2. ЭВОЛЮЦИЯ ПРИНЦИПОВ ПОСТРОЕНИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ И СЕТЕЙ
2.1. Информационные сети как результат эволюции телекоммуникаций и вычислительной техники
В прошлом телекоммуникационные и информационные технологии развивались практически самостоятельно. Судить о том, какая из этих составляющих имеет более давнюю историю, сложно. Все зависит от того, что брать заточкуотсчета.Например,дляинформационныхтехнологий(ИТ)вкачестве ранней точки отсчета можно рассматривать первые попытки древнего человека делать счетные зарубки, а в качестве самой поздней — появление вычислительной техники и первого программного обеспечения, после чего дальнейшее развитие ИТ стало непосредственно связано с развитием компьютерного аппаратно-программного обеспечения. Информационные сети (как комплекс технических средств) появились позднее информационных технологий. Они начали создаваться в середине XX века с целью объединения друг с другом первых вычислительных машин (больших ЭВМ) и назывались информацион- но-вычислительными сетями (ИВС). Для транспортировки данных в ИВС использовались специально организованные каналы передачи данных, сначала на основе типовых каналов и трактов телефонных и телеграфных сетей, азатем на основе специализированных сетей передачи данных (СПД). По сути, ИВС представляли собой объединение вычислительных устройств и средств электросвязи. В отличие от традиционных сетей электросвязи, построенных на основе коммутации каналов (КК), в ИВС использовали другие методы — коммутацию сообщений (КС) и коммутацию пакетов (КП). Таким образом, развитие передачи данных как отдельного вида электросвязи в первую очередь было связано с применением больших ЭВМ. Далее, по мере развития вычислительной техники и появления сначала малых ЭВМ, потом персональных компьютеров, с целью оперативного обмена информацией стали создаваться небольшиелокальныевычислительныесети(ЛВС);потомвнихначалииспользовать серверы — специализированные мощные компьютеры, к ресурсам которых имели доступ многие пользователи. Круг задач, решаемых компьютерными сетями,постояннорасширялся,чтоповышалоспецифичныетребованиякним и способствовало появлению новых сетевых компьютерных технологий, систем управления базами данных (СУБД) и т.п. Таким образом, на непродолжительный срок пути развития телекоммуникационных и информационных сетей разошлись. Со временем, когда возникла необходимость в объединении разрозненных информационных сетей, находящихся на большом расстоянии друг от друга, появился Интернет (inter – между, net – сеть), который, по сути, стал «сетью сетей», так как объединил множество локальных сетей в глобаль-
ную сеть. Начав с передачи данных, Интернет освоил IP-телефонию и оказался способным составить конкуренцию традиционным телефонным сетям. Таким образом, информационные (компьютерные) сети являются логическим результатом эволюции двух важнейших научно-технических отраслей современной цивилизации — телекоммуникаций и вычислительной техники. Дальнейшее развитие технологий привело (в 1990-х гг.) к конвергенции информационных и телекоммуникационных сетей и рождению понятия «инфокоммуникационные сети». Вопросы для самопроверки к подразделу 2.1 1. Когда появились первые информационные технологии? 2. Когда появились первые информационные сети, и что послужило причиной их создания? 3. Назовите принципы построения первых информационных сетей. 4. Каковы основные этапы развития информационных сетей? 5. Что стало ключевым фактором, позволившим информационным сетям начать конкурировать с телекоммуникационными сетями?
