Дескрипторные информационно-поисковые языки

В основе построения дескрииторных ИПЯ лежит принцип коорди­натного индексирования, который предполагает, что основное смыс­ловое содержание документа может быть выражено списком ключе­вых слов. К ключевым словам ОТНОСЯТСЯ так называемые полнозначные слова— существительные, прилагательные, глаголы, наречия, числи­тельные, местоимения. Ключевыми словами не могут быть предлоги, союзы, связки, частицы.

Основными элементами ДИПЯ являются [29J:

♦ словарь лексических единиц;

♦ правила применения ИПЯ (грамматика), определяющие проце­дуру перевода текстов документов и запросов с естественного языка на ИПЯ:

♦ правила построения ИПЯ.

(лопари лексических единиц делятся на две группы:

6-1297

♦ основные лексические словари, составляющие лексику ИМЯ;

♦ морфологические словари, обеспечивающие морфологический анализ и нормализацию слов.

В качестве лексических единиц основных словарей используются ключевые слова, словосочетания и дескрипторы.

Дескриптор— понятие, обозначающее группу эквивалентных или близких по смыслу ключевых слов. Дескриптор -- это имя класса си­нонимов. В качестве дескрипторов могут быть использованы код, сло­во или словосочетание [29).

Разработка дескрппторного языка фактически сводится к разработ­ке информационно-поискового тезауруса (ИПТ).

Тезаурус (от греч. «хранилище», «сокровищница») в узком смысле представляет собой специальный словарь-справочник, в котором пе­речислены ключевые слова — дескрипторы определенной предметной области, указаны их синонимы, установлены способы устранения си­нонимии, омонимии, полисемии, определены родовидовые и ассоци­ативные связи дескрипторов [29].

Наиболее важными парадигматическими отношениями ИПТ явля­ются:

♦ соподчинение;

♦ род-вид;

♦ часть—целое;

♦ причина-следствие;

♦ функциональное сходство.

Обобщенная структура ИПТ включает как минимум три составля­ющих: словарную часть, семантическую карту, руководство по исполь­зованию.

Приведем ряд определений [29].

Словарная часть алфавитный список дескрипторов с их словар­ными статьями.

Семантическая карта — система тематических классов дескрипто­ров, представленная в виде графической схемы или таблицы.

Руководство по использованию ИПТ содержит правила перевода ключевых слов и словосочетаний на ИПЯ, правила лексикографиче­ского контроля и редактирования ПОД и ПОЗ, а также правила веде­ния ИПТ.

Отличием информационно-поисковых тезаурусов от информаци­онно-поисковых каталогов на основе предметной иерархической руб­рикации является то, что в тезаурусах, помимо классификационной

схемы, присутствуют сами ключевые слова и дескрипторы, объединя­емые под названием классов, рубрик и т. д. В каталогах же присутству­ют только лишь обозначения (названия) классов.

Главная идея информационно-поисковых тезаурусов заключается в повышении эффективности индексирования документов в рамках

дескриптивного подхода. Иначе говоря, в системах на основе ПИТ ПОД представлен набором дескрипторов. Однако в процессе инде­ксирования документов учитываются семантические отношения меж­дудескрипторами, что, В конечном счете, обеспечивает более адекват­ный содержанию документа ПОД и повышает эффективность поиска документов.

Форма представления тезауруса включает алфавитное перечисле­ние статей по каждому дескриптору (термину) в следующем виде¹:

реферат: с: резюме;

в: свертывание информации; н: реферат авторский:

реферат графический;

реферат информативный;

реферат «телеграфного стиля»;

реферат указательный;

реферирование; а: аннотация

В качестве буквенных обозначений здесь выступают следующие: с — термины-синонимы;

в — термины, подчиняющие заглавный термин:

н — термины, подчиненные заглавному;

а — термины, ассоциированные с заглавным термином.

Различают базовые и рабочие тезаурусы. Базовые тезаурусы вклю­чают ОСНОВНОЙ набор лексики предметной области. Рабочие тезауру­сы строятся на основе базовых тезаурусов и дополняются в процессе индексирования документов новыми терминами.

