Материал: Методические указания к проведению практических занятий, выполнению самостоятельной работы по дисциплине «Информационные технологии в металлургии». Печенкина Л.С

Синхронизация - механизм распознавания начала блока

данных и его конца.

Инициализация - установление соединения между взаи­модействующими партнерами.

Блокирование - разбиение передаваемой информации на блоки данных строго определенной максимальной длины (включая опознавательные знаки начала блока и его конца).

Адресация обеспечивает идентификацию различного ис­пользуемого оборудования данных, которое обменивается друг с другом информацией во время взаимодействия.

Обнаружение ошибок - установка битов четности и, сле­довательно, вычисление контрольных битов.

Нумерация блоков. Текущая нумерация блоков позволяет установить ошибочно передаваемую или потерявшуюся ин­формацию.

Управление потоком данных служит для распределения и синхронизации информационных потоков. Так, например, если не хватает места в буфере устройства данных или данные не достаточно быстро обрабатываются в периферийных уст­ройствах (например, принтерах), сообщения и/или запросы на­капливаются.

Методы восстановления. После прерывания процесса передачи данных используют методы восстановления, чтобы вернуться к определенному положению для повторной переда­чи информации.

Разрешение доступа. Распределение, контроль и управ­ление ограничениями доступа к данным вменяются в обязан­ность пункта разрешения доступа (например, "только переда­ча" или "только прием").

2.6. Протоколы в ЛВС

Организация ЛВС базируется на принципе многоуровне­вого управления процессами, включающими в себя иерархию протоколов и интерфейсов. Протокол УФК определяет форму представления и порядок передачи данных через физический

канал связи, фиксирует начало и конец кадра, который несет в себе данные, формирует и принимает сигнал со скоростью, присущей пропускной способности канала. Второй уровень (канальный) можно разделить на два подуровня: управление доступом к каналу и управление информационным каналом. Протокол УДК устанавливает порядок передачи данных через канал, выборку данных. Протокол УИК обеспечивает досто­верность данных, т.е. формирует проверочные коды при пере­даче данных. Во многих ЛВС отпадает необходимость в сете­вом уровне. К нему прибегают при комплексировании не­скольких ЛВС, содержащих моноканалы. Протокол УП обес­печивает транспортный интерфейс, ликвидирующий различия между потребностями процессов в обмене данными и ограни­чениями информационного канала, организуемого нижними уровнями управления. Протоколы высоких уровней - УС, УПД, УПП - по своим функциям аналогичны соответствую­щим протоколам глобальных сетей, т.е. реализуется доступ терминалов к процессам, программ к удаленным файлам, пе­редача файлов, удаленный ввод заданий, обмен графической информацией и др.

2.7. Архитектура сетевой операционной системы

Архитектура сети определяет технологию передачи дан­ных в сети.

Наиболее распространены следующие архитектуры:

• Ethernet;

• Token ring,

• ArCNET;

• FDDI.

Появилась технология Ethernet - во второй половине 70-х годов. Ее разработали совместно фирмы DEC, Intel и Xerox. В настоящее время эта технология наиболее доступна и попу­лярна.

• Топология - шина, звезда.

• Среда передачи данных - коаксиал, витая пара.

• Скорость передачи данных - до 100 Мбит/с.

• Длина кабельного сегмента сети - не более 100 м до

хаба.

Принципы работы сети Ethernet: никому не разрешается посылать сообщения в то время, когда этим занят уже кто-то другой (слушай перед тем, как отправить); если два или не-сколько отправителей начинают посылать сообщения пример-но в один и тот же момент, рано или поздно их сообщения "столкнутся" друг с другом в проводе, что называется коллизией. Коллизии нетрудно распознать, поскольку они всегда вызывают сигнал помехи, который не похож на допустимое сообщение. Ethernet может распознать помехи и заставляет от-правителя приостановить передачу, подождать некоторое время, прежде, чем повторно отправить сообщение.

Достоинства Ethernet: дешевизна; большой опыт использования, продолжающиеся нововведения; богатство выбора.

Многие изготовители предлагают аппаратуру построения сетей, базирующуюся на Ethernet.

Недостатки Ethernet: возможность столкновений сообщений (коллизии, помехи), в случае большой загрузки сети время передачи сообщений непредсказуемо.

Token ring - маркерное кольцо. Более молодой по сравнению с Ethernet является технология Token ring. Она была разработана фирмой IBM. Технология ориентирована на кольцо, по которому постоянно движется маркер. Маркер представляет собой особого рода пакет, предназначенный для синхронизации передачи данных.

