплексоры передачи данных использовались в системах телеобработки данных первом

шаге на пути к созданию вычислительных сетей. В дальнейшем при появлении сетей со сложной конфигурацией и с большим количеством абонентских систем для реализации функций сопряжения стали применяться специальные связные процессоры. Для передачи цифровой информации по каналу связи необходимо поток битов преобразовать в аналоговые сигналы, а при приеме информации из канала связи в ЭВМ выполнить обратное действие преобразовать аналоговые сигналы в поток битов , которые может обрабатывать

ЭВМ. Такие преобразования выполняет специальное устройство модем. Модем это устройство, выполняющее модуляцию и демодуляцию информационных сигналов при передаче их из ЭВМ в канал связи и при приеме ЭВМ из канала связи . Наиболее дорогим компонентом вычислительной сети является канал связи. Поэтому при построении ряда вычислительных сетей стараются сэкономить на каналах связи, коммутируя

несколько внутренних каналов связи на один внешний. Для выполнения функции коммутации используются специальные устройства концентраторы. Концентратор- это устройство, коммутирующее несколько каналов связи и один путем частотного разделения. В локальной вычислительной сети , где физическая передающая среда представляет собой кабель ограниченной длины, для увеличения протяженности сети используются специальные устройства повторители.

Повторитель- устройство, обеспечивающее сохранение формы и амплитуды сигнала при передачи его на большее расстояние, чем предусмотрено данным типом физической передающей среды. Существуют два вида повторителей Локальные позволяют соединять фрагменты сетей, расположенные на расстоянии до 50 метров. Дистанционные - позволяют соединять фрагменты сетей, расположенные на расстоянии до 2000 метров. 5. Характеристики коммуникационной сети Для оценки качества коммуникационной сети можно использовать

характеристики скорость передачи данных по каналу связи пропускную способность канала связи достоверность передачи информации надежность канала связи и модемов Скорость передачи данных по каналу связи измеряется количеством битом информации, передаваемых за единицу времени секунду. Скорость передачи данных зависит от типа и качества канала связи, типа используемых модемов и принятого способа синхронизации. Для пользователей вычислительных сетей значение имеют не

абстрактные биты в секунду, а информация, единицей измерения которой служат байты или знаки. Поэтому более удобной характеристикой канала является его пропускная способность, которая оценивается количеством знаков, передаваемых по каналу за единицу времени секунду. При этом в состав сообщения включаются и все служебные символы. Теоретическая пропускная способность определяется скоростью передачи данных.

Реальная пропускная способность зависит от ряда факторов, среди которых и способ передачи, и качество канала связи, и условия его эксплуатации, и структура сообщений. Существенной характеристикой коммуникационной системы любой сети является достоверность передаваемой информации. Так как на основе обработки информации о состоянии объекта управления принимаются решения о том или ином ходе процесса, то от достоверности информации, в конечном счете, может зависеть судьба

объекта. Достоверность передачи информации оценивают как отношение количества ошибочно переданных знаков к общему числу переданных знаков. Требуемый уровень достоверности должны обеспечивать как аппаратура, так и канал связи. Для вычислительных сетей этот показатель должен лежать в пределах 10-6 - 10-7 ошибок знак, т.е. допускается одна ошибка на миллион переданных знаков или на десять миллионов переданных знаков. Наконец, надежность коммуникационной системы определяется либо доли времени исправного

состояния в общем времени работы, либо средним временем безотказной работы. Вторая характеристика позволяет более эффективно оценить надежность системы. 6.Основные формы взаимодействия абонентских ЭВМ Самое существенное в работе вычислительной сети определение набора функций, доступных ее абоненту. Так как пользователи сети работают в определенных предметных областях и используют сеть для решения своих прикладных задач, надо напомнить, что такое процесс и определить

понятие прикладной процесс. Процесс некоторая последовательность действий для решения задачи определяемая программой. Прикладной процесс некоторое приложение пользователя, реализованное в прикладной программе. Значит, взаимодействие абонентских ЭВМ в сети можно рассматривать как взаимодействие прикладных процессов конечных пользователей через коммуникационную сеть. Коммуникационная сеть обеспечивает физическое соединение между абонентскими

