 |
|
Прикладное программное обеспечение специального назначения
Решает более узкие задачи, а также задачи профессионального характера в различных предметных областях.
Информационные системы (ИС), предоставляющие широкие возможности в:
• управлении предприятием — это склад, документооборот офиса;
• бухгалтерском учете — это системы, имеющие функции текстовых, табличных редакторов и СУБД. Предназначены для автоматизации подготовки начальных бухгалтерских документов предприятия и их учета, регулярных отчетов по итогам производственной, хозяйственной и финансовой деятельности в форме, приемлемой для налоговых органов, внебюджетных фондов и органов статистического учета;
• анализе экономической и финансовой деятельности, их используют в банковских и биржевых структурах. Они позволяют контролировать и прогнозировать ситуацию на финансовых, торговых рынках и рынках сырья, выполнять анализ текущих событий, готовить отчеты.
Экспертные системы представляют собой дальнейшее развитие систем управления базами данных. Они предназначены для анализа данных, хранящихся в базах знаний. В отличие от СУБД, позволяющих производить операции манипуляции данными, экспертные системы производят логический анализ данных, имеют функции самообучения.
Системы автоматизированного проектирования — предназначены для автоматизации процессов конструирования, применяются в машиностроении, строительстве, архитектуре. Они позволяют создавать чертежную документацию, адаптированную в конкретной предметной области, а также имеют справочники, средства проведения расчетов.
29. Компьютерные сети. Назначение и классификация компьютерных сетей. Типы сетей. Топология сетей.
Компьютерные сети
Современные информационные технологии нуждаются во все более совершенных средствах обработки информации. Поэтому потребности в таких средствах постоянно растут. Объединение компьютеров и средств коммуникации оказало существенное влияние на принципы организации компьютерных систем. Модель, в которой один компьютер выполнял всю необходимую работу по обработке данных, уступила место модели, представляющей собой большое количество отдельных, но связанных между собой компьютеров. Такие системы называются компьютерными сетями. Два или более компьютера называются связанными между собой, если они могут обмениваться информацией.
Для каких же целей используются компьютерные сети?
• Первая цель — предоставление доступа к программам, оборудованию и особенно данным для любого пользователя сети. Это называется совместным использованием ресурсов.
• Вторая цель — обеспечение высокой надежности при помощи альтернативных источников информации. Например, все файлы могут быть расположены на двух или трех машинах одновременно, так что, если одна из них недоступна по какой-либо причине, то используются другие копии. Возможность продолжать работу, несмотря на аппаратные проблемы, имеет большое
значение для военных и банковских задач, воздушного транспорта, безопасности ядерного реактора и т.п.
• Третья цель — экономия средств. Небольшие компьютеры обладают значительно лучшим соотношением цена—производительность, нежели большие. Это обстоятельство заставляет разработников создавать системы на основе модели клиент-сервер.
Обмен информацией в модели клиент-сервер обычно принимает форму запроса серверу на выполнение каких-либо действий. Сервер выполняет работу и отсылает ответ клиенту. Обычно в
сети количество клиентов значительно больше числа используемых ими серверов.
• Четвертая цель — масштабируемость, т.е. способность увеличивать производительность системы по мере роста нагрузки. В случае модели клиент-сервер новые клиенты и новые серверы
могут добавляться по мере необходимости.
• Пятая цель — ускорение передачи информации. Компьютерная сеть является мощным средством связи между удаленными друг от друга пользователями. Если один из них изменяет документ,
находящийся на сервере, в режиме on-line, остальные могут немедленно увидеть эти изменения.
Имеется два важнейших параметра классификации сетей: технология передачи и размеры.
Существуют два типа технологии передачи:
• широковещательные сети;
• сети с передачей от узла к узлу.
Широковещательные сети обладают единым каналом связи, совместно используемым всеми машинами сети. Короткие сообщения, называемые пакетами, посылаемые одной машиной, принимаются всеми машинами. Поле адреса в пакете указывает, кому направляется сообщение. При получении пакета машина проверяет его адресное поле. Если пакет адресован этой машине, она обрабатывает пакет. Пакеты, адресованные другим машинам, игнорируются.
Сети с передачей от узла к узлу состоят из большого количества соединенных пар машин. В такой сети пакету необходимо пройти через ряд промежуточных машин, чтобы добраться до пункта назначения. Часто при этом существует несколько возможных путей от источника к получателю.
Обычно небольшие сети используют широковещательную передачу, тогда как в крупных сетях применяется передача от узла к узлу.
