1. Информационные технологии (ИТ, от англ. information technology, IT) — широкий класс дисциплин и областей деятельности, относящихся к технологиям создания, управления и обработки данных, в том числе с применением вычислительной техники. В последнее время под информационными технологиями чаще всего понимаюткомпьютерные технологии. В частности, ИТ имеют дело с использованием компьютеров и программного обеспечения для хранения, преобразования, защиты, обработки, передачи и получения информации. Специалистов по компьютерной технике и программированию часто называют ИТ-специалистами. Согласно определению, принятому ЮНЕСКО, ИТ — это комплекс взаимосвязанных научных, технологических, инженерных дисциплин, изучающих методы эффективной организации труда людей, занятых обработкой и хранением информации; вычислительную технику и методы организации и взаимодействия с людьми и производственным оборудованием, их практические приложения, а также связанные со всем этим социальные, экономические и культурные проблемы. Сами ИТ требуют сложной подготовки, больших первоначальных затрат и наукоемкой техники. Их внедрение должно начинаться с создания математического обеспечения, формирования информационных потоков в системах подготовки специалистов.

2. Информационная технология обработки данных предназначена для решения хорошо струк­турированных задач, по которым имеются необходимые входные данные и известны алго­ритмы и другие стандартные процедуры их обработки. Эта технология применяется на уровне операционной (исполнительской) деятельности [Рис. 3] персонала невысокой квалификации в целях автоматизации некоторых рутинных постоянно повторяющихся опе­раций управленческого труда. Поэтому внедрение информационных технологий и систем на этом уровне существенно повысит производительность труда персонала, освободит его от рутинных операций, возможно, даже приведет к необходимости сокращения численнос­ти работников.

На уровне операционной деятельности решаются следующие задачи:

Ø обработка данных об операциях, производимых фирмой;

Ø создание периодических контрольных отчетов о состоянии дел в фирме;

Ø получение ответов на всевозможные текущие запросы и оформление их в виде бумаж­ных документов или отчетов.

3. Целью информационной технологии управления является удовлетворение информационных потребностей всех без исключения сотрудников фирмы, имеющих дело с обработкой информации для принятия тех или иных управленческих решений. Она может быть полезна на любом уровне управления. Эта технология ориентирована на работу в среде информационной системы управления и используется при малой структурированности решаемых задач, если их сравнивать с задачами, решаемыми с помощью информационной технологии обработки данных. В большинстве случаев ИТ управления направлена на создание отчетов различных видов.

4. Системы поддержки принятия решений и соответствующая им информационная технология появились усилиями в основном американских ученых в конце 70-х — начале 80-х гг., чему способствовали широкое распространение персональных компьютеров, стандартных пакетов прикладных программ, а также успехи в создании систем искусственного интеллекта.

Главной особенностью информационной технологии поддержки принятия решений является качественно новый метод организации взаимодействия человека и компьютера. Выработка решения, что является основной целью этой технологии, происходит в результате итерационного процесса [Рис. 15], в котором участвуют:

Ø система поддержки принятия решений в роли вычислительного звена и объекта управления; ;.

Ø человек как управляющее звено, задающее входные данные и оценивающее полученный результат вычислений на компьютере.

Окончание итерационного процесса происходит по воле человека. В этом случае можно говорить о способности информационной системы совместно с пользователем создавать новую информацию для принятия решений.

Дополнительно к этой особенности информационной технологии поддержки принятия решений можно указать еще ряд ее отличительных характеристик:

Ø ориентация на решение плохо структурированных (формализованных) задач;

Ø сочетание традиционных методов доступа и обработки компьютерных данных с воз­можностями математических моделей и методами решения задач на их основе;

Ø направленность на непрофессионального пользователя компьютера;

Ø высокая адаптивность, обеспечивающая возможность приспосабливаться к особеннос­тям имеющегося технического и программного обеспечения, а также требованиям пользователя.

Информационная технология поддержки принятия решений может использоваться на любом уровне управления. Кроме того, решения, принимаемые на различных уровнях уп­равления, часто должны координироваться. Поэтому важной функцией и систем, и техноло­гий является координация лиц, принимающих решения как на разных уровнях управления, так и на одном уровне.

Рассмотрим структуру системы поддержки принятия решений [Рис. 16], а также функции составляющих ее блоков, которые определяют основные технологические операции. В состав системы поддержки принятия решений входят три главных компонента: база данных, база моделей и программная подсистема, которая состоит из системы управления базой данных (СУБД), системы управления базой моделей (СУБМ) и системы управления интерфейсом между пользователем и компьютером.

База данных. Она играет в информационной технологии поддержки принятия ре­шений важную роль. Данные могут использоваться непосредственно пользователем для расчетов при помощи математических моделей. Рассмотрим источники данных и их осо­бенности.

1. Часть данных поступает от информационной системы операционного уровня. Чтобы использовать их эффективно, эти данные должны быть предварительно обработаны. Для этого имеются две возможности:

Ø использовать для обработки данных об операциях фирмы систему управления базой данных, входящую в состав системы поддержки принятия решений;

Ø сделать обработку за пределами системы поддержки принятия решений, создав для этого специальную базу данных. Этот вариант более предпочтителен для фирм, произ­водящих большое количество коммерческих операций. Обработанные данные об опе­рациях фирмы образуют файлы, которые для повышения надежности и быстроты доступа хранятся за пределами системы поддержки принятия решений.

2. Помимо данных об операциях фирмы для функционирования системы поддержки принятия решений требуются и другие внутренние данные, например данные о движении персонала, инженерные данные и т.п., которые должны быть своевременно собраны, введены и поддержаны.

