6. Техническое, информационное и программное обеспечение сетей.

Информационно-вычислительная сеть (ИВС) – совокупность компьютеров, объединенная общими каналами связи. ИВС решает задачи распределенной обработки информации, хранения массивов данных, обеспечения беспрепятственного и надежного доступак информации различных категорий пользователей, а также перемещения информациина неограниченные расстояния за строго ограниченное время. Скорость решения приведенных выше задач, а также возможности конкретной ИВС определяются ее техническим, информационным и программным обеспечением.

ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ

Техническое обеспечение ИВС составляют компьютеры, обслуживающие сети различных уровней (например, обрабатывающие запросы к поисковой машине в Интернет), средства связи компьютеров между собой и сетей друг с другом. Дело в том, что сети различаются по занимаемой ими позиции в иерархической структуре, вершиной которой является сеть Интернет. Сети образуют соединенные каналами связи узлы.

В узлах сетей могут располагаться следующие виды устройств.

Рабочая станция (workstation) – это так называемый клиент сети, т.е. компьютер через который пользователь получает доступ к ресурсам сети (информационным, вычислительным и пр.).

Сетевой компьютер (Net PC) – клиент сети, работа которого возможна толькопри наличии всетисервера приложений. Он не имеет собственной внешней памяти, аппаратное обеспечение такого компьютера максимально упрощено и удешевлено. Net PC комплектуется монитором, клавиатурой, «мышью», сетевая карта поддерживает режим BootROM, т.е. удаленную загрузку (загрузку по сети). Задача такого ПК отправлять запрос на сервер приложений, который его обрабатывает и передает данные обратно на Net PC.

Сервер (server) – это высокопроизводительный и очень надежный компьютер, выделенный для координации работы узлов сети, т.е. он выполняет все перечисленные нами задачи ИВС. Сервер часто имеет узкую специализацию, т.е. задействован под конкретное приложение и тогда он называется сервером приложений.

Коммуникационные возможности ПК подключенного к сети зависят от имеющейся сетевой карты (NetworkAdapter). Сетевые карты устанавливаются в разъемы PCI или PCI-E на материнской плате ПК и бывают двух видов – клиентские и серверные.

Клиентскиесетевые карты дешевы, т.к. прием/передача информации осуществляется программно, т.е. нагружается центральный процессор ЭВМ.

Серверныекарты имеют специализированный сетевой сопроцессор, а значит центральныйпроцессор «не отвлекается» на обработку сетевых сообщений.

Устройство, к которому подключается множество кабелей от других устройств, удобно называтьконцентратором. Разъем подключениякабеля к устройству называетсяпортом. Устройством может выполнять функции повторителя, коммутатора и маршрутизатора  Повторитель (hub) – обеспечивает трансляцию принятого сигнала на одном порту на все остальные порты. Коммутатор (switch) – транслирует кадры, руководствуясь их адресной информацией. Кадр транслируется только на тот порт, который ведет к его получателю; широковещательные кадры транслируются на все порты. Маршрутизатор (router) – транслирует пакеты в соответствии с сетевыми адресами. Особый класс устройств составляют кабельные модемы для работы через сети кабельного телевидения.

И, наконец, последнее устройство ИВС, которое мы рассмотрим - это модем (МОдулятор-ДЕМодулятор). Модем используется для передачи информации на большие расстояния с использованием выделенных и коммутируемых линий связи. Это основное устройство, с помощью которого происходит подключение к Интернет. Они бывают аналоговые (модемы для аналоговых телефонных линий) и цифровые (xDSL, превращающие аналоговую телефонную линию в цифровую).

Устройства ИВС соединяются между собой сетевым кабелем, подключение кабеля к портам происходит с помощью коннекторов. Сетевая плата соединяется патч-кордом с сетевой розеткой, от которой кабель идет на концентратор.

ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ

Для того чтобы понимать друг друга и передавать информацию люди имеют мощный инструмент – естественный язык. В случае если мы говорим на разных языках, то прибегаем к услугам переводчика или изучаем иностранный язык. Все это делается ради одной единственной цели – создать единую среду обмена информацией. Этот аспект не менее актуален и для ЭВМ, тем более в составе вычислительной сети, тем более, если ИВС территориально рассредоточена и включает сотни и даже тысячи ЭВМ. Кроме этого, все ИВС состоят из набора уровней.