¹ Источите Гайдамакин Н. А. Автоматизированные информационные сис­темы, балы и банки данных. Вводный курс: Учебное пособие. — М.: Гелиос АРВ, 2002.

 

7.4. Системы индексирования

Система индексирования (СИ) совокупность методов и средств перевода текстов с естественного языка на ИПЯ в соответствии с за­данным набором словарей лексических единиц и с правилами приме­нения ПНЯ [29].

Рассмотрим классификацию систем индексирования |29].

1. Но степени автоматизации процесса индексирования выделяют
системы:

• ручного индексирования;

• автоматического индексирования;

• автоматизированного индексирования.

2. По степени контролируемости различают системы:

• без словаря;

• с жестким словарем;

• со свободным словарем.

3. По характеру алгоритма отбора слов текста выделяют системы:

• с последовательным просмотром текста (отбираются все пол­нозначные слова);

• с эвристическими процедурами выбора слов текста (слова от­бираются интуитивно или по заданной процедуре):

• со статистическими процедурами выбора слов (отбираются только информативные слова в соответствии с распределени­ем частот их употребления).

4. По характеру лексикографического контроля различают системы:

• без лексикографического контроля;

• с полным контролем;

• с промежуточным контролем.
Лексикографический контроль предусматривает [29]:

♦ устранение синонимии, полисемии и омонимии на основе норма­тивных словарей лексических единиц с парадигматическими от­ношениями между ними;

♦ нормализацию слов на основе морфологических нормативных

словарей.

5. По характеру морфологического анализа слов различают системы:

♦ с использованием морфологических словарей;

♦ с использованием основных лексических словарей;

♦ С использованием морфологического анализа с усечением слов.

Возможны системы индексирования без морфологического анализа.

Процесс свободного индексирования состоит в следующем. Инде­ксатор выписывает слова или словосочетания, которые, по его мнению, отражают содержание текста. Он может брать слова, отсутствующие в тексте, но важные, с его точки зрения, для выражения смысла текста. Отобранный список слов является поисковым образом документа. Это СИ С ручным индексированием.

Процесс полусвободного индексирования аналогичен вышеописан­ному, но слова для подберутся только из словаря.

При жестком индексировании слова берутся только из текста.

Поначалу индексирование осуществлялось специально подготов­ленными специалистами-экспертами в предметной области, которые

МОГЛИ осуществлять глубокий анализ СМЫСЛОВОГО содержания доку­мента и ОТНОСИТЬ его (индексировать) к тем или иным классам, руб­рикам, ключевым терминам. В этом случае были высоки накладные

расходы, поскольку требовалось наличие в штате высококвалифици­рованных специалистов-индексаторов. Кроме того, процесс индекси­рования в некоторой мере был субъективным. Поэтому возникла за­дача автоматизации индексирования документов.

Существуют два подхода к автоматическому индексированию. Пер­вый основан на использовании словаря ключевых слов и применяется в системах на основе ИПТ. Индексирование в таких системах осуще­ствляется путем последовательного автоматического поиска в тексте документа ключевых терминов. Строится индекс, представляющий поисковое пространство документов. Возможны два типа такого ин­декса - прямой и инвертированный (рис. 7.4) [14].

Прямой тип индекса строится по схеме «документ—термины». По­исковое пространство в ЭТОМ случае представлено в виде матрицы раз­мерностью nxm. Строки этой матрицы представляют поисковые обра­зы документов.

Инвертированный тип индекса строится по обратной схеме — «тер­мин—документы>. Поисковое пространство соответственно предетав-лено аналогичной матрицей, только в транспонированной форме. По­исковыми образами документов в ЭТОМ случае являются столбцы матрицы.

 

Прямой индекс

Номер документа	Термины
	f,	t>	f.	t,	U
d,		+		+
d2	+■	+	+
d3			+		+
dt	+			f	+

Инвертированный индекс

 

Термины	Номера документов
d	d2	d,	dt
f,		+		+
г,	+	+
h		+	+
t<	+			+
и			+	+

Рис. 7.4. Пример прямого и инвертированного индексов

Второй подход к автоматическому индексированию применяется в полнотекстовых системах. В процессе индексирования в индекс за­носится информация обо всех словах текста документа (отсюда и на­звание «полнотекстовые»).

