Скачать 2.02 Mb.
|
Тема: Локальные и глобальные компьютерные сети, сетевые технологии обработки информации Компьютерные сети Современное производство требует высоких скоростей обработки информации, удобных форм ее хранения и передачи. Необходимо также иметь динамичные способы обращения к информации, способы поиска данных в заданные временные интервалы, реализовывать сложную математическую и логическую обработку данных. Управление крупными предприятиями, управление экономикой на уровне страны требуют участия в этом процессе достаточно крупных коллективов. Такие коллективы могут располагаться в различных районах города, регионах страны и даже в различных странах. Для решения задач управления, обеспечивающих реализацию экономической стратегии, становятся важными и актуальными скорость и удобство обмена информацией, а также возможность тесного взаимодействия всех лиц, участвующих в процессе выработки управленческих решений. Для реализации поставленных задач применяется распределенная обработка данных — обработка данных, выполняемая на независимых, но связанных между собой компьютерах, представляющих распределенную систему. Для реализации распределенной обработки данных были созданы многомашинные ассоциации, структура которых разрабатывается по одному из следующих направлений:
Многомашинный вычислительный комплекс — группа установленных рядом вычислительных машин, объединенных с помощью специальных средств сопряжения и выполняющих совместно решение единой задачи. Компьютерная (вычислительная) сеть — совокупность компьютеров и терминалов, соединенных с помощью каналов связи в единую систему, удовлетворяющую требованиям распределенной обработки данных. Задачи, которые трудно или невозможно решить без организации информационной связи между различными компьютерами:
Абоненты сети — объекты, генерирующие или потребляющие информацию в сети. Станция — аппаратура, которая выполняет функции, связанные с передачей и приемом информации. Абонентская система — совокупность абонента и станции. Физическая передающая среда — линии связи или пространство, в котором распространяются электрические сигналы, и аппаратура передачи данных. На базе физической передающей среды строится коммуникационная сеть, которая обеспечивает передачу информации между абонентскими системами. При организации связи между двумя компьютерами за одним компьютером закрепляется роль поставщика ресурсов (программ, данных и т. д.), а за другим — роль пользователя этих ресурсов. В этом случае первый компьютер называется сервером, а второй — клиентом, или рабочей станцией. Работать можно только на компьютере-клиенте под управлением специального программного обеспечения. Сервер (от англ. serve — обслуживать) — это высокопроизводительный компьютер с большим объемом внешней памяти, который обеспечивает обслуживание других компьютеров путем управления распределением дорогостоящих ресурсов совместного пользования (программ, данных и периферийного оборудования). Клиент (рабочая станция) — любой компьютер, имеющий доступ к услугам сервера. Компьютерные сети — это совокупность технических, коммуникационных и программных средств, обеспечивающих эффективное распределение вычислительных ресурсов. Классификация компьютерных сетей В зависимости от территориального расположения абонентских систем вычислительные сети можно подразделить на три основных класса:
Глобальная вычислительная сеть объединяет абонентов, расположенных в различных странах, на различных континентах. Взаимодействие между абонентами такой сети может осуществляться на базе телефонных линий связи, радиосвязи и систем спутниковой связи. Глобальные вычислительные сети позволят решить проблему объединения информационных ресурсов всего человечества и организации доступа к этим ресурсам. Региональная вычислительная сеть связывает абонентов, расположенных на значительном расстоянии друг от друга. Она может включать в себя абонентов внутри большого города, экономического региона, отдельной страны. Обычно расстояние между абонентами региональной вычислительной сети составляет десятки — сотни километров. Локальная вычислительная сеть (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 месту. К классу локальных вычислительных сетей относятся сети отдельных предприятий, фирм, банков, офисов и т.д. Протяженность такой сети можно ограничить 2... 2,5 км. 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. Компьютерная сеть Интернет является наиболее популярной глобальной сетью. В ее состав входит множество свободно соединенных сетей. Внутри каждой сети, входящей в Интернет, существует конкретная структура связи и определенная дисциплина управления. Внутри сети Интернет структура и методы соединений между различными сетями для конкретного пользователя не имеют никакого значения. Топология сети Компьютерную сеть представляют как совокупность узлов (компьютеров и сетевого оборудования) и соединяющих их ветвей (каналов связи). Компьютеры могут объединяться в сеть разными способами. Логический и физический способ соединения компьютеров, кабелей и других компонентов, в целом составляющих сеть, называется ее топологией. Топология характеризует свойства сетей, не зависящие от их размеров. При этом не учитываются производительность и принцип работы этих объектов, их типы, длины каналов, хотя при проектировании эти факторы очень важны. Наиболее распространены следующие виды топологий сетей
