Организация сложных связей в вычислительных сетях. Особенности их построения.

Источник канал приемник

Питания передачи питания

Информация на схеме может представляться в следующих режимах:

- симплексный – передача осуществляется только в одном направлении.

- комплексный – передача и прием одновременно.

- полудюплексный – передача и прием осуществляются попеременно.

 

Лекция 2

Информационные системы. Классификация.

 

СИСТЕМА-это целостное образование закономерно связанных друг с другом объектов, явлений, сведений, знаний об окружающей среде.

 

Признаки системы:

1. Сложность-характеризуется количеством входящих в нее элементов и организации их взаимодействия

2. Целостность-система функционирует с заданной единой целью.

3. Делимость-система состоит из отдельных независимых узлов, элементов, подсистем, которые решают различные задачи

4. Структурированность-наличие в системе устойчивых связей или соотношений.

 

ИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА-упорядоченная совокупность взаимосвязанных документов, массивов документов, в том числе с использованием средств вычислительной техники, реализующих информационный процесс.

Основу информационной системы составляют средства, методы и персонал, обеспечивающие сбор, хранение, обработку, передачу, отображение информации.

 

схема Информационная система

 

устройство ввода устройство вывода

 

устройство преобразования устройство обработки устр-во преобразования

 

устройство хранения

 

обратная связь устройство отображения

Информационный процесс-сбор, обработка, накопление, хранение, поиск, распространение информации.

Пользователь информации-субъект, обращающийся к информационной системе за необходимой информацией.

На представленной схеме пользователь находится в обратной связи с системой управления.

Обратная связь увеличивающая влияние входа системы на ее выход - положительная, а уменьшающая - отрицательная.

Работая с информационной системой пользователь сравнивает текущее и требуемое состояние объекта и выбирает необходимое управленческое воздействие.

Общение персонала с информационной системой происходит через оконеченные устройства, которые называются терминальными (клава, мышь).

В целом информационную систему составляют совокупность ее отдельных частей-подсистем.

Подсистема-часть системы, выделенная по определенному признаку.

Лекция 3

Структура ИС. Структуру любой ИС можно рассматривать как некоторую совокупность однородных и обязательных подсистем независимо от сферы их применения. Такие подсистемы принято называть обеспечивающими. ОБЕСПЕЧИВАЮЩИЕ ПОДСИСТЕМЫ: (в центре пишешь ИС дальше в разные стороны (вверх, вниз, вправо, влево, по диагонали) стрелки) эргономическое обеспечение; информационное обеспечение; математическое обеспечение; программное обеспечение; лингвистическое обеспечение; правовое обеспечение; организационное обеспечение; техническое обеспечение.

Информационная подсистема – совокупность единой системы классификации и кодирования информации, унифицированных систем документации и информационных потоков, циркулирующих в организации (массивы инфы, классификаторы).

Математическое обеспечение – математические методы, их модели, и алгоритмы обработки информации (средства моделирования объекта, процесса, математической статистики).

Программное обеспечение – совокупность общесистемный и специальных программ.

Общесистемное программное обеспечение – комплексы программ, предназначенные для решения типовых задач обработки информации. Специальное программное обеспечение – совокупность программ разработанных для решения конкретной задачи (пакеты прикладных программ для решения узкоспециализированных задач).

Лингвистическое обеспечение – совокупность языковых средств для формализации естественного языка с целью общения человека и информационной системы.

Техническое обеспечение – комплекс технических средств, обеспечивающий работу информационных систем и сервисное оборудование. ( к техн. Средствам относится средства отображения и сбора инфы). Сервисное оборудование – совокупность различных устройств обеспечивающая надежное функционирование и безотказную работу оборудования.

Организационное обеспечение – совокупность способов и методов регламентирующих деятельность персонала при работе с техническими средствами и между собой.

Правовое обеспечение – совокупность правовых норм и правил нормативных актов, определяющих разработку, регламентирующих порядок получения, преобразования и использования информации, а также регулирующих взаимоотношения заказчиков и поставщиков продукции при приобретении и исполнении технических средств и программного обеспечения.

Эргономическое обеспечение – совокупность методов и средств, направленных на обеспечение наиболее эффективного взаимодействия человека и информационной системы.