7.5. Полнотекстовые информационно-поисковые системы

Процессы компьютеризации деятельности предприятии привели к накоплению большого объема неструктурированной текстовой ин­формации. Возникла потребность в программном обеспечении, реали­зующем эффективный поиск информации.

Информационно-поисковые каталоги, фасетные и тезаурусные си­стемы не могли быть в ПОЛНОЙ мере использованы в массовой персо­нальной автоматизации. Потребовались средства, которые бы в Мак­симальной степени освобождали пользователя от необходимости сложной предварительной структуризации предметной области и за­тратных процедур индексирования при накоплении текстовых данных, но в то же время создавали бы эффективный и интуитивно понятный поисковый инструментарий [14]. В результате на рынке программных продуктов появились полнотекстовые ИС.

Полнотекстовые ПС строятся на основе информационно-поиско­вых языков дескрипторного типа. Информационно-технологическая структура полнотекстовых ИС включает [14]:

♦ хранилище документов;

♦ глобальный словарь системы;

♦ инвертированный индекс документов;

♦ интерфейс ввода документов в систему;

♦ механизм индексирования;

♦ интерфейс запросов пользователя;

♦ механизм поиска документов;

♦ механизм извлечения найденных документов.

Хранилище документов может быть организовано как единая ло­кально сосредоточенная информационная структура в виде специаль­ного файла с текстами документов.

Глобальный словарь системы может быть статическим и динами­ческим.

Статические словари определяются заранее и не зависят от содер­жания документов, вошедших в хранилище.

Динамические словари определяются набором словоформ, имеющихся в документах хранилища. Изначально такой словарь пуст, но с каж­дым новым документом в него помещаются новые словоформы.

менты глобального словаря выступают в качестве дескрипторов

ИПЯ-системы. Поступающие через интерфейс ввода-вывода докумен­ты подвергаются операции индексирования по глобальному словарю. Механизм индексирования в полнотекстовых ИС полностью автома­тизирован и заключается в создании специального двоичного вектора, компоненты которого показывают наличие или отсутствие в данном документе слова с соответствующим номером из глобального слова­ря [14].

Существенное влияние на эффективность полнотекстовых ИС ока­зывает морфологический разбор при индексировании документов и запросов. Морфологический разбор позволяет выделять общую для однокоренных слов словоформу, а также выделять лексемы, т. е. сло­ва, отличающиеся окончаниями, приставками и суффиксами.

В результате индексирования поисковый образ каждою нового до­кумента представляется набором словоформ из глобального словаря, присутствующих в тексте документа, и поступает в виде соответству­ющего двоичного вектора для дополнения индекса системы. Индекс

 

строится по инвертированной схеме и в двоичном виде отражает весь

(полный) текст учтенных или накопленных документов [14].

При удалении документа из системы соответственно удаляется и поисковый образ документа.

Через интерфейс запросов пользователь в терминах ИПЯ делает запрос, который обрабатывается поисковой машиной. Механизм по­иска основывается на тех или иных алгоритмах и критериях сравне­ния поискового образа запроса с ПОИСКОВЫМИ образами документов, образующими индекс системы. Результатом поиска является опреде­ление номеров документов, поисковые образы которых соответствуют поисковому образу запроса. Далее специальная подсистема па основе установленных в хранилище указательных конструкций извлекает и доставляет соответствующие документы пользователю [14].

Примером полнотекстовых информационно-поисковых систем яв­ляются автоматизированные информационные системы по законода­тельству.

Автоматизированная информационная система по законодатель­ству (АИСЗ) — это программный комплекс, включающий в себя мас­сив правовой информации и инструменты для работы с ним [37]. Эти инструменты позволяют производить поиск документов, формировать подборки документов, печатать документы.

АИСЗ являются частью следующих типов информационных систем [37].