3. Важное значение, особенно для поддержки принятия решений на верхних уровнях управления, имеют данные из внешних источников. В числе необходимых внешних данных следует указать данные о конкурентах, национальной и мировой экономике. В отличие oт внутренних данных внешние данные обычно приобретаются у специализирующихся на их сборе организаций.

4. В настоящее время широко исследуется вопрос о включении в базу данных еще одного источника данных — документов, включающих в себя записи, письма, контракты, приказы и т.п. Если содержание этих документов будет записано в памяти и затем обрабо­тано по некоторым ключевым характеристикам (поставщикам, потребителям, датам, видам услуг и др.), то система получит новый мощный источник информации.

Система управления данными должна обладать следующими возможностями:

Ø составление комбинаций данных, получаемых из различных источников, посредством использования процедур агрегирования и фильтрации;

Ø быстрое прибавление или исключение того или иного источника данных;

Ø построение логической структуры данных в терминах пользователя;

Ø использование и манипулирование неофициальными данными для экспериментальной проверки рабочих альтернатив пользователя;

Ø обеспечение полной логической независимости этой базы данных от других операци­онных баз данных, функционирующих в рамках фирмы.

База моделей. Целью создания моделей являются описание и оптимизация некоторо­го объекта или процесса. Использование моделей обеспечивает проведение анализа в систе­мах поддержки принятия решений. Модели, базируясь на математической интерпретации проблемы, при помощи определенных алгоритмов способствуют нахождению информации, полезной для принятия правильных решений.

5. При внедрении информационной технологии в фирму необходимо выбрать одну из двух ос­новных концепций, отражающих сложившиеся точки зрения на существующую структуру организации и роль в ней компьютерной обработки информации.

Первая концепция ориентируется на существующую структуру фирмы. Ин­формационная технология приспосабливается к организационной структуре, и происходит лишь модернизация методов работы. Коммуникации развиты слабо, рационализируются только рабочие места. Происходит распределение функций между техническими работни­ками и специалистами. Степень риска от внедрения новой информационной технологии ми­нимальна, так как затраты незначительны и организационная структура фирмы не меняется.

Основной недостаток такой стратегии — необходимость непрерывных измене­ний формы представления информации, приспособленной к конкретным технологическим методам и техническим средствам. Любое оперативное решение "вязнет" на различных эта­пах информационной технологии.

К достоинствам стратегии можно отнести минимальные степень риска и за­траты.

Вторая концепция ориентируется на будущую структуру фирмы. Существую­щая структура будет модернизироваться.

Данная стратегия предполагает максимальное развитие коммуникаций и разработку новых организационных взаимосвязей. Продуктивность организационной структуры фирмы возрастает, так как рационально распределяются архивы данных, снижается объем циркулирующей по системным каналам информации и достигается сбалансированность между решаемыми задачами.

К основным ее недостаткам следует отнести:

Ø существенные затраты на первом этапе, связанном с разработкой общей концепции и обследованием всех подразделений фирмы;

Ø наличие психологической напряженности, вызванной предполагаемыми изменениями структуры фирмы и, как следствие, изменениями штатного расписания и должност­ных обязанностей.

Достоинствами данной стратегии являются:

Ø рационализация организационной структуры фирмы;

Ø максимальная занятость всех работников;

Ø высокий профессиональный уровень;

Ø интеграция профессиональных функций за счет использования компьютерных сетей.

Новая информационная технология в фирме должна быть такой, чтобы уровни инфор­мации и подсистемы, ее обрабатывающие, связывались между собой единым массивом ин­формации. При этом предъявляются два требования. Во-первых, структура системы переработки информации должна соответствовать распределению полномочий в фирме. Во-вторых, информация внутри системы должна функционировать так, чтобы достаточно полно отражать уровни управления.

6. Термин информационная система (ИС) используется как в широком, так и в узком смысле.

В широком смысле информационная система есть совокупность технического, программного и организационного обеспечения, а также персонала, предназначенная для того, чтобы своевременно обеспечивать надлежащих людей надлежащей информацией^[1].

Так же в достаточно широком смысле^[2] трактует понятие информационной системы Федеральный закон РФ от 27 июля 2006 г. N 149-ФЗ «Об информации, информационных технологиях и о защите информации»: «информационная система — совокупность содержащейся в базах данных информации и обеспечивающих ее обработкуинформационных технологий и технических средств»^[3].

Одно из наиболее широких определений ИС дал М. Р. Когаловский: «информационной системой называется комплекс, включающий вычислительное и коммуникационное оборудование, программное обеспечение, лингвистические средства и информационные ресурсы, а также системный персонал и обеспечивающий поддержку динамической информационной модели некоторой части реального мира для удовлетворения информационных потребностей пользователей»^[4].

В узком смысле информационной системой называют только подмножество компонентов ИС в широком смысле, включающее базы данных, СУБД и специализированныеприкладные программы. ИС в узком смысле рассматривают как программно-аппаратную систему, предназначенную для автоматизации целенаправленной деятельности конечных пользователей, обеспечивающую, в соответствии с заложенной в нее логикой обработки, возможность получения, модификации и хранения информации^[5].

В любом случае основной задачей ИС является удовлетворение конкретных информационных потребностей в рамках конкретной предметной области. Современные ИС де-факто немыслимы без использования баз данных и СУБД, поэтому термин «информационная система» на практике сливается по смыслу с термином «система баз данных».

