2.3. Сетевые информационные технологии
2.3.1. Основные понятия
2.3.1.1. Системы терминал-хост
Терминал – конечный пользователь, источник запросов и заданий.
Хост – центральная ЭВМ, держатель всех информационных и вычислительных ресурсов.
Первые системы коллективного пользования (системы совместной эксплуатации информационных и вычислительных ресурсов) появились в 1960-х г.г. от относились к вычислительным системам с разделением времени. Первоначально операционные системы (ОС) были рассчитаны на пакетную обработку информации, в дальнейшем были разработаны средства совместной работы пользователей в реальном масштабе времени. Основные этапы развития систем коллективного пользования:
Взаимодействие терминала и хоста может осуществляться как в локальном, так и в удаленном режиме. В последнем случае связь устанавливается по телефонной линии с использованием модемов.
Формируются сети передачи данных (СПД) на базе цифровых каналов, позволяющие как осуществлять взаимодействие терминал-хост, так и выполнять обмен хост-хост для реализации распределенных БД и децентрализации процессов обработки информации.
Локальные сети интегрируются с глобальными в двухуровневые сети, строящиеся по единому принципу в рамках Internet.
В дальнейшем понятия «хост» и «терминал» из чисто аппаратурных трансформировались в аппаратурно-программные и программные (например, «эмуляторы терминала» и «эмуляторы хоста» на ПК). Кроме того, в 80-х г.г появилось понятие интеллектуального терминала (smartterminal) – сателлитной машины, которая берет на себя часть функций по обработке информации пользователя (например, синтаксический анализ запроса или программы).
2.3.1.2. Системы клиент-сервер
Концепция архитектуры «клиент0-сервре» – обобщенное представление о взаимодействии двух компонент информационной технологии (аппаратно-программных комплексов) в вычислительных системах и сетях, среди которых логически или физически могут быть выделены:
активная сторона (источника запросов, клиент);
пассивная сторона (сервер, обслуживание запросов, источник ответов).
Взаимодействие клиент-сервер в сети осуществляется в соответствии с определенным стандартом или протоколом – совокупностью соглашений об установлении/прекращении связи и обмене информацией.
Обычно клиент и сервер работают в рамках единого протокола – telnet,ftp,gopher,httpи пр., – однако в связи с недостаточностью такого подхода появляются мультипротокольные клиенты и серверы, например, абсолютное большинство современных браузеров.
2.3.1.3. Информационно-вычислительные сети (ИВС)
ИВС объединяют в себе возможности передачи информации и совместного использования вычислительных ресурсов.
Распределение потоков сообщений с целью доставки каждого сообщения про адресу осуществляется на узлах коммутации (УК) с помощью коммутационных устройств. Система распределения потоков сообщений в УК получила название системы коммутации.
Коммутацией в СПД называется совокупность операций, обеспечивающих в УК передачу информации между входными и выходными устройствами в соответствии с указанным адресом. При коммутации с накоплением (КН) абонент имеет постоянную прямую связь со своим УК и передает на него информацию. Затем эта информация передается через узлы коммутации другим абонентам (адресатам), причем в случае занятости исходящих каналов информация запоминается в узлах и передается по мере освобождения каналов в нужном направлении.
2.3.1.4. Коммутация пакетов
В СПД широкое распространение получил метод коммутации пакетов (КП), или пакетной коммутации, являющийся разновидностью коммутации с накоплением. При КП сообщения разбиваются на меньшие части, называемые пакетами, каждый из которых имеет установленную максимальную длину. Эти пакеты нумеруются и снабжаются адресами и прокладывают себе путь по сети.
Части одного и того же сообщения могут в одно и то же время находиться в разных каналах связи, более того, начало сообщения может быть уже принято, когда его конец отправитель еще не передал в канал.
Эталонная модель взаимодействия открытых систем (ЭМ ВОС – ISOOpenSystemInterconnectionReferenceModel–ISOOSI)
Многоуровневый характер сетевых процессов приводит к необходимости рассмотрения многоуровневых моделей телекоммуникационных сетей. Эталонной является семиуровневая модель, в которой все процессы, реализуемые открытой системой, разбиты на взаимно подчиненные уровни. В этой модели обмен информацией может быть представлен в виде стека.
№ уровня |
Наименование уровня |
Содержание |
Примеры |
7 |
Уровень приложений (прикладной) |
Предоставление услуг на уровне конечного пользователя: почта, теледоступ и пр. |
HTTP, POP3, FTP, TELNET |
6 |
Уровень представления данных (представительский) |
Интерпретация и сжатие данных |
RDP – Remote Desktop Protocol, XDR – eXternal Data Representation |
5 |
Уровень сессии (сеансовый) |
Аутентификация и проверка полномочий |
NetBIOS – Network Basic Input Output System, ADSP – AppleTalk Data Stream Protocol, RPC – Remote Procedure Call, SMPP – Short Message Peer-to-Peer |
4 |
Транспортный |
Обеспечение корректной сквозной пересылки данных |
TCP – Transmission Control Protocol, SPX – Sequenced Packet Exchange, UDP – User Datagram Protocol, ATP – AppleTalk Transaction Protocol |
3 |
Сетевой |
Маршрутизация и ведение учета |
IP – Internet Protocol, IPX – Internetwork Packet eXchange, Ipsec – Internet Protocol Security, ARP – Address Resolution Protocol |
2 |
Канальный |
Передача и прием пакетов, определение аппаратных адресов |
X.25, Token Ring, ARCnet, ATM, Ethernet, FDDI – Fiber Distributed Data Interface, Frame Relay, HDLC – High Level Data Link Control, IEEE 802.2, LAPD – Link Access Procedures, D channel, IEEE 802.11, PPP – Point-to-Point Protocol |
1 |
Физический |
Собственно кабель или физический носитель |
IEEE 802.15 Bluetooth, IRDA, EIA RS-232, ISDN, 802.11 Wi-Fi |
Необходимые соглашения для связи уровня с выше- и нижерасположенными называют протоколом.
Базовые сетевые топологии
Характеристики |
Топология | ||
|
Звезда |
Кольцо |
Шина |
Стоимость расширения |
Незначительная |
Средняя |
Средняя |
Присоединение абонентов |
Пассивное |
Активное |
Пассивное |
Защита от отказов |
Незначительная |
Незначительная |
Высокая |
Размеры системы |
Любые |
Любые |
Ограничены |
Защищенность от прослушивания |
Хорошая |
Хорошая |
Незначительная |
Стоимость подключения |
Незначительная |
Незначительная |
Высокая |
Поведение системы при высоких нагрузках |
Хорошее |
Удовлетворительное |
Плохое |
Возможность работы в реальном режиме времени |
Очень хорошая |
Хорошая |
Плохая |
Разводка кабеля |
Хорошая |
Удовлетворительная |
Хорошая |
Обслуживание |
Очень хорошее |
Среднее |
Среднее |
На практике применяется ряд комбинированных топологий. Например, логическая кольцевая сеть физически может представлять собой звездное соединение звездных топологий. Каждая звезда подключается к серверу через коммутатор, называемый концентратором (Hub).