ЭВМ передачу сообщений по каналам связи. Для того чтобы могли взаимодействовать процессы, между ними должна существовать и логическая связь процессы должны быть инициированы, файлы данных открыты. Анализ работы вычислительных работ позволяет установить следующие формы взаимодействия между абонентскими ЭВМ терминал удаленный процесс, терминал доступ к удаленному файлу, терминал доступ к удаленной базе данных, терминал терминал, электронная почта. Взаимодействие терминал удаленный процесс предусматривает

обращение с терминала одной из абонентских ЭВМ к процессу, находящемуся на другой абонентской ЭВМ сети. При этом устанавливается логическая связь с процессом и проводится сеанс работы с ним. Можно запустить удаленный процесс, получить результаты обработки данных этим процессом. Возможна также работа в режиме трансляции команд сетевой операционной системы на удаленную ЭВМ. При взаимодействии терминал доступ к удаленному файлу можно открыть удаленный файл, модифицировать

его или произвести транспортировку этого файла на любое внешнее устройство абонентской ЭВМ для дальнейшей работы с ним в локальном режиме. Работа в режиме терминал доступ к удаленной базе данных аналогична предыдущей форме взаимодействия. Только в этом случае производится работа с базой данных в ее полном объеме в соответствии справами доступа, которыми обладает данный пользователь вычислительной сети.

Взаимодействие терминал терминал предусматривает обмен сообщениями между абонентами сети в диалоговом режиме. Сообщения могут посылаться как отдельным абонентам, так и группам абонентов сети. Длина сообщения не должна превышать некоторой установленной для данной сети величины обычно строка на экране терминала. Форма взаимодействия электронная почта в последнее время стала очень распространенной. Каждый абонент имеет на своей ЭВМ почтовый ящик. Это специальный файл, в который записываются все поступающие

в его адрес сообщения. Конечный пользователь может проверять в начале работы свой почтовый ящик, выводить сообщения на печать и передавать сообщения в адрес других абонентов вычислительной сети. 7. Особенности организации локальных вычислительных сетей Основное назначение любой компьютерной сети- предоставление информационных и вычислительных ресурсов подключенным к ней пользователям. С этой точки зрения локальную вычислительную сеть можно рассматривать

как совокупность серверов и рабочих станций. Сервер это компьютер, подключенный к сети и обеспечивающий ее пользователей определенными услугами. Серверы могут осуществлять хранение данных, управление базами данных, удаленную обработку заданий, печать заданий и ряд других функций, потребность в которых может возникнуть у пользователей сети. Сервер- источник ресурсов сети. Рабочая станция персональный компьютер, подключенный к сети, через который пользователь получает доступ

к ее ресурсам. Рабочая станция сети функционирует как в сетевом, так и в локальном режиме. Она оснащена собственной операционной системой MS DOS, Windows и т. д обеспечивает пользователя всеми необходимыми инструментами для решения прикладных задач. Один из типов серверов файл-сервер хранит данные пользователей сети и обеспечивает им доступ к этим данным. Это компьютер с большой емкостью оперативной памяти, жесткими дисками большой емкости

и дополнительными накопителями на магнитной ленте. Он работает под управлением специальной операционной системы, которая обеспечивает одновременный доступ пользователей сети к расположенным на нем данным. Файл- сервер выполняет следующие функции хранение данных архивирование данных синхронизация изменений данных различными пользователями передача данных Для многих задач использование одного файл- сервера оказывается недостаточным.

Тогда в сеть могут включаться несколько серверов. Возможно также применение в качестве файл- серверов мини- ЭВМ. Компьютерные сети реализуют распределенную обработку данных, которая в этом случае распределена между двумя объектами клиентом и сервером. Клиент- задача, рабочая станция или пользователь компьютерной сети. В процессе обработки данных клиент может сформировать запрос на сервер для выполнения сложных

процедур, чтение файла, поиск информации в базе данных и т. д. Сервер, определенный ранее, выполняет запрос, поступивший от клиента. Результаты выполнения запроса передаются клиенту. Сервер обеспечивает хранение данных общего пользования, организует доступ к этим данным и пере дает данные клиенту. Клиент обрабатывает полученные данные и представляет результаты обработки в виде, удобном

для пользователя. В принципе обработка данных может быть выполнена и на сервере. Для подобных систем приняты термины системы клиент- сервер или архитектура клиент- сервера. Архитектура клиент сервера может использоваться как в одноранговых локальных сетях нет единого центра управления, система распределена по всем рабочим станциям , так и в сети с выделенным сервером один из компьютеров выполняет функции хранения данных.