1. Справочно-информационные системы общего назначения, ориентированные на доступ пользователей к нормативно-правовым

гам. К этим системам относятся «Консультант Плюс», «Га­рант», «Кодекс» и др.

2. Глобальные информационные службы (хост-системы), предо-

ставляющие доступ удаленным пользователям к библиографи­ческой, полнотекстовой или другой информации. Крупнейшей в мире коммерческой службой, обеспечивающей доступ к юриди­ческой информации, является система LEXIS (США).

3. Системы информационной поддержки деятельности правотворческих органов. Спецификой таких систем является необходимость хранения и поиска многих версий и редакций нормативно-
правовых документов, с учетом вносимых поправок и изменений.

1. Системы автоматизации делопроизводства судов, милиции и дру­гих правоохранительных органов. Основными особенностями АИСЗ являются [37]:

♦ необходимость предоставления адресного доступа к полным тек­стам;

♦ в информационных языках для поиска в БД по законодательству необходим учет контекстных связей, регламентированных при-

лагательных (типа «обязательный», «произвольный» и др.);

♦ тексты нормативных актов должны подвергаться так называемой
юридической обработке, при которой тексту приписываются не
только классификационные индексы, ключевые слова или де­скрипторы (как при обычном индексировании), но и комментарии специалистов, ссылки на предшествующие версии, связан­ные документы, решения судов и др.

В 1992 году образовалось НПП «Гарант-Сервис». В этом же году была создана общероссийская сеть «Консультант Плюс», которая охва­тила множество ГОРОДОВ России. В настоящее время наиболее распро­странена АИСЗ «Консультант Плюс». Система «Гарант» занимает второе место в России по количеству пользователей.

На третьем месте находится достаточно популярный продукт — информационно поисковая система «Кодекс», которая разработана малым государственным предприятием «Центр компьютерных разра­боток».

На российском рынке АИСЗ представлены также следующие про-

дукты, созданные государственными предприятиями для обеспечения потребностей в правовой информации государственных ведомств [52]:

♦ «Эталон» (НЦПИ при Министерстве юстиции РФ);

♦ «Система- (НТЦ «Система - при ФАПСИ).

Кроме того, на российском рынке представлены такие системы, как [52]:

♦ «ЮСИС» (фирма «Инталекс»);

♦ «Референт» (ЗАО «Референт-Сервис»);

♦ «Ваше право» и «Юрисконсульт» (фирма «Информационные системы и технологии»);

 

♦ «1С: Кодекс», «1С: Гарант». «1С: Эталон» (компания «1С»). Информационные банки РФ включают следующие уровни данных:

♦ федеральное законодательство;

♦ местное законодательство;

♦ ненормативные материалы (консультации экспертов, бланки де­ловых документов, проспекты эмиссии пенных бумаг коммерческих банков и т. п.).

170.

 

При юридической обработке (индексировании) используется Об­щеправовой классификатор отраслей законодательства, утвержден­ный указом президента РФ № 2171 от 16 декабря 1993 года [37],

Существуют два источника получения правовой информации раз­работчиком для включения в систему: официальная рассылка подпи­савшего ведомства и опубликование в периодической печати.

Официальная рассылка — основной источник информации для си­стем «Консультант Плюс". «Гарант» и «Кодекс». Следует заметить, что государственные органы выступают не только в качестве источни­ков информации, НО И сами ЯВЛЯЮТСЯ пользователями систем, т. е. пря­мо заинтересованы в оперативном и достоверном пополнении инфор­мационного банка. Поэтому, как правило, документы передаются из органов государственной власти сразу же после их подписания.

Сеть «Консультант Плюс» имеет прямые договоры об обмене ин­формацией с ОСНОВНЫМИ федеральными органами (среди них— Ад

министрация Президента РФ, Министерство финансов РФ, Цен­тральный банк РФ, Федеральная налоговая служба и др.), а гаю местными органами власти. Благодаря аналогичным договорам, нор­мативные акты достаточно оперативно попадают и в систему «Гарант» [37,52].

Юридическая база < Кодекс» ведется при содействии юридического комитета мэрии Санкт Петербурга. Документы для данной системы поступают в «Центр компьютерных разработок" на основе договоров

не напрямую с органами власти, а с их представительствами в Санкт-Петербурге [37, 52].