Состав требований к информационному обеспечению ИВС обширен и содержит множество важных, а зачастую, очевидных аспектов. Попытаемся их предельно четко сформулировать и изложить в сжатой форме.

Результатная информация, предоставляемая пользователю по его запросу должна иметь удобный для него вид. Базы данных, используемые для решения поставленных перед ИВС задач должны содержать всю необходимую для этого информацию. Неполнота и противоречивость данных недопустимы.

Форматы данных и сообщений, должны максимально эффективноиспользоватьпроизводительностьтехнических средств. Различные сегменты ИВС должны обладать свойствоминформационной совместимости. Это означает, что данные, имеющие гетерогенную природу (различные по своей природе – это аудио, видео, и пр. виды информации) должны обрабатываться одинаково эффективно.

Необходимость организации ИВС подразумевает созданиеединойинформационно-коммуникационной среды. Для этого могут быть применены две основные технологии –клиент-сервернаяифайл-серверная.

Кроме этого, массивы информации в виде баз данных (БД), могут иметь статус коллективного (доступны всем пользователям) и индивидуального ресурса(имеется один владелец-пользователь).

БД, используемые в ИВС, размещаются локально на одной ЭВМ или являются распределенными и располагаются на нескольких ЭВМ. Для управления БД применяются стандартные СУБД (системы управления БД) и СУРБД (системы управления распределенными БД).

Программно-технические средства ИВС должны быть рассчитаны на перспективу длительной эксплуатации и развития. Это подразумевает чередующиеся этапы эволюционного наращиваниявозможностей в рамках предусмотренного ресурса и радикальной заменыотдельных компонентов как технических, так и программных средств.

ИВС должна обеспечивать корректное взаимодействие с прикладными программами, написанными в разных средах и разными специалистами. Правила и соглашения, используемые дляобмена информацией между компьютерами на одном уровне, называется протоколом. Между каждой парой смежных уровней находится интерфейс, определяющий набор примитивных операций, предоставляемых нижним уровнем верхнему. Набор уровней и протоколов называется архитектурой сети.  Согласованная и открытая архитектура ИВС должна поддерживаться стандартными прикладными интерфейсами.

Шаг в будущее, сделанный нами порядка трех десятилетий назад, подразумевает переход от баз данных к базам знаний (БЗ). Точнее к системам,основанным на знаниях, информационное обеспечение вычислительных процессов в которых отличается от используемых повсеместно БД. БЗ также входят в состав информационного обеспечения ИВС.

ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ

Для управления и организации эффективной работы ИВС требуется функциональное программноеобеспечение способное решать широкий круг задач, стоящих перед сетью. Состав ПО разнороден и многообразен.

В качестве основных функцийПО ИВС выделены: планирование, организация и осуществление коллективного доступа пользователей к общесетевым ресурсам – телекоммуникационным, вычислительным, информационным, программным; автоматизация процессов программированиязадач обработки информации; динамическое распределение и перераспределение общесетевых ресурсов с целью повышения оперативности и надежности удовлетворения запросов пользователей и т.д. Все эти функции позволяет реализовать программное обеспечение вычислительных сетей, которое разделяется на общесетевое,специальное и базовое.

ОбщесетевоеПО включает в себя распределенную операционную систему ИВС, а также пакетыпрограмм технического обслуживания всей сетии ее отдельных сегментов.

Специальное ПО объединяет пакеты прикладных программобщего назначенияи программы той предметной области, где ИВС используется для решения поставленных задач.

БазовоеПО компьютеров клиентов ИВС включает операционные системы ПК, средствапрограммирования, а также диагностирующие и контролирующие программы.

Какими же функциями должна обладать распределенная операционная система?

Она управляетработой вычислительной сети в любых режимах, обеспечивает своевременную и надежнуюобработкузапросов пользователей, динамическое распределение общесетевых ресурсов, координацию функционированиязвеньев сети.

Распределенная операционная система имеет иерархическую структуру, соответствующую стандартной семиуровневой модели взаимодействия открытых систем² (OpenSystemInterconnection - OSI). Она, по сути, являетсясистемой программных средств, реализующих процессы взаимодействия абонентов сети и объединенных общей архитектурой и общими протоколами.

Для управления вычислительными сетями используютсяоперационные системы компанииMicrosoft семейства Windows Server. Как правило, они применяются для создания, поддержания и управления локальными и корпоративными сетями.В большинстве крупных компаний, где надежность ставится выше всего остального, используются операционные системы Unix.