Применение информационных технологий в компьютерных сетях

Применение информационных технологий в компьютерных сетях

1. Характеристика вычислительных сетей

Информационно-вычислительная сеть (возможное название — вычислительная сеть) представляет собой систему компьютеров, объединенных каналами пере­дачи данных.

Основное назначение информационно-вычислительных сетей (ИВС) — обеспе­чение эффективного предоставления различных информационно-вычислитель­ных услуг пользователям сети посредством организации удобного и надежного доступа к ресурсам, распределенным в этой сети.

В последние годы подавляющая часть услуг большинства сетей лежит в сфере именно информационного обслуживания. В частности, информационные систе­мы, построенные на базе ИВС, обеспечивают эффективное выполнение следую­щих задач:

- хранение данных;

- обработка данных;

- организация доступа пользователей к данным;

- передача данных и результатов обработки данных пользователям.

Эффективность решения указанных задач обеспечивается:

- распределенными в сети аппаратными, программными и информационными ресурсами;

- дистанционным доступом пользователя к любым видам этих ресурсов;

- возможным наличием централизованной базы данных наряду с распределен­ными базами данных;

- высокой надежностью функционирования системы, обеспечиваемой резерви­рованием ее элементов;

- возможностью оперативного перераспределения нагрузки в пиковые периоды; специализацией отдельных узлов сети на решении задач определенного класса;

- решением сложных задач совместными усилиями нескольких узлов сети;

- оперативным дистанционным информационным обслуживанием клиентов.

Основные показатели качества ИВС.

1. Полнота выполняемых функций. Сеть должна обеспечивать выполнение всех
предусмотренных для нее функций и по доступу ко всем ресурсам, и по совме­стной работе узлов, и по реализации всех протоколов и стандартов работы.

2. Производительность — среднее количество запросов пользователей сети,
исполняемых за единицу времени. Производительность зависит от времени

реакции системы на запрос пользователя. Это время складывается из трех со­ставляющих:

- времени передачи запроса от пользователя к узлу сети, ответственному за его исполнение;

- времени выполнения запроса в этом узле;

- времени передачи ответа на запрос пользователю.

3. Значительную долю времени реакции составляет передача информации в сети.
Следовательно, важной характеристикой сети является ее пропускная способ­ность. Пропускная способность определяется количеством данных, переда­ваемых через сеть (или ее звено — сегмент) за единицу времени.

4. Надежность сети — важная ее техническая характеристика. Надежность
чаще всего характеризуется средним временем наработки на отказ.

5. Поскольку сеть является информационной системой, то более важной потребительской характеристикой является достоверность ее результирующей информации (показатель своевременности информации поглощается достовер­ностью: если информация поступила несвоевременно, то в нужный момент на выходе системы информация недостоверна). Существуют технологии, обеспечивающие высокую достоверность функционирования системы даже при ее низкой надежности. Надежность информационной системы — это не самоцель, а сред­ство обеспечения достоверной информации на ее выходе.

6. Современные сети часто имеют дело с конфиденциальной информацией, поэтому важнейшим параметром сети является безопасность информации в ней.
Безопасность — это способность сети обеспечить защиту информации от несанкционированного доступа.

7. Прозрачность сети — еще одна важная потребительская ее характеристика. Прозрачность означает невидимость особенностей внутренней архитектуры сети для пользователя: в оптимальном случае он должен обращаться к ресурсам сети как к локальным ресурсам своего собственного компьютера.

8. Масштабируемость — возможность расширения сети без заметного сниже­ния ее производительности.

9. Универсальность сети — возможность подключения к сети разнообразного технического оборудования и программного обеспечения от разных производителей.

Одноранговые локальные сети

В сетях без централизованного управления (часто их называют одноранговыми сетями — peer-to-peer) нет единого центра управления взаимодействием рабочих станций и нет единого устройства для хранения данных. Функции управления сетью передаются от одной станции к другой. Сетевая операционная система распределена по всем рабочим станциям (на каждом компьютере должны быть программные средства администрирования сети). Каждая станция сети может выполнять функции как клиента, так и сервера. Она может обслуживать за­просы от других рабочих станций и направлять свои запросы на обслуживание в сеть. Пользователю сети доступны все периферийные устройства, подключен­ные к другим станциям (магнитные и оптические диски, принтеры, сканеры, плоттеры и т. д.). Но отсутствие серверов в сети не позволяет администратору централизованно управлять ресурсами. Каждый компьютер, включенный в одно­ранговую сеть, имеет свои собственные сетевые программные средства, а необхо­димость прямого взаимодействия компьютеров друг с другом по мере расшире­ния системы приводит к слишком большому количеству связей между рабочими станциями. Эффективно управлять такой системой практически невозможно.