• Топология - кольцо.

• Среда передачи данных - коаксиал, витая пара.

• Скорость передачи данных - до 100 Мбит/с.

• Длина кабельного сегмента сети - не более 185 м до коммутатора.

Принципы работы сети Token ring. Каждый абонент сети работает в Token ring согласно принципу "Ждать маркера, если

необходимо послать сообщение, присоединить его к маркеру, когда он будет проходить мимо. Если проходит маркер, снять с него сообщение и послать маркер дальше".

Достоинства Token ring: гарантированная доставка сооб­щений; высокая скорость.

Недостатки Token ring: необходимы дорогостоящие уст­ройства доступа к сети; высокая сложность технологии реали­зации сети; необходимы 2 кабеля (для повышения надежно­сти): один - входящий, другой - исходящий от компьютера к концентратору (2-я модификация кольца, коммутатор); высо­кая стоимость (160-200% от Ethernet).

ArCNET (Attached resource Computer Network) - маркер шины. Принцип работы сети ArCNET аналогичен Token ring, т.е. используется маркер для разрешения АбС передать ин­формацию в соответствующий момент времени. Однако "спо­соб" реализации маркера здесь отличен от Token ring. Кроме того, технология ArCNET ориентирована на шину (в случае коаксиального кабеля) или звезду (при наличии витой пары проводов).

• Топология - шина, звезда.

• Среда передачи данных ~ коаксиал, витая пара.

• Скорость передачи данных - до 10 Мбит/с.

• Длина кабельного сегмента сети - не более 185м.

Достоинства ArCNET: невысокая стоимость(самая деше­вая); простота использования; гибкость.

Недостатки ArCNET: низкое быстродействие (1/4 Ethernet, 1/2 - 1/7 Token ring); плохо работает в условиях мультимедиа, режиме реального времени; отсутствуют перспективы разви­тия.

FDDI (Fiber Distributed Data Interface) - волоконно-оптический распределенный механизм передачи данных. FDDI поддерживает сеть с передачей маркера. FDDI опирается на первую модификацию циклического кольца (2 кольца: в пер­вом - сообщения передаются по часовой стрелке; во втором -против).

• Топология - кольцо.

• Среда передачи данных - оптоволоконные линии.

• Скорость передачи данных - от 100 Мбит/с.

• Длина кабельного сегмента сети - не более 200 км.

Достоинства: очень высокая скорость передачи; кольцо

может быть окружностью до 200 км и включать до 1000 уст­ройств.

Недостатки: высокая стоимость (подключение одной ра­бочей станции - $1000 - $2000).

2.8. Сети с коммутацией

Вычислительные сети по способу передачи информации подразделяются на сети коммутации каналов, сети коммута­ции сообщений, сети коммутации пакетов и интегральные се­ти. Каждый из этих методов имеет свои плюсы и минусы.

Достоинством сетей коммутации каналов является про­стота реализации (прямое соединение), а недостатком - низкий коэффициент использования каналов, высокая стоимость пе­редачи данных, повышенное время ожидания других пользо­вателей. При коммутации сообщений передача данных (сооб­щения) осуществляется после освобождения канала, пока оно не дойдет до адресата. Каждый сервер производит прием, про­верку, сборку, маршрутизацию и передачу сообщения. Недос­татком данного способа является низкая скорость передачи информации, невозможность ведения диалога между пользо­вателями. К достоинствам можно отнести - уменьшение стои­мости передачи, ускорение передачи.

Пакетная коммутация подразумевает обмен небольшими пакетами (часть сообщения) фиксированной структуры, кото­рые не дают возможности образования очередей в узлах ком­мутации. Достоинства: быстрое соединение, надежность, эф­фективность использования сети. При данном методе пробле­ма передачи пакета решается способом фиксированной мар-

шрутизаций. Она предполагает наличие таблицы маршрутов, где закреплен маршрут от одного пользователя к другому.