В идеале в рамках предприятия должна функционировать единая корпоративная информационная система, удовлетворяющая все существующие информационные потребности всех сотрудников, служб и подразделений. Однако на практике создание такой всеобъемлющей ИС слишком затруднено или даже невозможно, вследствие чего на предприятии обычно функционируют несколько различных ИС, решающих отдельные группы задач: управление производством, финансово-хозяйственная деятельность и т.д. Часть задач бывает «покрыта» одновременно несколькими ИС, часть задач — вовсе не автоматизирована. Такая ситуация получила название «лоскутной автоматизации» и является довольно типичной для многих предприятий

7. Вирус (лат. virus — яд) — субклеточный инфекционный агент, который может воспроизводиться только внутри живых клетокорганизма. По природе вирусы являются автономными генетическими элементами, имеющими внеклеточную стадию в цикле развития. Вирусы представляют собой микроскопические частицы, состоящие из молекул нуклеиновых кислот — (ДНК илиРНК, некоторые, например, мимивирусы, имеют оба типа молекул), заключённые в белковую оболочку, способные инфицировать живые организмы. Белковую оболочку, в которую упакован геном, называют капсидом. Наличие капсида отличает вирусы от вирусоподобных инфекционных нуклеиновых кислот — вироидов. Вирусы, за редким исключением, содержат только один тип геномной нуклеиновой кислоты. Классифицируют ДНК-содержащие вирусы и РНК-содержащие вирусы, на чем основана классификация вирусов по Балтимору. Ранее к вирусам также ошибочно относили прионы, однако впоследствии оказалось, что эти возбудители представляют собой особые инфекционные белки и не содержат нуклеиновых кислот.

Вирусы являются облигатными паразитами, так как не способны размножаться вне клетки. Вне клетки вирусные частицы не проявляют признаки живого и ведут себя как частицы органических полимеров. От живых организмов-внутриклеточных паразитов отличаются полным отсутствием основного и энергетического обмена, и отсутствием сложнейшего элемента живых систем — аппарата трансляции (синтеза белка), степень сложности которого превышает таковую самих вирусов.

В настоящее время известны вирусы, размножающиеся в клетках растений, животных, грибов и бактерий (последних обычно называют бактериофагами или фагами). Несмотря на некоторые общие закономерности строения и стратегии развития (связанные с функциональной общностью), вирусы не имеют общего происхождения. Это подтверждается тем, что геномы вирусов, инфицирующих далёкие между собой группы организмов, структурно родственны, но притом имеют общую структуру генов и регуляторных элементов, кодируют структурно близкие белки, имеют общие механизмы регуляции экспрессии генов. Обнаружены также вирусы, поражающие другие вирусы (вирусы-сателлиты).

8. Загрузочные вирусы заражают загрузочный (boot) сектор гибкого диска и boot-сектор или Master Boot Record (MBR) винчестера. Принцип действия загрузочных вирусов основан на алгоритмах запуска ОС при включении или перезагрузке компьютера: после необходимых тестов установленного оборудования (памяти, дисков и т. д.) программа системной загрузки считывает первый физический сектор загрузочного диска и передает управление на А:, С: или CD-ROM, в зависимости от параметров, установленных в BIOS Setup.

В случае дискеты или CD-диска управление получает boot-сектор диска, который анализирует таблицу параметров диска (ВРВ — BIOS Parameter Block), высчитывает адреса системных файлов ОС, считывает их в память и запускает на выполнение. Системными файлами обычно являются MSDOS.SYS и IO.SYS, либо IBMDOS.COM и IBMBIO.COM, либо другие в зависимости от установленной версии DOS, и/или Windows, или других ОС. Если же на загрузочном диске отсутствуют файлы операционной системы, программа, расположенная в boot-секторе диска, выдает сообщение об ошибке и предлагает заменить загрузочный диск.

В случае винчестера управление получает программа, расположенная в MBR винчестера. Она анализирует таблицу разбиения диска (Disk Partition Table), вычисляет адрес активного boot-сектора (обычно этим сектором является boot-сектор диска С:), загружает его в память и передает на него управление. Получив управление, активный boot-сектор винчестера проделывает те же действия, что и boot-сектор дискеты.

При заражении дисков загрузочные вирусы подставляют свой код вместо какой-либо программы, получающей управление при загрузке системы. Принцип заражения, таким образом, одинаков во всех описанных выше способах: вирус "заставляет" систему при ее перезапуске считать в память и отдать управление не оригинальному коду загрузчика, а коду вируса.

Заражение дискет производится единственным известным способом: вирус записывает свой код вместо оригинального кода boot-сектора дискеты. Винчестер заражается тремя возможными способами: вирус записывается либо вместо кода MBR, либо вместо кода boot-сектора загрузочного диска (обычно диска С:), либо модифицирует адрес активного boot-сектора в Disk Partition Table, расположенный в MBR винчестера.

При инфицировании диска вирус в большинстве случаев переносит оригинальный boot-сектор (или MBR) в какой-либо другой сектор диска (например, в первый свободный). Если длина вируса больше длины сектора, то в заражаемый сектор помещается первая часть вируса, остальные части размещаются в других секторах (например, в первых свободных).

Полиморфизм компьютерного вируса (греч. πολυ- — много + греч. μορφή — форма, внешний вид) — специальная техника, используемая авторами вредоносного программного обеспечения для снижения уровня детектирования вредоносной программы классическими антивирусными продуктами

Полиморфизм заключается в формировании программного кода вредоносной программы «на лету» — уже во время исполнения, при этом сама процедура, формирующая код также не должна быть постоянной и видоизменяется при каждом новом заражении. Зачастую, изменение кода достигается путем добавления операторов, не изменяющих алгоритм работы программного кода (например, оператор NOP).