Вопрос 3 (Схема)

ИС

Уровень автоматизации Сфера применения

Ручные; автоматические; автоматизированный уровень управления

Характер исполнения информации

Масштабное интегрирование компонентов

Вид управления процессами

 

ИС классифицируют по различным признакам, но чаще всего подразделяют по уровню автоматизации и сфере применения. В ручных системах все функции выполняет человек без использования каких либо технических средств. ИС в которых управление процессом осуществляется без вмешательства человека называется автоматическими.

В автоматизированных системах в отличии от автоматических обязательным элементом является человек, который вмешивается в процесс обработки инфы или управления.

Управление процессами подразделяет на несколько видов:

  • Технологическое управление направлено на автоматизацию функций производственного персонала технологических процессов и часто связано с управлением техническим оборудованием.
  • Организационное управлении направлено на автоматизацию функций административного или управленческого персонала.
  • Организационно-техническое управление которое обычно является многоуровневым и управляет как технологическими процессами так и всей организацией.

Управление представляет собой целенаправленную деятельность, которая базируется на информационных потоках. На уровне гос управления выделяют:

Отраслевые – информационное обслуживание аппарата управления ведомств; территориальные – управление административно-территориальными районами; межотраслевые системы – управление различными отраслями и регулирование их деятельности с единого центра управления.

 

На эксплуатационном уровне различают задачи:

Сбор и обработка информации, ее контроль и учет, подготовка и передача информации на более высоком уровне.

На тактическом уровне:

Предварительный анализ информации, оперативная корректировка определенных режимов обработки, контроль качества и систематизация информации, координация работы нижестоящего уровне.

А стратегическом уровне:

Управление и контроль нижестоящем уровне, корректировка баз данных управляющих программ, сбор и хранение всех пакетов информации.

По масштабу интегрирования подразделяются:

На локальные – не связанные с другими информационными системами

На функционально-связанные – системы, взаимодействие с различными другими информационными системами с совместимым техническим и программным обеспечением.

По характеру использования подразделяются на:

Информационно-поисковые системы осуществляют ввод, систематизируют хранение и выдачу информации по запросу пользователя;

Информационно-решающие системы осуществляют обработку информации в соответствии и заданными алгоритмами.

Критерии развития информационного обеспечения:

Наличие ЭВМ; уровень развития телекоммуникационных средств связи; доля населения, занятого в информационной сфере.

Лекция 4

Автоматизированная ИС

АИС предназначена для повышения эффективности функционирования организаций или предприятий путем подготовки оптимальных управленческих решений с участием человека. АИС представляет собой более высокий уровень развития ИС и состоит из совокупности информации, математических моделей, программных и технических средств, а также соответствующих специалистов. В зависимости от роли человека в процессе управления АИС и реализуемые ими технологии подразделяют на информационные и управляющие.

Понятие информационного продукта; услуги; ресурса; коммуникационной среды и абонентской системы.

Информационный продукт – совокупность данных, представленная пользователю в различной установленной форме.

Информационная услуга – процесс предоставления и получение информационных продуктов (или предоставление в распоряжение пользователя информационных продуктов)

Предметом отношений между юридическими и физическими лицами выступают информационные ресурсы которые представляют собой отдельные документы или массивы документов на различных видах носителей.

Структурирование – процесс взаимосвязи известных данных (формализация)

База данных – правила организации взаимосвязанных данных, основанный на принципах описания, сортировки и хранения.

Информационная сфера – область в которой создается, преобразуется и потребляется информация.

Коммуникационная среда – процесс передачи информации которая предполагает наличие источника и приемника информации, а также каналов связи, по которым данные передаются от источника к получателю информации.

Передача информации осуществляется по различным каналам связи:

Телефонная; каналы передачи цифровой информации; радио каналы; спутниковая.

Абонентская система – объект, который формирует и использует массивы данных в сетях.

Рабочая станция – аппаратура, которая выполняет операции, связанные с передачец и приемом информации.

Совокупность рабочих станций и абонентов наз-ся абонентской системой.

Понятие ММВК и ВС

ММВК/ВС образуется при физическом соединении 2х или более ЭВМ.

Для создания сети необходимо специальное аппаратное обеспечение и программные продукты.

Назначение всех видов ВС и комплексов определяется 2-мя функциями:

1. совместное использование аппаратных и программных средств.

2. совместный доступ к ресурсам данных.

На практике различают ММВК и компьютерные ВС .

ММВК (ВС) представляет собой совокупность установленных на небольшом расстоянии ЭВМ и терминалов, объединенных в общую систему с помощью устройств сопряжения и каналов связи, которые выполняют единый информационный вычислительный процесс.