Другим критерием классификации сетей является их размер. Сети можно разделить на локальные, муниципальные и глобальные. И, наконец, существуют объединения двух и более сетей. Хорошо известным примером такого объединения является Internet. Размеры сетей являются важным классификационным фактором, поскольку в сетях различного размера применяется различная техника.
Локальными сетями (ЛВС — локальные вычислительные сети или LAN — Local Area Network) называют сети, размещающиеся, как правило, в одном здании или на территории какой-либо организации размерами до нескольких километров. Их часто используют для предоставления совместного доступа компьютеров к ресурсам (например, принтерам) и обмена информацией. Локальные сети отличаются от других сетей тремя характеристиками: размерами, технологией передачи данных и топологией. Обычные ЛВС имеют пропускную способность канала связи от 10 до 100 Мбит/с, небольшую задержку - десятые доли мкс и очень мало ошибок.
Муниципальные или региональные сети (MAN — Metropolitan AN) являются увеличенными версиями локальных сетей и обычно используют схожие технологии. Такая сеть может объединять несколько
предприятий корпорации или город. Муниципальная сеть может поддерживать передачу цифровых данных, звука и включать в себя кабельное телевидение. Обычно муниципальная сеть не содержит
переключающих элементов для переадресации пакетов во внешние линии, что упрощает структуру сети.
Глобальные сети (Wide AN или ГВС) охватывают значительную территорию, часто целую страну или даже континент. Они объединяют множество машин, предназначенных для выполнения приложений. Эти машины называются хостами. Хосты соединяются коммуникационными подсетями или просто подсетями. Задачей подсети является передача сообщений от хоста хосту, подобно тому, как телефонная система переносит слова говорящего слушающему. То есть коммуникативный аспект сети — подсеть отделен от прикладного аспекта — хостов, что значительно упрощает структуру сети.
Типы сетей
Сети подразделяются на два типа: одноранговые и на основе сервера.
Между этими двумя типами сетей существуют принципиальные различия, которые определяют их разные возможности. Выбор типа сети зависит от многих факторов: размера предприятия и вида его
деятельности, необходимого уровня безопасности, доступности административной поддержки, объема сетевого трафика, потребностей сетевых пользователей, финансовых возможностей.
В одноранговой сети все компьютеры равноправны. Каждый компьютер функционирует и как клиент, и как сервер. Нет отдельного компьютера, ответственного за администрирование всей сети.
Пользователи сами решают, какие ресурсы на своем компьютере сделать доступными в сети.
Одноранговые сети, как правило, объединяют не более 10 компьютеров. Отсюда их другое название — рабочие группы. Одноранговые сети относительно просты, дешевле сетей на основе сервера, но
требуют более мощных компьютеров. Требования к производительности и уровню защиты сетевого программного обеспечения (ПО) ниже, чем в сетях с выделенным сервером. Поддержка одноранговых сетей встроена во многие операционные системы (ОС), поэтому для организации одноранговой сети дополнительного ПО не требуется.
Если в сети более 10 компьютеров, то одноранговая сеть становится недостаточно производительной. Поэтому большинство сетей имеют другую конфигурацию — они работают на основе выделенного сервера. Выделенным сервером называется такой компьютер, который функционирует только как сервер и не используется в качестве клиента или рабочей станции. Он специально оптимизирован для быстрой обработки запросов от сетевых клиентов и обеспечивает защиту файлов и каталогов. Сети на основе сервера стали промышленным стандартом.
Основным аргументом при выборе сети на основе сервера является защита данных. Проблемами безопасности занимается один администратор: он формирует единую политику безопасности и применяет ее в отношении каждого пользователя сети.
Сети на основе сервера, в отличие от одноранговых сетей, способны поддерживать тысячи пользователей. При этом к характеристикам компьютеров и квалификации пользователей предъявляются более мягкие требования, чем в одноранговых сетях.
30. Сетевые компоненты. Сетевые кабели. Беспроводная среда. Платы сетевого адаптера. Сети Ethernet. Сетевые протоколы.
Сетевые кабели
На сегодня подавляющая часть компьютерных сетей использует для соединения кабели. Это среда передачи сигналов между компьютерами.
В большинстве сетей применяются три основные группы кабелей:
• коаксиальный кабель;
• витая пара (twisted pair), неэкранированная (unshielded) и экранированная (shielded);
• оптоволоконный кабель.
Коаксиальный кабель до недавнего времени был самым распространенным. Недорогой, легкий, гибкий, удобный, безопасный и простой в установке.
Существует два типа коаксиальных кабелей: тонкий и толстый.