Постоянное видоизменение программного кода вредоносной программы не позволяет создать универсальную сигнатуру для данного образца вредоносной программы. На сегодняшний день, для противодействия данному методу в антивирусном программном обеспечении применяются такие технологии, как эвристический анализ и эмуляция.

9. В отличие от загрузочных вирусов, которые практически всегда резидентны файловые вирусы совсем не обязательно резидентны. Рассмотрим схему функционирования нерезидентного файлового вируса.

Пусть у нас имеется инфицированный исполняемый файл. При запуске такого файла вирус получает управление, производит некоторые действия и передает управление "хозяину".

Какие же действия выполняет вирус? Он ищет новый объект для заражения - подходящий (по типу) файл, который еще не заражен (в том случае, если вирус "приличный", а то попадаются такие, что заражают сразу, ничего не проверяя). Заражая файл, вирус внедряется в его код таким образом, чтобы, как и в случае с файлом-вирусоноситем, получить управление при запуске этого файла. Кроме своей основной функции - размножения, вирус вполне может сделать что-нибудь замысловатое (сказать, спросить, сыграть и т. д.) - это уже зависит от фантазии автора вируса. Если файловый вирус резидентный, то он установится в память и получит возможность заражать файлы и проявлять прочие свои способности не только во время работы зараженного файла.

В заключение разговора о файловых вирусах рассмотрим еще один любопытный класс вирусов, которые также, формально являясь файловым, не внедряются в исполняемые программы. Как и ранее, мы рассмотрим предельно упрощенную модель такого вируса.

Если в одном каталоге находятся два файла с одним именем, но разными расширениями - СОМ и EXE, то при запуске файла по имени будет запущен файл с расширением СОМ. Указанное правило позволяет очень просто реализовать вирус, который станет находить файлы с расширением EXE и создавать файлы с теми же именами, но расширениями СОМ. В эти файлы станет записываться сам вирус, который будет вызываться всякий раз, когда мы будем запускать на выполнение какой-нибудь "зараженный" файл (а ведь самого файла-то никто не трогал!). Такие вирусы тоже могут быть резидентными; будучи установленными в памяти, они способны маскировать файлы-двойники, но это все уже тонкости. Сам механизм на удивление прост.

Вирусы-спутники еще часто называют вирусами-компаньонами. Описанный механизм функционирования таких вирусов не единственный. Есть, к примеру, такой способ: вирус переименовывает исполняемый файл и сам записывается под его именем. В этом случае он будет запускаться первым и, сделав все, что нужно, передавать управление компаньону.

11. Компьютерная сеть (вычислительная сеть, сеть передачи данных) — система связи компьютеров и/или компьютерного оборудования (серверы, маршрутизаторы и другое оборудование). Для передачи информации могут быть использованы различные физические явления, как правило — различные виды электрических сигналов, световых сигналов или электромагнитного излучения.

Классификация

По территориальной распространенности

• PAN (Personal Area Network) — персональная сеть, предназначенная для взаимодействия различных устройств, принадлежащих одному владельцу.

• LAN (Local Area Network) — локальные сети, имеющие замкнутую инфраструктуру до выхода на поставщиков услуг. Термин «LAN» может описывать и маленькую офисную сеть, и сеть уровня большого завода, занимающего несколько сотен гектаров. Зарубежные источники дают даже близкую оценку — около шести миль (10 км) в радиусе. Локальные сети являются сетями закрытого типа, доступ к ним разрешен только ограниченному кругу пользователей, для которых работа в такой сети непосредственно связана с их профессиональной деятельностью.

• CAN (Campus Area Network — кампусная сеть) — объединяет локальные сети близко расположенных зданий.

• MAN (Metropolitan Area Network) — городские сети между учреждениями в пределах одного или нескольких городов, связывающие много локальных вычислительных сетей.

• WAN (Wide Area Network) — глобальная сеть, покрывающая большие географические регионы, включающие в себя как локальные сети, так и прочие телекоммуникационные сети и устройства. Пример WAN — сети с коммутацией пакетов (Frame relay), через которую могут «разговаривать» между собой различные компьютерные сети. Глобальные сети являются открытыми и ориентированы на обслуживание любых пользователей.

• Термин «корпоративная сеть» также используется в литературе для обозначения объединения нескольких сетей, каждая из которых может быть построена на различных технических, программных и информационных принципах.

По типу функционального взаимодействия

• Клиент-сервер

• Смешанная сеть

• Одноранговая сеть

• Многоранговые сети

По типу сетевой топологии

• Шина

• Кольцо

• Двойное кольцо

• Звезда

• Ячеистая

• Решётка

• Дерево

• Fat Tree

По типу среды передачи

• Проводные (телефонный провод, коаксиальный кабель, витая пара, волоконно-оптический кабель)

• Беспроводные (передачей информации по радиоволнам в определенном частотном диапазоне)

По функциональному назначению

• Сети хранения данных

• Серверные фермы

• Сети управления процессом

• Сети SOHO, домовые сети

По скорости передач

• низкоскоростные (до 10 Мбит/с),

• среднескоростные (до 100 Мбит/с),

• высокоскоростные (свыше 100 Мбит/с);

По сетевым операционным системам

• На основе Windows

• На основе UNIX

• На основе NetWare

По необходимости поддержания постоянного соединения

• Пакетная сеть, например Фидонет и UUCP

• Онлайновая сеть, например Интернет и GSM

11. Сетевая тополо́гия (от греч. τόπος, - место) — способ описания конфигурации сети, схема расположения и соединения сетевых устройств.