Централизованная система – реализует все процессы информации и управления объектами в едином органе управления. Схема ее построения представляет центр ЭВМ, с которой связано несколько терминальных устройств. Ее достоинства: работа с большими объемами данных, а также простота изменения и модернизации программных различных подходов.

Однако такое построение представляет высокие требования к надежности ЭВМ и всему процессу исполнения информации, поскольку отказы или нарушения работоспособности центральной ЭВМ могут привести к серьезным последствиям, что требует дублирование ее функций.

Централизованная рассредоточенная структура включает в свой состав более 1-й ЭВМ, сохраняя принцип централизованного построения. В ней обрабатывается информация с учетом информационных потоков от др. ЭВМ и терминальных устройств.

В зависимости от удаления средств обработки информации ВС принято подразделять на локальные, региональные, корпоративные глобальные. Локальные ВС – это совокупность абонентов и рабочих станций, размещенных на относительно небольшом расстоянии и привязанных к одному месту!

 

Лекция 5

Региональная ВС(РВС) представляет собой совокупность абонентских систем, отдельных рабочих станций каналообразующего оборудования и ЛВС, находящихся на расстоянии в несколько сотен километров друг от друга.

Эта сеть включает в свой состав элементы размещенные на территории отдельной страны, экономического района, города, региона.

Глобальная ВС (Интернет). Объединяет отдельные абонентские системы, ЛВС, каналообразующее оборудование и РВС.

Взаимодействие между элементами осуществляется с помощью телефонных линий, системы радиосвязи, спутниковой связи и др.

Эта система позволяет объединить мировые информационные ресурсы и обеспечить к ним доступ в рамка существующих ограничений.

Корпоративная ВСотносятся к сетям закрытого типа и включают в свой состав абонентские системы, отдельные рабочие станции, ЛВС, каналообразующее оборудование, которое может быть размещено на таком значительном удалении, как в ГВС.

КВС относятся к определенной организации, крупному подразделению или корпорации.

Простейшее соединение 2 ЭВМ для обмена и обработки информации называется прямым соединением.Их взаимодействие определяется конкретным устройством физического порта и механическими компонентами, видами разъемов.

Одноранговая система –это система, которая получается при соединении нескольких ЭВМ в одну ЛС, которая не имеет единого центра управления.

Сервер– это персональная или виртуальная ЭВМ, обслуживающая запросы клиента.

Под клиентом понимают рабочую станцию или решаемую задачу.

Обычно при включении в сеть более 3 ЭВМ, одна из них назначается сервером, который представляет собой источник ресурсов сети и обеспечивает управление этими ресурсами.

На сервер устанавливается сетевая операционная система и подключаются внешние устройства.

В ЛВС в зависимости от решаемых задач различают виды серверов, среди которых выделяют Файл сервер.

Файл сервер– это ЭВМ, выделенная для использования рабочими всеми рабочими станциями сети, имеющая большой объем основной и внешней памяти и управляемая специальной операционной системой, которая обеспечивает быстрый доступ пользователя к хранящимся в ней данных.

Файл сервер обеспечивает хранение данных, архивирование передачи, синхронизацию изменения данных.

Файл – клиент– архитектура дополнительного устройства. (Может быть концентратор – обслуживающее устройство)

Структура тонкого серверапредставляет собой одну совершенную ЭВМ со специальным программным обеспечением, с которой связано несколько пользователей, распологающих устройствами отображений, клавиатурой и мышью.

Под топологией ЛВСпонимается усредненная геометрическая схема соединения рабочих станций.

Схемы соединения:

  1. кольцевое;
  2. шинное;
  3. звездообразная.

При кольцевом соединении выход одной из ЭВМ соединяется проводником с входом другой по замкнутому кольцу. При этом каждая ЭВМ передает поступающее сообщение к следующей ЭВМ, пока оно не будет принято той, которой предназначена. Такая топология не имеет сервера.

Преимущества:

  1. низкая стоимость;
  2. ненужно приобретать новую операционную систему;
  3. при 10 ЭВМ производительность сети высокая;
  4. все ЭВМ имеют одинаковый доступ к сети.

Недостатки:

  1. выход из строя любой ЭВМ приводит к отказу сети;
  2. не обеспечен должный уровень безопасности информации;
  3. при возникновении коллизии в сети трудно локализовать источник.