Публикации в печатных изданиях. Выделяют три группы таких ис­точников. К первой относятся все издания, в которых публикация нормативных актов считается официальной: «Бюллетень междуна­родных договоров», < Вестник ЦБРФ», «Российская газета», <• Россий­ские вести» и др. Вторую группу составляют издания, не признанные официальными, но в состав учредителей которых входят российские министерства и ведомства: «Бюллетень Верховного суда РФ», «Фи­нансовая газета» и т. д. Наконец, в третью Группу входят издания, пуб­ликация документов в которых считается достоверной. Такие издания или имеют достаточно большой тираж, или пользуются авторитетом вереде специалистов: «Закон», «Хозяйство и право», «Экономика и жизнь» и др. [37J.

Основными параметрами, позволяющими определить качество со­держания информационной базы, являются [52]:

♦ полнота информации;

♦ достоверность информации;

♦ оперативность обновления информации.

Параметры, характеризующие качество программной оболочки:

♦ поисковые ВОЗМОЖНОСТИ системы:

♦ средства актуализации информации;

♦ дополнительные сервисные функции.

Оценка полноты, достоверности и оперативности обновления ин­формации основывается на количественных показателях. Оценка же качества юридической обработки поступающих в информационный банк документов достаточно субъективна.

Без юридической обработки АИСЗ является всего лишь электронным аналогом бумажных изданий. Еe цель систематизация документов для повышения эффективности их дальнейшего использования. Юриди­ческая обработка обычно состоит из следующих основных этапов [52]:

♦ Классификация документов;

♦ выявление взаимосвязей между различными документами;

♦ составление Примечаний к документу.

Классификация документов предназначена для последующего их поиска по некоторым признакам, формальным или неформальным. Классификация производится на основании классификатора данной системы. Как известно, классификатор — это иерархическая структу­ра, содержащая все понятия, используемые для описания документов, ВХОДЯЩИХ в информационную базу.

Доступ пользователя к информации, хранящейся в АИСЗ, может осуществляться двумя способами, каждый на которых имеет свои до­стоинства и недостатки [37]:

♦ работа с удаленной базой;

♦ работа с локальной базой.

При работе с удаленной базой пользователю нет необходимости хранить на своем компьютере данные системы, они хранятся на серве­ре разработчика и доступны через сеть. Большинство АИСЗ имеют версии, доступные через глобальную сеть Интернет. Основное пре­имущество работы с такими версиями заключается в том, что пользо­ватель всегда имеет доступ к самым последним данным [37].

Однако для работы с удаленной базой пользователю необходим доступ к Интернету. Зачастую скорость передачи информации через

 

Интернет низкая из-за плохого качества каналов, а стоимость доступа достаточно высокая. Поэтому иногда более выгоден вариант работы с локальной базой, которая доступна в любой момент. Недостатком это­го варианта по сравнению с предыдущим является более продолжи­тельный период актуализации информации.

Контрольные вопросы

1. В чем заключались предпосылки появления и распространения ДИС?

2. Дайте понятие ДИС. Какие различают группы ДИС?

3. Охарактеризуйте функционирование ДИС на основе индексиро­вания.

4. Дайте понятие информационно-поискового языка. Назовите эле­менты ИПЯ.

5. Назовите виды ИПЯ.

6. Охарактеризуйте системы перечислительной, систематизирован­ной, фасетной классификации.

7. Назовите дескрипторные информационно-поисковые языки. Дай­те понятие дескриптора

8. Охарактеризуйте структуру информационно-поискового тезау­руса

9. Дайте классификацию ИПЯ.

 

10. Охарактеризуйте подходы к автоматическому индексированию.

11. Охарактеризуйте полнотекстовые информационно-поисковые си­стемы.

12. Дайте понятие автоматизированной информационной системы по законодательству.

13. Перечислите особенности и качественные характеристики АИСЗ.
11. Назовите источники пополнения документальной базы АИСЗ.
15. В чем заключается сущность юридической обработки документов, помещаемых в базу АИСЗ?