Сетевая топология может быть

• физической — описывает реальное расположение и связи между узлами сети.

• логической — описывает хождение сигнала в рамках физической топологии.

• информационной — описывает направление потоков информации, передаваемых по сети.

• управления обменом — это принцип передачи права на пользование сетью.

Топология типа общая ши́на, представляет собой общий кабель (называемый шина или магистраль), к которому подсоединены все рабочие станции. На концах кабеля находятся терминаторы, для предотвращения отражения сигнала.

Топология общая шина предполагает использование одного кабеля, к которому подключаются все компьютеры сети. Отправляемое рабочей станцией сообщение распространяется на все компьютеры сети. Каждая машина проверяет — кому адресовано сообщение и если ей, то обрабатывает его. Принимаются специальные меры для того, чтобы при работе с общим кабелем компьютеры не мешали друг другу передавать и принимать данные. Для того, чтобы исключить одновременную посылку данных, применяется либо «несущий» сигнал, либо один из компьютеров является главным и «даёт слово» „МАРКЕР“ остальным станциям.

Шина самой своей структурой допускает идентичность сетевого оборудования компьютеров, а также равноправие всех абонентов. При таком соединении компьютеры могут передавать информацию только по очереди, потому что линия связи единственная. В противном случае переданная информация будет искажаться в результате наложения (конфликта, коллизии). Таким образом, в шине реализуется режим полудуплексного (half duplex) обмена (в обоих направлениях, но по очереди, а не одновременно).

В топологии «шина» отсутствует центральный абонент, через которого передается вся информация, которая увеличивает ее надежность (ведь при отказе любого центра перестает функционировать вся управляемая этим центром система). Добавление новых абонентов в шину достаточно простое и обычно возможно даже во время работы сети. В большинстве случаев при использовании шины нужно минимальное количество соединительного кабеля по сравнению с другой топологией. Правда, нужно учесть, что к каждому компьютеру (кроме двух крайних) подходит два кабеля, что не всегда удобно.

Шине не страшны отказы отдельных компьютеров, потому что все другие компьютеры сети могут нормально продолжать обмен. Кроме того, так как используется только один кабель, в случае обрыва нарушается работа всей сети. Может показаться, что шине не страшен и обрыв кабеля, поскольку в этом случае остаются две полностью работоспособных шины. Однако из-за особенности распространения электрических сигналов по длинным линиям связи необходимо предусматривать включение на концах шины специальных устройств — Терминаторов.

Без включения терминаторов сигнал отражается от конца линии и искажается так, что связь по сети становится невозможной. Таким образом при разрыве или повреждении кабеля нарушается согласование линии связи, и прекращается обмен даже между теми компьютерами, которые остались соединенными между собой. Короткое замыкание в любой точке кабеля шины выводит из строя всю сеть. Надежность здесь выше, так как выход из строя отдельных компьютеров не нарушит работоспособность сети в целом. Поиск неисправности в сети затруднен. Любой отказ сетевого оборудования в шине очень трудно локализовать, потому что все адаптеры включены параллельно, и понять, который из них вышел из строя, не так-то просто.

При построении больших сетей возникает проблема ограничения на длину связи между узлами, в таком случае сеть разбивают на сегменты. Сегменты соединяются различными устройствами — повторителями, концентраторами или хабами. Например, технология Ethernet позволяет использовать кабель длиной не более 185 метров.

Сеть fat tree (утолщенное дерево) — топология компьютерной сети, изобретенная Charles E. Leiserson из MIT, является дешевой и эффективной для суперкомпьютеров^[1]. В отличие от классической топологии дерево, в которой все связи между узлами одинаковы, связи в утолщенном дереве становятся более широкими (толстыми, производительными по пропускной способности) с каждым уровнем по мере приближения к корню дерева. Часто используют удвоение пропускной способности на каждом уровне.

Сети с топологией fat tree являются предпочтительными для построения кластерных межсоединений на основе технологии Infiniband.

11. Звезда́ — базовая топология компьютерной сети, в которой все компьютеры сети присоединены к центральному узлу (обычно коммутатор), образуя физический сегмент сети. Подобный сегмент сети может функционировать как отдельно, так и в составе сложной сетевой топологии (как правило, «дерево»). Весь обмен информацией идет исключительно через центральный компьютер, на который таким способом возлагается очень большая нагрузка, поэтому ничем другим, кроме сети, он заниматься не может. Как правило, именно центральный компьютер является самым мощным, и именно на него возлагаются все функции по управлению обменом. Никакие конфликты в сети с топологией звезда в принципе не возможны, потому что управление полностью централизовано. Рабочая станция, с которой необходимо передать данные, отсылает их на концентратор. В определённый момент времени только одна машина в сети может пересылать данные, если на концентратор одновременно приходят два пакета, обе посылки оказываются не принятыми и отправителям нужно будет подождать случайный промежуток времени, чтобы возобновить передачу данных. Этот недостаток отсутствует на сетевом устройстве более высокого уровня — коммутаторе, который, в отличие от концентратора, подающего пакет на все порты, подает лишь на определенный порт — получателю. Одновременно может быть передано несколько пакетов. Сколько — зависит от коммутатора.

Кольцо́ — это топология, в которой каждый компьютер соединен линиями связи только с двумя другими: от одного он только получает информацию, а другому только передает. На каждой линии связи, как и в случае звезды, работает только один передатчик и один приемник. Это позволяет отказаться от применения внешних терминаторов.