 

Лекция 6

Шинное соединениеявляется достаточно простым и не требует ретрансляции сообщений от одной ЭВМ к другой

Сообщение поступает сразу на все ЭВМ, но принимается только той, которой это сообщение предназначено.

Такое построение сети достаточно распространено и имеет высокое быстродействие, надежно, а также устойчива к отказам отдельных ЭВМ.

Преимущества:

  1. экономный расход кабеля;
  2. простота соединения и относительно высокая надежность;
  3. возможность быстрой модернизации.

Недостатки:

  1. при значительных объемах трафика уменьшается пропускная способность сети;
  2. при возникновении отказов трудно локализовать их причину;
  3. отказ кабеля останавливает работу всей сети.

Терминатор –устройство предназначенное для погашения сигнала, после его приема отдельной ЭВМ.

Звездообразное соединение представляет собой совокупность ЭВМ, соединенных между собой через отдельное устройство , которое называется концентратором.

Такая схема позволяет удобно выделить и подключить для управления сети сервер, что обеспечивает удобство взаимодействия ЭВМ друг с другом, высокий уровень защищенности информации.

Преимущества:

  1. простота модернизации и возможность расширения сети путем добавления отдельных ЭВМ;
  2. обеспечение высокого уровня администрирования сети;
  3. отсутствие влияния отказа одной из ЭВМ на работу всей остальной сети;
  4. хорошая ремонтопригодность;

Недостатки:

  1. отказ центрального узла концентратора приводит к отказу работоспособности всей сети;
  2. при большом количестве рабочих станций увеличивается расход кабеля или соединительных компонентов.

Полносвязанная топология.

 

 


Характеристика физической передающей среды (ФПС)

Важное место в работе ЛВС занимает ФПС обеспечивая передачу информации между всеми элементами сети. Такая передающая среда может быть создана с использованием 3 видов проводников (витая пара, коаксиальный кабель, оптоволоконный кабель), а также радиопередающих приемных устройств.

При выборе проводников учитываются следующие показатели:

  1. стоимость проводника, монтажа и обслуживания;
  2. скорость передачи информации;
  3. ограничения на передачу информации без дополнительного источника преобразования и усиления;
  4. безотказность передачи информации;

Самым дешевым проводником является витая пара, которая состоит из 2 изолированных и скрученных между собой проводников. Распространено при создании ЛВС. Часто на практике используют экранированную витую пару, которая является наиболее устойчивой к внешним воздействиям электромагнитных полей. Обычное расстояние соединения отдельных элементов сети не превышает 100 метров.

Коаксиальный кабель по сравнению с витой парой обладает более высокой механической прочностью и помехозащищенностью и обеспечивает передачу информации около 10 Мбит/с. Эти кабели могут использоваться в 2 режимах:

  1. без модуляции, когда передача сигналов от первого ЭВМ к другой осуществляется без изменения их форм;
  2. с модуляцией, когда цифровой импульсный сигнал преобразуется в аналоговый и направляется принимающему устройству, где преобразуется в цифровой сигнал (расстояние около 50 км.)

Существует также возможность передачи к одному КК нескольких потоков информации.

Оптоволоконный кабель представляет собой новую технологию используемую при создании вычислительных сетей. Здесь носителем информации является световой поток. Такая система устойчива к внешним электрическим помехам. И обеспечивает передачу информации со скоростью до 2 Гбит/с с высокой степенью достоверности и защищенности. Количество каналов передачи при этом может быть большим. При этом для обеспечения одновременного обмена информацией необходимо наличие 2 или более оптоволоконных проводников, т.к. передача осуществляется в симплексном режиме.

Сетевое межканальное взаимодействие в ВС может обеспечиваться с использованием беспроводных каналов связи. При этом используются радиочастотный, инфракрасный диапазоны.

Радиочастотный диапазон – расстояние связи несколько км.

Инфракрасный – несколько метров в пределах прямой видимости.

 

Лекция 7

Организация сложных связей в вычислительных сетях. Особенности их построения.

1) Сетевой адаптер. Сегментирование ЛВС. Общие принципы обмена банными в ЛВС.

2) Организация сложных связей в ВС-х (повторители, концентраторы, мосты, коммутаторы, шлюзы)

3) Источники бесперебойного питания брандмауэра, бранд-мауор.

-1-

Сетевой адаптер – программно-аппаратное устройство, функции которого реализуются электронными схемами и специальной программой драйвера, котрый выполняется процессором ЭВМ.