Серверные локальные сети

В сетях с централизованным управлением (часто их называют двухранговыми или серверными сетями) один из компьютеров (сервер) реализует процедуры, предназначенные для использования всеми рабочими станциями, управляет взаимодействием рабочих станций и выполняет целый ряд сервисных функций. В процессе обработки данных клиент может сформировать запрос на сервер для выполнения тех или иных процедур: чтение файла, поиск информации в базе данных, печать файла и т. п.

Сервер выполняет запрос, поступивший от клиента. Результаты выполнения запроса передаются клиенту. Сервер обеспечивает хранение данных общего использования, организует доступ к этим данным и передает данные клиенту. Клиент обрабатывает полученные данные и представляет результаты обработ­ки в виде, удобном для пользователя. Обработка данных может быть выполнена и на сервере.

Следует отметить, что в серверных сетях клиенту непосредственно доступны ре­сурсы сети, имеющиеся только на сервере (серверах, если имеется несколько специализированных серверов). Данные и программы, хранящиеся на дисках чужих рабочих станций, могут быть доступны пользователю только через сервер или с помощью установленной в сети специальной программы доступа к ресур­сам рабочих станций.

Протоколы передачи данных

Протоколы передачи данных нижнего уровня, получившие рас­пространение в ЛВС, приведены на рис. 5

Типичными методами доступа к передающей среде в современных ЛВС являются:

- множественный доступ с контролем несущей и обнаружением кон­фликтов (CSMA/CD), иначе называемый методом доступа Ethernet, так как именно в этой сети он получил наибольшее распространение,

- маркерное кольцо (метод доступа Token Ring);

- маркерная шина (метод доступа Arcnet).

Указанные методы доступа реализованы соответственно на стан­дартах IEEE802.3, IEEE802.5, IEEE802.4.

 

 

		ППД нижнего уровня в ЛВС

 

 

 

Рис.5. Протоколы передачи данных нижнего уровня в ЛВС

 

Метод доступа Ethernet (метод случайного доступа) разработан фирмой Xerox в 1975 г. и используется в ЛВС с шинной топологией, обеспечивает высокую скорость передачи данных и надежность. Это метод множественного доступа с прослушиванием несущей и разре­шением конфликтов (коллизий). Каждая PC перед началом передачи определяет, свободен канал или занят. Если канал свободен, PC начи­нает передачу данных, осуществляемую пакетами, упакованными в кадры. Из-за различных системных задержек могут возникнуть кол­лизии. В этом случае станция задерживает передачу на определенное время. Для каждой PC устанавливается свое время ожидания перед повторной передачей кадра. Коллизии приводят к снижению быстро­действия сети только при сравнительно большом количестве актив­ных PC (до 80—100).

Метод доступа Token Ring разработан фирмой IBM и рассчитан на кольцевую топологию сети. Это селективный метод доступа в коль­цевой моноканал, именуемый «маркерное кольцо». В качестве марке­ра используется уникальная последовательность битов. Маркер не име­ет адреса и может находиться в одном из двух состояний — свободном или занятом. Если ни одна PC не готова к передаче данных, свободный маркер циркулирует по кольцу. Станция, имеющая кадр для передачи, ждет подхода свободного маркера, захватывает его, изменяет состоя­ние маркера на «занятый» и добавляет к нему кадр. Занятый маркер с кадром перемещается по кольцу и возвращается к станции-отправите­лю, причем при прохождении через узел назначения снимается копия кадра. Станция-отправитель удаляет свой кадр из кольца, изменяет состояние маркера на «свободный» и передает его дальше по кольцу. С этого момента любая станция может изменить состояние маркера на «занятый» и начать передачу данных. Описанная процедура характер­на для сети, в которой все станции имеют одинаковый приоритет. В рамках метода «маркерное кольцо» предусматривается возможность передачи кадров станции с учетом их приоритетов. Тогда станции с низким приоритетом могут захватывать кольцо в случае неактивности станций с более высоким приоритетом.