Способы коммутации и передачи данных Основная функция систем передачи данных заключается в организации быстрой и надежной передачи информации произвольным абонентам сети, а также в сокращении затрат на передачу данных. Последнее особенно важно, так как за прошедшее десятилетие произошло увеличение доли затрат на передачу данных в общей структуре затрат на организацию сетевой обработки информации. Это объясняется главным образом тем, что затраты на техническое обеспечение сетей сократились за этот период примерно в 10 раз, тогда как затраты на организацию и эксплуатацию каналов связи — только в два раза. Важнейшая характеристика сетей передачи данных — время доставки информации — зависит от структуры сети передачи данных, пропускной способности линий связи, а также от способа соединения каналов связи между взаимодействующими абонентами сети и способа передачи данных по этим каналам. В настоящее время различают системы передачи данных с постоянным включением каналов связи (некоммутируемые каналы связи) и коммутацией на время передачи информации по этим каналам. Коммутация каналов. Способ коммутации каналов заключается в установлении физического канала связи для передачи данных непосредственно между абонентами сети. Установление соединения состоит в том, что абонент посылает в канал связи заданный набор символов, прохождение которых по сети через соответствующие узлы коммутации вызывает установку нужного соединения с вызываемым абонентом. Этот транзитный канал образуется в начале сеанса связи, остается фиксированным на период передачи всей информации и разрывается только после завершения передачи информации. Такой способ соединения используется в основном в сетях, в которых требуется обеспечить непрерывность передачи сообщений. Коммутация сообщений. При коммутации сообщений поступающая на узел связи информация передается в память узла связи, после чего анализируется адрес получателя. В зависимости от занятости требуемого канала сообщение либо передается в память соседнего узла, либо становится в очередь для последующей передачи. Таким образом, способ коммутации сообщений обеспечивает поэтапный характер передачи информации. Метод коммуникации сообщений обеспечивает независимость работы отдельных участков сети, что значительно повышает эффективность использования каналов связи при передаче одного и того же объема информации (которая, в этом случае может достигать 80...90 % от максимального значения). В системе с коммутацией сообщений происходит сглаживание несогласованности в пропускной способности каналов и более эффективно реализуется передача многоадресных сообщений (так как не требуется одновременного освобождения всех каналов между узлом-передатчиком и узлом-приемником). Передача информации может производиться в любое время, так как прямая связь абонентов друг с другом необязательна. Коммутация пакетов. Этот способ сочетает в себе ряд преимуществ методов коммутации каналов и коммутации сообщений. При коммутации пакетов перед началом передачи сообщение разбивается на короткие пакеты фиксированной длины, которые затем передаются по сети. В пункте назначения эти пакеты вновь объединяются в первоначальное сообщение, а так как их длительное хранение в запоминающем устройстве узла связи не предполагается, пакеты передаются от узла к узлу с минимальной задержкой во времени. В этом отношении указанный метод близок методу коммутации каналов. При коммутации пакетов их фиксированная длина обеспечивает эффективность обработки пакетов, предотвращает блокировку линий связи и значительно уменьшает емкость требуемой промежуточной памяти узлов связи. Кроме того, сокращается время задержки при передаче информации, т.е. скорость передачи информации выше, чем при методе коммутации сообщений. Характеристики коммуникационной сети Для оценки качества коммуникационной сети можно использовать следующие характеристики:
Скорость передачи данных по каналу связи измеряется числом бит информации, передаваемых за единицу времени — секунду, поэтому единица измерения скорости передачи данных — бит в секунду (бит/с). Пропускная способность оценивается количеством знаков, передаваемых по каналу за единицу времени — секунду. При этом в состав сообщения включаются и все служебные символы. Теоретическая пропускная способность определяется скоростью передачи данных. Реальная пропускная способность зависит от ряда факторов, среди которых и способ передачи, и качество канала связи, и условия его эксплуатации, и структура сообщений. Единица измерения пропускной способности канала связи — знак в секунду (знак/с). Существенной характеристикой коммуникационной системы любой сети является достоверность передаваемой информации. Требуемый уровень достоверности должны обеспечивать как аппаратура, так и канал связи. Нецелесообразно использовать дорогостоящую аппаратуру, если относительно уровня достоверности канал связи не обеспечивает необходимых требований. Единица измерения достоверности — число ошибок на знак (ошибок/знак). Для вычислительных сетей этот показатель должен находиться в пределах 10~6... 10~7 ошибок/знак, т.е. допускается одна ошибка на миллион или десять миллионов переданных знаков. Архитектура компьютерной сети Архитектура сети — это реализованная структура сети передачи данных, определяющая ее топологию, состав устройств и правила их взаимодействия в сети. В рамках архитектуры сети рассматриваются вопросы кодирования информации, ее адресации и передачи, управления потоком сообщений, контроля ошибок и анализа работы сети в аварийных ситуациях и при ухудшении характеристик. Наиболее распространены следующие архитектуры сети:
Аппаратные средства организаций компьютерной сети Для соединения устройств в сети используется специальное оборудование. Сетевые кабели подразделяются на коаксиальные, состоящие из двух изолированных между собой концентрических проводников, из которых внешний имеет вид трубки; оптоволоконные, состоящие из стеклянной трубки, внутри которой находятся оптические волокна, представляющие практически идеальную передающую среду; кабели на витых парах, образованные двумя переплетенными друг с другом проводами, и др. Коннекторы (соединители) служат для подключения кабелей к компьютеру, а разъемы — для соединения отрезков кабеля. Сетевые интерфейсные адаптеры служат для приема и передачи данных. Эти же функции выполняет сетевая карта. В соответствии с определенным протоколом они управляют доступом к среде передачи данных. Размещаются сетевые интерфейсные адаптеры в системных блоках компьютеров, подключенных к сети. К разъемам адаптеров подключается сетевой кабель. Трансиверы повышают уровень качества передачи данных по кабелю, отвечают за прием сигналов из сети и обнаружение конфликтов. Xабы (концентраторы) и коммутирующие хабы (коммутаторы) расширяют топологические, функциональные и скоростные возможности компьютерных сетей. Хаб с набором разнотипных портов позволяет объединять сегменты сетей с различными кабельными системами. К порту хаба можно подключать как отдельный узел сети, так и другой хаб или сегмент кабеля. Повторители (репитеры) усиливают сигналы, передаваемые по кабелю при его большой длине. Для соединения локальных сетей используются следующие устройства, различающиеся между собой по назначению и возможностям. Мосты (bridge) связывают две локальные сети. Они передают данные между сетями в пакетном виде, не производя в них никаких изменений. Кроме того, мосты могут фильтровать пакеты, охраняя всю сеть от локальных потоков данных и пропуская наружу только те данные, которые предназначены для других сегментов сети. Маршрутизатор объединяет сети с общим протоколом более эффективно, чем мост. Он позволяет, например, расщеплять большие сообщения на более мелкие части, обеспечивая тем самым взаимодействие локальных сетей с разным размером пакета. Маршрутизатор может пересылать пакеты на конкретный адрес (мосты только отфильтровывают ненужные пакеты), выбирать лучший путь для прохождения пакета и многое другое. Чем сложнее и больше сеть, тем больше выгода от использования маршрутизаторов. Мостовой маршрутизатор — это гибрид моста и маршрутизатора, который сначала пытается выполнить маршрутизацию, где это возможно, а затем в случае неудачи переходит в режим моста. Шлюз в отличие от моста применяется в случаях, когда соединяемые сети имеют различные сетевые протоколы. Поступившее в шлюз сообщение от одной сети преобразуется в другое сообщение, соответствующее требованиям следующей сети. Глобальная сеть Интернет Интернет — гигантская всемирная компьютерная сеть, объединяющая десятки тысяч сетей всего мира. Ее назначение — обеспечить любому желающему постоянный доступ к любой информации. Интернет предлагает практически неограниченные информационные ресурсы, полезные сведения, обучающие программы, развлечения, возможность общения с компетентными людьми, услуги удаленного доступа, передачи файлов, электронной почты и многое другое. Интернет обеспечивает принципиально новый способ общения людей, не имеющий аналогов в мире. Благодаря сети Интернет стал доступен (бесплатно или за умеренную плату) огромный объем информации. Так, пользователь в любой