Глава 8 Компьютерные сети

8.1. Системы телеобработки данных

Исторически первыми системами распределенной обработки дан­ных были системы телеобработки данных и многомашинные вычис­лительные комплексы [12].

Системы телеобработки данных представляют собой информа­ционно-вычислительные системы, которые выполняют дистанцион-пун» централизованную обработку данных, поступающих в центр об­работки по каналам связи.

Многомашинные вычислительные комплексы — это системы, состо­ящие ИЗ нескольких относительно самостоятельных компьютеров, связанных между собой устройствами обмена информацией, в част­ности каналами связи.

Техническое обеспечение систем телеобработки - это совокупность технических средств, основными задачами которой являются ввод данных в систему передачи данных по каналам связи, сопряжение каналов связи с компьютером, обработка данных и выдача результатных данных абоненту.

Наряду с техническим обеспечением, для осуществления режима телеобработки на компьютере должно быть установлено специали­зированное программное обеспечение, выполняющее функции: обес­печения работы компьютера в различных режимах телеобработки, управления сетью телеобработки данных, управления очередями со­общений, редактирования сообщений, обработки ошибочных сообще­ний и т. п.

Основным режимом обработки данных на вычислительных центрах коллективного пользования является телеобработка информации, ко­торая может быть реализована в одном из двух режимов: В диалоговом режиме (on-line) или в режиме пакетной обработки (off-line).

Независимо от сферы применения, любая система телеобработки информации включает в себя как минимум четыре группы техниче-

 

ских средств: электронную вычислительную машину, аппаратуру пе­редачи данных (АПД), устройство сопряжения (УС) компьютера с ап­паратурой передачи данных, абонентские пункты (ЛИ), осуществля­ющие взаимодействие абонента с системой и обеспечивающие ввод и вывод данных. Более разветвленные системы телеобработки инфор­мации могут использовать устройства удаленного согласования (УУС) — поочередного или одновременного подключения разных абонентов к идиому каналу связи.

Блок-схема типовой СТОД показана на рис. 8.1.

 

 

 

 

ЭВМ		УС		АПД

 

 

 

УУС		АП

Рис. 8.1. Блок-схема типовой СТОД'

Аппаратура передачи данных включает следующие устройства [12]:

♦ устройства преобразования сигналов (УПС);

♦ устройства защиты от ошибок (УЗО);

♦ устройства вызова.

УПС преобразует сигналы терминального оборудования в вид, при­годный для передачи их по используемым каналам связи. И наоборот, сигналы, поступающие по каналу связи, преобразует к виду, воспри­нимаемому терминальной аппаратурой. В качестве УПС обычно ис­пользуются модемы и связные карты.

УЗО применяют для обеспечения достоверности передачи инфор­мации они реализуют процедуры обнаружения и автоматического исправления ошибок.

Устройства вызова необходимо использовать при работе по комму­тируемым каналам связи для соединения с вызываемым абонентом.

8.2. Понятие компьютерной сети

Компьютерные сети — это системы компьютеров, объединенных каналами передачи данных, обеспечивающие эффективное предостав­ление различных информационно-вычислительных услуг пользовате­лям посредством реализации удобного и надежного доступа к ресур­сам сети [12, 23].

' Источник: Бройдо В. Л. Вычислительные системы, сети и телекоммуни­кации. - СПб.: Питер, 2002. - 688 г.

Информационные системы, использующие возможности компью­терных сетей, обеспечивают выполнение следующих задач [12]:

♦ хранение и обработка данных;

♦ организация доступа пользователей к данным;

♦ передача данных и результатов обработки данных пользователям. Эффективность решения перечисленных задач обеспечивается:

 

♦ дистанционным доступом пользователей к аппаратным, про­граммным и информационным ресурсам;

♦ ВЫСОКОЙ надежностью системы;

♦ возможностью оперативного перераспределения нагрузки;

♦ специализацией отдельных узлов сети для решения определен­ного класса задач;

♦ решением сложных задач совместными усилиями нескольких узлов сети;

♦ возможностью осуществления оперативного контроля всех узлов сети.

