Информационно-вычислительные системы и сети

 
  • Системы распределенной обработки информации. Сети ЭВМ.
  • Программная структура терминального комплекса и сетей. Эталонная модель взаимосвязи открытых систем (ЭМ ВОС).
  • Коммутация сообщений благодаря поэтапной передаче предоставляет широкие возможности для взаимодействия в пределах одной сети разнотипных средств передачи и приеме сообщений с разной скоростью, различными кодами и разными методами синхронизации и фазирования.
  • Эталонная модель взаимосвязи открытых систем (ЭМ ВОС).
  • Сетевой уровень обеспечивает установление, поддержание и разъединение сетевых соединений между открытыми системами, содержащими взаимодействующие прикладные объекты, а также предоставляет функциональные и процедурные средства для обмена блоками данных между транспортными объектами по сетевым соединениям.
  • Стек TCP/IP За долгие годы использования в сетях различных стран и организаций стек TCP/IP накопил большое количество протоколов и сервисов прикладного уровня.
  • Взаимодействие с транспортной сетью ( передача команд и информации) может осуществлять не только программа пользователя, но и оператор, находящийся за терминалом абонентской машины.
  • Сервис сеансового уровня. Стандарты, протоколы, средства реализации.
  • Транспортная сеть. Транспортный и сетевой уровни. Структура транспортной сети.
  • Шлюзы и мультиплексоры протоколов Существует два принципиально отличных способа построения продуктов межсетевого взаимодействия, которые во многом определяют их потребительские характеристики.
  • Физическая структура транспортной станции для вычислительной сети включает в себя аппаратные и программные средства, реализующие транспортную и коммуникационную машины (службы), и выступает в качестве основного коммутационного узла вычислительной сети, выполняющего функции коммутации пакетов (сообщений) и имеющая ряд специализированных процессоров и адаптеров для передачи данных по различным типам линий (каналов) связи

    Классификация и архитектура информационно-вычислительных сетей

    Информационно-вычислительная сеть (возможное название - вычислительные сети1), представляет собой систему компьютеров, объединенных каналами передачи данных.
    Основное назначение информационно-вычислительных сетей (ИВС) - обеспечение эффективного предоставления различных информационно-вычислительных услуг пользователям сети путем 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 аффективное 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 функции и по доступу ко всем ресурсам, и но 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:
    o времени передачи запроса от пользователя к узлу сети, ответственному за его исполнение;
    o времени выполнения запроса в этом узле;
    o 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 (см. главу 20 "Качество и эффективность информационных систем").
    5. Поскольку сеть является информационной системой, то более важной ее потребительской характеристикой является достоверность ее результатной 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 (см. раздел "Достоверность информационных систем" главы 20 "Качество и эффективность информационных систем"). Можно сказать, что 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.
    2. Виды информационно-вычислительных сетей
    Информационно-вычислительные сети (ИВС), в зависимости от территории, ими охватываемой, подразделяются на: локальные (ЛВС или LAN - Local Area Network); региональные (РВС или MAN - Metropolitan Area Network); глобальные (ГВС или WAN - Wide Area Network).
    Локальной называется сеть, абоненты которой находятся на небольшом (до 10-15 км) расстоянии друг от друга. ЛВС объединяет абонентов, расположенных в пределах небольшой территории. В настоящее время не существует четких ограничений на территориальный разброс абонентов локальной вычислительной сети. Обычно такая сеть привязана к конкретному объекту. К классу ЛВС относятся сети отдельных предприятий, фирм, банков, офисов, корпораций и т. д. Если такие ЛВС имеют абонентов, расположенных в разных помещения, то они (сети) часто используют инфраструктуру глобальной сети Интернет и их принято называть корпоративными сетями или сетями интранет (intranet).
    Региональные сети связывают абонентов города, района, области или даже небольшой страны. Обычно расстояния между абонентами региональной ИВС составляют десятки - сотни километров.
    Глобальные сети объединяют абонентов, удаленных друг от друга на значительное расстояние, часто расположенных в различных странах или на разных континентах. Взаимодействие между абонентами такой сети может осуществляться на базе телефонных линий связи, систем радиосвязи и даже спутниковой связи.
    Объединение глобальных, региональных и локальных вычислительных сетей позволяет создавать многосетевые иерархии. Они обеспечивают мощные, экономически целесообразные средства обработки огромных информационных массивов и доступ к неограниченным информационным ресурсам. Локальные вычислительные сети могут входить как компоненты в состав региональной сети, региональные сети - объединяться в составе глобальной сети, и, наконец, глобальные сети могут также образовывать сложные структуры. Именно такая структура принята в наиболее известной и популярной сейчас всемирной суперглобальной информационной сети Интернет.
    По принципу организации передачи данных сети разделяют на: последовательные; широковещательные.
    В последовательных сетях передача данных выполняется последовательно от одного узла к другому и каждый узел ретранслирует принятые данные дальше. Практически все глобальные, региональные и многие локальные сети относятся к этому типу.
    В широковещательных сетях в каждый момент времени передачу может вести только один узел, остальные узлы могут только принимать информацию. К такому типу сетей относится значительная часть ЛВС, использующая один общий канал связи (моноканал) или одно общее пассивное коммутирующее устройство.
    По геометрии построения (топологии) ИВС могут быть: шинные (линейные, bus); кольцевые (петлевые, ring); радиальные (звездообразные, star); распределенные радиальные (сотовые, cellular); иерархические (древовидные, hierarchy); полносвязные (сетка, mesh); смешанные (гибридные).
    Сети с шинной топологией используют линейный моноканал передачи данных, к которому все УК подсоединены через интерфейсные платы посредством относительно коротких соединительных линий. Данные от передающего узла сети распространяются по шине в обе стороны. Промежуточные УК не ретранслируют поступающих сообщений. Информация поступает на все узлы ринимает сообщение только адресат.
    Шинная топология - одна из наиболее простых топологий. Такую сеть легко наращивать, конфигурировать и адаптировать к различным системам; ста устойчива к возможным неисправностям отдельных узлов.
    Сеть шинной топологии применяет широко известная сеть Ethernet и организованная на ее базе Net Ware Novell, очень часто используемая в офисах. Условно эту еть можно изобразить, как показано на рис.1.
    В сети с кольцевой топологией все узлы соединены в единую замкнутую петлю (кольцо) каналами связи. Выход одного узла сети соединяется со входом другого. Информация по кольцу передается от узла к узлу, и каждый узел ретранслирует посланное сообщение. В каждом узле для этого имеются своя интерфейсная и приемопередающая аппаратура, позволяющая управлять прохождением данных в сети. Передача данных по кольцу с целью упрощения приемо-передающей аппаратуры выполняется только в одном направлении. Принимающий узел распознает и получает только адресованные ему сообщения.

Примеры задач по физике, математике