Раздел 6. Информационные технологии в локальных и корпоративных сетях (6 часов) Лекция 13. Компьютерные сети (2 часа)
Современные информационные технологии продолжают возникшую в конце 70-х гг. тенденцию к развитию распределенной обработки данных. Начальным этапом развития таких методов обработки информации явились многомашинные системы, которые представляли собой совокупность вычислительных машин различной производительности, объединенных в систему с помощью каналов связи. Высшей стадией распределенных технологий обработки данных являются компьютерные сети различных уровней — локальные, корпоративные, глобальные.
Компьютерная сеть — совокупность компьютеров, объединенных каналами передачи данных для обмена информацией и коллективного использования аппаратных, программных и информационных ресурсов сети.
В общем виде компьютерная сеть представляет собой систему взаимосвязанных и распределенных компьютеров, ориентированных на коллективное использование ресурсов сети, в качестве которых используются аппаратные, программные и информационные ресурсы:
Информационные ресурсы сети представляют собой базы данных общего и индивидуального применения, ориентированные на решаемые в сети задачи.
Аппаратные ресурсы сети составляют компьютеры различных типов, средства территориальных систем связи, аппаратура связи и согласования работы сетей одного и того же уровня или различных уровней.
Программные ресурсы сети представляют собой комплекс программ для планирования, организации и осуществления коллективного доступа пользователей к общесетевым ресурсам, автоматизации процессов обработки информации, динамического распределения и перераспределения общесетевых ресурсов с целью повышения оперативности и надежности удовлетворения запросов пользователей.
Назначение компьютерных сетей:
- обеспечить надежный и быстрый доступ пользователей к ресурсам сети и организовать коллективную эксплуатацию этих ресурсов;
- обеспечить возможность оперативного перемещения информации на любые расстояния с целью своевременного получения данных для принятия управленческих решений.
Компьютерные сети позволяют автоматизировать управление отдельными организациями, предприятиями, регионами. Возможность концентрации в компьютерных сетях больших объемов информации, общедоступность этих данных, а также программных и аппаратных средств обработки и высокая надежность функционирования — все это позволяет улучшить информационное обслуживание пользователей и резко повысить эффективность применения средств вычислительной техники. Использование компьютерных сетей предоставляет следующие возможности:
- Организовать параллельную обработку данных несколькими ПК.
- Создавать распределенные базы данных, размещаемые в памяти различных компьютеров.
- Специализировать отдельные компьютеры для эффективного решения определенных классов задач.
- Автоматизировать обмен информацией и программами между отдельными компьютерами и пользователями сети.
- Резервировать вычислительные мощности и средства передачи данных на случай выхода из строя отдельных ресурсов сети с целью быстрого восстановления нормальной работы сети.
- Перераспределять вычислительные мощности между пользователями сети в зависимости от изменения потребностей и сложности решаемых задач.
- Сочетать работу в различных режимах: диалоговом, пакетном, режиме «запрос-ответ», режиме сбора, передачи и обмена информацией.
Таким образом, можно отметить, что особенностью использования компьютерных сетей является не только приближение аппаратных средств непосредственно к местам возникновения и использования информации, но и разделение функций обработки и управления на отдельные составляющие с целью их эффективного распределения между несколькими компьютерами, а также обеспечение надежного доступа пользователей к вычислительным и информационным ресурсам и организация коллективной эксплуатации этих ресурсов. Как показывает практика, за счет расширения возможностей обработки данных, лучшей загрузки ресурсов и повышения надежности функционирования системы в целом стоимость обработки информации в компьютерных сетях не менее, чем в полтора раза ниже по сравнению с обработкой аналогичных данных на автономных (локальных) компьютерах. Компьютерные сети можно классифицировать по разным признакам, представленным на рис. 1. 