Основные показатели качества компьютерных сетей включают сле­дующие элементы: полнота выполняемых функций, производительность, пропускная способность, надежность сети, безопасность информации, прозрачность сети, масштабируемость, интегрируемость, универсаль­ность сети.

Виды компьютерных сетей

Компьютерные сети, в зависимости от охватываемой территории, подразделяются на:

♦ локальные (ЛВС, LAN — Local Area Network);

♦ региональные (PBC, MAN — Metropolitan Area Network);

♦ глобальные (ГВС, WAN Wide Area Network).

В Локальной сети абоненты находятся на небольшом (до 10-15 км)

расстоянии друг от друга. К Л НС относятся сети отдельных предпри­ятий, фирм, банков, офисов, корпораций и т. д.

РВС связывают абонентов города, района, области. Обычно рас­стояния между абонентами РВС составляют десятки-сотни кило­метров.

Глобальные сети соединяют абонентов, удаленных друг от друга на значительное расстояние, часто расположенных в различных странах или на разных континентах.

По признакам организации передачи данных компьютерные можно разделить на дне группы [12}:

♦ последовательные;

♦ широковещательные.

В последовательных сетях передача данных осуществляется после­довательно от одного узла к другому. Каждый узел ретранслирует при­нятые данные дальше. Практически все виды сетей относятся к этому

типу. В широковещательных сетях в конкретный момент времени пе­редачу может вести только одни узел, остальные узлы могут только принимать информацию.

8.4. Топологии компьютерных сетей

Топология представляет физическое расположение сетевых компо­нентов (компьютеров, кабелей и др.). Выбором топологии определяется состав сетевого оборудования, возможности расширения сети, способ управления сетью.

Существуют следующие топологии компьютерных сетей [12]:

♦ шинные (линейные, bus);

♦ кольцевые (петлевые, ring);

♦ радиальные (звездообразные, star);

♦ смешанные (гибридные).

Практически все сети строятся на основе трех базовых топологий: топологии «шина», «звезда» и «кольцо". Базовые топологии достаточ­но просты, однако на практике часто встречаются довольно сложные комбинации, сочетающие свойства и характеристики нескольких то­пологий.

В топологии «шина», или «линейная шина" (linear bus), использу­ется один кабель, именуемый магистралью ИЛИ сегментом, к которому подключены все компьютеры сети (рис. 8.2). Эта топология является наиболее простой и распространенной реализацией сети.

Так как данные в сеть передаются лишь одним компьютером, про­изводительность сети зависит от количества компьютеров, подклю­ченных к шине. Чем больше компьютеров, тем медленнее сеть.

Зависимость пропускной способности сети от количества компью­теров в ней не является прямой, так как, кроме числа компьютеров, на быстродействие сети влияет множество других факторов: ТИП аппа­ратного обеспечения, частота передачи данных, тип сетевых приложе­ний, тип сетевого кабеля, расстояние между компьютерами в семи

 

Рабочая станция

Рабочая станция

 

Рабочая станция

Рабочая станция

Рис. 8.2. Сеть с шинной топологией

«Шина» является пассивной топологией компьютеры только «слушают» передаваемые по сети данные, но не передают их от от­правителя к получателю. Выход из строя какого-либо компьютера не оказывает влияния на работу всей сети. В активных топологиях ком­пьютеры регенерируют сигналы с последующей передачей их по сети.

Основой последовательной сети с радиальной топологией (тополо­гией «звезда») является специальный компьютер — сервер, к которо­му подключаются рабочие станции, каждая по своей линии связи. Вся

информация передается через сервер, в задачи которого входит ре­трансляция, переключение и маршрутизация информационных пото­ков и сети (рис. 8.3). Такая сеть является, аналогом системы телеобра­ботки, в которой все абонентские пункты содержат в своем составе

компьютер.