Работа в сети кольца заключается в том, что каждый компьютер ретранслирует (возобновляет) сигнал, то есть выступает в роли репитера, потому затухание сигнала во всем кольце не имеет никакого значения, важно только затухание между соседними компьютерами кольца. Четко выделенного центра в этом случае нет, все компьютеры могут быть одинаковыми. Однако достаточно часто в кольце выделяется специальный абонент, который управляет обменом или контролирует обмен. Понятно, что наличие такого управляющего абонента снижает надежность сети, потому что выход его из строя сразу же парализует весь обмен. Компьютеры в кольце не являются полностью равноправными (в отличие, например, от шинной топологии). Одни из них обязательно получают информацию от компьютера, который ведет передачу в этот момент, раньше, а другие – позже. Именно на этой особенности топологии и строятся методы управления обменом по сети, специально рассчитанные на «кольцо». В этих методах право на следующую передачу (или, как еще говорят, на захват сети) переходит последовательно к следующему по кругу компьютеру. Подключение новых абонентов в «кольцо» обычно совсем безболезненно, хотя и требует обязательной остановки работы всей сети на время подключения. Как и в случае топологии «шина», максимальное количество абонентов в кольце может быть достаточно большое (до тысячи и больше). Кольцевая топология обычно является самой стойкой к перегрузкам, она обеспечивает уверенную работу с самыми большими потоками переданной по сети информации, потому что в ней, как правило, нет конфликтов (в отличие от шины), а также отсутствует центральный абонент (в отличие от звезды).

В кольце, в отличие от других топологий (звезда, шина), не используется конкурентный метод посылки данных, компьютер в сети получает данные от стоящего предыдущим в списке адресатов и перенаправляет их далее, если они адресованы не ему. Список адресатов генерируется компьютером, являющимся генератором маркера. Сетевой модуль генерирует маркерный сигнал (обычно порядка 2-10 байт во избежание затухания) и передает его следующей системе (иногда по возрастанию MAC-адреса). Следующая система, приняв сигнал, не анализирует его, а просто передает дальше. Это так называемый нулевой цикл.

Последующий алгоритм работы таков — пакет данных GRE, передаваемый отправителем адресату начинает следовать по пути, проложенному маркером. Пакет передаётся до тех пор, пока не доберётся до получателя.

11. Интернет - это множество компьютеров (хостов) и различных сетей, объединенных сетью на базе протоколов связи TCP/IP. Компьютеры, подключенные к сети Интернет, могут иметь любые аппаратные и программные платформы, но при этом они должны поддерживать стек протоколов (семейство протоколов) связи TCP/IP. Единого владельца и центра управления сети Интернет не существует.  Интернет начал свое существование с сети ARPANet в 1969 году. Эта компьютерная сеть с применением технологии коммутации пакетов была создана в США по заданию военного ведомства США как высоконадежная сеть передачи данных. В 1983 году ARPANet разделилась на две сети, одна - MILNET стала частью оборонной сети передачи данных США, другая - была использована для соединения академических и исследовательских центров, которая постепенно развивалась и в 1990 году трансформировалась в Интернет. Структура сети  Узлы и магистрали сети Интернет - это ее инфраструктура, а в сети Интернет существует несколько сервисов или служб (E-mail, USENET, TELNET, WWW, FTP и др.), одним из первых сервисов является электронная почта E-mail. В настоящее время большая часть трафика в Интернет приходится на службу World Wide Web (всемирная паутина). Принцип работы сервиса WWW был разработан физиками Тимом Бернес-Ли и Робертом Кайо в европейском исследовательском центре CERN (Женева) в 1989 году. В настоящее время Web – служба Интернет содержит миллионы страниц информации с различными видами документов.  Компоненты структуры сети Интернет объединяются в общую иерархию. Интернет объединяет множество различных компьютерных сетей и отдельных компьютеров, которые обмениваются между собой информацией. Вся информация в Интернет хранится на Web-серверах. Обмен информацией между Web-серверами осуществляется по высокоскоростным магистралям. К таким магистралям относятся: выделенные телефонные аналоговые и цифровые линии, оптические каналы связи и радиоканалы, в том числе спутниковые линии связи. Серверы, объединенные высокоскоростными магистралями, составляют базовую часть Интернет. Пользователи подключаются к сети через маршрутизаторы местных поставщиков услуг Интернета или провайдеров (ISP), которые имеют постоянное подключение к Интернет через региональных провайдеров. Региональный провайдер, подключается к более крупному провайдеру национального масштаба, имеющего узлы в различных городах страны.