Рис. 1. Классификация компьютерных сетей Характеристика различных видов компьютерных сетей представлена в табл. 1. Таблица 1 – Характеристика компьютерных сетей
| Вид компьютерной сети | Характеристика |
| По территориальной рассредоточенности | |
| Глобальные | Объединяют пользователей, расположенных по всему миру. Взаимодействие абонентов осуществляется посредством спутниковых каналов связи и телефонных линий |
| Региональные | Объединяют пользователей города, области, небольших стран и в качестве каналов связи чаще всего используют телефонные линии |
| Локальные | Связывают абонентов одной организации, расположенных в одном или нескольких близлежащих зданиях. Для связи абонентов используется единый высокоскоростной канал передачи данных |
| По типу ПК, входящих в сеть | |
| Гомогенные | Сети, состоящие из программно совместимых компьютеров |
| Гетерогенные | Сети, в состав которых входят программно несовместимые компьютеры |
| По типу организации передачи данных | |
| С коммутацией каналов | Характеризуются установлением прямой связи с абонентом на некоторое время в пределах общей очереди. Основным недостатком такой связи является ожидание соединения в общей очереди. Положительным качеством такой передачи является тот факт, что передача не может быть осуществлена вне очереди (произвольно), что повышает достоверность передачи информации в целом |
| С коммутацией сообщений | Характеризуются наличием узлов коммутации, которые получают сообщение, запоминают его и, в случае освобождения канала связи с абонентом по определенному адресу, передают это сообщение. Положительной стороной такой передачи является минимальное время ожидания, отрицательной — то, что сеть получается более дорогой (необходимо разработать специальное программное обеспечение узла коммутации), а при передаче большого обьема информации (1 млн. байт) канал может быть занят несколько часов |
| С коммутацией пакетов | Позволяют длинное сообщение на передающем пункте разбивать на пакеты сообщений. Информация передается пакетами. Положительная сторона такого способа передачи — сокращается время ожидания передачи, отрицательная — необходимость иметь программное обеспечение, позволяющее разбивать на передающем пункте сообщение на пакеты с заголовком, адресом и контрольным числом, а на принимающем пункте — сборку сообщения по идентификатору |
| По режиму передачи данных | |
| Широковещательные | Характеризуются тем, что в каждый момент времени на передачу данных может работать только одна рабочая станция, а все остальные станции в это время работают на прием |
| Последовательные | Характеризуются тем, что передача данных производится последовательно от одной станции к соседней, причем на разных участках сети могут использоваться различные виды физической передающей среды |
| По характеру реализуемых функций | |
| Вычислительные | Предназначены для решения задач управления на основе вычислительной обработки исходной информации |
| Информационные | Предназначены для получения справочных данных по запросу пользователей |
| Смешанные | Реализуют вычислительные и информационные функции |
| По способу управления | |
| С централизованным управлением | Компьютерная сеть, в которой все функции управления и координации выполняемых сетевых операций сосредоточены в одном или нескольких управляющих компьютерах |
| С децентрализованным управлением | Компьютерная сеть, в которой каждый узел сети имеет полный набор программных средств для координации выполняемых сетевых операций |
| Смешанные | Компьютерные сети, в которых в определенном сочетании реализованы принципы централизованного и децентрализованного управления, например, задачи с высшим приоритетом решаются под централизованным управлением, а остальные задачи — под децентрализованным |
5. Информационные ресурсы сетей
Ресурс– это объект системы или сети, предоставленный процессу. Объекты делятся на физические и логические. К первым относятсяпроцессоры,внешние устройства,физические каналы,узлы коммутации, . Логическими ресурсами являютсяпрограммы,навигаторы,трансляторы,языки,платформы,интерфейсы,память,логические каналыи т.д.. Ресурс может использоваться одним либо одновременно несколькими процессами. В последнем случае необходимо организовать такое обращение к ресурсу, которое без каких-либо конфликтов распределяет его между процессами.
Основной информационный ресурс сетей – находящаяся на объектах системы информация. Доступ к информационным ресурсам сети осуществляется с помощью транзакций.
Трансакция — короткий вовременицикл взаимодействияобъектов, включающий запрос — выполнениезадания- ответ.
Информация в основном расположена в базе данных.
База Данных— совокупность взаимосвязанныхданных, организованная по определенным правилам.
Строго говоря, базой данных является специальным образом организованные один либо группа файлов. Для работы с ними используетсяСистема Управления Базой Данных (СУБД). При этом подразумевается, что база данных определена по схеме, не зависящей отпрограмм, которые к ней обращаются. БД характеризуется ее концепцией — совокупностью требований, определяемых представлениямипользователейо необходимой иминформации. На основе баз данных создаются разнообразныесистемы, например,электронные библиотеки.
Базы данных имеют различные размеры — от небольших, портативных баз данных, находящихся вПерсональных Компьютерах (ПК), до крупных, расположенных всуперкомпьютерах. В последнее время получают распространение аудиовидеобазы, а также полнотекстовые базы данных (в которых хранится всё содержимое документов).
Распределённая база данных– это БД, содержимое которой расположено в нескольких абонентских системах информационной сети. Это позволяет располагать данные так, что последние с одной стороны находятся в пунктах наибольшего их спроса, а с другой стороны обеспечивается доступ к любым данным, не зависимо от того, где они находятся. Распределённая база данных, создаваемая заново, является однородной. Вместе с этим, нередко она образуется как совокупность группы баз данных, уже функционирующих в ряде систем. В этом случае возникает неоднородная распределённая база данных. Оба типа баз погружаются вСистему Управления Распределенной Базой Данных (СУРБД).
Характерными особенностями распределённой базы данных являются:
- использование распределенного словаря, содержащего сведения о характере имеющихся данных, их размещении и способе доступак ним;
- выполнение трансакцийили обеспечение работыэлектронной почтымежду всеми абонентскими системами;
- пространственная прозрачность, дающая возможность не знать, где расположены компоненты базы. Перемена места хранения файла не приводит к изменению способа и процедуры доступа к этому файлу;
- прозрачность распределения, позволяющая размещать данные в любых абонентских системах;
- полная функциональность, т.е. возможность выполнения всех тех же операций, которые возможны в базе, находящейся в одной системе;
- целостность данных, обеспечиваемая функциями слежения за данными, исправления ошибок;
- независимость от типов используемых в системах устройств.
- работа с частью базы данных, расположенной в одной системе, не может быть прервана обращением из другой системы;
- администраторчасти базы, находящейся в одной системе работает независимо от администраторов частей базы, расположенных в других системах.