Сети, осуществляющие коммутацию каналов, сообщений и пакетов, называются интегрированными. К таким сетям от­носится разработанная в настоящее время новая сетевая тех­нология ATM. ATM - это коммуникационная технология, объ­единяющая принципы коммутации пакетов и каналов для пе­редачи информации различного типа. ATM - ассинхронный режим передачи, данная технология предусматривает интегри­рованную передачу речи, данных и видеоинформации в еди­ном цифровом виде по одному и тому же каналу связи. Это позволяет отказаться от жестких ограничений по предостав­ляемой пользователю полосе пропускания канала связи, отка­заться от разделения каналов по типам передаваемой инфор­мации и значительно расширить круг предоставляемых услуг. Основным достоинством новой технологии является от­сутствие ориентации на какой-либо тип передаваемой инфор­мации. Объединяемые в рамках ATM информационные потоки от источников информации различной природы резко отлича­ются друг от друга требованиями к полосе пропускания. Если данные ЛВС в большинстве случаев не требуют гарантирован­ного времени доставки пакетов и, соответственно, постоянства полосы пропускания канала связи, то системы кабельного те­левидения и передача речи в интерактивном режиме без вы­полнения этого условия немыслимы. Поэтому процедура уста­новления соединения в ATM-сети предусматривает предвари­тельное определение типа передаваемой информации, требуе­мой полосы пропускания и приоритет на занятие канала связи, что минимизирует загрузку межузловых каналов связи и обес­печивает предоставление услуг с заданным качеством. Глав­ным отличием ATM от существующих технологий передачи информации является высокая скорость передачи - до 10 Гбит/с на канал связи. (На сегодняшний день - 2,5 Гбит/с). ATM объ­ективно совмещает функции, выполняемые локальными и гло­бальными сетями. Удаленным пользователям предоставляется "прозрачный" доступ к любым общим информационным ре-

сурсам, а также обеспечивается всё многообразие услуг гло­бальных телекоммуникаций.

Данная особенность технологии ATM делает ее незаме­нимой при создании интегрированных распределенных корпо­ративных информационных сетей на базе волоконно-оптических каналов связи. Кроме того, эффективными уров­нями применения ATM являются высокоскоростные ЛВС со специфическими требованиями к трафику (содержащему ви­део- и CAD/CAM-файлы), а также магистральные и абонент­ские каналы передачи в региональных и внутригородских ши­рокополосных сетях с интеграцией обслуживания.

Основным отличием ATM от традиционных ЛВС-технологий является то, что ATM по своей природе ориенти­рована на установление виртуальных соединений. Виртуаль­ное соединение - это сконфигурированная определенным об­разом среда между двумя или более конечными устройствами для передачи информации. Виртуальный канал - фиксирован­ный маршрут, состоящий из последовательности номеров пор­тов коммутаторов, через которые проходят все ячейки при данном сеансе связи от одного пользователя к другому. Вирту­альные каналы всегда однонаправленны, т.е. для передачи в обратном направлении между теми же пользователями исполь­зуются уже другие номера идентификаторов. Понятие вирту­ального пути используется на каком-либо участке сети: не­сколько виртуальных каналов проходят по одному и тому же направлению, что дает возможность коммутатору переключать целые группы виртуальных каналов. Каждый физический ка­нал может содержать несколько виртуальных путей и каналов. Так как конфигурация виртуальных соединений не связана с физическими каналами, то топология ATM сети может быть любой. Коммутаторы при этом могут быть соединены в шину, кольцо или звезду, но чаще - это смесь всех возможных соеди­нений. Это дает возможность реализовывать резервирование связей, что повышает надежность сети. Обычные локальные сети (Ethernet, Token Ring) не проверяют доступность устрой­ства назначения, а просто посылают туда пакет с информаци-

ей. Пакет должен иметь адрес назначения, который проверяет­ся сетевыми устройствами на соответствие со своим собствен­ным адресом. Перед передачей каких-либо сообщений в ATM станция-источник проверяет доступность станции назначения и только после этого устанавливается соединение. Только этим двум станциям виден поток информации. ATM реализует ком­мутацию коротких пакетов (ячеек), наложенную на коммута­цию виртуальных каналов. В отличие от обычных информаци­онных пакетов ячейки не содержат адресной информации и контрольной суммы. Коммутация происходит на основе иден­тификатора виртуального канала, определяющего одно из ор­ганизованных соединений. Контрольная сумма считается не­нужной из-за использования высококачественной кабельной системы с малой вероятностью ошибки. ATM ориентировано на соединение протоколом. Перед передачей информации ме­жду пользователями организуется виртуальный или логиче­ский канал связи, остающийся в их распоряжении до оконча­ния взаимодействия. Параметры этого канала могут быть раз­личными в зависимости от вида трафика и его интенсивности. Для передачи звука определяется только потребная фиксиро­ванная полоса пропускания, а для файлового обмена между компьютерами даются параметры средней и максимальной ин­тенсивности трафика. Так как ячейки имеют постоянную дли­ну (53 байта), задержки прихода новой информации к потре­бителю всегда одинаковы. ATM ячейки легко обрабатываемы при прохождении через коммутатор. При обработке пакета маршрутизатор вначале полностью принимает его в буфер, проверяет контрольную сумму, анализирует адресную инфор­мацию, содержание поля данных и только после этого отправ­ляет данный пакет. Программы современных маршрутизато­ров содержат до нескольких миллионов строк кода, отсюда дороговизна таких устройств. В отличие от них коммутатор ATM решает свои задачи аппаратным путем. Коммутатор, прочитав идентификатор в заголовке ячейки, переправляет ее из одного порта в другой, не задумываясь о ее содержании. Ис­ходя из вышесказанного можно сделать следующие выводы:

- сеть ATM имеет всегда большую пропускную способ­ность, чем сумма всех реализованных виртуальных каналов. При этом контроль осуществляется за счет ограничения под­ключения к сети новых пользователей логическими средства­ми самой сети;

- управление потоком данных осуществляет оконечное оборудование; сама ATM-сеть не имеет собственных средств для этого;

- на физическом уровне ошибки практически отсутствуют. ATM-сеть не имеет механизма проверки ошибок и их исправ­лений;

- процент потерянных ячеек очень невелик и предсказуем. ATM не может функционировать на ненадежных каналах.

Существующие в настоящее время телекоммуникацион­ные системы страдают рядом недостатков:

- зависимость от вида информации, которую они транс­портируют;

- отсутствие гибкости, так как современные телекоммуни­кационные системы практически не обеспечивают адаптацию к изменениям требований со стороны систем управления к объемам передаваемой информации, к скорости передачи, времени доставки и достоверности;

- низкая эффективность использования ресурсов.

3. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ INTERNET/INTRANET

3.1. Основы технологии Internet/Intranet и её ресурсы

Идея создания универсальной базы данных прорабатыва­лась в течение длительного периода, и только недавно были получены средства создания подобных баз данных. Многие рассматривают Internet и Всемирную паутину (WorldWideWeb, WWW) как экспериментальный образец такой базы данных. Технология, разработанная для WWW, воплощает идею гло­бальной информационной базы данных, реализованную в пре­делах современных возможностей.

Мир Internet весьма разнообразен, мозаичен по своей структуре, включает много составляющих, каждая из которых имеет специфику применения. Основная черта Интернет -предоставление глобального доступа к информации и ресурсам. Информация, размещенная на интернет-сервере, становится доступной из любой точки земного шара, под­ключенной к интернет. Использование общих протоколов се­мейства TCP/IP и единого адресного пространства позволяет говорить об Интернет как о единой глобальной "метасети". Наряду с интернет выделяют понятие интранет. Интранет - это локальная сеть предприятия, основанная на тех же про­токолах, что и интернет. Эта технология позволяет широко использовать в рамках сети предприятия все возможности и наработки глобальной сети, эффективно решая при этом за­дачу ограничения доступа к информации. В то же время часть интранет может быть открыта для внешнего доступа, становясь, таким образом, частью Интернет.

Internet в настоящее время является самым большим и по­пулярным межсетевым объединением в мире. Оно объединяет десятки тысяч компьютерных сетей и миллионы пользовате­лей во всем мире. При этом объединены компьютеры тысяч различных типов, оснащенных самым разным программным

обеспечением. Пользователи Internet могут не обращать вни­мания на все эти различия.

В настоящее время существуют два созвучных термина -internet и Internet. Термин internet относится к технологии об­мена данными, основанной на использовании семейства про­токолов TCP/IP, a Internet - это глобальное сообщество миро­вых сетей, которые используют internet для обмена данными. Как правило, термин "TCP/IP" это то же самое, что и "набор протоколов TCP/IP", или "набор протоколов internet", или "технология internet".

В основу информационного обмена положен принцип коммутации пакетов. Любое информационное сообщение де­лится на части, которые называются пакетами. Пакеты пере­даются по сети и собираются в сообщение в узле-получателе.

3.2. Принципы организации WWW-технологии

В марте 1989 г. Тим Бернерс-Ли предложил руководству исследовательского центра CERN концепцию новой распреде­ленной информационной системы, которую он назвал WorldWideWeb. Информационная система, построенная на принципах гипертекста, должна была объединить все множе­ство информационных ресурсов CERN, которое состояло из базы данных отчетов, компьютерной документации, списков почтовых адресов, наборов данных экспериментов, информа­ционной реферативной системы и т.п. Основная метафора ги­пертекста - это "электронная книга" с автоматически поддер­живаемыми переходами по ссылкам. Гипертекстовая техноло­гия должна была позволить легко переходить с одного доку­мента на другой с помощью гипертекстовых ссылок.