2.2. Информационные системы и сети — основные понятия
Под системой понимают любой объект, который одновременно рассматривается и как единое целое, и как объединенная в интересах достижения поставленной цели совокупность разнородных элементов. Информационная система включает в себя информационную сеть (средства поиска, обработки, хранения и передачи информации), а также соответствующие организационные ресурсы (человеческие, технические, финансовые и пр.), которые обеспечивают и распространяют информацию. Рис. 23. Структура информационной сети
Классическую структуру информационной сети (ИС) в упрощенном виде можно представить в виде совокупности абонентских (оконечных) систем и устройств, а также связывающей их коммуникационной (телекоммуникационной) сети (рис.23). Телекоммуникационная сеть выполняет функции транспортнойсистемы,посредствомкоторойосуществляетсяперемещениепотоков пользовательской и служебной информации, порождаемой информационными процессами. Абонентские(оконечные)устройстваявляютсяпоставщиками/потребителями информационных ресурсов. С информационной точки зрения абонентские устройства можно считать главными, так как все другие устройства в ИС используются для обеспечения их потребностей. Рис.24. Передача данных по телефонной сети Поскольку в ИС в роли абонентских (оконечных) систем практически всегда выступают компьютеры, ее часто называют компьютерной или вычислительной сетью Телекоммуникационная сеть при этом называется «сетью передачи данных» в соответствии с классификацией, соответствующей виду передаваемой информации. На рис.24 показан частный случай передачи данных между абонентом А и абонентом В через телефонную сеть общего пользования. Соответствующая модель передачи данных изображена на рис.25. Рис.25 Модель передачи данных в информационной системе
Абонентская система А в этой модели обозначена источником передаваемой текстовой информации, в роли которого выступает, например, рабочая станция. Абонентская система В (например, сервер) является адресатом. Передатчик, роль которого выполняет модем, выполняет преобразование и кодировку входных данных (потока двоичных сигналов) в аналоговый сигнал, которыйчерезтелефоннуюсеть,выполняющуюфункциипередающейсистемы, достигает приемника. Приемник (модем) получает от передающей системы аналоговый сигнал и преобразует его в цифровой. Представленный пример достаточно условно характеризует состав ИС и процессы, происходящие при осуществлении обмена информацией. В общем случае под ИС как физическим объектом понимается совокупность территориально рассредоточенных оконечных систем, объединенных телекоммуникационной сетью, посредством которой обеспечивается взаимодействие прикладных процессов, активизируемых в оконечных системах, и их коллективный доступ к ресурсам сети (рис.26). Рис.26. Информационная сеть как совокупность территориально рассредоточенных оконечных систем К оконечным системам ИС относятся: терминальные системы (Terminal System) — компьютеры конечных пользователей сети; хостинговые системы (Host System) — компьютеры, на которых размещаются информационные и программные ресурсы сети; серверы (Servers) — компьютеры, которые могут предоставлять сетевые сервисы, например, управление доступом
к информационным ресурсам и устройствам коллективного пользования, регистрацияпользователейиконтрользаправамиихдоступавсеть,обслуживаниевызовов,ит.д.Серверы,взависимостиотвозможностейихоперационных систем, могут работать как в режиме хостов (информационные серверы), так и в режиме сетевых коммуникационных устройств; административные системы (Management System) — компьютеры и устройства, которые обеспечивают работу приложений эксплуатационного управления сетью и отдельных ее частей. Современные инфокоммуникационные сети унаследовали многое из принципов построения ИС, в частности, подход к структуризации сети, основанный на ее физическом и логическом представлении. Физическое представление характеризует состав различного сетевого оборудования, а также способы организации его связей. Логическое представление, определяемое программным обеспечением, отображает взаимодействие элементов в процессе функционирования сети. Между взаимодействующими оконечными системами через физические каналы коммуникационной сети устанавливаются логические каналы (на рис.26 обозначены пунктирными линиями). Физическиеканалытелекоммуникационнойсетиифизическиеканалы,соединяющие телекоммуникационную сеть с оконечными системами, на рис.26 обозначены сплошными линиями; они реализуются либо на основе проводной связи (ви- таяпара,коаксиальныйкабель,волоконно-оптическийкабель),либонаоснове беспроводной связи (эфир). Физическую и логическую организацию ИС, ее общую структуру, т. е. все компоненты,благодарякоторымсетьфункционирует,определяетпонятие«архитектура сети». Оно включает в себя аппаратное обеспечение, программное обеспечение, топологию, протоколы, интерфейсы и т.п. Каждая из составных частей архитектуры характеризует отдельные свойства и принципы построения сетей, и только их совокупность определяет сеть в целом. Однимизаспектов,характеризующихархитектурусети,являетсяделение сетей на одноранговые и многоранговые, в зависимости от того, как распределены функции между компьютерами. Одноранговая, архитектура— это концепция построения сети, основанная на равноправии участников. В одноранговой сети нет единого центра управления взаимодействием компьютеров (рабочих станций) и нет единого устройствахраненияданных.Каждыйкомпьютерсетиможетвыполнятьфункции,как клиента,такисервера.Онможетобслуживатьзапросыотдругихкомпьютеров и направлять в сеть свои запросы на обслуживание. Пользователю сети могут быть доступны все устройства, подключенные к другим рабочим станциям (принтеры, диски и т.п.). Развитие Интернета привело к появлению протоколов одноранговых сетей глобального масштаба («пиринговых» сетей, от англ. Peer — равный). Появилось понятие «пиринговая архитектура», обозначаемое как