12.  Сеть – это совокупность объектов, образуемых устройствами передачи и обработки данных. Международная организация по стандартизации определила вычислительную сеть как последовательную бит-ориентированную передачу информации между связанными друг с другом независимыми устройствами.  Сети обычно находится в частном ведении пользователя и занимают некоторую территорию и по территориальному признаку разделяются на:     Локальные вычислительные сети (ЛВС) или Local Area Network (LAN), расположенные в одном или нескольких близко расположенных зданиях. ЛВС обычно размещаются в рамках какой-либо организации (корпорации, учреждения), поэтому их называют корпоративными.     Распределенные компьютерные сети, глобальные или Wide Area Network (WAN), расположенные в разных зданиях, городах и странах, которые бывают территориальными, смешанными и глобальными. В зависимости от этого глобальные сети бывают четырех основных видов: городские, региональные, национальные и транснациональные. В качестве примеров распределенных сетей очень большого масштаба можно назвать: Internet, EUNET, Relcom, FIDO.  В состав сети в общем случае включается следующие элементы: -    сетевые компьютеры (оснащенные сетевым адаптером); -    каналы связи (кабельные, спутниковые, телефонные, цифровые, волоконно-оптические, радиоканалы и др.); -    различного рода преобразователи сигналов; -    сетевое оборудование. Различают два понятия сети: коммуникационная сеть и информационная сеть.     Коммуникационная сеть предназначена для передачи данных, также она выполняет задачи, связанные с преобразованием данных. Коммуникационные сети различаются по типу используемых физических средств соединения.     Информационная сеть предназначена для хранения информации и состоит из информационных систем. На базе коммуникационной сети может быть построена группа информационных сетей:  Под информационной системой следует понимать систему, которая является поставщиком или потребителем информации.  Компьютерная сеть состоит из информационных систем и каналов связи. Под информационной системой следует понимать объект, способный осуществлять хранение, обработку или передачу информация. В состав ин-формационной системы входят: компьютеры, программы, пользователи и другие составляющие, предназначенные для процесса обработки и передачи данных. В дальнейшем информационная система, предназначенная для решения задач пользователя, будет называться – рабочая станция (client). Рабочая станция в сети отличается от обычного персонального компьютера (ПК) наличием сетевой карты (сетевого адаптера), канала для передачи данных и сетевого программного обеспечения. Под каналом связи следует понимать путь или средство, по которому передаются сигналы. Средство передачи сигналов называют абонентским, или физическим, каналом.  Каналы связи (data link) создаются по линиям связи при помощи сете-вого оборудования и физических средств связи. Физические средства связи построены на основе витых пар, коаксиальных кабелей, оптических каналов или эфира. Между взаимодействующими информационными системами через физические каналы коммуникационной сети и узлы коммутации устанавливаются логические каналы.     Логический канал – это путь для передачи данных от одной системы к другой. Логический канал прокладывается по маршруту в одном или не-скольких физических каналах. Логический канал можно охарактеризовать, как маршрут, проложенный через физические каналы и узлы коммутации. Информация в сети передается блоками данных по процедурам обмена между объектами. Эти процедуры называют протоколами передачи данных.     Протокол – это совокупность правил, устанавливающих формат и процедуры обмена информацией между двумя или несколькими устройствами. Загрузка сети характеризуется параметром, называемым трафиком. Трафик (traffic) – это поток сообщений в сети передачи данных. Под ним понимают количественное измерение в выбранных точках сети числа проходящих блоков данных и их длины, выраженное в битах в секунду. Существенное влияние на характеристику сети оказывает метод до-ступа. Метод доступа – это способ определения того, какая из рабочих станций сможет следующей использовать канал связи и как управлять доступом к каналу связи (кабелю). В сети все рабочие станции физически соединены между собою кана-лами связи по определенной структуре, называемой топологией. Топология – это описание физических соединений в сети, указывающее какие рабочие станции могут связываться между собой. Тип топологии определяет производительность, работоспособность и надежность эксплуатации рабочих станций, а также время обращения к файловому серверу. В зависимости от топологии сети используется тот или иной метод доступа. Состав основных элементов в сети зависит от ее архитектуры. Архи-тектура – это концепция, определяющая взаимосвязь, структуру и функции взаимодействия рабочих станций в сети. Она предусматривает логическую, функциональную и физическую организацию технических и программных средств сети. Архитектура определяет принципы построения и функционирования аппаратного и программного обес-печения элементов сети. В основном выделяют три вида архитектур: архитектура терминал – главный компьютер, архитектура клиент – сервер и одноранговая архитектура. Современные сети можно классифицировать по различным признакам: по удаленности компьютеров, топологии, назначению, перечню предоставляемых услуг, принципам управления (централизованные и децентрализованные), методам коммутации, методам доступа, видам среды передачи, скоростям передачи данных и т. д. Все эти понятия будут рассмотрены более подробно при дальнейшем изучении курса.

13. Програ́ммное обеспе́чение^[1] (допустимо также произношение обеспече́ние^[2][3][4][5]), ПО — совокупность программ системы обработки информации и программных документов^[6], необходимых для эксплуатации этих программ (ГОСТ 19781-90^[7]).

Также — совокупность программ, процедур и правил, а также документации, относящихся к функционированию системы обработки данных (СТ ИСО 2382/1-84)^[7].

Программное обеспечение является одним из видов обеспечения вычислительной системы, наряду с техническим (аппаратным), математическим, информационным, лингвистическим, организационным и методическим обеспечением^[8].

В компьютерном сленге часто используется слово софт от английского слова software, которое в этом смысле впервые применил в статье в American Mathematical Monthlyматематик из Принстонского университета Джон Тьюки (англ. John W. Tukey) в 1958 году. Программное обеспечение принято по назначению подразделять на системное, прикладное и инструментальное, а по способу распространения и использования нанесвободное/закрытое, открытое и свободное. Свободное программное обеспечение может распространяться, устанавливаться и использоваться на любых компьютерах дома, в офисах, школах, вузах, а также коммерческих и государственных учреждениях без ограничений.

11. Операцио́нная систе́ма, сокр. ОС (англ. operating system, OS) — комплекс управляющих и обрабатывающих программ, которые, с одной стороны, выступают как интерфейс между устройствамивычислительной системы и прикладными программами, а с другой стороны — предназначены для управления устройствами, управления вычислительными процессами, эффективного распределениявычислительных ресурсов между вычислительными процессами и организации надёжных вычислений. Это определение применимо к большинству современных операционных систем общего назначения.

В логической структуре типичной вычислительной системы операционная система занимает положение между устройствами с их микроархитектурой, машинным языком и, возможно, собственными (встроенными) микропрограммами — с одной стороны — и прикладными программами с другой.