Метод доступа Arcnet разработан фирмой Datapoint Corp. и ис­пользуется в ЛВС с топологией «звезда» и «общая шина». Это селек­тивный метод доступа в моноканал, называемый «маркерная шина». Маркер создается одной из станций сети и имеет адресное поле, где указывается номер (адрес) станции, владеющий маркером. Передачу производит только та станция, которая в данный момент владеет мар­кером (эстафетной палочкой). Остальные станции работают на при­ем. Последовательность передачи маркера от одной станции к другой задается управляющей станцией сети. Станции, последовательно по­лучающие маркер для передачи кадров, образуют «логическое коль­цо». Станция, получившая маркер (полномочия на передачу инфор­мации), передает свой подготовленный кадр в шину. Если кадра для передачи нет, она сразу посылает маркер другой станции согласно установленному порядку передачи полномочий. Так продолжается до тех пор, пока управляющая станция не инициирует новую последова­тельность передач маркера. Станция назначения, получившая маркер с кадром, «отцепляет» кадр от маркера и передает маркер той стан­ции, которая является следующей в установленной последователь­ности передач. При таком методе доступа в моноканал имеется воз­можность обеспечить приоритетное обслуживание абонентов, напри­мер, в течение одного цикла, когда маркер совершает полный оборот по «логическому кольцу».

 

 

3. Аппаратная база компьютерной телефонии (КТ)

В России первые признаки коммерческого рынка компьютерной телефонии появились в 1993 - 1994 гг. Одним из главных потребителей стали банки, в основном потому, что в силу своей специфики были лидерами в области автоматизации и с помощью компьютерной телефонии могли получить еще один канал связи с клиентами.

Компьютерная телефония - использование аппаратных и программных ресурсов компьютера для взаимодействия с телефонной линией и управление ею, с целью приема и обработки входящих и осуществления исходящих звонков.

Технологии компьютерной телефонии:

- интерактивная голосовая обработка;

- речевая почта;

- распознавание речи;

- преобразование данных в речь;

- преобразование текста в речь;

- обработка факсимильных сообщений в различных формах;

- справочно-информационное голосовое и факсимильное обслуживание;

- специализированные формы обработки звуковых сигналов;

- аудиоконференции;

- оптимальная обработка телефонных вызовов и управление соединением.

Достоинства компьютерной телефонии:

- обеспечивается взаимодействие человека с компьютером через обыкновенный телефон. Компьютер при этом передает информацию человеку в наиболее естественной для людей речевой форме (говорит по телефону);

- обратная связь человека с компьютером реализуется следующими способами (рис.1): в самом распространенном варианте с помощью телефонной клавиатуры и уже на более высоком уровне - с помощью голоса (для этого аппаратное и программное обеспечения компьютера должны обеспечивать возможность этот голос распознавать);

 

Рис.. Использование компьютерной телефонии

 

- людей, привыкших общаться с телефоном намного больше, чем людей, свободно обращающихся с компьютером;

- телефонов значительно больше, чем компьютеров.

Компьютерная телефония исполняет роль весьма полезного "прямого моста" между телефонными и компьютерными сетями. Таким образом, возможности более старой и более распространенной телефонной сети могут быть использованы для прямой интеграции пользователя в бурно развивающийся мир компьютерных сетей.

Недостатки компьютерной телефонии:

- информацию тяжелее слушать, чем видеть;

- затруднительно вводить сложные команды без визуального наблюдения командной строки;

- необходимы специальные средства программно-аппаратной поддержки такого интерфейса.

Интернет-телефония (IP-телефония) является одним из важнейших направ­лений компьютерной телефонии, предназначенным для передачи голоса, данных и видео по каналам глобальной сети Интернет. В 1995 году появились первые программные продукты, поддерживающие голосовое общение через Интернет, которые позволяли осуществлять полудуплексную связь только между двумя компьютерами, имеющими одинаковые телефонные интерфейсы. Современные технологии интернет-телефонии поддерживают дуплексную связь, предостав­ляют пользователю удобный графический интерфейс и даже обеспечивают воз­можность проведения телеконференций.

Для передачи по Интернету голосового трафика его надо оцифровать, закодиро­вать, поместить в пакеты данных, передать пакеты по сети, собрать пакеты на принимающем узле, декодировать и воспроизвести.