Работа определённых ЭВМ и серверов ВС-й, а также организация их взаимодействия предполагает наличие целого ряда специальных дополнительных устройств, которые обеспечивают взаимодействие между элементами сети.

ЭВМ и иные устройства обычно соединяются между собой через сетевые платы (адаптеры), кот. Выполняется в виде отдельного узла и устанавливается на материнскую плату ЭВМ.

Ф-ии сетевого адаптера:

1) обеспечение питающим напряжением элементов сети

2) формирование объекта данных и передача его в сеть

3) буферизация и согласование скорости обмена данными через сеть

4) кодирование данных и идентификация принимаемого пакета

Виды сетевых адаптеров:

-Мосты

-Повторители

-Концентраторы

-Маршрутизаторы

-Коммутаторы

-Шлюзы

-2-

При имеющихся ресурсах ЛВС расширение ее возможностей м.б. обеспечена без выхода во внешнюю среду. Если эти ресурсы исчерпаны, то возникает необходимость создания еще одной ЛВС.

Одним из наиболее распространенных путей решения этой задачи является сегментирование, кот. заключается в разделении ЛВС на группы, кот. Называются сегментами.

Сегментированиеповышает производительность сети поскольку при обмене между рабочими станциями сегмента не загружаются линии связи, по кот. осуществляется обмен данных в др. сегментах, кроме того повышается обмен работы такой сети и удобство эксплуатации.

Для физического соединения нескольких сегментов сети и увеличения общей длинны линии связи использ-ся специальные устройства, кот. наз повторителями. Он вкл. в разрыв проводника, принимает поступившие искаженные сигналы, повторяет (усиливает и формирует) и передает в следующий сегмент.

Повторитель, имеющий несколько портов и соединяющий множество ЭВМ называется концентратором или хабом.

Концентраторы применяются при реализации практически всех технологий базовых и ЛВС.

Наиболее совершенные концентраторы позволяют:

1) отключать порты отказавшей ЭВМ

2) при поступлении большого объёма данных о ЭВМ – сохранять их данные в буфера для дальнейшей передачи в сеть

3) создавать резервный порт, на котором будет переключаться ЭВМ после отказа основного порта.

Для организации взаимодействия сегментов и сетей, и оптимизации обмена данными применяются мосты, маршрутизаторы и коммутаторы.

Мост – программно-аппаратный комплекс, обеспечивающий между собой сегментов ЭВМ или ЛВС, позволяя им взаимодействовать друг с другом.

Мост по своему уровню выше чем концентратор.

Мосты более интеллектуальные устройства. Они обладают способностью самообучения, анализируя приходящие сообщения, самостоятельно вносят адреса рабочих станций в память, что важно при перемещении ЭВМ или при подключении новых ЭВМ.

Коммутатор -устройство, конструктивно выполненный в виде концентратора и работающее как высоко скоростной, многопортовый мост.

Коммутатор, в отличие от предыдущих адаптеров позволяет:

1) осуществить быструю пересылку данных без контроля на ошибку.

2) создавать очереди кадров при перегрузке сети

3) реализовывать различные алгоритмы коммутации

Наиболее важное преимущество коммутатора – повышенная скорость передачи данных.

Маршрутизатор –(позволяет прослушивать сеть)- это устройство, обеспечивающее соединение разнотипных ВС-й, исполняющих одну и туже операционную систему. На основе известных адресов маршрутизатор выбирает наилучший путь для передачи информации на конкретную рабочую станцию.

Шлюз –устройство, обеспечивающееорганизацию и обмен данными между ВС-ми и имеющими различный протокол взаимодействия и операционной системы

Шлюз выполняет свои ф-ии на уровня выше сетевого и позволяет подключить ВС кГВС.

Основные задачи рассмотренных выше сетевых адаптеров – обеспечение надёжного физического обмена между различными станциями сети.

-3-

При эксплуатации ЛВС возникла необходимость защиты информационных потоков от несанкционированного доступа из вне и контроля за входящими сигналами.

В настоящее время эта проблема решается специальными прораммнно- аппаратными устройствами, называемыми брандмауэрами.

Для обеспечения устойчивой работы элементов ЛВС используются источники бесперебойного питания, кот. позволяют обеспечить необходимый наминал напряжения питания, а при нарушении энергопитания обеспечить необходимое время для сохранения информации в ЭВМ и ее выключения.

Лекция 8