Проект был успешно реализован, в частности, к 1991 г. был создан первый броузер (программа просмотра гипертек­ста), получивший название "www" и работавший в режиме ко-

мандной строки. С этого момента основными элементами тех­нологии WWW являются:

• язык гипертекстовой разметки документов HTML;

• универсальный способ адресации ресурсов в сети (URI и URL);

• протокол обмена гипертекстовой информацией HTTP;

• универсальный интерфейс шлюзов CGI.

Язык гипертекстовой разметки HTML был создан на опы­те использования редактора ТеХ и стандартного языка размет­ки SGML. Основная идея гипертекста заключается в присутст­вии внутри ASCII-текста форматирующих полей и ссылок как на части внутри документа, так и на другие документы. Поля и ссылки также являются фрагментами ASCII-текста, но подоб­но программе следуют строгим синтаксическим правилам. Благодаря этому пользователь имеет возможность просматри­вать документы в том порядке, какой ему больше нравится, а не последовательно, как при чтении книг. Help-файлы, с кото­рыми сталкивался любой пользователь ЭВМ, дают хорошее представление о гипертекстовой организации информации, позволяющей пользователю переходить от темы к теме, ис­пользуя выделенные слова или поля текста.

Чтобы получить файл из Internet, броузер (browser, про­грамма для просмотра Web, клиент) должен знать, где нахо­дится файл и как общаться с компьютером, на котором этот файл находится. Поэтому требуется, чтобы программа-клиент WWW передала имя определенного файла, его местоположе­ние в Internet (адрес хоста) и метод доступа (обычно протокол типа HTTP или FTP). Комбинация этих элементов формирует универсальный идентификатор ресурса (Universal Resource Identifier, UPJ). URI определяет способ записи адресов различ­ных информационных ресурсов. В основу URI были заложены идеи расширяемости, полноты и читаемости. Реализация URI для WWW называется URL (Universal Resource Locator).

Общий формат ссылки URL:

протокол://узел/путь/файл[#метка];

протокол (или метод доступа) определяет способ взаимо­действия с информационным ресурсом;

узел - имя или IP-адрес узла (сервера определенного типа), где расположена информация;

путь - имя каталога (возможно виртуального) или цепочки вложенных каталогов Web-сервера или файловой системы;

файл - простое имя файла с расширением, содержащее ги­пертекст, графический образ, прикладную программу или дру­гую информацию;

метка - имя закладки в гипертекстовом файле, позволяет осуществлять внутренние переходы к разным фрагментам од­ного документа.

Вот некоторые примеры URL:

http://www.citmgu.ru/glossary.htm#P;

http://citnt/text/docs/intro.htm;

http://190.248.27.124/scripts/procl.exe;

В первом случае вызывается фрагмент HTML-файла с указанием доменного имени Web-сервера. Во втором примере используется простое имя узла. Третий пример содержит вы­зов процедуры при помощи IP-адреса Web-сервера.

Ссылки URL могут быть относительными. Например, из документа http://citnt/text/docs/intro.htm и для сервера citnt до­пустимы следующие обращения:

books/book l.doc;

/images/pic24.gif;

http://citnt/text/;

http://citnt/;

Первая ссылка выполняется относительно текущего ката­лога, вторая - по отношению к корню Web-сервера. Последние две ссылки правильнее называть неполными. При этом в ука­занных каталогах отыскивается стандартный индексный файл index.html (index.htm) или default.htm. В некоторых броузерах при отсутствии такого файла на экран выдается оглавление каталога.

3.3. Методы и средства поиска информации в Internet

Каталоги Web, подобные имеющимся на серверах Yahoo или Magellan, устроены как систематические каталоги в биб­лиотеках: в них все расклассифицировано по рубрикам: "Спорт", "Развлечения", "Компьютеры" и т.п. Найдя в каталоге свою тему, вы получаете перечень ключевых Web-узлов, с ко­торых имеет смысл начать поиск. Может статься, это все, что вам нужно. На большинстве серверов название каждого узла в перечне сопровождается кратким описанием, а ссылка всегда указывает на базовую страницу узла, но не на конкретные страницы внутри него.