При организации телефонных переговоров по вычислительным сетям необходи­мо передавать два типа информации:

- командную;

- речевую.

К командной информации относятся сигналы вызова, разъединения, а также другие служебные сообщения.

Сложность реализации систем интернет-телефонии состоит в том, что техно­логия передачи голоса по телефону принципиально отличается от принципов передачи данных по сети Интернет. Реализовать передачу голоса в канале, рас­считанном на пакетную передачу данных, на высоком уровне непросто. Качест­венная передача голоса зависит от трех составляющих:

- качества кодирования голоса и размещения голосового трафика в пакетах;

- качества передачи пакетов в сети;

- успешности восстановления голосового трафика по полученным пакетам.

Оцифровку и кодирование голосового трафика в системах выполняют специали­зированные адаптеры — шлюзы.

Речевая почта

Система речевой почты предлагает удобный и эффективный сервис по записи, отправке различных речевых сообщений по телефонной сети общего пользования, а также их хранению в памяти компьютера.

Каждому абоненту системы присваивается "голосовой" почтовый ящик, где любой звонящий с внутренней телефонной сети компании или с внешней телефонной сети может оставить записанное сообщение, предназначенное для владельца ящика. Сам же владелец, находящийся далеко вне территории предприятия, может поручить системе послать записанное им речевое сообщение либо в другой почтовый ящик либо по произвольному телефонному номеру (или по нескольким номерам). При этом системе могут быть переданы желаемые дата и время передачи сообщения (она начнет автодозвон с учетом заданных параметров).

Стандартный вариант диалога системы с клиентом:

- абонент набирает номер и вводит уникальный код, выданный при регистрации, для доступа в свой почтовый ящик

- абонент выбирает режим работы (прослушивание, отправление сообщений или сервисные функции системы).

В режиме прослушивания система обеспечивает:

- выдачу информации о количестве сообщений в почтовом ящике, статусе сообщения;

- выбор, прослушивание, удаление или переадресовку полученных сообщений;

- прослушивание всех сообщений;

- получение предупреждения об автоматическом удалении сообщения при перерасходе лимита времени или памяти хранения.

В режиме отправления сообщений система обеспечивает:

- ввод по выбору кода адресата (номера почтового ящика) или телефонного номера для адресации сообщения либо кода режима коллективного звонка (по заранее сформированному списку рассылки);

- ввод (при выборе телефонного номера для адресации сообщения) времени для передачи и даты отправки;

- запись сообщения, ограниченная определенным лимитом времени;

- прослушивание уведомлений о получении отправленных сообщений.

В режиме сервисных функций система обеспечивает:

- формирование списка рассылки для коллективного звонка;

- запись приветствий и сообщений;

- получение информационных сообщений по работе речевой почты.

Программа администрирования системы позволяет осуществлять следующие функции:

- формирование и просмотр баз абонентов, звонков;

- регистрацию абонентов речевой почты;

- формирование сообщений для рассылки клиентам;

- тарификацию разговоров по использованному времени работы системы.

Факс по заказу

Главное назначение этого приложения - дать возможность абонентам системы получить на факсимильный аппарат выбранный ими в ходе диалога с системой документ. Для выбора предлагается заранее сформированный каталог документов с информацией, предназначенной для факсовой рассылки. Организация системы может быть разной. В стандартном варианте каждому факс-документу присваивается уникальный код. Абонент может получить выбранный факс - документ как в режиме текущего сеанса с системой на свой факсимильный аппарат, так и на произвольный факсовый номер в заданное им время. В последнем случае система осуществляет автодозвон с параметрами, устанавливаемыми самим клиентом в режиме настройки.

Стандартный диалог с системой может выглядеть так.

После набора телефонного номера и ввода кода доступа система предлагает клиенту меню с перечнем возможных для получения по факсу оперативных документов с соответствующей каждому документу клавишей (или кодом - код может быть определен и по заранее переданной клиенту таблице).

Вводится управляющая клавиша (или код факсового документа), затем номер факсимильного аппарата, на который необходимо получить факс. По команде системы производится пуск факсового аппарата, если клиент звонит с него и рассчитывает получить факс в текущем сеансе работы с системой.

В случае неудачи передачи факса в текущем сеансе или по введенному заданию система самостоятельно начинает автодозвон до передачи факса по заданному номеру факсимильного аппарата.