стране может связаться с людьми, разделяющими его интересы, или получить ценные сведения в электронных библиотеках, даже если они находятся на другом конце света. Нужная информация окажется в его компьютере за считанные секунды, пройдя путь по длинной цепочке промежуточных компьютеров, по кабелям и радиоканалам. Интернет финансируется правительствами, научными и образовательными учреждениями, коммерческими структурами и миллионами частных лиц во всех частях света, но никто конкретно не является ее владельцем. Управляет сетью Совет по архитектуре Интернета, формируемый из приглашенных добровольцев. Сеть была создана в 1984 г., и сейчас ею пользуются примерно 40 млн человек. Интернет все время изменяется, поскольку имеет много квалифицированных пользователей, которые пишут программы для себя, а затем распространяют их среди желающих. Постоянно появляются новые серверы, а существующие обновляются. Стремительно растут информационные потоки. Отдельные участки Интернета представляют собой сети различной архитектуры, которые связываются между собой с помощью маршрутизаторов. Передаваемые данные разбиваются на небольшие порции, называемые пакетами, которые перемещаются по сети независимо. Сети в Интернете неограниченно коммутируются (т.е. связываются) друг с другом, потому что все компьютеры, участвующие в передаче данных, используют единый протокол коммуникации TCP/IP. Протокол — правила и последовательность выполнения действий при обмене информацией на различных уровнях. На самом деле протокол TCP/IP — это два разных протокола, определяющих различные аспекты передачи данных в сети:
Схема передачи, информации по протоколу TCP/IP такова: протокол TCP разбивает информацию на пакеты и нумерует все пакеты; затем с помощью протокола IP все пакеты передаются получателю, где с помощью протокола TCP проверяется, все ли пакеты получены; после получения всех пакетов протокол TCP располагает их в нужном порядке и собирает в единое целое. Каждый компьютер, подключенный к сети Интернет, имеет два равноценных уникальных адреса: цифровой IP-адрес и символический доменный адрес. Присваивание адресов происходит по следующей схеме: международная организация Сетевой Информационный Центр выдает группы адресов владельцам локальных сетей, а последние распределяют конкретные адреса по своему усмотрению. IP-адрес компьютера имеет длину 4 байт. Обычно первый и второй байты определяют адрес сети, третий байт определяет адрес подсети, а четвертый байт — адрес компьютера в подсети. Для удобства IP-адрес записывают в виде четырех чисел со значениями от 0 до 255, разделенных точками, например: 145.37.5.150 (адрес сети — 145.37; адрес подсети — 5; адрес компьютера в подсети — 150). Не могут быть использованы следующие комбинации: 255, 255.255, 255.255.255, 000, 000.000, 000.000.000, 127. Ограничено ли число IP-адресов? Да, ограничено. В скором времени будет введена система 64-битового адреса, а пока существует проблема с распределением адресов. Провайдеры, предоставляя доступ в Интернет, выделяют компьютеру динамический IP-адрес, который действует только на время сеанса связи с Интернетом. Доменный адрес, или домен (от англ. domain — область), в отличие от цифрового является символическим и легче запоминается. Пример доменного адреса: tl.book.com.ru. Здесь домен tl — имя реального компьютера, домен book — имя группы, присвоившей имя этому компьютеру, домен com — имя более крупной группы, присвоившей имя домену и т. д. В процессе передачи данных доменный адрес автоматически преобразуется в IP-адрес. Для сопоставления IP-адресов и доменных имен, хранения и поиска адресов компьютеров в Интернете создана специальная служба имен доменов — DNS (Domain Name Service). Физически эта служба разделена на множество DNS-серверов, каждый из которых «знает» обо всех компьютерах в своем домене. Когда вы вводите доменный адрес в адресной строке, ваш запрос сначала отправляется на сервер DNS, который сопоставляет доменное имя и IP-адрес компьютера (хоста). После этого ваш запрос, снабженный машинным адресом, отправляется по назначению. Название большинства доменов верхнего уровня состоит из двух-трех букв, указывающих на национальную или организационную принадлежность домена (можно сказать, сети). Такой принцип группирования нижележащих доменов упрощает для человека навигацию в Интернете. Например: .fr — Франция; .ш — Россия; .са — Канада; jp — Япония; .us — США; .uk — Англия. Для подключения к Интернету можно использовать несколько способов. Самый распространенный и недорогой — при помощи модема и телефонной линии. При этом используются три типа подключения, отличающиеся друг от друга по объему услуг и цене:
При работе в сеансовом режиме доступ к Интернету обычно покупается у провайдеров (от англ. provide — предоставлять, обеспечивать) — фирм, предоставляющих доступ к ресурсам Интернета за плату. Величину потока информации (объем последней измеряется в битах или байтах и единицах, им кратных), прошедшего за определенный промежуток времени через выделенный канал связи, шлюз или другую систему, принято называть трафиком. Обеспечение защиты информации в компьютерных сетях Комплексное решение вопросов безопасности вычислительных систем (ВС) принято именовать архитектурой безопасности, в которой выделяются угрозы безопасности, службы безопасности и механизмы обеспечения безопасности. Под угрозой безопасности понимается действие или событие, которое может привести к разрушению, искажению или несанкционированному использованию ресурсов сети, включая хранимую и обрабатываемую информацию, а также программные и аппаратные средства. Угрозы безопасности подразделяются на случайные (непреднамеренные) и умышленные. Источником первых могут быть ошибки в ПО, неправильные (ошибочные) действия пользователей, выход из строя аппаратных средств и др. Умышленные угрозы преследуют цель нанесения ущерба пользователям (абонентам) компьютерных сетей (КС) и подразделяются на пассивные и активные. Пассивные угрозы не разрушают информационные ресурсы и не оказывают влияния на функционирование КС. Их задача — несанкционированно получать информацию. Активные угрозы преследуют следующие цели: нарушение нормального процесса функционирования КС путем разрушения или радиоэлектронного подавления линий связи КС, вывод из строя ЭВМ или ее ОС, искажение баз данных и т.д. Источниками активных угроз могут быть непосредственные действия физических лиц, злоумышленников, компьютерные вирусы и т.д. К основным угрозам безопасности относятся: раскрытие конфиденциальной информации, несанкционированное использование ресурсов КС, отказ от информации. Создаваемая служба безопасности вычислительной сети призвана обеспечивать:
К механизмам обеспечения безопасности относятся: идентификация пользователей, шифрование данных, электронная подпись, управление маршрутизацией и др. Контрольные вопросы
Лекция №9 |
Комплекс тестовых заданий для учащихся 7 класса по теме «информация.... ... |
Контрольная работа №1 по теме «Информация. Информационные процессы в системах.» Составитель: Коренева Оксана Николаевна, преподаватель информатики, высшая квалификационная категория |
||
Конспект лекций по курсу сд. Ф корпоративные информационные системы Лекция № Понятие о сетях. Корпоративные информационные системы. Структура и назначение кис. Характеристика. Требования к организации... |
Лекция 1 Экономическая информация и информационные ресурсы В комплексе задач создания и эксплуатации аис в сфере экономики очень важно определить базовые понятия: информация, данные, экономическая... |
||
Тема основные понятия информатики. Основные информационные процессы.... |
Типовые контрольные задания Тема Основные понятия информатики. Основные информационные процессы. Этапы информационного развития общества |
||
Учебно-методическое и информационное обеспечение реализации основной... Учебная, учебно-методическая литература и иные библиотечно-информационные ресурсы 1-3 ступени |
Разработаны информационные карты на все процессы Региональный центр по сопровождению внедрения типовой модели системы качества образовательного учреждения в учреждениях высшего профессионального... |
||
Руководство администратора ис мдм выполнение работ, оказание услуг... Закрытое акционерное общество лаборатория новых информационных технологий «ланит» |
Реферат Отчет содержит 147 страниц, 29 рисунков, 8 таблиц, 21 источник, 7 приложений Ключевые слова: управление правами доступа, информационные ресурсы, бизнес-процессы, угроза безопасности информации, ролевая модель... |
||
Информационные технологии (Е. Л. Румянцева, В. В. Слюсарь) Тем не менее по-прежнему широкое распространение имеют трудоемкие ручные или слабо автоматизированные способы обработки информации,... |
Программа опытной эксплуатации ис мдм выполнение работ, оказание... Закрытое акционерное общество лаборатория новых информационных технологий «ланит» |
||
Существенная информация о кредитной организации акционерный коммерческий... Пояснительная информация акционерного коммерческого банка «транскапиталбанк» (закрытое акционерное общество) к промежуточной отчетности... |
Руководство администратора аис мфц спо выполнение работ, оказание... Закрытое акционерное общество лаборатория новых информационных технологий «ланит» |
||
Отчет о выполнении работ, оказании услуг в рамках реализации государственной... О выполнении работ, оказании услуг в рамках реализации государственной программы российской федерации «информационное общество (2011-2020... |
Отчет о выполнении работ, оказании услуг в рамках реализации государственной... О выполнении работ, оказании услуг в рамках реализации государственной программы российской федерации «информационное общество (2011-2020... |
Поиск |