Тонкий - гибкий, диаметр 0,64 см (0,25"). Прост в применении и подходит практически для любого типа сети. Подключается непосредственно к плате сетевого адаптера. Передает сигнал на 185 м
практически без затухания. Волновое сопротивление — 50 ом.
Толстый — жесткий, диаметр 1,27 см (0,5"). Его иногда называют стандартный Ethernet (первый кабель в популярной сетевой архитектуре). Жила толще, затухание меньше. Передает сигнал без затухания на 500 м. Используют в качестве магистрали, соединяющей несколько небольших сетей. Волновое сопротивление — 75 ом.
Для подключения к толстому коаксиальному кабелю применяется специальное устройство - трансивер (transceiver - приемопередатчик). Он снабжен коннектором, который называется вампир или пронзающий ответвитель. К сетевой плате трансивер подключается с помощью кабеля с разъемом. Для подключения тонкого коаксиального кабеля используются BNC -коннекторы (British Naval Connector). Применяются BNC— Т-коннекторы для соединения сетевого кабеля с сетевой платой компьютера, BNC— баррел-коннекторы для сращивания двух отрезков кабеля, BNC -терминаторы дяя поглощения сигналов на обоих концах кабеля в сетях с топологией шина.
Витая пара — это два перевитых изолированных медных провода. Несколько витых пар проводов часто помещают в одну защитную оболочку. Переплетение проводов позволяет избавиться от электрических помех, наводимых соседними проводами и другими внешними источниками, например двигателями, трансформаторами, мощными реле.
Неэкранированная витая пара (UTP) широко используется, максимальная длина 100 м. UTP определена особым стандартом, в котором указаны нормативные характеристики кабелей для различных применений, что гарантирует единообразие продукции.
Экранированная витая пара (STP) помещена в медную оплетку. Кроме того, пары проводов обмотаны фольгой. Поэтому STP меньше подвержены влиянию электрических помех и может передавать сигналы с более высокой скоростью и на большие расстояния.
Преимущества витой пары — дешевизна, простота при подключении. Недостатки — нельзя использовать при передаче данных на большие расстояния с высокой скоростью.
В оптоволоконном кабеле цифровые данные распространяются по оптическим волокнам в виде модулированных световых импульсов. Это надежный способ передачи, так как электрические сигналы при этом не передаются. Следовательно, оптоволоконный кабель нельзя вскрыть и перехватить данные.
Оптоволоконные линии предназначены для перемещения больших объемов данных на очень высоких скоростях, так как сигнал в них практически не затухает и не искажается. Оптоволокно передает сигналы только в одном направлении, поэтому кабель состоит из двух волокон с отдельными коннекторами: одно — для передачи, другое — для приема.
Скорость передачи данных в настоящее время составляет от 100 Мбит/с. Между тем, получает все большее распространение скорость 1 Гбит/с, теоретически — до 200 Гбит/с. Расстояние — многие километры. Кабель не подвержен электрическим помехам. Существенным недостатком этой технологии является дороговизна и сложность в установке и подключении.
Типичная оптическая сеть состоит из лазерного передатчика света, мультиплексора/демультиплексора для объединения оптических сигналов с разными длинами волн, усилителей оптических сигналов, демультиплексоров и приемников, преобразующих оптический сигнал обратно в электрический. Все эти компоненты обычно собираются вручную.
Для передачи по кабелю кодированных сигналов используют две технологии — немодулированную и модулированную передачу.
Немодулированные системы передают данные в виде цифровых сигналов, которые представляют собой дискретные электрические или световые импульсы. При таком способе цифровой сигнал ис-
пользует всю полосу пропускания кабеля (полоса пропускания — разница между максимальной и минимальной частотой, которую можно передать по кабелю). Устройство в сетях с немодулированной передачей посылает данные в обоих направлениях. Для того, чтобы избежать затухания и искажения сигнала в смодулированных системах, используют репитеры, которые усиливают и ретранслируют сигнал.
Модулированные системы передают данные в виде аналогового сигнала (электрического или светового), занимающего некоторую полосу частот. Если полосы пропускания достаточно, то один кабель могут одновременно использовать несколько систем (например, транслировать передачи кабельного телевидения и передавать данные). Каждой передающей системе выделяется часть полосы пропускания. Для восстановления сигнала в модулированных системах используют усилители. В модулированной системе устройства имеют раздельные тракты для приема и передачи сигнала, так как передача идет в одном направлении. Чтобы устройства могли и передавать, и принимать данные, используют разбиение полосы пропускания на два канала, которые работают с разными частотами для передачи и приема, или прокладку двух кабелей — для передачи и приема.