Клиент может также прослушать общие для всех клиентов сообщения администратора системы.

При необходимости клиент может быть соединен с оператором для выяснения нестандартных вопросов.

Факсимильная почта

По своим функциям и общему построению это приложение эквивалентно описанной выше речевой почте - только вместо "голосового" почтового ящика мы имеем "факсовый" почтовый ящик. С доступного факс- аппарата можно отправить факсимильное сообщение в ящик. Далее оно может быть извлечено по потребности из ящика конечным потребителем, а можно поручить системе отправить это сообщение автоматически по заданному телефонному номеру факс-аппарата адресата или по заранее сформированному в сервисном режиме списку телефонных номеров (коллективная рассылка).

Применение информационных технологий в компьютерных сетях

1. Характеристика вычислительных сетей

Информационно-вычислительная сеть (возможное название — вычислительная сеть) представляет собой систему компьютеров, объединенных каналами пере­дачи данных.

Основное назначение информационно-вычислительных сетей (ИВС) — обеспе­чение эффективного предоставления различных информационно-вычислитель­ных услуг пользователям сети посредством организации удобного и надежного доступа к ресурсам, распределенным в этой сети.

В последние годы подавляющая часть услуг большинства сетей лежит в сфере именно информационного обслуживания. В частности, информационные систе­мы, построенные на базе ИВС, обеспечивают эффективное выполнение следую­щих задач:

- хранение данных;

- обработка данных;

- организация доступа пользователей к данным;

- передача данных и результатов обработки данных пользователям.

Эффективность решения указанных задач обеспечивается:

- распределенными в сети аппаратными, программными и информационными ресурсами;

- дистанционным доступом пользователя к любым видам этих ресурсов;

- возможным наличием централизованной базы данных наряду с распределен­ными базами данных;

- высокой надежностью функционирования системы, обеспечиваемой резерви­рованием ее элементов;

- возможностью оперативного перераспределения нагрузки в пиковые периоды; специализацией отдельных узлов сети на решении задач определенного класса;

- решением сложных задач совместными усилиями нескольких узлов сети;

- оперативным дистанционным информационным обслуживанием клиентов.

Основные показатели качества ИВС.

1. Полнота выполняемых функций. Сеть должна обеспечивать выполнение всех
предусмотренных для нее функций и по доступу ко всем ресурсам, и по совме­стной работе узлов, и по реализации всех протоколов и стандартов работы.

2. Производительность — среднее количество запросов пользователей сети,
исполняемых за единицу времени. Производительность зависит от времени

реакции системы на запрос пользователя. Это время складывается из трех со­ставляющих:

- времени передачи запроса от пользователя к узлу сети, ответственному за его исполнение;

- времени выполнения запроса в этом узле;

- времени передачи ответа на запрос пользователю.

3. Значительную долю времени реакции составляет передача информации в сети.
Следовательно, важной характеристикой сети является ее пропускная способ­ность. Пропускная способность определяется количеством данных, переда­ваемых через сеть (или ее звено — сегмент) за единицу времени.

4. Надежность сети — важная ее техническая характеристика. Надежность
чаще всего характеризуется средним временем наработки на отказ.

5. Поскольку сеть является информационной системой, то более важной потребительской характеристикой является достоверность ее результирующей информации (показатель своевременности информации поглощается достовер­ностью: если информация поступила несвоевременно, то в нужный момент на выходе системы информация недостоверна). Существуют технологии, обеспечивающие высокую достоверность функционирования системы даже при ее низкой надежности. Надежность информационной системы — это не самоцель, а сред­ство обеспечения достоверной информации на ее выходе.

6. Современные сети часто имеют дело с конфиденциальной информацией, поэтому важнейшим параметром сети является безопасность информации в ней.
Безопасность — это способность сети обеспечить защиту информации от несанкционированного доступа.

7. Прозрачность сети — еще одна важная потребительская ее характеристика. Прозрачность означает невидимость особенностей внутренней архитектуры сети для пользователя: в оптимальном случае он должен обращаться к ресурсам сети как к локальным ресурсам своего собственного компьютера.

8. Масштабируемость — возможность расширения сети без заметного сниже­ния ее производительности.

9. Универсальность сети — возможность подключения к сети разнообразного технического оборудования и программного обеспечения от разных производителей.