Разработчикам программного обеспечения операционных систем позволяет абстрагироваться от деталей реализации и функционирования устройств, предоставляя минимально необходимый набор функций (см.интерфейс программирования приложений).

В большинстве вычислительных систем операционная система является основной, наиболее важной (а иногда и единственной) частью системного программного обеспечения. С 1990-х годов наиболее распространёнными операционными системами являются системы семейства Microsoft Windows и системы класса UNIX (особенно Linux и Mac OS).

11. Классификация ос

Операционные системы могут различаться особенностями реализации внутренних алгоритмов управления основными ресурсами компьютера (процессорами, памятью, устройствами), особенностями использованных методов проектирования, типами аппаратных платформ, областями использования и многими другими свойствами.

Ниже приведена классификация ОС по нескольким наиболее основным признакам.

Особенности алгоритмов управления ресурсами

От эффективности алгоритмов управления локальными ресурсами компьютера во многом зависит эффективность всей сетевой ОС в целом. Поэтому, характеризуя сетевую ОС, часто приводят важнейшие особенности реализации функций ОС по управлению процессорами, памятью, внешними устройствами автономного компьютера. Так, например, в зависимости от особенностей использованного алгоритма управления процессором, операционные системы делят на многозадачные и однозадачные, многопользовательские и однопользовательские, на системы, поддерживающие многонитевую обработку и не поддерживающие ее, на многопроцессорные и однопроцессорные системы.

Поддержка многозадачности. По числу одновременно выполняемых задач операционные системы могут быть разделены на два класса:

• однозадачные (например, MS-DOS, MSX) и

• многозадачные (OC EC, OS/2, UNIX, Windows 95).

Однозадачные ОС в основном выполняют функцию предоставления пользователю виртуальной машины, делая более простым и удобным процесс взаимодействия пользователя с компьютером. Однозадачные ОС включают средства управления периферийными устройствами, средства управления файлами, средства общения с пользователем.

Многозадачные ОС, кроме вышеперечисленных функций, управляют разделением совместно используемых ресурсов, таких как процессор, оперативная память, файлы и внешние устройства.

Поддержка многопользовательского режима. По числу одновременно работающих пользователей ОС делятся на:

• однопользовательские (MS-DOS, Windows 3.x, ранние версии OS/2);

• многопользовательские (UNIX, Windows NT).

Главным отличием многопользовательских систем от однопользовательских является наличие средств защиты информации каждого пользователя от несанкционированного доступа других пользователей. Следует заметить, что не всякая многозадачная система является многопользовательской, и не всякая однопользовательская ОС является однозадачной.

Вытесняющая и невытесняющая многозадачность. Важнейшим разделяемым ресурсом является процессорное время. Способ распределения процессорного времени между несколькими одновременно существующими в системе процессами (или нитями) во многом определяет специфику ОС. Среди множества существующих вариантов реализации многозадачности можно выделить две группы алгоритмов:

• невытесняющая многозадачность (NetWare, Windows 3.x);

• вытесняющая многозадачность (Windows NT, OS/2, UNIX).

Основным различием между вытесняющим и невытесняющим вариантами многозадачности является степень централизации механизма планирования процессов. В первом случае механизм планирования процессов целиком сосредоточен в операционной системе, а во втором - распределен между системой и прикладными программами. При невытесняющей многозадачности активный процесс выполняется до тех пор, пока он сам, по собственной инициативе, не отдаст управление операционной системе для того, чтобы та выбрала из очереди другой готовый к выполнению процесс. При вытесняющей многозадачности решение о переключении процессора с одного процесса на другой принимается операционной системой, а не самим активным процессом.

Поддержка многонитевости. Важным свойством операционных систем является возможность распараллеливания вычислений в рамках одной задачи. Многонитевая ОС разделяет процессорное время не между задачами, а между их отдельными ветвями (нитями).

Многопроцессорная обработка. Другим важным свойством ОС является отсутствие или наличие в ней средств поддержки многопроцессорной обработки - мультипроцессирование. Мультипроцессирование приводит к усложнению всех алгоритмов управления ресурсами.

В наши дни становится общепринятым введение в ОС функций поддержки многопроцессорной обработки данных. Такие функции имеются в операционных системах Solaris 2.x фирмы Sun, Open Server 3.x компании Santa Crus Operations, OS/2 фирмы IBM, Windows NT фирмы Microsoft и NetWare 4.1 фирмы Novell.

Многопроцессорные ОС могут классифицироваться по способу организации вычислительного процесса в системе с многопроцессорной архитектурой: асимметричные ОС и симметричные ОС. Асимметричная ОС целиком выполняется только на одном из процессоров системы, распределяя прикладные задачи по остальным процессорам. Симметричная ОС полностью децентрализована и использует весь пул процессоров, разделяя их между системными и прикладными задачами.

Выше были рассмотрены характеристики ОС, связанные с управлением только одним типом ресурсов - процессором. Важное влияние на облик операционной системы в целом, на возможности ее использования в той или иной области оказывают особенности и других подсистем управления локальными ресурсами - подсистем управления памятью, файлами, устройствами ввода-вывода.

Специфика ОС проявляется и в том, каким образом она реализует сетевые функции: распознавание и перенаправление в сеть запросов к удаленным ресурсам, передача сообщений по сети, выполнение удаленных запросов. При реализации сетевых функций возникает комплекс задач, связанных с распределенным характером хранения и обработки данных в сети: ведение справочной информации о всех доступных в сети ресурсах и серверах, адресация взаимодействующих процессов, обеспечение прозрачности доступа, тиражирование данных, согласование копий, поддержка безопасности данных.