Недостатками такой сети являются: высокие требования к вычис­лительным ресурсам центральной аппаратуры, потеря работоспособ­ности сети при отказе центральной аппаратуры, большая протяженность линий связи, отсутствие гибкости в выборе пути передачи информации. Если выйдет из строя рабочая станция (или кабель, соединяющий ее с концентратором), то лишь эта станция не сможет передавать или при­нимать данные посети. На остальные рабочие станции в сети этот сбой не повлияет.

При использовании топологии «кольцо» компьютеры подключают­ся к кабелю, замкнутому в кольцо (рис. 8.4). Сигналы передаются в одном направлении и проходят через каждый компьютер. Каждый компьютер является повторителем, усиливая сигналы и передавая их следующему компьютеру. Если выйдет из строя один компьютер, пре­кращает функционировать вся сеть.

 

 

Рабочая станция

Рабочая станция

Рабочая станция

Рис. 8.3. Сеть с топологией «звезда-Способ передачи данных по кольцевой сети называется передачей

маркера. Маркер последовательно, от компьютера к компьютеру, пе­редается до тех пор, пока его не получит гот компьютер, который должен передать данные. Передающий компьютер добавляет к маркеру данные и адрес получателя и отправляет его дальше по кольцу.

Компьютер

Компьютер

Компьютер Рис. 8.4. Сеть с кольцевой топологией

Данные передаются через каждый компьютер, пока не окажутся у ТОГО, Чей адрес совпадает с адресом получателя. Далее принима­ющий компьютер посылает передающему сообщение — подтверждение о приеме данных. Получив сообщение подтверждение, переда­ющий компьютер создает НОВЫЙ маркер и возвращает его в сеть.

Топология полносвязной вычислительной сети представлена на рис. 8.5. В структуре такой сети можно выделить коммуникационную и абонентскую подсети. Коммуникационная подсеть это ядро вычис­лительной сети, которое связывает рабочие станции и серверы сети друг с другом. Звенья абонентской подсети (серверы, рабочие станции) подключаются к узлам коммутации абонентскими каналами связи.

Рис. 8.5. Полносвязная вычислительная сеть. УК — устройство коммутации'

8.5. Модель взаимодействия открытых систем

Передача и обработка данных в разветвленной сети является СЛОЖ­НЫМ, ИСПОЛЬЗУЮЩИМ многочисленную и разнообразную аппаратуру

¹ Источник: Бройдо В. Л. Вычислительные системы, сети и телекоммуни­кации. - СПб.: Питер. 2002.

процессом, требующим формализации и стандартизации следующих процедур [12]:

♦ управление и контроль ресурсом компьютеров и системы теле­коммуникаций;

♦ установление и разъединение соединения;

♦ контроль соединений;

♦ маршрутизация, согласование, преобразование и передача данных;

♦ КОНТРОЛЬ правильности передачи;

♦ исправление ошибок и т. д.

Необходимо применение стандартизированных протоколов и для обеспечения понимания сетями друг друга при их взаимодействии. Указанные выше задачи решаются с помощью применения системы протоколов и стандартов, которые определяют процедуры взаимодей­ствия элементов сети при установлении СВЯЗИ и передаче данных.

Протокол представляет собой набор правил и методом взаимодей­ствия объектов вычислительной сети, регламентирующий основные процедуры, алгоритмы и форматы взаимодействия, обеспечивающие корректность согласования, преобразования и передачи данных в сети. Выполнением протокольных процедур управляют специальные про­граммы, реже аппаратные средства.

Международной организацией по стандартизации (ISO— Interna­tional Organisation for Standardization) разработана система стандартных протоколов модель взаимодействия открытых систем (Open System Interconnection— OSI), которую также называют эталонной семиуровневой моделью открытых систем.

Открытая система — система, доступная для взаимодействия с дру­гими системами в соответствии с разработанными стандартами |52].

Модель OSI содержит общие рекомендации для построения стан­дартов совместимых сетевых программных продуктом и служит осно­вой для разработчиков совместимого сетевого оборудования. Эти ре­комендации ДОЛЖНЫ быть реализованы как в технических, так и в программных средствах вычислительных сетей. Для обеспечения упо­рядочения функций управления и протоколов вычислительной сети вводятся функциональные уровни. В общем случае сеть вклю